Автоматизированная система управления технологическим процессом переработки натриевого теплоносителя

• Автор: Кривцов, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Исследование объекта управления
1.1 Технологии переработки натрия
1.2 Установка по переработке натрия
1.3 Математическое описание работы химического реактора
1.4 Подготовка исходных данных для моделирования
1.5 Модельные исследования химического реактора
1.5.1 Математическая модель химического реактора
1.5.2 Проведение модельных исследований
1.6 Передаточные функции объекта управления
1.7 Синтез контуров управления химической реакцией
1.8 Выводы
Глава 2. Структурно-функциональное проектирование системы управления
2.1 Режимы работы установки
2.2 Технологические подсистемы установки
2.3 Система подачи натрия
2.3.1 У правление потоком натрия
2.3.2 Управление температурой конструкций СПН
2.4 Щелочная система
2.4.1 Управление уровнем заполнения химического реактора
2.4.2 Управление уровнем щелочи в ЕХЩ и ЕРЩ
2.4.3 Управление температурой конструкций ЩС
2.5 Водяные системы
2.5.1 Управление уровнем заполнения емкостей
2.5.2 Управление концентрацией щелочи
2.5.3 Управление температурой в теплообменниках
2.6 Система отходящих газов
2.7 Выводы
Г лава 3. Реализация АСУ ТП У ПН
3.1 Средства измерения и исполнительные элементы АСУ ТП
3.2 Контроллерное оборудование
3.2.1 Выбор платформы
3.2.2 Конфигурация программно-технического комплекса
3.3 Программный комплекс АСУТП
3.3.1 Реализация человеко-машинного интерфейса
3.3.2 Программные компоненты анализа событий
3.3.3 Реализация алгоритмов управления процессом
3.3.4 Организация архива и средств просмотра технологических данных
3.4 Выводы

Г лава 4. Синтез имитационного комплекса и испытания системы управления
4.1 Моделирование как метод исследования
4.2 Математическая модель УПН
4.2.1 Постановка задач моделирования
4.2.2 Модель системы подачи азота
4.2.3 Модель системы подачи натрия
4.2.4 Модель системы подачи воды
4.2.5 Модель системы охлаждения
4.2.6 Модель щелочной системы
4.3 Математический аппарат модели ТП УПН
4.4 Программная и аппаратная реализация имитационного комплекса
4.4.1 Структура программно технического комплекса имитации
4.4.2 Среда разработки программного обеспечения
4.4.3 Структура программного обеспечения имитационного комплекса
4.5 . Программная реализация модели технологического процесса
4.6 Исследование системы управления на имитационном комплексе
4.6.1 Объем исследований
4.6.2 Результаты исследований
4.6.3 Использование имитационного комплекс и обучение персонала
4.7 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А Исходные данные для моделирования химической реакции
Приложение В - Функциональная технологическая схема УПН
Приложение С Расчет характеристик нагревательных элементов
Приложение Б. Акт внедрения

Введение
Развитие ядерной энергетики как одной из перспективных отраслей производства тепловой и электрической энергии непосредственно связанно с решением комплекса задач, решение которых направлено на повышение эффективности и безопасности энергетических объектов, утилизации, переработки и захоронению ядерных отходов. Утилизация, переработка и захоронение ядерных отходов приобретает в настоящее время более актуальных характер, так как число атомных энергетических объектов неуклонно возрастает, а ранее введенные в эксплуатацию объекты подобного класса требуют реконструкции или модернизации, или полного вывода из эксплуатации с последующей консервацией.
Эта ситуация в полной мере имеет отношение и к Республике Казахстан на территории которой расположен энергетический атомный реактор БН-350, представляющий собой реактор на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Этот реактор был сконструирован и введен в эксплуатацию в 1972 году, когда Казахстан еще входил в состав Советского Союза. Он являлся основным источником тепловой и электрической энергии в малонаселенном западном регионе Казахстана на берегу Каспийского моря, в г. Актау, а также он использовался для получения оружейного плутония.
Учитывая тот факт, что реактор БН-350 выработал свой ресурс и то, что Казахстан принял на себя международные обязательства о нераспространении ядерного оружия и его компонентов, вывод реактора БН-350 из эксплуатации становится актуальной задачей. Начатая в Республики Казахстан (РК) совместная американо-казахстанская программа по выводу реактора БН-350 из эксплуатации, затрагивает широкий комплекс проблем, которые необходимо решать в процессе ее реализации.
Одной из задач программы является переработка и захоронение натрия, который в реакторе использовался в качестве теплоносителя. Принимая во внимание специфические физико-химические свойства натрия и характер его использования в качестве теплоносителя, процесс переработки натрия, как

Глава 2. Структурно-функциональное проектирование системы управления
В настоящее время для решения комплекса задач связанных с управлением сложными технологическими процессами используются различные программные и технические средства, надежность и качество которых позволяют обеспечить требуемую безопасность объекта управления [16, 17]. Внедрение
автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) предусматривает расширенную функциональность системы управления, в котором помимо традиционных функций (системы измерения, дистанционного управления арматурой и исполнительными механизмами, технологическими защитами, автоматическим регулированием) решаются задачи автоматизированного логического функционально-группового управления технологическим объектом и информационно-вычислительные функции, оказывающие помощь обслуживающему персоналу в управлении технологическим процессом [18, 19].
Под объектом автоматизации понимается технологическая часть УПН, к которой относятся элементы и конструкции основного и вспомогательного технологического оборудования установки, непосредственно или косвенно задействованного в реализации процесса переработки натрия. В соответствии с технологией переработки натрия [20], структура технологической части УПН как объекта автоматизации имеет вид, представленный на рисунке 14.
Разделение УПН на технологические системы (подсистемы) по функциональному признаку носит относительный и условный характер и выполнено с целью упрощения описания функций автоматизации и контроля технологического процесса переработки натрия.