Структурная схема и основные решения

Структура автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) имеет иерархический принцип построения в соответствии с разделением энергоблока, как объекта управления, на технологические функциональные части.

АСУ ТП предусматривает следующие режимы работы: первоначальный запуск, штатное функционирование, вывод компонентов АСУ ТП из работы и ввод в работу, реконфигурацию при неисправностях. В режиме первоначального запуска осуществляется включение питания и загрузка ПО. При включении системы производится самодиагностика и исключается выдача ложных команд и ложной сигнализации.

В режиме штатного функционирования АСУ ТП выполняет все функции, включая самодиагностику, а также осуществляет непрерывный и периодический контроль исправности технических и целостности программных средств АСУ ТП. В режиме вывода из эксплуатации элементов АСУ ТП для ремонта или техобслуживания, как в объекте управления, так и в АСУ ТП – ложные команды и информация не формируется. При вводе в работу отдельных устройств выполняется диагностика и обеспечивается задержка на время обновления информации и входа датчиков в диапазон приемлемой точности. Факты нарушений в работе АСУ ТП отображаются, записываются и хранятся на соответствующих средствах АСУ ТП.

В отношении влияния на безопасность АСУ ТП функционально делится на:

- системы важные для безопасности;

- системы, не относящиеся к безопасности (системы нормальной эксплуатации).

Системы, важные для безопасности состоят из управляющих систем безопасности (УСБ) и систем нормальной эксплуатации, важных для безопасности (СНЭ ВБ). В свою очередь, УСБ состоят из системы аварийной защиты (АЗ) для останова реактора и управляющей системы безопасности по технологическим параметрам (УСБТ) для отвода тепла от активной зоны и удержания радиоактивных выбросов в при авариях в проектных пределах.

АСУ ТП энергоблока включает следующие подсистемы:

- система верхнего блочного уровня (СВБУ);

- системы управления и защиты реактора и УСБТ (СУЗ-УСБТ)

- системы контроля и управления оборудованием нормальной эксплуатации (СКУ НЭ), включая:

- ПТК реакторного отделения (ПТК СКУ РО);

- ПТК контроля и управления турбинного отделения (ПТК СКУ ТО);

- ПТК системы контроля и управления оборудованием специальной водоочистки (ПТК СКУ СВО);

- ПТК системы контроля и управления вентиляционным оборудованием (ПТК СКУ В);

- ПТК системы контроля и управления вспомогательным оборудованием турбогенератора (ПТК СКУ ТГ);

- ЭЧСЗ – шкафы собственных защит турбины и генератора;

- ЭЧСР - электронная часть системы регулирования турбины;

- датчики технологических параметров систем НЭ;

- система радиационного контроля (АСРК);

- система контроля, управления и диагностики РУ (СКУД;

- система обнаружения течи теплоносителя второго контура (СОТТ-2);

- система контроля и управления противопожарной защитой (СКУ ПЗ);

- система контроля и управления электрооборудованием НЭ (СКУ ЭЧ);

- система контроля вибрации и механических величин и диагностики (АСВД);

- система контроля и управления водно-химическими режимами (СКУ ВХР);

- система регистрации важных параметров эксплуатации (СРВПЭ);

- пункты управления (БПУ, РПУ, МПУ).

Подсистемы АСУ ТП имеют следующие назначения:

СВБУ - система, выполняющая общеблочные функции и объединяющая все подсистемы АСУ ТП в единую систему управления технологическими процессами энергоблока.

СУЗ-УСБТ - управляющая система, предназначенная для контроля и управления реактором, выполнения нормального и аварийного останова реактора по теплотехническим, нейтронно-физическим параметрам, поддержания его в подкритическом состоянии. В ней выделена система УСБТ - управляющая система безопасности по технологическим параметрам, предназначенная для реализации команд инициирующей части СУЗ-УСБТ, дистанционного управления с целью формирования сигналов на запуск технологических систем безопасности (активных), контроля и управления защитных, обеспечивающих и локализующих системы безопасности, а также реализации защиты и блокировок НЭ.

АСРК – система, предназначенная для контроля радиационных параметров, их обработки и выдачи обработанной информации.

СКУД - система, предназначенная для контроля состояния активной зоны и реакторной установки в целом, формирования сигналов ограничения мощности реактора, управления полем энерговыделения по активной зоне, а также диагностики состояния основного оборудования РУ.

СКУ ПЗ - система, предназначенная для автоматического обнаружения возникновения пожара, сигнализации и запуска систем пожаротушения, а также контроля и управления ими, вентсистемами и системами дымоудаления в процессе ликвидации пожара.

СКУ НЭ – система контроля и управления оборудованием НЭ, включая:

- ПТК СКУ РО - система, предназначенная для выполнения функций защит и блокировок, дистанционного управления, технологической сигнализации и авторегулирования, применительно к технологическим системам нормальной эксплуатации реакторного отделения.

- ПТК СКУ ТО - система, предназначенная для выполнения задач защит и блокировок, дистанционного управления, авторегулирования и технологической сигнализации применительно к технологическим системам турбинного отделения, за исключением задач, решаемых в ЭЧСР и ПТК, ТГ и технологических защит собственно турбины и генератора (ЭЧСЗ).

- ПТК СКУ ТГ - система, предназначенная для температурного контроля генератора, а также контроля и управления технологическими системами генератора.

- ПТК СКУ СВО - система, предназначенная для автоматизации задач контроля и управления системами спецводоочистки I и II контуров энергоблока.

- ПТК СКУ В - система, предназначенная для автоматизации задач контроля и управления системами вентиляции энергоблока, включая контроль за обеспечивающими системами вентиляции.

ЭЧСР - система, предназначенная для контроля и регулирования параметров турбоустановки, а также контроля тепломеханических величин, характеризующих работу турбины.

ЭЧСЗ - шкафы (ПТК) собственных технологических защит турбины и генератора;

Датчики технологических параметров соответствующих технологических подсистем, являющиеся интерфейсом с технологическим объектом контроля и управления в части контроля.

СРВПЭ - система регистрации важных параметров при нарушениях нормальной эксплуатации в предаварийных и аварийных ситуациях.

СКУ ВХР – система/задача/ контроля и управления водно-химическими режимами.

АСВД – система вибродиагностики основного оборудования (турбогенератор, ГЦН, циркуляционные насосы и питательные насосы).

АСУ ТП энергоблока представляет собой децентрализованную и пространственно распределенную по функциям и средствам иерархическую структуру. АСУ ТП включает в себя следующие уровни иерархии (рисунок 1.4.1 для технологической схемы с двумя каналами безопасности):

1) Уровень связи с ТОУ (датчики, пусковые устройства) – обеспечивает подготовку и проведение автоматических измерений параметров технологического процесса, контроля состояния оборудования, отработку управляющих команд автоматического и автоматизированного управления и защит (подача силового питания на исполнительные механизмы).

2) Нижний уровень автоматизации – обеспечивает прием и обработку данных автоматических измерений и контроля, обмен информацией с верхним уровнем АСУТП, осуществляет реализацию алгоритмов управления системами безопасности, технологических защит и блокировок, автоматического и автоматизированного (по командам с БПУ и РПУ)

3) Верхний уровень АСУ ТП – обеспечивает обработку информации, ее архивирование, документирование и представление оперативному персоналу БПУ и РПУ, осуществляет формирование команд автоматизированного управления технологическим процессом энергоблока, обеспечивает передачу необходимой информации в сеть АСУП, в систему верхнего общестанционного уровня (СВСУ) для АРМ начальника смены станции (НСАЭС) и АРМ локального кризисного центра.

Локальная вычислительная сеть низовой автоматики (ЛВС НА, сеть нижнего уровня) принимает и передает в ПТК нижнего уровня автоматизации команды дистанционного управления из СВБУ, позволяет ПТК нижнего уровня автоматизации обмениваться командами защит и блокировок. К ЛВС НА подключены средства низовой автоматики: СКУ РО, СКУ ТО, СКУ В, СКУ ТГ, ЭЧСР, ЭЧСЗ, СКУ СВО, СКУ ПЗ, СКУ ВХР, а также система УСБТ и инженерная станция (ИС ТПТС) для оперативной настройки и диагностики оборудования ПТК НЭ.

К ЛВС СВБУподключены:

- элементы, относящиеся к СВБУ;

- система регистрации важных параметров эксплуатации (СРВПЭ);

- ПТК СКУ следующих систем: СКУД (системы диагностики, СВРК, САКОР), АСРК, СКУ ПЗ, СКУ ЭЧ, КЭ СУЗ, инициирующая часть СУЗ-УСБТ;

- шлюзы СКУ НЭ, соединяющие ЛВС СВБУ и ЛВС НА.

Сеть верхнего блочного уровня (сеть СВБУ) принимает сигналы от систем нормальной эксплуатации (СНЭ) и систем безопасности (СБ) через сеть дублированных шлюзов (коммутаторы НЭ и коммутаторы СБ1, СБ2), далее обрабатывая полученную информацию средствами СВБУ, архивирует ее и предоставляет персоналу АЭС посредством АРМ СВБУ.

Для отображения информации, поступающей из 1 и 2 каналов СБ, в структуре АСУ ТП предусмотрены рабочие станции: АРМ СБ БПУ и АРМ СБ РПУ, которые подключены по цифровому, оптическому каналу связи через коммутаторы систем безопасности к сети инициирующей части СУЗ-УСБТ и исполнительной части УСБТ. Данные рабочие станции включают серверную функцию и независимы от других серверов СВБУ

В процессе эксплуатации предусматривается возможность внесения санкционированных изменений для систем нормальной эксплуатации в следующем объеме:

- уточнение уставок по защитам и блокировкам и сигнализации по величине параметра;

- уточнение уставок задержек по времени, коэффициентов настроек регуляторов и времени демпфирования сигналов.

Технологическая сигнализация на энергоблоке реализуется:

- традиционным способом на индивидуальных табло с подсветкой для части важнейших сигналов, связанных с безопасностью;

- на мониторах рабочих станций для всех сигналов (аварийных, предупредительных, вызывных и неисправностях в АСУ ТП) в виде упорядоченных в хронологическом порядке протоколов событий.

Концепция обеспечения безопасной эксплуатации энергоблока с АСУ ТП в проекте АЭС-2006 базируется на следующих положениях:

– выполнения требований НД;

– оснащения энергоблока УСБ, состоящей из независимых каналов;

– оснащения энергоблока БПУ и РПУ, последний из которых предназначен для аварийного останова и контроля подкритичности РУ;

– выполнения ряда технических решений, препятствующих возникновению нарушений в технологическом процессе, а при их возникновении - перерастанию в аварию;

– обеспечения приоритета действий защит безопасности над всеми другими командами с сохранением возможности за оператором вмешательства в этот процесс;

- оснащение энергоблока комплексом аварийного КИП

Аппаратура систем нормальной эксплуатации, единичные неисправности в которых могут привести к необходимости снижения блока, как правило, дублируется для основного оборудования, механизмов с АВР и регуляторов.

В ряде систем АСУ ТП реализованы задачи диагностики технологического оборудования, такие как:

– остаточный ресурс оборудования РУ;

– течей I и II контуров;

– вибродиагностика роторного основного оборудования (ГЦН, турбогенератора, циркнасосов и пр.);

– мониторинг вибрации основных механизмов систем безопасности и механизмов, размещенных в гермообъеме;

– сбор и передача информации по электрическим параметрам работы арматуры для ее последующей обработки с целью определения состояния арматуры.

Основной режим работы оператора - контроль и управление с мониторов рабочих станций. При этом осуществляется контроль и управление, как системами нормальной эксплуатации, так и системами безопасности. При работе защит безопасности накладывается запрет на управление с мониторов рабочих станций оборудованием систем безопасности.

На операторов возлагаются задачи ввода в работу и вывода из работы систем и отдельного оборудования (при изменении режима блока), контроля за работой блока, задания режимов работы оборудования, регуляторов, АВР, ФГУ и периодического опробования СБ, а также автоматизированного дистанционного контроля и управления оборудованием при аварийных режимах работы (при необходимости такого управления) и в условиях, когда может потребоваться автоматизированное дистанционное управление.

Операции, требующие немедленного выполнения при создании соответствующих условий, реализуются автоматически с выдачей оперативному персоналу необходимых сообщений.

На панелях НЭ предусматривается минимальный объем индивидуальных приборов и аппаратов управления системами нормальной эксплуатации для возможности останова блока и сохранения дорогостоящего основного оборудования при отказе СВБУ.

Основной целью управления в режимах нормальной эксплуатации является автоматическое поддержание параметров в условиях экономичной и безопасной выработки электроэнергии, обеспечение безошибочности действий персонала и обеспечение, в максимально возможной степени, информационной поддержки персонала во всех режимах нормальной эксплуатации, включая пуск, останов, работу на мощности, перегрузку топлива.

На энергоблоке предусматриваются следующие посты управления: БПУ, РПУ, ЩРК, ЦТП и МПУ. На БПУ предусмотрено присутствие следующего персонала: НСБ ВИУР и ВИУТ. При этом на БПУ предусмотрены две зоны контроля и управления: оперативный контур и неоперативный. Постоянное присутствие персонала на неоперативном контуре БПУ, а также РПУ, МПУ и ЦТП не предусматривается.

На БПУ предусмотрен контроль и управление всем оборудованием блока за исключением некоторого вспомогательного оборудования управляемого с МПУ. При этом контроль и управление частью оборудования (вентиляция, СВО и пожарная автоматика и пожаротушение) контролируется и управляется с неоперативного контура. Контроль и управление обеспечивающими системами вентиляции дублируется на МПУ, размещенных в помещениях каналов УСБ, а часть, которая связана с оперативным управлением вентиляцией БПУ и РПУ дублируется на панелях безопасности.

Для быстрой оценки всеми операторами текущей ситуации на блоке, БПУ оснащен экраном коллективного пользования (ЭКП). Сюда выводятся технологические видеокадры с составом информации, которая однозначно информирует персонал о режиме работы блока и имеющих место нарушениях. Информация на ЭКП выводится от СКУ НЭ, минуя серверы СВБУ.

Зона безопасности по конфигурации и панели безопасности по наполнению для РПУ выполнены в полном соответствии с решениями по БПУ в этой части. На РПУ предусмотрена рабочая станция для контроля и управления основным оборудованием нормальной эксплуатации, а также аппаратура представления информации и пожаротушения, аналогичная БПУ. На РПУ предусмотрен в каждом канале УСБ переключатель перевода управления с БПУ на РПУ. Указанное обеспечивает персонал необходимыми средствами для останова блока и контроля за его состоянием, а также облегчает адаптацию персонала в случае перехода с БПУ на РПУ.

При выборе средств автоматизации учитывается:

- готовность средств автоматизации к выполнению задач подсистемы;

- наличие положительного опыта функционирования этих средств или их прототипов на АЭС;

- унификация средств разных подсистем.

В проекте АСУ ТП АЭС-2006 используются следующие основные разработчики и изготовители средств автоматизации:

а) платформа TELEPERM XS фирмы АREVA - для управляющих систем безопасности инициирующей части СУЗ-УСБТ;

б) ТПТС-ЕМ ФГУП «ВНИИА» - для исполнительной части каналов УСБТ;

в) системы российского производства – для исполнительной части АЗ (шкафов аварийных команд АЗ), АКНП, ПТК З из состава СКУД;

г) средства ТПТС-ЕМ ФГУП «ВНИИА» - для управляющих систем нормальной эксплуатации (СКУ НЭ);

д) программная платформа «Портал» для средств СВБУ;

е) средства ВНИИЭМ – для СГИУ и АРМР из средств СУЗ-УСБТ;

ж) частично средства фирмы Siemens - для АСВД (ФГУП «ФРЯЦ ВНИИИЭФ) и СКУ ЭЧ;

з) средства ОАО «Тензор», сертифицированные для использования в системах пожарной автоматики - реализованы для СКУ ПЗ.

Датчики давления, уровня и перепада давления приняты серии ТЖИУ (ВНИИА) с выходным унифицированным сигналом 4-20 мА. МПУ реализуются на средствах, используемых в системах СКУ НЭ или СКУ ПЗ в зависимости от объема контроля и управления, т.е. ТПТС или шкафы «Дубна», а также на базе традиционных реле. Панели и пульты БПУ/РПУ приняты разработки НИИИС.

Рис. 1.4.1. Структурная схема АСУ ТП для энергоблока с двумя технологическими каналами безопасности

Дата добавления: 2015-07-08