数字工程（8）：核电厂数字工程

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引用论文

陶飞, 张辰源, 刘蔚然, 张贺, 马昕, 高鹏飞, 张建康. 数字工程及十个领域应用展望[J/OL]. 机械工程学报, 2023, 59(13): 193-215 [2023-08-09]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.2023080 7.1540.026.html.

TAO Fei, ZHANG Chenyuan, LIU Weiran, ZHANG He, MA Xin, GAO Pengfei, ZHANG Jiankang. Digital Engineering and Its Ten Application Outlooks[J/OL]. Journal of Mechanical Engineering, 2023, 59(13): 193-215 [2023-08-09]. http://kns.cnki .net/kcms/detail/11.2187.TH.20230807.1540.026.html.

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http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2187.TH.20230807.1540.026‍.html

数字工程（1）：从何而来

数字工程（2）：1.0到5.0

数字工程（3）：思考与理解

数字工程（4）：需求与挑战

数字工程（5）：概念内涵

数字工程（6）：体系架构

数字工程（7）：技术体系

数字工程（8）：核电厂数字工程

数字工程（9）：航空发动机数字工程

数字工程（10）：卫星互联网数字工程

数字工程（11）：海洋系统与海洋装备数字工程

数字工程（12）：风洞数字工程

数字工程（13）：未来战场数字工程

数字工程（14）：城市数字工程

数字工程（15）：高档数控机床数字工程

数字工程（16）：能源数字工程

数字工程（17）：车辆数字工程

核电作为大规模可持续供应的主要能源之一，具有发电成本低、干净无污染的显著优点，是能源结构的重要组成部分。积极推进核电建设并持续发展核电技术，是应对能源短缺和环境污染的有效手段。由于核电厂结构复杂、安全要求高、建设周期长，且一旦核能外泄将对自然环境和人类生活产生巨大危害，因此核电厂的设计建造及运维管理需充分考虑安全性能和环境影响。核电厂数字工程为核电厂的全生命周期高效建设与安全管理提供了虚实融合的工程模式，对于实现核电厂有序建设、安全运行和智能管理具有重要意义。

核电厂数字工程利用核电厂从设计建造到运行维护全过程涉及的模型、数据、知识和算法，开发各类数智化应用服务以实现核电厂“人-机-料-环”高效安全管控，从而促进核电产业的数字化转型与高质量发展。在核电厂运行过程中，通过部署在核电厂内部和周边环境的传感器不断获取实时物理数据，实现核电厂全要素、全过程的实时状态监测。

在此基础上，面向核电厂实时、高效、精准的运维管控需求，核电厂数字工程提供“五定”服务：

①定故障位置，针对核电厂实时监控过程中获取的异常信号，结合设备运行机理模型、历史运行数据和智能算法对故障来源进行多维度综合分析，通过自顶向下的方式精准确定故障点至单元级；

②定故障原因，结合历史运行信息和故障知识库，分析并诊断异常信号产生原因，实现故障自动、智能、精准诊断；

③定故障等级，根据相关标准对故障风险进行自动评估，并依据故障严重程度、负面影响时长等对其进行分级示警；

④定运维方案，对实时数据、历史数据、设备特征参数等数据进行数据处理与融合，并借助智能算法预测分析核电厂的安全性能，并以此为依据制定相应的预测性维护方案；

⑤定运维成本，根据核电厂运维需求建立数字化运维管理系统，基于实时工时数据、耗材费用、人员信息等测算运维成本，并结合作业需求对人员、材料、设备进行及时优化调整，以实现核电厂“人-机-料-环”的数智化管控。

基于“五定”服务，进一步提升核电厂“四预”能力：

①运行工况预测，通过对核电厂全要素、全过程实时状态分析，结合大数据、智能算法、专家经验等支撑核电厂运行工况的实时精准预测；

②故障风险预警，基于工况预测结果分析并判断可能发生的故障及产生原因，并评估其风险等级及影响时间，提升核电厂故障风险及时有效预警能力；

③运维方案预演，数字工程为核电厂运维方案的迭代优化提模型、数据、算法支撑，从而快速、精准评估不同运维方案的安全性、有效性、经济性等；

④应急处理预案：在运维方案迭代优化的过程中不断更新并丰富故障库与运维知识库，实现应急预案智能生成与优化，保障核电厂在面临突发事件时能够综合分析、快速响应、有序处理。

来源：数字孪生体实验室

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首次发布时间：2023-10-14