ГЛАВА 7
КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА.
ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ
§ 7.1. ОСОБЕННОСТИ ВТГР И БГР КАК ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КСУРЗ
К особенностям ВТГР и БГР как объектов регулирования следует отнести, прежде всего, отрицательный температурный коэффициент реактивности и однофазное состояние теплоносителя. Отметим также, что ВТГР обладает большой теплоемкостью активной зоны, что дает некоторую свободу при выборе характеристик регулирующих устройств. Если эти особенности характеризуют собственно реактор, то принципиальные тепловые схемы и целевое назначение ЭУ в значительной степени определяют выбор параметров регулирования установки и принципиальной схемы регулирования. Так, отличительная особенность одноконтурной ЭУ состоит в том, что непосредственное соединение газовой турбины с реактором приводит к более жесткой параметрической связи между ними и к необходимости достаточно быстрого выравнивания мощности реактора и турбины, тогда как для двухконтурных ЭУ характерна весьма инерционная система аккумуляции тепла — парогенератор [156].
Основные принципы построения КСУРЗ ядерных реакторов различных типов достаточно полно изложены в [157]. Здесь же остановимся на особенностях построения КСУРЗ установок с ВТГР и БГР.
КСУРЗ — составная часть автоматической системы управления технологическими процессами (АСУТП), которая предназначена для управления и регулирования основных параметров реактора или ЭУ, в то время как АСУТП является общей системой управления всем технологическим процессом производства (например,
АСУТП химического комбината, в состав которого входит ядерный реактор).
Заданные параметры работы ЭУ обеспечиваются отдельными системами регулирования с внутренними обратными связями, обусловленными физическими процессами в них. Взаимосвязь зависит от режимов работы установки, поэтому требуется четкая координация работы отдельных систем на всех режимах с одновременной обработкой большого потока информации.
Рассмотрим принципы построения КСУРЗ и задачи, которые решает эта система. КСУРЗ обеспечивает физический пуск реактора, подготовку ЭУ к энергетическому пуску, энергетический пуск установки, работу на заданных уровнях мощности, нормальную остановку реактора и аварийное расхолаживание. Для надежной и устойчивой работы реактора на перечисленных режимах система должна удовлетворять следующим требованиям:
обеспечивать переход с режима на режим по заданной программе автоматически или по сигналу оператора с центрального пульта;
обеспечивать заданную программой последовательность технологических операций в течение каждого из режимов;
поддерживать заданные программой параметры работы реактора и основного оборудования;
анализировать работу ЭУ и выдавать оператору необходимую информацию о ходе технологического процесса;
обрабатывать информацию в процессе эксплуатации для выработки управляющих и корректирующих сигналов с целью поддержания заданных параметров;
выдавать предупредительные и аварийные сигналы, а также сигналы блокировки при выходе параметров за установленные значения и выполнять необходимые операции, обеспечивающие защиту реактора и установки в целом;
обеспечивать проверку работоспособности всех отдельных систем на всех возможных режимах работы установки;
собирать и хранить необходимую информацию о ходе технологического процесса.
Итак, КСУРЗ предназначена для выполнения необходимого объема операций контроля, управления, регулирования и защиты, реализация которых обеспечивает устойчивость технологических режимов, а также надежность и безопасность работы оборудования на всех этапах пуска, работы на мощности, остановки и расхолаживания при оптимальных технико-экономических показателях ЭУ.
КСУРЗ, как правило, создается по модульному автономно-иерархическому принципу, что позволяет осуществить поэтапный ввод системы в эксплуатацию с одновременной ее модернизацией и адаптацией к современному уровню развития технических средств. Например, один из возможных вариантов КСУРЗ опытно-промышленной АЭС с реактором БГР-300 построен по автономно-иерархическому принципу с двухуровневой организацией системы: первый уровень — это система автоматического регулирования контроля и управления по элементам оборудования; второй уровень — оператор с управляющей вычислительной машиной и блочным щитом управления. При таком построении отдельные системы имеют свои контуры регулирования, контроля и управления с индивидуальными стабилизирующими установками, что обеспечивает в случае отказа какой-либо системы продолжение работы и выдачу соответствующих информационно-управляющих сигналов во все звенья системы контроля и управления.
