Комплексная безопасность АЭС: опыт компаний «Тензор» и «СНИИП Атом»

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»

назад

Материалы из архива

5.2006 Еще раз о причинах Чернобыльской аварии

Дмитрий Стацура, начальник отдела технической поддержки Представительства ЗАО «Атомстройэкспорт» в г.Ляньюньгане, Китай, e-mail: statsuradmitriy@rambler.ru В последние годы появилось большое количество публикаций, посвященных причинам аварии на Чернобыльской АЭС. Обсуждение этого вопроса продолжается с 1986 года, и до сих пор не сложилось общего мнения. Хотя имеется ряд экзотических гипотез...

2.2006 Как приватизировали АЭС в Великобритании

Джон Дайнан, консультант Европейской комиссии на площадке Смоленской АЭС Джон Дайнан – не случайная личность в атомной энергетике. Начиная с 70-х годов, он активно работает в сфере производства электроэнергии. В 90-е годы прошлого века Джон Дайнан стал свидетелем подготовки и проведения акционирования, приватизации атомной энергетики Великобритании, а также создания генерирующей компании British Energy.

4.2007 Ключевые слова очередного форума ТЭК – «сырьевой голод»

Наш собственный корреспондентВчера в Санкт-Петербурге открылся VII международный энергетический  форум «Топливно-энергетический комплекс России». Представителей атомной отрасли в Горном институте, где традиционно проходит форум, насчитывалось единицы, среди выступающих на пленарном заседании  их и вовсе не было. На пресс-конференции корреспондент журнала «Атомная стратегия»  спросил, намерен ли в ближайшем будущем Газпром использовать ядерные технологии для разведки полезных ископаемых.