工业电视监控系统在核电厂中的应用探讨

2021-04-14张波

科技视界 2021年4期

关键词：主控室线缆核电厂

张波

（西安中核核仪器有限公司，陕西西安 710600）

0 引言

核电厂是将核能转换成热能，产生供汽轮机应用的蒸汽，从而带动发电机产生电力，为能够对各个厂房的运行情况加以充分的了解、掌握，从而对于存在的故障能够进行及时的处理，避免因为故障而造成重大事件。

1 工业电视监控系统功能

在核电厂中应用工业电视系统需要按照其工艺需求满足以下功能：首先，需要对反应堆的冷却剂泵进行火灾监测；上充泵火灾监测；SEC 泵以及CRF 泵火灾监测，汽机厂房火灾监测，对放射性区域的特定点位或者某个系统进行监视或者对指定的工作区进行监视。

2 工业电视监控系统组成以及应用

工业电视监控系统的应用需求按照其功能的要求对核电厂的各个厂房安设摄像机，应用视频线缆把摄像机所解码图像传输到主控室。主控室内的相关设备对图像加以处理，从而实现对目标区域进行实时性的监控，并在对图像进行处理后将相关信息数据保存，以供日后的查看。

2.1 摄像设备

其是工业电视监控系统中的前端设备，属于是核电厂中各个厂房内摄像设备，其包含摄像机、防护罩、镜头、解码器、电动云台、安装支架以及相关的辅助照明设备。其在工业电视监控系统主要发挥着现场图像收集功能，将所收集到的图像转化为电信号，对主控室处理设备传输的控制信号进行接收，对摄像机以及云台进行控制。在核电厂中摄像设备设置在核岛、常规岛、联合泵房等区域，其中核岛包括电气、核辅助、核燃料、反应堆等厂房，常规岛包括汽机厂房。

在核电厂中工业电视监控系统摄像设备在各厂房中的安装需要按照以下标准：在反应堆厂房内需要在标高20 m 环吊的下方进行安装，并需要确保摄像设备带有变焦镜头和云台，从而使主控室的相关工作人员能够对反应堆厂房加以全面监视，在反应堆厂房的冷却泵回路间隔中各安装一部摄像设备，对主泵进行监视。在核辅助厂房内上充泵之间各安装一部摄像设备，对上充泵进行全面的监控。在SEC泵以及CRF 泵之间各安装一部摄像设备，在电气厂房的L214 房、核辅助厂房、核燃料厂房门口需要各安装一部摄像设备。

2.2 数据信号传输设备

数据信号传输设备主要包括各种类别的线缆，其主要功能是将摄像设备所监视的视频信号传输到主控室的处理设备，并把主控室处理设备控制信号传输到摄像设备，是工业电视监控系统纽带。在核电厂工业电视监控系统中根据不同的监控点、摄像设备数量以及传输的距离需要选用不同类型的线缆。一般情况下，通常选择同轴电缆与光缆。控制信号通常选取直接控制方式。根据我国相关的工业电视监控系统设计要求规范，如果传输距离大于300 m，需要选取75-7同轴电缆实现信号的传输，如果传输距离大于500 m，则需要选取光缆实现信号的传输。光缆具有较好的抗干扰、大通信容量、远距离传输、高质量传输优势[1]。如果传输距离比较近，则只需要选取同轴电缆即可，其具有施工量小、稳定传输、高资源利用率、易维护优势。另外，因为核电厂所具备的特性，需要传输线缆具备阻燃、无卤、低烟的特性。在核电厂中因为设置在MX 厂房、PX 厂房的摄像设备距离主控室比较远，并且摄像设备较多，因此通常选取光缆实现传输。在PX厂房、MX 厂房设置数字光端机把摄像设备所生成的电信号转换成光信号，通过光缆传输至主控室，处理设备再将光信号转换成电信号，实现现场图像还原然后传输至视频分配设备。

2.3 后期处理设备

后期处理设备设置在主控室，需要长期排人值守，是整个工业电视监控系统的核心，主要进行信号的转换、显示、记录、控制以及管理，其组成部分包括监视器、控制键盘、硬盘录像机、矩阵控制器。其中矩阵控制器在核电厂工业电视监控系统中主要发挥着视频图像控制的功能，摄像设备所收集的图像信息首先传输至矩阵监控器。硬盘录像机配置有大容量的硬盘，能够对图像信息进行长时间的保存，其主要功能是对数字视频进行压缩、管理网络视频流和用户授权管理等。控制键盘主要功能是管理控制，对矩阵控制器和摄像设备进行控制，能够实现选取显示器、编程管理系统、选取摄像设备、切换控制云台和镜头的全动作。

3 设备安装以及应用注意问题

因为核电厂其特殊性质，在应用工业电视监控系统进行实时监控时，会出现干扰问题，图像常因为干扰而出现模糊、抖动扭曲、杂波现象，为能够有效避免因干扰因素应当尽量选用屏蔽层较好的电缆或光缆，并且在设计时需要采取公共端单点接地，避免出现地环路情况。如果传输线缆受到强磁场的干扰，需要加装钢管实现屏蔽，并确保钢管接地的可靠性，系统接地电阻不可大于4Ω。

在应用工业电视监控系统过程中，需要做好防腐、防尘、防潮工作，核电厂需要安排专业人员对摄像设备、传输效率运行情况进行定期的巡检，在摄像设备上尽量安装防尘罩，减轻除尘工作。主控室内需要做好净尘、散热、通风工作，室内温度控制在5～35℃、湿度控制在10%～80%，并做好防雷工作，如加装防雷地网。

4 工业电视监控系统在核燃料后处理中应用

在对设备进行选型时，首先需要遵循一般性选择，在核电厂进行核燃料的后处理工作，因为其环境具有高辐射、强腐蚀、高粉尘、高温的特性，因此，在对设备进行选型时需要对设备运行的环境加以明确，其中包括大气压力、辐射强度、温度、湿度、粉尘、腐蚀以及照明参数，以这些数据作为依据。其中摄像设备可以选用耐辐照摄像设备，其参数视频输出75 Ω、正极性1Vp-p，水平分辨率应当大于或者等于500TVL，信噪比大于等于50 dB，焦距应当在12～72 mm，热室间、暂存间温度应当控制在0～55℃，功率大于等于100 W，亮度大于等于1 500CD，并这自带照明灯，外壳材料尽量选用不锈钢材质。云台功率在连续工作时应当小于10 W，供电为24 V，旋转范围在水平方面的转角应当大于等于355°，垂直转角为±90°，云台的平均转速应当≥4°/s，扭矩以及承重应当和摄像设备的总重量相匹配[3]。

在核电厂核燃料后处理工程中除了需要工业电视监控系统具备一般性能外，还应当具备主控室可以对操作站和摄像设备加以集中分配和管理，从而对资源加以充分利用，可以进行多画面切换或显示。热室内的摄像设备除了需要具备耐辐照功能外，还应当具备自动去污性能。耐辐照设备以及其所附带的线缆应当可以通过机械手或者动力手加以拆除。一部分摄像设备与拾音器设置在导轨上，应当具备水平行走和垂直行走两种类型。在进行操作时，相关人员可以通过行走导轨不同角度观察热室或者暂存间状况。另外，对于线缆的设备应当根据核电厂的实际需求进行供电设计，并在实际的使用过程中安排专业人员定期进行巡检维护工作。在整个核电厂中，工业电视监控系统对重要场所和生产环节加以全面、实时监控，对核电厂正常运行发挥着重要作用。