В блоке питания установлена индикация наличия напряжений.

Напряжения 24ВI и 24ВII поступают на разъём Х10. Они служат для питания блоков детектирования нейтронов БДИН.

Функционирование устройства обработки информации УНО_60М при подсоединенных к нему блоках детектирования начинается при нажатии кнопки ПУСК.

В результате этого вырабатывается сигнал INIT, который поступает в блок БАЦ_11М. Центральный процессор начинает выполнение программы, хранящейся в ППЗУ, с начального адреса 0000. Алгоритм функционирования заключается в том, что за заданный интервал времени в блоке счётчиков накапливается информация, поступающая от датчика (два блока БДИН) концентратомера.

УНО_60М получает информацию от двух (или одного, в случае отказа второго) измерительных трактов датчика, которая накапливается в блоке счётчиков. Считывание информации, накапливаемой в счётчиках, осуществляется каждые 10с. Входной информацией является также аналоговый сигнал, пропорциональный температуре анализируемого теплоносителя в месте размещения датчика. Каждый БДИН имеет два выходных частотных канала. По одному из них передаётся сигнал, соответствующий измеряемой концентрации бора_10 в теплоносителе (f_изм.i), а второй сигнал является контрольным и характеризует работоспособность измерительного тракта (f_контр.i).

После чтения информации из счётчиков цикл накопления повторяется. По соотношению показаний f_изм.1/f_контр.1 и f_изм.2/f_контр.2 судят о работоспособности трактов измерения.

В случае работоспособности БДИН по накопленной за 100с информации рассчитывается концентрация бора_10 в теплоносителе. Одновременно идёт преобразование информации о температуре теплоносителя из аналоговой величины (ток) в цифровую и корректировка расчётного значения концентрации. После этого цифровой результат поступает на ЦАП блока БВА_3М, где преобразовывается в аналоговый вид и затем с разъёма Х8ВЫХОД выдаётся информация о концентрации бора_10 в виде токовых сигналов в диапазоне от 0 до 5мА и от 4 до 20мА, причём 0и 4мА соответствуют нулевому значению концентрации, а 5 и 20мАконечному значению 0,8 или 1,6г/дм³. В дальнейшем значение концентрации бора_10 рассчитывается каждые 10с на основании информации, накопленной за предыдущие 100с (10 отсчётов по 10с). В случае скачкообразного изменения концентрации бора_10 в теплоносителе программа осуществляет обновление информации, накопленной за предыдущие 100с, и вычисляет новое значение концентрации изотопа ¹⁰В на основании текущего измерения. Таким образом обеспечивается быстрая реакция прибора на скачок концентрации изотопа ¹⁰В.

В случае выхода из строя хотя бы одного из измерительных трактов блока БВА_3М выдаётся сигнал на включение звуковой сигнализации.

Для проведения диагностических работ к разъёму Х9 "ПУЛЬТ" подключается пульт для общения оператора с УНО_60М. Оператор задаёт команду путём нажатия клавиш на клавиатуре пульта. В ответ на команду на индикаторе "бегущая строка" пульта появляется соответствующая информация.

Для получения информации о содержимом счётчиков рабочего и контрольного каналов первого и второго блоков детектирования, счётчика АЦП "Температура_код", вычисленных значений фоновой составляющей счёта и концентрации бора изотопа ¹⁰В, необходимо нажать соответственно клавиши "1", "2", "Т", "F", "С".

Конструктивно УНО_60М выполнено в виде металлического корпуса, на задней панели которого размещены органы управления и разъёмы для подключения к сети и внешним устройствам. На лицевой панели размещены органы световой индикации и звуковой сигнализации.

Блок стабилизации БСТ, блок ввода-вывода БВА_3М, блок счётчиков БСЧ_10М и блок процессора БАЦ_11М выполнены на печатных платах размером 220233,35мм и размещены в устройстве соединительном в горизонтальном положении.

Принудительная вентиляция осуществляется блоком вентиляции, имеющим модульную конструкцию, что позволяет оперативно проводить ремонт и профилактику устройства.

3.3.2 Состав УНО-60М-01

В качестве технических средств вычислительной техники в составе УНО-60М-01 использованы:

а) модуль центрального процессора в формате MicroPC 4000-386-25MHz-1МВ (фирма "Octagon Systems"), в дальнейшем MicroPC, обозначение в пульте А12.

б) модуль изолированного дискретного ввода-вывода 5624 MicroPC 4000 (фирма "Octagon Systems"), в дальнейшем модуль ввода-вывода 5624 обозначение в пульте А1;

в) модули серии ADAM-4000 (фирма"Advanteach"):

1) модуль аналогового ввода 8-канальный ADAM-4017 (ADAM-4017 Analog Input Module), в дальнейшем модуль аналогового ввода ADAM-4017, обозначение в пульте А2;

2) модуль ввода частотных/импульсных сигналов с цифровым светодиодным индикатором (5цифр) ADAM-4080D (ADAM-4080D Counter/Frequency Module with LED Display), в дальнейшем модуль счётчиков ADAM-4080D, обозначение в пульте А5,А6;

3) модуль аналогового вывода ADAM-4021 (ADAM-4021 Analog Output Module) обозначение в пульте А3,А4;

4) модуль релейного дискретного вывода ADAM-4060 (ADAM-4060 Relay Output Module), обозначение в пульте А7;

5) преобразователь сигналов интерфейса RS-232 в RS422/RS-485 ADAM-4520 с гальванической развязкой (ADAM -4520 Isolated RS-232 to RS422/RS-485 Converter), в дальнейшем преобразователь ADAM-4520, обозначение в пульте А8.

г) адресуемый терминал ввода-вывода данных DK-8070 (в дальнейшем терминал DK-8070).

Вместо модулей серии ADAM-4000 могут быть использованы их аналоги, модули серии I-7000 (фирма "ICP DAS"):

а) 8-канальный модуль аналогового ввода I-7017 взамен модуля аналогового ввода ADAM-4017;

б) 2-канальный модуль счётчика/частотомера I-7080D взамен модуля счётчиков ADAM-4080D;

в) 1-канальный модуль 16-разрядного аналогового ввода I-7021P взамен модуля аналогового вывода ADAM-4021;

г) модуля дискретного 4-канального релейного ввода и 4-канального релейного вывода I-7060 взамен модуля релейного дискретного вывода ADAM-4060;

д) преобразователь RS-232 в RS-485 с гальванической изоляцией по RS-232 I-7520 взамен преобразователя ADAM-4520.

Также в пульте имеются:

1) Блок питания стабилизирующий EC100/24 обозначение в пульте А9, А10, А11;

2) Источник питания 7112 обозначение в пульте А13;

3) Крейт на 4 места 5254LP обозначение в пульте А14;

4) Фильтр сетевой МА05/1/2 (фирма RS Components) обозначение в пульте А18;

5) Блок вентиляторов;

6) Терминал DK-8070 обозначение в пульте А20.

3.3.3 Устройство и работа УНО-60М-01

УНО-60М-01 осуществляет считывание количества импульсов, накапливаемых в модулях счётчиков ADAM-4080D, с рабочего и контрольного каналов каждого из двух блоков БДИН-3М.

Считывание информации осуществляется каждые 10с. После чтения информации из модулей счётчиков ADAM-4080D цикл повторяется.

Накопление количества импульсов сосчитанных с рабочего и контрольного каналов каждого блока БДИН-3М за 10 измерений (100с.)

При условии функционирования обоих измерительных трактов для фиксации скачкообразного изменения концентрации должно быть время установления значения выходного сигнала при однократном скачкообразном изменении концентрации изотопа ¹⁰В не превышать 20с.

При обнаружении первого "одиночного выброса" значение количества импульсов по рабочему и контрольному каналам измерительного тракта игнорируется и заменяются на предыдущие, признак скачка по этому тракту сбрасываются.

Если при следующем считывании информации выполняется критерия одиночного выброса то вновь полученные значения количества импульсов по рабочему и контрольному каналам обрабатываются по общему алгоритму.

Ввод поправочных коэффициентов на УНО-60М-01 может выполнятся корректировкой количества импульсов, сосчитанных с рабочих каналов измерительных трактов обоих блоков БДИН-3М, в случае отклонения скорости счёта от градуировочных значений в процессе эксплуатации. Корректировка осуществляется при помощи следующих поправочных констант и коэффициентов, вводимых обслуживающим персоналом с клавиатуры терминала DK-8070.

а) Nt - число температурных каналов, подключённых к УНО-60М-01. Допустимые значения числа температурных каналов: 1,2;

б) F^пост фона - постоянный уровень фона (имп./с). Допустимый диапазон постоянного уровня фона 0-9999;

в) Тпост. - постоянное значение температуры, (⁰С). Допустимый диапазон постоянного значения температуры 0-Тмах;

Если Т_пост.=0, УНО-60М-01 осуществляет приём информации в виде двух аналоговых токовых сигналов от датчиков температуры теплоносителя;

г) К1 - коэффициент для коррекции количества импульсов, сосчитанных с рабочего канала первого блока БДИН-3М. Допустимый диапазон коэффициента корректировки К1: 0.8000-1.2000;

д) К2 - коэффициент для коррекции количества импульсов, сосчитанных с рабочего канала второго блока БДИН-3М. Допустимый диапазон коэффициента корректировки К2: 0.8000-1.2000.

УНО-60М-01 осуществляет коррекцию количества импульсов, сосчитанных с рабочих каналов измерительных трактов обоих блоков БДИН-3М, а также накопленного за 100с количества импульсов:

F^K10раб. =(F^10Kраб. - 10xF^пост.фона)хК

F^K100раб. =(F^100Kраб. - 100xF^пост.фона)хК

где К - номер измерительного тракта(1,2).

Считывание информации о температуре теплоносителя, если задаваемое оператором значение Т_пост.=0 и число температурных каналов, подключённых к УНО-60М-01, Nt=2, УНО-60М01 осуществляет считывание информации о температуре теплоносителя (Т1_изм. и Т2_изм.) по двум каналам модуля аналогового ввода ADAM-4017 (канал 0 и канал 1). А если по одному каналу модуля аналогового ввода ADAM-4017 (канал 0).

Считывание информации осуществляется каждые 10с.

Если Т_пост. ? 0, считывание информации о температуре теплоносителя (Т1_изм. и Т2_изм.) не осуществляется.

Входной аналоговый сигнал, полученный по первому температурному каналу, после преобразования в цифровой вид используется для температурной коррекции результатов измерения.

Входной аналоговый сигнал, полученный по второму температурному каналу, после преобразования в цифровой вид используется для сравнения с сигналом, полученным по первому температурному каналу.

После коррекции количества импульсов, УНО-60М-01 осуществляет температурную коррекцию значений количества импульсов. Для температурной коррекции используется значение температуры Т_расч, определяемое по формуле

Т_пост., еслиТ_пост.?0;

Т_расч= Т1_изм., еслиТ_пост.=0.

Таким образом определяется число импульсов с учётом коррекции по поправочному коэффициенту и постоянному уровню фона с учётом температурной коррекции:

а) F^Т10раб.¹ и F^Т10раб.²;

б) F^Т100раб.¹ и F^Т100раб.².

В случае Т_пост.=0 и отказа первого (основного) температурного канала температурная коррекция результатов измерения не осуществляется. Расчёт концентрации изотопа ¹⁰В производится при значении температуры теплоносителя Т_расч.=20⁰С. При каждые 10с выводится звуковой сигнал.

По количеству импульсов F^К100раб., накопленных за 10 измерений (за 100с), с учётом коррекции, осуществляемой методом итерационных приближений определяется расчётное значение фона, F^тек.фона.

На основании расчётных значений фона определяется усредненное значение фона, F^ср.фона, и производится его вычитание из числа импульсов F^Т10раб. И F^Т100раб.

Анализ наличия фона и его вычитание производятся каждые 10с.

Вычитание концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе используется как по количеству импульсов с учётом выполненных коррекций, F^Т10раб. И F^Т100раб. Определяются значения концентрации изотопа ¹⁰В: С¹⁰⁰тек. и С¹⁰тек.

Вычисление концентрации изотопа ¹⁰В осуществляется по градуировочным характеристикам, полученным при аппроксимации данных градуировки измерительного тракта датчика.

На основании расчетных значений концентрации изотопа ¹⁰В, С¹⁰⁰тек. и С¹⁰тек., определяется усреднённое значение концентрации: С¹⁰⁰ср. и С¹⁰ср., полученных по текущему измерению (10с)

где n - номер текущего измерения после включения УНО-60М-01 или фиксации скачкообразного изменения концентрации изотопа¹⁰В;

Усреднённое значение концентрации, рассчитанных по 10 измерениям (100с):

С¹⁰⁰ср.= С¹⁰⁰тек.

где n - номер текущего измерения после включения УНО-60М-01 или фиксации скачкообразного изменения концентрации изотопа ¹⁰В.

УНО-60М-01 выдаёт информацию о концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе в виде двух аналоговых токовых сигналов: от0 до 5 и от 4 до 20 мА, а также в цифровом виде: на цифровой индикатор одного из модулей счётчиков ADAM-4080D и на экран терминала DK-8070 по запросу оператора.

На основании усреднённого значения концентрации ¹⁰В, С¹⁰⁰ср., определяются расчётные данные тока и формируются выходные сигналы на модулях аналогового вывода ADAM-4021:

а) J^расч.5, диапазон выходного сигнала 0-5 мА;

б) J^расч.20, диапазон выходного сигнала 4-20 мА;

Если оба измерительных тракта отключены, расчётное значение тока на обоих модулях аналогового вывода ADAM-4021 равно нулю:

J ^расч.5 =0; J ^расч.20=0.

В процессе функционирования Уно60М-01 осуществляет проверку НАР-12М с целью обнаружения возможных неисправностей и последующее отключение измерительных трактов в случае их неработоспособности. При обнаружении таких ситуаций выдаются соответствующие звуковые сигналы, и на цифровом индикаторе модулей счётчиков ADAM-4080D выдаются диагностические сообщения. Описание возможных неисправностей измерительных и температурных трактов.

В случае отказа и отключения обоих измерительных трактов (блоков БДИН-3М) расчёт концентрации изотопа 10В не производится. При этом каждые 10с выдаётся сигнал "сирена".

В случае отказа и отключения одного из измерительных трактов (блоков БДИН-3М) расчёт концентрации изотопа 10В по количеству импульсов, полученных из работоспособного тракта. При этом каждые 10с выдаётся сигнал "чириканье".

Проверка работоспособности измерительных трактов осуществляется каждые 10с.

После выключения отказавших трактов осуществляется подсчёт времени отключения этих трактов. Через 180-280с после отключения трактов осуществляется его повторное включение, при этом буфер количества импульсов заполняется первым полученным значением количества импульсов, концентрация и фон заново рассчитываются. Если не обнаружено условий отключения измерительных трактов, через 10с после повторного включения трактов начинается расчёт концентрации с учётом включённого тракта.

Если отключены оба тракта, включение осуществляется через 180-280с после отключения того тракта, который был отключён последним.

В процессе работы УНО-60М-01 осуществляет контроль выходных сигналов на канале аналогового вывода каждого из модулей ADAM-4021 с целью проверки их работоспособности.

При отключении выходных сигналов от расчётных значений

¦J ^расч.5 - J ^{на вых.}5¦> Д₁, ¦J ^расч.20 - J ^{на вых.}20¦> Д₂,

где - Д₁= 0,1мА, Д₂= 0,4 мА;

Выводится сообщение на цифровой индикатор модуля счётчика ADAM-4080D и на экран терминала DK-8070 по команде оператора.

Для вывода оперативной информации обслуживающему персоналу в УНО-60М-01 предназначены два пятизначных цифровых индикатора модуля счётчиков ADAM-4080D.

На цифровые индикаторы модуля счётчиков ADAM-4080D выводятся:

а) накопленное за 100с количество импульсов, сосчитанных с рабочего канала каждого блока БДИН-3М;

б) значение усреднённое за 100с концентрации;

в) усреднённое значение фона;

г) температура теплоносителя;

д) диагностическое сообщения;

е) сообщение об отказах модулей ADAM;

ж) сообщение о выполнении и результатах проверки конфигурации и начальной инициализации УНО-60М-01.

Оперативная информация выводится на индикаторы модулей счётчиков ADAM-4080D в виде цифровых сообщений с десятизначной точкой. Каждое цифровое сообщение имеет свой номер, однозначно определяющий информацию, содержащую в сообщении.

При этом на цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А6 выводит сообщение, а на цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А5 его номер. Состав отображаемой информации, форматы выводимых на цифровые индикаторы сообщений.

Изменение оперативной информации на цифровых индикаторах модулей счётчиков ADAM-4080D осуществляется каждые 10с.

При обращении внешней персональной ЭВМ к УНО-60М-01 цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А6 используется для отображения номера режима работы УНО-60М-01. Данные от режиме работы сохраняются на цифровом индикаторе не более 10с, информация на цифровом модуле ADAM-4080D А5 при этом не изменяется.

При включении, а также в процессе работы УНО-60М-01 выполняется проверка работоспособности модулей ADAM. С целью осуществления проверка завершения каждой адресуемой модулю ADAM команды. При этом в случае ненормального завершения команды обращения к какому-либо модулю ADAM производится до девяти попыток повторной выдачи этой команды с последующим анализом результата и, при необходимости, принятия решения модуля.

3.3.4 Работа основных компонентов УНО-60М-01

Вывод оперативной информации на экран терминала DK-8070.

Оператор выводит команду посредством нажатия клавиши на клавиатуре терминала DK-8070. В ответ на команду на экране появляется сообщение о вводе УНО-60М-01.

На экран терминала выводятся:

а) краткое описание основных команд;

б) сообщение о состоянии измерительных трактов;

в) диагностические сообщения;

г) результаты контроля:

- накопленное за 100с количество импульсов, сосчитанных с каждого блока БДИН-3М;

- значение усреднённое за 100с концентрации;

- усреднённое значение фона;

- температура теплоносителя;

- расчётное значение тока выводимые на модуль аналогового вывода (0-5мА) и на модуль аналогового вывода (4-20мА);

- значение количества импульсов, полученных с учётом коррекции по поправочным коэффициентам и постоянному уровню фона;

- значение количества импульсов, полученных с учётом коррекции по поправочным коэффициентам и постоянному уровню фона, и температурной коррекцией;

- заданные поправочные константы (Nt, F^пост.фона, T_пост. и константы К1, К2);

Поправочные константы и коэффициенты задаются оператором с клавиатуры DK-8070 в диалоговом режиме, при этом УНО-60М-01 не осуществляет расчёт концентрации изотопа ¹⁰В, а на аналоговых выходах сохраняются последние вычисленные значения тока.

Источник питания 7112 подключается к блоку А9 и обеспечивает питанием +5В Крейт 5254LP с установленными на него модулями и блоками.

Модуль 5254LP использован для обеспечения квантования по времени (10с) четырёх каналов модулей счётчиков А5, А6 (ADAM-4080D), принимающих выходные сигналы датчиков.

Сетевой фильтр А15 осуществляет подавление высокочастотных помех по сети 220В. С сетевого фильтра А15 отфильтрованное питание 220В подаётся на основные источники питания А9, А10, А11.Эти блоки обеспечивают формирование вторичного питания +24В. Блок А9 запитывает источник питания 7112 MicroPC 4000 и модули устройства связи с объектами (УСО) А2-А8. Блоки А10 иА11 обеспечивают питание двух трактов датчика. Все три блока гальванически развязаны по вторичному питанию.

Модули устройства связи с объектами (УСО) А2-А8 (модули из номенклатуры ADAM-4000) связаны с MicroPC 4000 по интерфейсу RS-232 через модуль А8 (ADAM-4520) и между содой по интерфейсу RS-485.

Модули А5 и А6 (ADAM-4080D) используется в качестве счётчиков в режиме внешним квантованием (стробировкой) по неинтерфейсным связям от блока MicroPC 4000. Каждый модуль счётчиков ADAM-4080D обеспечивает приём и счёт импульсов по измерительному и контрольному выходам одного измерительного тракта датчика. В модулях А5 и А6 используется режим фильтрации выходных сигналов.

Модули А3 и А4 (ADAM-4021) предназначены для вывода токовых сигналов 0-5мА и 4-20мА. Причём значение тока на выходе 4-20мА лежит в диапазоне 0-0,1мА, означает для приёмника сигнала "ОТКАЗ" УНО-60М-01.

Модуль А2 (ADAM-4017) используется для ввода в MicroPC 4000 токового сигнала, пропорционального температуре теплоносителя. В качестве добавочного резистора используется высокостабильный и высокочастотный резистор 120 Ом, с соответствующим пересчётом в процессе обработки принимаемой информации.

Модуль А7 (ADAM-4060) используется для управления светодиодной индикацией и подачей питания на датчики.

Модуль А8 (ADAM -4520) использован для согласования интерфейсов RS-232 и RS-485.

Вынесенные на переднюю панель УНО-60М-01 модули А5 и А6 (ADAM-4080D) позволяют использовать их цифровые индикаторы для выдачи обслуживающему персоналу оперативной информацией, необходимой при непосредственной работе с устройством.

Связь с внешней персональной ЭВМ осуществляется по интерфейсу RS-232, при этом необходимо обеспечить гальваническую связь корпусов УНО-60М-01 и внешней персональной ЭВМ.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АСУ ТП

Вопросы оценки автоматизации современных АЭС приобретают все большее значение. Это связано с тем, что значительное число тепловых электростанций испытывают острую необходимость в модернизации систем контроля и управления (СКУ) основного технологического оборудования. Это обусловлено, помимо моральной деградации, исчерпанием физического ресурса средств КИП и А (как правило, оборудование находится в эксплуатации 15 20 и более лет), а также отсутствием запасных частей (большинство используемых приборов снято с производства). Радикальным решением проблемы является демонтаж существующей СКУ с заменой ее полномасштабной АСУ ТП (так называемый "бульдозерный" вариант). Однако он требует "крутых" единовременных затрат, длительного простоя оборудования, серьезной подготовки персонала, что не всегда приемлемо, учитывая сегодняшние реалии в энергетике, а также ограниченный оставшийся срок эксплуатации основного оборудования.

Вместе с тем существенное снижение остроты проблемы может быть достигнуто при внедрении относительно недорогих локальных наращиваемых информационно контролирующих систем (ИКС), которые бы "вписывались" в существующие СКУ с полной заменой старых систем контроля ("безударный" вариант). Примером такого решения является внедрение разработанной мною системы АСУ ТП.

Экономический результат внедрения любой системы контроля, в том числе и ИКС АЭС, может быть определен на основании сопоставления трех основных показателей:

1) единовременных капитальных вложений на приобретение, монтаж и наладку всего комплекса средств автоматизации;

2) ежегодных расходов на эксплуатацию этих средств;

3) приростом технико-экономического эффекта, который получает производство от внедрения нового, более совершенного уровня контроля.

Определение технико-экономического эффекта от реализации как отдельных функций, так и ИКС в целом, является сложной задачей, решение которой целесообразно разделить на два последовательных этапа:

- определение технической эффективности;

- определение экономической эффективности.

Под технической эффективностью следует понимать степень соответствия системы поставленным перед ней техническим задачам. А под экономической - степень соответствия полученного прироста прибыли (или уменьшения издержек) затратам на создание системы и ее последующую эксплуатацию.

Экономическая эффективность является обобщающим критерием оценки, так как основана на улучшении технических параметров оборудования. Упрощенная схема структуры определения технико-экономического эффекта ИКС ТП АЭС показана на рисунке 4.1.

Результаты определения технической эффективности можно представить в виде вектора, компонентами которого являются технические показатели, характеризующие контролируемый объект, технические средства ИКС и обслуживающий персонал.

Определение этих компонентов должно базироваться на теоретических и экспериментальных исследованиях, а также на результатах обработки эксплуатационных показателей работы энергооборудования и его систем управления.

Разработка обобщенного критерия технической эффективности чрезвычайно сложна. Поэтому целесообразно ограничиться следующими частными показателями технического эффекта.

Экономичностью - свойством технологического оборудования, технических средств ИКС и персонала выполнять заданные функции с определенными текущими затратами (количественно определяется КПД агрегатов, расходов материалов и др.).

Рисунок 4.1 Упрощенная схема структуры определения технико-экономического эффекта ИКС ТП АЭС

Надежностью - свойством технологического оборудования, технических средств ИКС и персонала выполнять заданные функции в течение некоторого времени без вынужденных перерывов (количественно определяется средним числом отказов с учетом характера их последствий).

Долговечностью - свойством технологического оборудования, технических средств ИКС выполнять заданные функции до определенного предельного состояния (количественно определяется сроком службы до списания).

Все указанные показатели должны рассматриваться в трех характерных режимах: в нормальном, в нестационарном (при пусках и остановах) и в аварийном.

Каждый элемент системы управления предназначен для воздействия на технологические параметры энергооборудования. поэтому изменение любого элемента системы приводят к изменению качества управления этими параметрами. Последние, в свою очередь, должны быть связаны с техническими показателями экономичности, надежности и долговечности.

Экономический эффект является обобщенным критерием качества ИКС, где частные показатели технической эффективности учитываются с весом, определяемым той денежной экономией, которую они обеспечивают.

Наиболее обобщенным показателем эксплуатационных расходов производства электроэнергии и пара являются себестоимость отпущенного (кВт·ч), и произведенное количество пара (т/ч). Составляющие себестоимости (топливная, заработная плата, амортизационные отчисления, текущий ремонт, расход вспомогательных материалов и др.) отражают различные стороны производства, и в качестве потенциальных источников экономии могут быть использованы для оценки эксплуатационных расходов различных функций системы контроля.

Учитывая особенности производства электроэнергии и пара, при расчете экономического эффекта целесообразно применять следующие допущения:

- экономический эффект ограничивается рамками станции;

- распределение нагрузки между энергоблоками станции осуществляется оптимальным образом;

- при увеличении числа часов использования установленной мощности энергоблока дополнительно выработанная им электроэнергия расходуется на замещение менее экономичных мощностей в единой энергосистеме;

- режим нагрузки парогенератора 420 т/ч;

- фактор времени при проведении капитальных затрат к году внедрения ИКС учитывается только при условии продолжительности вложения затрат более трех лет;

- экономия от изменения затрат труда рассчитывается, исходя из одинаковой производительности труда в сравниваемых вариантах.

Определение показателей технической эффективности ИКС генерирующими тепло объектами является сложной научно-технической задачей, требующей разработки ряда методологических вопросов, наличия значительных статических данных о работе ИКС на многих установках; проведения специальных промышленных испытаний; постановки исследований, связанных с наличием человека как звена системы контроля, а также решения некоторых других вопросов.

4.2 РАСЧЁТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ НА ПОКУПКУ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И РАСХОДНОГО МАТЕРИАЛА АСУ ТП

На АЭС АСУ ТП, как таковая, поэтому представляется возможным модернизация какой либо старой системы. В связи с этим необходимо приобретать полный комплекс средств измерения и контроля включая к ним средства монтажа. Наименования, количество и цены на оборудования для удобства снесены в таблицу.

Таблица 4.1 Смета на приобретаемое оборудование

№ п/п	Наименование продукции	Марка продукции	Кол-во (шт.)	Единица измерения	Цена за 1ед. (руб.)
1	Датчик навесной	НАР-12М-Н	4	комплект	1150500
2	Датчик погружной	НАР-12М-П	12	комплект	1100000
3	БДИН-3М	НАР-12М-ИК	6	шт.	580000
4	Источник нейтронов	ИБН-7,8,9	19	шт.	88500
5	Модуль центрального процессора	MicroPC 4000-386-25MHz-1МВ	1	шт.	19400
6	Модуль изолированного дискретного ввода-вывода	5624 MicroPC 4000	1	шт.	9600
7	Модуль аналогового ввода	ADAM-4017	1	шт.	4500
8	Модуль ввода частотных/импульсных сигналов	ADAM-4080D	2	шт.	5075
9	Модуль аналогового вывода	ADAM-4021	2	шт.	4190
10	Модуль релейного дискретного вывода	ADAM-4060	1	шт.	3130
11	Преобразователь сигналов интерфейса RS-232 в RS422/RS-485	ADAM-4520	1	шт.	2065
12	Адресуемый терминал ввода-вывода данных	DK-8070	2	шт.	3600
13	Интерфейс соединительный	RS232	3	шт.	120
14	Блок питания стабилизирующий	EC100/24	3	шт.	1180
15	Источник питания	7112	1	шт.	7400
16	Крейт на 4 места	5254LP	1	шт.	3070
17	Фильтр сетевой	МА05/1/2	1	шт.	200
18	Блок вентиляторов	1 блок 2 вентилятора	1	шт.	1300
19	Ноутбук	Samsung Z50	1	шт.	37500
	итог	11083500
	Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%	11416005

Средства монтажа подключения и настройки для удобства снесены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Смета на расходные материалы

№ п/п	Наименование продукции	Марка продукции	Кол-во (шт.)	Ед. измерения	Цена за изделия (руб.)
1	Кабель контрольный	КВВГЭнгх24	600	м.	15
2	Кабель контрольный	КВВГЭнгх36	2500	м.	23
3	Ключи гаечные	PE-HD	3	набор	80
4	Спирт	этиловый	3	л.	100
5	Олово		1	кг.	450
6	Канифоль		1	кг.	200
7	Интерфейсный кабель	ALCATEL	50	м.	10
8	Программное обеспечение в среде DOS, (диск)		4	шт.	75
9	Программное обеспечение в среде Windows, (диск)		2	шт.	4000
	итог	72490
	Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%	74664,7

4.2.1 Годовые расходы на электроэнергию, расходуемую на питание средств АСУ ТП

Годовые расходы на электроэнергию, расходуемую на питание средств АСУ ТП:

и_ээ = N_пр· t_р · k_з · с_ээ • 10², руб.,

где: N_пр- присоединенная электрическая мощность средств АСУ ТП; t_р - число часов работы средств АСУ ТП;

t_р = Т_к · k_экс = 8 760 · 0,904 = 7919 ч;

где k_экс- к-т экстенсивности;

k_экс= Т_р / Т_пр = (365 - 35) · 24 / 365 · 24 = 0,904;

k_з - к-т, учитывающий потребление электроэнергии по мощности для системы (к_з= 0,7 - 0,9);

c_ээ - себестоимость выработанного 1кВт.ч на АЭС;

И_ээ = 1,5 · 7919 · 0,7 · 1,63 • 10² = 13553 руб.;

Годовые потери, связанные с надежностью средств автоматизации, определяются путем расчета затрат на текущий внеплановый ремонт и зависят от числа отказов систем.

Расчет годовых расходов на текущий внеплановый ремонт:

И_вр = ( с_ср^э · t_в · с_ч· к_доп ) · n₀,

где: с_ср^э - средняя стоимость отказавшего элемента, руб.;

t_в - среднее время устранение отказа, ч;

с_ч - часовая тарифная ставка ремонтника, руб;

к_доп - к-т, учитывающий доплаты, дополнительную зарплату и отчисления по соцстраху. При укрупнённых расчетах k_доп=1,7..1,9;

n₀ - измененное количество отказов в течении года, шт;

И_вр = ( 3073 · 6 · 3 · 1,7 ) · 3 = 282101,4 руб.

Экономия от повышения надежности внедрения новой ИКС:

И_вн = У_р = С_уп · N · t_в·n₀, руб.,

где: N - падение нагрузки, вследствие внеплановых остановок АСУ ТП, Мвт·ч;

У_р- уменьшение ущерба от изменения режима работы технологического оборудования, руб.;

С_уп - себестоимость условно - постоянных издержек, руб.;

И_вн = 8,73 · 300 · 6 · 3 = 47 168,29 руб.;

С_уп1 = И-И_т / W_отп = (4,81 · 10⁷ )·10²/ 5 506 666·10³ = 8,73·10^-1 коп/кВт.ч;

С_уп2 = И-И_т / W_отп + W = ( 4,81 · 10⁷ ) · 10² /( 5 506 666 + 5,4·10³ ) · 10³=8,72 · 10-1 коп/кВт. Ч;

W = N · t_в · n₀ = 300 · 6 · 3 = 5,4·10³ МВт. ч;

Себестоимость с учетом предотвращения внеплановых падений мощности:

с₂ = с₁ - (С_уп1 - С_уп2) = 1,63 - ( 8,73 · 10^-1 - 8,72 · 10^-1) =1,618 коп/кВт. Ч;

Прочие расходы:

И_пр =0,15 ·(И_а + И_рем) =0,15·(145 964,42 + 65 194,92)=31 673,9 руб.;

И_сист = 145 964,42 + 65 194,92 + 135,53 - 29648,92 + 31 673,9 + 47 168,29 = 260 488,14 руб.;

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 ОХРАНА ТРУДА НА АЭС

В разделе "охрана труда" рассмотрено обеспечение благоприятных условий труда пользователя автоматизированной системой управления.

5.1.1 Общие вопросы охраны труда на АЭС. Организация охраны труда

Охрана труда - это система законодательных, социально-экономических, технических и санитарно-гигиенических мероприятий обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Охрана труда включает в себя: организационно-правовые вопросы, технику безопасности, санитарную и пожарную профилактику.

Техника безопасности - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария - это система организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействия на работающих вредных факторов.

Радиационная безопасность - это система организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, состояние защищенности людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Пожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей при пожарах, предотвращение пожаров, ограничение их распространения и создание условий тушения пожаров.

Общее руководство мероприятиями по охране труда на АЭС осуществляет директор, а за непосредственную организацию охраны труда отвечает главный инженер. В цехах, отделах, лабораториях и участках непосредственную организацию работ по охране труда осуществляют начальники цехов, руководители отделов, лабораторий и участков. Эти лица несут персональную ответственность за состояние работы по охране труда. Непосредственное методическое руководство и оказание оперативной помощи подразделением АЭС в организации работ по охране труда осуществляет отдел охраны труда АЭС. Систематическая работа по охране труда с персоналом АЭС осуществляется в соответствии с "Руководящими указаниями по организации работ с персоналом на энергетических предприятиях и организациях". Для этого на каждой АЭС составляются годовые план - графики работы с персоналом, которые включают в себя подготовку и повышение квалификации работающих, обучение безопасным методам труда, противоаварийные тренировки, проведение дней охраны труда, проверку знаний рабочих и инженерно-технического персонала по правилам технической эксплуатации, техники безопасности, радиационной и пожарной безопасности.

Оперативный, оперативно-ремонтный и ремонтный персонал АЭС проходит следующие обязательные формы производственно-технического обучения: инструктажи, противоаварийные и противопожарные тренировки, учебу по специальности и по вопросам техники безопасности в учебно-тренировочном центре.

В системе мероприятий обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности, работающих большое значение имеет тщательное расследование несчастных случаев и своевременное устранение выявленных в процессе расследования нарушений в области охраны труда.

Законодательство устанавливает различные виды ответственности должностных лиц допустивших нарушение требований охраны труда. На каждой АЭС разрабатывается и утверждается директором АЭС положение, в котором указывается круг лиц и объем их ответственности за соблюдение законодательства об охране труда.

АЭС является мощным источником теплового воздействия на окружающую среду. Выделение тепла происходит с уходящими газами, при сбросе технической воды в сбросные каналы, а также при работе основного технологического оборудования. Потоки тепла приводят к изменению микроклимата в районе размещения АЭС.

Электрическая часть АЭС имеет в своем составе большое количество мощного оборудования, которое является мощным источником электромагнитного излучения. В первую очередь это генератор, блочный трансформатор, токопроводы, открытое распределительное устройство и воздушные линии электропередач. Электромагнитные поля, возникающие в районах расположения этого оборудования оказывают угнетающие влияние на нервную систему человека, способствуя ее истощению, а также способствуют свертыванию белка в организме.

5.1.2 Обеспечение благоприятных условий труда пользователя АСУ ТП

Рассмотрим требования к современным нормам, направленные на сохранение здоровья и работоспособности оператора АСУ ТП.

Впервые об опасности компьютерной техники для здоровья человека в мире заговорили в конце 70-х годов, когда группа американских ученых опубликовало доклад о росте числа заболеваний у людей, работающих за компьютером.

Совокупность факторов производственной среды, оказывающей влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда, называется условиями труда. Организация и улучшение условий труда на рабочем месте является одним из важных резервов производительности и эффективности труда.

Основными, при определении условий труда, являются следующие вопросы: производственный микроклимат помещения, производственное освещение, воздействие шума и вибрации, электромагнитные излучения, электро, пожаробезопасность, эргонометрические характеристики рабочего места.

К нормируемым параметрам микроклимата относятся: температура воздуха, относительная и абсолютная влажность воздуха, скорость движения воздуха.

Нормы производственного микроклимата определяют оптимальные условия для рабочей зоны, и нормируются в соответствии с принятыми Госкомсанэпиднадзором санитарными нормами и правилами (СанПиН) 2.2.2/2.4.1340-03.

Таким образом, температура воздуха в помещении, где установлены компьютерные станции, должна находиться в пределах от 19 до 21 ⁰С, относительная влажность воздуха от 55 до 62 %, абсолютная влажность 10 г/м³, скорость движения воздуха должна соответствовать менее 0,1 м/с.

5.1.3 Электробезопасность

Помещения на АЭС характеризуются довольно большим количеством электрических приборов, оборудования различного напряжения от 12В до 6кВ и более. Это предъявляет повышенное внимание к вопросам электробезопасности. Технические и организационные меры защиты осуществляются с учетом класса помещения, напряжения и назначения электроустановок.

Для обеспечения безопасных условий работы выполняются следующие технические защитные меры: зануление; защитное отключение; применение малых напряжений; защита от опасности при переходе напряжения с высокой стороны на низкую; защита от случайного прикосновения к токоведущим частям; применение электрозащитных средств и т.д. Здания и сооружения, а также люди на АЭС, защищаются и от атмосферного электричества молниеотводами.

Для исключения возможности возникновения ситуаций, опасных для жизни и здоровья людей, все элементы технических средств системы АСУ ТП, находящиеся под напряжением заземляются. Всё оборудование ПТК располагается в местах, безопасных для пребывания людей и отвечающих санитарным нормам.

К работе с устройствами системы АСУ ТП допускаются лица не только ознакомившиеся с заводской документацией, но прошедшие инструктаж по ТБ при работе с электрооборудованием напряжением до 1000 В.

К организационным мероприятиям по обеспечению безопасности работ: выполняемых на электроустановках, относятся: выдача нарядов и распоряжений, выдача разрешений на подготовку рабочих мест и допуска; производство допуска к работам; надзор во время работы; организация перерывов в работе и т.д.

К техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность проведения работ в действующих электроустановках, относятся: выполнение необходимых отключений и принятие мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры; вывешивание запрещающих плакатов на приводах ручного и на ключах дистанционного управления; проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, на которых должно быть наложено заземление для защиты людей от поражения электрическим током; вывешивание предостерегающих и разрешающих плакатов, ограждение при необходимости рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей. К работе на электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет.

Создание безопасных условий при эксплуатации электроустановок осуществляется их конструктивными элементами (постоянными ограждениями, стационарными заземляющими ножами и т.п.), выполняющими защитные функции, а также коллективными и индивидуальными электрозащитными средствами.

К электрозащитным средствам, служащим для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля, относятся: изолирующие штанги и клещи, электроизмерительные клещи, указатели напряжения, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, диэлектрические перчатки, боты, галоши, ковры, изолирующие накладки и подставки, переносные заземления, оградительные устройства и диэлектрические колпаки, плакаты и знаки безопасности.

Кроме этих средств применяются также и средства индивидуальной защиты: очки, каски, рукавицы, противогазы, предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты.

5.1.4 Вентиляция и отопление

На АЭС предусмотрены приточно-вытяжные общеобменные и местные вытяжные системы вентиляции. При этом соблюдается принцип раздельного вентилирования помещений зоны контролируемого доступа и зоны свободного режима. Основным принципом организации вентиляции производственных помещений является обеспечение направленности движения воздушных потоков только в сторону более грязных помещений. Отопление помещений предусматривается воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией.

5.1.5 Освещение производственных помещений

Рациональное освещение производственных помещений и рабочих мест на АЭС имеет большое значение для выполнения персоналов своих функциональных обязанностей в условиях, когда в большинстве помещений отсутствует естественное освещение. На АЭС предусматривается естественное, совмещенное и искусственное освещение. Для освещения помещений применяются, как правило, газоразрядные лампы низкого и высокого давления - люминесцентные, металлогенные, натриевые, ксеноновые и дуговые ртутные лампы.

Рационально устроенное освещение на рабочих местах работников, обеспечивает высокий уровень работоспособности и оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда.

Вся информация подается через зрительный анализатор. Вредные воздействие на глаза человека оказывают следующие опасные и вредные производственные факторы: недостаточное освещение рабочей зоны, отсутствие/недостаток естественного света, повышенная яркость, перенапряжение анализаторов (в т.ч. зрительных). Нормирование естественного освещения осуществляется СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ЭВМ" в зависимости от характера зрительной работы.

Во избежание бликов от естественного освещения рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. Приемы искусственного освещения позволяют изменить освещение помещений за счет переключения светильников. Нормирование искусственного освещения также осуществляется СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы КЛЛ. Для расчета искусственного освещения применяют метод коэффициента использования потока.

5.1.6 Защита от шума и вибрации

Шум - всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Для измерения шума служат шумомеры типа ШВК с фильтром ФЭ-2, а так же виброакустическая аппаратура типа RFT.

Источником возникновения шума и вибрации являются вращающиеся машины, технологические установки и аппараты, в которых происходит перемещение с большой скоростью жидкостей и газов, электротехническое оборудование с переменными электромагнитными полями. С физиологической точки зрения шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывают вредное воздействие на организм человека.

Для предупреждения вредного воздействия шума применяется целый комплекс защитных мероприятий. Основное мероприятие для защиты от шума - снижение его в источнике, высокое качество изготовления и правильная эксплуатация. Для защиты от шума применяются строительно-акустические меры: звукоизоляция ограждающих конструкций; звукопоглощающие конструкции и экраны; глушители шума; правильная планировка и застройка. В качестве средств индивидуальной защиты от шума применяются вкладыши, наушники, шлемы и костюмы.

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные им уровни шума на рабочем месте не должны превышать 20 дБ, что является областью звукового комфорта.

Оборудование (принтеры, сканеры, ксероксы), шум которого превышает нормативные уровни, должно размещаться вне помещения с ЭВМ.

5.1.7 Электромагнитное излучение компьютеров

Основным источником различных видов излучений (электромагнитного, ионизирующего, неионизирующего) и статического электричества являются мониторы. Электронно-лучевая трубка монитора является потенциальным источником рентгеновского излучения. Интенсивность рентгеновского излучения зависит от напряжения, используемого в электронно-лучевой трубке монитора. Стандартное для большинства мониторов напряжение дает излучение, которое по уровню близко к фоновому и, в общем, не опасно, но у мониторов с большими размерами трубок из-за более высокого напряжения интенсивность рентгеновского излучения может быть намного выше.

Ультрафиолетовое излучение дает синий люминофор экрана монитора. Это оказывает разрушающее воздействие на сетчатку глаза.

Безопасность пользователя компьютера может быть обеспечена при использовании монитора, удовлетворяющего требованиям стандартов MPR 1987:2 и MPR 1990:8, выработанных Шведским национальным советом по изменениям и тестированию, как наиболее жестких к эргономическим характеристикам дисплеев, а так же ТСО - 92 (Шведской конфедерации профессиональных наемных работников), в котором сосредоточены требования в отношении таких показателей, как потребление энергии, тепловое и электромагнитное излучение.

Большинство экранов современных мониторов оснащено многослойным специальным покрытием, которое обеспечивает комбинированную защиту от отражений, бликов, зарядов статического электричества и позволяет обходится без дополнительных фильтров.

На комфортную работу с современными графическими операционными системами и программными продуктами также влияют такие параметры монитора, как размер экрана по диагонали, частота кадровой развертки и разрешение.

В настоящее время используются мониторы с диагональю 14, 15, 17, 21 и более. Частота кадровой развертки влияет на утомляемость и легкость восприятия мелких элементов изображения. Чем она больше, тем меньше устают глаза и тем легче рассмотреть на экране что-то маленькое. Тип развертки также оказывает влияние на восприятие изображения.

Развертка бывает чересстрочной и прогрессивной. В последнем случае один кадр формируется за один проход электронного луча по экрану, а не за два - сначала по четным, а затем по нечетным строкам, как при чересстрочной. В результате этого изображение на экране не мерцает, мелкие элементы воспринимаются также четко, как и крупные. VESA (Ассоциация по стандартизации в видео электронике) определила частоту 75 Гц в качестве своего стандарта для приемлемого эргономического дисплея.

Разрешение монитора - это количество точек, отображаемых на экране по горизонтали и по вертикали. Чем оно больше, тем больше информации умещается на экран, но тем меньше становятся элементы изображения и тем труднее их воспринимать на маленьких мониторах. Для 14 мониторов наиболее приемлемое разрешение 640х480 точек, для 15 - 800х600 точек, для 17 - 1024х768 точек. При этом размеры элементов изображения будут примерно одинаковыми.

Тем не менее, в течение рабочего дня необходимо равномерно распределять и чередовать различную по степени напряженности нагрузку (ввод данных, редактирование программ, печать документов или чтение информации с экрана). При этом непрерывная работа за монитором не должна превышать четырех часов при восьми часовом рабочем дне, а количество обрабатываемых символов (знаков) 30 тыс. за 4 часа работы.

При эксплуатации ЭВМ возможны возникновения следующих аварийных ситуаций: короткие замыкания, перегрузки, повышение переходных сопротивлений в электрических контактах, перенапряжение, возникновение токов утечки. Во избежания перечисленных аварийных ситуаций должны соблюдаться следующие требования и меры: напряжение в сети должно соответствовать тому на которое рассчитаны ПК и периферийные устройства; необходимо наличие защитного заземления; использовать оборудование обеспечивающие защиту от перепадов напряжения в сети.