★北京广利核系统工程有限公司张伟

关键词：核电站；OWP；显示器；安装方式

核电站主控室是对核电站进行监督、控制和操纵的场所。OWP（OperatorWorkplace）是核电站主控室操纵员工作站，包括核岛操纵员工作站（NIOWP）、常规岛操纵员工作站（CI-OWP）、安工工作站（SE-OWP）和机组长工作站（US-OWP）四部分，每部分OWP都安装有5台显示器（NC-VDU）。随着科学技术的不断发展，显示器经历了从单色到彩色，从模糊到清晰，从小到大，从笨重到轻便的不断进步。与之对应的显示器的安装方式也从传统大体积的嵌入式安装方式逐渐向简单灵活的支架式安装方式转变。随着操纵员操作经验的不断丰富，对显示器的安装提出一些新的要求，因此OWP显示器又出现了屏风式安装方式。

OWP显示器的三种安装方式——嵌入式安装方式、支架式安装方式及屏风式安装方式，在核电项目均有应用。下面结合具体核电项目，分别对OWP显示器的三种安装方式进行研究，分析说明其优缺点，为后续项目及相关领域显示器的安装提供技术参考。

图1 嵌入式安装方式

图2 支架式安装方式

图3 屏风式安装方式

1　嵌入式安装方式

显示器的嵌入式安装方式如图1所示，即将显示器安装于安装罩之内，仅暴露显示器的显示区域。安装罩后面设计维护盖板，便于显示器的安装、拆卸及接线等维护操作。

1.1 方法研究

基于外观要求，为保证盘台整体外观质量，显示器嵌入式安装仅暴露其显示区域。

基于人因要求，为避免显示器安装面板遮挡操纵员视线，显示器安装面板不宜过厚，且显示器区域开孔尺寸应根据操纵员视角确定具体尺寸。如图4所示，有D'=D+2Δ，其中D'为显示区域开孔尺寸；D为显示器显示区域尺寸；Δ=t/tanθ。

图4 显示区域开孔

基于抗震要求，显示器安装面板厚度不宜过小，一般不小于3mm。同时也不宜使用标准显示器的标准安装方法，而是采用定制的法兰安装方式的显示器，如图5所示。

基于维护要求，安装罩后面需设计维护盖板，且开孔需满足显示器进入要求。

图5 定制显示器示意

1.2 项目应用

公司A项目主控室OWP显示器采用了嵌入式安装方式。基于人因工程设计原则，显示器的位置需满足操纵员观察视野要求，因此显示器自身与水平桌面需呈一定角度，且整体布置呈弧形。如图6所示为A项目US-OWP盘台及显示器布置情况。

图6 A项目_US-OWP布置图

较之前项目OWP盘台显示器安装罩的“独立布置”方式，A项目OWP盘台显示器安装罩采用了“一体化布置”方式。5个NC-VDU安装罩与办公电脑安装罩、通讯设备安装罩及S-VDU安装罩一体化设计，仅在盘台拆分处进行分割，整体外观效果如图7所示。

图7 显示器嵌入式安装效果

1.3 优缺点分析

显示器嵌入式安装的主要优点在于：

（1）外观简洁整齐：显示器完全安装于安装罩内，相关线缆均不外露，再配合一体化设计，使得盘台整体外观比较简洁整齐。

（2）加工简单容易：安装罩为壳体结构，可使用传统钣金加工工艺制造，加工比较简单容易。

（3）显示器布置灵活：安装罩与盘台桌面相对独立，设计过程中可根据人因要求灵活调整显示器布置。

显示器嵌入式安装的主要缺点在于：

（1）无法调整不易维护：显示器的位置及角度均无法调整。一旦出现问题（比如控制室灯光布置与显示器角度冲突，使得显示器屏幕反光；安装罩局部受损等）只能重新加工安装罩。

（2）安装罩尺寸较大：显示器需要从安装罩后面维护窗口放入罩内，因此使得安装罩尺寸较大。

2　支架式安装方式

显示器的支架式安装方式如图2所示，即将显示器安装到支架，再将支架安装到盘台。

2.1 方法研究

针对嵌入式安装方式存在的主要缺点，开发了显示器的支架式安装方式。

基于易维护的要求，支架式安装方式使各个显示器相互独立，可单独维护。且可使用标准显示器的标准安装方法，无需定制显示器。

基于显示器可调整的要求，开发了自由度可调节显示器支架，保证显示器前后、上下、左右及显示角度在一定范围内可调。

基于抗震要求，上述显示器支架各自由度需可靠锁紧，保证地震载荷下显示器的安全。

2.2 项目应用

公司B项目主控室OWP显示器采用了支架式安装方式。基于人因工程设计原则，显示器整体呈弧形布置。结合结构设计一致性及桌面铺设大理石等要求，显示器的弧形布置通过盘台的弧形布置实现。如图8所示为B项目US-OWP盘台及显示器布置情况。因为布置2台ACP用NC-VDU，使得US-OWP盘台规模更大。

图8 B项目_US-OWP布置图

如图2所示，显示器采用支架式安装方式时其盘台桌面设计为“阶梯”型。前部凸起桌面铺设大理石，后部凹陷桌面安装显示器支架，其整体效果如图9所示。

图9 显示器支架式安装效果

2.3 优缺点分析

显示器支架式安装的主要优点在于：

（1）外观轻盈时尚：一个支架安装一个显示器，显示器之间相互独立，较嵌入式安装方式外观轻盈；经过外观设计的显示器支架配合一体化大理石桌面，使整体盘台外观颇具时尚感。

（2）显示器安装简单：可通过显示器背部标准孔将其安装到显示器支架。显示器完全暴露在外，安装、拆卸、接线简单容易。

（3）显示器可调：配合可调节显示器支架，可以实现显示器前后、左右、上下及显示器角度的调整。

显示器支架式安装的主要缺点在于：

（1）显示器支架要求较高：显示器支架需同时满足外观设计要求、显示器位置及角度可调要求及核电站抗震要求，因此对设计、加工要求较高。

（2）无法隐藏线缆：因为显示器完全暴露在外，所以其相关线缆无法隐藏。为保证盘台整体外观整齐，对显示器布线要求较高。

3　屏风式安装方式

显示器的屏风式安装方式如图3所示，即将显示器安装到显示器支架，然后将显示器支架再安装到屏风。

3.1 方法研究

根据太平岭1、2项目主控室盘台mock up过程中操纵员提出的新要求，并针对嵌入式安装方式与支架式安装方式的优缺点，开发了显示器的屏风式安装方式。

操纵员的新要求有两点：一是显示器需密集安装，即显示器与显示器之间尽量靠近；二是显示器与显示器之间的缝隙不能漏光。

屏风作为显示器支架的载体，同时可实现显示器左右移动，再配合显示器支架自身可前后及角度调整，可实现显示器的密集安装。同时，屏风可作为一道屏障，避免显示器与显示器之间的缝隙漏光。

屏风与盘台桌面相互独立，可根据人因要求进行弧形布置。

3.2 项目应用

公司C项目主控室OWP显示器采用了屏风式安装方式。基于人因工程设计原则，结合结构设计一致性要求，盘台及显示器整体呈弧形布置。如图10所示为C项目US-OWP盘台及显示器布置情况。因为布置3台ACP用S-VDU，使得US-OWP盘台规模更大。

图10 C项目_US-OWP布置图

图11 显示器屏风式安装效果

3.3  优缺点分析

显示器屏风式安装的主要优点在于：

（1）可实现显示器密集安装：显示器的屏风式安装继承了嵌入式安装显示器布置灵活和支架式安装显示器单独可调节的优点。显示器支架配合屏风可实现显示器密集安装要求。

（2）避免缝隙漏光：屏风可作为屏障，遮挡显示器之间缝隙，从而避免漏光，使操纵员在显示器之间切换视线时更加舒服。

显示器屏风式安装的主要缺点在于：

（1）结构比较复杂：一方面显示器支架需同时满足外观设计要求、显示器位置及角度可调要求及核电站抗震要求，其设计、加工要求较高；另一方面屏风作为显示器支架的主要载体，其主要承载作用，再兼顾外观及维护要求，其设计和加工比较复杂。

（2）重量较大：显示器支架与屏风均需满足抗震要求，对二者强度要求较高，因此结构用料较厚，重量较大。

4　结论

无论A项目OWP显示器的嵌入式安装，还是B项目OWP显示器的支架式安装，还是C项目OWP显示器的屏风安装，均满足核电站相关人因设计要求，而且通过抗震试验验证满足各个核电站的抗震要求。

实际工程项目中，应该根据上游输入及客户要求确定显示器安装方式。显示器的安装方式应满足相关人因标准要求。如坐姿操作的控制台高度一般不应超过最矮操作员坐姿时的眼高（1140mm）；坐姿操作控制台显示器的高度在操作位置处应在操作员视野上限（水平视线以上75°）之内，其安装方向应使视角不小于45°等。显示器的安装方式应满足相关核电站的抗震要求。核电站以“安全第一”为根本原则，其相关结构产品一般都进行保守设计，以确保其安全、可靠、稳定运行。显示器的安装方式在满足上述标准要求时还需满足客户的相关要求，在实现产品必要功能的同时还要考虑其外观、成本等因素，这样才能设计出符合要求的结构产品。

作者简介：

张　伟（1979-），男，北京人，高级工程师，现就职于北京广利核系统工程有限公司，研究方向为核电厂非安全级仪控系统设计。

参考文献：

[1] HAF J0055-1995, 核电厂控制室设计的人因工程原则[S].

[2] DL/T 575.2-1999, 控制中心人机工程设计导则 第2部分: 视野与视区划分[S].

[3] 张伟, 王诗峰, 范辉先. 核电站五自由度抗震显示器支架的设计[J]. 自动化博览, 2018, 35 (299) : 98 - 99.

摘自《自动化博览》2023年8月刊