工业组态：智能核电站工艺可视化监控系统

前言


核电是当前仅次于水电的第二大低碳能源，能可靠地供应电力并对不稳定的风电、太阳能发电等可再生能源形成很好的补充。核能作为清洁、低碳、安全、高效的优质能源，是我国应对气候变化、兑现减排承诺的重要保障。在“碳达峰”“碳中和”的大背景下，核电有望大规模替代传统化石能源的基荷电源。

场景展示
效果展示
目前世界上有超过60%的核电站是压水堆核电站，主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及其他设备组成。在核电站工作运行时，它主要是由核岛以及常规岛两部分组成的，包括核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机等设备。因此，我们利用数维图 自主研发的强大 2D Web组态平台 - Sovit2D ，经过便捷的拖拉拽方式设计制作动画驱动的压水堆核电站发电的工作原理可视化系统。



通过点击场景中部件，会弹出相对应的信息面板，隐藏上一个显示的面板，名字做高亮处理，没有信息面板的只处理名字的高亮效果。

模拟动画
在核电站中，反应堆的作用是进行核裂变。核反应堆通过自身的核能反应来加热水，这就像是家里的锅炉一样，不过锅炉是燃烧木炭，而核反应堆是凭借原子核的裂变，冷水在核反应堆裂变产生的高温下，被加热成沸腾的高压水流，随后水流在蒸汽发生器中形成饱和热蒸汽，并做功于汽轮机，这样就实现了热能转变为机械能，再由发动机将机械能转成电能，如此一来便形成了一个完整的回路。

反应堆

由核电站反应原理可以了解到，反应堆主要作用加热水产生水蒸气带动汽轮机发电。应用可视化技术模拟水注入反应堆后加热的过程，水位的变化使得整个动画更加形象的展示出反应堆的工作状态。



主泵

它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。系统设计中用闪动的亮光来展示其工作状态。



稳压器

稳压器又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用;在发生事故时，提供超压保护。压力上升过程中，用波动的效果以展示稳压器内压力的变化。



蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。如图，上部分圆形转动时，气泡根据大小不同上升的速度也不相同;中间传送带的走动更加清晰的展示了正在工作;底下水位升降时，水波也在动作，使整体效果更为贴切。

由蒸汽发生器产生的水蒸汽进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能。

作完功后的蒸汽(乏汽)被排入冷凝器，进行冷却凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成了汽轮机工质的封闭循环，我们称此回路为二回路。循环冷却水二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同，故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛(CI)。



凝结水泵

中间风扇转动示意工作正在进行，根据管道内运动方向来决定风扇的逆时针或者顺时针的转动情况。



碳酸箱

我们增加了水的波动效果，让动画更加形象的展示了这种类型的箱体的工作状态。同理展示的还有除盐水箱、化学药物混合罐、容控器等。



低压加热器

每个加热器的位置推达点不同，在视觉上更逼真、更有科技感的效果，同理展示的还有高压加热器。



除氧器

下部分水位升降时带动水波动，上部分的氧气根据形状的大小移动速度也不相同。



发展前景
根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》，至2025年，我国核电运行装机容量达到7000万千瓦。此外，根据中国核能行业协会发布的《中国核能年度发展与展望(2020)》中的预测数据显示，到2025年，我国在运核电装机达到7000万千瓦，在建3000万千瓦;到2035年，在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦；核电建设有望按照每年6至8台机组稳步推进。

实现价值
核电是安全性、可靠性要求极高的复杂发电系统，积极探索推进数字化转型，能够有效提高核电厂的安全性、经济性和竞争力，有助于核工业高质量发展。

各大核电厂都在充分应用5G、大数据、云计算、人工智能等先进信息通信技术，积极探索数字化转型。加快核电数字化进程，已成为核电产业高质量发展的必由之路。

在核电厂建设及运维管理中，面对复杂的系统布局、高精度的施工要求以及严格的安全监控标准，利用数维图Sovit2D可视化组态软件打造智慧核电站场景，进一步帮助核电企业降本增效。

总的来说，智能核电站是一种利用先进技术和智能化管理手段，提高核电站运行安全性、经济性和可靠性的新型电站。
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