Бондаренко. Автоматизация системы продувки пг и регулирования уровня и давления в расширителях продувки пг
 Скачать 192.74 Kb.
|
|
АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПРОДУВКИ ПГ И РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ И ДАВЛЕНИЯ В РАСШИРИТЕЛЯХ ПРОДУВКИ ПГ Ю.Н.Бондаренко Филиал концерна “ Росэнергоатом”, “Волгодонская АЭС” 1. Назначение и принцип работы системы продувки парогенераторов Технологическая система продувки парогенераторов RY предназначена для выво- да коррозионно-активных примесей с периодической и непрерывной продувками, поддержания норм водно-химического режима котловой воды в парогенераторах и подержания заданных значений уровня и давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 во всех режимах работы ПГ. На рис.1 приведена схема продувки парогенераторов. Во всех режимах эксплуатации система обеспечивает: - непрерывную продувку всех четырех парогенераторов с расходом 7,5-16 м 3 /ч от каждого ПГ; - периодическую продувку одного парогенератора с расходом 20-30 м 3 /ч и непре- рывную продувку всех четырех парогенераторов. При этом суммарный расход всех четырех продуваемых ПГ не должен превышать 50-80 м 3 /ч; - режим дренирования каждого ПГ с расходом не менее 30 м 3 /ч. - поддержание заданных значений уровня и давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 во всех режимах работы ПГ. Непрерывная продувка производится из «солевого» отсека ПГ с расходом 7,5 - 16 т/ч. Запорно-регулирующие клапана (ЗРК) на линиях непрерывной продувки YB10(20,30,40)W01 имеют обозначение RY11(12,13,14)S12 и диапазон регулирования расхода от 0 до 30т/ч. Для контроля расходов непрерывной продувки используются расходомеры RY11(12,13,14)F01. Периодическая продувка производится из карманов коллекторов, днища и дре- нажного патрубка ПГ. ЗРК на линиях периодической продувки имеют обозначения RY11(12,13,14)S13; RY21S03. ЗРК RY21S03 используется для изменения общего рас- хода периодической продувки в диапазоне от 0 до 40т/ч. Контроль расходов периоди- ческой продувки осуществляется расходомерами RY21(22,23,24)F01. ЗРК RY11(12,13,14)S13 используются для прогрева трубопроводов продувки и изменения расхода в диапазоне от 0 до 10т/ч. Контроль расходов на прогрев трубопроводов пе- риодической продувки осуществляется расходомерами RY11(12,13,14)F02. 2. Концепция автоматизации системы продувки парогенераторов на базе про- граммно-технических средств Системы продувки парогенераторов и регулирования параметров среды в расши- рителях продувки являются системами нормальной эксплуатации, важными для безо- пасности. Продувка выполняется в соответствии с утвержденным регламентом. В процессе периодической продувки карманов коллекторов, днища и дренажных пат- рубков ПГ необходимо выполнение большого количества переключений. Управление ЗРК RY11,12,13,14S12, RY21S03 выполняется в ручном режиме по месту. Время пе- риодической продувки карманов, днища, дренажа парогенераторов строго регламен- тировано. Система регулирования уровня и давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 (регулятор RYC01, регулирующий клапан RY10S05; регулятор RYC02, ре- гулирующий клапан RY10S17) реализованы на базе аппаратуры «Каскад-2», морально устаревшей и выработавшей ресурс. Поэтому большое значение приобретают задачи автоматизации продувки ПГ, по- вышения качества регулирования, снижения вероятности появления отказов САР, по- вышения безопасности и экономичности работы энергоблока. Автоматизацию системы продувки парогенераторов и систем регулирования уровня и давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 предлагается вы- полнить на программно-технических средствах (ПТС). Программно-технические средства (ПТС), построенные на базе универсальных контроллеров, используются для решения задач управления и регулирования, тре- бующих высоких показателей надежности, точности и позволяют реализовать систе- мы локального управления и регулирования технологических процессов на АЭС. При этом используется принцип «адаптивной» модернизации, предполагающий макси- мальную адаптацию внедренных средств к существующим конструктивам, кабельным связям, датчикам, исполнительным механизмам. Представляется возможность сопря- жения вновь вводимой системы с существующими автоматизированными системами и информационно-вычислительной сетью. Программная поддержка в каждом из кон- троллеров предусматривает формирование базы данных для передачи в информаци- онно-вычислительную систему (ИВС) по установленному протоколу обмена через интерфейс. На рис.2 приведена типовая конфигурация контроллера. RS 232 для программирования Рис. 2. Типовая конфигурация контроллера. Номенклатура стандартных модулей состоит из модулей: процессора, расшире- ния, дискретного ввода-вывода, аналогового ввода-вывода. Модули дискретно- аналогового ввода-вывода позволяют обрабатывать дискретно-аналоговые сигналы любого вида, обеспечивая при этом высокую помехоустойчивость. Необходимость резервирования узлов структуры (процессорный модуль, модули магистральных- сетевых связей, модули ввода-вывода, источники питания) определяется важностью решаемой задачи. Для реализации схемы любого, в том числе наиболее сложного регулятора, разра- ботан набор стандартных программных модулей. Набор стандартных программных модулей достаточен для реализации как простых регуляторов, так и для построения сложных систем регулирования. Кроме того, посредством набора возможна реализа- ция систем регулирования с последовательным управлением РК, с пошаговой синхро- низацией РК и вводом РК в регулировочный диапазон. Программное и информационное обеспечение ПТС строится на единой системе программных средств (программных библиотек), имеет единую структуру и организа- цию базы данных, снабжается встроенными программными средствами информаци- онно-справочной поддержки персонала и соответствующей программной документа- цией. Программное обеспечение позволяет реализовывать требуемую информацион- но-управляющую задачу, обеспечивая при этом реализацию открытости и доступно- сти к его фрагментам при проведении модернизации алгоритмов управления. Все ло- кальные средства управления и регулирования энергоблока могут быть объединены в информационную сеть с сохранением автономности в части управляющих функций. К информационной сети, помимо инструментальных компьютеров, могут быть подклю- чены распределенные АРМ. Функциональное программное обеспечение (ФПО) задач управления и регулиро- вания строится с максимальным применением типовых алгоритмических модулей: контроля датчиков, питания задвижки, закрытия / открытия исполнительного меха- низма; режима слежения; модуля динамического звена; логики подключения РК; пер- вого включения регулятора; формирования обратной связи, коррекции уставок, закона регулирования; управления РК. Кроме того, ФПО обладает средствами диагностиро- вания, тестирования, самопроверки, защиты от несанкционированных действий пер- сонала. При необходимости возможна разработка средств имитации аппаратных средств на программном уровне (эмуляторы внешней среды). Такие средства имеют РС Процессорный модуль Модуль дис- кретного вывода Модуль дис- кретного ввода Модуль анало- гового ввода- вывода . . особую актуальность при анализе нарушений в работе автоматизированной системы управления, сопровождающихся регистрацией в реальном времени потока событий. 3. Структурная схема автоматизации продувки ПГ и требования к системе авто- матизации продувки ПГ Предлагаемая структурная схема автоматизации продувки ПГ приведена на рис.3. УКТС Объект управления СЕРВЕР ИВС БЩУ АРМ оператора ПУИ ЛВС ПЭВМ-шлюз ПЭВМ НС ЦТАИ ПТК продувки ПГ1-4 Инженерная ПЭВМ ЛВС Система продувки ПГ: Аналоговых датчиков - 18 шт; Дискретных вх. сигналов - 60 шт; Дискретных вых. сигналов - 40 шт; Рис. 3. Структурная схема автоматизации продувки ПГ В состав системы входят: - автоматизированное рабочее место оператора (АРМ); - пульт управления и индикации (ПУИ); - аппаратура логического управления арматурой (ПТК); - внешние кабельные связи с другими системами, задействованными в продувке. Автоматизированное рабочее место управление продувкой предназначено для ак- тивного (двустороннего) обмена информацией с аппаратурой логического управления. АРМ и должно выполнять следующие основные функции: - предоставление оператору текущей информации о состоянии системы продув- ки в форме видео кадров (таблиц и мнемосхем); - изменение уставок и настроечных параметров системы автоматической про- дувки; регистрация параметров работы системы продувки. Включение и отключение автоматической продувки ПГ производится с пульта управления, расположенного на рабочем месте инженера управления реактором. Для управления циклом продувки ПГ на пульте управления должны быть преду- смотрены следующие органы управления: - кнопка выбора ПГ, включенных в цикл периодической продувки; - кнопка остановки работы алгоритма продувки; - кнопка возврата арматуры в состояние соответствующее режиму постоянной продувки; - кнопка пропуска одного шага в цикле продувки; - кнопка выбора длительности цикла продувки ПГ. В случаях отключения или остановки цикла продувки, система автоматического управления должна снимать выходные команды, воздействующие на исполнительные механизмы. Предусматривается выдача на пульт управления звуковой сигнализации различ- ной тональности, сообщающая о начале очередного шага продувки или о нарушении в работе цикла автоматической продувки. В случае возникновения нарушения работы автоматической периодической про- дувки, в алгоритме должно быть предусмотрено блокирование работы автоматизиро- ванной системы по инициативе оператора или автоматически по факту формирования признака неисправности управляемой арматуры. Исправность арматуры определяется по наличию информации от конечных выключателей положения и по времени ее хода на открытие/закрытие. С целью обеспечения безударности, перехода алгоритма продувки к очередному шагу, управление исполнительными механизмами выполняется импульсными коман- дами, с возможностью настройки длительности команды и паузы. Кроме этого в тече- нии всего цикла продувки контролируется расход общего количества продувочной во- ды. В случае превышения расходом установленного значения выполняется блокиро- вание алгоритма продувки. Эта функция позволяет оператору выяснить и устранить причину нарушения, поле чего продолжить алгоритм продувки с достигнутого шага. Выполнение цикла автоматической продувки всех ПГ заканчивается переводом кла- панов постоянной продувки в исходное состояние, соответствующее величине откры- тия на момент включения алгоритма продувки. Текущая информация о состоянии продувки выдается оператору в форме видео- кадров на автоматизированном рабочем месте системы продувки. Диагностические сообщения о неисправностях датчиков и арматуры выдаются на видеокадр мнемосхе- мы продувки, в форме изменения подсветки неисправной позиции на желтый цвет. Распитанное состояние арматуры и отклонение расхода продувочной воды за установ- ленные максимальные и минимальные значения отображается подсветкой их позиций красным цветом. Как уже было отмечено ранее, информация о нарушениях в работе автоматической продувки дублируется выдачей звуковой сигнализации на пульт управления. Изменение настроечных параметров и ввод-вывод блокировок должно выпол- няться на отдельном видеокадре, где предусматриваются функции безопасности от несанкционированного вмешательства в работу системы автоматической продувки. 4. Алгоритмы и основные режимы работы системы продувки парогенераторов Непрерывная продувка выполняется постоянно и одновременно на всех четырех ПГ, периодическая включается один раз в сутки, на выбранное оператором время, в зависимости от состояния водно-химических параметров. Для производства периоди- ческой продувки уменьшается расход непрерывной продувки. После этого выполняет- ся периодическая продувка, последовательно каждого ПГ в отдельности. Логическое управление системой продувки заключается в выполнении последо- вательной периодической продувки с первого по четвертый ПГ. Алгоритм цикла про- дувки разбивается на этапы, каждый этап соответствует определенному ПГ. Этап про- дувки ПГ разделен на четыре шага. Продувка ПГ производится последовательно: ПГ1 – ПГ2 – ПГ3 – ПГ4, за исключением тех ПГ, которые были исключены из цикла про- дувки оператором. Цикл продувки одного ПГ состоит из четырех равных по времени шагов: 1. открытие задвижки RY21(22, 23, 24) S02 соответственно для ПГ1(ПГ2, ПГ3, ПГ4) и продувка карманов коллекторов; 2. открытие задвижки RY31(32, 33, 34) S04 и продувка карманов коллекторов совместно с дренажными патрубками; 3. закрытие задвижки RY31(32, 33, 34)S04, с последующим открытием задвижки RY11(12, 13, 14) S11 и продувкой карманов коллекторов совместно с днищем ПГ; 4. закрытие задвижки RY11(12, 13, 14) S11 и продувка карманов коллекторов. По окончании времени четвертого шага производится закрытие задвижки RY21(22, 23, 24) S02, после чего реализуется этап продувки следующего по очереди ПГ. Система автоматической продувки должна иметь два основных режима работы: - Режим «Расход»: работа системы с контролем расхода продувочной воды и заданием по расходу котловой воды через ЗРК; - Режим «Положение»: работа системы с заданием по степени открытия ЗРК (по УП RY11 ÷14S12). Перед включением системы автоматической продувки арматура, задействованная в управлении, должна быть запитана и переведена в соответствие с начальными усло- виями. Выбор режима производится на кадре настроечных параметров ПЭВМ САП ПГ до включения автоматической продувки в работу. После включения в работу алго- ритм логического управления продувкой производит проверку соответствия началь- ным условиям: состав ПГ, включенных в цикл автоматической продувки, длитель- ность цикла продувки, состояние арматуры, степень открытия ЗРК RY11 ÷14S12 (по УП или по расходу воды в зависимости от выбранного режима). В случае не совпаде- ния начальных условий с заданными или отсутствия информации о выбранных ПГ и времени цикла продувки формируется признак «Не соответствие». Алгоритм продув- ки в этих случаях блокируется и переходит в состояние «Стоп»). Степень открытия ЗРК RY11 ÷14S12 (по УП или расходу) запоминается и является заданием для подпро- граммы «Исходное». Далее производится последовательное импульсное прикрытие ЗРК RY11(12, 13, 14)S12 до уставки, соответствующей режиму периодической про- дувки. После чего включается счетчик времени цикла продувки и реализуется первый шаг цикла автоматической продувки (с уставкой по времени выбранной оператором до включения автоматической продувки). После завершения продувки всех включенных ПГ, осуществляется переход к подпрограмме «Исходное», которая поочередно импульсными командами, переводит ЗРК RY11 ÷14S12 в исходное состояние, соответствующее уставкам по расходу или по УП, сформировавшимся в момент включения алгоритма периодической продувки (выполняется последовательное приоткрытие ЗРК). В случае возникновения нарушения в алгоритме управления продувкой должно быть предусмотрено блокирование цикла продувки на время, позволяющее оператору принять решение о прекращении или продолжении продувки ПГ. Блокирование про- дувки должно производиться по команде оператора либо автоматически в случаях возникновения несоответствия управляемой арматуры (задействованной в продувке) требуемому положению, неисправности датчиков или повышения общего расхода котловой воды более установленного значения. При возникновении таких ситуаций алгоритм управления продувкой переходит в состояние «Стоп», со снятием выходных команд на арматуру и блокированием счетчика времени продувки. Приостановка алгоритма сопровождается выдачей индикации с миганием и звуко- вой сигнализации на пульт управления. После выявления причины вызвавшей блокирование алгоритма, разблокирование остановки автоматической продувки осуществляется только оператором, одним из следующих способов: а) повторным нажатием кнопки «Стоп», в случае устранения причины наруше- ния. Алгоритм продувки выполняется с места возникновения сбоя; б) нажатием кнопки «Продолжить». При этом система переходит к следующему шагу алгоритма продувки (реализуется пропуск достигнутого шага); в) нажатием кнопки «Исходное». В этом случае арматура переводится в состоя- ние постоянной продувки. Для завершения работы автоматической продувки ПГ из состояния «Стоп» и воз- врата арматуры в состояние, соответствующее режиму постоянной продувки, в про- грамму продувки должен быть включен алгоритм работы по условию «Исходное». Условие формируется по инициативе оператора (при нажатии кнопки «Исходное»), либо автоматически (после завершения последнего шага цикла продувки всех ПГ). По алгоритму «Исходное» отключается состояние «Стоп» и далее последовательно им- пульсными командами закрывается арматура периодической продувки (RY11 ÷14S11, RY21 ÷24S02, RY31÷34S04), после чего последовательно импульсными командами приоткрываются ЗРК на линиях постоянной продувки RY11 ÷14S12 (на величину, со- ответствующую уставкам по расходу или по положению УП в зависи-мости от вы- бранного режима). 5. Алгоритмы работы регулятора уровня в расширителе продувки ПГ RYC01 (RY10S05) и регулятора давления в расширителе продувки ПГ RYC02 (RY10S17). 5.1 Регулятор RYC01 предназначен для подержания заданного уровня в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 во всех режимах работы ПГ. Регулятор уровня в расширителе продувки включается в работу переводом переключателя БРУ- 32 в положение автоматического управления. Информация о работе регулятора выводится на пульт управления (табло «RYC01 в РПУ») и на видео кадры ПЭВМ САП ПГ. При включении регулятор безударно включается на текущее значение уровня в расширителе, после чего, с установленным темпом, приводит уровень в соответствие с заданным: 700 ±50 мм. Регулятор реализует ПИ закон регулирования с обратной связью по уровню в расширительном баке RY10L01B1и по положению клапана RY10S05. 5.2 Регулятор RYC02 предназначен для подержания заданного давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 во всех режимах работы ПГ. Регулятор давления в расширителе продувки включается в работу переводом переключателя БРУ-32 в положение автоматического управления. Информация о работе регулятора выводится на пульт управления (табло «RYC02 в РПД») и на видео кадры ПЭВМ САП ПГ. При включении регулятор безударно включается на текущее значение давления в расширителе, после чего с установленным темпом приводит регулируемый параметр в соответствие с заданным: 7,8 ±0,2 кгс/см 2 . Регулятор реализует ПИ закон регулирова- ния с обратной связью по давлению в расширительном баке RY10Р01B1 и по положе- нию клапана RY10S17. Выводы: Автоматизация системы продувки парогенераторов и систем регулирования уров- ня и давления в расширителях продувки RY10B01 и RY10B02 на программно- технических средствах (ПТС) и установка электрифицированных приводов на ЗРК RY11(12,13,14)S12, RY21S03 позволит обеспечить их дистанционное и автоматиче- ское управление, реализовать алгоритмы продувки парогенераторов в автоматическом режиме согласно регламенту продувки. Внедрение системы автоматической продувки ПГ и регулирования уровня и давления в расширителях продувки ПГ позволит сокра- тить до минимума ручные операции при выполнении периодической продувки и сни- зит загруженность операторов, что положительно скажется на повышении безопасно- сти работы энергоблока. Список литературы 1. Атомные электрические станции. Сб. ст. Вып. 11/А92 Под общ. ред. Л.М.Воронина. М.: Энергоатомиздат, 1989. 2. Модернизация системы продувки на Ростовской АЭС как основа для реконст- рукции на блоках АЭС ВВЭР-1000. Результаты внедрения усиленной периоди- ческой продувки ПГ блока №1 Ростовской АЭС на уровне мощности РУ-100% Nном. Ю.Ф.Кутдюсов, О.И.Будько, А.А.Хлебников НИЦЭ «Центрэнерго», В.И.Горбунов МЭИ, А.Ю.Петров, А.А.Сальников, А.Г.Жуков Филиал концерна “Росэнергоатом” – “Волгодонская АЭС”. 3. Выбор оптимальной величины продувки парогенераторов АЭС ВВЭР и сравнение штатного контроля загрязненности теплообменных труб с расчетной оценкой. Ю.В.Харитонов, С.И.Брыков, Л.А.Сиряпина, С.Н.Сусакин ФГУП ОКБ “ГИДРОПРЕСС” В.Ф.Тряпкин, С.Ф.Ерпылева, В.В.Быкова ФГУП “ЭНИЦ” 4. Регламент ведения продувки ПГ блока №1 Волгодонской АЭС. 5. Инструкция по эксплуатации системы продувки ПГ. 6. Технические предложения по созданию программно-технических средств локального управления и регулирования ТП АЭС. ААПБ-034-2004 ПТ. |