Стр_АСУТП_рем. Учебное пособие структура асутп блока т т1 Программа подготовки слесарей по ремонту и обслуживанию автоматики

• Название: Учебное пособие структура асутп блока т т1 Программа подготовки слесарей по ремонту и обслуживанию автоматики
• Анкор: Стр_АСУТП_рем.doc
• Дата: 10.03.2018
• Размер: 11.01 Mb.
• Имя файла: Стр_АСУТП_рем.doc
• Тип: Учебное пособие; #16472
• страница: 2 из 21

Введение

Основной задачей электростанции является безопасная и эффективная выработка электрической энергии с заданными показателями качества (напряжение и частота).

На АЭС этот процесс протекает по следующей цепи:

а) тепловая энергия выделяется в активной зоне реактора в результате деления ядер топлива;

б) тепловая энергия передается теплоносителю, циркулирующему в первом контуре АЭС и рабочему телу второго контура;

в) тепловая энергия рабочего тела преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата;

г) механическая энергия вращения ротора генера­тора преобразуется в электрическую энергию.

Указанные преобразования энергии из одного вида в другой осуществляются в большом количестве теплообменных аппаратов, тепловых и электрических машин. Боль­шая единичная мощность энергоблоков современных АЭС обусловливает большие тепло­вые потоки и, соответственно, высокие температуры, давления и расходы технологических сред. Кроме того, технологической схеме свойственна высокая динамика тепловых и элек­трических процессов при нестационарных режимах работы оборудования или переходных режимах в энергосистеме.

Все вышеперечисленные факторы приводят к повышенной сложности поддержания заданных режимов работы основного и вспомогательного оборудования энергоблока, воз­никновению необходимости обеспечения безопасности технологических процессов, за­щиты агрегатов и аппаратов от нештатных и аварийных режимов работы. В связи с этим управление энергоблоком АЭС без использования средств автоматики и телемеханики представляется практически неосуществимым. Для обеспечения управления и защиты оборудования энергоблока, персонала и окружающей среды, на этапе проектирования, разрабатывается комплекс технических средств автоматизированной системы управления технологическим процессом.

1 Назначение и общие требования к АСУТП энергоблока АЭС

1.1 Назначение и функции АСУТП энергоблока АЭС

В соответствии с ГОСТ 34.003-90 автоматизированная система это система, со­стоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализую­щая информационную технологию выполнения установленных функций.

АСУ ТП энергоблока с реактором ВВЭР-1000 это человеко-машинная система управления, которая предназначена для обеспечения:

- автоматического регулирования мощности реакторной установки и турбоустановки на номинальных параметрах;

- автоматического регулирования и дискретного управления при пуске энергоблока из холодного или горячего состояния, планового останова блока;

- автоматического снижения мощности или останов при аварийных ситуациях на энергоблоке или энергосистеме;

- автоматического выполнения защитных операций в пределах у ставок реакторной установки, турбоустановки, а также отдельного технологического оборудования;

- автоматической работы систем безопасности;

- автоматического сбора информации о параметрах и состоянии технологического оборудования и предоставления ее для оператора в удобном виде;

- автоматической регистрации текущих событий;

- автоматической диагностики.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами представ­ляют собой человеко-машинные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объ­ектом в соответствии с принятым критерием.

Еще один важный признак АСУТП – это осуществление управления в темпе проте­кания технологического процесса, т. е. в реальном масштабе времени.

АСУТП как компонент общей системы управления предприятием предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и выше­стоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информа­цией.

Технологический объект управления это объект управления, включающий техноло­гическое оборудование и реализуемый в нем технологический процесс.

Для АСУТП энергоблока технологическим объектом управления является оборудо­вание энергоблока. При этом управление заключается в рациональном выборе и согласо­вании режимов работы этого оборудования.

1.2 Требования к АСУТП

1.2.1 Требования нормативных документов к функциям АСУТП

Энергоблоки должны быть оснащены автоматизиро­ванными и автоматическими сис­темами, обеспечивающими автоматизацию процессов производства, транспортировки и распре­деления энергии с учетом таких особенностей этих процессов:

• 
  высокой скорости протекания ядерных и электродинамических процессов и невозмож­ности управления ими оперативным персона­лом;
  
• 
  невозможности складирования готовой продукции, вызываю­щей необходимость под­держания производства электроэнергии в точном соответствии с потреблением;
  
• 
  необходимости обеспечения устойчивой параллельной работы энергоблоков в объе­диненной энергосистеме Украины и с энергосистемами других стран;
  
• 
  необходимости обеспечения ядерной, радиационной и экологи­ческой безопасности при эксплуатации энергообъектов и др.
  

Автоматизированные системы должны обеспечить реше­ние информационных и/или управляющих задач производственно-технологического, оперативно-диспетчерского и ор­ганизационно-экономического управления производством, транспортировкой и распреде­лением энергии. Решения этих задач возлагаются на следу­ющие АС, отличающиеся функ­циональным назначением:

• 
  измерительные информационные системы;
  
• 
  информационно-вычислительные системы;
  
• 
  сигнализации;
  
• 
  системы защит и блокировок;
  
• 
  автоматические системы регулирования;
  
• 
  системы логического управления.
  

При этом ИИС, ИВС и СС должны осуществлять сбор и пред­ставление пользова­телю измерительной и другой информации (све­дений) о технологических объектах и про­цессах. Кроме перечис­ленных функций, ИВС должны осуществлять обработку и, при необ­ходимости, регистрацию этой информации, а СС - световое и/или звуковое извещение персонала об изменениях сигналов, парамет­ров, команд.

Кроме сбора и обработки информации системы защит и блокировок, автоматические системы регулирования и системы логического управления должны вырабатывать и выда­вать управляющие воздействия на объект уп­равления для поддержания параметров, ха­рактеризующих его функ­ционирование, в эксплуатационных пределах или для приведения объекта управления в безопасное состояние.

Автоматизированные системы могут функционировать как самостоятельные сис­темы, так и как подсистемы интегрирован­ных или комплексной АС:

• 
  автоматизированной системы диспетчерского управления;
  
• 
  автоматизированной системы управления технологическим процессом;
  
• 
  автоматизированной системы управления предприятием;
  
• 
  комплексной автоматизированной системы управления.
  

Автоматизированная система диспетчерского управления пред­ставляет собой ин­тегрированную АС, обеспечивающую автоматиза­цию управления оперативно-диспетчер­ской деятельности.

Автоматизация управления производственно-технологической деятельностью про­изводства электрической и тепловой энергии должна осуществляться с помощью интегри­рованных АСУТП, в которых информационные и управляющие АС функционируют как под­системы.

Различают АСУТП установок и систем и АСУТП энер­гообъектов.

АСУТП установок и систем - это АСУТП энергоблоков (для электростанций с блоч­ной компоновкой), котлов и турбогенерато­ров (для электростанций с поперечными свя­зями), открытых и зак­рытых распределительных устройств, присоединений, станцион­ных СП, станционных технологических систем. АСУТП установок и систем обеспечивает воз­можность управления данными установками или системами как единым технологическим комплексом.

АСУТП энергообъекта объединяет в единую автоматизирован­ную систему АСУТП установок и систем, обеспечивая возмож­ность управления энергообъектом как единым технологическим комплексом.

АСУТП должны быть распределенными, многофункци­ональными, свободно про­граммируемыми автоматизированными системами, рассчитанными на длительное непре­рывное функцио­нирование в реальном масштабе времени и реализующими необхо­димые функции сбора, обработки и представления информации, а также функции управления, ре­гулирования, защит, блокировок и сигнализации.

АСУТП должны создаваться как единые системы информации и управления на ос­нове передовых системотехнических принципов и, как правило, на базе единого про­граммно-технического комплекса. В тех случаях, когда АСУТП создается на разнотипных тех­нических и программных средствах, они должны быть настолько совместимы между со­бой в части обмена информацией и програм­много обеспечения, насколько это необходимо для создания единой интегрированной АСУТП.

При таком подходе обеспечивается не только повышение эконо­мичности, надежно­сти и безопасности производства, передачи и снабжения потребителям энергии, но также снижение материаль­ных ресурсов, энергопотребления, трудозатрат на монтаж и наладку, существенное уменьшение численности персонала, обслуживаю­щего АСУТП.

В это же время АСУТП должна быть надежной, простой и удоб­ной в эксплуатации.

Структура и технические свойства АСУТП должны ис­ключать возможность потери управления оборудованием по причи­не пожара, отказов электропитания, вентиляции и другим общим причинам и обеспечивать безаварийный останов оборудования.

АСУТП представляет собой многоуровневую систему, построенную по иерархиче­скому принципу в соответствии с техно­логической структурой и особенностями компоновки технологичес­кого объекта управления, используя принцип «разделения интеллекта».

Количество уровней АСУТП, а также распределение функций и задач между ними зависит от структуры комплекса технических и программных средств, на базе которого создается АСУТП. В боль­шинстве случаев таких уровней два: верхний и нижний.

В АСУТП установок и систем на нижнем уровне осуществляет­ся, как правило, сбор информации, обработка определенной части алгоритмов информации и управления, фор­мирование и выдача сиг­налов управления. На верхнем уровне происходит обработка оставшейся части алгоритмов информации и управления, обеспечивая в комплексе с ниж­ним уровнем выполнение всех функций АСУТП. Через верхний уровень осуществляется также интерфейс персонала с АСУТП.

В АСУТП энергообъекта нижним уровнем являются АСУТП установок и систем, а верхним - энергообъектовый (на электростан­циях - станционный, на подстанциях – под­станционный и т.п.) уро­вень. При этом АСУТП энергообъекта обеспечивает выполнение функций и решение задач, информационная база которых формиру­ется за счет информа­ции от различных установок и систем (присое­динений) и с уровня энергосистемы, а также тех задач, управляющие воздействия которых реализуются на нескольких установках и системах (присоединениях) энергообъекта или за его пределами. АСУТП установок и сис­тем должны обеспечить функционирование этих структурных единиц энергообъекта в со­ответствии с задания­ми (критериями, уставками) верхнего уровня АСУТП энергообъек­та в нормальных и аварийных режимах работы. В случае отсутствия связи у АСУТП установок и систем с верхним уровнем, она, а также оставшаяся часть АСУТП энергообъекта, сохра­нившая связи с дру­гими АСУТП установок и систем, должны обеспечить выполнение тех функций и задач, для которых существуют необходимая инфор­мационная база и исполни­тельные механизмы для реализации воз­действий.

Состав реализуемых функций и решаемых задач на каждом уров­не управления, оп­ределяется с учетом его специфики.

При эксплуатации АСУТП установок и систем решают­ся следующие задачи:

1. 
   измерение параметров, прием, обработка и представление пер­соналу, в удобном для восприятия и принятия решений виде, достаточной, достоверной и своевре­менной информации о ходе техноло­гического процесса и состоянии оборудования;
   
2. 
   управление оборудованием, в том числе автоматическое под­держание параметров в пределах, оговоренных проектом или задан­ных оперативным персоналом, а также выполнение комплексов дис­кретных управляющих воздействии регулирую­щими органами для приведения параметров в эксплуатационные или заданные пределы в нормальных, предаварийных, переходных и послеаварийных ре­жимах работы (дистанционное и программно-логическое управле­ние, а для АЭС, кроме того, - управление системами обеспечения безопасности);
   
3. 
   автоматизация пусков и остановов энергоблоков;
   
4. 
   релейная защита и автоматика основного электрического обору­дования энерго­блока или агрегата (генератора, блочного трансфор­матора, рабочего и резервного трансформаторов собственных нужд);
   
5. 
   приведение оборудования в безопасное состояние системами технологической за­щиты путем снижения нагрузки или останова при возникновении аварийной ситуа­ции (отклонении параметров за допустимые пределы);
   
6. 
   синхронизация блока генератор-трансформатор или генератора с электросетью;
   
7. 
   регистрация протекания технологического процесса, контроли­руемых параметров и параметров, отклонившихся от заданного зна­чения;
   
8. 
   распознавание и регистрация предаварийных, аварийных и пос­леаварийных собы­тий и ситуаций, процессов, а также выявление первопричин аварий и срабатывания зашит;
   
9. 
   расчет технико-экономических показателей работы агрегата;
   
10. 
    диагностика состояния оборудования, диагностика и опробова­ние комплексных сис­тем автоматики;
    
11. 
    оповещение оперативного персонала с помощью светового, и, при необходимости, звукового сигналов, а также в виде сообщений на терминалах оперативного кон­тура управления, о возникающих нарушениях нормальной эксплуатации оборудо­вания (предупреди­тельная сигнализация), а также о нарушениях пределов и/или усло­вий безопасной эксплуатации (аварийная сигнализация);
    
12. 
    оперативное представление персоналу обобщенной информа­ции о текущем состоя­нии оборудования и информационная поддер­жка персонала с целью обес­печения правильности операторской де­ятельности в аварийных ситуациях;
    
13. 
    обмен достоверной технологической и технико-экономической информацией о ра­боте технологического объекта управления со смежными системами и верхним уровнем иерархического управле­ния.
    

АСУТП технологических комплексов энергообъектов реализуют такие функции:

• 
  подготовка и передача по запросу энергообъектового уровня оперативной, диагности­ческой и организационно-экономической информации;
  
• 
  оперативное управление агрегатами и комплексом в целом;
  
• 
  автоматическая сигнализация неисправностей;
  
• 
  контроль и отображение важнейших параметров;
  
• 
  регистрация важнейших параметров и т.п.
  

При эксплуатации АСУТП энергообъекта, как правило, должны решаться следующие задачи:

1. 
   прием и обработка информации о работе станционного (подстанционного) оборудова­ния;
   
2. 
   обмен информацией с нижним уровнем управления (с АСУТП установок и систем);
   
3. 
   обмен информацией между подсистемами нижнего уровня (между АСУТП энергобло­ков, установок и систем, технологичес­ких комплексов и т.п.);
   
4. 
   обмен информацией с автоматизированными системами диспетчерского управле­ния и другими объектами (диспетчерски­ми пунктами, центрами противоаварийного управления и т.п.). Объем и характер информации обмена должны соответствовать ру­ководящим указаниям по выбору объемов информации, проектиро­ванию систем сбора и передачи информации в энергосистемах;
   
5. 
   оперативный контроль и оперативное управление элементами главной схемы элек­трических соединений, схемы собственных нужд энергообъекта и его технологиче­ских комплексов;
   
6. 
   регулирование активной и реактивной мощности, в том числе участие в регулирова­нии частоты и мощности электроэнергетической системы, а также в ре­гулировании и ограничении перетоков мощности в ней;
   
7. 
   выбор регулирующих средств и регулирование напряжения в узлах электроэнергети­ческой системы, примыкающих к энергообъекту;
   
8. 
   регулирование напряжения собственных нужд;
   
9. 
   противоаварийное управление (предотвращение и ограничение развития аварий­ных процессов на энергообъекте путем воздействия его противоаварийной автома­тики и отработки воздействий систем­ной противоаварийной автоматики, а в неко­торых случаях и отра­ботки воздействий противоаварийной автоматика региона);
   
10. 
    распределение заданий (сигналов) противоаварийного управле­ния в пределах энер­гообъекта;
    
11. 
    автоматическое изменение настройки РЗА при изменении режи­ма работы электро­энергетической системы или участка сети;
    
12. 
    синхронизация генераторов с электросетью;
    
13. 
    технологическая, предупредительная и аварийная сигнализация станционного обору­дования;
    
14. 
    регистрация аварийных ситуаций и процессов (параметров и событий) энергообъ­екта;
    
15. 
    учет выработанной, отпущенной и потребленной на собственные нужды электроэнер­гии;
    
16. 
    контроль качества электроэнергии;
    
17. 
    учет тепловой энергии;
    
18. 
    расчет ТЭП работы энергообъекта;
    
19. 
    контроль состояния гидросооружений;
    
20. 
    экологический контроль;
    
21. 
    контроль радиационной обстановки;
    
22. 
    обработка, в том числе определение параметров, информации о работе оборудова­ния;
    
23. 
    диагностика состояния и расчет ресурсов оборудования и диаг­ностика комплекс­ных систем автоматизации;
    
24. 
    учет наложенных заземлений в схемах электрических соедине­ний энергообъекта,
    
25. 
    оформление бланков оперативных переключении;
    
26. 
    автоматическая блокировка неправильных операций оператив­ного персонала при оперативных переключениях в схемах электри­ческих соединений энергообъекта;
    
27. 
    составление заявок на вывод оборудования в ремонт;
    
28. 
    документирование, хранение и предоставление ретроспектив­ной информации;
    
29. 
    анализ аварийных ситуаций и процессов;
    
30. 
    накопление и анализ статистических данных о работе основно­го и вспомогательного оборудования энергообъекта и комплексных систем автоматизации;
    
31. 
    представление нормативно-справочной информации.
    

Для каждого уровня АСУТП должны предусматривать­ся посты управления, являю­щиеся рабочими местами оперативного персонала. Общая концепция управления должна ориентироваться на сокращение числа постов управления и их оптимизацию в части раз­мещения средств информации, управления и связи.

Для блочных электростанций основным постом управления является блочный щит управления, предназначенный для цен­трализованного управления основным технологиче­ским и электри­ческим оборудованием энергоблока при пуске, нормальной работе, плано­вых и аварийных остановах (включая расхолаживание), а так­же при ликвидации аварийных ситуаций.

Каждый энергоблок АЭС, кроме БЩУ, должен иметь резервный щит управления, предназначенный для аварийного останова, аварийного расхолаживания энергоблока и организации отвода ос­таточных тепловыделений с обеспечением ядерной и радиационной безопасности, если по каким-либо причинам этого нельзя осуще­ствить с БЩУ.

Оперативное управление энергообъектом в целом должно осуще­ствляться с ЦЩУ.

Оптимальная организация выполнения персоналом фун­кциональных обязанностей достигается при реализации поста уп­равления в виде автоматизированного рабочего места. В зави­симости от количества персонала на посту управления, может быть органи­зован один или несколько автоматизированных рабочих мест. АРМ должны ос­нащаться программно-техническими, организационными и техноло­гическими средствами, обеспечи­вающими выполнение персоналом функциональных обязанностей на данном рабочем месте.

Кроме автоматизированных рабочих мест оперативного персонала, осуществляюще­го управление технологическим оборудованием, должны быть орга­низованы:

• 
  автоматизированные рабочие места персонала, осуществляющего обслуживание AC - автоматизированное рабочее место начальника смены подразделения, обслуживающего АС;
  
• 
  автоматизированное рабочее место инст­рументальной (инженерной) системы АС; ав­томатизированное рабочее место персонала, обслу­живающего РЗА и т.п.;
  
• 
  автоматизированные рабочие места персонала, использующего базу данных AC - ав­томатизированное рабочее место под­разделения, осуществляющего контроль технико-экономически­х показателей энергообъекта и составляющего соответст­вующие отчетные документы; автоматизированное рабочее место персонала под­разделений, осуществля­ющих контроль за дефектами оборудования, его ресурсом и плани­рующих ремонты, техническое обслуживание, модернизацию и за­мену обо­рудования.
  

Количество и функциональное назначение автоматизированных рабочих мест опре­деляются проектом или руководством энергообъекта с учетом таких основных обстоя­тельств:

- решения по этому вопросу органа государственного регулиро­вания и надзора или/и высшего административного органа;

- объема функции и задач, а также интенсивности труда на дан­ном рабочем месте;

- достигнутого технического уровня совершенства и надежности технических и про­граммных средств, наличия рациональных типо­вых проектных решений, пакетов прикладных программ и возмож­ностей технических средств;

- подготовленности к автоматизации рабочего места.