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★北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司張偉

關(guān)鍵詞：核電站；OWP；顯示器；安裝方式

核電站主控室是對核電站進(jìn)行監(jiān)督、控制和操縱的場所。OWP（OperatorWorkplace）是核電站主控室操縱員工作站，包括核島操縱員工作站（NIOWP）、常規(guī)島操縱員工作站（CI-OWP）、安工工作站（SE-OWP）和機(jī)組長工作站（US-OWP）四部分，每部分OWP都安裝有5臺顯示器（NC-VDU）。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，顯示器經(jīng)歷了從單色到彩色，從模糊到清晰，從小到大，從笨重到輕便的不斷進(jìn)步。與之對應(yīng)的顯示器的安裝方式也從傳統(tǒng)大體積的嵌入式安裝方式逐漸向簡單靈活的支架式安裝方式轉(zhuǎn)變。隨著操縱員操作經(jīng)驗的不斷豐富，對顯示器的安裝提出一些新的要求，因此OWP顯示器又出現(xiàn)了屏風(fēng)式安裝方式。

OWP顯示器的三種安裝方式——嵌入式安裝方式、支架式安裝方式及屏風(fēng)式安裝方式，在核電項目均有應(yīng)用。下面結(jié)合具體核電項目，分別對OWP顯示器的三種安裝方式進(jìn)行研究，分析說明其優(yōu)缺點，為后續(xù)項目及相關(guān)領(lǐng)域顯示器的安裝提供技術(shù)參考。

圖1 嵌入式安裝方式

圖2 支架式安裝方式

圖3 屏風(fēng)式安裝方式

1　嵌入式安裝方式

顯示器的嵌入式安裝方式如圖1所示，即將顯示器安裝于安裝罩之內(nèi)，僅暴露顯示器的顯示區(qū)域。安裝罩后面設(shè)計維護(hù)蓋板，便于顯示器的安裝、拆卸及接線等維護(hù)操作。

1.1 方法研究

基于外觀要求，為保證盤臺整體外觀質(zhì)量，顯示器嵌入式安裝僅暴露其顯示區(qū)域。

基于人因要求，為避免顯示器安裝面板遮擋操縱員視線，顯示器安裝面板不宜過厚，且顯示器區(qū)域開孔尺寸應(yīng)根據(jù)操縱員視角確定具體尺寸。如圖4所示，有D'=D+2Δ，其中D'為顯示區(qū)域開孔尺寸；D為顯示器顯示區(qū)域尺寸；Δ=t/tanθ。

圖4 顯示區(qū)域開孔

基于抗震要求，顯示器安裝面板厚度不宜過小，一般不小于3mm。同時也不宜使用標(biāo)準(zhǔn)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)安裝方法，而是采用定制的法蘭安裝方式的顯示器，如圖5所示。

基于維護(hù)要求，安裝罩后面需設(shè)計維護(hù)蓋板，且開孔需滿足顯示器進(jìn)入要求。

圖5 定制顯示器示意

1.2 項目應(yīng)用

公司A項目主控室OWP顯示器采用了嵌入式安裝方式?；谌艘蚬こ淘O(shè)計原則，顯示器的位置需滿足操縱員觀察視野要求，因此顯示器自身與水平桌面需呈一定角度，且整體布置呈弧形。如圖6所示為A項目US-OWP盤臺及顯示器布置情況。

圖6 A項目_US-OWP布置圖

較之前項目OWP盤臺顯示器安裝罩的“獨立布置”方式，A項目OWP盤臺顯示器安裝罩采用了“一體化布置”方式。5個NC-VDU安裝罩與辦公電腦安裝罩、通訊設(shè)備安裝罩及S-VDU安裝罩一體化設(shè)計，僅在盤臺拆分處進(jìn)行分割，整體外觀效果如圖7所示。

圖7 顯示器嵌入式安裝效果

1.3 優(yōu)缺點分析

顯示器嵌入式安裝的主要優(yōu)點在于：

（1）外觀簡潔整齊：顯示器完全安裝于安裝罩內(nèi)，相關(guān)線纜均不外露，再配合一體化設(shè)計，使得盤臺整體外觀比較簡潔整齊。

（2）加工簡單容易：安裝罩為殼體結(jié)構(gòu)，可使用傳統(tǒng)鈑金加工工藝制造，加工比較簡單容易。

（3）顯示器布置靈活：安裝罩與盤臺桌面相對獨立，設(shè)計過程中可根據(jù)人因要求靈活調(diào)整顯示器布置。

顯示器嵌入式安裝的主要缺點在于：

（1）無法調(diào)整不易維護(hù)：顯示器的位置及角度均無法調(diào)整。一旦出現(xiàn)問題（比如控制室燈光布置與顯示器角度沖突，使得顯示器屏幕反光；安裝罩局部受損等）只能重新加工安裝罩。

（2）安裝罩尺寸較大：顯示器需要從安裝罩后面維護(hù)窗口放入罩內(nèi)，因此使得安裝罩尺寸較大。

2　支架式安裝方式

顯示器的支架式安裝方式如圖2所示，即將顯示器安裝到支架，再將支架安裝到盤臺。

2.1 方法研究

針對嵌入式安裝方式存在的主要缺點，開發(fā)了顯示器的支架式安裝方式。

基于易維護(hù)的要求，支架式安裝方式使各個顯示器相互獨立，可單獨維護(hù)。且可使用標(biāo)準(zhǔn)顯示器的標(biāo)準(zhǔn)安裝方法，無需定制顯示器。

基于顯示器可調(diào)整的要求，開發(fā)了自由度可調(diào)節(jié)顯示器支架，保證顯示器前后、上下、左右及顯示角度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

基于抗震要求，上述顯示器支架各自由度需可靠鎖緊，保證地震載荷下顯示器的安全。

2.2 項目應(yīng)用

公司B項目主控室OWP顯示器采用了支架式安裝方式?；谌艘蚬こ淘O(shè)計原則，顯示器整體呈弧形布置。結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計一致性及桌面鋪設(shè)大理石等要求，顯示器的弧形布置通過盤臺的弧形布置實現(xiàn)。如圖8所示為B項目US-OWP盤臺及顯示器布置情況。因為布置2臺ACP用NC-VDU，使得US-OWP盤臺規(guī)模更大。

圖8 B項目_US-OWP布置圖

如圖2所示，顯示器采用支架式安裝方式時其盤臺桌面設(shè)計為“階梯”型。前部凸起桌面鋪設(shè)大理石，后部凹陷桌面安裝顯示器支架，其整體效果如圖9所示。

圖9 顯示器支架式安裝效果

2.3 優(yōu)缺點分析

顯示器支架式安裝的主要優(yōu)點在于：

（1）外觀輕盈時尚：一個支架安裝一個顯示器，顯示器之間相互獨立，較嵌入式安裝方式外觀輕盈；經(jīng)過外觀設(shè)計的顯示器支架配合一體化大理石桌面，使整體盤臺外觀頗具時尚感。

（2）顯示器安裝簡單：可通過顯示器背部標(biāo)準(zhǔn)孔將其安裝到顯示器支架。顯示器完全暴露在外，安裝、拆卸、接線簡單容易。

（3）顯示器可調(diào)：配合可調(diào)節(jié)顯示器支架，可以實現(xiàn)顯示器前后、左右、上下及顯示器角度的調(diào)整。

顯示器支架式安裝的主要缺點在于：

（1）顯示器支架要求較高：顯示器支架需同時滿足外觀設(shè)計要求、顯示器位置及角度可調(diào)要求及核電站抗震要求，因此對設(shè)計、加工要求較高。

（2）無法隱藏線纜：因為顯示器完全暴露在外，所以其相關(guān)線纜無法隱藏。為保證盤臺整體外觀整齊，對顯示器布線要求較高。

3　屏風(fēng)式安裝方式

顯示器的屏風(fēng)式安裝方式如圖3所示，即將顯示器安裝到顯示器支架，然后將顯示器支架再安裝到屏風(fēng)。

3.1 方法研究

根據(jù)太平嶺1、2項目主控室盤臺mock up過程中操縱員提出的新要求，并針對嵌入式安裝方式與支架式安裝方式的優(yōu)缺點，開發(fā)了顯示器的屏風(fēng)式安裝方式。

操縱員的新要求有兩點：一是顯示器需密集安裝，即顯示器與顯示器之間盡量靠近；二是顯示器與顯示器之間的縫隙不能漏光。

屏風(fēng)作為顯示器支架的載體，同時可實現(xiàn)顯示器左右移動，再配合顯示器支架自身可前后及角度調(diào)整，可實現(xiàn)顯示器的密集安裝。同時，屏風(fēng)可作為一道屏障，避免顯示器與顯示器之間的縫隙漏光。

屏風(fēng)與盤臺桌面相互獨立，可根據(jù)人因要求進(jìn)行弧形布置。

3.2 項目應(yīng)用

公司C項目主控室OWP顯示器采用了屏風(fēng)式安裝方式?；谌艘蚬こ淘O(shè)計原則，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計一致性要求，盤臺及顯示器整體呈弧形布置。如圖10所示為C項目US-OWP盤臺及顯示器布置情況。因為布置3臺ACP用S-VDU，使得US-OWP盤臺規(guī)模更大。

圖10 C項目_US-OWP布置圖

圖11 顯示器屏風(fēng)式安裝效果

3.3  優(yōu)缺點分析

顯示器屏風(fēng)式安裝的主要優(yōu)點在于：

（1）可實現(xiàn)顯示器密集安裝：顯示器的屏風(fēng)式安裝繼承了嵌入式安裝顯示器布置靈活和支架式安裝顯示器單獨可調(diào)節(jié)的優(yōu)點。顯示器支架配合屏風(fēng)可實現(xiàn)顯示器密集安裝要求。

（2）避免縫隙漏光：屏風(fēng)可作為屏障，遮擋顯示器之間縫隙，從而避免漏光，使操縱員在顯示器之間切換視線時更加舒服。

顯示器屏風(fēng)式安裝的主要缺點在于：

（1）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜：一方面顯示器支架需同時滿足外觀設(shè)計要求、顯示器位置及角度可調(diào)要求及核電站抗震要求，其設(shè)計、加工要求較高；另一方面屏風(fēng)作為顯示器支架的主要載體，其主要承載作用，再兼顧外觀及維護(hù)要求，其設(shè)計和加工比較復(fù)雜。

（2）重量較大：顯示器支架與屏風(fēng)均需滿足抗震要求，對二者強(qiáng)度要求較高，因此結(jié)構(gòu)用料較厚，重量較大。

4　結(jié)論

無論A項目OWP顯示器的嵌入式安裝，還是B項目OWP顯示器的支架式安裝，還是C項目OWP顯示器的屏風(fēng)安裝，均滿足核電站相關(guān)人因設(shè)計要求，而且通過抗震試驗驗證滿足各個核電站的抗震要求。

實際工程項目中，應(yīng)該根據(jù)上游輸入及客戶要求確定顯示器安裝方式。顯示器的安裝方式應(yīng)滿足相關(guān)人因標(biāo)準(zhǔn)要求。如坐姿操作的控制臺高度一般不應(yīng)超過最矮操作員坐姿時的眼高（1140mm）；坐姿操作控制臺顯示器的高度在操作位置處應(yīng)在操作員視野上限（水平視線以上75°）之內(nèi)，其安裝方向應(yīng)使視角不小于45°等。顯示器的安裝方式應(yīng)滿足相關(guān)核電站的抗震要求。核電站以“安全第一”為根本原則，其相關(guān)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品一般都進(jìn)行保守設(shè)計，以確保其安全、可靠、穩(wěn)定運行。顯示器的安裝方式在滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求時還需滿足客戶的相關(guān)要求，在實現(xiàn)產(chǎn)品必要功能的同時還要考慮其外觀、成本等因素，這樣才能設(shè)計出符合要求的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

作者簡介：

張　偉（1979-），男，北京人，高級工程師，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，研究方向為核電廠非安全級儀控系統(tǒng)設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1] HAF J0055-1995, 核電廠控制室設(shè)計的人因工程原則[S].

[2] DL/T 575.2-1999, 控制中心人機(jī)工程設(shè)計導(dǎo)則 第2部分: 視野與視區(qū)劃分[S].

[3] 張偉, 王詩峰, 范輝先. 核電站五自由度抗震顯示器支架的設(shè)計[J]. 自動化博覽, 2018, 35 (299) : 98 - 99.

摘自《自動化博覽》2023年8月刊