Поскольку проверка каналов температурного контроля теплоносителя первого контура на мощности проводится по алгоритму, описанному выше для каналов контроля, входящих в ПТК-З (рис. 2.1), не будем описывать весь алгоритм повторно, а сосредоточимся на нюансах.

Показания температуры в холодных и горячих нитках ГЦТ при работе на мощности зависят от текущего значения мощности. Зависимость приведена на рисунке 2.3. Как видно, эта зависимость линейная. По этой причине для проверки показаний петлевых датчиков температурного контроля необходимо использовать формулы (2.3) и (2.4). Конечно, коэффициенты наклона прямых для датчиков в горячих нитках и для датчиков в холодных нитках имеют различные значения, так как температура в горячих нитках растет быстрее с ростом мощности, чем температура в холодных нитках.

Для проверки датчиков температурного контроля, установленных в КНИТ так же необходимо использовать формулы (2.3) и (2.4). При этом необходимо установить различные коэффициенты наклона прямых для ТП-3 и ТП-1А, ТП-1Б. Показания температур на входе в активную зону по ТП-3 с ростом мощности РУ растут не так быстро, как показания по ТП-1А и ТП-1Б. При этом из-за различного подогрева теплоносителя на ТВС разброс показаний по ТП-1А и ТП-1Б значительно больше, чем разброс показаний по ТП-3.

При равенстве технических характеристик парогенераторов и ГЦНА средняя температура в горячей петле не будет отличаться от средней по всем петлям, однако, в общем случае, при длительной эксплуатации энергоблока возможна ситуация, когда съем тепла с парогенераторов будет неодинаков из-за различного количества заглушенных теплообменных трубок. Для проверки на соответствие параллельным каналам контроля показания петлевых датчиков имеет смысл сравнивать со значением в каждой холодной и горячей нитке.

Однако принципиальным отличием от сравнения в горячем состоянии РУ является то, что допустимое отклонение в формуле (2.8) для датчиков в горячей нитке будет иметь большее значение из-за наличия эффекта расслоения. При этом необходимо задать константой, описывающей расслоение. Например, 0С. Но на сегодняшний момент не существует методики для теоретического расчета расслоения в горячих нитках.

Показания термопар на входе в активную зону ТП-3 можно сравнить с температурой холодных ниток, но при этом допустимое отклонение должно учитывать подогрев теплоносителя из-за того, что ТП-3 находится уже в области размещения топливной части твэл. Величина допустимого отклонения от температуры холодных ниток по результатам испытаний на уровне 100%Nном [90] составляет порядка 2.5 градусов Цельсия.

Строго говоря, величина расслоения теплоносителя зависит от мощности РУ.

Как видно на рисунке 3.2, с ростом мощности РУ величина расслоения увеличивается. Это вполне логично. С ростом мощности РУ различия в температуре на выходе из кассет увеличиваются, по этой причине в горячих нитках ГЦТ расслоения в показаниях температур также увеличиваются. Рост расслоения показаний температур на низких уровнях мощности (до 50%Nном) слабый, а после 50%Nном увеличивается.

Рисунок 3.2. Зависимость величины расслоения теплоносителя в горячих нитках ГЦТ в зависимости от мощности РУ на блоке №1 НВАЭС-2

Таким образом, величина допустимого отклонения должна увеличиваться с ростом мощности РУ. С целью упрощения можно считать зависимость от уровня мощности РУ линейной. В связи с этим предлагается формула:

,

где - коэффициент наклона, показывающий линейную зависимость от мощности РУ;

- коэффициент мощности РУ, KN=0 при мощности РУ=0 %Nном, KN=1 при мощности РУ=100 %Nном;

- константа, задающее начальное значение .



3.4 Проверка расчета мощности РУ

Система диагностики производит проверку расчета средневзвешенной мощности РУ путем сравнения мощности, рассчитанной в СВРК, с расчетом, произведенным системой диагностики. Основных отличий в расчете системы диагностики два:

- в расчет берутся только достоверные показания датчиков, которые определила система диагностики;

- используются динамические весовые коэффициенты для различных способов расчета мощности РУ.

Расчет средневзвешенной мощности РУ является одним из главных расчетов, который выполняет СВРК. Согласно регламенту безопасной эксплуатации погрешность определения средневзвешенной мощности РУ составляет 2%. Автор предлагает осуществлять проверку расчета мощности РУ системой диагностики следующим образом. Система диагностики проводит расчет средневзвешенной мощности самостоятельно и сравнивает его с величиной средневзвешенной мощности, рассчитанной СВРК. Если эти две величины отличаются более, чем на 2 процента, то расчет в СВРК признается недостоверным.

Существенным отличием расчета мощности системой диагностики является использование только достоверных показаний датчиков контроля. Например, для определения перепада давления на ГЦНА необходимо рассчитать среднее значение по 6-ти датчикам. Перед этим система диагностики определяет достоверные показания и в расчет среднего принимает только достоверные показания.

Если же существует только один замер, используемый в расчете мощности, и он признан недостоверным, то весь расчет мощности системой диагностики признается недостоверным. Таковым, например, может быть давление питательной воды в ПГ или температура питательной воды в ПГ и т.п.

Сам расчет средневзвешенной мощности РУ в системе диагностике базируется на алгоритмах, приведенных в проекте СВРК [29]. Одно из отличий состоит в том, что для расчета используются средние значения параметров на временномм интервале. Среднее значение определяется по линейной аппроксимации, построенной по методу наименьших квадратов (МНК).

где , - соответственно, начальная и конечная временная точка временного интервала, , - коэффициенты линейной аппроксимации, полученной по МНК, для k-го канала.

Далее рассчитывается среднее значение величины параметра (давление, температура, перепад давления на ГЦНА), если имеется несколько однотипных каналов:

,

где: M - количество каналов с достоверной информацией для величины;

- признак достоверности канала, 0 - не достоверно, 1 - достоверно.

Расчет мощности по параметрам 1-го контура

Далее рассчитывается тепловая мощность петли ГЦК по формуле:

,

где: [МВт] - тепловая мощность петли ГЦК по параметрам 1-го контура;

[кг/м3] - плотность теплоносителя в холодных нитках ГЦК, (здесь и далее свойства воды и пара определяются по лицензированной программе WaterSteamPro [79]);

[°C] - температура холодных ниток ГЦК,

[МПа] - давление в 1-м контуре,

[МПа] - перепад давления на реакторе,

, [кДж/кг] - энтальпия горячей и холодной нитки в j-ой петле ГЦК;

[МВт] - поправка к показаниям тепловой мощности, учитывающая тепловые потери с РУ;

[°C] - температура горячих ниток ГЦК.

- расход теплоносителя через j-ю петлю ГЦК

Расход теплоносителя через петлю ГЦК рассчитывается по формуле:

,

где А, В, С - коэффициенты напорно-расходной характеристики ГЦНА, f - частота питания ГЦНА, H - напор.

Напор вычисляется по формуле:

,

где dP - перепад давления на ГЦНА, dP0 - поправка перепада давления ГЦНА на отличие условий от стендовых, g=9.81 - ускорение свободного падения.

Далее рассчитывается тепловая мощность реактора по параметрам 1-го контура по формуле:



Расчет мощности по параметрам 2-го контура

Расчет тепловой мощности петли по параметрам питательной воды перед ПГ производится по формуле:

,

где [МВт] - составляющая тепловой мощности в формуле (3.9), отводимая с паром, которая определяется по формуле:

,

где ,

[МВт] - составляющая тепловой мощности в формуле (3.9), затрачиваемая на подогрев питательной воды до насыщения, в количестве, равном расходу продувки ПГ, которая определяется по формуле:

,

[МВт] - составляющая тепловой мощности в формуле (3.9), вносимая в реактор за счет работы ГЦНА, которая определяется по формуле:

(3.12)

здесь: , [т/ч] - корректированный расход питательной воды в j-й ПГ,

[кДж/кг] - энтальпия питательной воды на входе в j-й ПГ,

[°C] - температура питательной воды перед j-м ПГ,

[МПа] - давление питательной воды перед j-м ПГ,

, [кДж/кг] - энтальпия пара и воды на линии насыщения в j-м ПГ,

[МПа] - давление пара в j-м ПГ,

, , [т/ч] - расход продувки из j-ПГ (из солевого отсека, из карманов коллекторов ПГ и днища),

[т/ч] - расход продувки, возвращаемой от системы специальной водной очистки-5 (СВО-5) в ПГ,

[МВт] - электрическая мощность, потребляемая j-м ГЦНА,

[МВт] - поправка к показаниям тепловой мощности, учитывающая возможные неточности в ее определении.

Расчет тепловой мощности реактора по параметрам питательной воды перед ПГ производится по формуле:

,

Расчет мощности по АКНП

Расчет мощности по АКНП производится по формуле:

,

где - мощность по j-му каналу АКНП, достоверность j-го канала АКНП.

Расчет мощности по АКНП будет достоверен, если хотя бы один канал контроля мощности АКНП будет достоверным.

Расчет мощности по ДПЗ

Рассчитать мощность реактора по показаниям ДПЗ можно по формуле:



где [МВт/м] - линейное ЭВ по данным m-ДПЗ в k-м СВРД, - достоверность значения ДПЗ, [м] - длина топливной части ТВС (=3,75 м), M - количество ТВС в активной зоне (M=163), - количество СВРД в активной зоне (KNI=54), - число ДПЗ в СВРД, - нормировочный коэффициент, определяющий нагрузку части активной зоны с ДПЗ.

Расчет средневзвешенной мощности РУ

Расчет средневзвешенной мощности РУ производится по формуле:

,

где - вес способа по параметрам первого контура;

- вес способа по параметрам пит. воды;

- вес способа по каналам АКНП;

- вес способа по показаниям ДПЗ.

Как говорилось выше, вторым отличием в расчете средневзвешенной мощности является использование динамических весовых коэффициентов, изменяющихся от мощности РУ [90].

Необходимость применения динамических весовых коэффициентов обусловлена тем фактом, что на пониженной мощности РУ (от 50 до 80%Nном) показания расхода питательной воды по второму ПГ значительно занижены. Из-за этого факта оказываются заниженными показания мощности по параметрам 2-го контура при работе на мощности ниже номинальной.

Для решения этой проблемы автором предлагается следующий подход к расчету динамических весовых коэффициентов. Поскольку весовые коэффициенты меняются в зависимости от текущей мощности РУ, автором предлагается использовать весовые коэффициенты, которые получены при пусконаладочных испытаниях по определению теплового баланса [91] на различных уровнях мощности при работе в режиме 4-х ГЦНА. По результатам этих испытаний получены весовые коэффициенты для мощности РУ 50,75, 90 и 100 %Nном.

Однако этими испытаниями не определяются весовые коэффициенты на низких уровнях мощности РУ. Автором предлагается на низких уровнях мощности установить веса согласно алгоритмам СВРК [29], а именно, начиная с 0 %Nном до 11.25%Nном установить вес на расчет по параметрам первого контура «1», а по остальным способам установить «0». Такой выбор обусловлен тем, что на низких уровнях мощности наиболее представительным является способ расчета по параметрам первого контура. Эта ситуация складывается из-за того, что, как правило, при первом подъеме мощности РУ при вводе в эксплуатацию мощность по АКНП не оттарирована. Различия в показаниях мощности по АКНП и действительного значения мощности РУ может достигать до 150-200%. Показания мощности по второму контуру также непредставительны из-за низкого уровня расходов питательной воды. Как известно, при низких уровнях расхода показания на расходомерной шайбе (сужающем устройстве) недостоверны. Хотя, в принципе, показания по мощности ДПЗ уже имеют показания, близкие к показаниям мощности по параметрам первого контура, эти показания в расчет еще не берутся. Таким образом, на низких уровнях мощности используется только расчет по параметрам первого контура.

Первой точкой по уровню мощности, когда определяются весовые коэффициенты для расчета мощности является уровень мощности 50%Nном. На этом уровне мощности значения весовых коэффициентов следующие:

- для мощности по параметрам первого контура W1k=0,55;

- для мощности по параметрам второго контура W2k=0,18;

- для мощности по параметрам ДПЗ Wдпз=0,18;

- для мощности по АКНП W1k=0,10.

Как мы видим, превалирующим оказывается способ по параметрам первого контура. Вес на способ расчета мощности по параметрам АКНП в соответствии с рекомендациями программы [92] ограничен 10%. Это ограничение связано с тем, что показания мощности по АКНП тарируются на средневзвешенное значение мощности, где определяющими являются тепловые способы расчета. Однако этот расчет все-таки входит в расчет средневзвешенной мощности с целью обеспечения показаний средневзвешенной мощности РУ в случаях, когда другие способы окажутся недостоверными.

Значения весовых коэффициентов на уровнях мощности от 11.25 до 50%Nном необходимо соединить прямыми отрезками. В этом случае изменение весов будет происходить без разрывов и скачков. Также в этом случае сумма весов для каждого значения мощности между опорными значениями будет равняться «1», другими словами нормирована на единицу.

Следующей опорной точкой автор предлагает принять мощность 60%Nном ввиду того, что начиная с этого уровня мощности на блоке №1 НВАЭС-2 наблюдаются недостоверные (значительно заниженные) значения расхода питательной воды в ПГ-2 [91]. По этой причине при определении теплового баланса на уровне мощности 75%Nном вес на способ по параметрам второго контура принят равным нулю. Занижение расхода питательной воды на ПГ-2, вероятно, связано с гидравлическими особенностями режима подачи питательной воды на уровнях мощности 60-80%Nном, когда на узле питания идут два потока - по основной линии и по пусковой линии. Эти потоки сталкиваются в Т-образном тройнике с приблизительно равными импульсами, что приводит к значительной турбулентности потока в области размещения сужающего устройства, служащего для измерения расхода питательной воды. При этом показания расхода становятся недостоверными, так как основным критерием для корректного определения расхода с помощью СУ является наличие ламинарного движения среды.

Показания по расходу питательной воды на ПГ-2 нормализуются на уровне мощности 80%Nном [91]. По этой причине автором предлагается установить опорную точку на этом уровне мощности. Величины весовых коэффициентов предлагается оставить без изменений относительно предыдущей опорной точки. Таким образом, мы получим интервал мощности 60-80 %Nном, при котором весовые коэффициенты не изменяются и вес на способ по параметрам второго контура равен нулю.

Следующие опорные точки соответствуют уровням мощности РУ, на которых проводился расчет весовых коэффициентов - 90 и 100%Nном. На этих уровнях мощности вес на второй контур значителен и равняется 0.38 и 0.44 соответственно. Это обусловлено тем фактом, что расчет по второму контуру становится достоверным и обладающим относительно невысокой погрешностью. Вес на первый контур уменьшается по той причине, что на уровнях мощности выше 50%Nном оказывается существенным эффект расслоения теплоносителя в горячих нитках, что приводит к увеличению погрешности расчета по параметрам первого контура [91].

С целью получения непрерывности значений весовых коэффициентов в зависимости от мощности РУ значения весовых коэффициентов между уровнями мощности 50, 60, 80, 90 и 100%Nном соединяются прямыми отрезками. С целью получения возможности контроля работы РУ на мощности более 100%Nном (необходимого для работы РУ на мощности, немного превышающей номинальное значение) на этой мощности необходимо задать значения весовых коэффициентов, равные весу на мощности 100%Nном.

Применение такого подхода проиллюстрировано на рис. 3.3.

Описанный подход к определению весов имеет следующие достоинства:

- непрерывность значений весовых коэффициентов в зависимости от мощности РУ;

- веса изменяются таким образом, что недостоверные расчеты не используются в расчете средневзвешенной мощности РУ.

Рисунок 3.3. Динамические веса для расчета средневзвешенной мощности РУ

Использование динамических весовых коэффициентов становится особенно актуальным в случае реализации работы энергоблока в режиме суточной нагрузки, который предполагает разгрузку в режиме 100-80-100%Nном или даже 100-50-100%Nном. В обоих случаях достигается мощность 80% Nном, при которой вес расчета по второму контуру обнуляется. Обнуление веса расчета по второму контуру происходит по причине некорректных показаний расхода питательной воды в ПГ-2 на этом уровне мощности.

3.5 Расчет статистических величин

В расчетах системы диагностики предполагается использовать среднее значение на интервале наблюдения. Автором предлагается производить расчет среднего значения по методу наименьших квадратов с использованием линейной аппроксимации. На интервале наблюдения строится линейная аппроксимация по методу МНК для каждого параметра по формуле:

,

где - начальное значение параметра на интервале наблюдения;

- коэффициент наклона прямой;

- значение времени на интервале наблюдения в точке j;

- значение параметра в точке j.

Расчет линейной аппроксимации проиллюстрирован на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4. Расчет линейной аппроксимации на интервале наблюдения

При этом в расчет по методу МНК берутся только те значения, которые имеют признак достоверности, присвоенный СВРК.

Среднее значение при этом будет вычисляться по формуле:

,

где - среднее значение параметра на интервале наблюдения;

- конечное время в секундах от начала интервала наблюдения.

Кроме среднего значения на интервале наблюдения для работы системы диагностики необходимо значение среднеквадратического отклонения. Автором предлагается производить расчет среднеквадратического отклонения не от среднего значения, как это обычно принято, а от аппроксимирующей прямой, полученной по формуле (3.18). Тогда формула для СКО будет выглядеть:

,

где N - количество точек на интервале наблюдения;

- значение параметра в точке j;

- значение линейной аппроксимации в точке j, вычисленное по формуле.

Преимущество этого подхода в определении СКО состоит в том, что в случае линейного изменения параметра во времени СКО будет ближе соответствовать действительному значению, в отличие от способа расчета отклонения от средней величины.

Для анализа показаний параметров на стабильность используется величина скорости изменения единиц в час. Скорость изменения присутствует в формуле (3.18) в виде коэффициента A1. Но для перевода величины скорости изменения в час необходимо домножить эту величину на коэффициент 3600 перевода секунд в час.

1. Для проверки достоверности показаний датчиков температурного контроля теплоносителя первого контура и тарировки этих датчиков при нахождении РУ в горячем состоянии предложен метод определения опорной температуры, относительно которой определяются аддитивные поправки, с использованием алгоритма для определения среднего значения параллельных каналов контроля и медианного значения.

2. Предложен метод диагностики температурного контроля теплоносителя первого контура на мощности с учетом наличия расслоения теплоносителя.

3. Для проверки и диагностики расчета средневзвешенной мощности РУ автором предложена методика использования динамических весовых коэффициентов, полученных на основе результатов работ по определению теплового баланса на разных уровнях мощности РУ.



Глава 4. Методы определения режимов и состояний, пригодных для функционирования системы диагностики в автоматическом режиме

4.1 Состояния РУ, пригодные для проверок

Состоянием РУ будем называть одно из реализованных состояний РУ - горячее, на мощности или неопределенное.

Стабильным режимом РУ будем называть режим стабильной работы, в котором возможно проводить расчет статистических характеристик величин. Нестабильным режимом РУ будем называть работу РУ во время переходных процессов при изменении мощности РУ или при перемещении управляющей группы ОР СУЗ и т.п.

Как говорилось выше, для функционирования системы диагностики в автоматическом режиме необходимо разработать методы для определения пригодного состояния РУ и пригодного стабильного режима работы РУ. Эта необходимость возникает вследствие того, что датчики СВРК можно проверить в таких состояниях работы РУ, когда контролируемые параметры имеют значимые величины.

Все датчики, входящие в СВРК, можно разделить на следующие группы:

ѕ Датчики, входящие в 6 стоек ПТК-З, которые необходимы для расчета сигналов аварийной защиты. Для каждой стойки ПТК-З это будут: перепад давления на ГЦНА 1 - 4, частота питания на ГЦНА 1 - 4, мощность, потребляемая ГЦНА 1 - 4, давление над активной зоной, сигнал включен или отключен ГЦНА 1 - 4.

ѕ Датчики температурного контроля теплоносителя в первом контуре. Из них 24 датчика - термометры сопротивления (ТС) в холодных нитках петель ГЦТ и 24 датчика в горячих нитках петель ГЦТ, 50 штук термопар на входе в активную зону, установленных в КНИТах. На выходе из активной зоны в КНИТах установлены 50 ТП-1А и 50 ТП-1Б. Кроме того, в термокомпенсационных устройствах установлены по 1 ТС для определения температуры, всего 50 штук.

ѕ Датчики прямого заряда (ДПЗ), установленные в 54 КНИТах в 7-ми слоях, всего 378 штук.

ѕ Датчики, необходимые для расчета средневзвешенной мощности РУ: давление питательной воды в ПГ 1 - 4, температура питательной воды в ПГ 1 - 4, расход питательной воды в ПГ 1 - 4, общий массовый расход из карманов продувки коллекторов ПГ 1 - 4, общий массовый расход продувки из нижней части корпуса ПГ 1 - 4, массовый расход продувки солевых отсеков от ПГ 1 - 4, суммарный массовый расход продувки ПГ, мощность АКНП, каналы 1 - 8.

Достоверность показаний датчиков, входящих в ПТК-З, можно проверить в горячем состоянии РУ и при работе РУ на мощности.

Автором предлагается проводить проверки достоверности датчиков температурного контроля в состоянии «горячее» и при работе РУ на мощности. Причем методики проверки в этих состояниях отличаются друг от друга. В состоянии «горячее» температура в первом контуре принимается одинаковой, следовательно, имеется возможность провести тарировку датчиков температурного контроля. При работе РУ на мощности температура в первом контуре существенно неоднородна, поэтому провести тарировку уже невозможно и методика поиска недостоверных показаний отличается от первого случая.

Датчики прямого заряда (ДПЗ) имеет смысл проверять при мощности РУ более 10 %Nном, так как при низких значениях мощности РУ показания ДПЗ существенно разнятся даже для симметричных ТВС.

Проверку датчиков, необходимых для расчета средневзвешенной мощности РУ, и проверку расчета мощности РУ возможно проводить при мощности РУ более 10 %Nном.

Таким образом, система диагностики должна функционировать в состоянии «горячее», при мощности РУ до 10 %Nном, и при мощности РУ выше 10 %Nном. В других состояниях система диагностики функционировать не должна.

Первой задачей при создании системы диагностики информации СВРК является распознавание состояния работы РУ и отнесение его к одному из нижеперечисленных:

ѕ неопределенное;

ѕ горячее (или на МКУ);

ѕ на мощности до 10 %Nном;

ѕ на мощности свыше 10 %Nном.

4.2 Алгоритм распознавания состояния РУ

Распознавание состояния РУ и отнесение его к одному из вышеперечисленных должно обладать устойчивостью к отказам отдельных датчиков. В этом случае даже при отказе отдельных датчиков система диагностики все равно сможет распознать состояние РУ. Здесь вводится постулат, что большинство однотипных датчиков показывают достоверную информацию и лишь некоторые могут показывать недостоверную информацию. Алгоритм распознавания состояния РУ построен по мажоритарному принципу.

Автором предлагается следующий алгоритм определения состояния РУ (рисунок 4.1). Сначала определяем, находится ли РУ на мощности:

Если значение мощности хотя бы 2-х показаний из 3-х больше 10%, то определяем режим «на мощности от 10 до 100%Nном». В этом шаге используются показания мощности, средневзвешенной в СВРК, показания мощности АКНП и мощности по ДПЗ.

Иначе, т.е. если на предыдущем шаге не определили режим на мощности, то проверяются те же параметры по логике 2 из 3-х на превышение значения в 3 %Nном. Если 2 из 3-х каналов расчета мощности покажут значение выше 3-х % Nном, то определяется режим «на мощности до 10%Nном».

Рисунок 4.1. Алгоритм распознавания состояния РУ

Иначе, т.е. если не определили состояние «на мощности до 10%Nном», то проверяется превышение значения температуры в холодных нитках петель ГЦТ больше уставки (например, 284 0С) для состояния «горячее» одновременно с условием, что значения температуры холодных ниток не отличаются от значений горячих ниток больше допустимой величины (например, 1 0С). Если условие выполняется, то признается состояние «горячее», иначе состояние «неопределенное».

Здесь под температурой горячих и холодных ниток петель ГЦТ понимается среднее значение по всем достоверным показаниям температуры. В проекте НВАЭС-2 имеется 24 датчика в холодных и 24 датчика в горячих нитках. Таким образом, последняя проверка по температуре базируется даже не на 2 из 3-х, а на всех достоверных из 48 датчиков. Тем самым надежность этой проверки не ниже чем 2 из 3-х, когда используются мощности РУ.

Рассмотрим функционирование данного алгоритма по определению состояния работы энергоблока. Если на энергоблоке холодное состояние, то расчет средневзвешенной мощности и мощности по ДПЗ недостоверен. В этом случае первые 2 ветки дают отрицательный результат, и алгоритм доходит до последней 3-ей ветки, где анализируется температура холодных и горячих ниток ГЦТ. В холодном состоянии температура холодных ниток ГЦТ ниже уставки для горячего состояния, следовательно, алгоритм выдаст состояние «не определено». В этом состоянии проверки не производятся.

Если температура холодных ниток окажется выше уставки для горячего состояния РУ, и при этом температура холодных ниток не отличается от горячих ниток больше чем на 1 0С, то алгоритм выдаст состояние «горячее».

Если же энергоблок находится на мощности, то в этом случае, если 2 из 3-х значений мощности: средневзвешенная мощность и/или мощность по ДПЗ и/или мощность по АКНП выше 10% Nном, то работает первая ветка алгоритма. Определяется состояние «на мощности от 10 до 100% Nном». Если же мощность 2-х из 3-х способов расчета мощности ниже 10%, то работает вторая ветка и признается состояние «на мощности до 10 % Nном». Если же 2 из 3-х значений мощности ниже 3% Nном, то переходим на 3-ю ветку алгоритма. Если же значения средней температуры холодных ниток ГЦТ отличаются от значений средней температуры горячих ниток ГЦТ больше 1 0С, то состояние определяется как «неопределенное». Таким образом, в интервале значений мощности выше 0.3 до 3 %Nном проверок производиться не будет. Однако, согласно регламенту [15], набор мощности в этом интервале производится со скоростью 3% в час, что означает, что системой диагностики не будет производиться проверок около 1 часа, что вполне допустимо.

В СВРК также реализован алгоритм по определению состояния РУ [30]. Однако этот алгоритм определяет только 3 состояния из необходимых 4-х: неопределенное, горячее и на мощности больше 3-х %Nном. По этой причине нельзя использовать переменную REG [30], рассчитываемую в СВРК для функционирования системы диагностики.

4.3 Алгоритм определения стабильного режима

Следующей задачей для создания системы диагностики является разработка алгоритма для определения стабильного режима работы РУ, пригодного для проведения проверки. Пригодный для проверки режим РУ - это стабильная работа РУ, при которой контролируемые показания не изменяются, наблюдается только нормально распределенный шум (рисунок 4.2). внутриреакторный датчик температурный теплоноситель

В этом случае возможно произвести расчет среднего значения измеряемой величины и среднеквадратичного отклонения (СКО) на временном интервале в 10-15 минут. Эти величины необходимы для проведения проверки достоверности показаний.

Рисунок 4.2. Пример показаний с нормально распределенным шумом

Автором предлагается следующий алгоритм определения стабильного режима работы реакторной установки. Для ряда параметров на временном интервале в 10-15 минут определяется среднеквадратичное отклонение (СКО) и скорость изменения величины по линейной аппроксимации. Если СКО меньше пороговой величины и скорость изменения меньше пороговой величины, то режим для данного параметра признается стабильным. Кроме того для определения стабильного режима РУ автором предлагается использовать дискретные показания, такие как положение ОР СУЗ. Для таких дискретных показаний условие стабильности будет следующим: если за время наблюдения 10-15 минут значения не изменялись, то параметр признается стабильным.

Таким образом, для определения стабильного режима РУ можно использовать ряд показаний, каждое из которых анализируется на стабильность показаний. Если каждое показание в отдельности признается стабильным, то режим РУ признается стабильным. Если хотя бы один из параметров оказывается нестабильным, то режим РУ признается нестабильным.

В соответствии с предложенным алгоритмом определения стабильного режима РУ необходимо сформировать группу параметров, которые анализируются на стабильность показаний. Параметры, входящие в эту группу, по возможности должны быть устойчивы к отказам отдельных датчиков. В этом случае выход из строя отдельного датчика не повлияет на возможность определения стабильного режима, опираясь на выбранный параметр.

Автором предлагается проверять на стабильность следующие параметры:

ѕ Средняя температура холодных ниток ГЦТ, расчет опирается на 24 датчика петлевых ТС;

ѕ Среднее давление над активной зоной, расчет этого параметра опирается на показания 6-ти отдельных датчиков давления над активной зоной;

ѕ Мощность по показаниям ДПЗ, в расчете используется 378 ДПЗ;

ѕ Аксиальный офсет;

ѕ Также используется один дискретный параметр - положение ОР СУЗ из 12-ой группы.

Так как система диагностики начинает функционировать в горячем состоянии РУ, то параметры: температура холодных ниток и давление над активной зоной являются достаточными для определения стабильного режима РУ. При работе РУ на мощности этих двух параметров уже недостаточно для определения стабильного режима. По этой причине в список параметров, анализируемых на достоверность, входят такие параметры, как: мощность по показаниям ДПЗ, аксиальный офсет и положение 12-ой группы СУЗ. Выбор этих параметров объясняется следующим образом. Для контроля стабильности показаний мощности РУ выбрана мощность по показаниям ДПЗ. Этот параметр имеет достаточно стабильные показания, не имеет характерных колебательных зависимостей, как например мощность по параметрам 2-го контура (в большей степени) или мощность по параметрам 1-го контура (в меньшей степени) (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3. Пример поведения мощности по параметрам 1-го контура, по ДПЗ и по 2-му контуру в стабильном режиме РУ

Использование средневзвешенной мощности РУ не годится по той причине, что, как правило, в ее расчет входят мощности по 1-му и 2-му контуру с весами около 40 %, из-за этой причины средневзвешенная мощность имеет поведение, аналогичное показаниям мощности по 1-му и 2-му контуру.

Аксиальный офсет используется для определения стабильного режима по той причине, что он является интегральной характеристикой, описывающей стабильный режим энерговыделения в активной зоне. Соответственно, при стабильном значении аксиального офсета показания энерговыделения также стабильны.

Положение ОР СУЗ регулирующей 12-ой группы добавлено в список контролируемых показаний по той причине, что при изменении положения регулирующей группы ОР СУЗ происходит прямое влияние на реактивность и на мощность РУ. Так как положение ОР СУЗ имеет дискретный набор показаний, то этот параметр анализируется как дискретный, т.е. любое изменение на наблюдаемом временном интервале признается как нестабильное состояние параметра.

Одной из исследовательских задач является поиск пороговых величин для аналоговых переменных, по которым определяется стабильный режим РУ. Необходимо задать значение допустимого среднеквадратичного отклонения и допустимой скорости изменения параметра. Пороговые величины должны быть установлены таким образом, чтобы с одной стороны быть достаточно малыми и потому отбраковывать нестабильное поведение параметра, а с другой стороны достаточно великими, чтобы не реагировать на естественный шум параметра. Для возможности гибких настроек условий для определения стабильного режима РУ система диагностики позволяет оперативно изменять список параметров и пороговые значения для них.

После того, как система диагностики определит состояние РУ (см. п. 4.2), и признает режим стабильным, можно проводить проверки достоверности параметров.

1. Предложен метод и алгоритм определения состояния РУ, в зависимости от которого определяются группы каналов контроля, подлежащие проверке. Метод обладает устойчивостью к отказам отдельных каналов благодаря использованию мажоритарной логики и резервирования. Определены каналы контроля, необходимые и достаточные для использования в предложенном методе.

2. Предложен метод определения стабильного режима РУ, пригодного для статистической обработки показаний каналов контроля. Сформирована группа параметров, достаточных для определения стабильности РУ. Предложены константы, используемые для определения стабильности режима.

Глава 5. Разработка системы диагностики СВРК

5.1 Разработка программного обеспечения «Диагностика СВРК»

Действия сопровождающего персонала при выполнении требуемых процедур для их формализации и алгоритмизации были разделены на следующие задачи [93-94]:

- Определение режима работы, в котором находится РУ;

- Определение состояния, которое соответствует требованиям проведения диагностики и оценок достоверности входной информации;

- Выполнение проверки и оценки достоверности показаний каналов контроля параметров, которые соответствуют условиям диагностики в определенном режиме работы РУ;

- Выдача необходимых информационных сообщений сопровождающему персоналу о результатах проверки и диагностики;

- Сохранение в архиве текущих результатов выполняемой диагностики.

На рис. 5.1 представлена структурная схема функционирования системы диагностики входной информации СВРК.

На вход системы диагностики поступает информация от СВРК, включающая информацию от части каналов контроля системы верхнего блочного уровня (СВБУ).

Выходной информацией системы диагностики является список недостоверных каналов контроля с указанием причин признания каналов контроля таковыми. При наличии недостоверных каналов могут быть признаны недостоверными соответствующие параметры, на основании чего, в свою очередь, могут выдаваться рекомендации по ограничениям на работу РУ.

В процессе работы системы диагностики используется настроечная информация, хранящаяся в базе данных. В этой базе данных содержится предложенный автором набор констант (информация о минимальных и максимальных режимных значениях, допустимая погрешность измерения, допустимая величина отличия показаний канала контроля от значений параллельных каналов контроля), а также список групп параллельных каналов контроля и другая вспомогательная информация.

Рисунок 5.1. Структура системы диагностики входной информации СВРК

ПО «Диагностика СВРК» представляет собой комплект файлов:

1. исполняемого файла Diagnose.exe;

2. базы данных MS Access BD_SVRK.accdb с информацией по параметрам и настройками для обработки;

3. настроечных файлов в формате ini и txt, в которых хранится информация по определению режима работы РУ и по определению подходящего интервала времени для проведения расчета;

4. шаблоны графиков для быстрого построения зависимостей, необходимых для контроля параметров СВРК;

5. базы данных MS Access Archive.accdb - архива результатов обработки системой диагностики.

При запуске программы Diagnose.exe происходит подключение к серверу СВРК, передается перечень кодов KKS переменных, необходимых системе диагностики для функционирования. После успешной подписки сервер передает данные в систему диагностики по списку этих переменных по запросу. Запрос осуществляется с частотой один раз в секунду. Сразу после запуска осуществляется накопление данных в буфере длительностью в 600 посылок, что равносильно 10 минутам. Этот параметр может быть изменен пользователем как в сторону увеличения, так и уменьшения. После того как буфер оказывается заполнен, система диагностики определяет состояние РУ. Если состояние РУ определено как горячее, на мощности до 10%Nном или на мощности свыше 10%Nном, то осуществляется проверка, является ли режим на текущем интервале времени (10 минут) стабильным. В случае признания режима стабильным происходит запуск проверки достоверности показаний каналов контроля, которые могут быть проверены в зависимости от состояния РУ. Если же состояние РУ не определено или отличается от определенных выше, то проверки не осуществляются. Также, если режим определен как нестабильный, то проверка не осуществляется.

Результаты проверки параметров обобщенно представляются на основном окне программы, которое представлено на рисунке 5.2.

Для удобства считывания информации все контролируемые каналы контроля разбиты по группам:

- каналы контроля, входящие в ПТК-З. Эти каналы контроля сгруппированы по своим стойкам и комплектам;

- параметры для расчета мощности и энерговыделения;

- температурный контроль первого контура;

- токи ДПЗ.

- Если все проверяемые каналы контроля имеют достоверные показания, то все группы отображаются зеленым цветом. В случае наличия недостоверных каналов контроля в какой-либо группе, эта группа выделяется желтым цветом. Если окажется одновременно две стойки ПТК-З с недостоверными показаниями из одного комплекта, то этот комплект будет выделяться красным цветом. Как раз эта ситуация показана на рисунке 5.2. Это означает, что в этом комплекте появляется опасность ошибочного формирования сигналов ПЗ или АЗ. Это может вызвать как ложную выработку сигналов ПЗ/АЗ, так и неформирование таких сигналов при реальной необходимости.

Рисунок 5.2. Основное окно программы «Диагностика СВРК»

На главном окне программы размещена таблица с перечнем обнаруженных системой диагностики недостоверных показаний. В этой таблице записано время обнаружения, код KKS, наименование параметра, невыполнение критериев и причина признания канала контроля каналом с недостоверными значениями. Эта таблица предоставляет сведения из всех групп параметров.

Такая организация главного окна программы «Диагностика СВРК» позволяет легко считывать диагностическую информацию. При наличии только зеленых индикаторов в группах сравнения пользователь понимает, что все проверяемые каналы контроля имеют достоверные показания. При наличии желтых индикаторов пользователь должен насторожиться и посмотреть перечень обнаруженных каналов контроля с недостоверными показаниями. Перечень каналов контроля с недостоверными показаниями можно скопировать через буфер обмена в документы MS Word или другие, которые можно распечатать для предоставления руководству или другим заинтересованным лицам.

Если пользователя интересуют сведения по результатам проверки системы диагностики, то он может вызвать новое окно с перечнем параметров и результатами обработки из каждой группы, для этого необходимо нажать кнопку с название группы. Откроется окно, изображенное на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3. Окно с перечнем параметров из второй стойки ПТК-З первого комплекта

Если пользователя интересует более подробная информация по результатам проверки достоверности показаний и выполнение критериев, то он может вызвать окно, изображенное на рисунке 5.4. В данном окне красным цветом отображаются невыполненные критерии проверки достоверности, зеленым цветом помечаются успешно пройденные критерии достоверности показаний. В этом окне пользователь может откорректировать константы, которые используются для сравнения. Для удобства пользования системой диагностики пользователь имеет возможность получить результаты проверки достоверности из архива, который ведет система диагностики. Для этого существует специальная кнопка «Архив», при нажатии на которую откроется окно, изображенное на рисунке 5.5.

Рисунок 5.4. Окно с описанием результатов проверки достоверности показаний

Рисунок 5.5. Окно запроса к архиву

После выбора необходимой даты и времени на главном окне будет отображено состояние по проверке системой диагностики на тот момент времени. Возможность обращения к архиву результатов обработки позволяет персоналу получить информацию на интересующий момент времени в прошлом.

Для отображения результатов определения стабильного режима РУ, подходящего для осуществления проверок достоверности, существует окно, изображенное на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6. Окно задания параметров для определения стабильного режима РУ

В этом окне приведен перечень параметров, по которым осуществляется проверка на стабильность показаний, а также показаны результаты расчета скорости изменения этих параметров во времени и величины среднеквадратичного отклонения. Если хотя бы один из параметров будет признан нестабильным на интервале наблюдения, то режим РУ признается нестабильным. В перечне контролируемых параметров есть «аналоговые» и «дискретные» параметры. Для «аналоговых» параметров условие стабильности проверяется путем сравнения скорости изменения и СКО. «Дискретные» параметры признаются стабильными, если на интервале наблюдения их значение не изменялось. К «дискретным» параметрам относится «положение 12-ой группы ОР СУЗ».



5.2 Структура программного обеспечения диагностики

ПО «Диагностика СВРК» разработано на объектно-ориентированном языке Delphi [97, 98]. Благодаря этому описание функционирования ПО сводится к описанию взаимодействия специальных классов, разработанных автором.

Для взаимодействия с сервером разработчик СВРК предоставил динамическую библиотеку libicis.dll. Первоначально необходимо отправить на сервер СВРК список кодов KKS переменных, значения которых необходимы системе диагностики для функционирования. Список кодов ККS записан в текстовый файл KKS.txt. В этом списке содержится перечень кодов всех датчиков, проверяемых системой диагностики, а также дополнительные переменные.

После отправки кодов KKS переменных необходимо осуществить подписку. Если подписка прошла успешно, то можно обращаться за данными. Обращение за данными происходит по таймеру с циклом опроса 1 секунда. Таким образом, каждую секунду в систему диагностики приходит срез данных по всему списку параметров, записанных в файл KKS.txt. Кроме самих данных также приходит признак достоверности значения, присвоенный сервером СВРК. Срез данных помещается в буфер типа FIFO в оперативной памяти. Размер буфера задается при старте программы. Рекомендуемое значение 600 элементов, что соответствует десятиминутному интервалу времени. До тех пор, пока буфер полностью не заполнится, вычисления не проводятся. Когда буфер полностью заполнен и возникает необходимость занести новый срез данных, они помещаются в начало буфера. Таким образом происходит затирание более ранних значений. Естественно происходит нарушение временной последовательности хранения данных в буфере. Для выхода из этой ситуации используется переменная CurIndex, которая указывает на текущий последний элемент в буфере. Расчет значений по всем элементам в буфере происходит в 2 этапа: сначала от элемента с индексом CurIndex+1 до последнего в буфере, а затем от первого до элемента с индексом CurIndex. Такой подход позволяет оптимизировать работу ПО, исключив необходимость выделения и удаления оперативной памяти.

...