Автоматичне управління та захист теплоенергетичних установок АЕС - функції та підсистеми АСУ тп. Фотографії щита управління пгу Щити управління АЕС

Оператор взаємодіє не безпосередньо з об'єктом управління, а з його інформаційною моделлю, відображеною у вигляді сукупності приладів, мнемосхем, табло та інших засобів відображення інформації. Від того, як і в якому вигляді ця інформація буде представлена ​​оперативному персоналу, як розміщена, як зручна у використанні і як достовірна, залежить в результаті правильність дій оператора. Для вирішення цього завдання створюються щити управління технологічним обладнанням та технологічними процесами.

На АЕС, що складається з кількох енергоблоків, є від 9 до 13 основних щитів управління та значна кількість щитів місцевих. Тут розглядаються основні, найважливіші щити.

Центральний щит управління (ЦЩУ). Цей щит належить до АСУ ТП АЕС, із нього здійснюється загальна координація роботи енергоблоків, загальностанційних систем. На ЦЩУ розподіляється навантаження між енергоблоками, виконується управління електричними пристроями, здійснюється контроль радіаційної безпеки АЕС. Щит розташований в адміністративно-господарському корпусі. Це місце перебування начальника зміни АЕС. Він має інформаційний щит, який створює комплексну картину всіх подій, що відбуваються на станції.

Блоковий щит управління (БЩУ) . Цей щит є основним місцем, з якого ведеться керування енергоблоком у всіх проектних режимах, включаючи аварійний. Призначений для контролю за роботою реактора та турбінною установкою та основного обладнання, управління основними технологічними процесами в нормальних та аварійних умовах експлуатації. Він є центральним постом операторської діяльності. Через цей щит здійснюється зв'язок людини та машини. З цієї причини саме цьому щиту надалі буде приділено особливу увагу. Щит розташований в будівництві реакторного відділення з боку машинного відділення на позначці + 6,6 м (для реактора ВВЕР). На ньому постійно присутні начальник зміни енергоблоку, старші (провідні) інженери управління реактором та управління турбіною.

Резервний щит управління (РЩУ). За допомогою цього щита здійснюється зупинка та переведення енергоблоку в безпечний схильний стан, а також тривале відведення тепла від активної зони, коли це неможливо зробити з БЩУ, наприклад, через пожежу, вибух і навіть загибель персоналу тощо. Щит розташований окремо від БЩУ, але в зоні реакторного відділення на позначці – 4,2 м (для реактора ВВЕР), щоб одна і та ж причина не вивела з ладу обидва ці щити. Щит не призначений для управління системами нормальної експлуатації, не пов'язаними із забезпеченням ядерної та радіаційної безпеки. Засоби відображення інформації та органи управління на панелях та пультах РЩУ повинні відповідати їх розміщенню на БЩУ. Постійна присутність персоналу не передбачається.

Місцевий щит керування (МЩУ). Призначений для керування деякими технологічними установками та загальностанційними системами, а також у період пусконалагоджувальних або ремонтно-профілактичних робіт. Їхня кількість досягає восьми і більше. До них відносяться МЩУ для СУЗ, РК, хімічного контролю (ХК), вентиляційної системи (ВС) та ін. Постійна присутність персоналу на них не передбачається.

Щит загальностанційних пристроїв. Призначений для управління загальностанційними установками – системою спецводоочищення, вентиляційними системами тощо.

Щит дозиметричного контролю (ЩДК) чи щит радіаційного контролю. На ньому збирається інформація про радіаційну обстановку на кожному енергоблоці та АЕС загалом, а також у спецкорпусі. Розташований у переході із чистої в брудну зону.

Крім цих щитів на АЕС є щити СУЗ, вторинних КВП, електроживлення, розподільних пристроїв тощо.

Минулого разу ми з вами побували в машинному відділенні Нововоронезької АЕС. Проходячи між складними переплетеннями труб, мимоволі дивуєшся складністю цього величезного механічного організму атомної електростанції. Але що ж ховається за цією різнобарвною мішаниною механізмів? І як відбувається керування станцією?

1. На це запитання нам дадуть відповідь у наступному залі.

2. Терпляче дочекавшись всю групу, ми потрапляємо в справжнісінький ЦУП! Головний пункт управління або Блоковий щит управління (БЩУ). Мозок 5-го енергоблоку Нововоронезької АЕС. Саме сюди стікається вся інформація про кожен елемент великого організму станції.

3. Відкритий простір перед робочими місцями операторів відведено спеціально для проведення таких ознайомлювальних зустрічей. Не заважаючи роботі персоналу, ми можемо спокійно оглянути весь зал. Від центральної панелі розходяться крилами щити керування. Одна половина відповідає за керування роботи атомного реактора, друга за роботу турбін.

4. Дивлячись на пульт управління, доходить до свідомості якого ж монстра приручила людина і міцно тримає в своїх руках! Зачаровує неймовірну кількість кнопочок і вогників, що густо покривають блоковий щит. Тут немає зайвих деталей – усе послідовно підпорядковане логічному побудові процесу атомної електростанції. Стройними рядами стоять монітори комп'ютерів, що постійно дзижчать. Очі розбігаються від насиченості і наповненості інформації, що надходить, зрозумілою і осмисленою лише для висококваліфікованих професіоналів - тільки такі люди потрапляють у крісла провідних інженерів.

5. Хоча управління повністю автоматизоване, і оператори здійснюють переважно візуальний контроль, у позаштатній ситуації саме людина приймає те чи інше рішення. Чи варто говорити, яка величезна відповідальність лежить на їхніх плечах.

6. Важкий журнал і безліч телефонів. Кожен хоче сісти на це місце - у крісло начальника зміни 5-го енергоблоку. Не втрималися і блогери, з дозволу працівників станції приміряти під себе відповідальність, що тягне за собою цю посаду.

7.

8. У кожний бік «крил» зали блоку управління відходять довгі приміщення, в яких стрункими рядами стоять шафи релейного захисту. Будучи логічним продовженням панелей, за відповідають за реактор і турбіни.

9. Ось така мрія перфекціоніста за скляними дверима шафи.

11. На цей раз нас ведуть таємними стежками до резервного щита.

12. Зменшена копія головного щита управління, вона здійснює самі основні функції.

13. Звичайно, тут немає повного функціоналу, вона розрахована, наприклад, на безпечне відключення всіх систем у разі відмови основного блоку керування.

14. … І жодного разу не використовувалася за своє існування.

15. Оскільки наш блог-тур на Нововоронезьку АЕС було зроблено з упором на безпеку, неможливо було не розповісти про найцікавіший тренажер. Повноцінної іграшки та найточнішої копії блочного щита управління.

16. Довгий шлях до посади провідного інженера – оператора у БЩУ, не можливий без повноцінного навчання у навчально-тренувальному пункті (УТП). У процесі навчання та іспиту моделюються різні можливі надзвичайні ситуації на АЕС, а адепт має підібрати грамотне та безпечне рішення у найкоротший час
.

17. Докладна розповідь про роботу УТП поступово звівся до теми, що особливо цікавить всіх блогерів. Великій Червоній Кнопці, яку ми побачили ще в головному блоці управління. Кнопка спрацьовування аварійного захисту (АЗ) – опломбована червоною стрічкою паперу, виглядала жахливо.

18. Тут же із завмиранням серця нам дозволено було її натиснути! Завили сирени, забігали вогники панелями. Це спрацював аварійний захист, який поступово призводить до безпечної зупинки реактора.

19. На відміну від БЩУ на тренажері можна підійти та розглянути все ближче. До речі, блок управління 5-го енергоблока унікальний, як і будь-якої атомної електростанції. Тобто, навчений на цьому тренажері оператор може працювати тільки на цьому блоці!

20. І навчання ніколи не зупиняється. Кожен оператор повинен проходити планові навчання по 90 годин на рік.

21. Постійно повертаючись у наших розмовах з інженерами до аварій на різних АЕС, ми намагаємося зрозуміти, у чому були їхні причини та можливості для їх виникнення. Адже саме тут прокручуються сценарії граничних чи позамежних аварій.

22. … Завивання сирени та відключення світла змушує нас припинити розмови. І звернути увагу на щити управління, усеяні вогниками, що перемигуються. Гарно… Ну, як гарно? Страшно, звичайно, якби це було не у нас на тренажері. Саме цю помилку видав блок управління на Фукусімі під час аварії 2011 року.

23. Для того, щоб таких аварій більше не повторювалося, постійно працюють фахівці найвищого рівня. Проходять безперервні перевірки. Зараз атом і світ невіддільні один від одного. А колись настане час і термоядерній енергетиці.

Розглянемо докладніше блоковий щит керування енергоблоком – основний щит, з якого здійснюється керування енергоблоком.

Структура БЩУ за час розвитку атомної енергетики зазнала помітних змін. До теперішнього часу вона виглядає так.

Обладнання БЩУ складають одна або кілька інформаційних панелей, пульт керування та робочі місця або консолі операторів. На панелях відображається інформація загального користування: мнемосхема блоку, технологічні параметри, сигналізація. Частина інформації та основні органи управління розташовані на пульті керування.

Приміщення БЩУ зазвичай поділено на дві зони (два контури): оперативна зона, в якій розташовуються інформаційні засоби та апаратура для управління основним обладнанням у нормальному та аварійному режимах роботи, а також апаратура контролю за системами безпеки, та неоперативна зона, в якій зосереджені всі органи управління та засоби надання інформації, що дозволяє неоперативному персоналу, який не є операторами-технологами, здійснювати всі необхідні дії з технічного обслуговування програмних та технічних засобів АСУ, не заважаючи оператору-технологу керувати блоком. У нових проектах планується створення третьої зони – супервізорного контуру, що дозволяє забезпечувати неоперативний, «підтримуючий» персонал інформацією про роботу блоку та структуру технічних об'єктів управління, не заважаючи основним операторам. Більш рання версія загального виду та плану БЩУ наведена на рис. 12, перспективна на рис. 13.

Нижче наводяться загальні структури щитів та постів управління енергоблоком із реактором ВВЕР-1000.

Рис. 12. Загальний вигляд блочного щита управління та план розміщення технічних засобів:

1-8 – панелі контролю та управління реакторного відділення, 9-16 – панелі контролю та управління турбінного відділення, 17 – табло колективного користування, 18-19 – монітори контролю та управління безпеки, 20 – клавіатура, 21 – АРМ СІУР, 22 – органи дистанційного індивідуального управління, 23 – панелі безпеки, 24 – монітори контролю, 25 – АРМ заступника начальника зміни станції, 26 – АРМ СІУТ, 27 – АРМ спеціаліста з кризової ситуації.

Структура оперативних контурів управління БЩУ виглядає так.

Автоматизоване робоче місце СІУР розміщено перед панелями контролю та управління, що обслуговують підсистеми АКНП, СУЗ та мнемосхеми з найбільш важливими теплотехнічними вимірами. Безпосередньо на АРМ розміщені органи дистанційного управління СУЗ, чотири кольорові монітори та один монітор безпеки, кнопки квитування сигналізації мнемосхеми та табло колективного користування, апаратура аварійного зв'язку.

АРМ СІУТ має клавіатури контролю та дистанційного виборчого управління, чотири кольорові монітори та один монітор безпеки, кнопки квитування сигналізації мнемосхеми та табло колективного користування, апаратура аварійного зв'язку.

АРМ ЗНСС обладнано інформаційними дисплеями та дисплеєм безпеки, клавіатурами виведення інформації.

Сучасній людині важко уявити життя без електрики. Ми готуємо їжу, використовуємо освітлення, у побуті користуємося електричними приладами: холодильники, пральні машини, мікрохвильові печі, пилососи та комп'ютери; слухаємо музику, розмовляємо телефоном – це лише одиниці речей, без яких дуже складно обійтися. Всі ці прилади поєднує одну властивість – вони використовують як своє «живлення» електроенергію. У Санкт-Петербурзі та Ленінградській області проживає 7 мільйонів осіб (*за даними Росстату станом на 1 січня 2016), це число можна порівняти з населенням держави Сербія, Болгарія або Йорданія. Щодня 7 мільйонів людей використовують електроенергію, звідки вона береться?

Ленінградська АЕС є найбільшим виробником електроенергії на Північному Заході, частка постачання електроенергії за період із січня по жовтень 2016 року становила 56,63%. В енергосистему нашого регіону електростанція за цей період виробила 20 млрд 530,74 кВт∙год електроенергії.

ЛАЕС – режимний об'єкт і потрапити на нього «випадковій» людині неможливо. Оформивши необхідні документи, ми відвідали основні приміщення електростанції:

1. Блоковий щит управління

2. Приміщення реактора енергоблоку

3. Машинний зал.

Санпропускник

Пройшовши через систему дворівневого контролю особи, ми опинилися у санпропускника.

Нас екіпірують: захисне взуття, білий халат, штани та сорочка, білі шкарпетки та каска. Проходження санпропускника суворо регламентоване. Безпека – ключова корпоративна цінність Росатому.

Обов'язково видається індивідуальний дозиметр. Він накопичувального типу, залишаючи будівлю ЛАЕС ми дізнаємось, яку дозу радіації ми отримали за час перебування на електростанції. Природний радіоактивний фон, що оточує нас, коливається в межах 0,11 – 0,16 мкЗв/год.

Зйомку в коридорах на Ленінградській АЕС суворо заборонено, лише фахівці знають, як потрапити з приміщення А до приміщення В. Перемістимося в першу точку екскурсії.

Блоковий Щит Управління

Управління кожним енергоблоком здійснюється з блокового щита управління (БЩУ). Блоковий Щит Управління є пультовою, в якій відбувається збір та обробка інформації про параметри роботи електростанції, що вимірюються.

Стуканєв Денис, начальник зміни енергоблоку №2 Ленінградської АЕС, розповідає про роботу Атомної Електростанції, встановлене обладнання, «життя» електростанції.

У приміщенні знаходиться 5 унікальних робочих місць: 3 оператори, начальник та зам. начальника зміни. Устаткування щита управління можна розділити на 3 блоки, що відповідають за: керування реактором, турбінами та насосами.

При відхиленні основних параметрів за встановлені межі видається звукова та світлова сигналізація із зазначенням параметра відхилення.

Збір та обробка інформації, що надходить, проводиться в інформаційно-вимірювальній системі СКАЛА.

Реактор енергоблоків.

Ленінградська АЕС містить у своєму складі 4 енергоблоки. Електрична потужність кожного – 1000 МВт, теплова – 3200 МВт. Проектне вироблення становить 28 млрд. кВт год на рік.

ЛАЕС є першою країни станцією з реакторами РБМК-1000 (реактора великий потужності канального). Розробка РБМК стала значним кроком у розвитку атомної енергетики СРСР, оскільки такі реактори дозволяють створити великі АЕС великої потужності.

Перетворення енергії в блоці АЕС із РБМК відбувається за одноконтурною схемою. Кипляча вода з реактора пропускається через барабани-сепаратори. Потім насичена пара (температура 284 °C) під тиском 65 атмосфер надходить на два турбогенератори електричною потужністю по 500 МВт. Відпрацьована пара конденсується, після чого циркуляційні насоси подають воду на вхід у реактор.

Обладнання регламентного обслуговування реакторів типу РБМК-100 Воно використовувалося відновлення ресурсних характеристик реактора.

Однією з переваг реактора РБМК є можливість перевантаження ядерного палива на працюючому реакторі без зниження потужності. Для перевантаження використовується розвантажувально-завантажувальна машина. Керується оператором дистанційно. Під час перевантаження радіаційна обстановка у залі суттєво не змінюється. Установка машини над відповідним каналом реактора проводиться за координатами, а точне наведення за допомогою оптико-телевізійної системи.

Відпрацьоване ядерне паливо завантажують у заповнені водою герметичні резервуари. Час витримки відпрацьованих паливних складання в басейнах становить 3 роки. Після закінчення цього терміну складання утилізують – відправляючи їх у сховища відпрацьованого ядерного палива.

На фотографіях видно ефект Черенкова-Вавилова, у якому відбувається світіння, викликане у прозорому середовищі зарядженої частинкою, що рухається зі швидкістю, перевищує фазову швидкість поширення світла у цьому середовищі.

Це випромінювання було відкрито 1934 р. П.А. Черенкова і пояснено 1937 р. І.Є. Таммом та І.М. Франком. Усі троє за це відкриття удостоєні Нобелівської премії 1958 р.

Машинний зал

Один реактор РБМК-1000 забезпечує парою відразу дві турбіни потужністю 500 МВт кожна. До складу турбоагрегату входить один циліндр низького тиску та чотири циліндри високого тиску. Турбіна – найскладніший агрегат після реактора у складі АЕС.

Принцип дії будь-якої турбіни схожий з принципом дії вітряка. У вітряках повітряний потік обертає лопаті і виконує роботу. У турбіні пара обертає лопатки, розташовані по колу на роторі. Ротор турбіни жорстко пов'язаний з ротором генератора, який при обертанні та виробляє струм.

Турбогенератор ЛАЕС складається з турбіни насиченої пари типу К-500-65 та синхронного генератора трифазного струму ТВВ-500-2 з числом оборотів 3000 за хвилину.

1979 року за створення унікальної турбіни К-500-65/3000 для Ленінградської АЕС колектив харківських турбобудівників був удостоєний Державної премії України в галузі науки та техніки.

Залишаючи ЛАЕС.

Основні приміщення ЛАЕС розглянуті, ми знову маємо санпропускника. Перевіряємо на собі наявність джерел випромінювання, все чисто, ми здорові та щасливі. Перебуваючи на Ленінградській АЕС накопичена мною доза випромінювання склала 13 мкЗв, це можна порівняти з перельотом на літаку на відстань в 3000 км.

Друге життя ЛАЕС

Проблема виведення з експлуатації енергоблоків є дуже актуальною темою у зв'язку з тим, що у 2018 році закінчується термін експлуатації енергоблока №1 Ленінградської АЕС.

Руслан Котиков, заступник начальника відділу з виведення з експлуатації блоків ЛАЕС: «Вибрано найприйнятніший, найбезпечніший і фінансово вигідний варіант негайної ліквідації. Він має на увазі відсутність відкладених рішень та витримки за спостереженнями після зупинки блоку. Сам досвід виведення з експлуатації реакторів РБМК тиражуватиметься на інші АЕС».

За кілька кілометрів від чинної Ленінградської АЕС проходить «будова століття». У Росії її реалізується масштабна програма розвитку атомної енергетики, що передбачає збільшення частки атомної енергетики з 16% до 25-30% до 2020 року. Для заміщення потужностей ЛАЕС, що виводиться з експлуатації, створюється атомна електростанція нового покоління з реактором типу ВВЕР-1200 (водоводний енергетичний реактор) проекту «АЕС-2006». «АЕС-2006» - це типовий проект російської атомної станції нового покоління «3+» із покращеними техніко-економічними показниками. Мета проекту – досягнення сучасних показників безпеки та надійності при оптимізованих капітальних вкладеннях на спорудження станції.

Микола Кашин, начальник відділу інформації та громадських зв'язків енергоблоків, що будуються, розповів про створюваний проект ЛАЕС-2. Цей проект відповідає сучасним міжнародним вимогам щодо безпеки.

Електрична потужність кожного енергоблока становить 1198,8 МВт, теплофікаційна – 250 Гкал/год.

Розрахунковий термін служби ЛАЕС-2 – 50 років, основного обладнання – 60 років.

Головна особливість проекту, що реалізується, - використання додаткових пасивних систем безпеки у поєднанні з активними традиційними системами. Передбачено захист від землетрусу, цунамі, урагану, падіння літака. Прикладами удосконалень є подвійна захисна оболонка реакторної зали; "пастка" розплаву активної зони, розташована під корпусом реактора; пасивна система відведення залишкового тепла

Згадуються слова Володимира Перегуди, директора ЛАЕС: «Проект енергоблоків з реакторами ВВЕР-1200 має безпрецедентні багаторівневі системи безпеки, у тому числі пасивні (що не потребують втручання персоналу та підключення електроживлення), а також захист від зовнішніх впливів.»

На будівельному майданчику нових енергоблоків Ленінградської АЕС триває монтаж обладнання насосної станції споживачів будівлі турбіни, встановлені та забетоновані три корпуси циркуляційних насосних агрегатів. Насосні агрегати є основним технологічним обладнанням об'єкта та складаються з двох частин – насосів та електродвигунів.

Видача потужності в енергосистему від енергоблока №1 ЛАЕС-2 здійснюватиметься через комплектний розподільний пристрій з елегазовою ізоляцією (КРУЕ) на 330 кВ, від енергоблока №2 ЛАЕС-2 передбачається на напругу 330 та 750 кВ.