- •Глава 1
- •1.1. Понятие автоматизированного управления
- •1.3. Классификация асу
- •5.1.2. Общая характеристика и классификация основных узлов увм
- •5.1.3. Принципы организации связи увм с технологическим объектом управления
- •5.1.4. Основные режимы работы увм в составе асу тп
- •1.3. Назначение и этапы создания асу тп аэс
- •2.1. Функции асу тп
- •2.2. Функции управляющих систем асутп
- •2.3. Информационные потоки в асу тп аэс
- •3.1. Тенденции создания асу тп аэс
- •4.4. Программно-технические средства системы верхнего блочного уровня
- •3.3. Архитектура асу тп аэс
- •4.3. Программно-технические средства нижнего уровня асу тп
- •7.1. Тенденции в организации блочных пунктов управления
- •7.4. Организация бпу
2.1. Функции асу тп
АСУ ТП АЭС объединяет АСУ ТП общестанционной части и АСУ ТП энергоблоков.
АСУ ТП реализует информационные, управляющие и системные функции.
Информационные функции. Информационные функции АСУ ТП обеспечивают представление оперативному персоналу данных о состоянии основного технологического процесса и безопасности АЭС. Информационные функции реализуют сигнализацию о состоянии технологического оборудования и нарушении нормальной эксплуатации, включая аварии. В состав информационных функций входят также задачи поддержки оперативного персонала в аварийных ситуациях (рис. 2.1, 2.2).
Рис. 2.1. Информационные функции АСУ ТП
В функции контроля технологического процесса входит:
контроль параметров режима, состояния исполнительных механизмов (ИМ) и технологического оборудования;
контроль параметров, характеризующих ограничение (прекращение) технологического процесса (мощность реактора, температура и давление в 1-м контуре, давление в главном паропроводе, нагрузка на турбогенератор и др.);
контроль условий жизнедеятельности персонала АЭС (температура в помещениях, освещение, уровень шума, бытовые условия);
контроль радиационного воздействия на персонал и окружающую среду.
Радиационной защитой на АЭС предусматривается система радиационного технологического контроля, предназначенная для контроля за утечками через защитные барьеры путем измерения:
объемной активности реперных радионуклидов в теплоносителе основного циркуляционного контура, характеризующей герметичность оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭ);
В функции контроля состояния безопасности АЭС входит:
контроль состояния барьеров безопасности;
система барьеров включает в себя:
топливную матрицу;
ТВЭ;
границы контура теплоносителя;
гермооболочку;
в процессе эксплуатации состояние физических барьеров контролируется прямыми методами (например, визуальный контроль тепловыделяющих сборок перед загрузкой их в активную зону) и косвенными методами (например, измерение активности теплоносителя и воздушной среды в объеме защитной оболочки);
контроль воздействий на барьеры безопасности (например, контроль температуры и давления в 1-м контуре, контроль давления в объеме защитной оболочки); рабочие параметры АЭС должны поддерживаться в заданных проектных пределах, при которых барьеры не подвергаются угрозе повреждения;
контроль запасов по пределам безопасной эксплуатации и по максимальным проектным пределам;
превышение установленных проектом пределов безопасной эксплуатации может привести к авариям с повреждением физических барьеров безопасности; например, пределы безопасной эксплуатации по технологическим параметрам 1-го контура составляют [1]:
уровень плотности нейтронного потока в энергетическом диапазоне измерения 107 % от N ;
период изменения потока тепловых нейтронов 10 с;
максимальное давление в 1-м контуре 17,6/19,4 МПа (в числителе указано значение параметра до срабатывания защиты, в знаменателе — после срабатывания защиты);
согласно ПБЯ РУ АС-89 [2] максимальный проектный предел повреждения ТВЭ соответствует непревышению температуры оболочек ТВЭ 1200°С (для материала оболочек ТВЭ из сплава Zr + 1 % Nb);
контроль условий безопасной эксплуатации — контроль установленных проектом минимальных условий по количеству, характеристикам, состоянию работоспособности и условиям технического обслуживания систем (элементов), важных для безопасности, при которых обеспечивается соблюдение пределов безопасной эксплуатации и/или критериев безопасности;
контроль состояния систем безопасности и управляющих систем безопасности; контроль состояния систем безопасности осуществляется проверкой их работоспособности в соответствии с технологическим регламентом АЭС, проверка работоспособности комплектов УСБ осуществляется тестированием.
В функции технологической и аварийной сигнализации входит:
сигнализация состояния ИМ;
сигнализация о нарушении:
эксплуатационных пределов — значений параметров и характеристик состояния систем (элементов) и АЭС в целом, заданных проектом для нормальной эксплуатации;
эксплуатационных условий — установленных проектом условий по количеству, характеристикам, состоянию работоспособности и техническому обслуживанию систем (элементов), необходимых для работы без нарушения эксплуатационных пределов;
пределов безопасной эксплуатации — установленных проектом значений параметров технологического процесса, отклонения от которых могут привести к аварии;
условий безопасной эксплуатации;
сигнализация об отказах подсистем АСУТП;
сигнализация о срабатывании управляющих систем безопасности (например, включения аварийной защиты реактора, защитных, локализующих и обеспечивающих систем безопасности);
сигнализация о пожарной обстановке на энергоблоке.
В функции поддержки оперативного персонала входит (рис. 2.3):
предоставление электронных инструкций и графиков при ведении режимов нормальной эксплуатации с целью сведения к минимуму вероятности ошибок операторов (например, при пуске/останове энергоблока);
предоставление аварийных инструкций в электронном виде с кодированием формы, цвета, размера с целью повышения восприятия оператором текста инструкции при условии правильной идентификации оператором исходного события;
предоставление симптомно-ориентированных аварийных инструкций, направленных на поддержание и восстановление критических функций безопасностив случае их деградации и не требующих идентификации оператором исходного события;
реализация системы представления параметров безопасности, обеспечивающей идентификацию аварийной ситуации и выдачу рекомендаций оператору по восстановлению критических функций безопасности.
Кроме того, информационные функции обеспечивают:
контроль и анализ действий защит, блокировок и действий персонала;
регистрацию текущего состояния систем энергоблока и технологических событий;
регистрацию важных параметров эксплуатации и параметров при авариях;
регистрацию аварийных событий ("Черный ящик");
ведение архива;
ведение оперативной документации и отчетности;
расчет технико-экономических показателей АЭС.
В качестве средств отображения информации используются мониторы, проекционные экраны, мнемосхемы и индивидуальные средства пунктов управления (табло, приборы, самописцы, индикаторы состояния исполнительных механизмов).
Рис. 2.2. Состав информационных функций АСУ ТП АЭС:
ТП— технологический процесс; УСВБ — управляющие системы, важные для безопасности; УСБ — управляющие системы безопасности; УСНЭ ВБ — управляющие системы нормальной эксплуатации, важные для безопасности; УСНЭ — управляющие системы нормальной эксплуатации; ЭБ — энергоблок
Рис. 2.3. Функции поддержки оперативного персонала
Управляющие функции. Управляющие функции обеспечивают (рис. 2.4):
В режиме нормальной эксплуатации:
ведение основного технологического процесса и обеспечение его экономической эффективности;
поддержание параметров в определенных проектом пределах и поддержание условий безопасной эксплуатации.
При нарушении нормальной эксплуатации (например, понижение мощности реактора при отказе одного или двух ГЦН из четырех работающих):
ограничение, прекращение основного технологического процесса;
поддержание и ограничение воздействий на барьеры защиты в рамках пределов и условий безопасной эксплуатации (включение защит, блокировок, аварийное включение резерва).
При проектной аварии (например, разрыв трубопровода 1-го контура, течь из 1-го контура во 2-й контур):
прекращение основного технологического процесса;
поддержание и ограничение воздействий на барьеры защиты в рамках максимальных проектных пределов.
Рис. 2.4. Функции управления АСУ ТП;
НЭ — нормальная эксплуатация; ННЭ — нарушение нормальной эксплуатации;
ПА — проектная авария; ЗПА — запроектная авария
При запроектной аварии (например, длительное обесточивание АЭС с незапуском всех дизель-генераторов систем безопасности):
прекращение основного технологического процесса;
поддержание и ограничение воздействий на барьеры с целью непревышения максимального проектного предела по системе герметичных ограждений.
Во всех перечисленных режимах АСУ ТП обеспечивает условия жизнедеятельности персонала, ограничение радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду.
Управляющие функции реализуют:
автоматическое управление технологическими системами и исполнительными механизмами;
автоматизированное управление (управление с участием человека-оператора).
В задачи автоматического управления входит:
автоматическое регулирование;
программно-логическое управление;
технологические защиты и блокировки;
аварийные и предупредительные защиты.
Автоматическое регулирование предназначено для поддержания технологических параметров (мощности реактора, уровня теплоносителя и давления в КД, уровня в ПГ, давления пара перед турбиной, напряжения генератора и др.) в заданном диапазоне и с требуемым качеством.
Программно-логическое управление (функционально-групповое управление) обеспечивает образование последовательности управляющих команд в соответствии с технологическим алгоритмом управления исполнительным механизмом и/или технологической системой энергоблока.
Технологические защиты предназначены для выполнения защитных функций и операций по управлению технологическим оборудованием с целью исключения его повреждения, защиты персонала и предотвращения аварии при обнаружении аварийной ситуации.
Технологические блокировки предназначены для предотвращения повреждения оборудования и/или поддержания технологического режима. Действие блокировок должно приводить к отключению/включению отдельных агрегатов и механизмов, выполнению локальных операций, предотвращению снижения нагрузки либо развитию аварийной ситуации.
Аварийные и предупредительные защиты предназначены для выполнения защитных функций системой безопасности, разгрузку и ограничение мощности реактора при нарушении нормальной эксплуатации энергоблока.
При выполнении функций автоматизированного управления обеспечивается управление ИМ с помощью индивидуальных органов управления и средств дисплейного пульта блочного пункта управления.
Системные функции. Системные функции предназначены для обеспечения нормальной работоспособности самой АСУ ТП АЭС, обнаружения неисправностей и их ликвидации.
В состав системных функций входят следующие задачи: поддержка коммуникаций;
обеспечение непрерывной отказоустойчивой работы подсистем АСУ ТП и АСУТП АЭС в целом;
обеспечение доступа к данным;
сбор данных о работе АСУ ТП и ее элементов;
контроль и диагностика текущего состояния АСУТП;
представление и регистрация данных о работе системы;
тестирование системы;
анализ и планирование системы.