Glava_1

НИЯУ « МИФИ»

В.В. Зверков

кандидат технических наук доцент кафедры «Автоматика»

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ АЭС

2012

7.Система контроля и управления электрической частью (СКУ ЭЧ)

7.1.Назначение, функции, состав

7.2.Структурные схемы и технические средства

8.Посты управления

8.1.Пункты управления АЭС

8.2.Основы проектирования

8.3.Компоновочные схемы БПУ

8.4.Дисплейный интерфейс

8.5.Мозаичный интерфейс

8.6.Сигнализация

8.7.Резервная зона

8.8.Экран коллективного пользования

8.9.Резервный пункт управления

8.10.Местные пункты управления

9.Система радиационного контроля (СРК)

9.1.Назначение, функции, состав

9.2.Структурные схемы и функционирование

10.Система контроля и управления противопожарной защитой (СКУ ПЗ)

10.1.Назначение, функции, состав

10.2.Структурная схема и функционирование

11.Система контроля и управления водно-химическими режимами (СКУ ВХР)

11.1.Назначение, функции, состав

11.2.Структурная схема

11.3.Точки контроля ВХР

12.Автоматизированная система вибромониторинга и диагностики (АСВД)

12.1.Назначение, функции, состав

12.2.Структурные схемы и функционирование

13.Датчики, типовые каналы и схемы электропитания

13.1.Датчики

13.2.Типовые каналы контроля и управления

13.3.Схемы электропитания КТС АСУ ТП

14. Система регистрации важных параметров эксплуатации (СРВПЭ)

14.1.Назначение и состав

14.2.Структурная схема

15. Нормативно-техническая документация АСУ ТП

15.1.Основные уровни

15.2.ОПБ-88/97 и ПБЯ РУ АС-89

15.3.НП-026-01

15.4.Основная международная НТД

15.5.Требования EUR

16. Технология создания АСУ ТП

16.1. Основные стадии и этапы

16.2.Задание на автоматизацию и проектная база данных

16.3.Техническое задание и технический проект

16.4.Порядок создания основных ПТК АСУ ТП

Заключение

Перечень использованных сокращений

Перечень литературы

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее монография «Автоматизированная система управления технологическими процессами АЭС» (АСУ ТП АЭС) подготовлена на основании курса лекций, которые читает автор в течение последних лет студентам 5-го курса кафедры «Автоматика» НИЯУ «МИФИ».

В основу монографии положены материалы проекта АСУ ТП «АЭС – 2006», в разработке которого автор принимал непосредственное участие в течение 2007-2011 годов, работая в ОАО «ВНИИАЭС». В этой связи большое количество текстового и иллюстрационного материала содержит конкретные данные этого проекта. Монография посвящена, в основном, описанию структурных и функциональных решений, применяемых технических средств, процедур технологии создания АСУ ТП, описывается основная нормативно-техническая база. Ряд вспомогательных вопросов, таких как метрологическое обеспечение, описание системы кодирования, конструкция датчиков, гермопроходок и др. здесь не рассматриваются.

Проект «АЭС-2006» - это первый проект АСУ ТП АЭС в отечественной практике с широким применением цифровой техники, разработанный специалистами ОАО «ВНИИАЭС», ОАО «Атомэнергопроект», ОАО «СПбАЭП», ОАО «ОКБ Гидропресс», РНЦ «Курчатовский институт», ОАО ВНИИА им Духова, НПП ВНИИЭМ, ОАО СНИИПСИСТЕМАТОМ и ряда других организаций. Проекты этой серии предполагаются к внедрению в ближайшие 10-15 лет на площадках Нововоронежской АЭС-2, Ленинградской АЭС-2, Балтийской АЭС а также на других площадках в России и ряде зарубежных АЭС, сооружаемых по проектам РФ. В некоторых случаях использованы материалы проектов АСУ ТП АЭС, разработанных по проектам РФ и уже введенных в

эксплуатацию: Калининская АЭС (РФ), АЭС «Бушер» (Иран), АЭС «Куданкулам» (Индия), АЭС «Тяньвань» (Китай).

ГЛАВА 1 Общее описание АСУ ТП

1.1. Назначение

Автоматизированная система контроля и управления технологическими процессами предназначена для:

управления всеми технологическими объектами АЭС;

контроля технологических объектов управления (ТОУ) и автоматизированного ведения режимов, защиты оборудования, автоматического регулирования параметров ТОУ;

диагностики основного оборудования;

информационного обеспечения персонала.

Целью создания АСУ ТП является выполнение контроля и управления технологическими процессами и оборудованием для обеспечения:

ядерной и радиационной безопасности;

надежности выработки электроэнергии;

экономичности производственных процессов.

Для выполнения основного назначения АЭС - выработки электроэнергии, в АСУ ТП присутствует ряд систем нормальной эксплуатации (часть из которых относятся к важным для безопасности). Этот тип систем предназначен для контроля и управления технологическими, электротехническими, вентиляционными и пр. системами, связанными с ведением технологического процесса по выработке электроэнергии. Для обеспечения безопасной эксплуатации в составе АСУ ТП предусмотрены УСБ – управляющие системы безопасности.

Для выполнения всех задач, включая обеспечение безопасности, в состав АСУ ТП входят:

-датчики;

-импульсные трубные проводки за отсечными устройствами или коренными вентилями;

-стенды и элементы для установки датчиков;

-средства оперативнодиспетчерского и местного дистанционного управления, блокировок, защит, сигнализации и авторегулирования;

-программно-технические средства обработки, хранения и передачи информации;

-средства отображения и регистрации информации (вторичные приборы, дисплеи, табло, индикаторы и т.п.);

-местные посты и посты центрального управления с оперативно-командными элементами;

-средства приема и выдачи информационных и управляющих дискретных сигналов на исполнительные устройства;

-кабели, кабельные коммуникации и проходки;

-средства электропитания средств АСУ ТП от шин РУСН, включая устройства пониженного напряжения;

-средства автоматизации, поставляемые комплектно с технологическим оборудованием;

-средства радиационного контроля;

-низковольтные комплектные устройства электропитания арматуры;

-аппаратура, стенды, оборудование и инструменты, обеспечивающие обслуживание, ремонт и метрологическое обеспечение средств ТС АСУ ТП.

Внешними по отношению к АСУ ТП блока являются АСУ предприятия (АСУП)

иАСУОС (общестанционных систем, включая СВСУ) АЭС. В АСУОС выдается информация, необходимая для контроля за работой энергоблока со стороны начальника

смены АЭС (НСАЭС), а также для представления информации в локальный кризисный центр (ЛКЦ). В АСУП выдается информация необходимая для управления предприятием

вобъеме сведений, имеющихся в АСУ ТП.

Втаблице 1.1 приведена эволюция проектов АСУ ТП, разработанных в РФ после 2000 года, показывающая переход от аналоговых принципов управления к использованию цифровых средств контроля и управления.

Табл. 1.1. Эволюция проектов АСУ ТП после 2000-го года

1.2. Характеристика объекта автоматизации

Оборудование и процессы на атомной электростанции обладают рядом особенностей, в значительной степени определяющих требования к АСУ ТП. К этим особенностям относятся:

-работа оборудования в условиях радиационных нагрузок, высоких давлений и температур, которая является результатом как быстропротекающих, так и инерционных ядерно-физических и тепловых процессов;

-недоступность значительной части оборудования во время работы на мощности;

-необходимость обеспечения радиационной и ядерной безопасности, как при нормальной эксплуатации, так и при аварийных ситуациях и авариях;

-необходимость обеспечения пожаро-, взрыво- и электробезопасности, надежности и экономичности работы АЭС;

-сложность и многообразие основного и вспомогательного оборудования: большое количество запорной и регулирующей арматуры, механизмов, устройств, агрегатов, большое число и значительное разнообразие измеряемых параметров (температура, давление, расход, уровень, механические перемещения, электрические и радиационные измерения, химический контроль и др.);

-разнообразие целей и требований, предъявляемых к управлению технологическими процессами;

-высокие стоимости простоя энергоблока;

-климатические условия;

-сейсмические условия;

-требования по экологии (охрана окружающей среды, воздушного бассейна, почвы, воды).

Все эти особенности делают атомную электростанцию сложным объектом управления, требующим высокой степени автоматизации оборудования и централизации управления, применения современных средств вычислительной техники, высоконадежной

иэффективной системы управления, позволяющей небольшому количеству обслуживающего персонала осуществлять управление технологическими процессами.

Втаблице 1.2.1 приведены сведения об объеме автоматизации энергоблока в проекте АЭС-2006. В конкретных проектах обычно предусматривается резерв в объеме

15% по возможностям обработки большего количества точек контроля, электроприводной запорной арматуры, электронагревателей, насосов, вентиляторов, регулирующей арматуры и 30%-ый резерв по возможностям вычислительной техники.

При определении уровня автоматизации технологических задач АЭС с использованием функционально-группового управления принимаются следующие общие положения:

-поддержание (по мере возможности) процесса выработки электроэнергии при нарушении нормальной эксплуатации;

-уровень автоматизации должен обеспечивать выполнение требований по глубоко эшелонированной защите, направленных на предотвращение нарушений нормальной эксплуатации, предотвращение проектных аварий, предотвращение запроектных аварий, управления авариями с целью снижения их последствий;

-человек-оператор рассматривается как главное, центральное звено управления, выполняющее наиболее ответственные задачи по управлению энергоблоком в режимах нормальной эксплуатации. При этом человеческий фактор играет важную роль в обеспечении безопасности станции и сохранении барьеров безопасности. Для взаимодействия с АСУ ТП, в состав которой не входит оператор, предусмотрен ЧМИ, предоставляющий возможность получения оператором необходимой информации и формирования команд.

Основными критериями при определении уровня автоматизации технологических задач АЭС являются:

-снижение возможных ошибок оперативного персонала при выполнении рутинных и ответственных задач управления;

-экономическая эффективность АЭС и затраты на обслуживание АСУ ТП;

-обеспечение безопасного управления энергоблоком.

Возможности по реализации требуемого уровня автоматизации управления энергоблоком АЭС со стороны АСУ ТП обеспечены следующими решениями:

-выбором необходимых программно-технических средств для обеспечения возможности реализации заданных функций автоматизированного и автоматического контроля и управления и учетом возможности расширения этих функций при необходимости;

-выбором необходимой для реализации поставленных задач контроля и управления структуры комплекса технических средств АСУ ТП, обеспечивающей возможность подсистемам АСУ ТП обмениваться информацией и командами управления для реализации поставленных задач;

-выбором современных, модернизированных с учетом опыта эксплуатации, имеющих достаточные показатели надежности измерительных преобразователей (датчиков) и исполнительных механизмов;

-применением развитых средств диагностики (датчиков, исполнительных механизмов и собственно программно-технических средств).

1.3. Функциональная структура

Основные функциональные решения по АСУ ТП вытекают из двух основных целей: выработка энергии и обеспечения безопасности.

В технологической части проекта предусмотрены два (четыре) канала систем безопасности. В соответствии с этим в АСУ ТП предусмотрено двуканальное (четырехканальное) построение УСБ. При этом в каждом канале УСБ предусмотрена общая инициирующая часть АЗ, ПЗ, УСБТ для выявления исходного события аварии и выдачи команд управления технологическими системами безопасности через исполнительные части АЗ, ПЗ и УСБТ.

Контроль безопасности обеспечивается путем реализации в проекте следующих информационных функций:

-контроль состояния функций безопасности;

-контроль готовности систем безопасности;

-сигнализация, обеспечивающая контроль событий, связанных с выполнением функций безопасности.

Сигнализация, связанная с контролем безопасности, включает:

–сигнализацию нарушений эксплуатационных пределов и пределов безопасной эксплуатации;

–сигнализацию запуска аварийных автоматических защитных действий;

–сигнализацию срабатывания технологического оборудования СБ, участвующего в реализации аварийных защитных действий;

–сигнализацию отказов функций управляющих систем безопасности и технологических систем безопасности, приводящих к невыполнению функций безопасности.

Всоставе УСБ реализуется также функция поставарийного мониторинга (КИП применяемый на АЭС для оценки окружающей среды и обстановки на станции во время и после аварии). Эта функция реализуется в объеме информации имеющейся в УСБ на