Системы автоматического управления и контроля для атомных электростанций

Опубликовано в номере:
PDF версия
Системы автоматического управления и контроля являются неотъемлемой частью современных АЭС и играют ключевую роль в обеспечении их надежной и безопасной работы.

Системы автоматического управления и контроля для атомных электростанцийФункции автоматизации и контроля современных АЭС

Электроэнергетика России занимает существенное место в национальной экономике. Доля выработки электроэнергии атомными станциями в России составляет около 16% от всего производимого электричества. При этом в европейской части страны доля атомной энергетики достигает 30%, а на Северо-Западе — 37% [1]. В общей сложности на 10 АЭС России, наделенных статусом филиалов ОАО «Концерн Рос­энергоатом», эксплуатируется 33 энергоблока установленной мощностью 25,2 ГВт. ОАО «Концерн Росэнергоатом» является второй в Европе энергетической компанией по объему атомной генерации, уступая лишь французской EDF, и первой — по объему генерации внутри страны.

В соответствии с Энергетической стратегией России до 2030 г. и Генеральной схемой размещения объектов электроэнергетики России до 2020 г. с учетом перспективы до 2030 г. доля атомной генерации в энергобалансе страны должна возрасти до 21–22% к 2020 г. В настоящее время идут работы по сооружению 10 новых энергоблоков на ряде АЭС в России, а также ведется эксплуатация и сооружение энергоблоков АЭС по российским проектам за рубежом (Украина, Индия, Китай, Болгария, Словакия, Чехия и др.).

Системы автоматического управления и контроля (далее САУ) являются неотъемлемой частью современных АЭС и играют ключевую роль в обеспечении их надежной и безопасной работы. Современные САУ для АЭС обычно служат для решения двух основных задач: автоматическое управление технологическими процессами (ТП) и автоматический контроль параметров и режимов работы АЭС.

Автоматизация ТП позволяет существенно увеличить эффективность работы конкретного оборудования (объекта управления) и работы энергоблока в целом. Автоматизация технологического процесса базируется на описании технологических операций (технологических алгоритмов), разработанном инженерами-технологами и обеспечивающем сам ТП. Технологические алгоритмы обычно обеспечивают технологию выполнения определенных действий (операций) с учетом ограничений при управлении (например, разрешенные или запрещенные зоны перемещения, технологические переключения и операции) и особенностей самого объекта управления (его конструкции, границ, способов и условий эксплуатации и т. д.), а также нарушений ТП. Автоматизация позволяет существенно снизить время, затрачиваемое на выполнение стандартных (заранее определенных) действий (операций, циклов) автоматизируемого оборудования, за счет увеличения скоростей исполнительных механизмов объектов управления, отсутствия останова между выполнением отдельных действий движущимися частями, реализации совместного движения нескольких механизмов, оптимизации траектории движения управляемого оборудования и т. п.

Наряду с автоматизацией ТП на АЭС обязательно реализуется контроль параметров системы. Прежде всего, осуществляется контроль параметров, используемых САУ при управлении ТП. К таким параметрам относятся показания датчиков положения, скорости, усилий, контроля температуры, уровня, давления, концевых выключателей и другие сигналы, передаваемые от оборудования объекта управления в САУ. Кроме этого, в САУ осуществляется контроль передачи информации внутри самой системы, контроль линий связи и других параметров.

Также следует отметить, что традиционно САУ для АЭС проектируются с учетом следующих основных принципов, регламентированных документом [2]:

  • устойчивость к единичному отказу;
  • структурное резервирование;
  • независимость каналов управления и передачи информации;
  • разнообразие применяемых технических средств для исключения отказов по общей причине (в технически оправданной мере);
  • физическое разделение оборудования САУ двухканальных систем или выполняющих разные функции в разных шкафах или помещениях (в технически оправданной мере);
  • безопасность отказа.

Еще одним требованием при создании САУ для АЭС является минимизация влияния персонала на работу САУ. При проектировании, изготовлении и внедрении САУ обычно учитываются следующие особенности взаимодействия оператора с системой:

  • простота/сложность требуемых действий;
  • подготовка (опыт);
  • наличие возможности контроля управления;
  • уровень стресса;
  • качество интерфейса «человек–машина» (удобство считывания информации с показывающих приборов, работы с органами управления и др.);
  • зависимость в действиях персонала (выполнение неправильного действия вследствие неправильного считывания информации с контрольно-измерительных приборов и др.).

Особенностью современных САУ для АЭС России является их разнообразие по применяемым в них техническим решениям. В первую очередь это характерно для давно действующих атомных станций, системы управления которых подвергались неоднократной модернизации за время эксплуатации. Это обусловлено следующими причинами:

  • разнообразие выполняемых функций — управление ТП и оборудованием, реализация защит реакторной установки, информационная поддержка оперативного персонала и др.;
  • отнесение систем к разным классам безопасности и, как следствие, наличие разных требований к реализации этих систем, изложенных в нормативных документах, как российских, так и международных (эти требования неоднократно менялись и совершенствовались за последние 20–30 лет);
  • разнообразие поставщиков оборудования для АЭС и применение ими типовых решений и схем, основанных, зачастую, на компонентах собственного производства;
  • непрерывное совершенствование и развитие в первую очередь «цифровой» элементной базы, которая значительно меняется каждые несколько лет.

Спецификой проектирования САУ для АЭС является то, что часть оборудования САУ эксплуатируется в центральном (реакторном) зале станции или других помещениях, где присутствует радиационная нагрузка или контакт с радиоактивными средами, где для дезактивации поверхностей оборудования применяются специальные растворы, а следовательно, присутствуют повышенная влажность и температура. В основном в неблагоприятных условиях работают датчики, двигатели и исполнительные механизмы. При этом технические средства САУ стараются вынести в «чистые» помещения, а там, где это невозможно, применяют изделия, стойкие к вышеперечисленным внешним воздействиям, или помещают их в защитные оболочки. АЭС и оборудование САУ проектируются также с учетом требований к сейсмостойкости.

Достаточно жесткие требования предъявляются и к надежности САУ. Например, надежность системы управления перегрузочной машиной характеризуется следующими показателями:

  • вероятность безотказной работы за время непрерывной работы (720 ч) — 0,997;
  • средняя наработка на отказ (MTBF) — 250 000 ч;
  • среднее время восстановления — 4 ч.

Назначенный срок службы системы управления машины перегрузочной составляет не менее 30 лет.

Достигаются данные показатели за счет применения комплектующих изделий с высокими показателями надежности, резервирования и обеспечения пользователя необходимым комплектом запасных частей.

Рис. 1. ПЛК на базе контроллера Siemens серии S7-300

Рис. 1. ПЛК на базе контроллера Siemens серии S7-300

 

Классификация, состав, структура и функции современных САУ

Наиболее важным аспектом при проектировании САУ для атомных станций является их классификация с учетом влияния САУ на безопасность АЭС в соответствии с требованиями ОПБ-88/97. По влиянию САУ как элемента АЭС, на безопасность устанавливаются четыре класса безопасности [2] (см. врезку).

КЛАССИФИКАЦИЯ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ САУ НА БЕЗОПАСНОСТЬ АЭС В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ОПБ-88/97

Класс безопасности 1. К нему относятся тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) и элементы АС, отказы которых являются исходными событиями запроектных аварий1, приводящими при проектном функционировании систем безопасности к повреждению ТВЭЛ с превышением установленных для проектных аварий пределов.

Класс безопасности 2. К нему относятся следующие элементы АС:

– элементы, отказы которых являются исходными событиями, приводящими к повреждению ТВЭЛ в пределах, установленных для проектных аварий, при проектном функционировании систем безопасности с учетом нормируемого для проектных аварий количества отказов в них;

– элементы систем безопасности, единичные отказы которых приводят к невыполнению соответствующими системами своих функций.

Класс безопасности 3. К нему относятся элементы АС:

– системы важные для безопасности, не вошедшие в классы безопасности 1 и 2;

– содержащие радиоактивные вещества, выход которых в окружающую среду (включая производственные помещения АС) при отказах превышает значения, установленные в соответствии с нормами радиационной безопасности;

– выполняющие контрольные функции радиационной защиты персонала и населения.

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

Элементы, используемые для управления аварией, не вошедшие в классы безопасности 1, 2 или 3, также относятся к классу безопасности 4.

1 Запроектная авария — авария или нарушение работы АЭС, для которой проектом АЭС не учтены причины возникновения и течение аварии, но при этом для такой аварии предусмотрены средства, снижающие негативные воздействия на персонал АЭС, население и окружающую среду.

САУ АЭС по влиянию на безопасность обычно классифицируют по классам: 2, 3 и 4. Классы безопасности 2 и 3 накладывают определенные требования к документации и проектированию САУ, а также к оценке соответствия оборудования, комплектующих, материалов и полуфабрикатов, поставляемых на АЭС [3]. Более подробно вопросы безопасности САУ АЭС рассмотрены в [4].

Все САУ и оборудование, используемые на АЭС, по своему назначению можно условно разделить на два вида:

  • системы и оборудование, реализующие определенные транспортно-технологические операции, например машины, манипуляторы, краны, кантователи для хранения, транспортировки, преобразования и переработки ядерного топлива;
  • системы, осуществляющие контроль, управление и информационную поддержку (получение, передача, обработка, хранение информации) в установках, реализующих ТП, например управления реакторной установки, химводоочистки, переработки жидких и твердых радиоактивных отходов.

При этом ТП могут содержать в себе признаки как первого, так и второго вида. Например, установка переработки жидких радиоактивных отходов содержит в себе ТП переработки отходов и транспортно-технологическую линию.

Также САУ классифицируют по характеру выполняемых ею функций, соответствующих ее основному назначению. При этом каждая из функций системы должна быть четко названа и описана и иметь ценность (например, функция диагностики позволяет пользователю своевременно выявлять отказавшие элементы САУ, что обеспечивает ведение ТП без ущерба для технологического оборудования, движущихся частей оборудования и т. п.). Таким образом, системы разделяют по их функциональному назначению, например на управляющие, информационные, системы безопасности и пр.

Многие САУ на АЭС являются системами, в которых реализация одной или двух функций является приоритетной задачей. Например, оборудование должно обеспечивать управление ТП, при этом такое управление должно быть безопасным. Таким образом, основными функциями САУ являются функции управления и безопасности (защит и блокировок). Однако это не значит, что в САУ не могут быть реализованы дополнительные функции — диагностическая, информационная, технического обслуживания, архивирования, обучения и др. В таких случаях дополнительные функции не должны влиять на основные функции САУ.

В отдельных САУ, используемых на АЭС, функция защит и блокировок может быть реализована только при помощи «жесткой» релейной логики или сочетать наличие нескольких каналов защит, реализованных на разных физических принципах (например, ПЛК в одном канале защит и релейная логика в другом).

Еще одной особенностью САУ для АЭС является зависимость режима работы системы и технологического оборудования от режима работы энергоблока станции, например:

САУ переработки радиоактивных отходов имеет периодический режим работы, зависящий от количества накопленных отходов вне зависимости от режима работы энергоблока.

Система управления перегрузочной машиной работает во время планово-предупредительного ремонта (ППР) и остановленного энергоблока; при этом необходимо обеспечить кратчайшие, экономически более выгодные сроки перегрузочной операции.

Система автоматического регулирования защит турбины работает при работе энергоблока АЭС на мощности и остановлена во время ППР.

Так как сроки ППР (1–3 месяца в год) и работы энергоблока на мощности (9–11 месяцев в год) различны, то и требования к САУ, работающим в этих режимах, существенно отличаются.

Современные САУ, применяемые на АЭС, как правило, имеют распределенную структуру. Обычно выделяют три уровня:

  • нижний — датчики, исполнительные механизмы и устройства связи с объектом;
  • средний — оборудование автоматики, содержащее ПЛК и выполняющее непосредственно контроль и управление технологическим процессом;
  • верхний — пульты управления, рабочие места операторов.

Рассмотрим подробнее основные элементы САУ.

ПЛК является ключевым элементом такой системы и, как правило, состоит из дублированных источников питания, дублированных (резервированных) процессорных модулей, интерфейсных модулей, коммуникационных процессоров и модулей входов/выходов. В ПЛК загружается программа управления ТП, защиты и блокировки, математические модели как самих объектов управления, так и пространственные модели зон обслуживания для транспортно-технологических объектов. На рис. 1 показан пример ПЛК на базе контроллера Siemens серии S7-300, широко использующегося в системах автоматического контроля АЭС (основные характеристики приведены в таблице 1).

Таблица 1. Основные технические данные центральных процессоров s7-300

Рабочие места операторов (РМО) таких систем обычно представляют собой персональный компьютер в промышленном исполнении (или панель управления) с установленной на нем операционной системой и специализированным програм­мным обеспечением, с помощью которого может осуществляться конфигурирование САУ. РМО обычно разделяют на несколько типов в зависимости от назначения и разграничения прав доступа. Например, различают места операторов, технологов, начальников смены, инженеров-физиков, инженеров-химиков и других, контролирующих ведение ТП. Одни РМО позволяют выполнять только мониторинг, диагностику и отображение информации, другие — осуществлять управление ТП. Права доступа у операторов могут быть разные, но обычно они не имеют доступа к настройкам и управлению оборудованием, работа которого может повлиять на безопасность. У оператора имеется возможность только остановить работу системы или перевести ее в безопасное состояние при возникновении аварийных ситуаций.

Кроме РМО, в состав САУ включают сервисный ноутбук или инженерную станцию, позволяющие инженеру-программисту перепрограммировать ПЛК.

В качестве примера РМО оператора на рис. 2 приведен пульт управления разгрузочно-загрузочной машины для АЭС с реакторами типа РБМК производства ЗАО «Диаконт». Данное рабочее место позволяет осуществлять управление разгрузочно-загрузочной машиной реактора РБМК в автоматизированном режиме, благодаря чему можно избежать нештатных ситуаций, связанных с отступлением от указаний инструкции по эксплуатации, и тем самым повысить безопасность эксплуатации разгрузочно-загрузочной машины, а также сократить время, затрачиваемое на перегрузку.

Рис. 2. Рабочее место оператора

Рис. 2. Рабочее место оператора

 

Особенности современных САУ

Современные САУ имеют ряд особенностей, обеспечивающих повышенную безопасность и надежность функционирования АЭС.

При выходе из строя оборудования РМО современные САУ обеспечивают продолжение управления ТП. При необходимости в САУ можно добавить условия, при которых отказ РМО оператора приводит к безопасному останову ТП.

Сети передачи данных, используемые в современных САУ, имеют строго ограниченный доступ к другим сетям на АЭС. Возможность подключения съемных носителей (USB-носители) обычно ограничена в оборудовании САУ программно и физически. Оборудование САУ не имеет дисководов, если их наличие не оговорено отдельно заказчиком в техническом задании на САУ. Такие меры обеспечивают защиту систем от потенциальных вирусных угроз и несанкционированного доступа.

Пульты управления РМО, с которых осуществляется ввод управляющих заданий, не имеют стандартной компьютерной клавиатуры, а снабжены специализированными клавиатурами, оснащенными только необходимыми функциональными клавишами. Часто в составе САУ имеются пульты для ручного или местного управления оборудованием ТП. В пульты управления РМО для наблюдения за ТП интегрируется оборудование ТВ-систем разного назначения для снижения (исключения) дозовой нагрузки на персонал АЭС.

В составе САУ предусматриваются программные и технические средства для наладки и настройки систем, для автономной проверки функционирования отдельных узлов системы. В крупных САУ, разнесенных по разным помещениям АЭС, широко применяются оптические линии связи, обеспечивающие помехозащищенность и увеличение скорости обмена данными в системе.

 

Тенденции развития САУ

Для строящихся (проект АЭС-2006) и недавно введенных в строй энергоблоков АЭС основополагающим фактором является стремление руководства станций к уменьшению количества специалистов, обслуживающих оборудование АЭС. Это приводит к тому, что проектные организации стремятся реализовать все САУ, эксплуатирующиеся при работе энергоблока на мощности, на очень ограниченном наборе платформ, которые приняты директивно. Одной из таких платформ являются программно-технические средства типа ТПТС, выпускаемые ВНИИА им. Духова.

Платформа ТПТС имеет модульную структуру с распределенными вычислениями. Причем каждый функциональный модуль имеет свой собственный контроллер (процессор). Контроллер каждого модуля выделен на решение задачи контроля и управления, характерной для данного модуля, и обмена данными с другими модулями. ТПТС для решения задач автоматизации имеет следующие функциональные модули: ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов; управления исполнительными механизмами; регуляторов; сетевого интерфейса RS485.

В рамках одной стойки (шкафа) ТПТС модули связаны между собой по внутренней шине ввода/вывода стойки. Стойки одной или нескольких САУ связаны между собой шиной EN. В качестве системного модуля, обеспечивающего информационную связь между функциональными модулями, связанными с ТП, и между функциональными модулями и системами верхнего уровня, используется центральный модуль (ЦМ) (рис. 3) [5].

Рис. 3. Структура стойки программно-технических средств типа ТПТС

Рис. 3. Структура стойки программно-технических средств типа ТПТС

Преимущества распределенной структуры вычислений состоят в следующем:

  • при расширении САУ «вычислительная мощность» системы растет пропорционально увеличению числа управляемых механизмов и контролируемых параметров, так как каждый добавляемый функциональный модуль содержит свой процессор;
  • уменьшение нагрузки на шине ввода/вывода;
  • высокая «живучесть» системы — каждый модуль способен автономно управлять процессом даже при выходе из строя остальных систем;
  • прикладные функции каждого модуля задаются и модифицируются независимо, что приводит к упрощению отладки системы и ее модернизации в течение всего жизненного цикла;
  • встроенная глубокая самодиагностика модулей и диагностика состояния внешних цепей модуля.

В качестве абонентов шины EN могут выступать стойки ТПТС и персональные компьютеры других систем. Объединение САУ различных технологических систем АЭС в единую структуру посредством шины EN позволяет иметь единое пространство данных для всех САУ энергоблока АЭС, что облегчает разработку взаимодействия между САУ различных технологических систем и уменьшает количество инженерных станций для обслуживания оборудования различных САУ. На рис. 4 показан пример структуры САУ ТП энергоблока АЭС, реализованной на средствах ТПТС и объединяющей различные технологические системы.

Для проектирования алгоритмов работы САУ, реализованных на ТПТС, применяется система автоматизированного проектирования GET-R, разработанная ВНИИА им. Духова.

Рис. 4. Пример САУ технологическими процессами энергоблока АЭС (ПТК — программно-технический комплекс, СВБУ — система верхнего блочного уровня)

Рис. 4. Пример САУ технологическими процессами энергоблока АЭС (ПТК — программно-технический комплекс, СВБУ — система верхнего блочного уровня)

К основным функциям GET-R относятся:

  • графическое представление алгоритма работы модуля ТПТС в виде функциональной схемы, состоящей из набора стандартных библиотечных функций (графических элементов);
  • запись прикладных программ в виде текстовых файлов в модули ТПТС;
  • возможность частичного изменения прикладной программы, связанного с изменением отдельных параметров в алгоритмах работы модулей ТПТС;
  • контроль правильности распределения ячеек памяти модуля как при отсутствии в задании задействованных каналов модулей, так и при их последующем использовании в проекте;
  • проверка правильности выполнения операции загрузки;
  • возможность получения информации по спискам имитируемых сигналов;
  • представление информации по несоответствию загруженных и спроектированных прикладных алгоритмов;
  • ведение проектной базы данных;
  • автоматизированный выпуск проектной документации.

Примерами систем, реализованных на базе ТПТС, являются САУ реакторного отделения; турбинного отделения; спецводоочистки; химводоочистки; переработки жидких радиоактивных отходов; переработки твердых радиоактивных отходов.

Для САУ, работающих на этапе ППР, требование по ограничению применяемых платформ не столь жесткое, так как в период ППР существенно расширяется состав оборудования, реализующего специ­фические и специализированные функции. Реализация специфических функций требует в ряде САУ значительных вычислительных ресурсов для обработки информации, например математических вычислений по пространственной модели зоны обслуживания при перегрузке ядерного топлива машиной перегрузочной. Поэтому для обеспечения инженерной поддержки эксплуатации таких систем обычно привлекаются специализированные предприятия или предприятия — разработчики данных систем, а при проектировании таких САУ применяются решения, хорошо себя зарекомендовавшие и отработанные на предыдущих проектах САУ для АЭС.

Примерами таких систем являются оборудование перегрузки ядерного топлива; полярный кран; гайковерт. Особенность такого оборудования и систем управления — возможность перевода оборудования в безопасное состояние путем остановки в любой момент и на любом этапе технологического цикла. Это позволяет упростить структуру аппаратной части и программного обеспечения САУ, не снижая уровень безопасности реализации ТП.

Преимуществами таких САУ являются:

  • компактность;
  • сокращение количества кабелей, так как сигналы в САУ передаются по уплотненным линиям передачи данных;
  • комплексность решения — заказчик получает САУ как законченное изделие, включая датчики, исполнительные механизмы, РМО;
  • встроенные возможности для конфигурирования САУ, включая возможность редактирования алгоритмов управления, логики срабатывания и набора защит и блокировок на доступных пользователю средствах;
  • независимость от поставщика при пополнении комплекта запасных частей.
Рис. 5. Общий вид блочного пункта управления АЭС

Рис. 5. Общий вид блочного пункта управления АЭС

 

 

Производители САУ и применяемое оборудование

На рынке существует большое разнообразие поставщиков САУ — как отечественных, так и зарубежных для российских и зарубежных АЭС (основные из них перечислены в таблице 2). При этом все поставщики САУ для АЭС имеют различные подходы к реализации своих систем. Одни стремятся к использованию только покупных комплектующих изделий, другие используют комплектующие собственной разработки и изготовления. Используются централизованные и распределенные структуры вычислений в САУ, различные промышленные сети передачи данных, двухканальные структуры построения и структуры с разделением функций (например, функция управления реализуется отдельно от функции защит и блокировок). Одни поставщики нацелены на комплексную разработку и изготовление САУ, включая все три уровня, в то время как другие специализируются на поставке только определенного уровня САУ. Связано это, в основном, с требованием унификации применяемого оборудования на АЭС. Так, например, РМО различных технологических систем в помещении блочного пункта управления (помещение, из которого производится управление энергоблоком АЭС в целом), показанном на рис. 5, должны быть унифицированы.

В составе САУ для АЭС в основном используются вычислительные платформы, приведенные в таблице 3.

ce_46_p22_tab2-3_sistemy_avtomaticheskogo_upravleniya_i_kontrolya_dlya_atomnykh_elektrostantsiiНаиболее часто в России используются САУ на платформах фирмы Siemens, Schneider Electric и ВНИИА им. Духова в силу наличия представительств и поддержки в России фирмы Siemens и в силу возможности унифицировать применяемые программно-технические средства для множества САУ АЭС на средствах производства ВНИИА им. Духова. Унификация применяемого оборудования на АЭС очень сильно помогает при дальнейшей эксплуатации АЭС. Платформы Omron, Beckhoff и Allen-Bradley встречаются эпизодически на АЭС, на объектах хранения и утилизации ядерного топлива и в научно-исследовательских учреждениях атомной отрасли.

Рис. 6. Радиационно-стойкие телевизионные системы

Рис. 6. Радиационно-стойкие телевизионные системы

 

Опыт работы на рынке САУ для АЭС компании «Диаконт»

Одним из российских производителей САУ для АЭС является ЗАО «Диаконт» — современное инженерно-производственное предприятие, специализирующееся на решениях по повышению безопасности и эффективности в атомной энергетике и газовой промышленности. В компании работают около 800 человек. В «Диаконте» сосредоточен полный цикл выпуска продукции от разработки до изготовления и внедрения. Площадки расположены с Санкт-Петербурге (Россия) и Сан-Диего (США). Продукция фирмы эксплуатируется в 20 странах, в том числе в России, США, Франции и Японии.

На протяжении многих лет ЗАО «Диаконт» осуществляет разработку, изготовление и поставку оборудования для обращения с ядерным топливом (т. е. для технологических систем) для различных типов ядерных энергетических установок, и оборудования, используемого при ремонте. Оборудование отвечает современным российским и европейским требованиям и концепциям по безопасности и эффективности эксплуатации.

Основными направлениями деятельности компании в рамках современных тенденций развития САУ АЭС являются:

  • разработка и модернизация машин перегрузочных и кранов АЭС;
  • разработка и изготовление САУ дизель-генераторной установкой, систем автоматического регулирования и защит (САРЗ) турбогенераторов, систем управления комплексами переработки радиоактивных отходов, информационно-вычислительной системы и других систем автоматического регулирования и управления;
  • разработка и изготовление систем оперативного контроля герметичности оболочек ТВЭЛ в рабочей штанге машины перегрузочной;
  • разработка и изготовление специальных манипуляторов, радиационно-стойкого телевизионного оборудования для АЭС и систем промтелевидения (рис. 6);
  • разработка и изготовление специализированных комплексов для «Газпрома» (рис. 7).
Рис. 7. Робототехнические комплексы для контроля и ремонта оборудования АЭС и газовой отрасли

Рис. 7. Робототехнические комплексы для контроля и ремонта оборудования АЭС и газовой отрасли

Во всех проектах по созданию перегрузочного оборудования обеспечивается комплексное сбалансированное повышение показателей безопасности, эффективности эксплуатации и снижение стоимостных параметров оборудования. Такой подход базируется на методике количественного анализа безопасности проведения транспортно-технологических операций с ядерным топливом, разработанной ЗАО «Диаконт» совместно с ОАО «Опытно-конструкторское бюро машиностроения им. И. И. Африкантова», ОАО «Нижегородская инжиниринговая компания Атом­энергопроект» и ОАО «Санкт-Петербургский Атомэнергопроект». Методика выполнена с учетом требований российских нормативных документов по безопасности и рекомендаций МАГАТЭ, МЭК и руководств финского надзорного органа по безопасности АЭС (STUK).

Благодаря применению указанной методики при модернизации машины перегрузочной (МП) энергоблока № 5 Нововоронежской АЭС, была разработана система управления машины перегрузочной (СУМП) повышенной безопасности (рис. 8).

Рис. 8. Пример машины перегрузочной

Рис. 8. Пример машины перегрузочной

Ключевой особенностью данной системы является разделение функций управления и защиты путем их реализации на различных аппаратных средствах с использованием различного программного обеспечения. Составные части СУМП, реализующие функцию защит и блокировок и функцию управления, снабжены «своими» наборами датчиков, достаточными для корректного функционирования и обеспечения независимости каждой из этих частей.

Непосредственно функцию защит и блокировок в СУМП независимо реализуют две подсистемы защит, построенные на базе ПЛК серии SIMATIC S7-300F. Датчики, подключаемые к подсистемам защит, реализованы на разных физических принципах. Каждая подсистема защит работает автономно и независимо от других подсистем СУМП. В случае отказа одной из подсистем защит другая продолжает выполнять функцию защит и блокировок в полном объеме.

Введение автоматического режима с реализацией объективно обоснованного комплекса защит и блокировок позволило увеличить скорости движения и совместить работу исполнительных механизмов МП с оптимизацией траектории перемещения при гарантированном обеспечении заданных параметров безопасности перегрузки.

Вследствие введения автоматизированных режимов в СУМП в модернизированной МП позиционирование ее механизмов осуществляется без участков движения на минимальной скорости, что позволяет сэкономить до 1 мин. на одном движении при соблюдении всех существующих ограничений. Например, по результатам внедрения новой СУМП и модернизации МП на энергоблоке № 5 Нововоронежской АЭС сроки выполнения перегрузочной кампании существенно сократились, сократив при этом время простоя энергоблока.

 

* * *

В заключение хочется выделить две основные тенденции развития САУ в настоящее время:

Рост объемов обрабатываемой информации, обусловленный как более широким применением «интеллектуальных» датчиков, так и естественным желанием эксплуатирующего персонала «увеличить зону (область) контроля» за ТП. В связи с этим все вновь разрабатываемые и модернизируемые САУ строятся с применением новых, более мощных вычислительных платформ и использованием принципов распределенных вычислительных систем;

Снижение количества обслуживающего персонала на строящихся АЭС и, как следствие, максимальная унификация оборудования, применяемого для построения САУ, на АЭС в целом. При этом достигается также значительное снижение объемов и номенклатуры запасных частей.

В рамках указанных тенденций производители как отдельных комплектующих для оборудования САУ, так и специализированных для АЭС комплексных решений предлагают новые линейки оборудования и средства для проектирования. Например, фирма Siemens предлагает новую серию контроллеров S7-1500 с САПР TIA Portal, ВНИИА им. Духова планирует переход на средства ТПТС-НТ с САПР GET-NT.

Литература
  1. http://www.rosenergoatom.ru
  2. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций ОПБ -88/97.
  3. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии. Правила оценки соответствия оборудования, комплектующих, материалов и полуфабрикатов, поставляемых на объекты использования атомной энергии, НП-071-06.
  4. Ястребенецкий М. А. Безопасность атомных станций. Информационные и управляющие
  5. системы. Киев: Техника. 2004.
  6. http://www.vniia.ru
  7. http://www.vniiaes.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *