Контрольно-измерительная и управляющая система для атомной электростанции

Изобретение относится к средствам проверки и контроля труб технологического канала в ядерных установках. Контрольно-измерительная и управляющая система (КИиУ) для аварийного дизельного генератора (АДГ) содержит первую управляющую часть, имеющую КИиУ-функции, выполненные управляемыми посредством проводной логики; и вторую управляющую часть, имеющую не связанные с безопасностью КИиУ-функции, выполненные управляемыми посредством программируемых логических контроллеров (ПЛК)/человеко-машинного интерфейса (ЧМИ). Причем первые КИиУ-функции относятся к работоспособности и эффективности АДГ, что является одним из системы аварийного запуска/остановки и контроля двигателя, блока управления скоростью, блока возбуждения и регулирования, топливной системы, смазочной системы и системы предварительного нагрева и водяного охлаждения, связанных с безопасностью функций контроля генератора и связанных с безопасностью вспомогательных функций. Изобретение позволяет создать КИиУ-систему, устойчивую к ошибкам, гибкую с точки зрения технического обслуживания. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к атомным электростанциям и, более конкретно, к контрольно-измерительной и управляющей системе (КИиУ), включенной в аварийный дизельный генератор (АДГ) атомной электростанции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] Аварийные дизельные генераторы (АДГ) являются существенной частью атомных электростанций, функция которых состоит в обеспечении аварийной электрической мощности для критически важного оборудования атомных электростанций в случае каких-либо локальных или внешних происшествий и/или в случае, когда источник питания становится недоступным или неисправным.

[0003] Обычно АДГ расположены в выделенной области атомной электростанции и включают в себя, в числе различных других компонентов, встроенную контрольно-измерительную и управляющую систему (КИиУ). КИиУ-системы, такие как регулирование скорости, синхронизация, релейная защита, программируемый логический контроллер (ПЛК)/человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), распределения полярности, являются важным вспомогательным электрическим оборудованием АДГ в отношении эффективной работы АДГ.

[0004] Большинство существующих КИиУ-систем на атомных электростанциях основаны на аналоговых технологиях, включающих в себя аналоговые электронные модули, электромагнитные реле и т.д. Эти аналоговые технологии являются довольно развитыми и совместимыми с жесткими требованиями связанных с безопасностью применений на атомных электростанциях. Однако по мере старения таких основанных на аналоговых технологиях КИиУ-систем они могут испытывать более высокую частоту отказов при связанных с этим увеличенных затратах на техническое обслуживание. Основными факторами при продолжительном использовании аналоговых систем являются эффекты старения, такие как механические неисправности, ухудшение окружающей среды и моральный износ.

[0005] Технические решения, в настоящее время доступные на рынке, главным образом основаны на цифровых технологиях, таких как микропроцессоры, аппаратные средства и программное обеспечение, ПЛК. Такие цифровые технологии практически свободны от дрейфа, который характерен для аналоговой электроники, так что градуировка может поддерживаться лучше. Однако эти цифровые технологии являются относительно новыми для КИиУ-систем и вызывают много технических и процедурных проблем, таких как, количественная оценка допуска на отказ для надежности программного обеспечения, самотестирование, верификация и подтверждение сигнала, диагностика технологической системы и т.д.

[0006] Соответственно, существует потребность в полностью новых подходах для достижения требуемой надежности и обеспечения устойчивой к ошибкам и гибкой КИиУ-системы с точки зрения технического обслуживания, надежности и компактности экономичным и эффективным способом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Настоящее раскрытие раскрывает контрольно-измерительную и управляющую систему (КИиУ) для аварийного дизельного генератора (АДГ) на атомных электростанциях, которая будет представлена в последующем упрощенном кратком описании, чтобы обеспечить базовое понимание одного или более аспектов настоящего раскрытия, которые предназначены для преодоления обсуждаемых недостатков, но с включением всех ее преимуществ, а также обеспечением некоторых дополнительных преимуществ. Настоящее краткое описание не является исчерпывающим обзором раскрытия. Оно не предназначается ни для идентификации ключевых или критических элементов раскрытия, ни для определения объема настоящего раскрытия. Напротив, единственной целью настоящего краткого описания является представление некоторых принципов раскрытия, его аспектов и преимуществ в упрощенной форме в качестве вводной части к более детальному описанию, которое представлено далее.

[0008] Основной задачей настоящего раскрытия является описание КИиУ-системы, которая может быть устойчивой к ошибкам и гибкой с точки зрения технического обслуживания, надежности и компактности. Также задачей настоящего раскрытия является описание КИиУ-системы, которая может включать в себя аналоговые технологии, такие как электромеханические реле, а также цифровые технологии, такие как программируемые логические контроллеры (ПЛК) на основании классификации связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью функций КИиУ-системы для атомных электростанций.

[0009] В одном аспекте настоящего раскрытия предложена контрольно-измерительная и управляющая система (КИиУ) для аварийного дизельного генератора (АДГ) атомных электростанций. КИиУ-система выполнена с разделением на части, т.е. первую управляющую часть и вторую управляющую часть. Первая управляющая часть включает в себя связанные с безопасностью КИиУ-функции, выполненные управляемые посредством проводной логики на основе электромеханических реле. Кроме того, вторая управляющая часть включает в себя не связанные с безопасностью КИиУ-функции, выполненные управляемыми программируемыми логическими контроллерами (ПЛК)/человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ).

[0010] В соответствии с вариантом осуществления связанные с безопасностью КИиУ-функции могут быть отнесены к работоспособности и эффективности АДГ, что может быть по меньшей мере одним из аварийного запуска/остановки АДГ, блока управления скоростью, блока возбуждения и регулирования, топливной системы, смазочной системы и системы предварительного нагрева и водяного охлаждения. Кроме того, не связанные с безопасностью КИиУ-функции могут быть отнесены к системам индикации, измерения и контроля АДГ, которые могут быть по меньшей мере одним из систем предупредительной сигнализации, систем физических измерений, не связанных с безопасностью электрических средств защиты и синхронизации.

[0011] В соответствии с вариантом осуществления связанные с безопасностью и не связанные с безопасностью функции могут быть выполнены включающими в себя соответствующие интерфейсные функции, причем интерфейсные функции включают в себя соответствующие входные и выходные сигналы связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью функций.

[0012] В соответствии с вариантом осуществления КИиУ-система может дополнительно включать в себя средства защиты для защиты обменов данных между первой управляющей частью, включающей в себя связанные с безопасностью КИиУ-функции, и второй управляющей частью, включающей в себя не связанные с безопасностью КИиУ-функции. В варианте осуществления средства защиты могут быть основаны на физическом разделении между классифицированными цепями связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью КИиУ-функций в первой и второй частях управления. В другом варианте осуществления средства защиты могут быть основаны на электрической развязке между связанными с безопасностью и не связанными с безопасностью КИиУ-функциями в первой и второй управляющей частях.

[0013] Эти, а также другие аспекты настоящего раскрытия наряду с различными признаками новизны, которые характеризуют настоящее раскрытие, детально описаны в настоящем раскрытии. Для лучшего понимания настоящего раскрытия, его операционных преимуществ и его использований ссылки будут даваться на приложенные чертежи и описание проиллюстрированных примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Преимущества и признаки настоящего раскрытия могут быть лучше поняты при обращении к последующему детальному описанию и формуле изобретения во взаимосвязи с приложенным чертежом, на котором сходные элементы идентифицированы одинаковыми символами и на котором:

[0015] Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему контрольно-измерительной и управляющей системы (КИиУ) для аварийного дизельного генератора (АДГ) атомных электростанций в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия.

[0016] Одинаковые ссылочные позиции ссылаются на сходные части при описании различных видов чертежей.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Для глубокого понимания настоящего раскрытия ссылки будут даваться на следующее детальное описание, включая приложенную формулу изобретения, во взаимосвязи с вышеупомянутыми чертежами. В последующем описании для целей пояснения изложены различные конкретные детали, чтобы обеспечить полное понимание настоящего раскрытия. Однако специалисту в области техники должно быть понятно, что настоящее раскрытие может быть практически реализовано без этих конкретных деталей. В других случаях структуры и устройства показаны в форме блок-схем во избежание затруднения понимания раскрытия. Ссылка в настоящем описании на “один вариант осуществления”, “вариант осуществления”, “другой вариант осуществления”, “различные варианты осуществления” означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего раскрытия. Появление фразы “в одном варианте осуществления” в различных местах в описании не обязательно относится к тому же самому варианту осуществления, a отдельные или альтернативные варианты осуществления не являются взаимно исключающими с другими вариантами осуществления. Более того, описаны различные признаки, которые могут обнаруживаться в одних вариантах осуществления, но не в других. Аналогичным образом описаны различные требования, которые могут быть требованиями для некоторых вариантов осуществления, но могут не быть требованием другого варианта осуществления.

[0018] Хотя последующее описание содержит многие конкретные признаки для целей иллюстрации, любому специалисту в области техники должно быть понятно, что многие вариации и/или изменения этих деталей находятся в пределах объема настоящего раскрытия. Аналогично, хотя многие из признаков настоящего раскрытия описаны в терминах, характеризующих друг друга, или во взаимосвязи друг с другом, специалисту в области техники должно быть понятно, что многие из этих признаков могут быть обеспечены независимо от других признаков. Соответственно, это описание настоящего раскрытия изложено без потери общности настоящего раскрытия и без наложения ограничений на него. Кроме того, относительные термины, используемые здесь, обозначают не какой-либо порядок, возвышение или важность, а используются, чтобы отличать один элемент от другого. Кроме того, указание терминов в единственном числе и ссылки на “множество” не означают ограничения по количеству, а просто означают присутствие по меньшей мере одного из упомянутых элементов.

[0019] Со ссылкой на фиг. 1 иллюстрируется примерная блок-схема контрольно-измерительной и управляющей системы 100 (КИиУ) (далее упоминается как “КИиУ-система” для аварийного дизельного генератора (АДГ) 1000 атомных электростанций в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего раскрытия. Поскольку в конструкции и схеме расположения КИиУ-системы 100 различные связанные элементы могут быть хорошо известны специалистам в области техники, предполагается ненужным для обеспечения понимания настоящего раскрытия упоминать здесь все конструктивные детали и объяснять их. Вместо этого представляется достаточным просто отметить, что, как показано на фиг. 1, в КИиУ-системе 100 показаны только те компоненты, которые релевантны для описания различных вариантов осуществления настоящего раскрытия.

[0020] Как показано на фиг. 1, КИиУ-система 100 выполнена с разделением на части, т.е. первую управляющую часть 110 и вторую управляющую часть 120. Первая управляющая часть 110 включает в себя связанные с безопасностью КИиУ-функции, как показано в блоке 112, выполненные управляемыми посредством проводной логики, основанной на электромеханических реле 114. Кроме того, вторая управляющая часть 120 включает в себя не связанные с безопасностью КИиУ-функции, как показано в блоке 122, выполненные управляемыми посредством программируемых логических контроллеров (ПЛК)/человеко-машинного интерфейса (ЧМИ) 124.

[0021] В соответствии с вариантом осуществления, как изображено в блоке 112, связанные с безопасностью КИиУ-функции могут быть отнесены к работоспособности и эффективности АДГ, что может быть по меньшей мере одним из системы аварийного запуска/остановки и контроля двигателя, блока управления скоростью, блока возбуждения и регулирования, топливной системы, смазочной системы и системы предварительного нагрева и водяного охлаждения и связанных с безопасностью функций контроля генератора и связанных с безопасностью вспомогательных функций и т.д.

[0022] Кроме того, не связанные с безопасностью КИиУ-функции, как показано в блоке 122, могут относиться к системам индикации, измерения и контроля АДГ, что может быть по меньшей мере одним из систем тревоги и сигнализации, систем физических измерений, не связанных с безопасностью электрических средств защиты и синхронизации и т.д.

[0023] В соответствии с вариантом осуществления связанные с безопасностью и не связанные с безопасностью функции могут быть выполнены включающими в себя соответствующие интерфейсные функции, причем интерфейсные функции включают в себя соответствующие входные и выходные сигналы каждой из связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью функций.

[0024] В соответствии с вариантом осуществления КИиУ-система может дополнительно включать в себя средства защиты 130 для защиты обменов данными между первой управляющей частью, включающей в себя связанные с безопасностью КИиУ-функции, и второй управляющей частью, включающей в себя не связанные с безопасностью КИиУ-функции. В варианте осуществления средства защиты могут быть основаны на физическом разделении, например, конкретным зазором 130, между классифицированными цепями связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью КИиУ-функций в первой и второй управляющих частях 110, 120. В другом варианте осуществления средства защиты могут быть основаны на электрической развязке (не показано) между связанными с безопасностью и не связанными с безопасностью КИиУ-функциями в первой и второй управляющих частях 110, 120.

[0025] КИиУ-система 100 выполнена с возможностью коммуникативного конфигурирования с различными другими блоками. Например, первая и вторая управляющие части 110, 120, относящиеся к связанным с безопасностью и не связанным с безопасностью КИиУ-функциям, сконструированы и выполнены так, чтобы осуществлять связь с главным пультом 150 управления, который также осуществляет связь с различными другими неклассифицированными блоками 152, 154. Вторая часть 120 управления может, например, осуществлять связь с неклассифицированным цифровыми средствами защиты АДГ 160, неклассифицированным цифровым устройством измерения АДГ 162 и неклассифицированным контрольно-измерительным прибором АДГ 164. Аналогичным образом, первая часть 110 управления может, например, осуществлять связь с неклассифицированным контрольно-измерительным прибором АДГ 166 и другим неклассифицированным блоком 154. Фиг. 1 является только примерной блочной иллюстрацией КИиУ-системы 100, и объем настоящего раскрытия не должен рассматриваться как ограничивающийся в каком-либо смысле до фиг. 1, что может включать в себя различные модификации, компоновки или перестановки согласно потребностям и требованиям промышленности.

[0026] Система 100 из настоящего раскрытия является преимущественной в различных аспектах, как описано выше. Кроме того, система является преимущественной за счет включения аналоговых технологий, таких как электромеханические реле, а также цифровых технологий, таких как программируемые логические контроллеры (ПЛК), основываясь на классификации на связанные с безопасностью и не связанные с безопасностью функции КИиУ-системы. Система экономичным и эффективным образом обеспечивает надежность в эксплуатации и гибкость с точки зрения технического обслуживания, надежности и компактности.

[0027] Предшествующее описание конкретных вариантов осуществления настоящего раскрытия было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предполагается исчерпывающим или ограничивающим настоящее раскрытие точными раскрытыми формами, и очевидным образом многие модификации и варианты возможны в свете вышеизложенного решения. Варианты осуществления были выбраны и описаны, чтобы лучше пояснить принципы настоящего раскрытия и его практическое применение, чтобы тем самым позволить специалистам в области техники наилучшим образом использовать настоящее раскрытие и различные варианты осуществления с различными модификациями, как подходит для конкретного рассматриваемого использования. Понятно, что предполагаются различные удаления и замены эквивалентов, как может потребоваться при обстоятельствах или оказаться выгодным, но они предполагаются покрывающими применение или реализацию без отклонения от сущности и объема формулы изобретения настоящего раскрытия.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1000 Аварийный дизельный генератор (АДГ)

100 Контрольно-измерительная и управляющая система; КИиУ-система

110 Первая управляющая часть

112 Блок, изображающий связанные с безопасностью КИиУ-функции

114 Электромеханические реле

120 Вторая управляющая часть

122 Блок, изображающий не связанные с безопасностью КИиУ-функции

124 Программируемые логические контроллеры (ПЛК)/человеко-машинный интерфейс (ЧМИ)

130 Средства защиты, разделение (зазор), электрическая развязка

150 Главный пульт управления

152, 154 Неклассифицированные блоки

160 Неклассифицированные цифровые средства защиты АДГ

162 Неклассифицированное цифровое устройство измерения АДГ

164 Неклассифицированный контрольно-измерительный прибор АДГ

166 Неклассифицированный контрольно-измерительный прибор АДГ

1. Контрольно-измерительная и управляющая система (КИиУ) для аварийного дизельного генератора (АДГ) атомных электростанций, содержащая:

первую управляющую часть, имеющую связанные с безопасностью КИиУ-функции, выполненные управляемыми посредством проводной логики на основе электромеханических реле; и

вторую управляющую часть, имеющую не связанные с безопасностью КИиУ-функции, выполненные управляемыми посредством программируемых логических контроллеров (ПЛК)/человеко-машинного интерфейса (ЧМИ),

причем связанные с безопасностью КИиУ-функции относятся к работоспособности и эффективности АДГ, что является по меньшей мере одним из системы аварийного запуска/остановки и контроля двигателя, блока управления скоростью, блока возбуждения и регулирования, топливной системы, смазочной системы и системы предварительного нагрева и водяного охлаждения, связанных с безопасностью функций контроля генератора и связанных с безопасностью вспомогательных функций.

2. Контрольно-измерительная и управляющая система по п. 1, причем не связанные с безопасностью КИиУ-функции относятся к системам индикации, измерения и контроля АДГ, что является по меньшей мере одним из систем тревоги и сигнализации, систем физических измерений, не связанных с безопасностью электрических средств защиты и синхронизации.

3. Контрольно-измерительная и управляющая система по п. 1, причем связанные с безопасностью и не связанные с безопасностью функции выполнены включающими в себя соответствующие интерфейсные функции, причем интерфейсные функции включают в себя соответствующие входные и выходные сигналы связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью функций.

4. Контрольно-измерительная и управляющая система по п. 1, дополнительно содержащая средства защиты для защиты обменов данными между первой управляющей частью, включающей в себя связанные с безопасностью КИиУ-функции, и второй управляющей частью, включающей в себя не связанные с безопасностью КИиУ-функции.

5. Контрольно-измерительная и управляющая система по п. 4, причем средства защиты основаны на физическом разделении между классифицированными цепями связанных с безопасностью и не связанных с безопасностью КИиУ-функций в первой и второй управляющих частях.

6. Контрольно-измерительная и управляющая система по п. 4, причем средства защиты основаны на электрической развязке между связанными с безопасностью и не связанными с безопасностью КИиУ-функциями в первой и второй управляющих частях, причем электрическая развязка реализована оптронами, интерфейсными реле, преобразователями, трансформаторами, плавкими предохранителями и множеством источников питания.