CN109240245A - 一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构，包括现场级设备、自动化级设备和显示操作级设备。所述现场级设备用于连接工艺系统及其设备；所述自动化级设备用于完成数据采集、逻辑处理、控制运算、通信和控制驱动。所述显示操作级设备用于对核动力装置所有运行数据进行显示观察，对核动力装置的运行进行操作控制。其中，现场级设备为第一层，自动化级为第二层，显示操作级为第三层，所述现场级与自动化级进行数据和控制信号的收发，所述自动化级和显示操作级进行数据的交换和通信。本发明提供的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，能够保证核动力装置安全、可靠和经济地运行，具有非常好的军事意义和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及核动力装置技术领域，特别是指一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构。
背景技术
海洋核动力平台核动力装置综合控制系统为核动力装置的启动、运行和停闭提供操作和控制手段，对整个核动力装置的运行状态实施全工况运行监督，确保核动力装置的运行安全和核安全。在核动力装置处于事故工况时能进行排除事故的控制和操纵，隔离和减缓事故的发展，使核动力装置返回到安全状态。通过核动力装置综合控制系统的控制、保护及监测，保证核动力装置安全、可靠和经济地运行。
核动力装置综合控制系统主要功能包括：综合检测、运行信息处理、综合显示、综合控制、保护、信息综合采集及传输、综合报警、运行信息存储、运行技术支持、综合供电等功能。执行如此复杂而重要的控制系统必须有一个好的体系架构，才能使分系统、分设备充分发挥其各自功能。
目前船用核动力装置综合控制系统采用分散控制方式，很多运行操作需要就地操作台屏、就地的泵控制箱等完成，集成化、自动化程度较低，需要设置较多操作岗位和操作人员，运行成本较高，有时就地操作响应不及时容易引起事故。因此，建立一种新型的数字化体系架构的核动力装置综合控制系统，提高核动力装置运行的自动化程度是十分必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构，采用数字化分布式控制系统(DCS)的总体架构，能够保证核动力装置安全、可靠和经济地运行。
本发明提供的一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构，包括现场级设备、自动化级设备和显示操作级设备。所述现场级设备用于连接工艺系统及其设备；所述自动化级设备用于完成数据采集、逻辑处理、控制运算、通信和控制驱动。所述显示操作级设备用于对核动力装置所有运行数据进行显示观察，对核动力装置的运行进行操作控制。其中，现场级设备为第一层，自动化级为第二层，显示操作级为第三层，所述现场级与自动化级进行数据和控制信号的收发，所述自动化级和显示操作级进行数据的交换和通信。
现场级设备与自动化级设备之间通过硬接线相连；自动化级设备和显示操作级设备通过冗余光纤双环网连接，同时通过硬接线、CAN总线进行数据的交换和通信。
进一步地，现场级设备包括电动阀、电磁阀、泵、电加热器、控制棒驱动机构、铂电阻温度计、压力变送器、压差变送器、转速测量装置和核探测器。
自动化级设备包括反应堆核测量装置、反应堆保护装置、停堆断路器、反应堆功率调节装置、棒位测量装置、低频电源柜、过程参数测量装置、过程控制装置、阀门控制装置、主泵控制装置、回路泵控制箱、电加热器控制装置、主汽轮机调节保护装置、辅汽轮机调节保护装置、数据采集传输装置。
显示操作级设备包括主控台、值长台、后备盘I、后备盘II、大屏显示装置、数据存储装置、运行技术支持装置、就地控制台、核应急控制台、核安全工程师台和舱室视频监视装置。
当需要测量反应堆核时，核探测器完成两路源量程测量通道、三路中间量程测量通道和三路功率量程测量通道的测量，并将测量信号发送给反应堆核测量装置，实现对反应堆的中子注量率、中子注量率的变化率、以及反应堆三个径向方向上和轴向四个高度位置中子注量率分布的实时监测，并向反应堆保护装置、反应堆功率调节装置、以及核动力装置主控台、后备盘I、核应急控制台提供实时的中子注量率分布信息。
当需要控制反应堆功率时，反应堆功率调节装置、棒位测量装置和低频电源柜实现核动力装置反应堆功率的手动及自动控制，使反应堆一回路运行功率满足二回路负荷的需求，确保核动力装置按照预期的运行方案安全运行；低频电源柜用于给现场级设备中的控制棒驱动机构提供超低频的三相驱动电源，使对应的控制棒能够按照反应堆功率调节装置给出的速度提出或插入堆芯，实现反应堆功率的自动或手动调节。
过程测量功能：采用铂电阻温度计、压力变送器、压差变送器、转速测量装置及过程参数测量装置，实现对核动力装置反应堆及一回路系统、二回路系统的运行过程参数进行测量、信号转换、隔离、放大、非线性补偿、运算，为核动力装置的综合控制、保护、显示、数据采集、存储、运行技术支持及运行操作提供实时运行数据。
过程控制功能：采用过程控制装置、阀门控制装置、主泵控制装置、回路泵控制箱、电加热器控制装置以及主控台、后备盘I、后备盘II，实现对核动力装置一回路、二回路各系统的自动控制、遥操控制和就地控制；
主泵控制装置、回路泵控制箱给出控制信号，给主泵及回路泵控制主泵和回路泵的启动和停止；电加热器控制装置给出控制信号，给电加热器控制电加热器的启动和停止；在主控台、后备盘I、后备盘II完成电动阀、电磁阀、泵控制方式的选择操作、遥操控制操作。
主汽轮机组监控功能：主汽轮机调节保护装置内部配置有主汽轮机监测单元、主汽轮机控制单元、主汽轮机保护单元及就地控制箱，以调节主汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测主汽轮机运行的静态和动态性能，确保主汽轮机安全运行；在主汽轮发电机组出现故障时，使主汽轮机组保护停机。
辅汽轮机组监控功能：辅汽轮机调节保护装置内部配置有辅汽轮机监测单元、辅汽轮机控制单元、辅汽轮机保护单元及就地控制箱，以调节辅汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测辅汽轮机运行的静态和动态性能，确保辅汽轮机安全运行；在辅汽轮发电机组出现故障时，使辅汽轮机组保护停机。
核动力装置综合管理功能：采用数据采集传输装置、数据存储装置、运行技术支持装置、舱室视频监视装置，完成核动力装置综合控制系统的所有运行参数、数据以及操作记录的采集、处理、传输、打包分发；构建光纤双环网，作为核动力装置综合控制系统、辐射监测系统、电力系统的数据传输通道；对核动力装置运行状态信息及操作人员的操作情况信息进行存储，为分析核动力装置运行情况、事故后分析提供完善的数据支撑；提供海洋核动力平台与核动力装置相关舱室重要设备的视频监视的实时信号；利用计算机化的手段处理核动力装置的运行信息并提供给运行人员，同时也为操纵员提供合理的操作指导。
本发明提供的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，还包括电源类设备，为海洋核动力平台核动力装置控制系统中参与安全保护有关的设备提供与平台电网隔离电源，给其它显示操控类设备提供交流净化稳压电源；电源类设备包括核控配电柜、独立可靠电源柜和交流净化稳压电源。
本发明的有益效果为：本发明提供的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，采用三个层级，第一层为现场级设备，第二层为自动化级设备，第三层为显示操作级设备，采用这种数字化分布式控制系统的总体架构，使核动力装置综合控制系统能更加高效、自动、实时、可靠地完成对核动力装置的综合控制。
附图说明
图1本发明实施例中海洋核动力平台核动力装置综合控制系统的数字化体系架构框图；
图2本发明实施例现场级设备组成图；
图3本发明实施例自动化级设备组成图；
图4本发明实施例显示操作级设备组成图；
图5本发明实施例电源设备组成图。
图中：1-现场级设备，2-自动化级设备，3-显示操作级设备，4-电源类设备，5-电动阀、6-电磁阀、7-泵、8-电加热器、9-控制棒驱动机构、10-铂电阻温度计、11-压力变送器、12-压差变送器、13-转速测量装置、14-核探测器、15-反应堆核测量装置、16-反应堆保护装置、17-停堆断路器柜、18-反应堆功率调节装置、19-棒位测量装置、20-低频电源柜、21-过程参数测量装置、22-过程控制装置、23-阀门控制装置、24-主泵控制装置、25-回路泵控制箱、26-电加热器控制装置、27-主汽轮机调节保护装置、28-辅汽轮机调节保护装置、29-数据采集传输装置、30-主控台、31-值长台、32-后备盘I、33-后备盘II、34-大屏显示装置、35-数据存储装置、36-运行技术支持装置、37-就地控制台、38-核应急控制台、39-核安全工程师台、40-舱室视频监视装置、41-核控配电柜、42-独立可靠电源柜、43-交流净化稳压电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
参见图1，本发明实施例提供的海洋核动力平台核动力装置综合控制系统的集成分布式数字化体系架构，包括第一层现场级设备1、第二层自动化级设备2、第三层显示操作级设备3。其中，第一层现场级设备与第二层自动化级设备之间通过硬接线相连，进行数据和控制信号的收发。第二层自动化级设备和第三层显示操作级设备主要通过冗余光纤双环网连接，同时还通过硬接线、CAN总线进行数据的交换和通信。
参照图2所示，现场级设备1：与工艺系统及其设备的接口连接，主要包括核动力装置综合控制系统的执行部件(包括泵、阀)、敏感元件、一次仪表等。现场级设备1由电动阀5、电磁阀6、泵7、电加热器8、控制棒驱动机构9、铂电阻温度计10、压力变送器11、压差变送器12、转速测量装置13和核探测器14组成。
参照图3所示，自动化级设备2：本级主要完成数据采集、逻辑处理、控制运算、通信、控制驱动等功能，分为安全级测控系统和非安全级测控系统。自动化级设备2由反应堆核测量装置15、反应堆保护装置16、停堆断路器柜17、反应堆功率调节装置18、棒位测量装置19、低频电源柜20、过程参数测量装置21、过程控制装置22、阀门控制装置23、主泵控制装置24、回路泵控制箱25、电加热器控制装置26、主汽轮机调节保护装置27、辅汽轮机调节保护装置28、数据采集传输装置29组成。
参照图4所示，显示操作级设备3：为操作员监控核动力装置提供信息和操控手段。显示操作级设备3由主控台30、值长台31、后备盘I 32、后备盘II 33、大屏显示装置34、数据存储装置35、运行技术支持装置36、就地控制台37、核核应急控制台38、核安全工程师台39和舱室视频监视装置40组成。
参照图5所示，电源类设备4：为海洋核动力平台核动力装置控制系统中参与安全保护有关的设备提供与平台电网隔离的独立可靠电源，给其它显示操控类设备提供交流净化稳压电源。电源类设备4由核控配电柜41、独立可靠电源柜42和交流净化稳压电源43组成。
海洋核动力平台核动力装置综合控制系统的功能主要完成反应堆核测量、反应堆保护、反应堆功率控制、过程测量、过程控制、主汽轮机组监控、辅汽轮机组监控、核动力装置综合显示操控、应急监视操控、核动力装置综合管理、安全电源11个功能。
下面对核动力装置综合控制系统的功能结合体系架构进行具体实施方式说明：
a)反应堆核测量
反应堆核测量功能由现场级1设备中的核探测器14完成两路源量程测量通道、三路中间量程测量通道和三路功率量程测量通道的测量，把测量信号发送给自动化级2设备中的反应堆核测量装置15，实现对反应堆的中子注量率、中子注量率的变化率，以及反应堆三个径向方向上和轴向四个高度位置中子注量率分布的实时监测，并向自动化级设备2中反应堆保护装置16、反应堆功率调节装置18、和显示操作级设备3中的核动力装置主控台30、后备盘I 32、核应急控台38等提供实时的中子注量率分布信息。
b)反应堆保护
反应堆保护功能主要由自动化级设备2中的反应堆保护装置16和停堆断路器柜17完成，保证反应堆的安全，限制反应堆在允许范围内运行或缓解事故后果，保护反应堆、环境、人员的安全。反应堆保护功能包括紧急停堆、安全降功率、专设安全设施驱动、参数越限警告和反应堆保护装置故障检测功能。
c)反应堆功率控制
反应堆功率控制功能由自动化级设备2中的反应堆功率调节装置18、棒位测量装置19和低频电源柜20完成，实现核动力装置反应堆功率的手动及自动控制，使反应堆一回路运行功率满足二回路负荷的需求，确保核动力装置按照预期的运行方案安全运行。低频电源柜20用于给现场级设备1中的控制棒驱动机构9提供超低频的三相驱动电源，使对应的控制棒能够按照反应堆功率调节装置18给出的速度提出或插入堆芯，实现反应堆功率的自动或手动调节。
d)过程测量
过程测量功能主要由现场级设备1中的铂电阻温度计10、压力变送器11、压差变送器12、转速测量装置13及自动化级设备2中的过程参数测量装置21等设备完成，实现对核动力装置反应堆及一回路系统、二回路系统的运行过程参数(反应堆及回路系统温度、压力、压差、水位、流量、转速等)进行测量、信号转换、隔离、放大、非线性补偿、运算，为核动力装置的综合控制、保护、显示、数据采集、存储、运行技术支持及运行操作提供实时运行数据。
e)过程控制
过程控制功能主要由自动化级设备2中的过程控制装置22、阀门控制装置23、主泵控制装置24、回路泵控制箱25及电加热器控制装置26以及由显示操控级设备3中的主控台30、后备盘I 32、后备盘II 33完成，实现对核动力装置一回路、二回路各系统的自动控制、遥操控制和就地控制。
自动化级设备2中的过程控制装置22、阀门控制装置23给出控制信号控制现场级设备1中电动阀5和电磁阀6的开阀、关阀动作；自动化级设备2中的主泵控制装置24、回路泵控制箱25给出控制信号给主泵及回路泵控制主泵和回路泵的启动和停止；自动化级设备2中的电加热器控制装置26给出控制信号控制给电加热器8控制电加热器8的启动和停止。在主控台30、后备盘I 32、后备盘II 33完成电动阀5、电磁阀6、泵7控制方式的选择操作、遥操控制操作等。
f)主汽轮机组监控
主汽轮机组监控功能主要由自动化级设备2中的主汽轮机调节保护装置27完成，其内部配置有主汽轮机监测单元、主汽轮机控制单元、主汽轮机保护单元及就地控制箱等，以调节主汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测主汽轮机运行的静态和动态性能，确保主汽轮机安全运行；在主汽轮发电机组出现故障时，使主汽轮机组保护停机。
g)辅汽轮机组监控
辅汽轮机组监控功能主要由自动化级设备2中的辅汽轮机调节保护装置28完成，其内部配置有辅汽轮机监测单元、辅汽轮机控制单元、辅汽轮机保护单元及就地控制箱等，以调节辅汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测辅汽轮机运行的静态和动态性能，确保辅汽轮机安全运行；在辅汽轮发电机组出现故障时，使辅汽轮机组保护停机。
h)核动力装置综合显示操控
核动力装置综合显示操控功能主要由主控台30、值长台31、核安全工程师台39、后备盘I 32、后备盘II 33、大屏显示装置34完成，用于为核动力装置主控室内的运行人员提供核动力装置各种操控手段、核动力装置运行参数及状态信息、各种显示画面以及报警等信息，实现对核动力装置的监视、手动及自动控制，保证核动力装置安全运行。
i)应急监视操控
应急监视操控功能主要由核应急控制台38及相关过程测量、过程控制系统组成。主要功能是在核动力装置主控室发生人员不能停留的事件时，操纵员从主控室撤离至核应急控制室，能通过核应急控制室内的设备实现反应堆的安全停闭和维持反应堆于安全状态，并能对反应堆的状态进行监视。
j)核动力装置综合管理
核动力装置综合管理功能由数据采集传输装置29、数据存储装置35、运行技术支持装置36、舱室视频监视装置40完成，用于核动力装置综合控制系统的所有运行参数、数据以及操作记录的采集、处理、传输、打包分发；构建光纤双环网，作为核动力装置综合控制系统、辐射监测系统、电力系统的数据传输通道；对核动力装置运行状态信息及操作人员的操作情况信息进行存储，为分析核动力装置运行情况、事故后分析提供完善的数据支撑；提供海洋核动力平台与核动力装置相关舱室重要设备的视频监视的实时信号，以便于值长或者其他运行人员掌握核动力装置运行状态；此外，利用计算机化的手段处理核动力装置的运行信息并提供给运行人员，同时也为操纵员提供合理的操作指导。
k)安全电源
安全电源功能由核控配电柜41、独立可靠电源柜42和交流净化稳压电源43组成，主要用于给核动力装置综合控制系统中反应堆保护系统三个通道相关设备及与安全相关的设备提供与平台电网隔离的独立可靠电源，给大屏显示装34、舱室视频监视装置40、棒位测量装置19、就地控制台37、主汽轮机调节保护装置27、核应急控制台38、数据采集传输装置29中的3#网元机箱、4#网元机箱等设备提供交流净化稳压电源。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：包括现场级设备、自动化级设备和显示操作级设备；所述现场级设备用于连接工艺系统及其设备；所述自动化级设备用于完成数据采集、逻辑处理、控制运算、通信和控制驱动；所述显示操作级设备用于对核动力装置所有运行数据进行显示观察，对核动力装置的运行进行操作控制；其中，现场级设备为第一层，自动化级为第二层，显示操作级为第三层，所述现场级与自动化级进行数据和控制信号的收发，所述自动化级和显示操作级进行数据的交换和通信。
2.根据权利要求1所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：现场级设备与自动化级设备之间通过硬接线相连；自动化级设备和显示操作级设备通过冗余光纤双环网连接，同时通过硬接线、CAN总线进行数据的交换和通信。
3.根据权利要求1所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：现场级设备包括电动阀、电磁阀、泵、电加热器、控制棒驱动机构、铂电阻温度计、压力变送器、压差变送器、转速测量装置和核探测器；
自动化级设备包括反应堆核测量装置、反应堆保护装置、停堆断路器柜、反应堆功率调节装置、棒位测量装置、低频电源柜、过程参数测量装置、过程控制装置、阀门控制装置、主泵控制装置、回路泵控制箱、电加热器控制装置、主汽轮机调节保护装置、辅汽轮机调节保护装置、数据采集传输装置；
显示操作级设备包括主控台、值长台、后备盘I、后备盘II、大屏显示装置、数据存储装置、运行技术支持装置、就地控制台、核应急控制台、核安全工程师台和舱室视频监视装置。
4.根据权利要求1所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：当需要完成反应堆核测量时，核探测器完成两路源量程测量通道、三路中间量程测量通道和三路功率量程测量通道的测量，并将测量信号发送给反应堆核测量装置，实现对反应堆的中子注量率、中子注量率的变化率、以及反应堆三个径向方向上和轴向四个高度位置中子注量率分布的实时监测，并向反应堆保护装置、反应堆功率调节装置、以及核动力装置主控台、后备盘I、核应急控台提供实时的中子注量率分布信息。
5.根据权利要求3所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：当需要控制反应堆功率时，反应堆功率调节装置、棒位测量装置和低频电源柜实现核动力装置反应堆功率的手动及自动控制，使反应堆一回路运行功率满足二回路负荷的需求，确保核动力装置按照预期的运行方案安全运行；低频电源柜用于给现场级设备中的控制棒驱动机构提供超低频的三相驱动电源，使对应的控制棒能够按照反应堆功率调节装置给出的速度提出或插入堆芯，实现反应堆功率的自动或手动调节。
6.根据权利要求3所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：过程测量功能：采用铂电阻温度计、压力变送器、压差变送器、转速测量装置及过程参数测量装置，实现对核动力装置反应堆及一回路系统、二回路系统的运行过程参数进行测量、信号转换、隔离、放大、非线性补偿、运算，为核动力装置的综合控制、保护、显示、数据采集、存储、运行技术支持及运行操作提供实时运行数据。
7.根据权利要求3所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：过程控制功能：采用过程控制装置、阀门控制装置、主泵控制装置、回路泵控制箱、电加热器控制装置以及主控台、后备盘I、后备盘II，实现对核动力装置一回路、二回路各系统的自动控制、遥操控制和就地控制；
过程控制装置、阀门控制装置给出控制信号控制电动阀和电磁阀开阀、关阀动作；主泵控制装置、回路泵控制箱给出控制信号，给主泵及回路泵控制主泵和回路泵的启动和停止；电加热器控制装置给出控制信号，给电加热器控制电加热器的启动和停止；在主控台、后备盘I、后备盘II完成电动阀、电磁阀、泵控制方式的选择操作、遥操控制操作。
8.根据权利要求3所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：主汽轮机组监控功能：主汽轮机调节保护装置内部配置有主汽轮机监测单元、主汽轮机控制单元、主汽轮机保护单元及就地控制箱，以调节主汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测主汽轮机运行的静态和动态性能，确保主汽轮机安全运行；在主汽轮发电机组出现故障时，使主汽轮机组保护停机；
辅汽轮机组监控功能：辅汽轮机调节保护装置内部配置有辅汽轮机监测单元、辅汽轮机控制单元、辅汽轮机保护单元及就地控制箱，以调节辅汽轮机的转速，适应海洋核动力平台的各种运行工况；监测辅汽轮机运行的静态和动态性能，确保辅汽轮机安全运行；在辅汽轮发电机组出现故障时，使辅汽轮机组保护停机。
9.根据权利要求3所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：核动力装置综合管理功能：采用数据采集传输装置、数据存储装置、运行技术支持装置、舱室视频监视装置，完成核动力装置综合控制系统的所有运行参数、数据以及操作记录的采集、处理、传输、打包分发；构建光纤双环网，作为核动力装置综合控制系统、辐射监测系统、电力系统的数据传输通道；对核动力装置运行状态信息及操作人员的操作情况信息进行存储，为分析核动力装置运行情况、事故后分析提供完善的数据支撑；提供海洋核动力平台与核动力装置相关舱室重要设备的视频监视的实时信号；利用计算机化的手段处理核动力装置的运行信息并提供给运行人员，同时也为操纵员提供合理的操作指导。
10.根据权利要求1至9任一项所述的核动力装置综合控制系统数字化体系架构，其特征在于：还包括电源类设备，为海洋核动力平台核动力装置控制系统中参与安全保护有关的设备提供与平台电网隔离电源，给其它显示操控类设备提供交流净化稳压电源；电源类设备包括核控配电柜、独立可靠电源柜和交流净化稳压电源。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110844036A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-28 | 中广核研究院有限公司 | 一种核动力船舶主控室布置结构 |
| CN112009658A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种适用于海洋核动力平台的核动力装置综合控制系统 |
| CN112230548A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-15 | 中国核动力研究设计院 | 一种核动力装置自主控制系统 |
| CN112379316A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-19 | 中广核工程有限公司 | 多通道电磁阀检测方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN112666591A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-16 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种适用于海洋核动力平台的辐射监测管理系统及方法 |
| CN113071648A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-06 | 中国舰船研究设计中心 | 一种基于安全型高速自主总线的全数字化控制系统 |
| CN113488207A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-08 | 中广核研究院有限公司 | 一种反应堆启动方法及系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317606A (en) * | 1989-08-25 | 1994-05-31 | Hitachi, Ltd. | Automation system for nuclear power plants |
| CN105892388A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-24 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种海洋平台监测与控制系统 |
| CN106165020A (zh) * | 2013-12-31 | 2016-11-23 | 纽斯高动力有限责任公司 | 核反应堆保护系统和方法 |
| CN106597965A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-26 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 核动力装置运行状态监控系统及监控方法 |
| CN107734016A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-23 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 适用于涉核海洋平台的信息管理系统及方法 |
| CN108198639A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-22 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统 |
| CN108257695A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-07-06 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种船用小型反应堆堆外轴向功率量程测量装置 |
| CN108263566A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种海洋核动力平台的核动力装置主控台 |
-
2018
- 2018-10-25 CN CN201811265556.8A patent/CN109240245A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317606A (en) * | 1989-08-25 | 1994-05-31 | Hitachi, Ltd. | Automation system for nuclear power plants |
| CN106165020A (zh) * | 2013-12-31 | 2016-11-23 | 纽斯高动力有限责任公司 | 核反应堆保护系统和方法 |
| CN105892388A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-24 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种海洋平台监测与控制系统 |
| CN106597965A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-26 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 核动力装置运行状态监控系统及监控方法 |
| CN107734016A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-23 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 适用于涉核海洋平台的信息管理系统及方法 |
| CN108198639A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-22 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种船用小堆堆外复用探测器、核测量系统和控制系统 |
| CN108257695A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-07-06 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种船用小型反应堆堆外轴向功率量程测量装置 |
| CN108263566A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-07-10 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种海洋核动力平台的核动力装置主控台 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110844036A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-28 | 中广核研究院有限公司 | 一种核动力船舶主控室布置结构 |
| CN112009658A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种适用于海洋核动力平台的核动力装置综合控制系统 |
| CN112230548A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-15 | 中国核动力研究设计院 | 一种核动力装置自主控制系统 |
| CN112230548B (zh) * | 2020-10-27 | 2022-06-17 | 中国核动力研究设计院 | 一种核动力装置自主控制系统 |
| CN112379316A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-02-19 | 中广核工程有限公司 | 多通道电磁阀检测方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN112666591A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-16 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种适用于海洋核动力平台的辐射监测管理系统及方法 |
| CN113071648A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-07-06 | 中国舰船研究设计中心 | 一种基于安全型高速自主总线的全数字化控制系统 |
| CN113488207A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-10-08 | 中广核研究院有限公司 | 一种反应堆启动方法及系统 |
| WO2022262225A1 (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 中广核研究院有限公司 | 一种反应堆启动方法及系统 |
| CN113488207B (zh) * | 2021-06-18 | 2024-05-10 | 中广核研究院有限公司 | 一种反应堆启动方法及系统 |
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