Система управления технологическим процессом подготовки камеры токамака КТМ к эксперименту

• Автор: Коровиков, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
1.1 Область применения, назначение, характеристики и конструкционные
особенности токамака КТМ
1.2 Анализ режимов работы токамака КТМ
1.3 Описание автоматизируемых функций подготовки токамака КТМ к
экспериментам
1.4 Проведение модельных исследований процессов прогрева объекта
управления
1.5 Выводы
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОГРЕВА
2.1 Постановка целей и задач моделирования на этапе синтеза системы
управления
2.2 Моделирование системы управления процессом прогрева
2.2.1 Определение передаточной функции источника питания нагревателей.
2.2.2 Определение передаточной функции нагревателя
2.2.3 Передаточная функция вакуумной камеры
2.2.4 Описание процесса конвективных потерь теплоты
2.2.5 Описание процесса лучистой теплоотдачи
2.2.6 Определение передаточной функции индуктора
2.3 Модельные исследования системы управления
2.4 Разработка алгоритма управления прогревом вакуумной камеры
2.5 Выводы
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ И АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ

3.1 Метод кодирования и интерпретации конечно-автоматных моделей
технологических агрегатов
3.2 Разработка конечно-автоматной модели форвакуумной подсистемы
3.3 Разработка модели функционирования технологических агрегатов на
основе сетей Петри
3.4 Проектирование программного обеспечения системы управления
3.5 Выводы
4 РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ТОКАМАКА КТМ
4.1 Аппаратно-программная реализация системы управления
4.1.1 Устройство управления процессом подготовки (УУ1111)
4.1.2 Устройство управления процессом охлаждения (УУПО)
4.1.3 Устройство прогрева и контроля температуры (УПКТ)
4.1.4 Пульты операторов СУТП
4.2 Результаты производственных испытаний системы управления
4.2.1 Оценка соответствия заданным требованиям
4.2.2 Результаты исследований системы прогрева ВК
4.2.3 Результаты исследований вакуумной подсистемы
4.2.4 Результаты исследования системы охлаждения
4.3 Выводы
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Форвакуумная и дежурная система откачки
Приложение Б. Система водяного охлаждения
Приложение В. Акт внедрения системы

ВВЕДЕНИЕ
Наиболее значимые результаты в решении проблемы управляемого термоядерного синтеза были достигнуты на установках типа токамак. Актуальность темы исследования обусловлена проводимыми в настоящее время работами по реализации проекта строительства Казахстанского материаловедческого токамака КТМ в городе Курчатов, Казахстан. Материаловедческий токамак КТМ предназначен для экспериментальных исследований и испытаний конструкционных материалов термоядерных реакторов. Токамак КТМ является плазменной электрофизической установкой тороидального типа с магнитным удержанием плазмы среднего масштаба.
Эффективность проведения экспериментальных исследований на установках типа токамак во многом определяется наличием комплексной системы автоматизации и ее функциональными возможностями. Токамак КТМ и комплекс его технологических систем как объект автоматизации обладает рядом особенностей, накладывающих дополнительные требования к системам автоматизации. К таким особенностям относятся с одной стороны многофункциональность технологических и диагностических систем при их достаточно большом разнесении в пространстве, а с другой - наличие различных режимов работы, каждому из которых соответствует определенная динамика управляемых процессов, порядок включения оборудования, состав и диапазоны контролируемых физических параметров, и многое другое. В соответствии с этим система автоматизации термоядерной установки должна представлять собой высокопроизводительную иерархическую распределенную систему, в которой функционально выделены следующие части:
- система управления технологическим процессом подготовки камеры;
- система управления плазмой;
- система цифрового управления источниками электропитания;
- система противоаварийной защиты и синхронизации;
- информационно-измерительная система.

0 1 2 3 4 5
Обход по поверхности, м
Рисунок 1.9- Эволюция температурного состояния оболочки ВК в режиме прогрева по разработанному сценарию
1.5 Выводы
В данной главе рассмотрены основное назначение и область применения материаловедческого токамака КТМ, а также приведены: краткое описание его конструкции и устройства; технические характеристики; возможности использования токамака КТМ для решения комплекса исследовательских задач, связанных с испытанием материалов и конструкций, применяемых в ядерной энергетике.
В настоящей главе на примере токамака ТКМ рассмотрен метод моделирования процессов управления с применением специализированного программного обеспечения А№¥8. На базе данного ПО была разработана ЗБ модель ВК токамака КТМ. Выполнен комплекс исследований характеристик ВК на модели в части моделирования теплофизических процессов прогрева, поддержания температуры и остывания камеры.
В результате моделирования получены полиномы для характерных точек ВК, отражающие зависимость температурных полей от вложенной энергии для