Dominion核电站数字化升级延长寿命
摘要
Dominion Energy对其Surry和North Anna核电站进行大规模数字化升级，将1960年代的模拟控制系统替换为现代化数字系统。该项目投资54.5亿美元，旨在将电站寿命延长至80年，减少维护成本并提高运行效率。升级包括反应堆保护系统、专设安全设施和控制室改造，预计2034年完成。新系统将增强操作员对电站状态的可见性，并配备网络安全监控设施。
Dominion Energy公司Surry电站的两台反应堆是美国核电站中运行时间最长的机组之一。然而，当该电站于2023年庆祝其运行50周年时，员工们可以为未来举杯庆祝。Surry是最早提交后续许可证更新(SLR)申请的电站之一，并于2021年5月正式获批：该电站获准运行80年，将其反应堆寿命延长至2052年和2053年。
2018年，Dominion Energy在Surry及其姊妹电站North Anna启动了一项广泛的升级计划——这两个电站都配备了两台西屋电气的三环路压水堆——以使电站能够延长运行。这些升级包括一项同类首创的工程项目，用数字仪表和控制系统取代模拟控制和保护系统。
Atkinson
当年轻的实习生第一次看到Surry主控制室模拟机中1960年代的控制设备时，数字I&C系统高级发电项目经理Robert Atkinson表示，他们的典型反应是：“这些都是什么东西？”他们的惊讶强调了1960年代技术在现代工作场所中的不协调性。这正是Dominion的数字升级计划的核心——通过执行跨越数十年技术进步的模拟与数字控制之间的切换，使这些宝贵资产实现现代化。
《Nuclear News》特约撰稿人Susan Gallier采访了Atkinson，以了解更多关于这个多阶段项目的信息，该项目将在2034年前用大屏幕显示器和玻璃台面控制装置取代Surry和North Anna控制室中的表盘和按钮。
早在2018年，我们就开始研究对电站所有主要控制设备进行审查、更换和升级所涉及的内容，包括反应堆保护系统(RPS)和专设安全设施(ESFs)，以及对主控制室进行数字化改造。我们希望安装能够在Surry和North Anna两地提供通用平台的设备，并确保运行人员——系统的最终用户——拥有在任何条件下管理电站所需的设备和洞察力。
成本是公开信息，目前两个电站所有SLR项目（包括数字化现代化改造）的总投资为54.5亿美元。投资回报是让电站运行80年，这样我们就不必在Virginia州建设昂贵的新发电设施。
2017年，Virginia州议会希望确保我们拥有一个稳定、低成本的碳中和或零碳电力分配系统。Dominion的核电站是该州最清洁、最可靠和成本最低的生产设施之一。议会认为允许Dominion升级并将发电站运行至80年符合该州的最佳利益。该项目目前资金充足。
Surry电站CSTF中正在测试的一排通信机柜（黑色，前景）和控制机柜。（照片：Dominion）
我们使用“现代化”一词来描述数字化方面的工作。我们还在升级其他非I&C系统以支持SLR。我们正在更换蒸汽发生器、主发电机、热交换器、给水加热器等——不仅仅是控制和保护系统。数字化现代化是Surry和North Anna两地该项目中规模最大、最复杂的组成部分。
你可以说更换蒸汽发生器意味着取出一块金属再放回另一块金属。用数字系统取代模拟系统则完全不同。我们为四个机组每个机组执行19个主要系统设计变更。整个流程大约有80个主要设计变更。此外，我们还在执行支持性基础设施变更，包括网络安全试验设施(CSTF)、带有第二台模拟机的新模拟机大楼，以及升级的仪器接地系统。
我们以其他核能公用事业公司为基准，并与核能研究所和美国电力研究院进行交流。我们不仅仅以核能为基准。例如，Dominion有一些新建的联合循环燃气电站。其中一座电站的控制室完全是数字化的，一名操作员坐在一系列监控器前控制1500兆瓦的电力。这是一个完全不同的世界！
我们接触了一家运营大型石化工厂的化工制造公司，并问道：“你们以前也有模拟工厂。你们是如何转变为数字化的？”我们得到的回应很有趣。他们说：“哦，我们很久以前就做了。我想现在已经没有人了解这件事了。”
这不是秘密：核能行业落后于时代。但这意味着我们所做的几乎所有事情都在其他地方——核电站或其他行业——已经完成过。
虽然我们所做的事情与许多核电站已经在系统基础上完成的工作没有什么不同，但没有人像我们在这个项目中那样采用整体的范围。这就是Dominion在数字化更换曲线中处于领先地位的地方。
两个电站的副总裁都已正式签署成为该项目的倡导者，这非常重要。我们从每个电站指派了一名高级班组长参与项目，以及一到两名反应堆操作员。在数字化现代化的设计变更过程中，拥有强大的运行部门参与非常重要。拥有这些人员是无价的，因为我们试图做的是为运行人员提供更好的电站视图。运行部门是我们的头号拥护者。维护和培训组织也是利益相关方。我们有完全参与的程序编写人员，我们还支持公司工程部门修订或创建新的计算。要找到电站中不是该项目利益相关方的人可能是一个挑战。
Surry的CSTF目前约有40个控制机柜正在测试中。（照片：Dominion）
Surry是第一个进行升级的，因为那里的机组大约老六年。我们希望将新设备安装到电站中，以便开始获得减少维护和操作增强的好处。Surry是一座较旧的西屋电气三环路电站，拥有7100控制系统和继电器RPS/ESF保护系统，该系统存在充分记录的过时问题。North Anna是一座7300/SSPS电站。零部件越来越难获得，并且容易出现早期故障。例如，在Surry，我们有一个安全相关继电器在安装后30天内就失效了。