Современные АСУ ТП АЭС и ТЭС являются, как правило, 2-уровневыми, в которых вычислительный комплекс выполняет следующие функции:
— контроль хода технологического процесса;
— расчет косвенно-определяемых показателей (технико-экономических показатели, расчет энерговыделення в реакторе и др.);
— диагностика оборудования;
— регистрация предаварийных и аварийных ситуаций;
— оптимизация режима работы;
— ведение документации;
— оперативная связь с верхним уровнем управления (АСУ АЭС).
На 1-м уровне управления выполняются такие функции:
— автоматическая стабилизация параметров;
— дистанционное управление объектом с помощью оператора;
— управление функциональными группами в нормальных режимах, в режимах пуска и останова энергоблока;
— автоматические защиты, блокировки и включение резерва;
— автоматический пуск и останов энергоблока.
Поскольку функции АСУ ТП разнообразны и с энергоблока поступает огромное количество информации, то в комплекс технических средств (КТС) АСУ ТП входят информационный (ИК) и вычислительный (ВК) комплексы.
Блочный щит управления Сургутской ГРЭС-2
В информационном комплексе осуществляются сбор, первичная обработка и отображение информации от аналоговых и дискретных сигналов.
Устройствами отображения информации могут быть: печатающие устройства, электронно-лучевые индикаторы (ЭЛИ), цифровые приборы, аналоговые показывающие и регистрирующие приборы, сигнализаторы.
В вычислительном комплексе выполняются остальные функции.
Рассмотрим роль оператора-технолога в АСУ ПТ. Он выполняет такие функции:
— выбор режима работы технических средств;
— общее наблюдение за работой оборудования и технических средств АСУ ТП с целью выявления отклонений режимов от предписанных норм и принятие мер по их устранению, а также выработка решений по повышению эффективности работы энергоблока;
— проверка готовности к пуску оборудования и технических средств АСУ ТП, выполнение с участием оперативного персонала неавтоматизированных процессов, связанных с подготовкой к начальному пуску или пуску после завершения ремонта оборудования;
— проверка состояния оборудования после аварийных отключений и принятие решений о допустимости его работы;
— выбор состава оборудования, находящегося в работе, резерве, ремонте; выбор очередности работы механизмов, предусматривающих автоматический ввод резерва;
— обнаружение неполадок в технических средствах АСУ ТП и привлечение для их устранения специалистов по обслуживанию ТС АСУ.
Основным местом управления энергоблоком является блочный щит управления (БЩУ).
На БЩУ предусмотрено постоянное присутствие следующего эксплуатационного персонала (для АЭС): заместитель начальника энергоблока и два старших инженера по управлению реактором (СИУР) и по управлению турбиной (СИУТ). Основным средством представления информации на БЩУ являются ЭЛИ, основным средством управления являются устройства ФГУ.
Аварийный останов реактора в случае выхода из строя БЩУ, а также обеспечение его безопасности, контроля и расхолаживания возможны с резервного щита управления (РЩУ). Постоянный дежурный персонал на РЩУ не предусматривается.
Надежность современных УВК, состоящих из многих устройств, еще недостаточно высокая (время наработки на отказ до тысячи часов). Поэтому Для повышения надежности дублируют не только отдельные устройства, но и УВК в целом. На современных энергоблоках применяют, как правило, 2-машинный комплекс.
В таком комплексе одна из ЭВМ выполняет наиболее важные оперативные расчеты по энергоблоку, а вторая находится в состоянии “нагруженного” резерва, производя менее важные расчеты (в т.ч. длительные).
Обмен информацией между ЭВМ производится через устройство связи (УС). Каждая из ЭВМ ВК периодически проводит самопроверку путем запуска тест-программ и в случае исправности сообщает об этом второй ЭВМ. Если в течение заданного промежутка времени такой сигнал отсутствует, это воспринимается любой из ЭВМ как сигнал отказа другой. При неисправности первой ЭВМ вторая прекращает выполнение неоперативных расчетов и начинает выполнять функции первой ЭВМ. Для этого в нее из внешнего запоминающего устройства вводится копия программного обеспечения первой ЭВМ.
При отказе второй ЭВМ первая продолжает выполнять свои задачи, а вторую при этом ремонтируют.
Централизованный контроль и сигнализация
АСУ ТП осуществляет:
- непрерывный контроль, графическую регистрацию и сигнализацию отклонений наиболее ответственных параметров;
- контроль остальных параметров (автоматический с помощью системы обегания и по вызову оператора);
- индикацию состояния (положения) запорной арматуры и механизмов;
- контроль состояния аппаратуры управления.
Информация собирается путем опроса датчиков аналоговых и дискретных сигналов, подключенных к ЭВМ через устройства связи с объектом (УСО) Имеются устройства коммутации, в которых производится коммутация преобразователей, масштабирование и преобразование сигналов в напряжение постоянного тока. Затем эти сигналы с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП) превращаются в кодовые двоичные сигналы и заносятся в память машины.
Информация выдается операторам БЩУ на аналоговые и цифровые приборы, а также на экраны электронно-цифровых индикаторов (ЭЛИ).
Имеется шесть постов для представления информации операторам реакторного и турбинного отделений, начальнику смены энергоблока, а также оператору УВС (так называемые рабочие места оператора-технолога РМОТ).
Информация на экранах РМОТ представляется в виде форматов и гистограмм.
Форматы представлены в виде:
- форматов групповой сигнализации;
- фрагментов мнемосхем;
- таблиц показаний;
- форматов сообщений.
Период обновления аналоговой информации на экранах РМОТ составляет 8-16 с, а для важных быстроизменяющихся параметров — 4 с.
Нормальные значения параметров представляются зеленым цветом, отклонения за границы контроля — изменением цвета и мерцанием символов.
Регистрация аварийных ситуаций
Эта функция заключается в фиксации и сохранении информации о событиях и значениях важнейших параметров в предаварийный период и в периоды развития и ликвидации аварии, а также в печати зафиксированной информации за заданный интервал времени в алфавитно-цифровой форме на бланках протоколов регистрации.
Для восстановления предыстории аварии в память ЭВМ с определенным циклом записываются важнейшие параметры и текущие события. Запись в память осуществляется по кольцевому принципу, т е. каждый новый массив информации записывается на место самого “старого” массива. Время, в течение которого запоминается предыстория, зависит от динамических характеристик объекта (до 1 ч). При появлении аварийного сигнала программа регистрации предыстории прекращает работу, стирание “старой” информации приостанавливается, и включаются программы регистрации аварийной ситуации.
Расчет технико-экономических показателей (ТЭП)
Основные функции расчета и анализа ТЭП:
- первичная обработка информации и контроль ее достоверности;
- расчет и анализ ТЭП на оперативном интервале;
- расчет и анализ ТЭП на отчетных интервалах (смена, сутки, неделя, месяц);
- анализ работы вахт на отчетных интервалах.
В процессе расчета ТЭП определяются фактические и нормативные показатели, а также перерасходы тепла по отдельным составляющим.
В число показателей включены: производительность (мощность) агрегатов, удельные расходы тепла, отдельные виды потерь, расходы тепла и электроэнергии на собственные нужды. Поэлементный расчет и анализ ТЭП предусматриваются не только для основного оборудования, но также для крупного вспомогательного оборудования (конденсационные установки, регенеративные подогреватели, питательные турбоустановки и др.).