本發(fā)明屬于核電設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用數(shù)字化人機接口核電廠的蒸汽發(fā)生器給水控制的功能分析方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，隨著數(shù)字化、信息化、自動化技術(shù)的高速發(fā)展，以全數(shù)字化儀控技術(shù)(Digital Control System,DCS系統(tǒng))為核心的核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)和先進的數(shù)字化主控室設(shè)計已廣泛應(yīng)用到核電項目。在數(shù)字化先進主控室中，操縱員通過主控室的操縱員工作站完成對電廠的操作和控制。

蒸汽發(fā)生器給水控制是壓水堆核電廠極其重要的控制功能，用于調(diào)節(jié)核電廠蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水位在需求定值上，以保證機組的穩(wěn)定運行。蒸汽發(fā)生器給水控制功能要求集成度高，操作要求復(fù)雜，涉及電廠的多個系統(tǒng)，當(dāng)前DCS系統(tǒng)中已設(shè)計了相關(guān)的分系統(tǒng)顯示功能，然而分系統(tǒng)顯示功能提供的信息欠缺綜合性，操縱員需在不同分系統(tǒng)顯示功能間頻繁切換，且無法滿足在控制蒸汽發(fā)生器給水過程中同時監(jiān)視多個系統(tǒng)參數(shù)、操作多個系統(tǒng)設(shè)備的要求，沒有充分體現(xiàn)出DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢。

一方面相較于單一的系統(tǒng)運行，蒸汽發(fā)生器給水控制所需的控制功能要求集成度高，操作復(fù)雜，需人員密切配合執(zhí)行；另一方面，與傳統(tǒng)主控室相比，在DCS系統(tǒng)中的按照工藝系統(tǒng)流程設(shè)計的分系統(tǒng)顯示功能所提供的信息的綜合性不足，無法滿足總體運行過程中同時監(jiān)視多個系統(tǒng)參數(shù)，操作多個系統(tǒng)設(shè)備的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用數(shù)字化人機接口核電廠的蒸汽發(fā)生器給水控制的功能分析方法，以便于操縱員在核電廠正常和事故運行工況下快速有效地執(zhí)行蒸汽發(fā)生器給水控制功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種采用數(shù)字化人機接口核電廠的蒸汽發(fā)生器給水控制的功能分析方法，包括如下步驟：

(1)確定蒸汽發(fā)生器給水控制包含的主要控制功能模塊；

(2)針對每個所述的主要控制功能模塊，整理出該主要控制功能模塊的操作步驟以及操作步驟所需的監(jiān)視和控制信息清單；

(3)對步驟(2)所得到的監(jiān)視和控制信息進行篩選和分類整理，篩選和分類原則如下：

3.1)控制功能模塊操作步驟中的控制操作手段應(yīng)直接包含在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中；

3.2)為保證操作和信息反饋的一致性、有效性，對控制功能模塊中的控制操作手段所對應(yīng)的信息反饋和操作步驟中需直接要求的監(jiān)視信息應(yīng)直接包含在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中；

3.3)對于操作步驟中沒有直接要求的監(jiān)視信息，但可便于操縱員了解控制功能模塊上下游信息的情況，在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中僅保留概況信息或增加去往分系統(tǒng)顯示功能的導(dǎo)航鏈接；

(4)對步驟(3)完成的篩選和分類信息進行布置，實現(xiàn)蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口設(shè)計；

(5)綜合分析評價蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口是否滿足正常運行和事故后運行要求，以判斷信息完整性，補充所需信息，以滿足核電廠運行要求。

進一步，如上所述的采用數(shù)字化人機接口核電廠的蒸汽發(fā)生器給水控制的功能分析方法，步驟(1)中所述的主要控制功能模塊包括：給水泵泵速調(diào)節(jié)模塊、水位調(diào)節(jié)模塊、輔助給水控制模塊、蒸汽發(fā)生器排污模塊。

進一步，如上所述的采用數(shù)字化人機接口核電廠的蒸汽發(fā)生器給水控制的功能分析方法，步驟(4)中對所述信息進行布置的原則包括：

4.1)蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口的布置應(yīng)以相關(guān)分系統(tǒng)顯示功能為參考，以保證信息顯示的規(guī)律性，方便操縱員學(xué)習(xí)和使用；

4.2)蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口以與分系統(tǒng)顯示功能相似的流程形式布置信息；

4.3)布置信息時應(yīng)清楚地顯示各個系統(tǒng)和設(shè)備的上下游關(guān)系，通過背景色區(qū)分不同系統(tǒng)以增強可讀性；

4.4)導(dǎo)航鏈接應(yīng)就近布置。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明所提供的分析方法，對于電廠正常工況和事故工況下的的蒸汽發(fā)生器給水控制功能，通過運行需求分析和功能分配，整理提煉出主要操作步驟以及相關(guān)的監(jiān)視信息和操作功能，并以簡化的工藝流程的方式組織布置相關(guān)信息，形成給水控制功能的綜合控制顯示，便于操縱員快速準確獲得所操作或監(jiān)視的設(shè)備和參數(shù)的狀態(tài)及上下游情況，提高執(zhí)行效率，減少人因失效，減輕操縱員負擔(dān)。

步驟(1)中通過運行需求分析和功能分配，將蒸汽發(fā)生器給水控制功能進行功能分組，細化為具體功能模塊，有利于操縱員在蒸汽發(fā)生器給水控制功能時明確各功能操作區(qū)域，提高執(zhí)行效率。

步驟(3)的作用在于確立了蒸汽發(fā)生器給水控制功能的信息篩選和信息顯示原則。根據(jù)此原則進行設(shè)計，使得操縱員在蒸汽發(fā)生器給水控制功能執(zhí)行過程中無需頻繁切換屏幕。而依據(jù)信息的重要性對不同信息采取詳細顯示、簡略顯示以及不顯示的篩選原則，使得蒸汽發(fā)生器給水控制功能中的信息更具有針對性，提高了操縱員尋找信息的效率。

步驟(4)綜合考慮了操縱員的操作習(xí)慣，確立了一種核電廠蒸汽發(fā)生器給水控制功能的信息布置原則，保證了信息顯示的規(guī)律性，方便操縱員學(xué)習(xí)和使用，同時提高了人機接口的友好性，提高了操縱員的工作效率，減輕了操縱員負擔(dān)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的分析方法流程圖；

圖2為蒸汽發(fā)生器給水控制數(shù)字化人機接口實例示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

蒸汽發(fā)生器給水控制的目的是把蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水位保持在根據(jù)機組負荷而定的水位整定值上，以防止瞬態(tài)時水位過高淹沒干燥器，使出口蒸汽溫度增加，損害汽輪機葉片；另一方面防止水位過低，引起一回路冷卻劑溫度升高，導(dǎo)致堆芯冷卻水不足，以及蒸汽發(fā)生器傳熱管損壞。

本發(fā)明通過正常和事故運行需求分析和功能分析，提煉整理出蒸汽發(fā)生器控制功能包含的主要控制功能模塊，并將主要控制功能模塊中的主要操作步驟所需的監(jiān)視和控制信息進行合理有效的組織集成，開發(fā)出一種用于壓水堆核電廠蒸汽發(fā)生器給水控制的數(shù)字化人機接口。如圖1所示，本發(fā)明的具體分析方法包括如下步驟：

(1)通過在壓水堆核電廠正常工況和事故工況下對蒸汽發(fā)生器給水控制功能進行運行需求分析和功能分配，明確蒸汽發(fā)生器給水控制包含的主要控制功能模塊，如給水泵泵速調(diào)節(jié)模塊、水位調(diào)節(jié)模塊、輔助給水控制模塊、蒸汽發(fā)生器排污模塊等。

(2)對每個主要控制功能模塊，提煉整理出該控制模塊的主要操作步驟以及主要操作步驟所需的監(jiān)視和控制信息清單。

(3)一方面為便于操縱員獲取綜合信息，應(yīng)將某一控制功能模塊相關(guān)信息集中在屏幕的某一專門區(qū)域；另一方面由于屏幕空間有限，一幅屏幕中所含信息不能太多，以免屏幕上信息過于擁擠而影響操縱員使用。因此需對步驟(2)所得到的監(jiān)視和控制信息進行篩選和分類整理。本發(fā)明確立的篩選和分類原則如下：

3.1)控制功能模塊主要操作步驟中的控制操作手段應(yīng)直接包含在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中；

3.2)為保證操作和信息反饋的一致性、有效性，對控制功能模塊中的控制操作手段所對應(yīng)的信息反饋和主要操作步驟中需直接要求的監(jiān)視信息應(yīng)直接包含在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中；

3.3)對于主要操作步驟中沒有直接要求的監(jiān)視信息，但可便于操縱員了解控制功能模塊上下游信息的情況，可在蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口中僅保留概況信息或增加去往分系統(tǒng)顯示功能的導(dǎo)航鏈接。

(4)在按照步驟(3)完成信息的篩選和分類整理，并且在綜合考慮操縱員的操作習(xí)慣后，需確定固定的布置原則，合理地布置各種信息，便于操縱員快速找到所需的信息。本發(fā)明確立的布置原則是：

4.1)蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口的布置應(yīng)以相關(guān)分系統(tǒng)顯示功能為參考，以保證信息顯示的規(guī)律性，方便操縱員學(xué)習(xí)和使用；

4.2)蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口一般是以與分系統(tǒng)顯示功能相似的流程形式布置信息；

4.3)布置信息時應(yīng)清楚地顯示各個系統(tǒng)和設(shè)備的上下游關(guān)系，用深色背景對不同系統(tǒng)加以區(qū)分以增強可讀性；

4.4)導(dǎo)航鏈接應(yīng)就近布置。

按照上述布置原則對步驟(3)中的信息進行布置后，即可完成蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口。

(5)綜合分析評價蒸汽發(fā)生器給水控制的人機接口是否滿足正常運行和事故后運行要求，以判斷信息完整性，補充所需信息，以滿足電廠運行要求。

實施例

1.主要控制功能模塊確立

在核電廠啟停過程中，操縱員根據(jù)機組負荷進行蒸汽發(fā)生器給水流量控制，進行給水流量調(diào)節(jié)閥大小閥切換、水位調(diào)節(jié)等操作，需要設(shè)計針對以上各操作的控制模塊和信息顯示，以便于操縱員快速有效的執(zhí)行相關(guān)操作，因此確立水位調(diào)節(jié)模塊。

2.篩選和分類信息

在對水位調(diào)節(jié)模塊涉及的系統(tǒng)設(shè)計和功能進行詳細的分析后，得到了此控制功能所需的所有信息清單。應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案中步驟(3)的原則對清單中的內(nèi)容進行精簡和優(yōu)化：

原則3.1)示例：給水流量主調(diào)節(jié)閥和旁路調(diào)節(jié)閥以及上下游隔離閥應(yīng)直接包含在該模塊的顯示功能中；

原則3.2)示例：為保證操作和信息反饋的一致性、有效性，將調(diào)節(jié)閥控制所對應(yīng)的信息反饋，如調(diào)節(jié)閥開度、給水流量等信息直接包含在該模塊的顯示功能中；

原則3.3)示例：為便于操縱員了解給水流量調(diào)節(jié)閥上游的運行情況等信息，比如高壓給水加熱器的液位、溫度等信息，而這些信息與給水流量可控制功能無直接關(guān)系，可增加去往高壓給水加熱器分系統(tǒng)顯示功能的導(dǎo)航鏈接。

3.信息顯示的優(yōu)化布置

利用本發(fā)明技術(shù)方案步驟(4)中的原則4.1)、4.2)，以與主給水流量控制系統(tǒng)顯示功能相似的流程形式布置各種信息。利用原則4.3)，將所需信息用深色背景加以區(qū)分，以增強可讀性。設(shè)計結(jié)果如圖2所示。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。