Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

Obnova SKŘ Jaderné elektrárny Dukovany – moduly M345

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.
Karel Stočes, ZAT a. s.
 
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