Назначение и этапы создания асу ТП аэс

Назначение и цель создания АСУ ТП. Автоматизированная система управ­ления технологическими процессами АЭС предназначена:

для управления всеми технологическими и электротехническими объекта­ми станции в условиях, определяемых проектом АЭС;

для контроля технологических объектов управления (ТОУ) и автоматизи­рованного/автоматического ведения эксплуатационных режимов АЭС, защиты оборудования, а также автоматического регулирования параметров ТОУ;

для диагностики процессов и оборудования;

для информационного обеспечения персонала во всех эксплуатационных состояниях и режимах АЭС;

для решения инженерных, технико-экономических, производственных и административных задач.

Целью создания АСУ ТП является обеспечение:

для ядерной и радиационной безопасности АЭС;

для надежности выработки электроэнергии на АЭС;

для экономичности производственных процессов станции.

Комплекс мероприятий по автоматизации АЭС, направленных на дости­жение этой цели, является составной частью общих технических, технологи­ческих, организационных и иных мероприятий по обеспечению и повышению, безопасности атомных станций и повышению надежности оборудования и эк­сплуатации АЭС в целом.

При создании АСУ ТП АЭС должны иметь место и такие цели, как:

повышение ремонтопригодности оборудования АСУ ТП и сокращение чис­ленности персонала;

снижение вероятности неправильных (ошибочных) действий персонала при управлении технологическим процессом, при техническом обслуживании и ремонте оборудования АСУТП;

повышение потребительских характеристик применяемого оборудования систем и проектных решений.

Стадии и этапы создания АСУТП

Процесс создания АСУТП представляет собой совокупность упорядочен­ных во времени взаимосвязанных, объединенных в стадии и этапы работ, вы­полнение которых необходимо и достаточно для создания АСУТП, соответ­ствующей заданным требованиям.

 

Таблица 1.4

Стадии и этапы создания АСУ ТП

Стадии	Этапы работ
1. Формирование тре­бований к АСУ ТП	1.1. Изучение объекта 1.2. Формирование требований к АСУ ТП 1.3. Оформление тактико-технического задания
2. Разработка концеп­ции АСУ ТП	2.1. Изучение объекта 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ 2.3. Разработка вариантов концепции управления АЭС и концепции создания АСУ ТП, выбор варианта концепции, удовлетворяющей требованиям пользователя
3. Техническое зада­ние	3.1. Разработка и утверждение технического задания на соз­дание АСУ ТП
4. Эскизный проект	4.1 Разработка предварительных проектных решений по сис­теме и ее частям 4.2. Разработка документации на АСУ ТП и ее части ''■"
5. Технический проект	5.1. Разработка проектных решений по системе и ее частям 5.2. Разработка документации на АСУ ТП и ее части 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АСУ ТП и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных час­тях проекта объекта автоматизации
6. Рабочая документа­ция	6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части 6.2. Разработка или адаптация программ
7. Ввод в действие	7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АСУ ТП в действие 7.2. Подготовка персонала 7.3. Комплектация АСУ ТП поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями) 7.4. Строительно-монтажные работы 7.5. Пусконаладочные работы 7.6. Проведение предварительных испытаний 7.7. Проведение опытной эксплуатации 7.8. Проведение приемочных испытаний
8. Сопровождение АСУ ТП	8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обя­зательствами 8.2. Послегарантийное обслуживание

ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ АСУ ТП. УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ АСУ ТП

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.