- конструкция насоса должна обеспечивать:

всесторонний контроль и проверки;

заземление электрооборудования;

защиту вращающихся частей съемными кожухами.

Основные технические характеристики насоса приведены в таблице 11:

Таблица 11. - Основные технические характеристики насоса

Наименование параметра, размерность	Номинальное значение
Подача, кг/с	3,33
Напор, МПа	0,5
Частота вращения, об/мин	3000
Температура перекачиваемого конденсата, °С	ок. 100
Мощность электродвигателя, кВт	5,5

4.6 Подогреватели высокого давления

Подогреватели высокого давления ПВ-110 (ПВД2 и ПВДЗ) предназначены для регенеративного подогрева питательной воды паром из отборов турбины.

Основные характеристики подогревателей приведены в таблице 12:

Таблица 12. - Основные характеристики подогревателей

Обозначение подогревателя по схеме	ПВД2-1.1,	ПВДЗ-1.1,
	ПВД2-2.1	ПВДЗ-2.1
Тип подогревателя	ПВ-110	ПВ-110
Расход подогреваемой воды (номинальный), т/ч	117,5x2	117,5x2
Число ходов по питательной воде	2	2
Температура питательной воды на входе, єС	104	135
Температура питательной воды на выходе, єС	135	174
Максимальное рабочее давление питательной воды, МПа (кгс/см2)	8,0 (80)	8,0 (80)
Расход греющего пара, т/ч	6,5x2	9,2x2
Давление греющего пара, МПа (кгс/см2)	0,35 (3,6)	0,94 (9,5)
Гидравлическое сопротивление: по питательной воде при расходе 120 м3/ч, МПа (кгс/см2)	0,03 (0,3)	0,03 (0,3)
По пару, МПа (кгс/см2)	0,005 (0,05)	0,005 (0,05)
Поверхность нагрева, м2	110	110
Диаметр трубок, мм/мм	16/11	16/11
Количество трубок	312	312

Подогреватель высокого давления ПВ-110 вертикального расположения состоит из следующих основных частей: корпуса, водяной камеры, трубного пучка из U-образных труб, каркасного кожуха трубного пучка, трубной доски.

Корпус подогревателя состоит из сварной обечайки, к которой снизу приварено штампованное эллиптическое днище, а сверху фланец для крепления с водяной камерой.

На корпусе расположены патрубки подвода пара, слива конденсата и лапы для установки на фундаменте. Водяная камера имеет крышку с самоуплотняющейся сальниковой набивкой фланец для крепления к корпусу. Трубная система состоит из трубной доски, каркаса и трубного пучка, состоящего из U-образкых труб диаметром 16x2,5 мм. материал труб сталь 20, корпуса - сталь 20К.

Концы труб закреплены в трубной доске обваркой венчиков и запрессовкой труб на всю глубину трубной доски методом взрыва. Для обеспечения жесткости трубной системы служит каркас.

Подогреваемая вода через патрубок подводится в водяную камеру и. пройдя по трубкам, выходит из водяной камеры. Вход и выход воды в водяной камере разделены перегородкой. Греющий пар, пройдя через систему сегментных перегородок, конденсируется на трубках, а конденсат отводится через нижний патрубок в корпусе.

На корпусе подогревателей установлен указатель уровня.

4.7 Подогреватель низкого давления

Подогреватель низкого давления ПН-90 предназначен для регенеративного подогрева конденсата паром из нерегулируемого отбора турбины.

Основные технические характеристики приведены в таблице 13:

Таблица 13. - Основные характеристики ПНД.

Наименование параметра, размерность	Значение
Номинальный расход подогреваемого конденсата, кг/с	36
Температура подогреваемого конденсата на входе, °С	37.5
Температура подогреваемого конденсата на выходе, °С	74
Давление подогреваемой воды, МПа	0,7
Максимальное давление подогреваемой воды. МПа	1,2
Гидравлическое сопротивление по воде (конденсату), МПа	0,02
Число ходов по воде, шт.	4
Количество трубок в охладителе, шт.	416
Диаметр трубок мм/мм	22/20

Подогреватель - вертикального расположения, состоит из следующих основных частей: корпуса, верхней и нижней водяных камер, трубного пучка.

Трубные доски выполнены заодно с фланцами для присоединения водяных камер. Трубная система состоит из двух трубных досок и закрепленных в них трубок из нержавеющей стали методом вальцовки и обварки. На корпусе в верхней части приварен короб с патрубком входа греющего пара, опорные лапы, а в нижней части по периметру короба для слива конденсата греющего пара в нижнюю водяную камеру.

Пар поступает через водяной патрубок в паровой короб и далее проходя между перегородками поперек трубок, конденсируется. Конденсат стекает на нижнюю трубную доску, а затем по коробам в нижнюю водяную камеру.

Для контроля уровня конденсата на подогревателе установлен указатель уровня.

Подогреваемая вода поступает в верхнюю водяную камеру и, пройдя последовательно через 4 хода трубной системы, выходит через патрубок в верхней же водяной камере.

Материал основных деталей - нержавеющая сталь.



5. Геометрический, теплогидравлический и нейтронно-физический расчеты активной зоны РУ

Для выполнения геометрического, теплогидравического и нейтронно-физического расчетов активной зоны реактора необходимо задаться исходными данными, представленными в таблице 14:

Таблица 14. - Исходные данные

Величина	Обозначение	Размерность	Значение
Тепловая мощность реактора	QT	МВт	150
Среднее удельное энерговыделение	qv	Вт/м3	110
Топливо	Интерметаллидное соединение урана с алюминием легированное никелем.
Обогащение топлива по U235	Xu5	%	18,5
Замедлитель	H2O
Давление теплоносителя в I контуре	P1	МПа	12,7
Температура теплоносителя на входе в реактор (выходе из реактора)	t1	єС	279(317)
Подогрев теплоносителя в реакторе	dtаз	єС	38
Эффективная добавка	дэф	м	0,08
Шаг ячейки с учетом зазора между ТВС	a	мм	72
Размер ТВС «под ключ»	а1	мм	61
Диаметр ТВЭЛ	dтвэл	мм	6,2
Зазор между оболочкой ТВЭЛ и топливом	дзаз	мм	0
Толщина оболочки ТВЭЛ	доб	мм	0,5
Шаг установки твэл в ТВС	Sш	мм	7,18
Диаметр центральной трубки ТВС	dцт	мм	6,1
Толщина центральной трубки ТВС	дцт	мм	0,8
Цена топлива		$/кг	52000
Электрическая мощность турбоагрегата на номинальном режиме (частичном режиме)	Nэ	МВт	35 (24,5)
Начальное давление свежего пара	P0	МПа	3,43
Высота активной зоны реактора	Hаз0	мм	920
Количество ТВЭЛов в ТВС	nтвэл	шт.	61
Шаг решетки ТВЭЛов в ТВС	aтвэл	мм	7,18

5.1 Геометрический расчет

Геометрический расчет выполнен с целью определения размеров активной зоны, размеров и числа ячеек. Результаты геометрического расчета необходимы для теплогидравлического и нейтронно-физического расчетов.

Вычислим объем активной зоны реактора:

;

Вычислим диаметр активной зоны реактора:

;

где m_аз - параметр учитывающий отношение высоты АЗ и диаметра.

Найдем площадь сечения реактора:

Найдем площадь сечения ячейки:

Количество ячеек:

Вывод

В результате геометрического расчета мы получили основные геометрические параметры активной зоны, которые потребуются для теплогидравлического и нейтронно-физического расчетов.

Результаты геометрического расчета сведем в таблицу 15:

Таблица 15. - Результаты геометрического расчета

Величина	Обозначение	Значение
Диаметр активной зоны, мм	Dаз	1173
Высота АЗ, мм	Hаз	920
Количество ячеек, шт.	nяч	241

5.2 Теплогидравлический расчет

Целью теплогидравлического расчета является обоснование теплотехнической надежности активной зоны реактора.

5.2.1 Определение теплотехнических характеристика АЗ

По таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара находим энтальпии теплоносителя на входе и на выходе реактора по начальным данным (давлению и температуре):

h₁=1228.4 кДж/кг (при Р1=12.7 МПа, t1=279 ^oC)

h₂=1441.4 кДж/кг (при Р₁=12.7 МПа, t₂=317 ^oC)

Вычислим перепал энтальпии на активную зону:

Энтальпия кипящей воды: (при Р1=12.7 МПа, ts=329^oC)

Удельный объем теплоносителя: (при Р₁=12.7 МПа, t_ср=298^oC)

Коэффициент неравномерности энерговыделения по высоте ТВС:

Коэффициент неравномерности энерговыделения по объему:

Средняя тепловая мощность ТВС:

Тепловая мощность наиболее напряженного канала:

Максимальная тепловая мощность ТВЭЛа:

Площадь сечения теплоносителя, приходящаяся на один ТВЭЛ:

,

где - размер кассеты «под ключ».

Площадь сечения теплоносителя, проходящего через АЗ:

Расход теплоносителя через АЗ:

,

где с_р=5130,1 Дж/(кг ·К) - массовая изобарная теплоёмкость.

Скорость теплоносителя:

, где кг/м³

Тепловой (обогреваемый) периметр кассеты:

Тепловой диаметр кассеты:

5.2.2 Определение удельных тепловых нагрузок

Линейная тепловая нагрузка ТВЭЛ:

Плотность теплового потока ТВЭЛ:

-периметр ТВЭЛ.

Объемное энерговыделение ТВЭЛ:

Линейная тепловая нагрузка ТВЭЛ для максимально нагруженной кассеты:

Плотность теплового потока ТВЭЛ для максимально нагруженной кассеты:

Объемное энерговыделение ТВЭЛ для максимально нагруженной кассеты:

5.2.3 Расчет распределения температуры и энтальпии теплоносителя по высоте кассеты

Распределение температуры по высоте кассеты рассчитаем по формуле:

,

Где

Полученные данные сведены в таблицу 16. График распределения температуры по высоте канала показан на рисунке 9:



Рисунок 9. Распределение температуры теплоносителя по высоте активной зоны

Распределение энтальпий по высоте рассчитаем по формуле:

Полученные данные сведены в таблицу 16.

Распределение удельных тепловых потоков на единицу длины ТВЭЛ по высоте вычисляем по формуле:

Полученные данные распределения удельных тепловых потоков по высоте ТВЭЛ сведены в таблицу 16. Зависимость удельных тепловых потоков на единицу длины ТВЭЛ показана на рисунке 10.

Рисунок 10. Распределение удельного теплового потока по высоте активной зоны

Распределение удельных тепловых потоков на единицу площади ТВЭЛ вычисляется по формуле:

Полученные данные распределения удельных тепловых потоков на единицу площади ТВЭЛ сведены в таблицу 16.



Таблица 16. - Распределение температуры, энтальпии, удельного теплового потока по высоте и удельного теплового потока по площади ТВЭЛ.

z, м	t(z), оС	h(z), кДж/кг	, кВт/м	, кВт/м2
0	279	1228	6.202	318.431
0.115	281.532	1243	14.451	741.896
0.23	285.889	1267	21.097	1083
0.345	291.589	1299	25.404	1304
0.46	298	1335	26.895	1381
0.575	304.411	1371	25.404	1304
0.69	310.111	1403	21.097	1083
0.805	314.468	1427	14.451	741.896
0.92	317	1441	6.202	318.431

5.2.4 Расчет распределения температуры по радиусу ТВЭЛа

Перепад температур на пограничном слое:

,

где - доля энерговыделения в ТВЭЛ.

Перепад температур на оболочке ТВЭЛ:

,

где - коэф. теплопроводности циркония.

Перепад температур в топливе:

,

где - коэф. теплопроводности топлива.

Температура топлива в центральной части:

- температура теплоносителя, омывающего ТВЭЛ в точке

График распределения температур по радиусу ТВЭЛ показан на рисунке 11:

Рисунок 11. - График распределения температур по радиусу ТВЭЛ.

5.2.5 Определение коэффициента запаса до кризиса теплообмена в АЗ

Критическая тепловая нагрузка по соотношению Зенкевича-Субботина:

,

Где

, , ,

,

где .

Полученные данные распределения критической тепловой нагрузки по высоте канала по соотношению Зенкевича-Субботина сведены в таблицу 17.

Критическая тепловая нагрузка по соотношению Осмачкина:

, где

- теплота парообразования;

- плотность воды на линии насыщения;

;

- кинематическая вязкость на линии насыщения;

Полученные данные распределения критической тепловой нагрузке по высоте канала по соотношению Осмачкина сведены в таблицу 17.

,

где - Относительная энтальпия

- Число Вебера

где - коэффициент поверхностного натяжения жидкости на линии насыщения;

- Число Рейнольдса

где

Полученные данные распределения относительной энтальпии по высоте канала сведены в таблицу 17.

Коэффициент запаса до кризиса теплообмена:

по Зенкевичу-Субботину;

- по Осмачкину;

График распределения коэффициента запаса до кризиса теплообмена показан на рисунке 12. Полученные данные распределения коэффициентов запаса до кризиса теплообмена сведены в таблицу 17:



Таблица - 17. Распределение величин по высоте канала

z, м	x(z)		t(z), оС	,кВт/м2	,кВт/м2	,кВт/м2
0	-0.314	50,01	279	318.431	5000	8196	15.704	25.739
0.115	-0.299	47,478	281.532	741.896	4916	8047	6.626	10.846
0.23	-0.273	43,121	285.889	1083	4762	7789	4.396	7.192
0.345	-0.238	37,421	291.589	1304	4544	7453	3.484	5.714
0.46	-0.2	31,01	298	1381	4271	7075	3.093	5.124
0.575	-0.161	24,599	304.411	1304	3957	6696	3.034	5.134
0.69	-0.127	18,899	310.111	1083	3627	6360	3.349	5.872
0.805	-0.101	14,542	314.468	741.896	3326	6103	4.484	8.226
0.92	-0.085	12,01	317	318.431	3123	5953	9.807	18.696

Рисунок 12. - Распределения коэффициентов запаса до кризиса теплообмена

5.2.6 Расчет потерь давления теплоносителя и мощности на прокачку теплоносителя через АЗ

Общие потери давления вычисляются по формуле:

где

,

Где

Выражение для _тр при турбулентном режиме течения теплоносителя для Re=3(10³…10⁵), при этом:

,

где _ст -динамическая вязкость теплоносителя при температуре стенки;

₀ -динамическая вязкость теплоносителя при средней температуре потока;

,

поэтому это соотношение принимаем равным единице.

Потери давления от местных сопротивлений.

_м- коэффициент местного сопротивления. В пределах активной зоны реактора основными местными сопротивлениями являются дистанционирующие решетки. Для однофазной жидкости коэффициент местного сопротивления одной дистанционирующей решетки можно принять равной 0,5.Всего 15 решеток.

Потери давления на ускорения потока вследствие неизотермичности:

,

где - плотность воды на входе в АЗ;

- плотность воды на выходе из АЗ;

- скорость теплоносителя на входе в АЗ;

- скорость теплоносителя на выходе из АЗ.

Мощность на прокачку теплоносителя через АЗ:

5.2.7 Вывод

В результате теплогидравлического расчета мы получили данные о максимальных и средних тепловых нагрузках на ТВЭЛ, определили минимальный коэффициент запаса до кризиса теплообмена и потери давления теплоносителя при прохождении через активную зону, в результате чего вычислили необходимую мощность на его прокачку.

5.3 Нейтронно-физический расчет

Целью нейтронно-физического расчета является определение эффективного коэффициента размножения в активной зоне реакторной установки, расчет групп стержней, необходимых для компенсации избыточной реактивности, а также расчет кампании ядерного реактора.

Для определения коэффициента размножения в бесконечной среде, воспользуемся методом четырёхгруппового приближения, для этого нейтроны всех энергий делятся на четыре группы, следующим образом:

n =1, (10 - 0.821)МэВ;

n =2, (821 - 5.53)KэВ;

n =3, (5530 - 0625)эВ;

n =4, (0.625 - 0)эВ

В первых трёх энергетических группах расчетной моделью может служить двухзонная (рисунок 13 б) ячейка, состоящая из топлива и гомогенной смеси материалов оболочки и замедлителя. Другими словами ячейка заменяется моделью. Правомерность такого подхода объясняется тем, что потоки нейтронов в оболочке и замедлителе мало различаются между собой, и при расчете отношение этих потоков можно принять равным единице. В области энергий тепловых нейтронов следует учитывать различие потоков в оболочке и замедлителе. Соответственно рассматривается трехзонная (рисунок 13 в) ячейка.



Рисунок 13. - Реальная ячейка (а) и её модели в первых трёх группах (б) и четвёртой (в). топливо; 2- оболочка; 3- замедлитель;

Далее вычисляются объемы всех веществ активной зоны и их ядерные концентрации. Из справочника по ядерно-физическим константам берутся данные по микросечениям всех веществ активной зоны и на их основании вычиляются макроскопические сечения. Затем высчитывается коэффициент размножения в бесконечной среде для каждой из групп нейтронов. Суммарный коэффициент размножения в бесконечной среде является суммой коэффициентов размножения в бесконечной среде для каждой из групп.

После того как мы нашли коэффициент размножения в бесконечной среде, находится эффективный коэффициент размножения, который учитывает размеры активной зоны и эффект от отражателя.

Далее производится расчет изотопного состава топлива в зависимости от времени работы реактора. Эффективный коэффициент размножения пересчитывается по формуле четырёх сомножителей, с учетом накопления отравителей и шлаков. Так же рассчитываются зависимости коэффициента размножения, реактивности, некоторых сечений, плотности потока нейтронов, и изменения ядерных концентраций плутония и урана от времени.

Вычисляется время при котором запас реактивности становится равным нулю и, таким образом, вычисляется время кампании реактора.

Зная реактивность реактора в начале кампании, рассчитывается количество поглощающих элементов, необходимых для компенсации реактивности в начале кампании.

Основные полученные результаты сведены в таблицу 18. Основные зависимости показаны на рисунках 14-17.

Рисунок 14. - Изменение коэффициента размножения во времени

Рисунок 15. - Изменение реактивности реактора во времени

Рисунок 16. - Зависимость суммарного сечения деления смеси изотопов от времени

Рисунок 17. - Зависимость t(z) для определения времени кампании

Таблица 18. - Результаты нейтронно физического расчета.

Наименование	Обозн.	Размерность	Величина
Коэффициент размножения в бесконечной среде	k0		1.3413
Эффективный коэффициент размножения	kэф		1,23
Запас реактивности	с		0,19
Коэффициент воспроизводства на начало кампании	КВ		0,3726
Время кампании	Tk	сут.	1625
Загрузка урана в реактор	MU0	т	2,65
Удельный расход горючего			1,1212
Глубина выгорания топлива			92,016
Количество компенсирующих стержней		шт.	40



6. Выбор и компоновка силового оборудования станции

6.1 Выбор основного оборудования

В данном проекте станция выдает мощность в энергосистему г. Севастополь, автономной республики Крым по воздушным линиям 110 кВ. Все три блока присоединены на ОРУ-110, от которого по семи линиям поступает на подстанции в городе. Структурная схема представлена на рисунке 18.

Рисунок 18. - Структурная электрическая схема станции

Для турбины выбираем синхронный генератор ТФ-36-2 (характеристики генератора представлены в таблице 19, описание представлено в п. 2). В качестве блочного трансформатора выбираем масляный трансформатор ТД 40000 .Трансформатор ТД 40000 оснащен расширительным баком. При температурном расширении увеличение давления компенсируется расширителем, который имеет масляный затвор с воздухоосушителем для очистки и осушения воздуха. Масло, перед заливкой в силовой трансформатор, дегазируется, что позволяет увеличить электрическую прочность изоляции. Все элементы уплотнения изготовлены из маслостойкого материала. В нижней части бака находится зажим заземления, пробка для спуска масла и взятия пробы. По отдельному заказу трансформатор комплектуется термометром ТТЖ для измерения температуры верхних слоев масла. Характеристики повышающих трансформаторов представлены в таблице 20.

Таблица 19. - Характеристики генератора.

Марка	Pном, МВт	Sном, МВА	Uном, кВ	Iном, кА	cosц, о.е.	x``d, о.е.
ТФ-36-2	36	40	10,5	2,2	0,8	0,153

Таблица 20. - Характеристики повышающих трансформаторов.

Марка	Sном, МВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Uквн, %
ТД-40000	40	121	10,5	11

6.2 Расчет выдаваемой мощности

Расчет мощности на собственные нужды:

Расчет мощности на ОРУ:

6.3 Расчет параметров в режиме нормальной эксплуатации

Параметры рассчитанные в MathLab сведены в таблицу 21:



Таблица 21. - Режим нормальной эксплуатации.

	Ед.	ОРУ 110	Блочный тр-р
I	A	991.3	10400
U	кB	110	10,5
P	МВт	188.7	18,9
Q	ВАр	-10540	3,863·106
S	МВА	188.7	18,903

Расчет мощности:

В соответствии с полученными значениями мощности выберем количество линий электропередач в соответствии с их пропускной способностью. Пропускная способность линий электропередач и количество линий представлены в Таблице 22:

Таблица 22. - Пропускная способность линий электропередач.

Ном. напряжение, кВ	Натуральная мощность, МВт	Количество ЛЭП
110	188,9	7

6.4 Расчет параметров в режиме короткого замыкания

Расчетные параметры КЗ на ОРУ-110 сведены в таблицу 23:

Таблица 23. - Режим КЗ на ОРУ-110.

	Ед.	ОРУ	Блочный тр-р
Iкз	A	3799	39800
Iнэ		991,3	10400
Uкз	кB	0	0,337
Uнэ		1100	10,5
К=Iкз/Iн	-	3,8	3,82

6.5 Выбор выключателей

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа.

Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомаслянной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасительном устройстве, размещенном в зоне горения дуги.

Управляется выключатель электромагнитным приводом постоянного тока, встроенным в раму выключателя.

Оперативное включение осуществляется за счет энергии включающего электромагнита, а отключение - за счет отключающих пружин и пружинного буфера, которые срабатывают при воздействии отключающего электромагнита или кнопки ручного отключения на защелку привода, удерживающую выключатель во включенном положении.

Выключатели выбираются по параметрам, приведенным в таблице 5.

Для генератора ТФ-36-2 выбираем выключатель ВМПЭ-11-2500-31 - Выключатель маломасляный с подвесным исполнением полюсов с электромагнитным приводом.

Для открытого распределительного устройства напряжением 100 кВ, выбираем выключатель маломасляный ВМТ-110Б-25/1000. Параметры выключателей и их количество приведены в таблице 6.



6.6 Выбор разъединителей

Разъединители служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением. Это необходимо, например, при выводе оборудования в ремонт в цепях безопасного производства работ.

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому предназначаются, главным образом, для включения и отключения электрических цепей при отсутствии тока нагрузки и находящихся только под напряжением или даже без напряжения.

Разъединители выбираем по параметрам, приведенным в таблице 5.

Для генератора ТФ-36-2 мы выбираем разъединитель внутренней установки рубящего типа РВР-10/2500.

Для открытого распределительного устройства напряжением 100 кВ выбираем разъединитель горизонтально поворотный РГД-110/1000.

Параметры разъединителей приведены в таблице 24.

Таблица 24. - Выбор электрических аппаратов

	Ед.	ОРУ -110	Генератор
IНОРМ.ЭКСПЛ.	A	991,3	2200
UН	кB	110	10,5
IКЗ	А	3799	6633
Выбор выключателей Тип кол-во		ВМТ-110Б-25/1000. 19 шт.	ВМПЭ-11-2500-31. 6 шт.
Выбор разъединителей Тип кол-во.		РГД110/1000 72 шт.	РВР-10/2500. 6 шт.

6.7 Выбор пускорезервных трансформаторов

Пускорезервные трансформаторы обеспечивают электростанцию электроэнергией в период ее строительства, а так же во время эксплуатации - в случае аварийной остановки генераторов.

Для обеспечения собственных нужд станции, состоящей из трёх блоков, требуются трансформаторы, обеспечивающие необходимую мощность в размере 21 МВт электрической энергии по линиям 10,5 и 0,4 кВ от независимого источника (Краснодарской ТЭЦ) напряжением 110 кВ. В готовых каталогах продукции такой трансформатор отсутствует, поэтому его нам изготавливают на заказ. Необходимо три трансформатора для каждого блока. Необходимые характеристики представлены ниже в таблице 25:

Таблица 25. Характеристики пускорезервного трансформатора

Марка	Pном, МВт	Напряжение обмотки, кВ
		ВН	СН	НН
ТДТН-8000/110	8	115	11	0,4

6.8 Вывод

В данном разделе были выполнены расчеты электрического оборудования АТЭЦ на номинальном режиме и аварийном (режиме короткого замыкания на ОРУ 110). В результате, по полученным данным (токам КЗ и номинальным токам и напряжениям) было выбрано основное оборудование для АТЭЦ, а так же высоковольтные аппараты защиты АТЭЦ. Была составлена электрическая схема силового электрооборудования и рассчитана мощность выдаваемая в сеть с учетом потерь и собственных нужд станции.



7. Спец. задание: создание модели процесса управления разработкой оборудования АСРК для АЭС в нотациях IDEF0, IDEF3

7.1 Введение

В данном специальном задании мне предложено создать функциональную модель процесса разработки оборудования автоматической системы радиационного контроля (далее АСРК). Первым шагом к этому, мне предстоит разобраться что же такое функциональная модель и моделирование бизнес-процесса.

В настоящее время в России резко возрос интерес к общепринятым на Западе стандартам менеджмента, однако, в реальной практике управления существует один очень показательный момент. Многих руководителей до сих пор можно поставить в тупик прямым вопросом об организационной структуре компании или о схеме существующих бизнес-процессов. Наиболее продвинутые и регулярно читающие экономическую периодику менеджеры, как правило, начинают чертить понятные только им одним иерархические диаграммы, но и в этом процессе обычно быстро заходят в тупик. То же самое касается сотрудников и руководителей различных служб и функциональных подразделений. В большинстве случаев, единственным набором изложенных правил, в соответствии с которыми должно функционировать предприятие, является набор отдельных положений и должностных инструкций. Чаще всего эти документы составлялись не один год назад, слабо структурированы и невзаимосвязаны между собой.

В конце 90-ых годов, когда на рынке в должной мере появилась конкуренция и рентабельность деятельности предприятий стала резко падать, руководители ощутили огромные сложности при попытках оптимизировать затраты, чтобы продукция оставалась одновременно и прибыльной и конкурентоспособной. Как раз в этот момент совершенно четко проявилась необходимость иметь перед своими глазами модель деятельности предприятия, которая отражала бы все механизмы и принципы взаимосвязи различных подсистем в рамках одного бизнеса.

Само же понятие «моделирование бизнес-процессов» пришло в быт большинства аналитиков одновременно с появлением на рынке сложных программных продуктов, предназначенных для комплексной автоматизации управления предприятием. Подобные системы всегда подразумевают проведение глубокого предпроектного обследования деятельности компании. Результатом этого обследование является экспертное заключение, в котором отдельными пунктами выносятся рекомендации по устранению «узких мест» в управлении деятельностью. На основании этого заключения, непосредственно перед проектом внедрения системы автоматизации, проводится так называемая реорганизация бизнес-процессов, иногда достаточно серьезная и болезненная для компании. Это и естественно, сложившийся годами коллектив всегда сложно заставить «думать по-новому». Подобные комплексные обследования предприятий всегда являются сложными и существенно отличающимися от случая к случаю задачами. Для решения подобных задач моделирования сложных систем существуют хорошо обкатанные методологии и стандарты. К таким стандартам относятся методологии семейства IDEF. С их помощью можно эффективно отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. В рамках данной практики мною были изучены две нотации семейства IDEF:

· IDEF0 - методология функционального моделирования. С помощью наглядного графического языка IDEF0, изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков - в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы;

· IDEF3 - методология документирования процессов, происходящих в системе, которая используется, например, при исследовании технологических процессов на предприятиях. С помощью IDEF3 описываются сценарий и последовательность операций для каждого процесса. IDEF3 имеет прямую взаимосвязь с методологией IDEF0 - каждая функция (функциональный блок) может быть представлена в виде отдельного процесса средствами IDEF3.

7.2 История возникновения стандарта IDEF0

Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Teqnique). Несколько лет назад в России небольшим тиражом вышла одноименная книга, посвящанная описанию основных принципов построения SADT-диаграмм. Исторически, IDEF0, как стандарт был разработан в 1981 году в рамках обширной программы автоматизации промышленных предприятий, которая носила обозначение ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing) и была предложена департаментом Военно-Воздушных Сил США. Собственно семейство стандартов IDEF унаследовало свое обозначение от названия этой программы (IDEF=ICAM DEFinition). В процессе практической реализации, участники программы ICAM столкнулись с необходимостью разработки новых методов анализа процессов взаимодействия в промышленных системах. При этом кроме усовершенствованного набора функций для описания бизнес-процессов, одним из требований к новому стандарту было наличие эффективной методологии взаимодействия в рамках “аналитик-специалист”. Другими словами, новый метод должен был обеспечить групповую работу над созданием модели, с непосредственным участием всех аналитиков и специалистов, занятых в рамках проекта.

В результате поиска соответствующих решений родилась методология функционального моделирования IDEF0. C 1981 года стандарт IDEF0 претерпел несколько незначительных изменения, в основном ограничивающего характера, и последняя его редакция была выпущена в декабре 1993 года Национальным Институтом По Стандарам и Технологиям США (NIST).

7.3 Основные элементы и понятия IDEF0

Графический язык IDEF0 удивительно прост и гармоничен. В основе методологии лежат четыре основных понятия.

Первым из них является понятие функционального блока (Activity Box). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника (см. рисунок 19) и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, “производить услуги”, а не “производство услуг”).

Каждая из четырех сторон функционального блока имеет своё определенное значение (роль), при этом:

- Верхняя сторона имеет значение “Управление” (Control);

- Левая сторона имеет значение “Вход” (Input);

- Правая сторона имеет значение “Выход” (Output);

- Нижняя сторона имеет значение “Механизм” (Mechanism).

Каждый функциональный блок в рамках единой рассматриваемой системы должен иметь свой уникальный идентификационный номер.



Рисунок 19. - Функциональный блок.

Вторым “китом” методологии IDEF0 является понятие интерфейсной дуги (Arrow). Также интерфейсные дуги часто называют потоками или стрелками. Интерфейсная дуга отображает элемент системы, который обрабатывается функциональным блоком или оказывает иное влияние на функцию, отображенную данным функциональным блоком.

Графическим отображением интерфейсной дуги является однонаправленная стрелка. Каждая интерфейсная дуга должна иметь свое уникальное наименование (Arrow Label). По требованию стандарта, наименование должно быть оборотом существительного.

С помощью интерфейсных дуг отображают различные объекты, в той или иной степени определяющие процессы, происходящие в системе. Такими объектами могут быть элементы реального мира (детали, вагоны, сотрудники и т.д.) или потоки данных и информации (документы, данные, инструкции и т.д.).

В зависимости от того, к какой из сторон подходит данная интерфейсная дуга, она носит название “входящей”, “исходящей” или “управляющей”. Кроме того, “источником” (началом) и “приемником” (концом) каждой функциональной дуги могут быть только функциональные блоки, при этом “источником” может быть только выходная сторона блока, а “приемником” любая из трех оставшихся.

Необходимо отметить, что любой функциональный блок по требованиям стандарта должен иметь по крайней мере одну управляющую интерфейсную дугу и одну исходящую. Это и понятно - каждый процесс должен происходить по каким-то правилам (отображаемым управляющей дугой) и должен выдавать некоторый результат (выходящая дуга), иначе его рассмотрение не имеет никакого смысла.

При построении IDEF0 - диаграмм важно правильно отделять входящие интерфейсные дуги от управляющих, что часто бывает непросто. К примеру, на рисунке 19 изображен функциональный блок “Обработать заготовку”.

В реальном процессе рабочему, производящему обработку, выдают заготовку и технологические указания по обработке (или правила техники безопасности при работе со станком). Ошибочно может показаться, что и заготовка и документ с технологическими указаниями являются входящими объектами, однако это не так. На самом деле в этом процессе заготовка обрабатывается по правилам отраженным в технологических указаниях, которые должны соответственно изображаться управляющей интерфейсной дугой.

Рисунок 20. - Функциональный блок «Обработать заготовку»

Другое дело, когда технологические указания обрабатываются главным технологом и в них вносятся изменения (рисунок 21). В этом случае они отображаются уже входящей интерфейсной дугой, а управляющим объектом являются, например, новые промышленные стандарты, исходя из которых производятся данные изменения.

Рисунок 21. - Корректировка указаний

Приведенные выше примеры подчеркивают внешне схожую природу входящих и управляющих интерфейсных дуг, однако для систем одного класса всегда есть определенные разграничения. Например, в случае рассмотрения предприятий и организаций существуют пять основных видов объектов: материальные потоки (детали, товары, сырье и т.д.), финансовые потоки (наличные и безналичные, инвестиции и т.д.), потоки документов (коммерческие, финансовые и организационные документы), потоки информации (информация, данные о намерениях, устные распоряжения и т.д.) и ресурсы (сотрудники, станки, машины и т.д.). При этом в различных случаях входящими и исходящими интерфейсными дугами могут отображаться все виды объектов, управляющими только относящиеся к потокам документов и информации, а дугами-механизмами только ресурсы.

Обязательное наличие управляющих интерфейсных дуг является одним из главных отличий стандарта IDEF0 от других методологий классов DFD (Data Flow Diagram) и WFD (Work Flow Diagram).

Третьим основным понятием стандарта IDEF0 является декомпозиция (Decomposition). Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели.

Декомпозиция позволяет постепенно и структурированно представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.

Модель IDEF0 всегда начинается с представления системы как единого целого - одного функционального блока с интерфейсными дугами, простирающимися за пределы рассматриваемой области. Такая диаграмма с одним функциональным блоком называется контекстной диаграммой, и обозначается идентификатором “А-0”.

В пояснительном тексте к контекстной диаграмме должна быть указана цель (Purpose) построения диаграммы в виде краткого описания и зафиксирована точка зрения (Viewpoint).

Определение и формализация цели разработки IDEF0 - модели является крайне важным моментом. Фактически цель определяет соответствующие области в исследуемой системе, на которых необходимо фокусироваться в первую очередь. Например, если мы моделируем деятельность предприятия с целью построения в дальнейшем на базе этой модели информационной системы, то эта модель будет существенно отличаться от той, которую бы мы разрабатывали для того же самого предприятия, но уже с целью оптимизации логистических цепочек.

Точка зрения определяет основное направление развития модели и уровень необходимой детализации. Четкое фиксирование точки зрения позволяет разгрузить модель, отказавшись от детализации и исследования отдельных элементов, не являющихся необходимыми, исходя из выбранной точки зрения на систему. Например, функциональные модели одного и того же предприятия с точек зрения главного технолога и финансового директора будут существенно различаться по направленности их детализации. Это связано с тем, что в конечном итоге, финансового директора не интересуют аспекты обработки сырья на производственных станках, а главному технологу ни к чему прорисованные схемы финансовых потоков. Правильный выбор точки зрения существенно сокращает временные затраты на построение конечной модели.

В процессе декомпозиции, функциональный блок, который в контекстной диаграмме отображает систему как единое целое, подвергается детализации на другой диаграмме. Получившаяся диаграмма второго уровня содержит функциональные блоки, отображающие главные подфункции функционального блока контекстной диаграммы и называется дочерней (Child diagram) по отношению к нему (каждый из функциональных блоков, принадлежащих дочерней диаграмме соответственно называется дочерним блоком - Child Box). В свою очередь, функциональный блок - предок называется родительским блоком по отношению к дочерней диаграмме (Parent Box), а диаграмма, к которой он принадлежит - родительской диаграммой (Parent Diagram). Каждая из подфункций дочерней диаграммы может быть далее детализирована путем аналогичной декомпозиции соответствующего ей функционального блока. Важно отметить, что в каждом случае декомпозиции функционального блока все интерфейсные дуги, входящие в данный блок, или исходящие из него фиксируются на дочерней диаграмме. Этим достигается структурная целостность IDEF0 - модели. Наглядно принцип декомпозиции представлен на рисунке 22. Следует обратить внимание на взаимосвязь нумерации функциональных блоков и диаграмм - каждый блок имеет свой уникальный порядковый номер на диаграмме (цифра в правом нижнем углу прямоугольника), а обозначение под правым углом указывает на номер дочерней для этого блока диаграммы. Отсутствие этого обозначения говорит о том, что декомпозиции для данного блока не существует.

Часто бывают случаи, когда отдельные интерфейсные дуги не имеет смысла продолжать рассматривать в дочерних диаграммах ниже какого-то определенного уровня в иерархии, или наоборот - отдельные дуги не имеют практического смысла выше какого-то уровня. Например, интерфейсную дугу, изображающую “деталь” на входе в функциональный блок “Обработать на токарном станке” не имеет смысла отражать на диаграммах более высоких уровней - это будет только перегружать диаграммы и делать их сложными для восприятия. С другой стороны, случается необходимость избавиться от отдельных “концептуальных” интерфейсных дуг и не детализировать их глубже некоторого уровня. Для решения подобных задач в стандарте IDEF0 предусмотрено понятие туннелирования. Обозначение “туннеля” (Arrow Tunnel) в виде двух круглых скобок вокруг начала интерфейсной дуги обозначает, что эта дуга не была унаследована от функционального родительского блока и появилась (из “туннеля”) только на этой диаграмме. В свою очередь, такое же обозначение вокруг конца (стрелки) интерфейсной дуги в непосредственной близи от блока - приёмника означает тот факт, что в дочерней по отношению к этому блоку диаграмме эта дуга отображаться и рассматриваться не будет. Чаще всего бывает, что отдельные объекты и соответствующие им интерфейсные дуги не рассматриваются на некоторых промежуточных уровнях иерархии - в таком случае, они сначала “погружаются в туннель”, а затем, при необходимости “возвращаются из туннеля”.

Последним из понятий IDEF0 является глоссарий (Glossary). Для каждого из элементов IDEF0: диаграмм, функциональных блоков, интерфейсных дуг существующий стандарт подразумевает создание и поддержание набора соответствующих определений, ключевых слов, повествовательных изложений и т.д., которые характеризуют объект, отображенный данным элементом. Этот набор называется глоссарием и является описанием сущности данного элемента. Например, для управляющей интерфейсной дуги “распоряжение об оплате” глоссарий может содержать перечень полей соответствующего дуге документа, необходимый набор виз и т.д. Глоссарий гармонично дополняет наглядный графический язык, снабжая диаграммы необходимой дополнительной информацией.

Рисунок 22. - Декомпозиция функциональных блоков

7.4 Принципы ограничения сложности IDEF0-диаграмм

Обычно IDEF0-модели несут в себе сложную и концентрированную информацию, и для того, чтобы ограничить их перегруженность и сделать удобочитаемыми, в соответствующем стандарте приняты соответствующие ограничения сложности:

Ограничение количества функциональных блоков на диаграмме тремя-шестью. Верхний предел (шесть) заставляет разработчика использовать иерархии при описании сложных предметов, а нижний предел (три) гарантирует, что на соответствующей диаграмме достаточно деталей, чтобы оправдать ее создание.

Ограничение количества подходящих к одному функциональному блоку (выходящих из одного функционального блока) интерфейсных дуг четырьмя.

Разумеется, строго следовать этим ограничениям вовсе необязательно, однако, как показывает опыт, они являются весьма практичными в реальной работе.

7.5 Дисциплина групповой работы над разработкой IDEF0-модели

Стандарт IDEF0 содержит набор процедур, позволяющих разрабатывать и согласовывать модель большой группой людей, принадлежащих к разным областям деятельности моделируемой системы. Обычно процесс разработки является итеративным и состоит из следующих условных этапов:

Создание модели группой специалистов, относящихся к различным сферам деятельности предприятия. Эта группа в терминах IDEF0 называется авторами (Authors). Построение первоначальной модели является динамическим процессом, в течение которого авторы опрашивают компетентных лиц о структуре различных процессов. На основе имеющихся положений, документов и результатов опросов создается черновик (Model Draft) модели.

Распространение черновика для рассмотрения, согласований и комментариев. На этой стадии происходит обсуждение черновика модели с широким спектром компетентных лиц (в терминах IDEF0- читателей) на предприятии. При этом каждая из диаграмм черновой модели письменно критикуется и комментируется, а затем передается автору. Автор, в свою очередь, также письменно соглашается с критикой или отвергает её с изложением логики принятия решения и вновь во...