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★北京廣利核系統工程有限公司張偉

關鍵詞：核電站；OWP；顯示器；安裝方式

核電站主控室是對核電站進行監督、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）、常規島操縱員工作站（CI-OWP）、安工工作站（SE-OWP）和機組長工作站（US-OWP）四部分，每部分OWP都安裝有5臺顯示器（NC-VDU）。隨著科學技術的不斷發展，顯示器經歷了從單色到彩色，從模糊到清晰，從小到大，從笨重到輕便的不斷進步。與之對應的顯示器的安裝方式也從傳統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變。隨著操縱員操作經驗的不斷豐富，對顯示器的安裝提出一些新的要求，因此OWP顯示器又出現了屏風式安裝方式。

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式安裝方式，在核電項目均有應用。下面結合具體核電項目，分別對OWP顯示器的三種安裝方式進行研究，分析說明其優缺點，為后續項目及相關領域顯示器的安裝提供技術參考。

圖1 嵌入式安裝方式

圖2 支架式安裝方式

圖3 屏風式安裝方式

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，僅暴露顯示器的顯示區域。安裝罩后面設計維護蓋板，便于顯示器的安裝、拆卸及接線等維護操作。

1.1 方法研究

基于外觀要求，為保證盤臺整體外觀質量，顯示器嵌入式安裝僅暴露其顯示區域。

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，且顯示器區域開孔尺寸應根據操縱員視角確定具體尺寸。如圖4所示，有D'=D+2Δ，其中D'為顯示區域開孔尺寸；D為顯示器顯示區域尺寸；Δ=t/tanθ。

圖4 顯示區域開孔

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。同時也不宜使用標準顯示器的標準安裝方法，而是采用定制的法蘭安裝方式的顯示器，如圖5所示。

基于維護要求，安裝罩后面需設計維護蓋板，且開孔需滿足顯示器進入要求。

圖5 定制顯示器示意

1.2 項目應用

公司A項目主控室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、通訊設備安裝罩及S-VDU安裝罩一體化設計，僅在盤臺拆分處進行分割，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 優缺點分析

顯示器嵌入式安裝的主要優點在于：

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

（2）加工簡單容易：安裝罩為殼體結構，可使用傳統鈑金加工工藝制造，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，設計過程中可根據人因要求靈活調整顯示器布置。

顯示器嵌入式安裝的主要缺點在于：

（1）無法調整不易維護：顯示器的位置及角度均無法調整。一旦出現問題（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窗口放入罩內，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，開發了顯示器的支架式安裝方式。

基于易維護的要求，支架式安裝方式使各個顯示器相互獨立，可單獨維護。且可使用標準顯示器的標準安裝方法，無需定制顯示器。

基于顯示器可調整的要求，開發了自由度可調節顯示器支架，保證顯示器前后、上下、左右及顯示角度在一定范圍內可調。

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 項目應用

公司B項目主控室OWP顯示器采用了支架式安裝方式。基于人因工程設計原則，顯示器整體呈弧形布置。結合結構設計一致性及桌面鋪設大理石等要求，顯示器的弧形布置通過盤臺的弧形布置實現。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計為“階梯”型。前部凸起桌面鋪設大理石，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 優缺點分析

顯示器支架式安裝的主要優點在于：

（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；經過外觀設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準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：配合可調節顯示器支架，可以實現顯示器前后、左右、上下及顯示器角度的調整。

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計要求、顯示器位置及角度可調要求及核電站抗震要求，因此對設計、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　屏風式安裝方式

顯示器的屏風式安裝方式如圖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。

3.1 方法研究

根據太平嶺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缺點，開發了顯示器的屏風式安裝方式。

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。

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

屏風與盤臺桌面相互獨立，可根據人因要求進行弧形布置。

3.2 項目應用

公司C項目主控室OWP顯示器采用了屏風式安裝方式。基于人因工程設計原則，結合結構設計一致性要求，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盤臺規模更大。

圖10 C項目_US-OWP布置圖

圖11 顯示器屏風式安裝效果

3.3  優缺點分析

顯示器屏風式安裝的主要優點在于：

（1）可實現顯示器密集安裝：顯示器的屏風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節的優點。顯示器支架配合屏風可實現顯示器密集安裝要求。

（2）避免縫隙漏光：屏風可作為屏障，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。

顯示器屏風式安裝的主要缺點在于：

（1）結構比較復雜：一方面顯示器支架需同時滿足外觀設計要求、顯示器位置及角度可調要求及核電站抗震要求，其設計、加工要求較高；另一方面屏風作為顯示器支架的主要載體，其主要承載作用，再兼顧外觀及維護要求，其設計和加工比較復雜。

（2）重量較大：顯示器支架與屏風均需滿足抗震要求，對二者強度要求較高，因此結構用料較厚，重量較大。

4　結論

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顯示器的屏風安裝，均滿足核電站相關人因設計要求，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，應該根據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滿足相關人因標準要求。如坐姿操作的控制臺高度一般不應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在操作員視野上限（水平視線以上75°）之內，其安裝方向應使視角不小于45°等。顯示器的安裝方式應滿足相關核電站的抗震要求。核電站以“安全第一”為根本原則，其相關結構產品一般都進行保守設計，以確保其安全、可靠、穩定運行。顯示器的安裝方式在滿足上述標準要求時還需滿足客戶的相關要求，在實現產品必要功能的同時還要考慮其外觀、成本等因素，這樣才能設計出符合要求的結構產品。

作者簡介：

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

參考文獻：

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

[2] DL/T 575.2-1999, 控制中心人機工程設計導則 第2部分: 視野與視區劃分[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計[J]. 自動化博覽, 2018, 35 (299) : 98 - 99.

摘自《自動化博覽》2023年8月刊