基于数字孪生的核电主设备智能制造探索与实践
内容来源：月說数智化领地
数字孪生技术在核电主设备智能制造中的探索与实践，正通过虚实融合的创新模式推动行业从传统制造向 “智造” 升级。以下结合行业前沿案例与技术突破，解析其核心应用场景、技术路径及未来趋势。
核岛主设备全生命周期
数字孪生平台构建
上海电气核电设备有限公司研发的核岛主设备全要素多态业务数字孪生与分析展示平台，通过三维建模、数据采集与仿真分析技术，实现了从设计到交付的全流程数字化映射。该平台整合反应堆压力容器、蒸汽发生器等关键设备的几何模型与工艺参数，结合实时生产数据（如深孔加工的刀具状态、焊接机器人的电流电压波动），构建动态数字孪生体。在蒸汽发生器制造中，通过数字孪生实时监控管板深孔加工精度，结合 CCD 推扫系统实现支撑板智能检测，使加工合格率提升至 99.8%。
智能制造核心场景突破
1.设计制造协同优化
基于模型的设计（MBD）技术实现三维模型驱动的工艺设计与仿真，通过数字孪生预演不同工况下设备的应力分布与热传导特性。例如，中核集团在 “华龙一号” 反应堆压力容器设计中，利用数字孪生模拟极端工况下的材料蠕变行为，优化结构强度，使设计周期缩短 20%。
2.生产过程实时可视与闭环控制
上海电气通过制造执行系统（MES）与数字孪生的深度集成，实现车间物流、设备状态、质量数据的全透明化管理。在汽轮机低压缸更换项目中，数字孪生系统提前识别常规岛厂房空间干涉问题，优化吊装路径，使大修工期缩短 15%。
3.智能运维与预测性维护
中广核研究院在大亚湾核电站应用数字孪生技术，通过实时采集汽轮机振动、温度等数据，结合机器学习算法预测轴承磨损趋势，将计划外停机次数减少 30%。华龙一号数字孪生电厂进一步集成智能诊断系统，可提前 72 小时预警主泵密封泄漏风险，保障机组连续运行周期突破 600 天。
关键技术突破与行业示范
1.多源异构数据融合
针对核电设备数据类型复杂（如传感器数据、仿真数据、历史工单）的特点，上核公司开发了工业互联网平台（DHP），通过边缘计算实现设备层数据的实时清洗与特征提取，确保数字孪生模型的准确性。中核武汉则通过知识图谱技术，将设备故障案例与维修经验结构化，提升智能诊断效率 40%。
2.高辐射环境下的数字孪生应用
针对核岛内部强辐射环境，中核集团研发了耐辐照传感器网络与远程操控机器人。例如，在反应堆压力容器内壁检测中，数字孪生结合爬行机器人实现毫米级裂纹识别，替代人工进入高危区域，使检测效率提升 3 倍。
3.行业标杆项目引领
三门核电凭借 40 余个数字化应用场景（如三维可视化施工管理、智能仓储系统），成为全球核电行业首个 “灯塔工厂”，机组能力因子提升 1.5%，大修工期缩短 46%。其数字孪生系统通过集成物联网与数字线程技术，实现从设备采购到退役的全生命周期数据贯通。
基于数字孪生的核电主设备
智能制造探索与实践（PPT）
