3.3. Схемы функционирования

Ниже на рисунке 3.3.1 представлена общая блок-схема функционирования УСБ, которая дает понимание процедур организации запуска при совместной работе инициирующей и исполнительной частей управляющей системы безопасности. На рисунках 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4 и 3.3.5 приводятся конкретные блок-схемы функционирования УСБ для различного типа режимов (аварий).

Рис. 3.3.1. Общая блок-схема функционирования УСБ

Рис. 3.3.2. Блок-схема функционирования УСБ в режиме «Потеря нормального отвода тепла через 2-й контур»

Рис. 3.3.3. Блок-схема функционирования УСБ в режиме «Большая течь»

Рис. 3.3.4. Блок-схема функционирования УСБ в режиме «Малая течь»

Рис. 3.3.5. Функционирование УСБ в режиме «Течь 1-го контура во 2-й»

3.4. Состав птк усб и структурные схемы

В соответствии с назначением и целями создания ПТК УСБТ имеют функциональные связи со следующими подсистемами АСУ ТП:

• инициирующей частью СУЗ-УСБТ;

• мозаичными панелями СБ БПУ/РПУ и НЭ БПУ;

• СВБУ и СРВПЭ;

• СКУ НЭ;

• элементы уровня связи с ТОУ (датчики, НКУ, КРУ и т.п.).

Структурная схема исполнительной части УСБТ и связанных с ней подсистем АСУ ТП приведена на рисунке 3.4.1.

Взаимодействие с инициирующей частью СУЗ-УСБТ

При взаимодействии с инициирующей частью СУЗ-УСБТ исполнительная часть УСБТ (в части ПТК) обеспечивает:

• прием от шкафов сигналов аварийной защиты в МПУ (ПТК ПУ) для формирования команд управления.

• Выдачу в шкафы голосования команд (VO) АЗ от МПУ ПТК ПУ следующие состояния ИМ СБ:

а) отключен (закрыт);

б) включен (открыт).

• Прием от интерфейсных шкафов (MSI) АЗ в МПУ команду на перевод в режим тестирования связейVO(АЗ) - МПУ ПТК ПУ (индивидуально для каждой приборной стойки ПС).

• Выдачу в интерфейсные шкафы (MSI) АЗ от МПУ ПТК ПУ информации о готовности МПУ ПТК ПУ к тестированию (индивидуально для каждой ПС ПТК ПУ).

• Прием от интерфейсных шкафов (MSI) АЗ в ПТК ЛЗ информации о текущих значениях технологических параметров, измерительные каналы которых вводятся и обрабатываются инициирующей частью СУЗ-УСБТ и также необходимы в ПТК УСБТ для выполнения ими своих функций.

• Выдачу в интерфейсные шкафы (MSI) ПЗ от ПТК ЛЗ для дальнейшей передачи на панели систем безопасности (СБ) информации о текущих значениях технологических параметров и нарушении технологическими параметрами установленных пределов для параметров принадлежащих СБ, но не участвующих в функциях инициирующей части СУЗ-УСБТ.

• Прием от шкафов алгоритмической обработки сигналов (A&P) АЗ в ПТК ЛЗ команд управления оборудованием НЭ, сформированных в инициирующей части СУЗ-УСБТ (например, отключение ГЦН).

• Прием от шкафов защиты цепей и гальванического размножения сигналов (SC&D) инициирующей части СУЗ-УСБТ в ПТК ЛЗ сигналы от датчиков, информация о которых необходима как в инициирующей, так и в исполнительной части УСБТ для выполнения ими своих функций.

• Прием от шкафов защиты цепей и гальванического размножения сигналов (SC&D) инициирующей части СУЗ-УСБТ в МПУ ПТК ПУ сигналов выбора поста управления БПУ/РПУ.

Взаимодействие с мозаичными панелями БПУ/РПУ

При взаимодействии с мозаичными панелями СБ БПУ/РПУ исполнительная часть УСБТ в части ПТК обеспечивает:

• прием в МПУ ПТК ПУ команд дистанционного управления:

а) отключить (закрыть);

б) включить (открыть);

в) стоп (для запорной арматуры);

г) дистанционный/автоматический режим (для регулирующей арматуры);

д) подтверждение команды;

е) тестирование ламп контроля состояния ИМ на элементах панелей СБ;

• передачу от МПУ ПТК ПУ сигналов состояния ИМ СБ:

а) отключен (закрыт);

б) включен (открыт);

в) неисправен;

г) дистанционный/автоматический режим (для регулирующей арматуры).

При взаимодействии с мозаичными панелями нормальной эксплуатации БПУ исполнительная часть УСБТ в части ПТК передает через шину EN и ПТС ОДУ на БПУ необходимую информацию, которая не может быть сформирована или не целесообразно формировать в СКУ НЭ.

Взаимодействие с СВБУ и СРВПЭ

При взаимодействии с СВБУ и СРВПЭ исполнительная часть УСБТ обеспечивает:

• прием команды ДУ от АРМ СВБУ;

• выдачу сообщений/сигнализации состояния механизмов СБ и технологических параметров;

• выдачу сообщений/сигнализации состояния ПТС ПТК УСБТ;

• прием сигналов синхронизации единого времени АСУ ТП.

Взаимодействие со СКУ НЭ

При взаимодействии со СКУ НЭ исполнительная часть УСБТ обеспечивает:

• выдачу состояний механизмов СБ, необходимых для реализации алгоритмов ТЗБ НЭ;

• прием от инициирующей части УСБТ команд управления механизмами СНЭ и передачу этих команд по шине ENв ПТК НЭ.

Взаимодействие с ТОУ

При взаимодействии с элементами уровня связи с ТОУ ПТК УСБТ обеспечивают:

• прием сигналов от датчиков технологического процесса;

• прием сигналов от датчиков состояния/положения ИМ СБ;

• выдачу команд управления в ячейки НКУ/КРУ ИМ СБ

Исполнительная часть УСБТ проектируется с учетом следующих принципов:

• канальности построения системы;

• независимости каналов;

• принципа единичного отказа;

• разнообразия (на программно-аппаратном уровне МПУ);

• обеспечения управления с БПУ или с РПУ при отказе управления с одного из них по общей причине.

На панели безопасности БПУ и РПУ предусматриваются кнопки включить/отключить, открыть/закрыть и соответствующие лампы положения для каждого механизма. Кроме этого, на каждой панели СБ предусмотрены кнопки подтверждения команд. Выбор пункта управления осуществляется с помощью ключа выбора на РПУ. Для реализации принципа разнообразия между каналами ПТК ПУ в одном канале разрабатывается на модулях приоритета с программной обработкой команд от инициирующей части СУЗ-УСБТ. В другом канале используются модули приоритета с аппаратной обработкой команд от инициирующей части СУЗ-УСБТ. Связь ПТК МПУ с ПТК ЛЗ и СВБУ в канале осуществляется по шине EN ТПТС.

ПТК ПУ состоит из специальных функциональных модулей, которые выполняют все функции, относящиеся к управлению и контролю механизмами систем безопасности с учетом приоритета. Шкафы с модулями приоритета комплектуются по технологической принадлежности. Дублирующие механизмы одного канала разнесены в разные шкафы. Сигналы защит безопасности, сформированные в инициирующей части СУЗ-УСБТ (TXS) поступают в шкафы ПТК ПУ индивидуальными проводными связями непосредственно на соответствующие входы модулей приоритетного управления механизмами.

В модуле возможна реализация управления электроприводами запорной арматуры, электромагнитными клапанами, исполнительными механизмами регулирующих клапанов, электродвигателями насосов, вентиляторов. Модуль руководит очередностью выполнения автоматических команд, поступающих от инициирующей части СУЗ-УСБТ, сигналами ручного управления с панелей безопасности, сигналами ручного управления с дисплея через СВБУ, автоматическими сигналами управления

ПТК ПУ выполняет следующие задачи:

• устанавливает приоритет команд от инициирующей части СУЗ-УСБТ над командами от ПТК ЛЗ

• формирует команды на механизмы

• прерывание команды по срабатыванию крутящего момента

• прерывание команды при достижении приводом конечного положения.

Команды от панелей БПУ и РПУ, а также от кнопок подтверждения команд приходят на модули приоритета по проводным связям. Команды от инициирующей части СУЗ-УСБТ так же приходят по проводным связям. Сигналы управления от ПТК ЛЗ передаются к модулю ПУ по шине PROFIBUS в микропроцессорную часть модуля. Сигналы обратной связи о состоянии механизмов поступают в инициирующую часть СУЗ-УСБТ по проводной связи, а в СВБУ по шине EN.

Приоритет команд, реализуемый модулями приоритетного управления следующий:

- команды от инициирующей части СУЗ-УСБТ имеют самый высокий приоритет. При выполнении данных команд блокируются все команды, поступающие от ПТК ЛЗ и дистанционные команды управления с АРМ СВБУ и панелей СБ;

- команды отключить/закрыть имеют, как правило, приоритет над командами включить/открыть (если иное не предусмотрено в индивидуальном порядке в проекте);

- команды защит НЭ имеют приоритет на блокировками НЭ и дистанционным управлением, включая управление с панелей СБ, при отсутствии сигнала «запрет команд НЭ», формируемого проектным способом в инициирующей части УСБТ. При наличии сигнала «запрет команд НЭ» команды дистанционного управления от АРМ СВБУ и защит от ПТК ЛЗ блокируются, а команды от панелей СБ - разрешены.

От модулей приоритета сигналы поступают в НКУ на коммутационные аппараты соответствующих механизмов. ПТК ПУ выдает следующие сигналы неисправности:

• открытие двери;

• отсутствие электропитания;

• неисправность вентиляции;

• неправильная вставка модуля.

Так же осуществляется контроль программного обеспечения.

Локальные защиты и блокировки механизмов реализуются в отдельных шкафахТПТС (ПТК ЛЗ). При технологических авариях данные защиты, а так же команды от СВБУ, блокируются автоматически командами от инициирующей части УСБТ. ПТК ЛЗ реализуется на программно-технических средствах ТПТС, которые состоят из:

• приборные стойки (ПС), оснащенные процессорными модулями и коммутационным оборудованием;

• стойки питания (СП), осуществляющие подачу необходимого напряжения питания на приборные стойки;

• стойки сопряжения, осуществляющие связь ПС с датчиками и исполнительными механизмами;

• коммутаторы OSM/ESM (в составе ПС) для объединения абонентов в единую систему;

• трансиверы (в составе ПС) для подключения удаленных абонентов к шине EN;

• интерфейсные модули для подключения абонентов к шине EN;

• оптоволоконные кабели и промышленные витые пары для передачи данных;

• оптические кроссы для сопряжения оптических кабелей разных диаметров;

• блоки шлюзов сопряжения (БШС) в составе ПС

• шлюзовые устройства, обеспечивающие связь ПС с информационно-управляющей системой верхнего блочного уровня (СВБУ).

Функциональные модули ввода и обработки сигналов, участвующие в реализации типовых каналов технологических защит, резервированы. При потере резервирования (отказ одного из резервированных модулей в канале технологической защиты) работоспособность технологической защиты не нарушается

На основании общих технических требований к УСБТ устанавливаются следующие показатели надежности:

• интегральный коэффициент, определяющий недовыработку электроэнергии из-за отказов или ложных срабатываний АСУ ТП;

• средняя наработка на отказ или вероятность безотказной работы или коэффициент неготовности;

• срок службы (назначенный ресурс);

• среднее время восстановления.

Недовыработка электроэнергии из-за отказов или ложных срабатываний средств автоматизации не должна превышать 0,5 % от расчетной выработки в год, начиная со второго года эксплуатации.

Отказом управляющей функции является:

• невыдача команды при наличии условий на ее формирование;

• выдача ложной команды при отсутствии условий на ее формирование, если это приводит к нарушениям технологического процесса, или невыполнению технологической задачи, или поломке оборудования.

Отказом информационной функции является выдача искаженной информации без указания ее недостатка или отсутствие достоверной информации хотя бы на одном из средств поста управления, не позволяющие оператору принять правильное решение или приводящее к ошибке оператора. Отказом вспомогательной функции является невозможность реализации информационных или управляющих задач в части управления функционированием УСБТ.

При разработке системы анализируются возможные единичные отказы средств и сбои ПО и определяются методы их выявления и исключения накопления, включая:

− самодиагностику;

− тестовую проверку работоспособности;

− автоматизированное периодическое опробование для выявления дефектов, не обнаруживаемых автоматическими средствами.

При автоматическом обнаружении дефектов выдается информация персоналу.Значение среднего времени наработки на отказ модулей приоритетного управления, составляющих основу исполнительной части УСБТ, составляет не менее 120000 час

Пространственное разделение комплектов при размещении их в помещениях сейсмостойкого здания, разнесенных относительно друг друга, и обеспечение их электропитанием от различных систем электроснабжения 1 группы надёжности, разнообразие в технических средствах комплектов исключает возможность отказа комплектов по общей причине. Комплекс мер по обеспечению независимости измерительных каналов в пределах каждого комплекта в сочетании с резервированием и пространственным разделением оборудования исполнительной части подсистемы гарантирует реализацию функций УСБ комплектом во всех режимах его эксплуатации, включая поэтапную проверку. Для удовлетворения критерия единичного отказа применяется как канальная структура, так и пассивные системы безопасности.