Комплексная безопасность АЭС: опыт компаний «Тензор» и «СНИИП Атом»
Дата: 26/03/2007 Тема: Безопасность и чрезвычайные ситуации
С.И.Сурначев, ООО «ИФ СНИИП АТОМ», Москва;
В.В.Попов, В.Ю.Вербицкий, М.В.Маслова, ОАО «Приборный завод «Тензор», Дубна
Приборный завод «Тензор», состоящий в перечне предприятий Министерства среднего машиностроения, был основан в подмосковном городе Дубне в 1968 г. для разработки и изготовления средств информационно-измерительной техники, систем сбора и обработки информации, контроля и управления технологическими процессами в ядерно-топливном цикле атомной отрасли.
Свою производственную деятельность завод начал в 1973 г. с аппаратуры для физических исследований, средств автоматизации и контроля технологических процессов для предприятий атомной промышленности.
В настоящее время одними из наиболее значимых перспективных направлений ОАО «Приборный завод «Тензор» являются следующие:
- дальнейшее развитие собственных коллективов разработчиков программного обеспечения для сложных АСУ ТП и интегрированных комплексов безопасности;
- разработка и серийное производство программируемых логических контроллеров на 32-разрядных операционных средах реального времени;
- ведение НИОКР в широкой кооперации с институтами РАН по разработке портативных топливных элементов на водороде.
Численность персонала на сегодняшний день составляет 1500 человек.
Рисунок 1
С 1997 г. «Тензор» активно участвует в выполнении работ по международному военно-техническому сотрудничеству МО России и МО США в соответствии с «Программой совместного снижения угроз».
ОАО «Приборный завод «Тензор» прошел большой путь в развитии следующих видов деятельности: физическая защита, противопожарная защита, автоматизированные системы управления технологическими процессами и информационно-измерительные системы для атомных электростанций. На сегодняшний день предприятие является одним из лидеров на рынке комплексных систем физической и противопожарной защиты важных промышленных объектов и объектов с повышенным риском воздействия на окружающую среду. Эти системы работают на атомных электростанциях, объектах Минобороны, на объектах топливно-энергетического, нефтехимического комплекса.
В 2000 году «Тензор» сертифицировал свою систему менеджмента качества в соответствии с международными нормами ИСО-9001 в сертификационном органе «TUV CERT» (Германия) и на соответствие требованиям вооружения и военной техники СРПП ВТ, ГОСТ РВ 15.002-2000, ГОСТ Р ИСО-9001-2001 в «Оборонсертифик». На протяжении последних лет предприятие успешно выступает в роли генерального подрядчика благодаря накопленному опыту и большому объему выполненных работ в указанных направлениях и наличию лицензий и других разрешительных документов.
Для обеспечения необходимого уровня надежности выпускаемой продукции на «Тензоре» имеются сертифицированные и аккредитованные служба главного метролога, лаборатория входного контроля материалов и комплектующих, испытательная станция «КОД», полигон для проведения испытаний на надежность в полевых условиях.
Традиционное направление с начала производственной деятельности ОАО «Приборный завод «Тензор» - разработка и изготовление оборудования и создание на его основе систем контроля и управления (СКУ) для АЭС, а с начала 90-х гг. - автоматизированных систем управления менее сложными и ответственными технологическими процессами (АСУ ТП).
При сотрудничестве с научными центрами России предприятием разработана целая гамма оборудования для создания как радиальных (иерархических) централизованных, так и распределенных СКУ.
Оборудование программно технического комплекса ПТК «Круиз»
Структура ПТК разработана с учетом принципа объединения с помощью локальной сети функционально законченных программно-технических комплексов отдельных подсистем, выполняющих свои функции в полном объеме и объединенных информационными потоками с помощью стандартных интерфейсов, принятых в системах АСУ ТП.
Реализация функций в ПТК систем осуществляется на основе:
- прямых измерений теплогидравлических, механических и прочих параметров;
- косвенных измерений и расчета неизмеряемых технологических параметров;
- расчета различных показателей для оценки текущего состояния вспомогательного и основного оборудования технологического процесса и прогнозирования режимов эксплуатации;
- организации баз данных, необходимых для выполнения функций системы.
Архитектура ПТК в целом строится по иерархическому принципу и состоит из двух уровней: нижнего и верхнего.
ПТК нижнего уровня разрабатываются на основе применения программно-управляемой измерительной аппаратуры, состоящей из измерительных каналов, функциональных блоков и модулей, программируемых контроллеров, сетевых средств. ПТК нижнего уровня обеспечивают выполнение функций измерения, обработки, контроля и управления.
ПТК верхнего уровня реализуются в виде вычислительных комплексов (серверов, рабочих станций), обеспечивающих выполнение комплексных расчетов по оценке и анализу показателей состояния (текущих и прогнозных) технологического процесса, регистрацию информации, организацию баз данных, комплексный анализ информации.
Средства ПТК функционируют в едином времени с АСУ ТП управляемого / контролируемого объекта и предусматривают:
- периодическую проверку измерительных и индикаторных каналов;
- тестирование программного обеспечения;
- сигнализация о возникновении отказов в ПТС систем;
- возможность оперативной замены отказавших блоков и модулей;
- возможность проверки и настройки на специализированных стендах.
Аппаратура сбора и обработки информации АСВРК-03
Аппаратура для создания радиальных СКУ – предназначена для построения автоматических систем высокой надежности, эксплуатируемых круглосуточно. Единицей конфигурации системы является аппаратурная стойка. Одна стойка аппаратуры предполагает обработку до 720 первичных аналоговых, нормированных и дискретных сигналов. При необходимости обработки большего количества сигналов – стойки объединяются. Принятая и предварительно обработанная информация со стоек передается для дальнейшей обработки на вычислительные комплексы.
Основными видами оборудования для комплексирования централизованных систем контроля управления являются - аппаратура сбора, обработки и управления АСВРК-03.
Аппаратура АСВРК-03 представляет собой многоканальный программно-технический комплекс стоечного и настенного исполнения, предназначенный для сбора и обработки информации по дублированным и не дублированным индивидуальным измерительным каналам и выдачи управляющих воздействий на внешние элементы управления в системах, важных для безопасности.
Аппаратура для создания радиальных СКУ – предназначена для построения автоматических систем высокой надежности
Технические характеристики:
- пределы погрешности измерения – 0.1%;
- время преобразования – 0,1 сек;
- степень защиты IP31 по МЭК529:1989.
- сейсмостойкость до 8 баллов при высоте размещения до 40 м (MSK-64) и до 9 баллов при 20 м от нулевой отметки.
Аппаратура СВРК-03 прошла добровольную отраслевую сертификацию в системе ОИТ для подтверждения возможности использования в системах контроля на АЭС (сертификат № РОСС RU.0001.01АЭ00.50.10.0021 от 28.01.03).
Категория I по НП-031-01 (Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций):
- нормальные условия 15-30oС. Влажность 75%;
- предельные рабочие 5-10oС и 35-40oС. Влажность 75%;
- электромагнитная совместимость – МЭК 1000-4-8-93, МЭК 1000-4-9-93, МЭК 61000-3-2-95 – группа IV;
- среднее время наработки на отказ модуля – 66 000 часов;
- срок службы – 30 лет.
АСВРК-03 является средством измерения, внесенным в Госреестр России.
Особенности применения аппаратуры в системах контроля и управления АСУТП
Использование аппаратуры СВРК-03 позволяет строить распределенные и централизованные структуры на единых технических средствах (сокращая ЗИП, расходы на обучение и т. д.). При этом в одном проекте могут быть использованы как дублированные, так и недублированные технические средства аппаратура. Наиболее важные функции системы (например, формирование защит и блокировок, прием и представление параметров важных для безопасности) могут быть реализованы на базе дублированного оборудования, менее ответственные функции можно выполнять с использованием не дублированных исполнений.
Во всех исполнениях оборудования реализован непрерывный и периодический контроль исправности технических и целостности программных средств.
Предусмотрена горячая замена модулей, проверка и калибровка измерительных каналов установленных модулей без останова остального оборудования.
• В рамках усовершенствования аппаратуры СВРК-03 с сохранением отработанных основных технических решений реализован вариант типового измерительного канала со следующими отличиями:
- ограниченное кол-во р/э компонент;
- автоматическая настройка канала с помощью микропроцессоров введенных в состав канала;
- современная автоматизированная технология изготовления печатных плат с применением печатного монтажа;
- возможность значительного улучшения точности измерения;
- снижение стоимости комплектующих, изготовления и наладки.
• На базе массового измерительного канала в настоящее время выпускаются модули в дублированном и единичном исполнении.
• Для организации распределенных структур систем АСУ ТП, организован программно-логический контроллер (ПЛК), который включает в себя:
- каркас «евро» конструктива;
- модули ввода/вывода с массовым унифицированным типовым измерительным каналом;
- модули управления каркаса на базе микроконтроллера с жестким управлением функционированием;
- набором типовых каналов передачи данных для связи с верхнем уровнем (RS – 485, СAN, Ethernet) с унифицированными в АСУ ТП протоколами обмена данными.
• ПЛК могут поставляться в напольном и навесном исполнениях.
Структурная схема организации измерительного модуля
Рисунок 2
• Высокая надежность за счет полноценного дублирования сигналов от каждого датчика (в т. ч. впервые реализована возможность полноценного дублирования сигналов от датчиков нейтронного потока). Кроме того, единичный отказ в любом из узлов или модулей приводит к потере лишь одного сигнала датчика.
• Высокая скорость обработки – скорость сбора данных зависит только от времени инерционности канала.
• Реализована схема аппаратной корректировки характеристик и самодиагностики канала, что в свою очередь позволило прогнозировать метрологические характеристики, обеспечить стабильность характеристик при эксплуатации, обеспечить высокую ремонтопригодность.
Структурная схема организации измерительного каркаса
Рисунок 3
• Типовые каналы передачи данных.
• Унифицированные протоколы обмена данными.
• Управление модулями ввода-вывода с использованием микроконтроллера с жесткой программой либо ЭВМ типа IBM PC.
Базовые временные характеристики ПТК «Круиз»
1. Прием и обработка сигнала на нижнем уровне – 10-80 мсек.
2. Прием, обработка, формирование и выдача управляющих сигналов на нижнем уровне – не более 100 мсек.
3. Полный цикл обмена информацией между оборудованием нижнего и верхнего уровней – не более 1 сек.
В качестве средств верхнего уровня ПТК «Круиз» используются комплекты стандартного оборудования КСО-001 и КСО-002
КСО-001 представляет собой вычислительный комплекс на базе промышленного компьютера в стандартном «евро» - конструктиве Rittal.
КСО-001 предназначен для применения в качестве центральной управляющей станции (ЦУС) программно-технических комплексов управления технологическими процессами ответственных производств и относится к оборудованию важному для безопасности класса 3Н и категории В по МЭК61226.
Основные функции:
- рабочий терминал системного инженера;
- управление локальной сетью АСУ;
- ведение архивов системных событий;
- концентрация данных и их передача на верхний уровень.
Технические характеристики:
- степень защиты IP31 по МЭК529:1989;
- электромагнитная совместимость – МЭК 1000-4-8-93, МЭК 1000-4-9-93, МЭК 61000-3-2-95 – группа IV;
- среднее время наработки на отказ – 30 000 часов;
- сейсмостойкость по MSK-64 — 9 баллов на высоте 20 м.
КСО-002 предназначен для организации верхнего уровня систем управления и выполняет функции терминала оператора системы.
Технические характеристики:
- степень защиты IP31 по МЭК529:1989;
- электромагнитная совместимость – МЭК 1000-4-8-93, МЭК 1000-4-9-93, МЭК 61000-3-2-95 – группа III;
- среднее время наработки на отказ – 30 000 часов;
- сейсмостойкость по MSK-64 — 9 баллов на высоте 20 м.
Аппаратура КСО прошла добровольную отраслевую сертификацию в системе ОИТ для подтверждения возможности использования в системах контроля на АЭС (сертификат № РОСС RU.ББ02.Н01212).
Программное обеспечение «Круиз»
ПО конфигурируется для каждого конкретного объекта на базе библиотеки программных средств, разработанных в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ по разработке ПО для систем, важных для безопасности. Библиотека включает в себя полный набор традиционных функций АСУ ТП и СВРК. Пользователю на стадии эксплуатации информационно-управляющей системы предоставляется возможность, в том числе:
- добавлять измерительные каналы;
- корректировать существующие и разрабатывать новые видеокадры и документы;
- дополнять библиотеку обрабатывающих функций (при этом гарантируется, что ошибки в дополненных пользователем обрабатывающих функциях не приведут к отказам первоначально поставленной системы).
Оборудование для создания СКУ ПЗ
Промышленный контроллер ППКП-01Ф – предназначен для построения распределенных автоматизированных систем контроля и управления противопожарной защитой. Контроллер может работать как автономно, так и в составе различных систем.
Технические характеристики:
Прибор имеет специальное исполнение для обеспечения жестких требований по электромагнитной совместимости, сейсмостойкости, пылевлаго-защищенности и может быть использован в системах АЭС, важных для безопасности, возможность эксплуатаций в любых условиях (в том числе и в агрессивных средах) — IP53 по МЭК 529:1989 (IEC).
- количество позиций для сменных модулей – 8
- габаритные размеры – 440х520х230 мм
- масса — не более 17 кг
- температурный диапазон работы +5 - +40°С с относительной влажностью до 95% при 30°С
- ЭМС — МЭК 1000-4-8-93, МЭК 1000-4-9-93, МЭК 61000-3-2-95 – группа III
- по обеспечению безопасности АЭС прибор относится к системам (элементам) нормальной эксплуатации, важным для безопасности класса 3Н
- сейсмостойкость — до 8 баллов при высоте размещения до 40 м (MSK-64).
Структура каркаса информационного УИ-02Ф10.01(02, 03, 04)
Рисунок 5
ОАО «Тензор» представляет на отечественном и зарубежном рынках комплексы безопасности и системы автоматизации технологических процессов в направлениях:
- системы контроля, управления и диагностики для АЭС с реакторами типов ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, управления режимами работы турбоэлектрогенераторов;
- системы управления технологическими процессами в хранилищах радиоактивных отходов с хранением отработанного ядерного топлива АЭС;
- системы противопожарной защиты с измерением и контролем параметров среды;
- управляемые и автономные модули газового пожаротушения;
- системы управления клапанами противопожарной вентиляции и дымоудаления;
- интегрированные комплексы физической защиты объектов и территорий.
ОАО «ТЕНЗОР» с 1995 года поставил и оснастил:
- системами контроля и управления технологическими процессами – 16 энергоблоков АЭС и 6 объектов атомной отрасли России, Словакии, Китая, Украины и производит поставки в Индию.
По материалам Международной конференции «Стратегия безопасности использования атомной энергии»
|
|