操作員訓練仿真機

利用計算機仿真技術對核電廠的正常運行和事故過程進行模擬的專用設備，又稱核電廠模擬機。

基本介紹

• 中文名：操作員訓練仿真機
• 外文名：operator training  simulator

原理

操作員訓練仿真機通過數學模型對核電廠各種工藝過程進行描述，並根據核電廠的運行工況和系統狀態對數學模型進行組合，按照一定的初始條件和邊界條件用計算機進行演算，以數學的方式反映核電廠各工藝過程有關參數的變化過程。上述參數如果經過計算機數/模轉換和輸入/輸出接口，並與主控制室儀錶盤上相應的儀表、信號、操縱器相連線，則可以再現核電廠運行和操作的工藝過程，即核電廠仿真。

分類

根據所使用的計算機的類型，可以將操作員訓練仿真機分為模擬仿真機和數字仿真機。模擬仿真機只是在早期用在對核電廠的簡化模擬上。由於計算機技術的飛速發展，當前的核電廠仿真機都採用數字仿真機。

操作員訓練仿真機就其用途可分為兩類：①用於操縱員培訓的訓練仿真機；②用於核電廠分析的核電廠過程分析器。訓練仿真機，亦稱複製仿真機或全尺寸(全範圍)仿真機。它具有一個完全複製實際核電廠的主控制室，並通過數學模型在計算機上模擬與主控制室操作運行和事故處理有關的所有核電廠工藝系統，以再現核電廠在主控制室反映的全部工藝過程。這類仿真機主要用於對核電廠操縱員的培訓。為了便於受訓人員對核電廠主要工藝過程的基本原理的理解，開發有基本原理仿真機，以模擬核電廠的主要工藝系統，並伴以簡化的過程顯示屏、主要儀表和操作開關，諸如繪有各種顏色的、帶燈光顯示的系統流程模擬圖，以及高解析度的彩色顯示器，以顯示系統參量的變化過程和某些非直接測量的物理量，如反應性、偏離泡核沸騰比(DNBR)等。核電廠過程分析器，亦稱工程仿真機用以對核電廠的各種事故狀態進行分析和對策研究。簡化的工程仿真機還可作為核電廠控制系統的調試工具；對於數位化的控制系統，用工程仿真機來考核計算機硬體系統和軟體系統的正確性和可靠性尤其顯得重要。

主要功能

有：①核電廠操縱員的培訓，包括高級操縱員及安全工程師的培訓；②核電廠操作運行程式的驗證和開發；③核電廠各種瞬變工況的研究和事故後果的分析，為制定防止事故擴大的措施提供依據。訓練仿真機應準確地、實時地模擬真實核電廠的運行特性和操作特性，包括冷停堆，熱停堆，起動到臨界，反應堆冷卻劑升溫、升壓，汽輪發電機組沖轉、升速、併網，功率提升到滿功率，以及正常停堆、緊急停堆等過程。同時還要求模擬實際運行中可能出現的各種異常工況和事故工況，包括重要設備故障所引起的異常或事故。訓練仿真機標準規範書上就開列了200項以上的故障工況，具體數量要根據實際核電廠具體情況來確定。國際通用的美國國家標準ANSI/3.5-1991中，對訓練仿真機的性能、模擬範圍、培訓能力，及其完善程度和仿真精確度都做了具體規定。

系統組成

訓練仿真機一般由四個部分組成：仿真計算機、控制室、教練員站(台)和實時接口。圖1示出訓練仿真機的設備配置圖。仿真計算機通常採用小型機，有多機和單機兩種系統，或多中央處理單元(CPU)系統，取決於計算機的運算速度和仿真軟體的規模。

計算機系統是核電廠仿真機的核心部分，核電廠的反應堆，以及各工藝系統的物理過程和特性的模擬是通過它來實現數學仿真的。核電廠的邏輯控制系統及電氣系統亦由上述計算機系統來模擬，而核電廠的數位化控制系統，包括核電廠核電廠計算機系統及各類操縱員支持系統等則由其他專門的計算機系統來模擬，以簡化仿真軟體系統。

訓練仿真機硬體系統示意圖