Стр_АСУТП_рем. Учебное пособие структура асутп блока т т1 Программа подготовки слесарей по ремонту и обслуживанию автоматики
 Скачать 11.01 Mb.
|
|
2.6 Управляющая вычислительная система Сложность и быстротечность технологических процессов на энергоблоке АЭС обусловливают необходимость комплексной автоматизации рабочих мест операторов, управляющих оборудованием реакторного и турбинного отделений. Автоматизированные рабочие места операторов-технологов должны обеспечить представление в форме удобной для восприятия информации: - о ходе технологических процессов; - о состоянии арматуры и механизмов; - о значениях технологических параметров, сигнализацию их отклонения от регламентных значений; - о срабатывании защит и блокировок. Обеспечение информационной поддержки операторов-технологов реализовано на энергоблоках АЭС с ВВЭР-1000 с помощью управляющей вычислительной системы. На энергоблоках ОП ЗАЭС в настоящее время функционируют управляющие вычислительные системы двух типов: - УВС «Комплекс Титан-2» - энергоблоки №2, №4, №5 и №6; - ПТК ВУ УВС – энергоблоки №1 и №3. 2.6.1 Управляющая вычислительная система «Комплекс Титан-2» УВС «Комплекс Титан-2» предназначена для: - сбора и обработки аналоговых и дискретных параметров, поступающих из системы теплотехнического контроля энергоблока, через комплексы связи с объектом; - обмена информацией с внешними, по отношению к УВС, подсистемами АСУТП энергоблока; - расчета непосредственно измеряемых параметров; - выявления отклонений аналоговых и дискретных параметров от нормы; - идентификации (на основе внутренних алгоритмов) аварий блока для запуска регистраций аварий; - регистрации измеряемых, рассчитываемых и поступающих из других систем параметров; - регистрации очередности срабатывания защит и блокировок, исходное состояние и изменение состояния механизмов, положения и изменение положения арматуры, действий оператора-технолога по управлению блоком; - расчета управления отдельными узлами энергоблока и выдача информации оператору; - централизованного опробования защит САОЗ; - централизованного опробования защит турбины и ТПН; - контроля защит и блокировок. Основные вычислительные функции УВС реализованы в четырех специфицированных вычислительных комплексах, построенных на базе миниЭВМ СМ-2М. СВК №1 и №2 обслуживают реакторное отделение, а СВК №3 и №4 – турбинное отделение. ЭВМ, обслуживающие каждое из отделений энергоблока дублируют друг друга в части основных информационных функций. ЭВМ СМ-2М состоит из двух центральных процессоров (ЦП), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) емкостью 256 Кб, двух блоков контроля, трех согласователей ввода-вывода (СВВ), двух каналов прямого доступа в память (КПДП) и набора внешних устройств. Центральные процессоры вычислительной машины микропрограммно реализуют ее систему команд. Благодаря использованию двух процессоров достигается как увеличение производительности комплекса, так и повышение надежности его функционирования. Быстродействие каждого процессора составляет 500 тыс. операций сложения в секунду. Оперативное запоминающее устройство выполнено в виде автономных комплексных блоков (кубов) памяти по 64 Кб в каждом. В составе комплекса используется четыре таких автономных комплексных блока. Блоки контроля аппаратно поддерживают механизм функционального резервирования. Они контролируют работоспособность процессоров и выполняют запуск одного ЦП со стороны другого, а также обеспечивают обмен информацией между процессорами, минуя ОЗУ. Согласователь ввода-вывода предназначен для подключения к вычислительной машине внешних устройств. Конструктивно СВВ выполнен в виде каркасного блока и имеет 16 мест для размещения интерфейсных блоков, посредством которых подключаются внешние устройства, или самих внешних устройств. В состав вычислительной машины входит до три согласователя, содержащих в общей сложности 48 интерфейсных мест и 4 места для работы с каналом прямого доступа в память в селекторном режиме. Канал прямого доступа в память предназначен для быстрого обмена информацией между ОЗУ и внешними устройствами без участия процессора. Максимальная скорость передачи данных достигает 1,4 млн. байт в секунду. Каждый из двух каналов, входящих в состав ЭВМ, имеет четыре подканала, и каждый подканал может обслуживать любое внешнее устройство, подключенное к СВВ. Сеанс обмена информацией начинается по команде процессора и продолжается без его участия. К внешним устройствам относятся накопители на магнитных дисках и магнитных лентах, устройства отображения (дисплеи и печатающие устройства), таймеры, устройства связи с объектами и др. Вычислительные комплексы СМ-2М функционируют под управлением агрегатной системы программного обеспечения «Дисковая операционная система» (АСПО ДОС). Вычислительные комплексы на базе миниЭВМ СМ-1634 выполняют функции контроллеров связи с внешними подсистемами: прием информации из СВК ВМПО СВРК, передача информации в АСУ уровня АЭС. Основными средствами представления операторам информации являются терминалы РМОТ-03, реализованные на базе промышленных IBM PC – совместимых компьютеров ПС5110. РМОТ-03 представляет собой трехмониторную рабочую станцию. В качестве устройств управления в РМОТ-03 используются функциональная, алфавитно-цифровая клавиатуры и манипулятор типа «мышь». СВК реакторного и турбинного отделений в комплексе с РМОТ-03 образуют верхний иерархический уровень УВС. КСО М64 и УЛУ2 в системе «Комплекс Титан-2» предназначены для сбора и первичной обработки аналоговых и дискретных сигналов, определяющих состояние технологических процессов энергоблока АЭС. Функция выдачи управляющих воздействий в дискретной форме реализована в УЛУ2-МПК, установленных в РО энергоблока №6. На остальных энергоблоках УЛУ2 используются в информационном режиме. КСО состоят из стоек двух типов: – ССО-К, выполняющих функции циклического опроса измерительных преобразователей, первичную обработку принятых сигналов и преобразование аналоговых сигналов в цифровой код; - ССО-У, выполняющих функции циклического опроса шкафов ССО-К и передачи принятой информации в СВК. КСО образуют нижний уровень УВС. На рисунке 34 показана структурная схема УВС «Комплекс Титан-2». Рассмотрим принцип работы УВС «Комплекс Титан-2». Информация от измерительных преобразователей системы теплотехнического контроля в виде аналоговых сигналов и дискретных сигналов, характеризующих состояние арматуры, механизмов, срабатывание защит, сигнализации и блокировок, поступает на входы шкафов ССО-К. В шкафах ССО-К происходит первичная обработка сигналов: фильтрация, гальваническое разделение, нормализация и т.п. Обработанная информация поступает в аналого-цифровые преобразователи, в которых преобразуется в цифровой двоичный код. Кодированная информация поступает в микропрограммный контроллер, в котором осуществляется обработка шкал сигналов, сравнение их с уставками и формирование признаков отклонений. Подготовленная информация по двум независимым каналам связи передается в шкаф ССО-У, последовательно опрашивающий все шкафы данного КСО. Шкаф ССО-У содержит два независимых микроконтроллера, каждый из которых, в свою очередь, связан с двумя СВК данного отделения. В СВК производится прием информации от КСО, а также и от внешних подсистем АСУ ТП энергоблока (СВРК, АСР ТО, АКРБ) и накопление данных в базе данных. По запросам РМОТ СВК предоставляет им необходимую информацию. Кроме того, в СВК осуществляется накопление информации а архивах на магнитных дисках. По запросу оператора информация может быть выведена в виде бланков регистрации. С терминалов СВК осуществляется управление функционированием КСО и многомашинным вычислительным комплексом. Цикл опроса аналоговых информационных каналов УВС составляет 4 секунды. Цикл опроса дискретных сигналов – 1 секунда. УВС принимает около 2000 аналоговых и около 12000 дискретных сигналов. 2.6.2 ПТК Верхний уровень УВС На энергоблоках №1 и №3 вместо УВС «Комплекс Титан-2» установлен программно-технический комплекс верхнего уровня УВС, реализованный на базе промышленных персональных компьютеров ПС5110 (ПС5120 для энергоблока №1). Номенклатура функций, выполняемых ПТК ВУ УВС полностью соответствует номенклатуре основных и вспомогательных функций, выполняемых УВС «Комплекс Титан-2». За счет реализации этих функций на современной аппаратной платформе в значительной мере увеличено быстродействие системы: полный цикл опроса всех аналоговых и дискретных информационных каналов УВС уменьшен до 1 секунды. Значительно увеличена глубина архивирования информации. В УВС «Комплекс Титан-2» глубина архива составляла не более 24 часов (в зависимости от интенсивности изменений параметров энергоблока). При этом архивированию подвергались дискретные сигналы и аналоговые параметры первой группы важности. В ПТК ВУ УВС архивируется вся номенклатура входных сигналов. Глубина архивов достигает шести месяцев. Структурная схема ПТК ВУ УВС представлена на рисунке 35. Источниками информации для ПТК ВУ УВС являются системы нижнего уровня, аналогичные системам УВС «Комплекс Титан-2». Информационные каналы систем нижнего уровня подключены к серверам-шлюзам, выполняющим функции согласования интерфейсов «Двойной канал» - Ethernet. Каждая из внешних подсистем АСУТП обменивается информацией с ПТК ВУ УВС через два сервера-шлюза, работающих в режиме «горячий резерв». Условно серверы-шлюзы подразделяются на узлы, обслуживающие оборудование реакторного и турбинного отделений. В ПТК ВУ УВС предусмотрено два сервера-шлюза для реакторного отделения и два – для турбинного отделения. Конструктивно серверы-шлюзы сведены в две стандартных стойки, предназначенных для установки конструктивов форм-фактора 19''.    Рисунок 34 – Структурная схема УВС «Комплекс Титан-2» Информация из северов-шлюзов по оптоволоконным кабелям передается в две блочные серверные станции (БСС). БСС состоит из двух шкафов. В первом шкафу расположены оптоволоконный кросс и сетевой 80-ти портовый коммутатор. Во втором шкафу расположены основные серверы системы: сервер архивирования (СА) и сервер прикладных задач (СПЗ). БСС, как и серверы-шлюзы, дублированы. Серверы архивирования работают параллельно, чем обеспечивается высокая надежность хранения информации. Остальные узлы работают в режиме «горячий резерв». Каждый сервер архивирования оборудован дополнительным избыточным массивом жестких дисков, обеспечивающим зеркалирование хранимой информации. Тем самым, с учетом дублирования серверов архивирования, обеспечивается четырехкратное резервирование устройств хранения информации. Серверы архивирования, кроме основных функций хранения информации, выполняют задачи вывода данных в виде выходных бланков регистрации. В ВУ УВС предусмотрена возможность вывода на печать информации на монохромных и цветных устройствах печати. СПЗ предназначены для выполнения всей номенклатуры расчетных прикладных задач, функционирующих в ПТК ВУ УВС: - управление базами данных; - расчет неизмеряемых параметров; - обслуживание запросов клиентов ПТК ВУ УВС; - расчет технико-экономических показателей работы энергоблока; - контроль соответствия положения арматуры и состояния механизмов командам защит и блокировок; - контроль функционирования задачи централизованного опробования защит. В качестве устройств представления информации операторам в ПТК ВУ УВС применяются терминалы РМОТ-03. Распределение терминалов РМОТ-03 между рабочими местами оперативного персонала энергоблока ОП ЗАЭС в ПТК ВУ УВС такое же, как и в УВС «Комплекс Титан-2»: - РМОТ №1 и №3 – рабочее место ВИУР; - РМОТ №4 и №6 – рабочее место ВИУТ; - РМОТ №5 – рабочее место НСБ; - РМОТ №7 – рабочее место НС ЦТАИ; - РМОТ №2 – рабочее место оперативного персонала УВС. В состав технических средств ПТК ВУ УВС входят инженерная рабочая станция (РМИК) и рабочее место корректировки программного обеспечения (РМКИО), предназначенные для управления функционированием ПТК, коррекции и сопровождения программного обеспечения. Каждый узел ПТК ВУ УВС имеет собственный независимый источник бесперебойного электропитания, обеспечивающий функционирование узла при потере электроснабжения на время не менее 15 минут. В терминалах РМОТ-03, функционирующих в составе ПТК ВУ УВС, реализована функция доступа к архивной информации, хранящейся на магнитных носителях серверов архивирования. Кроме того, в отличие от УВС «Комплекс Титан-2», каждый РМОТ имеет возможность принимать информацию, касающуюся не только обслуживаемого отделения, но и всю номенклатуру параметров оборудования смежного отделения энергоблока. Обмен информацией с АСУ АЭС реализован через сеть внешнего кризисного центра (ВКЦ) без использования промежуточных контроллеров на базе ЭВМ СМ-1634.   БЩУ Рисунок 35 – Структурная схема ПТК ВУ УВС 2.7 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 на энергоблоках №1 и №2; - ПТК АСР ТО на энергоблоках №3, №4, №5 и №6. Рассмотрим назначение, структурные схемы и общие принципы работы этих систем. 2.7.1. Автоматизированная система 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 36. 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.  Рисунок 36 – Структурная схема ПТК АСУТ-1000М 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, незави-симо 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. |