3.3.7 Система группового и индивидуального управления органами регулиро­вания суз

Система группового и индивидуального управления ОР СУЗ предназначена для кон­троля положения ОР СУЗ в активной зоне и перемещения ОР в активной зоне посредством воздействия импульсов постоянного тока на привод шагового электромагнита.

Система управления приводами ОР СУЗ РУ выполняет функции управляющей системы важной для безопасности и предназначена для организации перемещения орга­нов регулирования при ручном и автоматическом управлении, а также при срабатывании сигналов АЗ, ПЗ и УПЗ.

В настоящее время (первая половина 2009 года) на энергоблоках ОП ЗАЭС установ­лены системы управления органами регулирования СУЗ нескольких типов:

- СГИУ ВНИИЭМ;

- ПТК СГИУ-И (СНПО «Импульс», г. Северодонецк);

- ПТК СГИУ-М (Śkoda, Чехия).

3.3.7.1 СГИУ ВНИИЭМ

Рассмотрим назначение, структурную схему и принцип работы комплекса техниче­ских средств СГИУ ВНИИЭМ.

Функции, выполняемые СГИУ:

- выбор любого из 61 ОР СУЗ с помощью блока индивидуального выбора ОР, располо­женного на пульте БЩУ, путем выбора координат данного привода и формирова­ния команды «больше» («меньше») для перемещения ОР с помощью ключа «Инд. Упр.»;

- перемещение вверх (вниз) любой из 10 групп ОР с помощью ключа «Гр. Упр.», пу­тем выбора номера нужной группы на блоке выбора группы;

- перемещение ОР вверх в групповом режиме последовательно, начиная с 1 группы, от концевого нижнего выключателя до концевого верхнего выключателя или вниз, начиная с 10 группы, от концевого верхнего выключателя до концевого нижнего выключателя по заданному алгоритму от ключа «Гр. Упр.» с рабочей скоростью перемещения, равной 20±1,5 мм/с;

- перемещение вверх (вниз) регулирующей группы ОР СУЗ в автоматическом ре­жиме от АРМ;

- введение запрета на движение ОР вверх при воздействии команды ПЗ-2 до снятия сигнала П3-2;

- поочередное перемещение вниз групп ОР СУЗ с рабочей скоростью до концевого нижнего выключателя, начиная с 10 группы, при воздействии команды ПЗ-1 и пре­кращение движения ОР при снятии команды ПЗ-1;

- сброс одной группы до концевого нижнего выключателя при прохождении сигнала УПЗ;

- сброс всех ОР до концевого нижнего выключателя при воздействии команды АЗ. Время падения ОР с полной высоты рабочего хода при обесточении электромагни­тов в пределах 1,5÷4,0 с;

- групповое управление ОР СУЗ 5-ой группы от ключа «5 ГРУППА». Эта группа ис­ключена из общего алгоритма группового управления. На нее команды ПЗ-1 и ПЗ-2 не воздействуют.

Непосредственно на ядерном реакторе расположены следующие устройства:

- приводы ШЭМ - шаговые электромагнитные, перемещающие ОР вверх или вниз с ра­бочей скоростью, пошагово – 20 мм/с;

- датчики УКП и ДПЛ - устройства контроля положения, формирующие сигналы по­ложения ОР в пределах между концевыми нижними и верхними выключателями;

- блоки электроразводок.

Привод ШЭМ является исполнительным механизмом СУЗ реактора ВВЭР-1000 и обес­печивает вертикальное возвратно-поступательное перемещение или удержание ОР. Привод предназначен для выполнения следующих функций:

- перемещения органа регулирования СУЗ в режимах ручного и автоматического управления от ключей управления и по сигналам ПЗ-1 и УПЗ;

- фиксации его в крайних и промежуточных положениях;

- аварийного останова реактора путем сброса ОР при обесточении приводов в ре­жиме АЗ.

Привод с помощью трех электромагнитов тянущего, запирающего и фиксирующего, обеспечивает возвратно-поступательное шаговое перемещение или удержание штанги с органом СУЗ. Режим перемещения штанги привода обеспечивается подачей импульсов тока, поступающий в определенной последовательности на катушки электромагнитов, в результате чего подвижная защелка запирающего электромагнита и работающий тянущий электромагнит перемещают штангу на один шаг, а защелка фиксирующего электромагнита удерживает ее между перемещениями.

Режим стоянки привода обеспечивается подачей тока на фиксирующий электромаг­нит, в результате чего фиксирующая защелка обеспечивает удержание штанги.

В режиме аварийной защиты все три электромагнита обесточиваются, защелки от­крываются, штанга с ОР под действием собственной массы перемещается в активную зону реактора.

Устройство контроля положения органов регулирования использует в качестве первич­ного преобразователя линейный датчик положения (ДПЛ). Датчик ДПЛ обеспечи­вает выдачу информации о положении ОР по всей длине рабочего хода штанги (3500 мм) через каждые 350 мм и информацию о достижении ОР конечных положений.

Датчик состоит из блока катушек, корпуса, чехла.

Блок катушек состоит из семи катушек, размещенных в герметичном защитном кор­пусе. Корпус обеспечивает защиту блока катушек от воздействия воды первого контура.

При установке датчика на привод ШЭМ, сам датчик устанавливается внутри блока пе­ремещения и входит вовнутрь штанги. Когда ОР находится на механическом упоре, пер­вая катушка датчика расположена в зоне шунта.

При извлечении ОР из активной зоны, шунт совместно со штангой перемещается вдоль корпуса датчика, перекрывая последовательно зоны катушек изменяя их индуктив­ность. Изменение индуктивности приводит к изменению напряжения на катушке на один вольт. При достижении шунтом седьмой катушки датчика, первая катушка начинает выхо­дить из-под шунта. Когда ОР достигают верхнего концевого выключателя, под шунтом ос­тается только седьмая катушка.

Преобразование напряжения с катушек датчика ДПЛ в индикацию положения ОР производится в панели ПКУ.

Указатель конечных положений (УКП) предназначен для контроля положения ОР СУЗ в крайних верхнем и нижнем положении. УКП состоит из: корпуса датчика, шунта, трубы с двумя упорами и комплекта пружин.

Когда на верхний и нижний упор датчика не воздействует штанга, шунт за счет пру­жин находится в зоне 4-ой катушки. Напряжение на 4 катушке максимальное. По индикации формируется сигнал «положение ОР между верхним концевым выключателем и нижним концевым выключателем».

При движении штанги привода вверх, штанга торцевой поверхностью нажимает на верхний упор датчика и шунт вместе со штангой делает ход вверх на 40 мм, сжимая пру­жины. При этом шунт перемещается в зону 5-ой катушки, изменяя ее индуктивность. На ка­тушке изменяется напряжение с минимального до максимального, что соответствует по­ложению штанги в зоне верхнего концевого выключателя.

При движении штанги привода вниз из зоны 4-ой катушки, шунт перемещается вниз, за счет воздействия штанги на нижний упор датчика, на 40 мм в зону 3-й катушки и оста­навливается за счет формирования сигнала от нижнего концевого выключателя. При обес­точении привода ШЭМ орган регулирования опускается на механический упор, штанга пе­ремещает шунт в зону 2-й катушки.

Структурная схема СГИУ ВНИИЭМ представлена на рисунке 14.

Рисунок 14 - Структурная схема СГИУ ВНИИЭМ

В обстройке реакторного отделения расположено следующее оборудование:

- панель промклеммников (ППК), предназначенная для коммутации входных и выход­ных сигналов с панелями системы СУЗ;

- панель группового управлениями (ПГУ), предназначенная для организации алго­ритма перемещения групп органов регулирования при ручном управлении, по сигналам АРМ и по сигналам ПЗ-1;

- панель индивидуального выбора органов регулирования (ПИВ), предназначенная для фиксации координат органа регулирования, выбранного оператором, для перемеще­ния органа регулирования в активной зоне от ключа с БЩУ;

- панель контроля и управления (ПКУ), предназначенная для преобразования сиг­нала от датчика положения в аналоговый сигнал индикации положения ОР СУЗ и форми­рования команд управления;

- панель силового управления приводом (ПСУ), предназначенная для управления ша­говым электромагнитным приводом;

- аппаратура электропитания;

- блоки индикации, собранные в 10 рабочих групп, предназначенные для индикации на БЩУ положения органов регулирования по зонам;

- ключ подачи силового питания 220 В от секций CЕ и СF на панели питания оборудо­вания СГИУ;

- стрелочные приборы, предназначенные для контроля силового питания 220 В от секций CE и CF на панели питания СГИУ.

3.3.7.2 СГИУ-М

Программно - технический комплекс группового и индивидуального управления ОР СУЗ СГИУ-М предназначен для:

- силового управления приводами ОР СУЗ;

- контроля положения ОР СУЗ по высоте активной зоны реактора;

- группового и индивидуального управления ОР СУЗ во всех режимах работы РУ;

- диагностики, отображения и архивирования данных о состоянии комплекса.

СГИУ-М состоит из следующих подсистем:

- подсистема силового управления приводами ШЭМ-М;

- подсистема контроля положения ОР СУЗ;

- подсистема группового и индивидуального управления ОР СУЗ;

- подсистема диагностики;

- подсистема приёма и обработки команд АЗ и УПЗ.

Структурная схема ПТК СГИУ–М приведена на рисунке 15.

Подсистема силового управления состоит из 61-го автономного канала управления, которые размещены в панелях 1÷31ПСУ. Панель силового управления ПСУ состоит из 2-х независимых идентичных каналов, каждый из которых предназначен для управления од­ним приводом ШЭМ-М ОР СУЗ.

Подсистема контроля положения состоит из 61-го автономного канала, которые разме­щены в 16-ти панелях ПКП. Каждая панель содержит 4 канала.

Для получения информации о положении ОР СУЗ в активной зоне РУ, на приводах ШЭМ-М установлены датчики положения ОР СУЗ. К подсистеме относится 61 индикатор положения в устройствах УГИП, расположенных на панелях БЩУ и РЩУ. Каждый канал контроля положения работает независимо от других каналов и выполняет все функции контроля и индикации положения одного ОР.

Рисунок 15 - Структурная схема СГИУ-М

Подсистема группового и индивидуального управления выполняет все функции ком­плекса, которые связаны с управлением перемещения ОР СУЗ за исключением сброса ОР по сигналам защит АЗ и УПЗ.

Подсистема группового и индивидуального управления состоит из следующих состав­ных частей:

- трех идентичных каналов группового и индивидуального управления в панели ПГИУ;

- устройства коммуникации и индикации УКИ-А1 на пульте оператора HY55;

- устройства коммуникации и индикации УКИ-А2 на пульте оператора HY55;

- блока ручного управления БРУ на пульте оператора HY55;

- блока внешних подключений БП внутри пульта оператора HY55.

Каждый канал ПГИУ выполняет следующие функции:

- групповое управление перемещением групп ОР СУЗ по командам от АРМ и по сигна­лам ПЗ-1, а в режиме ручного управления от ключа «ГУ» оператором с БЩУ;

- управление любой одной группой ОР по командам оператора;

- управление ОР СУЗ 5-й группы от ключа «Управление 5-ой группой»;

- управление индивидуальным ОР СУЗ по командам оператора от ключа «ИУ»;

- введение запрета на перемещение ОР вверх при поступлении сигналов ПЗ-2;

- регистрацию падения ОР и выдачу сигнала о падении ОР в комплект ПЗ;

- подготовку данных о положении и направлении движения ОР для индикации при их групповом или индивидуальном управлении;

- формирование сигнала оповещения оператору при необходимости выравнивания ОР в группе и при нарушении жесткой последовательности групп;

- реализацию алгоритма «дотягивания» ОР;

- формирование сигналов «Неисправность ПГИУ», «Неисправность HY55 БЩУ» для панели диагностики;

- выдачу сигнала о неспособности выполнять функцию ПЗ-1;

Каждый канал принимает сигналы от панелей: ПКП, ПСУ, с пульта оператора. После их обработки формируются и посылаются на соответствующие устройства управляющие и информационные сигналы, обеспечивая тем самым надежную работу системы СГИУ по всем заданным критериям.

К подсистеме силового управления каналы ПГИУ подключены по двум дублирован­ным магистралям последовательной передачи данных. Одна магистраль охватывает 31 канал силового управления - первый сектор, а вторая остальные 32 канала силового управления - второй сектор. Каждый из трех каналов ПГИУ выдает по магистрали команды на движение конкретного ОР СУЗ вверх или вниз. В канале ПСУ проводится мажоритарная обработка этих команд. Перемещение ОР в данном направлении проводится только при условии совпадения команд как минимум от двух из трех каналов ПГИУ.

К подсистеме контроля положения каналы ПГИУ подключены по двум дублирован­ным магистралям последовательной передачи данных. Каждый из трех каналов ПГИУ вы­дает на магистраль команды на движение конкретного ОР СУЗ вверх или вниз. В канале ПКП проводится мажоритарная обработка этих команд.

Команды от ключей управления передаются в ПГИУ в виде дискретных сигналов на­пряжением 24 В постоянного тока по трем каналам, причем сигналы для передачи по од­ному каналу снимаются с контактов одного этажа ключа (переключателя). В каналах ПГИУ программным путем проводится мажоритарная обработка поступивших сигналов. Кроме того, при несовпадении всех трех сигналов от одного ключа формируется сигнал «Неис­правность».

Таким же образом подаются в каналы ПГИУ команды по трем каналам от АРМ, но с той разницей, что при несовпадении команд во всех каналах сигнал неисправности не формируется.

Сигналы ПЗ-1 и ПЗ-2 подаются на три канала ПГИУ.

Информация о группе, выбранной для группового управления, о координатах ОР, вы­бранного для индивидуального управления и остальная информация с пульта опера­тора поступает на ПГИУ по линии коммуникации.

Устройство коммуникации и индикации УКИ-А1 выполняет следующие функции:

- индикацию номера, положения и направления движения главной группы ОР, выбран­ной для автоматического управления;

- индикацию номера, положения и направления движения группы ОР, выбранной для ручного управления;

- индикацию координат, положения и направления движения ОР, выбранного для инди­видуального управления;

- выбор координат ОР для индивидуального управления;

- съем ПЗ-2;

- съем сигнала оповещения оператору.

Панель блока индивидуального выбора выполнена в виде картограммы реактора. На­право от картограммы находятся кнопки выбора координаты Х, спереди кнопка выбора четного, а сзади нечетного значения координаты Y.

Блок индикации предназначен для отображения информации о группе управляемых ОР и информации об индивидуально управляемом ОР.

Устройство УКИ-А2 предоставляет оператору дополнительную информацию:

- о точном положении ОР СУЗ в виде гистограмм;

- о размещении ОР СУЗ в зоне реактора;

- отображает выбранные для ручного управления ОР СУЗ.

Блок ручного управления служит в качестве устройства управления ПГИУ. Блок по­зволяет управлять органами регулирования, как по группам, так и индивидуально. БРУ расположен на пульте оператора HY-55 на БЩУ.

Блок внешних подключений (БП) находится внутри пульта оператора и содержит ряды клемм для ввода питающего напряжения, подключения кабелей от ПГИУ и некоторых других частей, разъемы для подключения линий дублированной магистрали коммуникации УКИ и модуля питания, предназначенного для диодной развязки двух вводов напряжения питания для БРУ.

Подсистема диагностики состоит из панели диагностики (ПД), которая обеспечивает:

- регистрацию и сигнализацию неисправностей в системе;

- сбор, обработку и отображение замеряемых данных, команд и сигналов управле­ния;

- хранение выбранных данных и оповещений о неисправностях;

- информационную поддержку испытаний приводов ОР СУЗ реактора.

Основной составной частью панели являются персональный компьютер и монитор. Компьютер проводит обработку данных, отображение их на экране монитора и регистра­цию выбранных данных на жестком диске.

Подсистема приема и обработки команд АЗ и УПЗ обеспечивает выполнение следую­щих функций:

- прием сигналов АЗ по трем каналам от двух комплектов аварийной защиты;

- обработку сигналов АЗ («2 из 3»), выдачу на ПСУ команд на сброс ОР СУЗ;

- прием сигналов УПЗ по трем каналам от комплекта УПЗ;

- выбор группы ОР СУЗ для УПЗ путем неоперативной установки перемычек;

- обработка сигналов УПЗ по принципу «2 из 3», выдача на ПСУ команд на обесточе­ние электромагнитов приводов ОР СУЗ группы, выбранной для УПЗ;

- контроль и тестирование подсистем с передачей информации в панель диагно­стики.

Подсистема состоит из двух панелей ППКЗ, каждая из которых содержит идентичное трехканальное устройство приема и обработки команд защит.

Мажоритарная обработка сигналов АЗ и УПЗ введена с целью избежать падение группы ОР, выбранной для УПЗ в случае, когда на вход одного канала ППКЗ поступает ложный сигнал АЗ, а на вход другого канала ППКЗ поступает сигнал УПЗ, вызванные неис­правностью указанных систем.