proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Авторские права
  Агентство  ПРоАтом. 28 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[16/01/2007]     Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС

К.Ф.Мордберг, ФГУП СПб АЭП

Желание написать эту статью возникло после того, как, пообщавшись на Тяньваньской площадке с представителями эксплуатации многих отечественных АЭС, выяснилось, что ни на одной из наших станций работа БОУ не автоматизирована, а распределение расходов по фильтрам осуществляется вручную оператором.

Посмею надеяться, что информация о том, что БОУ всё-таки поддаётся автоматизации и существует действующий пример, может оказаться кому-то интересной.

В статье приводится описание реально действующей системы автоматического регулирования, предназначенной для блочной обессоливающей установки (БОУ) Тяньваньской АЭС (Китай), разработанной ФГУП «Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт “АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ”».

В материале рассматриваются функции системы контроля и управления БОУ по очистке конденсата и не затрагивается процесс её регенерации.

Исходные требования к функциям автоматики

1.Технологическая схема установки

Обзорная технологическая схема БОУ представлена на рисунке 1. В состав установки входят две ступени фильтров (механических и ионообменных), по пять параллельно установленных фильтров в каждой ступени. Каждый фильтр имеет индивидуальный регулирующий клапан, предназначенный для управления расходом через фильтр и расходомер. Технологическое ограничение всех фильтров:

• максимально допустимый расход через фильтр 250 кг/с;

• максимально допустимая скорость изменения расхода 27 кг/с в минуту.

Вода на БОУ подаётся конденсатными насосами. За БОУ находится регулятор уровня подогревателя низкого давления (РУ ПНД). Предусмотрен байпас установки. Номинальный расход через БОУ, при 100% нагрузке блока, составляет 950 кг/с, соответственно, в работе находится по четыре фильтра каждой ступени, а пятый регенерируется или в резерве.

2. Задачи системы регулирования

По мере загрязнения фильтров, их требуется выводить на регенерацию. При этом нельзя допустить вывод из работы одновременно двух или более фильтров одной ступени. Для удовлетворения этого условия необходимо обеспечить последовательный ввод в работу свежих фильтров и одинаковую скорость накопления солей фильтрами, независимо от того, как давно подключен фильтр, т.е. одинаковую продолжительность фильтроцикла, что позволит проводить последовательный вывод фильтров на регенерацию. Для достижения одинаковой скорости загрязнения, система управления (регулирования) должна обеспечить одинаковый расход через работающие фильтры.

За БОУ находится РУ ПНД, и именно он определяет величину расхода через установку. Это значит, что систему регулирования БОУ нельзя строить по принципу регулятора, поддерживающего фиксированный расход, т.к. это приведёт к "конфликту" с РУ ПНД. Более того, с точки зрения качества регулирования уровня в ПНД необходимо, чтобы гидродинамическое сопротивление БОУ было минимальным и стабильным.

Сопротивление нитки фильтра определяется сопротивлениями самого фильтра и регулирующего клапана. При этом сопротивление фильтра (по крайней мере, механического) определяется степенью его загрязнения и увеличивается по мере работы. Изменяя положение регулирующих клапанов можно добиться одинакового сопротивления параллельно подключенных веток, тем самым, обеспечив одинаковый расход через них. А для достижения минимального сопротивления БОУ необходимо, чтобы на ветке, где самый "грязный" фильтр, регулирующий клапан был полностью открыт.

Кроме этого, при введении фильтра в работу требуется плавное наращивание расхода не превышающее указанное выше ограничение. При выводе из работы также требуется плавное снижение расхода, т.к. расход перераспределяется на остающиеся в работе ветки. Во время работы должен быть предусмотрен механизм ограничения максимального расхода.

На основании выше сказанного вытекают следующие задачи для системы регулирования БОУ:

• поддержание одинакового расхода через подключенные параллельно ветки фильтров БОУ;

• обеспечение минимального гидродинамического сопротивления БОУ;

• плавный набор и сброс расхода при подключении или отключении фильтра;

• ограничение максимального расхода через фильтр.

Структура функций автоматического управления

1. Распределение функций автоматического управления

Для реализации технологических задач по очистке конденсата на Тяньваньской АЭС были реализованы следующие функции автоматического управления:

• контур управления байпасом БОУ;

• пошаговая программа ввода/вывода фильтра в работу (десять программ, по одной для каждой из веток);

• два ведущих регулятора для каждой ступени БОУ;

• десять ведомых регуляторов (по одному для каждой из веток).

2. Контур управления байпасом БОУ

Данный контур (LCA10 EE001) главным образом предназначен для плавного подключения БОУ к конденсатному тракту в период пуска блока. Его задачей является импульсное пошаговое закрытие задвижки на байпасе (Ду800). Это позволяет плавно перенаправить поток (с соблюдением условий по скорости изменения расхода через фильтр) конденсата из байпаса в обессоливающую установку, в которой уже открыты и заполнены как минимум по две ветки (в зависимости от планируемой начальной нагрузки блока, т.е. расхода) в каждой из ступеней.

3. Пошаговая программа

Все десять программ имеют одинаковую структуру и состоят из четырёх шагов для пуска фильтра и четырёх шагов его останова. Последовательность пуска следующая. Первым шагом выдаётся команда на открытие запорной арматуры АА101 и АА102. Вторым шагом выдаются команды регулирующему клапану АА201 подключиться к авторегулятору, а авторегулятору (ведомому) DF001 перейти в режим "пуск". Третий шаг контрольный, на этом шаге проверяется, что сообщение ведомого регулятора "запущено" поступило в течение контрольного времени. Четвертый шаг – пустой, переход на этот шаг означает успешное окончание программы пуска.

Во время останова, первым шагом выдаётся команда ведомому DF001 переключиться в режим "останов". Второй шаг – контрольный, проверяется, что регулирующий клапан АА201 полностью закрылся не позднее определённого времени. На третьем шаге выдаётся команда на закрытие запорной арматуры АА101 и АА102. Переход на четвертый шаг означает успешное завершение программы.

4. Ведущий регулятор

Задачей ведущих регуляторов 00DF001 является расчет уставок для ведомых. Принципиальная схема такого авторегулятора представлена на рисунке 2. Уставкой является сумма среднего значения расходов через подключенные ветки и корректирующего (по положению) воздействия. При этом для расчета среднего расхода допускаются только те ветки фильтров, которые находятся в режиме "пуск" и расход через них близок к уже рассчитанному среднему, либо запущенная ветка - единственная. Например, в работе находится две ветки, и расход через них составляет по 150 кг/с. В момент запуска третьего фильтра, расход через него ещё равен нулю, и, если сразу учитывать его при расчете среднего значения, то произойдёт скачкообразное изменение среднего со 150 до 100. Это заставит двигаться регулирующие клапаны уже запущенных веток. Поэтому, расход через вновь запущенную ветку допускается к расчету среднего только после того, как достигнет примерно 90 кг/с. До этого момента рассчитанное значение среднего расхода будет плавно снижаться со 150 до 105 за счет перераспределения потоков, и рассогласования ведомых регуляторов запущенных веток останутся близким к нулю.

Корректирующее воздействие предназначено для того, чтобы максимально открыть хотя бы один регулирующий клапан, тем самым, обеспечив минимальное сопротивление системы фильтров. Если ни один из регулирующих клапанов, находящихся в автоматическом режиме не открыт до 100%, корректирующее воздействие увеличивает уставку, тем самым, заставляя клапаны открываться. Как только хотя бы один клапан полностью откроется, корректирующее воздействие обнуляется.

5. Ведомый регулятор

Структура ведомых регуляторов (все одинаковые), представленная на рисунке 3, строится на основе комбинации алгоритмов:

• поддержания заданного расхода;

• поддержания заданного положения клапана;

• ограничения максимального расхода.

Причем первые два имеют функцию плавного изменения уставки с текущего значения регулируемого параметра до заданного значения. Эта функция реализуется программным модулем КУ (контроллер уставки), суть работы которого заключается в том, что выходная величина Y всегда стремится к значению входа X, но при этом скорость изменения Y не может превышать значений, определяемых параметрами модуля (инкремент, декремент, время). Необходимость использования "регулятора положения" обусловлена тем, что датчики расхода (на основе расходомерных шайб) имеют недостоверные показания в первых 10% шкалы измерения. Вследствие этого, например, при подключении фильтра, управление регулирующим клапаном осуществляется алгоритмом поддержания заданного положения. В этом режиме уставка положения изменяется с текущего значения (ноль, т.к. клапан пока ещё закрыт) до 100% со скоростью 7% в минуту. Это позволяет плавно увеличить расход до величины уверенно измеряемой расходомером (в данном случае это 30кг/с). Как только расход превысит 30кг/с происходит переключение алгоритма на поддержание заданного расхода. В этот момент уставка расхода начинает изменяться с текущего значения до величины, передаваемой ведущим регулятором со скоростью 27 кг/с в минуту, а уставка положения переключается на текущее значение. При отключении фильтра процесс регулирования идет в обратном порядке. При получении команды "останов" уставка расхода начинает снижаться до нуля с заданной скоростью, а при снижении расхода ниже 30кг/с происходит переключение на алгоритм поддержания положения. В свою очередь уставка положения начинает уменьшатся до нуля со значения, соответствующего расходу 30кг/с, со скоростью 7% в минуту, а уставка расхода переключается на текущее значение.

Пуск и останов системы

Первоначальный пуск БОУ происходит в условиях, когда уже запущен конденсатный тракт блока (например, на рециркуляцию). Исходно конденсат протекает по байпасу обессоливающей установки. В зависимости от планируемой нагрузки блока (расхода конденсата) оператор активирует по две, три или четыре программы пуска фильтровальных установок каждой ступени. Перейдя в режим "пуск" ведомые регуляторы начинают плавно открывать регулирующие клапаны. При этом, однако, вода через БОУ всё равно не пойдёт, т.к. её сопротивление существенно выше открытого байпаса. В связи с этим ведомые регуляторы будут находиться в режиме "регулирования положения", но клапаны всё равно откроются на 100%. После того, как все подключенные ветки полностью открыты, оператор активирует контур управления байпасом LCA10 EE001, который, в свою очередь начинает закрывать клапан байпаса таким образом, чтобы этот клапан закрывался "шажками" в течение 30-40 минут. По мере закрытия байпаса поток конденсата будет плавно перераспределяться в БОУ. А с ростом расхода через БОУ ведомые регуляторы безударно перейдут в режим регулирования расхода, а ведущие регуляторы начнут рассчитывать уставку - среднее значение расхода. При этом уставка и значение расхода через конкретную ветку будут почти одинаковы и будут меняться почти синхронно. После окончательного закрытия байпаса и стабилизации среднего значения расходов один из регулирующих клапанов (на каждой ступени) останется полностью открытым (на том фильтре, сопротивление которого самое большое), а остальные слегка прикроются для выравнивания расходов по веткам. Далее, по мере выработки фильтроциклов вывод из работы грязного и ввод в работу свежего фильтров осуществляется оператором с помощью пошаговых программ. При вводе в работу авторегулятор плавно подымет расход через подключаемый фильтр до среднего значения, а при выводе, наоборот, плавно снизит до нуля. Для полного останова БОУ достаточно просто открыть линию байпаса.

Средства автоматики

На Тяньваньской АЭС представленные алгоритмы управления реализованы на цифровых средствах автоматизации Teleperm XP компании Siemens.


Рисунок 1. Обзорная схема БОУ


Рисунок 2. Структурная схема ведущего регулятора LDB00DF001


Рисунок 3. Структурная схема ведомого регулятора LDB11DF001  

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная энергетика
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Атомная энергетика:
Атомная энергетика России. Время упущенных возможностей

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 14


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 5 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС (Всего: 0)
от Гость на 17/01/2007
Костя, моллодец.
Наконец-то на ProAtom, нормальная дельная статья появилась.

Репин В.


[ Ответить на это ]


Re: Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС (Всего: 0)
от Гость на 18/01/2007
Статья хорошая, хоть и слишком узкоспециальная. В плане автоматизации СПбАЭП круче всех и вклад лично Константина Мордберга в эту крутость очень большой. Побольше бы таких проектировщиков, которые могут довести проект до стадии, когда он заработает. Как говорит мой бывший начальник " у таких парней деньги должны из ж... сыпаться". А иначе уйдет куда-нибудь чего-нибудь автоматизировать, типа пивзавода, будет очень обидно.
Кстати БОУ хороший пример того, что изначальный проект системы был в принципе неработоспособен, и умные люди СПбАЭПу об этом говорили и писали. Дошло только когда уперлись.
Костя, пиши еще!
Дмитрий Стацура


[ Ответить на это ]


Re: Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС (Всего: 0)
от Гость на 23/01/2007
Аксанов А.Ф., АТЭ на площадке ТАЭС, пусковая группа систем турбинного отделения

Есть вопрос к многоуважаемому мной г-ну Мордбергу о регулировании максимально-допустимой скорости изменения расхода основного конденсата (о.к.) через фильтры БОУ на 1 блоке ТАЭС.

Собственно сам вопрос:

Работает ли схема регулирования максимально-допустимой скорости изменения расхода основного конденсата (не более 27 кг/с в минуту) после завершения всех пошаговых пусковых программ и полного подключения необходимого количества ниток БОУ?
Особенно интересно узнать про работу этой схемы регулирования в случае открытия или закрытия арматуры LCA24AA101 на трубопроводе рециркуляции КЭН-2, когда за
4-5 секунд расход основного конденсата, протекающего через фильтры БОУ изменяется на 300 кг/с. То есть, если подключены три нитки БОУ, то скорость изменения расхода через одну нитку составляет 100 кг/с за 4-5 секунд, а если подключены 4 нитки, то скорость изменения расхода через одну нитку составляет 75 кг/с за 4-5 секунд.

А еще хочется заметить, что в проекте отсутствует автоматизация по одному из проектных режимов работы конденсатного тракта, а именно работа с частичным байпасированием БОУ при эксплуатации турбоустановки под нагрузкой.
В настоящее время при нагрузке турбоагрегата более 500 МВт вручную по месту частично открывается арматура LCA10AA107 малого байпаса БОУ. По показаниям расходомеров со щита водоподготовки через этот малый байпас устанавливается расход 300 кг/с.

Довольно забавно видеть это на блоке с таким высоким уровнем автоматизации.

Спасибо за внимание.


[ Ответить на это ]


Re: Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС (Всего: 0)
от Гость на 23/01/2007
Алексей Фаритович!
Рад видеть Ваш интерес к представленному материалу.
Как Вы знаете, работа по изменениям алгоритмов БОУ велась примерно в одно время с изменениями по конденсатному тракту, чуть чуть раньше. И, действительно, в первой редакции изменений логики регуляторов БОУ функция ограничения скорости изменения расхода должна была действовать постоянно. Но после того, как обрисовался круг проблем, связанных с конденсатным трактом (как раз открытие линии рециркуляции, да и другие) стало ясно, что данная функция БОУ будет существенно мешать регулятору уровня в ПНД. Поэтому ограничение скорости изменения расхода в настоящей версии регуляторов БОУ отключается после того, как соответствующая нитка достигнет среднего значения расходов. Это можно увидеть на рисунке 3 - в области "алгоритм регулирования расхода" на вход Y=X блока КУ подаётся сигнал "запущено". Полагаю, резкое уменьшение расхода совсем нестрашно. А вот, резкое увеличение.... но тут уже надо выбирать: либо потеря уровня в ПНД со всеми вытекающими, либо угроза вымывания смолы из фильтров. А это уже совсем другой предмет для разговора.
Относительно байпаса LCA10AA107 - этот клапан был установлен по инициативе китайцев и не является исходным проектным решением. Да и необходимость активного его использования возникла гораздо позже того, как закончилась модификация регуляторов БОУ.  Лично я с удовольствием бы занялся разработкой алгоритмов для теперь уже "усложнившегося" байпаса, но никто не обращается... хотя сделать можно и сделать можно хорошо.

С уважением
К.Ф. Мордберг


[
Ответить на это ]


Re: Опыт автоматизации блочной обессоливающей установки Тяньваньской АЭС (Всего: 0)
от Гость на 23/01/2007
Аксанов А.Ф., АТЭ на площадке ТАЭС

Константин, спасибо за исчерпывающий ответ. С удовольствием почитаю Ваши дальнейшие публикации :)




[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.05 секунды
Рейтинг@Mail.ru