Классификация систем и элементов АСУТП АЭС

5.1 Назначение систем и элементов АСУТП АЭС

Согласно требованиям нормативных документов по ядерной и радиационной безопасности к информационным и управляющим системам, важным для безопасности атомных станций, вводятся термины и их определения.

Измерительный канал - канал системы для выполнения функций измерения и получения результатов с нормируемой точностью.

Информационная система - система, предназначенная для контроля технологических и/или управляющих систем.

Информационные системы выполняют информационные функции:

- осуществляют получение, обработку и хранение данных о параметрах, характеризующих протекание технологического процесса и состояние технологического оборудования;

- определяет фактические и/или ожидаемые (прогнозируемые) отклонения технологических параметров от заданных либо допускаемых значений;

- отображают данные в форме, удобной для восприятия и анализа оперативным персоналом;

- производят визуальную и звуковую сигнализацию для операторов при обнаружении отклонений параметров и в иных предусмотренных случаях;

- контролируют состояние других информационных и/или управляющих систем;

- принимают и исполняют директивы персонала, связанные с вызовом видеокадров, выводом данных на регистрацию, вводом и/или изменением базы данных (заданных значений, допускаемых отклонений параметров, форм документов и т.д.);

- архивируют и/или регистрируют данные и действия персонала;

- подготавливают и выдают данные другим информационным и/или управляющим и/или принимают данные от этих систем.

Программное обеспечение - совокупность программ на внешних носителях данных, в постоянной и оперативной памяти, а также программных документов, предназначенных для отладки, функционирования и проверки работоспособности информационной или управляющей системы программно-технического комплекса, либо аппаратно-программного технического средства автоматизации.

Программно-технический комплекс - совокупность технических средств автоматизации, поставляемых комплектно с программным обеспечением, необходимым сервисным оборудованием и эксплуатационной документацией, соединяемых на месте эксплуатации с периферийным оборудованием и/или с другими программно-техническими комплексами для выполнения всех или части функций информационной или управляющей системы. В одну систему может входить один или несколько ПТК.

Техническое средство автоматизации - изделие, предназначенное для использования в информационных и/или управляющих системах либо в программно-технических комплексах.

К техническим средствам автоматизации относятся также изделия вспомогательного назначения (источники питания, несущие конструкции, коммутационные устройства и т.д.).

Управляющая система - система, предназначенная для инициирования действия технологических систем, осуществления контроля и управления ими в процессе выполнения заданных функций.

Управляющие системы выполняют управляющие функции:

- получение данных о состоянии и функционировании объекта управления (технологической системы);

- выбор (расчет на основе заданного алгоритма) управляющих воздействий, необходимых для достижения цели управления;

- формирование команд управления и реализация их путем непосредственного воздействия на исполнительные устройства объекта управления, или выдача данных о требуемых управляющих воздействиях другой управляющей системе;

- прием от персонала и исполнение команд дистанционного управления. Кроме управляющих функций, управляющие системы могут выполнять также отдельные информационные функции.

Управляющая система безопасности - управляющая система, предназначенная для контроля и управления технологическими системами безопасности.

5.2 Классификация систем и элементов АЭС

Системы и элементы АЭС различаются:

- по назначению;

- по влиянию на безопасность;

- по характеру выполняемых ими функций безопасности.

Системы и элементы по назначению разделяются:

- на системы и элементы нормальной эксплуатации;

- на системы контроля и управления;

- на системы и элементы безопасности.

Система контроля и управления энергоблока соответствует установленным в проекте показателям качества, надежности и метрологическим характеристикам. СКУ обеспечивает контроль, представление и документирование информации о параметрах, характеризующих работу РУ и энергоблока АС в целом во всех возможных диапазонах изменения условий нормальной эксплуатации, а также дистанционное, автоматизированное и/или автоматическое управление системами нормальной эксплуатации.

В проекте АЭС, в соответствии с принципом глубоко эшелонированной защиты, предусматриваются системы безопасности, которые предназначены для выполнения следующих функций:

- аварийной остановки реактора, перевода и поддержания его в подкритическом состоянии;

- аварийного отвода тепла;

- удержания с учетом требований проекта радиоактивных веществ в установленных границах.

Системы и элементы по влиянию на безопасность подразделяются на важные для безопасности и системы и элементы, не влияющие на безопасность.

Отнесение систем нормальной эксплуатации к системам, важным для безопасности, определяется по любому из нижеперечисленных признаков:

- выход из строя устройства нормальной эксплуатации с наложением независимого единичного отказа в системах энергоблока, функционально связанных с данным устройством, приводит к нарушению пределов безопасной эксплуатации;

- выход из строя устройства нормальной эксплуатации в системах энергоблока, функционально связанных с данным устройством, приводит к несанкционированному изменению работы реакторной установки, выражающемуся в действиях систем ограничения мощности;

- разрушение устройства нормальной эксплуатации приводит к выходу высоко или среднеактивных сред за пределы системы.

Системы и элементы безопасности по характеру выполняемых ими функций подразделяются на следующие типы:

- управляющие (условное обозначение - У);

- защитные (условное обозначение - З);

- локализующие (условное обозначение - Л);

- обеспечивающие (условное обозначение - О).

Принадлежность элементов атомной станции к классам безопасности устанавливаются в проекте атомной станции и отчете об анализе безопасности энергоблока. Если элемент имеет несколько назначений, то все они входят в его классификационное обозначение.

К УСБ относятся системы и подсистемы АСУТП, которые обслуживают технологические системы безопасности:

- аварийные защиты реактора совместно с АКНП;

- системы контроля и управления защитными, обеспечивающими и локализирующими устройствами.

Система контроля и управления защитными, обеспечивающими и локализующими устройствами построена из трех автономных каналов, имеющих независимые резервированные источники питания и отдельные исполнительные устройства. Для обеспечения надежности в системе выполнено мажоритирование по схеме «два из трех» и «два из четырех» при обработке сигналов измерительных преобразователей в каждом из каналов системы безопасности. Каждый канал системы безопасности отделен от других каналов территориально, гальванически развязан по входным и выходным сигналам и получает электропитание от независимых источников электроснабжения. Система реализована на базе унифицированного комплекса технических средств.

К системам контроля и управления нормальной эксплуатации относятся следующие подсистемы и средства АСУТП:

- блочная УВС;

- средства автоматического регулирования, необходимые для нормальной эксплуатации;

- централизованная информационно-измерительная система радиационного контроля;

- средства дистанционного и автоматического управления технологическими элементами нормальной эксплуатации, включая блокировки, а также защитные устройства, необходимые для предотвращения повреждения устройств нормальной эксплуатации или ограничения их повреждения при нарушении технологических процессов;

- измерительные преобразователи и индивидуальные приборы, применяемые для контроля за работой устройств нормальной эксплуатации;

- электронная часть системы регулирования турбины;

- система контроля механических величин турбоустановки.

5.3 Функции систем безопасности в части АСУТП

К управляющим системам безопасности относятся технические средства АСУТП энергоблока, обеспечивающие функционирование защит систем безопасности и аварийных защит РУ.

Отказы технических и программных средств и повреждения управляющих систем приводят к появлениям сигналов на щитах управления (БЩУ, РЩУ и др.) и вызывают действия, направленные на обеспечение безопасности АС. Управляющие системы безопасности выполнены многоканальными. Их каналы являются независимыми. Многоканальность системы и независимость каналов заключается в том, что любые единичные отказы в управляющей системе и отказ (в том числе по общей причине) не должны нарушать ее работоспособности.

Управляющие системы безопасности проектируются так, чтобы начавшееся действие доводилось до полного выполнения функций и исключен отказ БЩУ и РЩУ по общей причине.

Защитные системы безопасности предназначены для обеспечения надежной аварийной остановки РУ и поддержания её в подкритическом состоянии в любых режимах эксплуатации и проектных авариях. При этом защитные системы должны выполнить возложенные на них функции независимо от наличия источника электроэнергии.

При выполнении функций защитная система безопасности должна обеспечить аварийный отвода тепла, не приводя к повреждению оборудования.

Локализирующие системы безопасности предназначены для удержания в предусмотренных проектом границах радиоактивных веществ и излучений, вышедших в результате аварии.

Обеспечивающие системы безопасности предназначены для выполнения функций снабжения систем безопасности рабочей средой, энергией и создания требуемых условий их функционирования;

5.4 Классы безопасности

Оборудование и устройства АСУТП, системы и элементы АЭС делятся в части влияния на безопасность на четыре класса.

К классу 1 относятся ТВЭЛы и элементы АЭС, отказы которых являются исходными событиями, приводящими при проектном функционировании системы безопасности к повреждению тепловыделяющих элементов с превышением установленных для проектных аварий пределов.

К классу 2 относятся элементы, отказы которых являются исходными событиями, приводящими к повреждению тепловыделяющих элементов в пределах, установленных для проектных аварий, при проектном функционировании систем безопасности с учетом нормируемого для проектных аварий количества отказов в них, а также элементы систем безопасности, отказы которых приводят к невыполнению этими системами своих функций.

К классу 3 относятся:

- элементы систем, важных для безопасности, не вошедшие в классы 1 и 2;

- элементы, содержащие радиоактивные вещества, выход которых в окружающую среду (включая производственные помещения АС) при отказах превышает санитарно-гигиенические нормативы;

- элементы, выполняющие контрольные функции радиологической защиты персонала и населения.

К классу 4 относятся элементы нормальной эксплуатации АС, не влияющие на безопасность и не вошедшие в классы 1, 2 или 3.

Классификационные обозначения элементов и систем АСУТП представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Классификация элементов АСУТП

Классификация ИУС и ПТК	Класс безопасности	Классификационное обозначение
УСБ		2У
УСНЭ, ИС, ПТК		2Н
УСНЭ, ИС, ПТК		3Н
ПТК и ИУС, совмещающие назначение и функции УСБ и УСНЭ или УСБ и ИС		2НУ
	3НУ

При выполнении классификации АСУТП учитывались следующие условия:

1) Классы элементов управления электроприводами запорной и регулирующей арматуры технологических систем соответствуют классам этих приводов по техническому назначению;

2) Классы элементов измерительных каналов, предназначенных для контроля за работой технологических систем, соответствуют классам этих систем;

3) Деление на классы проводится либо по системам, если система формируется определенными технологическими средствами (АКНП, СУЗ, СВРК, УСБ и др.) либо по конкретным устройствам - щитам, стойкам, сборкам РТЗО, если они относятся нескольким системам каждое;

4) УВС «Комплекс Титан-2» (ВУ УВС) отнесена к классу 3, т.к. обеспечивает контроль работы и состоянием технологических систем, важных для безопасности, хранения и регистрации информации, а также ее передачу в противоаварийный центр и АСКРО. Шкафы УВС, которые не связаны со СНЭ ВБ (стойки М-64 и УЛУ-2) отнесены к классу 4.

5) В щитах управления за одно устройство принимается панель, стойка, пульт, сборка РТЗО. Поэтому, например, в оперативном контуре БЩУ реакторного отделения имеются панели, отнесенные к 2 и 3 классам;

6) Импульсные трубопроводы КИП УСБ и СНЭ ВБ относятся к классу 3, а для первичных измерительных преобразователей аварийных защит реактора и первичных измерительных преобразователей управляющих систем безопасности, выполненных не по канальному принципу – к классу 2. Импульсные трубопроводы КИП для первичных измерительных преобразователей СНЭ относятся к классу 4;

7) Кабели питания и измерительных цепей датчиков, соединительные коробки, клеммные ящики (шкафы) соответствуют классификации датчиков;

8) Кабели, отходящие от щитовых устройств (перемычки) соответствуют классификации этих устройств;

9) Первичные измерительные преобразователи КИП спецкорпусов, контактирующие с радиоактивной средой, повреждение которых может привести к выходу радиоактивности с превышением санитарных норм, относятся к классу 3. Остальное оборудование согласно классификации технологических систем СВО.

На рисунке 30 показана структурная схема управляющей системы безопасности и ее границы в части АСУТП.

Схема классификации систем и элементов АС в соответствии с требованиями ОПБ приведена в приложении В.

Рис 30 Структурная схема управляющей системы безопасности и ее границы

5.5 Вопросы для самопроверки

1) Какой класс по влиянию на безопасность назначается программным средствам системы управления и защиты реактора?

2) Какие системы в соответствии с ОПБ выделяются в АСУТП с точки зрения безопасности?

3) К какому классу по влиянию на безопасность отнесены элементы измерительных каналов, предназначенных для контроля за работой технологических СНЭ ВБ?

4) Перечислите подсистемы и средства АСУТП, относящиеся к управляющим системам безопасности.

5) К какому классу безопасности относится УВС энергоблока?

6) Импульсные трубопроводы КИП каких систем относятся к классу 2 по ОПБ?

7) Импульсные трубопроводы КИП и А каких систем относятся к классу 3 по ОПБ?

8) Как классифицируются кабели питания и измерительных цепей датчиков?

9) Как классифицируются кабели, отходящие от щитовых устройств (перемычки)?

10) Как классифицируются кабели, соединяющие щитовые устройства разных классов?

11) Укажите документ, определяющий принадлежность систем и элементов энергоблока АЭС к классам безопасности.

6 Маркировка технических средств АСУТП

Дата добавления: 2015-08-18