工業智能化之核電站發電流程組態界面監控系統

前言

核電是當前僅次于水電的第二大低碳能源，能可靠地供應電力并對不穩定的風電、太陽能發電等可再生能源形成很好的補充。核能作為清潔、低碳、安全、高效的優質能源，是我國應對氣候變化、兌現減排承諾的重要保障。在“碳達峰”“碳中和”的大背景下，核電有望大規模替代傳統化石能源的基荷電源。

場景展示

效果展示

目前世界上有超過60%的核電站是壓水堆核電站，主要由反應堆、蒸汽發生器、汽輪機、發電機及其他設備組成。在核電站工作運行時，它主要是由核島以及常規島兩部分組成的，包括核反應堆、蒸汽發生器、汽輪機、發電機等設備。因此，我們利用數維圖 自主研發的強大 2D Web組態平臺 -Sovit2D，經過便捷的拖拉拽方式設計制作動畫驅動的壓水堆核電站發電的工作原理可視化系統。

通過點擊場景中部件，會彈出相對應的信息面板，隱藏上一個顯示的面板，名字做高亮處理，沒有信息面板的只處理名字的高亮效果。

模擬動畫

在核電站中，反應堆的作用是進行核裂變。核反應堆通過自身的核能反應來加熱水，這就像是家里的鍋爐一樣，不過鍋爐是燃燒木炭，而核反應堆是憑借原子核的裂變，冷水在核反應堆裂變產生的高溫下，被加熱成沸騰的高壓水流，隨后水流在蒸汽發生器中形成飽和熱蒸汽，并做功于汽輪機，這樣就實現了熱能轉變為機械能，再由發動機將機械能轉成電能，如此一來便形成了一個完整的回路。

反應堆

由核電站反應原理可以了解到，反應堆主要作用加熱水產生水蒸氣帶動汽輪機發電。應用可視化技術模擬水注入反應堆后加熱的過程，水位的變化使得整個動畫更加形象的展示出反應堆的工作狀態。

主泵

它的功用是把冷卻劑送進堆內，然后流過蒸汽發生器，以保證裂變反應產生的熱量及時傳遞出來。系統設計中用閃動的亮光來展示其工作狀態。

穩壓器

穩壓器又稱壓力平衡器，是用來控制反應堆系統壓力變化的設備。在正常運行時，起保持壓力的作用;在發生事故時，提供超壓保護。壓力上升過程中，用波動的效果以展示穩壓器內壓力的變化。

蒸汽發生器

它的作用是把通過反應堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水，并使之變成蒸汽，再通入汽輪發電機的汽缸作功。如圖，上部分圓形轉動時，氣泡根據大小不同上升的速度也不相同;中間傳送帶的走動更加清晰的展示了正在工作;底下水位升降時，水波也在動作，使整體效果更為貼切。

由蒸汽發生器產生的水蒸汽進入汽輪機膨脹作功，將蒸汽的熱能轉變為汽輪機轉子旋轉的機械能。汽輪機轉子與發電機轉子兩軸剛性相連，因此汽輪機直接帶動發電機發電，把機械能轉換為電能。

作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器，進行冷卻凝結成水，然后由凝結水泵送入加熱器預加熱，再由給水泵將其輸入蒸汽發生器，從而完成了汽輪機工質的封閉循環，我們稱此回路為二回路。循環冷卻水二回路系統與常規火電廠蒸汽動力回路大致相同，故把它及其輔助系統和廠房統稱為常規島(CI)。

凝結水泵

中間風扇轉動示意工作正在進行，根據管道內運動方向來決定風扇的逆時針或者順時針的轉動情況。

碳酸箱

我們增加了水的波動效果，讓動畫更加形象的展示了這種類型的箱體的工作狀態。同理展示的還有除鹽水箱、化學藥物混合罐、容控器等。

低壓加熱器

每個加熱器的位置推達點不同，在視覺上更逼真、更有科技感的效果，同理展示的還有高壓加熱器。

除氧器

下部分水位升降時帶動水波動，上部分的氧氣根據形狀的大小移動速度也不相同。

發展前景

根據《“十四五”規劃和2035遠景目標綱要》，至2025年，我國核電運行裝機容量達到7000萬千瓦。此外，根據中國核能行業協會發布的《中國核能年度發展與展望(2020)》中的預測數據顯示，到2025年，我國在運核電裝機達到7000萬千瓦，在建3000萬千瓦;到2035年，在運和在建核電裝機容量合計將達到2億千瓦；核電建設有望按照每年6至8臺機組穩步推進。

實現價值

核電是安全性、可靠性要求極高的復雜發電系統，積極探索推進數字化轉型，能夠有效提高核電廠的安全性、經濟性和競爭力，有助于核工業高質量發展。

各大核電廠都在充分應用5G、大數據、云計算、人工智能等先進信息通信技術，積極探索數字化轉型。加快核電數字化進程，已成為核電產業高質量發展的必由之路。

在核電廠建設及運維管理中，面對復雜的系統布局、高精度的施工要求以及嚴格的安全監控標準，利用數維圖Sovit2D可視化組態軟件打造智慧核電站場景，進一步幫助核電企業降本增效。

總的來說，智能核電站是一種利用先進技術和智能化管理手段，提高核電站運行安全性、經濟性和可靠性的新型電站。

審核編輯 黃宇