Автоматизированная система контроля

состояния строительных конструкций машинного зала АЭС

Система контроля состояний строительных конструкций машзала обеспечивает непрерывный инструментальный мониторинг напряженно-деформированного состояния (НДС) строительных конструкций машзала энергоблока атомной электростанции (АЭС).

Система непрерывного мониторинга НДС обеспечивает:

  • сбор и хранение данных о напряженно-деформированном состоянии (НДС) основных несущих строительных конструкций машзала энергоблока в процессе эксплуатации;
  • оценку текущего НДС основных элементов несущих строительных конструкций машзала;
  • предоставление данных в открытых форматах хранения данных;
  • автоматическое оповещение о превышении проектных параметров НДС.

Атоматизированной системой контролируются следующие элементы строительных конструкций машинного зала и деаэраторного отделения энергоблока: колонна, ферма покрытия, фундамент турбогенератора.

Система состоит из двух полностью независимых друг от друга частей:

  • подсистема статического мониторинга машзала энергоблока (ПСМ);
  • подсистема динамического мониторинга машзала энергоблока (ПДМ).

ПСМ контролирует такие показатели, как угол наклона верха колонны, угол наклона (крен) фундамента турбогенератора, деформация наиболее нагруженных элементов фермы покрытия.

ПДМ контролирует изменение жескостных характеристики частей несущих конструкций генератора.

Подсистема мониторинга статического напряженно-деформированного состояния элементов конструкции (ПСМ)

ПСМ предназначена для мониторинга статических параметров, характеризующих напряженно-деформированное состояние строительных конструкций машзала энергоблока. ПСМ позволяет зафиксировать и информировать об опасных состояниях конструкций: прогиб конструкции, деформации наиболее нагруженных конструкций, крен здания и углы наклона верха колонны. Для измерения деформаций подходят тензорезисторы, в качестве датчика наклона — подходит инклинометр.

Основные функции подсистемы мониторинга статического напряженно-деформированного состояния элементов конструкции:

  • периодический контроль НДС ферм и колонн, крена фундамента турбоагрегата, выдача информации о месте превышения значений прочности и деформации;
  • при приближении измеренных значений напряжений и деформаций к предельным значениям ПСМ выполняет постоянный контроль НДС несущих строительных конструкций, формирует сигналы об опасности и выдает информацию о месте деформации;
  • автоматическая регистрация событий, выдача отчета о событиях в соответствии с запросом, в случае опасности выдача информации осуществляется автоматически;
  • оповещение оператора о недопустимых значениях напряжений и деформаций несущих строительных конструкций.

Назначение ПСМ: сбор данных, обработка и анализ данных, хранение данных, визуализация данных мониторинга и интерактивного взаимодействия с персоналом. Состав передаваемых данных: данные о показаниях датчиков и данные об НДС несущих строительных конструкций.

Функция сбора данных: осуществляет сбор показаний тензорезисторов и инклинометров, расположенных на элементах строительных конструкций и размещения их в базе данных; показаний датчиков, периодическое снятие показаний датчиков и передача показаний для хранения, анализа и визуализации данных. Первичная обработка осуществляется с помощью измерительных модулей.

Обработка и анализа данных: определяется текущее состояние НДС основных элементов несущих строительных конструкций, осуществляется оценка достоверности показаний датчиков и передача данных о НДС строительных конструкций в подсистему хранения.

Хранение оперативных и исторических данных системы, таких как показания датчиков, данные об НДС строительных конструкций.

Визуализация данных мониторинга и интерактивного взаимодействия с персоналом: вывод на экран ПК АРМа текущих показаний датчиков, текущего НДС строительных конструкций, а также других результатов обработки и анализа данных; исторических данных; обеспечение интерактивного взаимодействия с персоналом через графический интерфейс пользователя.

Подсистема мониторинга динамического напряженно-деформированного состояния элементов конструкции (ПДМ)

ПДМ предназначена для мониторинга динамических параметров строительных конструкций машзала. Объектами мониторинга являются ускорение колебаний фундамента турбоагрегата. Источником информации для ПДМ являются показания датчиков ускорения, размещенных на плите турбогенератора.

Основные функции подсистемы мониторинга динамического напряженно-деформированного состояния элементов конструкции:

  • сбор показаний с акселерометров;
  • определение собственных частот колебаний и форм деформации;
  • хранение данных измерений.

Состав системы:

  • Датчики деформации: Тензорезисторы
  • Датчики наклона: Инклинометры ИЛМ-01
  • Трехкомпонентные сейсмоприемники ВС 1313
  • Измерительный модуль ZET 7010/ZET 7110 для обработки данных с тензорезисторов
  • Измерительный модуль ZET 7080/ZET 7180 для получения данных с инклинометров
  • Сейсмостанция для сбора и обработки данных с сейсмоприёмников
  • Преобразователи интерфейсов: USB->RS-485 ZET 7070 или USB->CAN 7174
  • Промышленные компьютеры для сервера и АРМ. Сервер и ПК АРМ объединены в локальную сеть.

Датчики

С целью уменьшения ложных тревог предусмотрен механизм блокировки датчика. Блокировка датчика необходима в случаях:

  • обнаружения неисправности датчика
  • обнаружения неисправности регистраторов : измерительных модулей, сейсмостанции
  • датчик показывает ложное предельное состояние
  • имеются признаки недостоверности значения

Сервер сбора данных

Сервер осуществляет сбор показаний датчиков, связываясь с измерительными модулями по интерфейсу RS-485 или CAN. Далее выполняется вычисление на их основе напряженно-деформированного состояния конструкций, сравнение их с предельными значениями и вывод информации на экран. Хранение данных осуществляется в базе данных, работающих под управлением СУБД. Все прикладные задачи выполняются в рамках SCADA-системы.

SCADA система

Для работы с данными реализовывается SCADA-система удобным и понятным интерфейсом, основанном на мнемосхемах и справочным, вспомогательным материалом. На схемах отражается основное оборудование, сигналы, состояние регулирующих органов.

Ввод-вывод данных системы, прием управляющих команд и отображение результатов выполняется в интерактивном режиме.

SCADA-система решает ряд задач:

  • обмен данными с ЭВМ в реальном времени;
  • обработка информации в реальном времени;
  • отображение информации на экране монитора в удобной и понятной форме для человека
  • ведение базы данных, взаимодействует с СУБД
  • аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями
  • осуществление сетевого взаимодействий между сервером и АРМ

АРМ

Автоматизированное рабочее место осуществляет сбор показаний датчиков, связываясь с измерительными модулями (регистраторами) по каналу Ethernet. Анализ данных ведется с помощью специализированного ПО.

Помимо этого АРМ оператора предназначен для вывода информации, сформированной Сервером. Связь с сервером осуществляется через локальную сеть Ethernet. Сетевое взаимодействие осуществляется с помощью возможностей SCADА-системы.

Автор: Иванова А.Ю.