Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Článek rámcově informuje o rozsahu a způsobu realizace úlohy Obnova SKŘ pro moduly M345 v Jaderné elektrárně Dukovany z pohledu společnosti , která realizuje komplexní dodávku nových automatizačních systémů.
Společnost ZAT a. s. je firma s více než 45letou tradicí dodávek v oboru automatizace technologických procesů. Své systémy a služby dodává především do oborů jaderné i klasické energetiky, povrchové těžby a dopravy surovin, distribuce plynu, dopravy a pro řízení různých průmyslových procesů.
V oboru jaderné energetiky, kterému je předpovídán velký rozmach, firma rozvíjí spolupráci s dodavateli technologického zařízení a sleduje současný trend technického rozvoje. Jednou z významných společností, se kterými firma ZAT spolupracuje, je společnost Škoda Jaderné strojírenství a. s. (Škoda JS). V Jaderné elektrárně Dukovany obě firmy společně realizovaly úlohu Obnova SKŘ pro moduly M12 a nyní taktéž společně úspěšně řeší obdobnou úlohu pro moduly M345.
Automatizační systém ZAT Plant Suite MP
Systémy ŘSB a DIAG (viz dále) dodávané v rámci modernizace modulů M345 jsou založeny na automatizačním systému ZAT Plant Suite MP, produktu firmy ZAT, který obsahuje vhodný hardware a software pro všechny požadované úrovně řízení a kategorie bezpečnosti (tab. 1).
Technologickou úroveň řízení představují provozní řídicí stanice (v terminologii firmy ZAT procesní stanice) podle tab. 1 a další automatizační prostředky v přímém styku s technologickým zařízením (procesem). Úroveň řízení procesu (ZAT: procesní úroveň) představují průmyslové výpočetní servery nacházející se na rozhraní mezi technologickou úrovní a centrální operátorskou úrovní řízení. Operátorskou úroveň řízení představují operátorské, archivační a servisní stanice určené k realizaci centralizovaného styku s obsluhou, k archivaci dat, poskytování dat externím systémům apod.
Prostředky automatizačního systému ZAT Plant Suite MP jsou v rámci dále uvedených použitých platforem doplněny dalšími komponentami zajišťujícími rozhraní s technologickým procesem a operátorskými stanicemi a propojení celého systému.
Skříně a panely
Při obnově SKŘ v Jaderné elektrárně Dukovany jsou použity nové skříně, popř. panely (obr. 1). Koncepce nových skříní, které nahrazují dosavadní panely, vychází z existujících požadavků a omezení, mezi něž patří zachování současné kabeláže, přesměrování a oddělení kabeláže (signálů I/O) v závislosti na kategoriích bezpečnosti, dispoziční uspořádání a ve většině případů chybějící zdvojená podlaha (obr. 2). Další omezení s sebou nese dělba na etapy, v nichž jsou po úsecích realizovány jednotlivé dílčí části projektu obnovy. Co se týče panelů, zamění se dosavadní panel za panel nový, přičemž je zachováno dispoziční umístění. Pro separaci signálů v panelech v závislosti na kategoriích bezpečnosti je v některých případech použit ranžírovací podstavec, na který je podle potřeby umístěn panel s určitou částí SKŘ. Přístup do podstavce je zajištěn z obou stran, a to oddělený a nezávisle uzamykatelný. Z jedné strany jsou připojeny kabely se signály kategorie bezpečnosti A a z druhé strany kabely se signály kategorií bezpečnosti B, C a N. Podstavec je seizmicky odolný a splňuje relevantní požadavky na bezpečnost podle kategorie A. Uprostřed podstavce je svislá stěna oddělující prostor pro signály kategorie bezpečnosti A od prostoru pro signály kategorií bezpečnosti B, C a N. V podstavci je místo pro vodorovné vedení kabelů, a spojí-li se několik podstavců k sobě, vznikne průchozí prostor pro položení kabelů.
Použité platformy ZAT
Platforma je množina hardwarových a softwarových komponent, které mohou pracovat společně v jedné nebo několika specifikovaných konfiguracích.
Při obnově SKŘ jsou použity čtyři různé platformy navržené ve firmě ZAT primárně pro určité kategorie bezpečnosti realizovaných funkcí (tab. 2).
Platformy jednotlivých typů (A, B, C1, popř. C2) podle tab. 2 jsou použity k realizaci funkcí dané kategorie bezpečnosti (A, B, C, N), tj. nahrazují části původních systémů, které tyto funkce dosud realizovaly (tab. 3).
Obnovované prostředky SKŘ
Úkol obnovy SKŘ spočívá v náhradě původních prostředků SKŘ novými prostředky využívajícími ve velké míře techniku pro řízení technologických procesů na bázi počítačů. Navržená struktura obnoveného SKŘ respektuje současnou koncepci rozdělení zařízení do tří navzájem nezávislých okruhů (resp. divizí), a to blokové dozorny, nouzové dozorny a tzv. nesystému. Obnovený SKŘ je rozdělen na dílčí systémy jak z hlediska jejich poslání, tak z hlediska významu pro bezpečnost.
Z hlediska poslání je obnovený SKŘ rozdělen na tyto dílčí systémy:
-
blokový nadřazený diagnostický a informační systém DIAG,
-
řídicí systémy bloku – primár (ŘSBP),
-
řídicí systémy bloku – sekundár (ŘSBS),
-
řídicí systémy bloku – turbína (ŘSBT),
-
řídicí systémy bloku – bloková dozorna (ŘSBB),
-
řídicí systémy bloku – nouzová dozorna (ŘSBN),
-
řídicí systémy bloku – systém vlastní spotřeby bloku elektro (ŘSBE).
Systém DIAG
Systém DIAG je součástí první linie obrany do hloubky a je realizován na platformě C1. Je navržen jako blokový diagnostický systém pro zajištění nových funkcí sběru a zpracování dat mimo informační počítačový systém PCS a jsou v něm realizovány tyto základní funkce:
-
sběr údajů z obnovených systémů,
-
diagnostika on-line vlastních zařízení a vstupních dat zahrnující soubor informací o poruchách jednotlivých komponent systému DIAG (servery, počítačová pracoviště pro styk s obsluhou, jednotlivé prvky vnitřních a vnějších komunikačních pojítek) a soubor informací o poruchách datových toků mezi jednotlivými částmi systému,
-
diagnostika on-line vstupních signálů SKŘ na vyšší úrovni (zejména porovnání hodnot získaných redundantním měřením téže technologické veličiny),
-
zpracování signálů o poruchách,
-
výpočet hodnot veličin odvozených z technologických veličin bloku,
-
zobrazení technologických veličin bloku dostupných v navazujících systémech (ne však pro účely operativního řízení provozu bloku),
-
zobrazení diagnostických dat dostupných v navazujících systémech i získaných vlastní diagnostikou on-line,
-
zobrazení a tisk aktuálních i historických časových průběhů technologických veličin bloku a záznamů,
-
export vybraných dat ve standardních formátech na různá média pro přenos dat v režimu off-line a dlouhodobou archivaci,
-
časová synchronizace systému DIAG se systémem PCS,
-
poskytování časové synchronizace připojeným systémům (ŘSBP, ŘSBS a ŘSBT),
-
obousměrný přenos vybraných dat mezi systémy DIAG a PCS,
-
přenos vybraných dat ze systému DIAG do nadřazené (tzv. nadblokové) sítě NLAN.
Serverová část systému DIAG (viz dále) je umístěna v sále počítače, resp. v místnosti PCS. Dvě pracovní stanice systému DIAG jsou v místnosti s PCS a po jedné stanici je v blokové dozorně, nouzové dozorně a v místnosti údržby systému měření a regulace na podlaží +14,7m.
Informace na vlastních pracovních stanicích pro styk s obsluhou jsou prezentovány stejnou formou a způsobem, jako je tomu u dosavadních terminálů PCS v blokové a nouzové dozorně. Jde o stanice, které nejsou určeny k řízení provozu bloku, ale pro analytické a diagnostické účely a pro potřeby údržby.
Systém DIAG obsahuje serverovou část (výpočetní servery pro zpracování dat, archivační servery a tzv. alarmní servery pro sběr dat z výpočetních serverů, vyhodnocování výstrah a jejich sdílení se všemi operátorským stanicemi), páteřní směrovače předávající vybraná data do PCS a z PCS a do NLAN a inženýrské servisní systémy pro správu a údržbu systému včetně nástroje PVCS pro automatizovanou podporu správy a řízení verzí (Software Configuration Management – SCM podle ISO 9000-3,ISO 10007, ISO 15846 a CMM Level 2). Dále jsou jeho součástí operátorské stanice včetně části pro styk s obsluhou a údržbou (HMI, pouze sdělení neoperativní povahy), řadiče domény pro správu sítí, vnitřní (přenos dat uvnitř DIAG) a vnější komunikační linky (síť platforem B a C, přenos dat mezi systémy ŘSB a DIAG a mezi jednotlivými řídicími systémy bloku).
Systém ŘSBP
Řídicí systémy primárního okruhu bloku (ŘSBP) jsou určeny k řízení technologického zařízení primárního okruhu. Jsou členěny a odděleny podle příslušnosti k bezpečnostním kategoriím a podle příslušnosti k nezávislým systémům, resp. nesystému (obr. 3, obr. 4). Jejich úkolem je zejména:
-
zajištění řídicích a informačních funkcí současných systémů RAPO a KASKAD,
-
sběr provozních a diagnostických údajů z připojených měřicích obvodů, akčních členů a ostatních zařízení (obr. 5),
-
zpracování a verifikace uvedených údajů a jejich přenos do systému DIAG,
-
diagnostika on-line a periodické testy zařízení ŘSBP a přenos diagnostických údajů do systému DIAG.
Systém ŘSBS
Řídicí systémy sekundárního okruhu bloku (ŘSBS) jsou určeny k řízení technologického zařízení sekundárního okruhu vyjma turbosoustrojí a jeho příslušenství a jsou členěny a odděleny podle příslušnosti k bezpečnostním kategoriím a podle příslušnosti k nezávislým systémům, popř. nesystému. Jejich hlavním úkolem je:
-
zajistit řídicí a informační funkce současných systémů RASO a MODIN a části systému DASO,
-
sbírat, zpracovávat a verifikovat a předávat do systému DIAG provozní a diagnostické údaje z připojených provozních přístrojů i z vlastního zařízení ŘSBS (obdobně, jak je rozvedeno u ŘSBP).
Systém ŘSBT
Řídicí systémy turbosoustrojí (ŘSBT) řídí technologické zařízení turbosoustrojí a jeho příslušenství. Opět jsou členěny a odděleny podle příslušnosti k bezpečnostním kategoriím a podle příslušnosti k nezávislým systémům, popř. nesystému, a jejich úkolem je zejména:
-
zajistit řídicí a informační funkce současných systémů TVER, ZSB a ZSTG a části systému DASO,
-
sbírat, zpracovávat a verifikovat a předávat do systému DIAG provozní a diagnostické údaje z připojených provozních přístrojů i z vlastního zařízení ŘSBT (obdobně, jak je rozvedeno u ŘSBP).
Systémy ŘSBB, ŘSBN
Automatizační systémy ŘSBB, ŘSBN jsou členěny a odděleny podle příslušnosti k bezpečnostním kategoriím a určeny k digitalizaci odbočených analogových signálů přiváděných do konvenčních prvků (zobrazovače) v blokové a nouzové dozorně, k realizaci algoritmů zpracování poruchových signálů a ovládání s použitím předvolby a dalších speciálních řídicích funkcí dostupných v prostorách blokové a nouzové dozorny.
Systém ŘSBE
Řídicí systém vlastní spotřeby bloku elektro (ŘSBE) je umístěn v blokové dozorně a je určen ke sledování a řízení elektrické části zařízení. Jeho úkolem je zejména:
-
zajištění řídicích a informačních funkcí současného řídicího systému vlastní spotřeby bloku a informačních funkcí současné signalizace poruch elektročásti,
-
sběr provozních a diagnostických údajů z připojených provozních přístrojů apod.,
-
ověřování platnosti a zpracování uvedených dat a jejich přenos do elektrické dozorny,
-
diagnostika on-line zařízení ŘSBE.
Zařízení systému ŘSBE v podstatě tvoří pouze zařízení systému ŘSBEC, tj. systému pro vykonávání funkcí kategorie C a popř. N. Funkce kategorií A ani B systém ŘSBE nevykonává ani není dále členěn podle příslušnosti k nezávislým systémům, resp. nesystému. Dedikované prvky HMI, které jsou umístěny na obnovovaných skříních, jsou sice určeny i pro ruční dálkové ovládání kategorie A, ale jejich obnova se omezuje pouze na jejich záměnu za ekvivalenty a vylepšení jejich uspořádání na panelech (obr. 6). Systém ŘSBE proto není k jejich obnově použit.
Související služby
Součástí realizovaných dodávek je komplexní inženýrink, zahrnující zejména koordinaci a řízení dodávaných činností a subdodávek, projektové zpracování požadavků zákazníků a veškeré související služby. Podle rozsahu dodávky společnost ZAT nabízí služby zahrnujícví konzultaci, zpracování úvodního a prováděcího projektu, kompletaci a výrobu, instalaci na stavbě, školení a poprodejní servis. Tyto služby jsou zajištěny na principech týmové práce, která je zárukou maximální zodpovědnosti a individuálního přístupu k zákazníkovi.
Závěr
Společnost ZAT na základě zkušeností získaných při realizace uvedených projektů a sledování trendů v rozvoji jaderné energetiky neustále hodnotí a rozvíjí nabízené automatizační systémy, a to jak v oblasti technické, tak i legislativní. Systematicky si tak připravuje a v předstihu buduje pozici, která jí umožní uplatnit se při očekávaném rozvoji jaderné energetiky v tuzemsku i v zahraničí. Stavby nových elektráren budou vyžadovat komplexní služby v rámci jednotlivých provozních souborů, tzn. schopnost nejen dodat zařízení, ale také poskytnout veškeré služby spojené s daným provozním souborem, což zahrnuje vše, od úvodního projektu, přes prováděcí projekt, dodávku systému, příslušných kabelových spojů, montáž až po uvedení do provozu a zkoušky – a na toto vše je společnost ZAT v plném rozsahu připravena.
Obr. 1. Skříně systému pro řízení primárního okruhu
Obr. 2. Výstupní svorkovnice pro připojení kabelů od technologického zařízení
Obr. 3. Panel s ochranným systémem bloku
Obr. 4. Koncové jednotky ochranného systému bloku
Obr. 5. Technologické zobrazení v rámci diagnostického systému
Obr. 6. Přední část panelu pro ovládání vlastní spotřeby bloku
Tab. 1. Prostředky systému ZAT Plant Suite MP podle typu, úrovně řízení a kategorie bezpečnosti
Tab. 2. Platformy ZAT podle kategorie bezpečnosti realizovaných funkcí
Tab. 3. Náhrada původních systémů SKŘ platformami ZAT