1.4 Аэс как объект автоматизации

Современные АЭС с ВВЭР компонуются моноблоками. Энергоблок состоит из реакторной установки с водо-водяным реактором (1-ый контур) и турбогенераторной установки (2-ой контур) с турбиной на насыщенном паре. Основными компонентами энергоблока являются реакторное отделение, содержащее оборудование и системы 1-го контура, и турбинное отделение, содержащее оборудование и системы 2-го контура. Тепловая схема – двухконтурная. 1-ый контур радиоактивный и состоит из реактора, четырех циркуляционных петель, компенсатора давления и вспомогательного оборудования. В состав каждой циркуляционной петли входят парогенератор, ГЦН, главный циркуляционный трубопровод. Нагреваемый при прохождении через активную зону теплоноситель 1-го контура поступает в парогенераторы, где отдает свое тепло через стенки трубной системы воде 2-го контура. 2-ой контур не радиоактивный и состоит из паропроизводительной части парогенераторов, главных паропроводов, одного турбоагрегата, оборудования деаэрации, подогрева и подачи питательной воды в парогенераторы. Турбина снабжена конденсационным устройством, регенеративной установкой для подогрева конденсата, сепараторами- перегревателями, имеет нерегулируемые отборы пара на подогреватели системы регенерации (рис. 1.12).

Рис. 1.12 Состав систем АЭС, обеспечивающих выработку электроэнергии

Оборудование и технологические процессы АЭС обладают рядом особенностей, определяющих требования к АСУТП и человеко-машинному интерфейсу БЩУ. К этим особенностям относятся: 1. непрерывность технологического процесса; 2. большие единичные мощности; 3. работа оборудования в условиях радиационных нагрузок, высоких давлений и температур; 4. недоступность большей части оборудования во время работы из-за опасности радиационного поражения; 5. необходимость обеспечения радиационной безопасности, как при нормальной эксплуатации, так и при авариях; 6. сложность основного и вспомогательного оборудования: большое количество запорной и регулирующей арматуры, насосов и клапанов, большое число и значительное разнообразие измеряемых параметров (температур, давлений, расходов, механических перемещений, электрических и радиационных измерений, химконтроль и т.д.). Сложность объекта управления характеризуют следующие данные по основному оборудованию энергоблока (на примере АЭС с ВВЭР-1000):

1. количество технологических систем: реакторное отделение (РО) – 37, турбинное отделение (ТО) – 40, вспомогательное отделение (ВО) – 21.

2. количество точек контроля: РО – 1490, ТО – 1100, ВО – 900.

3. количество исполнительных устройств: РО – 1200, ТО – 500, ВО – 1290.

4. количество контуров регулирования: РО – 30, ТО – 70, ВО – 40.

В систему верхнего блочного уровня передаются до 6000 аналоговых сигналов, до 8000 дискретных сигналов, до 5000 предупредительных и аварийных сигналов. Многообразие и сложность протекающих процессов значительно усложняют технологическую схему блока, оказывают существенное влияние на системы автоматического регулирования, технологических защит и блокировок. Энергоблок является многосвязным объектом с распределенными параметрами. Одной из наиболее характерных особенностей управления блоком является чрезвычайно большой объем информации, которую необходимо представить оперативному персоналу. Рост объема этой информации обусловлен увеличением мощности блоков, усложнением технологических систем, расширением функций систем управления. Особенностью АЭС является образование и накопление в процессе их эксплуатации значительного количества радиоактивных веществ. Именно по этой причине с АЭС связан специфический риск - потенциальная радиационная опасность. Указанные выше особенности делают АЭС сложным объектом управления, требующим высокой степени автоматизации и централизации управления, применения современных средств вычислительной техники, высоконадежной и эффективной системы управления, позволяющей небольшому количеству обслуживающего персонала осуществлять управление основным технологическим процессом с постоянной оценкой состояния безопасности АЭС. По результатам рассмотрения характеристик АЭС как объекта управления можно выделить наиболее существенные при создании АСУТП особенности:

1) АЭС является сложным объектом, отличающимся большим количеством технологических систем и исполнительных механизмов, большим объемом информации, поступающей оперативному персоналу, особенно при авариях.

2) Реакторная и турбинная установки отличаются различной природой взаимодействующих и взаимосвязанных физических процессов, что предъявляет высокие требования к контурам регулирования и средствам обеспечения безопасности АЭС при авариях.

3) Энергопреобразующие агрегаты АЭС работают в различных режимах (пуск, работа на мощности, останов, расхолаживание и т.д.), в зависимости от чего изменяется содержание задач управления. Т.е. возможны ситуации, что для одного объекта управления, в зависимости от режима его работы, могут использоваться несколько регуляторов.

4) АЭС является ядерноопасным объектом, что требует обеспечения радиационной безопасности во всех режимах работы АЭС.

5) АЭС отличается широким диапазоном динамических характеристик в переходных и аварийных режимах, что усложняет реализацию регуляторов.

6) Непрерывность и высокие скорости протекания технологических процессов производства электрической и тепловой энергии.

7) Совмещение системами АЭС функций безопасности и нормальной эксплуатации. Использование пассивных и активных систем безопасности.

— непрерывность технологического процесса производства электрической и тепловой энергии;

— высокие скорости протекания технологических процессов;

— блочность технологической структуры оборудования;

— большая единичная мощность, обуславливающая высокую стоимость аварийного простоя;

— сложность технологии с большим количеством запорной и регулирующей арматуры, механизмов, устройств, агрегатов, большим числом и значительнм разнообразием измеряемых величин;

— необходимость обеспечения безопасности, надежности и экономичности работы;

— йедоступность большинства технологических установок первого контура, установок спецводоочистки и др.;

— неободимость соблюдения экологических требований;

большое число и многообразие Поставщиков основного и

вспомогательного оборудования;

— необходимость учёта человеческого фактора в решении вопросов автоматизации.