Автоматизированная система управления технологическим процессом работы АЭС

Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости объекта являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов, характеристики объекта и его элементов.

Параметры поражающих факторов обычно задаются вышестоящим штабом ГО. Однако если такая информация не поступила, то максимальное значение параметров поражающих факторов определяется расчетным путем.

При отсутствии и этих данных, характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных дискретных значений интенсивности землетрясения (в баллах), вызывающего в зданиях и сооружениях разрушения.

Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависит от:

мощности (тротилового эквивалента) взрыва;

технической характеристики сооружения объекта (конструкция, прочность, размер, форма - капитальные, временные, наземные, подземные и др.);

планировки объекта, характеристика застройки;

характера местности;

метеорологических условий;

При прогнозировании последствий возможного взрыва предусматриваются три круговые зоны:

I - зона детонационной волны;

II - зона действия продуктов взрыва;

III - зона воздушной ударной волны.

Зона детонационной волны находится в пределах облака взрыва газо-воздушной смеси. В пределах зоны I действует избыточное давление, которое можно принимать постоянным Р₁ = 1700 кПа.

Радиус зоны может быть определен по формуле:

r_I = 17,5 х Qт (м) (зона I)

где Q - количество сжиженного газа, т.

Зона действия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлета продуктов газо-воздушной смеси в результате ее детонации.

Радиус этой зоны:

r_I1 = 1,7 r_I (м) (зона II) где избыточное давление в пределах зоны II (Р_II) изменяется от 1350 кПа до 300 кПа.

Для любой точки, расположенной в зоне II:

Р_II = 1300(rI / r)+50 (кПа)

где r = R - В расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки в зоне II, м:

r_I r r_I1.

Зона действия воздушной ударной волны (зона III) формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли. Избыточное давление в этой зоне, в зависимости от расстояния до центра , может быть определено по графику, таблицам и рассчитано по формулам. Для этого предварительно определяется относительная величина:

= 0,24 r_I1 / r_I = 0,24 R/r_{I ,}

где r_I - радиус зоны или расстояние от центра взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны, кПа (R>r_I1 ).

при 2

?Р_lll = ;

при >2

?Р_lll = .

Для определения избыточного давления на определенном расстоянии от центра взрыва необходимо знать количество взрывчатой смеси, хранящейся в емкости или агрегате.

Одновременно с прохождением ударной волны происходит перемещение воздуха с большой скоростью. Динамическая нагрузка, создаваемая потоком воздуха, называется скоростным напором, измеряемого в тех же единицах давления, что и измеряемое давление. Сопротивляемость зданий и сооружений к воздействию ударной волны зависит от их конструкции, размеров и других параметров.

Наибольшим разрушением от ударной волны подвергаются здания и сооружения больших размеров с большими несущими конструкциями, значительно возвышающиеся над поверхностью земли, а так же массивные бескаркасные сооружения с несущими стенами из кирпича и блоков. Здания антисейсмической конструкции, а также массивные малоразмерные здания и сооружения с жесткими несущими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью ударной волне. При воздействии ударной волны здания, сооружения, оборудование и коммунально-энергетические сети (КЭС) объекта могут быть разрушены в различной степени. Разрушения принято делить на полные, сильные, средние и слабые.

При расчетах устойчивости элементов объекта больших размеров определяющей воздействующей нагрузкой является нагрузка обтекания, т.е. та сила, которая стремится сдвинуть сооружение в направлении действия ударной волны.

С уменьшением размеров элемента все большее значение приобретает нагрузка торможения. Небольшие элементы, размеры которых (в плане) значительно меньшие по сравнению с длинной ударной волны, например, опоры ЛЭП, антенны, измерительная аппаратура, мачты и т.п. почти не испытывают нагрузок обтекания т.к. быстро охватываются волной. Действие скоростного напора воздушной ударной волны может произвести к смещению, сваливанию (опрокидыванию) и угону элементов, которые расположены на колесах, катках, что, в свою очередь, может привести к падению или удару элемента о встречные предметы.

Для некоторых элементов конструкций представляют опасность силы ускорения, имеющие место при ударе волны. Ускорение зданий и сооружений не превосходит одного g (м/с). Ускорение отдельных элементов оборудования, приборов могут достигать нескольких десятков, а иногда и более сотни g (м/с). И прибор внешне не поврежденный после удара волны будет иметь внутренние повреждения, которые произойдут при ударе волны за счет инерционных сил, зависящих от ударного ускорения различных элементов оборудования. Для выявления характера и степени ущерба и заблаговременного проведения мероприятий, исключающих или ограничивающих масштабы повреждений или разрушений, проводится моделирование уязвимости объекта и его элементов.

Пути и способы повышения устойчивости функционирования объектов народного хозяйства (ОНХ) в условиях чрезвычайных ситуаций в мирное и в военное время весьма многообразны и определяются конкретными специфическими особенностями каждого отдельного предприятия.

Выбор наиболее эффективных (в том числе и с экономической точки зрения) путей и способов повышения устойчивости функционирования возможен только на основе всесторонней, тщательной оценки каждого предприятия как объекта гражданской обороны.

Оценка устойчивости объекта к воздействию различных поражающих факторов проводится с использованием специальных методик.

Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости объекта народного хозяйства являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов; характеристики объекта и его элементов.

Характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных дискретных значений интенсивности землетрясения (в баллах, I) или избыточного давления (Рф) воздушной ударной волны ядерного взрыва, вызывающего в зданиях и сооружениях разрушения различной степени.

Ориентировочно могут приниматься следующие значения 1 (в баллах): 5,6,7,8,9 или (Рф) (кПа): 10, 20, 30 и 40 - для предприятий химической, нефтеперерабатывающей, радиоэлектронной, медицинской и аналогичных им отраслей промышленности; 6,7,8,9,10,11 баллов или 20, 30, 40, 50, 60 кПа

7.2.2 Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической (ударной) волны

Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической (ударной) волны заключается:

- в выявлении основных элементов объекта (цехов, участков производства, систем), от которых зависит его функционирование и выпуск необходимой продукции;

- определении предела устойчивости каждого элемента (по нижней границе диапазона давлений, вызывающих средние разрушения) и объекта в целом (по минимальному пределу входящих в его состав элементов);

- сопоставлении найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым максимальным значением сейсмической (ударной) волны и заключении о его устойчивости.

В выводах и предложениях на основе анализа результатов оценки устойчивости каждого элемента и объекта в целом даются рекомендации по целесообразному повышению устойчивости наиболее уязвимых элементов и объекта в целом.

Целесообразным пределом повышения устойчивости принято считать такое значение сейсмической (ударной) волны, при котором восстановление поврежденного объекта возможно в короткие сроки и экономически оправдано (обычно при получении объектом слабых и средних разрушений).

7.2.3 Оценка устойчивости ОНХ в условиях землетрясения

В природе существуют опасные природные явления или процессы геофизического, геологического, гидрофизического, атмосферного, биосферного и другого происхождения такого масштаба, которые вызывают катастрофические ситуации, характеризующиеся внезапным нарушением жизнедеятельности населения, разрушением и уничтожением материальных ценностей, поражением или гибелью людей. Стихийные бедствия могут служить причиной многих аварий и катастроф. Подлинным бичом человечества являются землетрясения, ураганы (тайфуны), смерчи (торнадо), бури, циклоны, штормы, наводнения, цунами, извержения вулканов, лавины, оползни, сели, грозы. Они только за последние 20 лет унесли более 3 млн. жизней людей. Почти 1 миллиард жителей нашей планеты по данным ООН, за этот период испытали последствия стихийных бедствий.

По своему разрушающему действию не имеют себе равных среди стихийных бедствий землетрясения. Им, по данным ЮНЕСКО, принадлежит 1-е место по экономическому ущербу и одно из первых мест по числу жертв. Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные, плотинные и др., моретрясения, а также землетрясения в результате падения метеоритов или столкновение нашей планеты с другими космическими телами. Чаще происходят тектонические землетрясения. Тектонические землетрясения происходят чаще всего: так как движения земной коры называют тектоническими движениями, то и землетрясения называют тектоническими.

Тектонические землетрясения представляет собой подземные толчки или колебания земной поверхности, вызванные происходящими в толще земной коры разломами и перемещениями литосферных плит, при землетрясении образуется энергия огромной силы, распространяющаяся в виде упругих сейсмических волн.

Основными параметрами, характеризующими силу и характер землетрясений являются:

интенсивность энергии на поверхности земли;

магнитуда;

глубина очага.

В нашей стране и ряде европейских стран используется 12 - бальная международная шкала МSК - 64. Условно землетрясения этой шкалой подразделяются на :

слабые: 1 - 3 балла;

умеренные: 4 балла ;

довольно сильные: 5 баллов ;

сильные: 6 баллов ;

очень сильные: 7 баллов ;

разрушительные: 8 баллов ;

опустошительные: 9 баллов ;

уничтожающие: 10 баллов ;

катастрофические: 11 баллов ;

сильно катастрофические: 12 баллов.

Сильными по шкале Рихтера считаются землетрясения, магнитуда которых равна 5 - 6 единицам. Согласно измерениям, сделанными учеными, магнитуда землетрясения в Армении составляла 6,9 балла по этой шкале; в Мехико в 1985 году - 8,1; в Сан - Франциско в 1906 - 8,5, а в 1989 году 7,1 балла, Япония в 2011 году - 9 баллов.

Глубина очага может колебаться в различных сейсмических районах от до 740 км. Очаг, т. е. точка под землей, является источником землетрясения и называется гипоцентром.

Энергия, выделяемая при землетрясениях, во много раз превышает энергию мегатонных ядерных взрывов, а разрушения аналогичны разрушениям в очаге наземного ядерного взрыва.

Землетрясения - аналогии ядерных взрывов по степени разрушений элементов ОНХ (по избыточному давлению) отображены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Значения разрушений элементов ОНХ

Заключение

Дипломный проект выполнен в полном объеме в соответствии с заданием.

Была спроектирована атомная энергетическая установка и разработана математическая модель объекта управления. В качестве прототипа для расчетов была использована серийная АЭУ с реактором типа ВВЭР-1000.

Из полученных результатов следует, что система обладает способностью к саморегулированию. В этом случае управление мощностью установки значительно упрощается и его можно организовать просто путем изменения расхода питательной воды. Действительно, при возникновении разбаланса между фактической мощностью реактора и нагрузкой будет происходить изменение средней t? теплоносителя, которая в свою очередь изменяет реактивность реактора, а, следовательно, и его мощность в сторону уменьшения разбаланса.

В дипломном проекте выполнено:

- анализ и расчет САУ;

- разработана структурная схема АСУ ТП, проведен анализ соответствия спроектированной АСУ ТП требованиям руководящих документов по безопасности, произведен выбор схемы электроснабжения собственных нужд АЭС;

- рассчитаны оптимальные параметры настройки цифрового регулятора БРУ-К;

- определены возможные пути и стратегии достижения поставленных целей по продлению ресурса эксплуатации;

- были определены капитальные затраты на строительство, ежегодные расходы, связанные с производством электроэнергии, чистая приведённая прибыль, внутренняя норма прибыли, индекс доходности, срок окупаемости проекта, рентабельность и т.д.;

- были рассмотрены вопросы охраны труда и окружающей среды, были даны рекомендации по снижению вредного воздействия на окружающую среду и человека доминирующего загрязнителя;

- Дана оценка устойчивости работы объектов народного хозяйства к воздействию землетрясений и взрывов, проведен расчет устойчивости при взрывах, землетрясениях, ураганах, приведены основные мероприятия по повышению устойчивости объектов.

Список используемой литературы

1) Абдулаев А. А., Пилипчук. Б. Л., Сычев Е. Н. Основы проектирования АЭУ АЭС. Севастополь: СИЯЭиП, 1999г.

2) Доллежаль Н.А., Ганчев Б.Г. и др. Ядерные энергетические установки. М.: "Энергоатомиздат", 1990г.

3) Аникевич К. П. Автоматическое регулирование технологических параметров Севастополь: СНУЯЭиП, 2008г.

4) Аникевич К. П. "Структура АСУ ТП энергоблока с реактором ВВЭР-1000", Севастополь: СИЯЭиП, 1999г.

5) Аникевич К. П. "Унифицированный комплекс технических средств" Севастополь: СИЯЭиП, 2001г.

6) Кирияченко В. А., Пилипчук. Б. Л., Сычев Е. Н. Основы теории АЭУ АЭС. - Севастополь: СИЯЭиП, 2000г.

7) Инструкция по эксплуатации цифровых регуляторов второго контура 01.ТА. SE.ИЭ.49А.

8) Воронов А. А., Титов В. К., Новогранов Б. Н. Основы теории автоматического регулирования и управления. - М.: Высшая школа, 1977. - 519 с.

9) Зайцев Г. Ф., Костюк В. И., Чинаев П. И. Основы автоматического управления и регулирования. - К.: Техника, 1975. - 496 с.

10) Ротач В. Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.-344 с.

11) Стефании Е. П. Основы расчёта и настройки регуляторов теплоэнергетических процессов.- М.: Энергия, 1972. - 344 с.

12) Плетнёв Г. П. Автоматическое регулирование и защита теплоэнергетических установок электрических станций.- М.: Энергия, 1970. - 208 с

13) Техническое описание и инструкция по эксплуатации систем и оборудования цеха тепловой автоматики и измерений энергоблока №3..

14) Кузнецова Н. И. Инструктивно-методические указания по выполнению расчётно-графической работы по дисциплине "Надёжность и диагностирование". - Севастополь, СИЯЭиП, 2001г.

15) Зенова И. М. Экономика ядерной энергетики. Севастополь: СИЯЭиП, 2000г.

16) Положення про охорону праці на ЮУАЕС. 2-П-ОП.

17) Жидецкий, В. Ц. Джигирей В. С. и др. Основы охраны труда. Афиша. Львов. 2000 г

18) Законодательство об охране труда.

Приложение А

Рисунок А.1 - Функциональная схема БРУ-К

Приложение Б

Рисунок Б.1 - Структурная схема БРУ-К

Приложение В

Таблица В.1 - Формулы для определения оптимальных параметров настроек цифровых регуляторов

Размещено на Allbest.ru