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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(duì)核電站進(jìn)行監(jiān)督、控制和操縱的場(chǎng)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(zhǎng)工作站（US-OWP）四部分，每部分OWP都安裝有5臺(tái)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(duì)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(jiǎn)單靈活的支架式安裝方式轉(zhuǎn)變。隨著操縱員操作經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，對(duì)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(xiàng)目均有應(yīng)用。下面結(jié)合具體核電項(xiàng)目，分別對(duì)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(diǎn)，為后續(xù)項(xiàng)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(jì)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(tái)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(shí)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(jì)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(xiàng)目應(yīng)用

公司A項(xiàng)目主控室OWP顯示器采用了嵌入式安裝方式。基于人因工程設(shè)計(jì)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(xiàng)目US-OWP盤臺(tái)及顯示器布置情況。

圖6 A項(xiàng)目_US-OWP布置圖

較之前項(xiàng)目OWP盤臺(tái)顯示器安裝罩的“獨(dú)立布置”方式，A項(xiàng)目OWP盤臺(tái)顯示器安裝罩采用了“一體化布置”方式。5個(gè)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(jì)，僅在盤臺(tái)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(diǎn)分析

顯示器嵌入式安裝的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）外觀簡(jiǎn)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(jì)，使得盤臺(tái)整體外觀比較簡(jiǎn)潔整齊。

（2）加工簡(jiǎn)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(jiǎn)單容易。

（3）顯示器布置靈活：安裝罩與盤臺(tái)桌面相對(duì)獨(dú)立，設(shè)計(jì)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(diǎn)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(tái)。

2.1 方法研究

針對(duì)嵌入式安裝方式存在的主要缺點(diǎn)，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(gè)顯示器相互獨(dú)立，可單獨(dú)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(xiàng)目應(yīng)用

公司B項(xiàng)目主控室OWP顯示器采用了支架式安裝方式。基于人因工程設(shè)計(jì)原則，顯示器整體呈弧形布置。結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tái)的弧形布置實(shí)現(xiàn)。如圖8所示為B項(xiàng)目US-OWP盤臺(tái)及顯示器布置情況。因?yàn)椴贾?臺(tái)ACP用NC-VDU，使得US-OWP盤臺(tái)規(guī)模更大。

圖8 B項(xiàng)目_US-OWP布置圖

如圖2所示，顯示器采用支架式安裝方式時(shí)其盤臺(tái)桌面設(shè)計(jì)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(diǎn)分析

顯示器支架式安裝的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）外觀輕盈時(shí)尚：一個(gè)支架安裝一個(gè)顯示器，顯示器之間相互獨(dú)立，較嵌入式安裝方式外觀輕盈；經(jīng)過外觀設(shè)計(jì)的顯示器支架配合一體化大理石桌面，使整體盤臺(tái)外觀頗具時(shí)尚感。

（2）顯示器安裝簡(jiǎn)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(jiǎn)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(shí)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(diǎn)在于：

（1）顯示器支架要求較高：顯示器支架需同時(shí)滿足外觀設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)計(jì)、加工要求較高。

（2）無法隱藏線纜：因?yàn)轱@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(tái)整體外觀整齊，對(duì)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(xiàng)目主控室盤臺(tái)mock up過程中操縱員提出的新要求，并針對(duì)嵌入式安裝方式與支架式安裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)，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(diǎn)：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(shí)可實(shí)現(xiàn)顯示器左右移動(dòng)，再配合顯示器支架自身可前后及角度調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)顯示器的密集安裝。同時(shí)，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(tái)桌面相互獨(dú)立，可根據(jù)人因要求進(jìn)行弧形布置。

3.2 項(xiàng)目應(yīng)用

公司C項(xiàng)目主控室OWP顯示器采用了屏風(fēng)式安裝方式。基于人因工程設(shè)計(jì)原則，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致性要求，盤臺(tái)及顯示器整體呈弧形布置。如圖10所示為C項(xiàng)目US-OWP盤臺(tái)及顯示器布置情況。因?yàn)椴贾?臺(tái)ACP用S-VDU，使得US-OWP盤臺(tái)規(guī)模更大。

圖10 C項(xiàng)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(diǎn)分析

顯示器屏風(fēng)式安裝的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）可實(shí)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(dú)可調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。顯示器支架配合屏風(fēng)可實(shí)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(shí)更加舒服。

顯示器屏風(fēng)式安裝的主要缺點(diǎn)在于：

（1）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜：一方面顯示器支架需同時(shí)滿足外觀設(shè)計(jì)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(jì)、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(jì)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(duì)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(xiàng)目OWP顯示器的嵌入式安裝，還是B項(xiàng)目OWP顯示器的支架式安裝，還是C項(xiàng)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(jì)要求，而且通過抗震試驗(yàn)驗(yàn)證滿足各個(gè)核電站的抗震要求。

實(shí)際工程項(xiàng)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(tái)高度一般不應(yīng)超過最矮操作員坐姿時(shí)的眼高（1140mm）；坐姿操作控制臺(tái)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(jì)，以確保其安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。顯示器的安裝方式在滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)還需滿足客戶的相關(guān)要求，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品必要功能的同時(shí)還要考慮其外觀、成本等因素，這樣才能設(shè)計(jì)出符合要求的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。

作者簡(jiǎn)介：

張　偉（1979-），男，北京人，高級(jí)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?yàn)楹穗姀S非安全級(jí)儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年8月刊