АСУТП_Пс_651(после нормоконтроля). Структура комплекса технических средств

• Название: Структура комплекса технических средств
• Анкор: АСУТП_Пс_651(после нормоконтроля).doc
• Дата: 10.05.2018
• Размер: 3.81 Mb.
• Имя файла: АСУТП_Пс_651(после нормоконтроля).doc
• Тип: Учебное пособие; #19076
• страница: 14 из 30

3.5 Автоматизированная система управления турбоустановкой

В качестве главной турбины на энергоблоках ОП ЗАЭС используется паровая тур­бина типа К-1000-60/1500-2. Конденсационная турбина мощностью 1000 МВт, номиналь­ное давление пара перед турбиной - 60 кгс/см², частота вращения – 1500 об/мин.

Турбоустановка со своими вспомогательными системами представляет собой слож­ное инженерное сооружение, имеющее в своем составе большое количество насосных аг­регатов, теплообменных аппаратов и вспомогательных систем. Кроме того сама турбо­установка не является автономным устройством, а работает в жесткой взаимосвязи с электроэнергетической системой страны с одной стороны и с реакторной установкой с дру­гой. Сложность и многорежимность технологических процессов, протекающих в турбинном отделении обусловили необходимость комплексной автоматизации управления и регули­рования.

На энергоблоках ОП ЗАЭС реализованы два типа комплексных систем управления оборудованием турбинного отделения:

- ПТК АСУТ-1000М;

- ПТК АСР ТО.

Рассмотрим назначение, структурные схемы и общие принципы работы этих систем.

3.5.1. Cистема управления турбоустановкой АСУТ-1000М

ПТК АСУТ-1000М представляет собой информационно-управляющую многокомпонент­ную и многофункциональную систему, являющуюся составной частью сис­темы контроля и управления энергоблоком АЭС. Задачи автоматизации управления:

- повышение надежности работы оборудования за счет передовых технологий кон­троля и управления;

- повышение экономичности работы оборудования и увеличения выработки электро­энергии за счет оптимизации нестационарных режимов работы, сокращения вре­мени простоев оборудования и времени пусковых операций;

- повышение коэффициента готовности оборудования;

- уменьшение вероятности ошибочных действий персонала.

Функции ПТК АСУТ-1000М:

- реализация автоматического управления системами турбинного отделения;

- реализация электрогидравлического регулирования турбины;

- реализация блокировок, воздействующих на запорно-отсечную арматуру, связан­ную с алгоритмами работы автоматических регуляторов турбинного отделения;

- реализация автоматического управления функциональной группой «ПВД»;

- реализация дистанционного управления регулирующими клапанами и запорно-отсеч­ной арматурой;

- управление запорно-отсечной арматурой по командам блокировок, реализованных в алгоритмах электронной части АСУТ-1000М.

Функции приема и первичной обработки информации, обработки информации в соот­ветствии с алгоритмами регулирования и дистанционного управления регулирующими клапанами и запорно-отсечной арматурой реализованы в унифицированных управляющих вычислительных комплексах УВК-04. Комплекс УВК-04 представляет собой трехканальный микропроцессорный конструктив типа «шкаф».

Распределение функциональных задач по УВК-04 произведено по технологической принадлежности оборудования с организацией управления по режимному и функциональ-но-групповому принципу. В пределах одного УВК-04 возможно совмещение нескольких функциональных задач с учетом их взаимосвязи.

При распределении задач по УВК-04 принималось во внимание обеспечение доста-точного резерва по входным сигналам и выходным командам, памяти и времени решаемых задач для реализации возможных изменений технологических алгоритмов управления, контроля и представления информации.

Кроме шкафов УВК в состав ПТК АСУТ-1000М входят стойка регулирования турбины СРТ-02, шкаф согласования входных сигналов СВС, шкаф информационно-распредели-тельной системы ИРС-М и автоматизированные рабочие места оперативного и ремонтного персонала на базе IBM PC совместимых ЭВМ промышленного исполнения.

Система электропитания АСУТ-1000М, состоящая из стоек ЭП-03, преобразует напря­жение сети 380/220 В в напряжение постоянного тока 27 В для организации питания стоек УВК-04, ИРС-М, СРТ-02, СВС.

Структурная схема ПТК АСУТ-1000М представлена на рисунке 19.



Рисунок 19 - Структурная схема АСУТ-1000М

Кратко рассмотрим принцип работы системы. Информация от первичных измеритель­ных преобразователей о значениях теплотехнических параметров объектов ре­гулирования в виде нормированных сигналов поступает непосредственно на кроссовые панели шкафов УВК-04. На базе шкафов УВК-04 реализованы:

- четыре системы авторегулирования и управления двигателями (АРД1÷АРД4), обес­печивающие работу регуляторов турбинного отделения;

- две системы управления турбопитательными насосами (ТПН1 и ТПН2);

- система управления вспомогательными регуляторами машзала (ВРМ).

Электронная часть системы регулирования турбины реализована в стойке СРТ-02. Стойка СРТ-02 представляет собой трехканальное микропроцессорное устройство шкаф­ного исполнения и предназначена для автоматического разворота, синхронизации, управ­ления мощностью турбины, поддержания на заданном уровне параметров турбоустановки. Органами регулирования СРТ-02 являются регулирующие клапаны турбины.

Информация о состоянии запорно-отсечной арматуры, поступающая от концевых вы­ключателей в виде сигналов напряжения 220 В переменного тока, преобразуется в шкафах согласования входных сигналов СВС1 и СВС2.

Информация о режимах работы автоматических регуляторов, значениях технологиче­ских параметров, состоянии запорно-регулирующей арматуры поступает по двум каналам прямого доступа к памяти УВК-04 в информационно-распределительные системы, реализованные в двух шкафах ИРС-М. ИРС-М представляет собой трехканаль­ную микропроцессорную информационную систему. ИРС-М обеспечивает обмен инфор­мацией, поступающей от стоек УВК-04 и СРТ-02, с пультом управления и индикации БЩУ, активной мнемосхемой БЩУ и блочной УВС (на энергоблоке №1 связь с ВУ УВС реализо­вана непосредственно через локальную сеть верхнего уровня от АРМ-ШЛЮЗ).

Представление информации операторам БЩУ обеспечивается с помощью пульта управления и индикации Л-20, а также табло и индикаторов активной мнемосхемы на па­нелях БЩУ. Управление режимами работы регуляторов турбинного отделения и турбо­установки реализовано с помощью ключей и кнопок, расположенных на панели управления и панелях БЩУ. В системе предусмотрено дистанционное управление запорно-регули­рующей арматурой, схемы управления которой реализованы на базе электронной части ПТК АСУТ-1000М.

В процессе функционирования ПТК АСУТ-1000М взаимодействует с рядом систем АСУТП энергоблока:

- УКТС ТО – прием сигналов о срабатывании защит;

- УВС – передача информации для представления на РМОТ, регистрации и архивиро­вания, прием сигнала от сети единого времени;

- электрогидравлический следящий привод – выдача команд управления на РК ТГ;

- СУЗ РУ – прием сигналов о режимах работы АРМ-5С и срабатывании РОМ, УПЗ.

ПТК АСУТ-1000М имеет в своем составе восемь автоматизированных рабочих мест, образующих верхний уровень системы управления. К техническим средствам верхнего уровня ПТК АСУТ-1000М относятся:

- автоматизированное рабочее место оператора-технолога АРМ-БЩУ, обеспечиваю­щее оперативное представление информации о работе ПТК АСУТ-1000М персо­налу БЩУ;

- автоматизированное рабочее место начальника смены ЦТАИ, обеспечивающее пред­ставление информации о работе ПТК АСУТ-1000М оперативному персоналу цеха ТАИ;

- автоматизированное рабочее место сервера архивирования АРМ-АРХИВ, выполняю­щего функции архивирования информации о работе системы, режимах работы автоматических регуляторов, командах операторов и значениях технологи­ческих параметров, обрабатываемых ПТК АСУТ-1000М;

- автоматизированное рабочее место в помещении АСУТ-1000М, обеспечивающее представление информации о работе системы персоналу, находящемуся в поме­щении ЭК1203;

- два автоматизированных рабочих места серверов-шлюзов АРМ-ШЛЮЗ, выполняю­щих функции контроллеров связи между локальной вычислительной сетью верх­него уровня и цифровыми каналами прямого доступа стоек ИРС-М;

- два автоматизированных рабочих места инженерно-технического персонала АРМ-ИС, обеспечивающих управление функционированием узлов АСУТ-1000М, ввод и сопровождение программного обеспечения, коррекцию настроек автомати­ческих регуляторов.

Для повышения надежности реализации основных систем регулирования и блокиро­вок выполняется их резервирование путем установки двух комплектов стоек УВК-04, СВС, выполняющих одинаковые задачи. При этом регуляторы, реализованные в стойках АРД1и АРД3, аналогичны системам регулирования, реализованным в стоек АРД2 и АРД4. Регу­ляторы питания парогенераторов и производительности ТПН выполнены в стойках ТПН1 и ТПН2.

В работе могут находиться системы управления по одной из стоек АРД1 или АРД2, АРД3 или АРД4, ТПН1 или ТПН2.Системы регулирования, по которым не требуется резер­вирование, реализованы в стойке ВРМ.

Оба УВК-04 по резервированным стойкам загружены одинаковым программным обес­печением и постоянно находятся в работе. В резервном УВК-04 блокируется выдача выходных команд. Переход с рабочего УВК-04 на резервный осуществляется автоматиче­ски, по факту отказа рабочего УВК-04 или по команде оператора.

Сигнализация на пульте БЩУ и фрагментах АРМ информации о неисправностях, отка­зах ЭЧ АСУТ-1000М, датчиков осуществляется отдельно для каждой УВК-04, независимо от того, является данный УВК-04 рабочим или резервным.

Для обеспечения безударного перехода с рабочего УВК-04 на резервный в АРМ–ШЛЮЗ производится контроль совпадения входной дискретной информации в рабо­чем и резервном УВК-04, с выдачей сигнализации на фрагменты АРМ. В этих же целях производится контроль различия показаний всех аналоговых датчиков в рабочем и ре­зервном УВК-04 с настраиваемой нечувствительностью для каждого показания с выдачей сигнализации на фрагменты АРМ.

В целях выполнения резервирования ввода дискретных сигналов напряжением 220 В переменного тока о состоянии запорно-регулирующей арматуры и преобразования их в сигналы типа «сухой контакт» для ввода в УВК-04 устанавливается две стойки ввода сигналов СВС. В стойки АРД1, АРД3, ТПН1, ВРМ(СУ1) вводятся сигналы от СВС1, а в АРД2, АРД4, ТПН2, ВРМ(СУ2) - от СВС2.

3.5.2 ПТК АСР ТО

Программно-технический комплекс автоматизированной системы регулирования тур­бинного отделения предназначен для реализации управляющих, информационных, вспомогательных функций:

- автоматического регулирования технологических параметров;

- реализации технологических блокировок;

- индикации состояния автоматизированной системы регулирования и исполнитель­ных механизмов на средствах представления информации БЩУ;

- сбора и первичной обработки информации о состоянии объектов автоматизации;

- формирования расчетных величин для других систем;

- подготовки и передачи в блочную управляющую вычислительную систему информа­ции о состоянии АСР ТО, измерительных преобразователей и исполнительных механизмов;

- сбора, обработки данных и диагностики состояния и функционирования техниче­ских и программных средств ПТК АСР ТО;

- контроля достоверности и регистрации отказов источников входной информации;

- контроля реализации команд управления;

- обеспечения сервиса обслуживающему персоналу с помощью автоматизированных рабочих мест персонала;

- отладки технологических алгоритмов и программного обеспечения;

- коррекции настроечных параметров систем управления.

ПТК АСР ТО обеспечивает взаимодействие с высшими, по отношению к турбоуста­новке, системами (энергосистемой, системой управления и защит реактора, УВС, противо­аварийной автоматики и др.). Внедрение ПТК АСР ТО обеспечивает повышение экономич­ности работы оборудования, увеличение выработки электроэнергии за счет оптимизации нестационарных режимов работы турбоустановки, повышения ее технической готовности и уменьшения вероятности ошибочных действий оператора.

Автоматизированная система регулирования ТО реализована на базе программно-тех­нического комплекса, построенного по магистрально-модульному принципу с использо­ванием локальных вычислительных сетей.

ПТК АСР ТО является двухуровневой системой. Нижний уровень системы реализует функции ввода/вывода информации, регулирования, управления и контроля, верхний уро­вень – загрузку программного обеспечения и контроль функционирования нижнего уровня, поддержку оперативной базы данных, представление необходимой информации на видео­терминалах автоматизированных рабочих мест, регистрацию и архивирование информа­ции, передачу необходимой информации в УВС.

Функции нижнего уровня реализуются шкафами ШУ на базе технических средств ТСА М2002, функции ВУ – персональными ЭВМ промышленного исполнения и сетевыми средствами.

В состав шкафа управления входит набор функционально законченных модулей связи с объектом со встроенным дублированным интерфейсом и контроллеры управления со встроенным PC-совместимым микропроцессором.

Все модули ввода/вывода содержат высокопроизводительные микропроцессоры, предназначенные как для первичной обработки информации, так и для решения, при необ­ходимости, функциональных задач.

Субблоки ввода/вывода обеспечивают:

- гальваническую развязку входных и выходных электрических сигналов;

- ввод и вывод дискретной и аналоговой информации.

Микроконтроллеры предназначены для выполнения следующих функций:

- решение функциональных задач;

- обмен информацией с верхним уровнем ПТК;

- обмен информацией с модулями связи с объектом;

- реализация функции диагностики технических и программных средств;

- связь с периферийными устройствами;

- реализация функции резервирования.

Обмен информацией микроконтроллера с модулями связи с объектом осуществля­ется дублированными каналами. Связь между нижним и верхним уровнями системы вы­полнена дублированной локальной вычислительной сетью типа Fast Ethernet.

Структурная схема ПТК АСР ТО представлена на рисунке 20.



Рисунок 20 - Структурная схема ПТК АСР ТО

В штатном режиме работы ШУ в работе находится один из двух микроконтроллеров, второй – в «горячем» резерве. При возникновении сбоев в работе основного микрокон­троллера изменяются статусы основного и дублирующего микроконтроллеров. Связь ме­жду микроконтроллерами осуществляется дублированным интерфейсом.

В случае обнаружения неисправности в модуле, можно произвести его замену без на­рушения работоспособности ШУ.

Для обеспечения заданных характеристик надежности по выполняемым функциям, мо­дули одного этажного каркаса (крейта) дублируются модулями другого крейта.

ШУ обеспечивают выполнение управляющих функций:

- формирование на исполнительные механизмы управляющих воздействий;

- реализацию технологических блокировок автоматических регуляторов;

- реализацию технологических блокировок запорной арматуры, связанной с работой регуляторов;

- реализацию алгоритмов функционально-группового управления систем ПВД;

- синхронизацию нескольких, параллельно работающих исполнительных механиз­мов;

- контроль исправности первичных измерительных преобразователей и реализацию заданных алгоритмов управления при наличии их отказов;

- дистанционное управление исполнительными механизмами.

Верхний уровень ПТК АСР ТО включает в себя:

- сервер (серверы), предназначенный для ведения базы данных;

- три автоматизированных рабочих места «Инструментальная система», предназна­ченных для управления функционированием узлов ПТК;

- автоматизированное рабочее место АСУТ, предназначенное для оперативного представления информации о работе системы персоналу, расположенное в поме­щении ЭК1203;

- два рабочих места ВИУТ (АРМ БЩУ);

- два сервера-шлюза, предназначенные для организации информационных каналов между ПТК АСР ТО и блочной УВС;

Все технические средства верхнего уровня ПТК АСР ТО объединены тремя локальными вычислительными сетями: двумя управляющими и одной информационной. Автоматизиро­ванные рабочие места и серверы подключены одновременно ко всем трем сетям. Шлюзы подключены к управляющим сетям и обеспечивают связь ВУ с ИВС. Управляющие сети предназначены для обмена технологической информацией между шкафами управления.

Первая управляющая сеть обеспечивает связь верхнего уровня ПТК с контролле­рами, установленными в этажных каркасах «B» шкафов ШУ и СРТ. Вторая управляющая сеть обеспечивает связь верхнего уровня ПТК с контроллерами, установленными в этаж­ных каркасах «D» шкафов ШУ и СРТ. Информационная сеть обеспечивает дополнитель­ную резервную связь между ЭВМ, входящими в состав верхнего уровня ПТК АСР ТО, и по­зволяет обеспечить обмен данными между ними, не загружая первую и вторую сети и не создавая помех для работы шкафов ШУ и СРТ.

Для обеспечения надежности обмена информацией между шкафами управления, реализующими алгоритмы управления наиболее сложными технологическими объектами (регуляторы уровня в парогенераторах и регуляторы производительности ТПН), а именно ШУ-012, ШУ-013, ШУ-014 и ШУ-015, в системе предусмотрены дополнительные информа­ционные каналы между микроконтроллерами указанных шкафов. Эти информационные каналы обеспечивают обмен технологической информацией между микроконтроллерами вне зависимости от загруженности управляющих сетей ПТК.

Шкафы управления функционируют под управлением операционной системы реаль­ного времени QNX v.6.2.1, автоматизированные рабочие места верхнего уровня ПТК АСР ТО – под управлением операционной системы Windows 2000.

ПТК СРТ в составе автоматизированной системы регулирования турбинного отделе­ния энергоблока предназначен для управления паровпускными органами турбины в пуско­вых и эксплуатационных режимах. Функции нижнего уровня управления (ввод/вывод ин­формации, автоматическое регулирование технологических параметров работы энерго­блока, выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства, контроль рабо­тоспособности и диагностика неисправностей технических и программных средств) обес­печивает шкаф управления ШУ-500-3.

Шкаф управления ШУ-500-3 представляет собой управляющий вычислительный ком­плекс, построенный на принципе дублированного РС-совместимого управляющего мик­роконтроллера и трехканальных устройств ввода/вывода.

Входной информацией для системы регулирования турбины являются унифицирован­ные токовые сигналы из системы теплотехнического контроля энергоблока, сигналы от датчиков угловой скорости турбоагрегата, измерительных трансформаторов тока и напряжения, характеризующих текущую электрическую мощность турбогенератора и дискретные сигналы от концевых выключателей запорно-регулирующей арматуры.

Выходными сигналами системы регулирования турбины являются управляющие ко­манды в виде сигналов постоянного тока, подаваемые на электрогидравлические преобра­зователи, бесконтактные команды на исполнительные механизмы и дискретные команды типа «сухой контакт», подаваемые во внешние подсистемы АСУТП энергоблока.

Ввод/вывод информации осуществляется через клеммные соединители.

В шкафу предусмотрены четыре источника вторичного электропитания, подключен­ные к двум независимым фидерам сети надежного питания 220/380 В и формирующие на выходе стабилизированное постоянное напряжение 24 В. Два источника питания предна­значены для обеспечения «обтекания» цепей дискретных сигналов типа «сухой контакт». Два других источника вторичного электропитания предназначены для обеспечения работы модулей связи с объектом и формирования тока релейной форсировки на электрогидрав­лические преобразователи в случае экстренного останова турбоагрегата.

Шкаф управления ШУ-500-3 содержит два модифицированных этажных каркаса (крейта), построенных по принципу (12+3):6. В каждом крейте предусмотрено:

- три посадочных места отведены для микроконтроллера (МК) и модуля контроля (КСК);

- по двенадцать посадочных мест для устройств ввода/вывода информации первого и второго каналов;

- по шесть посадочных мест для устройств ввода/вывода информации третьего ка­нала.

Управление турбоустановкой осуществляется оператором с БЩУ посредством опера­торской панели, программно реализуемой на мониторах АРМ БЩУ. Видеотерминалы АРМ БЩУ представляют собой жидкокристаллические плоскопанельные сенсорные мони­торы. Управление режимами работы турбоустановки оператор осуществляет нажатием на программные кнопки пульта управления.

СРТ функционирует под управлением операционной системы реального времени, представляющей из себя многозадачное ядро в виде библиотеки системных функций. Ос­новные функции операционной системы – организация вычислительного процесса в ре­альном времени, в том числе включение задач функционального ПО и управление ресур­сами процессора.