Курсовая работа (т): Разработка и анализ структурной схемы автоматической системы управления на АЭС

2 Разработка схемы АСУ ТП ЭБ АЭС

АСУ ТП энергоблока с реактором ВВЭР-1000 предназначена для:

для автоматического регулирования мощности реактора, турбоустановки и внутриблочных параметров при работе блока, как в базовом режиме, так и по заданному диспетчерскому графику;

автоматического регулирования и дискретного управления при пуске блока из холодного, неостывшего и горячего состояния, планового останова блока с расхолаживанием или без него, изменения состава оборудования, находящегося в работе; автоматическое снижение мощности энергоблока или его останова при возникновении аварийных ситуаций на блоке или в энергосистеме;

автоматического снижения мощности энергоблока или его останова при возникновении аварийных ситуаций на блоке или в энергосистеме;

включения или автоматической работы системы безопасности;

автоматического выполнения операций в пределах уставок или отдельных агрегатов;

автоматического сбора информации о параметрах и состоянии технологического оборудования и представлении ее операторам в удобном для них виде;

автоматической регистрации текущих аварийных событий;

автоматической диагностики как некоторых технологических средств АСУ ТП, так и для выполнения отдельных функций.

При разработке АСУ ТП ЭБ АЭС необходимо учитывать, что:

работа оборудования происходит в жестких условиях (высокие давления и температуры);

большая часть оборудования во время работы недоступна для обслуживания;

работа оборудования связана с быстродействующими ядерными и тепловыми процессами.

С учетом этого система управления должна быть высоко автоматизирована.

АСУ ТП обеспечивает управление технологическими процессами как в нормальном, так и в аварийном режимах. Оператор осуществляет контроль за работой технических средств и управление неавтоматическими процессами. В нештатных ситуациях оператор может вмешиваться в работу АСУ ТП или полностью переключиться на ДУ.

АСУ ТП строиться по иерархическому принципу. На верхних уровнях - ЩУ, затем вычислительные комплексы, осуществляющие обработку информации, и, наконец, локальные подсистемы. Они являются полностью самостоятельными, так как они тесно связаны между собой каналами обмена информацией и командами. Кроме того, в каждой локальной подсистеме можно выделить как её подсистемы, так и отдельные системы регулирования различных параметров (уровень температура и так далее).

Для обеспечения выполнения заданных функций АСУ ТП в настоящее время широко используется вычислительная техника, которая осуществляет сбор и обработку информации, формирование управляющих сигналов.

В состав АСУ ТП энергоблока с реактором ВВЭР-1000 входят следующие структурные системы:

. Система управления и защиты реактора (СУЗ);

. Система внутриреакторного контроля (СВРК);

. Аппаратура контроля нейтронного потока (АКНП);

. Автоматизированная система управления турбоустановкой (АСУТ);

. Централизованная информационно-вычислительная система (ИВС) радиационного контроля (АКРБ);

. ИВС в комплекте с УКТС;

. Устройство логического управления (ФГУ);

8. Система контроля генератора

9. Система автоматического регулирования на базе аппаратуры «КАСКАД-2», ПТК, микроконтроллеров.

АСУ ТП выполняет следующие функции:

1. Информационные:

контроль за основными параметрами, то есть непрерывная проверка соответствия параметров процесса допустимым значениям и немедленное информирование персонала при возникновении несоответствия;

измерение или регистрация по вызову оператора тех параметров процесса, которые его интересуют в ходе управления технологическим объектом;

информирование оператора (по его запросу) на том или ином участке объекта управления в данный момент;

фиксирование времени отклонения некоторых параметров процесса за допустимые пределы;

вычисление по вызову оператора некоторых комплексных показателей, не поддающихся непосредственному измерению и характеризующих качество продукции или другие важные показатели технологического процесса;

вычисление технико-экономических показателей работы технологического объекта;

периодическая регистрация измеряемых параметров и вычисляемых показателей;

обнаружение и сигнализация наступления опасной предаварийной и аварийной сигнализации.

Выполнение всех этих функций обеспечивает своевременное оповещение оперативного персонала и передачу информации в вышестоящие системы.

. Управляющие:

стабилизация переменных технологических параметров на некоторых постоянных значениях, определяемых регламентом производства;

программное изменение режима процесса по заранее заданному закону;

защита оборудования от аварий;

формирование и реализация управляющих воздействий, обеспечивающих достижение или соблюдение режима, оптимального по технологическому или

технико-экономическому критерию;

распределение материальных потоков и нагрузок между технологическими агрегатами;

управление пусками и остановками агрегатов.

. Вспомогательные:

управление функционированием многомашинного комплекса;

управление функционированием КСО, М-64 и систем ФГУ;

обслуживание баз данных;

генерация и коррекция параметров настройки СВЧ;

диагностика состояния комплекса УВС.

2.1 Унифицированный комплекс технических средств

УКТС предназначен для:

-приёма и обработки команд операторов, технологических защит, блокировок, команд высшей иерархической ступени управления (УЛУ-II) и выдачи команд на исполнительные устройства управления арматурой и механизмами;

формирования команд технологических защит и блокировок при достижении определённых значений величины технологических параметров;

автоматического формирования команд управления (АВР, блокировки и т.д.);

формирования технологической (аварийной и предупредительной) сигнализации и индикации положения исполнительных механизмов;

сбора, обработки и выдачи дискретной информации в другие устройства;

приёма и обработки дискретной и аналоговой информации, аналого-дискретного преобразования сигналов.

Реализованные на базе УКТС устройства предназначаются для АСУ ТП и сопрягаются по своим техническим, информационным и другим характеристикам с другими устройствами и подсистемами АСУ ТП.

Блоки УКТС включает в себя базовый шкаф, кроссовый шкаф и шкаф-распределитель тока РТ.

2.1.1 Технологическая сигнализация

Сигнализация предназначена для оповещения персонала об отклонениях параметров технологического процесса от установленных норм, а также о нарушении режимов работы и неисправности технологического оборудования АЭС. На АЭС используются следующие виды сигнализации:

1.  Технологическая предупредительная сигнализация об отклонении параметров технологического процесса за допустимые пределы. Появление предупредительных сигналов требует от персонала особой бдительности и принятия мер по нормализации процесса.

2.  Аварийная сигнализация:

-сигнализация аварийного отклонения важнейших параметров, осуществляющаяся при срабатывании аварийных и технологических защит, фиксирующая действие защит и причину этого действия;

сигнализация аварийного отключения механизмов и срабатывания АВР.

3.  Вызывная сигнализация:

-Обобщённый сигнал о неисправности отдельных механизмов или агрегатов, обслуживаемых с местного щита без постоянного персонала. Этот сигнал является вызовом персонала к местному щиту.

Сигнализация нарушения в электропитании технологического оборудования или щитовых устройств (например, обрыв в цепях управления, потеря напряжения и т. п.);

4.  Сигнализация состояния механизмов (“ОТКРЫТО”, “ЗАКРЫТО”, “ВКЛЮЧЕНО”, “ОТКЛЮЧЕНО” и т. п.).

Различные виды сигналов отображаются на БЩУ (или РЩУ) с помощью индивидуальных световых табло, лампами со светофильтрами и сопровождаются звуком определённого тона в зависимости от вида сигнализации - звонком для предупредительной и ревуном для аварийной сигнализации.

Аварийная звуковая сигнализация на панелях HY 16-18 (АКНП и СУЗ) имеет переменную тональность и отличается от звуковой сигнализации на других панелях.

Поскольку для звукового сигнала определённого вида сигнализации используется один источник звука, электрической схемой звуковой сигнализации предусматривается повторность действия звукового сигнала, включающегося каждый раз при появлении нового сигнала.

Что касается светового сигнала, то при большом количестве сигналов, которые поступают на БЩУ, появление каждого нового сигнала должно привлекать внимание оператора. Это достигается применением “мигающего света” до момента квитирования кнопкой съема мигания, когда сигнал переводится на ровное свечение. Такой род сигнала эффективен, так как мигание обнаруживается человеческим глазом в 1,5-2 раза быстрее, чем ровное свечение. Обеспечение прерывистого свечения (мигания) достигается соответствующим построением электрической схемы световой сигнализации.

Помимо указанных особенностей электрическая схема сигнализации обеспечивает:

возможность оперативного опробования отдельных участков;

ручной съем мигания и звукового сигнала;

автоматический съём звукового сигнала по истечении установленного времени;

высокую надёжность в эксплуатации.

В целях повышения надёжности схем, а также повышения ремонтопригодности сигнализация разбивается на отдельные участки. При выводе из работы или неисправности одного участка остальные участки сохраняют работоспособность.

Вызывная сигнализация предназначена для обеспечения вызова персонала к щитам или панелям без постоянного обслуживающего персонала при появлении нарушений в работе оборудования, управляемого с этих щитов или в работе собственно щитов или панелей.

Вызывная сигнализация (рисунок 2.1) осуществляется зажиганием индивидуального или группового табло вызова оператора к тому или иному участку (панели неоперативного контура, БНС, РДС, МЩУ и т.д.) где произошло нарушение режима работы или исчезновение питания оборудования. Вызывная сигнализация сопровождается звонком.

Рисунок 2.1 - Формирование вызывной сигнализации

При прохождении сигнала вызывной сигнализации оператор обязан по оперативной связи или лично выяснить причины нарушения и принять меря для нормализации работы оборудования. При исчезновении причины сигнализации табло гаснет.

2.1.2 Технологические защиты и блокировки

Задачей атомной электростанции является превращение энергии, выделяющейся в результате деления атомных ядер горючего, в электрическую. Этот технологический процесс происходит по следующей цепи превращения энергии: энергия деления ядер - тепловая энергия теплоносителя и рабочего тела (пара) - механическая энергия ротора турбины - электрическая энергия, вырабатываемая генератором.

Использование электронных вычислительных машин - ЭВМ, которые вместе с отдельными устройствами объединяются в автоматизированную систему управления технологическим процессом - АСУТП.

Устройства ТЗиБ являются составной частью АСУТП и осуществляют ликвидацию повреждений и ненормальных режимов на технологическом оборудовании и являются важнейшей автоматикой, обеспечивающей надежную и устойчивую работу энергоблоков.

Для обеспечения нормальной работы технологического оборудования энергоблока необходимо возможно быстрее выявить и отделить (локализовать) место повреждения, восстанавливая, таким образом, нормальные условия для работы остальной части оборудования и прекращения разрушения в месте повреждения.

Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно обнаружить отклонение от нормального режима и принять меры к его устранению, снизить нагрузку агрегата, отключить поврежденный агрегат и включить резервный (АВР), понизить давление или температуру и т.д. или подать сигнал дежурному персоналу.

В связи с этим возникает необходимость в создании и применении автоматических устройств, выполняющих указанные операции и защищающих оборудование и его элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов.

ТЗиБ является основным видом автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических установок.

ТЗиБ осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергетических установок и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении ненормальных режимов ТЗиБ выявляет их и в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановления нормального режима, и (или) подает сигнал дежурному оператору.

Основные требования, предъявляемые к устройствам ТЗиБ:

быстродействие;

селективность или избирательность;

чувствительность;

надежность.

2.1.3 Управление ЗРА, насосами, пневмоарматурой и предохранительными устройствами

На выходном паропроводе каждого ПГ YB10(20,30,40)W01 установлены два ИПУ (контрольный и рабочий), которые предназначены для защиты ПГ от повышения давления больше допустимого (рисунок 2.2).

Рассмотрим работу схемы управления одним ИПУ ПГ. Для семи других она аналогична.

В состав низковольтной (15В) части схемы управления входят блоки БПУ, БЛП, БУД, БКЛ.

В состав схемы управления входит логическая релейная часть, размещённая в панели управления и состоящая из одного 2-х позиционного поляризованного реле РП-8 имеющего два фиксированных положения контактов и нескольких промежуточных реле РП-23 и РП-256. Реле выполняют логические операции в силовой (220В) части схемы управления. Все реле работают на постоянном токе. Управляющие сигналы релейная схема получает от блоков УКТС. Из релейной схемы управляющий сигнал направляется к катушкам электромагнитов, а сигнал, определяющий положение рабочего органа предохранительного устройства - к блокам УКТС и к видеомониторам ИВС. Из-за отсутствия в схеме управления блоков конечных выключателей контакты реле логической релейной части используются, как начальные, элементы схемы сигнализации положения рабочего органа предохранительного устройства.

Рисунок 2.2 - Функциональная схема управления и индикации состояния импульсно-предохранительного устройства ТХ50(60,70,80)S03(S04) парогенератора YВ10(20,30,40)W01

Сигнал на открытие клапана направляется с БЩУ или РЩУ от КУ на входные клеммы БПУ. Так как клапан может управляться с БЩУ и РЩУ, то в схеме используются блоки БПУ выполняющие функции дешифратора правильности приходящих от КУ команд управления. С выходных клемм БПУ сигнал поступает одновременно на блоки БЛП и БУД. С выходных клемм БЛП сигнал передаётся также на блок БУД. Блок БЛП применяется для реализации приоритета прохождения команд на открытие или закрытие импульсного клапана при ручном управлении им от КУ перед командами, поступающими на блок БУД из схемы защит от блока БФК. От блока БУД управляющий сигнал на открытие предохранительного устройства через БКЛ направляется в релейную логическую схему панели управления. Работа релейной логической схемы приводит к обесточиванию (110В постоянного тока) электромагнитной катушки соленоида закрытия и подаче силового напряжения постоянного тока 220В на электромагнитную катушку открытия ИК, расположенную над рычагом открытия импульсного клапана. При срабатывании соленоид открытия втягивает вверх (внутрь катушки) свой сердечник. Движение сердечника вызывает в импульсном клапане перемещение вверх жёстко связанного с ним механически золотника от седла. Одновременно с этим обесточенная катушка соленоида закрытия ИК прекращает воздействие на свой сердечник, под воздействием своего веса рычаг закрытия ИК движется вниз, возвращаясь в исходное положение, и вызывает перемещение вниз (в исходное положение) соединённого с ним механически жёстко сердечника соленоида закрытия ИК. Технологическая схема управления ИПУ выполнена таким образом, что после открытия ИК управляющая среда через ИК поступает в ГПК и ГПК открывается (движение сервопривода ГПК вверх от седла). В результате полость ПГ сообщается с атмосферой и прекращается повышение величины давление в ПГ.