51

М.Н.Арнольдов

Автоматизированные системы управления технологическими процессами на атомной станции

(АСУ ТП АЭС)

Учебное пособие по курсу «Автоматизированные системы управления

технологическими процессами на атомной станции»

1. Общие положения 5

1.1. Общие понятия и определения 5

1.2. Виды АСУ 8

2. Технические средства автоматизированной системы управления технологическим процессом на энергоблоке и АЭС (АСУ ТП ЭБ и АЭС) 9

2.1. Характеристика АЭС и ЭБ как технологических объектов управления 9

2.1.1. Особенности энергоблока АЭС как объекта автоматизации 11

2.1.2. Методы управления энергоблоком 13

2.1.3. Основные требования технических объектов управления (ТОУ) к АСУ ТП АЭС. 13

2.2. Управление АЭС и энергоблоком 14

2.2.1. Уровни управления АЭС и энергоблоком 14

2.2.2. Функции АСУ ТП АЭС 15

2.2.3. Особенности структуры систем управления 16

​ Подсистемы АСУ 16

2.2.6. Система внутриреакторного контроля (СВРК) 24

2.2.6.1. Общие сведения о системе 24

2.2.6.2. Основные технические характеристики СВРК. 28

2.2.6.3. Оборудование СВРК 30

2.2.6.3.1. Внутриреакторные преобразователи параметров 30

2.2.6.3.2. Преобразователи параметров основного оборудования 31

2.2.6.3.3. Линии связи, кабели, проходки 33

2.2.6.3.4. Устройства компенсации температуры холодных спаев термопар 34

​ Электронная аппаратура СВРК 34

​ Математическое и программное обеспечение СВРК 35

2.2.6.6. Математическое обеспечение аппаратуры СВРК 35

2.2.6.7. Математическое обеспечение вычислительного комплекса (ВК) СВРК 37

2.2.6.8. Программное обеспечение аппаратуры СВРК 39

2.2.6.9. Особенности монтажа, пуска, эксплуатации СВРК 39

2.2.6.10. Особенности проведения пусконаладочных и испытательных работ на СВРК 40

2.2.6.11. Диагностика работоспособности подсистем СВРК в процессе эксплуатации 42

2.2.6.12. Особенности СВРК других типов реакторов 43

2.2.7. Исполнительные механизмы 46

2.2.8. Типовые каналы измерения и управления 47

2.2.9. Особенности метрологического обеспечения АСУ ТП 50

Главный инженер АЭС 52

Начальник отдела- 52

главный метролог 52

2.2.9.1. Погрешности ЭВМ 53

2.2.9.2. Компьютерная безопасность 54

3. Оператор в АСУ ТП АЭС 55

3.1. Обязанности оперативного персонала 55

3.2. Состав и функции оперативного персонала 57

3.3. Щиты управления АЭС 58

3.3.1. Блочный щит управления 60

3.3.2. Средства отображения информации 65

3.4. Человеческий фактор в АСУ ТП АЭС 66

3.4.1. Автоматизированные системы информационной поддержки операторов АЭС 66

3.4.2. Действия операторов по управлению энергоблоком с ВВЭР-1000. 68

Заключение 72

Список литературы 74

Непрерывное совершенствование технологических процессов, внедрение наукоемких технологий, интенсификация производства сопровождается увеличением экологического риска, значительным усложнением управления технологическим оборудованием. Это характерно для всех отраслей промышленности и особенно остро в атомной энергетике. Это объясняется сложностью физических процессов, высокими единичными мощностями агрегатов, высокими требованиями по обеспечению безопасности, экологичности и экономичности эксплуатации атомных электростанций. Такая концепция управления при сколько угодно высоком уровне автоматизации предполагает участие оператора в управлении, тем самым определяет класс таких систем как автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Современные АСУ ТП являются важнейшей частью системы управления производства и выполняют следующие основные функции:

1. контроль состояния процессов и оборудования,

2. измерение параметров,

3. автоматическое регулирование хода протекания процесса по заданным законам или программам,

4. защита оборудования,

5. ввод и вывод резервов,

6. обеспечение персонала необходимой информацией,

7. выполнение команд управления от оперативного персонала и обеспечение их выполнения.

Таким образом, можно видеть, что основная задача АСУ – разгрузка операторов при выполнении рутинных действий. Такие системы обеспечивают сбор и регистрацию массовых параметров, обработку информации о состоянии оборудования, сигнализацию о нарушениях режима эксплуатации, осуществляют регулирование, автоматизированный пуск и остановку блока, выдают управляющие воздействия для исполнительных органов систем защиты при аварийных ситуациях.

Отсюда видна важность АСУ ТП АЭС в цикле жизнедеятельности атомной станции. Этим же определяется важность курса «АСУ ТП АЭС», читаемого в Обнинском государственном техническом университете атомной энергетики (ОГТУАЭ).

Предлагаемое учебное пособие основано на лекциях, читаемых студентам различных специальностей ОГТУАЭ. К сожалению, в стране нет ни учебника, ни пособия на эту тему применительно к атомным электростанциям, исключая учебные пособия, написанные профессором ОГТУАЭ В.А.Острейковским в 1987 и 1990 годах [1,2]. Вместе с тем существуют две фундаментальные монографии [3, 4], написанные академиком Прангишвили И.В.и Амбарцумяном А.А. и посвященные АСУ ТП АЭС. Имеются также две монографии, написанные сотрудниками кафедры АСУ ТП Московского энергетического института (технического университета) [5, 6], посвященные описанию АСУ ТП тепловых электростанций на органическом топливе. Следует отметить, что АСУ для АЭС и для тепловых станций имеют как много общего, так и много отличий. В ОГТУАЭ выпущен ряд учебных пособий, в которых рассматриваются отдельные вопросы, имеющие отношение к АСУ ТП АЭС, в том числе монография, посвященная вопросам приборов контроля параметров АЭС, являющихся важной составной частью АСУ ТП [7].

Особенностью предлагаемого учебного пособия является описательный характер излагаемого материала, В нем описывается состав АСУ и ее подсистемы, их назначение, функционирование, взаимодействие между собой. Рассматриваются другие элементы АСУ: щиты управления, линии связи, типовые контура измерения и управления, исполнительные механизмы и т.д. Рассматривается роль оперативного персонала в эксплуатации АЭС.

В пособии не рассматриваются теоретические вопросы конструирования и функционирования АСУ. Практически не затрагиваются вопросы электронных устройств, входящих в состав оборудования АСУ и т.д. Все эти вопросы следует изучать по специальным пособиям и учебникам.

Как будет показано ниже, АСУ ТП является системой «человек – машина». Поэтому предлагаемое пособие разделено на два основных раздела: раздел, посвященный «машине», и раздел, посвященный «человеку» - оператору, занятому эксплуатацией энергоблока АЭС.

В ограниченных рамках учебного пособия нет возможности одинаково подробно рассмотреть все подсистемы АСУ. Поэтому более подробно рассматривается лишь одна подсистема внутриреакторного контроля, носящего название СВРК (система внутриреакторного контроля) на реакторах ВВЭР: глаза и уши оперативного персонала. Остальные подсистемы описываются менее подробно: дается назначение подсистемы, ее состав, роль в эксплуатации АЭС.

Отметим также, что в пособии практически рассматриваются в основном вопросы АСУ ТП отдельного энергоблока (ЭБ) АСУ ТП ЭБ. Вопросы, относящиеся к ведению всей АЭС в целом, описываются кратко.

Пособие основано главным образом на описании АСУ для реакторов ВВЭР. Рассматриваются особенности АСУ ТП других типов реакторов (РБМК, БН).

Пособие не является инструкцией по эксплуатации АСУ ТП. Приведенный в нем материал носит в большинстве случаев общий характер. Реальные системы и устройства могут в той или иной степени отличаться от описанных в пособии и по существу и по названию. Автор ставил своей задачей выделить общие и наиболее характерные особенности систем и устройств.