Автоматизація процесу очистки води у другому контурі блоку №3 Рівненської АЕС

Автоматизація процесу очистки води у другому контурі блоку №3 Рівненської АЕС

Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства

та природокористування

Кафедра електротехніки та автоматики

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломного проекту на тему:

« АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕСУ ОЧИСТКИ ВОДИ У ДРУГОМУ контурі БЛОКУ №3

РІВНЕНСЬКОЇ АЕС»

Виконала:

студентка 6-го курсу

заочного відділення

факультету ПМ і КІС

спеціальності АУТП

Гіс О.В.

Керівник дипломного проекту:

к.т.н. Стець С.Є.

Рівне - 2008

Зміст

Вступ

Розділ 1. Технічна характеристика об'єкта

1.1 Коротка характеристика підприємства

1.2 Характеристика об'єкта регулювання

1.3 Опис конструкції і технологічної схеми СВО-3

1.4 Опис конструкції випарного аппарата

1.5 Опис процесу випарювання на випарних аппаратах

Розділ 2. Аналаз структури існуючої система автоматизації та розробка функціональної системи автоматизації

2.1 Характеристики регуляторів

2.2 Розробка функціональної схеми автоматизації

2.3 Основні рішення з автоматизації об'єкта управління

2.3.1 Вибір технічних засобів автоматизації

2.3.2 Автоматичне регулювання й керування

Розділ 3. Дослідження математичної моделі САР

3.1 Вимоги до якісних показників функціонування САР

3.2 Апроксимація перехідної характеристики ОР

3.3 Розрахунок регулятора САР

3.4 Моделювання і аналіз чутливості САР

3.5 Перевірка САР на жорсткість

Розділ 4. Комплексна автоматизація виробництва очищеної води

4.1 Характеристика скада-системи „TRACE MODE”

4.2 Організація бази каналів

4.3 Розробка FBD-програм

4.4 Відображення технологічного процесу у редакторі представлення даних

Розділ 5. Розрахунок економічної ефективності запроектованих заходів з автоматизації

Розділ 6. Заходи з охорони праці та захисту навколишнього середовища

Висновки

Додаток А

Додаток В

Вступ

Сучасний період розвитку енергетичної промисловості характеризується прагненням досягнути дуже високих експлуатаційних характеристик для обладнення і систем автоматизації для підвищення показників і зменшення затрат на виробництво.[1]

На самих перших етапах автоматизації людина започаткувала технологічний процес, вона знаходилась біля встановлених контрольно-вимірювальних приладів, встановлених безпосередньо на обладнанні та працюючих в прямому контакті з матеріальними потоками. Ці засоби допомагали точніше оцінити хід протікання технологічного процесу.[2]

Але нарощених все більших потужностей вимагає більш складніших вимірювань, а головне регулювання ходу протікання технологічного процесу. Тому поступово впроваджувались дуже прості регулятори, і в подальшому регулятори складного принципу дії і обробки сигналів. Це дало поштовх до утворення вже цілих програмно- технічних комплексів. Були розв'язані проблеми з отримання, збору та представлення інформації про стан технологічного процесу та щодо дистанційного керування технологічними параметрами. Нерозв'язаною залишилась проблема автоматизації прийняття рішень. В результаті розв'язку цієї проблеми виникли автоматизовані системи управління (АСУ). Подальший розвиток автоматизації дав зрозуміти, що існуючі технічні засоби автоматизації не досконалі і тому зараз швидко впроваджуються засоби автоматизації на мікропроцесорній основі, які мають великі обчислювальні можливості і високу надійність.[3]

Атомними електростанціями (АЕС) виробляється практично половина всієї електроенергії виробленої в Україні (48%). Робота сучасних атомних енергоблоків неможлива без широкого впровадження автоматизованих систем керування. Особлива увага приділяється для системи очищення трапних вод АЕС від радіоактивних забруднень , механічних і хімічних домішок з метою зменшення об'єму радіоактивних відходів , що підлягають тривалому зберіганню.[4]

Проведення реконструкції обумовлене необхідністю заміни морально застарілої апаратури «Каскад-2» на нові засоби автоматизації, в яких використовуються прогресивні інформаційні технології і сучасні електронні компоненти.

Метою реконструкції (САР ТП) для СВО-3 є :

- підвищення безвідмовності функціонування;

- підвищення ремонтопридатності;

- уніфікація технічних і програмних засобів;

- організація захисту від помилкових дій персоналу;

-підвищення точності і якості регулювання.

Дипломний проект планується здійснювати за робочими документами. До складу робочих документів проектів по автоматизації виробничих процесів входять:

1. Структурні схеми контролю і керування, що визначають основні функціональні частини системи автоматизації, їх призначення і взаємозв'язки.

2. Функціональні схеми автоматизації виробничих процесів, що роз'ясняють визначені процеси, які протікають в окремих функціональних ланцюгах системи.

3. Принципові електричні схеми автоматичного регулювання, керування, захисту, блокування, сигналізації і живлення. Ці схеми визначають повний склад елементів і зв'язків між ними, а також детальне представлення про принципи роботи системи.

6. Схеми зовнішніх електричних і проводок.

7. Плани розташування засобів автоматизації, електричних проводок.

8. Нетипові креслення установок засобів автоматизації.

9. Інші робочі документи і матеріали .

У даній дипломній роботі планується здійснити проектування і реалізацію окремих елементів САУ процесу очистки води у другому контурі блоку №3 Рівненської АЕС. При цьому необхідно вирішити наступні задачі:

1. Дослідити технологічний процес та існуючу САР.

2. Розробити ФСА дослідженого технологічного процесу і скласти карту технологічних параметрів.

3. Запроектувати сучасні технічні засоби для систем автоматичного керування.

4. Скласти і дослідити модель системи автоматичного регулювання.

5. Розробити проект комплексної автоматизації процесу очистки води.

6. Запроектувати заходи з охорони праці та провести техніко-економічний розрахунок доцільності запроектованих засобів з автоматизації.

Розділ 1.

Технічна характеристика об'єкта

1.1 Коротка характеристика підприємства

Реактор ВВЕР-1000 є реактором корпусного типу з водою під тиском, яка виконує функцію теплоносія і сповільнювача.

Технологічна схема енергоблока

Технологічна схема енергоблоків з реакторами ВВЕР440 і ВВЕР1000 має два контури.

Перший контур - радіоактивний. Він включає реактор типа ВВЕР і циркуляційні петлі охолоджування. Кожна петля містить головний циркуляційний насос (ГЦН), парогенератор і дві головні замочні засувки (ГЗЗ). До однієї з циркуляційних петель першого контура приєднаний компенсатор тиску, за допомогою якого в контурі підтримується заданий тиск води, що є в реакторі одночасно і теплоносієм і сповільнювачем нейтронів. На енергоблоках з ректором ВВЕР-440 є по 6 циркуляційних петель, на енергоблоці з реактором ВВЕР-1000 - 4 циркуляційні петлі.[5]

Другий контур - нерадіоактивний. Він включає парогенератори, паропроводи, парові турбіни, сепаратори-пароперегрівачі, живильні насоси і трубопроводи, деаератори і регенеративні підігрівачі. Парогенератор є загальним устаткуванням для першого і другого контурів. У ньому теплова енергія, вироблена в реакторі, від першого контура через теплообмінні трубки передається другому контуру [6]. Насичена пара, що виробляється в парогенераторі, по паропроводу поступає на турбіну, яка приводить в обертання генератор, що виробляє електричний струм.

У системі охолоджування конденсаторів турбін на АЕС використовуються баштові градірні і водосховище-охолоджувач.

1.2 Характеристика об'єкта регулювання

Система призначена для очищення трапних вод АЕС від радіоактивних забруднень, механічних і хімічних домішок з метою зменшення об'єму радіоактивних відходів (РАО), що підлягають тривалому зберіганню.

Система трапних вод складається з наступних підсистем:

1. Підсистеми збору і попереднього очищення трапних вод;

2. Підсистеми переробки трапних вод на випарних апаратах;

3. Підсистеми очищення дистиляту випарних апаратів на іонообмінних фільтрах

Система водоочистки (СВО-3), в частині очищення трапних вод, є системою нормальної експлуатації важливої для безпеки і відноситься до групи З по ПН АЕ Г-7-008-89 [1], класу безпеки 3 по ПН АЕ Г-1-011- 89 (ОПБ-88) [2], категорії сейсмостійкості IIб по ПН АЕ Г-5 - 006 -87 [3]. Устаткування і трубопроводи цієї частини системи конструктивно виконані відповідно до вимог НТД по безпеці, діючих на момент розробки проекту [4-7]. СВО-3, в частині іонообмінного очищення дистиляту, відноситься до класу безпеки 4 по ОПБ-88 .

Трапні води поступають на СВО-3 через систему спецканалізації по трубопроводах і включають:

1. Неорганізовані утічки I контура; води дезактивації устаткування і приміщень;

2. Регенераціонні і відмивні води іонообмінних фільтрів СВО;

3. Взрихлюючі води механічних фільтрів; скидання з лабораторій;

4. Дренажні води при спорожненні устаткування і трубопроводів перед ремонтом;

5. Поворотні води з проміжного вузла зберігання рідких радіоактивних відходів (РРВ) (декантат з місткостей сховища після гідровигрузки відпрацьованих фільтруючих матеріалів фільтрів СВО);

6. Регенерації води фільтрів блокової установки (БОУ), що знесолює, при питомій активності >7,4х104 Бк/м3 (>2,00х10-10 Ки/л);

7. Води хімічних промивок випарних апаратів СВО-3, 6, 7;

скидання конденсату з установки глибокого упарювання (УГУ), з редукційно-охолоджувальної установки (РОУ);

8. Протічки з ущільнень насосів.

Води, які поступають на очищення, мають, як правило, високий солевміст (до 10 г/л), усереднений солевміст - 5 г/л.

Високий солевміст зумовив вибір методу очищення: попередній відстій, очищення на механічних фільтрах, упарювання на випарних установках з отриманням концентрату солей (кубового залишку) і дистиляту (конденсату пари).

Після випарної установки кубовий залишок прямує в місткості сховища рідких відходів (СРВ) для тимчасового зберігання.

Дистилят очищається на іонообмінних фільтрах і може бути використаний на власні потреби СВО. При недостатньому ступені очищення дистиляту передбачена можливість його повернення на доочистку на фільтрах.

1.3 Опис конструкції і технологічної схеми СВО-3

Очищення всіх видів вод, що поступають на СВО-3, виробляється з метою їх повторного використання.

Принцип дії системи СВО-3 заснований на використовуванні процесів упарювання, конденсації, дегазації, механічної фільтрації і іонного обміну.

В результаті переробки трапних вод виходить чистий конденсат і упарений високоактивний концентрат (кубовий залишок), що направляється в ХЖО.

Система трапних вод складається з наступних підсистем:

1. Підсистеми збору і попереднього очищення трапних вод;

2. Підсистеми переробки трапних вод на випарних апаратах;

3. Підсистеми очищення дистиляту випарних апаратів на іонообмінних фільтрах.

Підсистема збору і попереднього очищення трапних вод.

У цю підсистему входить система спецканалізації (TZ) і механічне очищення трапних вод. Система TZ призначена для збору, транспортування і відстоювання трапних вод спецкорпусу, естакади, реакторного відділення з метою подальшої їх переробки і повернення в цикл АЕС.

До складу системи TZ [[9]] входить наступне устаткування:

1. Трапи спецканалізації;

2. Бак-приямок;

3. Насоси бака-приямка;

4. Бак-відстійник;

5. Бак декантата;

6. Насоси бака декантата;

7. Монжюс;

8. Вакуумні насоси;

9. Зливні трубопроводи трапів і дренажні трубопроводи установок.

У кожному приміщенні блоку СВО спецкорпусу встановлюються трапи спецканалізації для прийому в них вод, що потрапляють на підлогу приміщення. З метою зниження загазованості приміщень, для виключення зв'язку по повітрю через систему спецканалізації кожен трап забезпечується гидрозатвором і замочним вентилем. Управління вентилями дистанційне або місцеве, залежно від умов обслуговування приміщень.[8]

Бак-приямок 0TR10B01 служить для прийому трапних вод і попереднього відстоювання з метою подальшого перекачування в бак-відстійник 0TR20B01. Бак-приямок є правильним паралелепіпедом розмірами 5000х3600х1850мм, розташований на відмітці мінус 2,500. Бак-приямок складається з шламового відсіку V=6,5м3 і основного відсіку V=23,5 м3. Для розпушування шламу

Насоси бака-приямка 0TR10D01,D02 служать для відкачування трапних вод з бака приямка 0TR10B01 в бак-відстійник 0TR20B01. Тип насоса - ХВС 45/54 Е-СП.

Хімічний вертикальний самовсмоктуючий насос, проточна частина якого виконана із сталі 1Х1713М2Т, призначений для перекачування хімічних і радіоактивних середовищ вод з температурою до 800С.

Бак-відстійник 0TR20В01 призначений для подальшого гравітаційного осадження грубодисперсних домішок з трапних вод, які з бака-приямка самовсмоктуючими насосами прямують на відстій в бак-відстійник. Бак-відстійник є циліндровою судиною зовнішнім діаметром 6008 мм з конічним днищем. Діаметр верхньої конусної частини 5200 мм, а діаметр нижньої конусної частини 1000 мм. Висота циліндрової частини 3600 мм, а висота конічної частини 2945 мм.

Бак декантата 0TR20В02 є вертикальним циліндровим баком діаметром 2200 мм, заввишки 2400 мм. У бак декантата заведені переливи з місткостей фільтруючих матеріалів, переливши з бака-відстійника.

Насоси декантата 0TR20D01,D02 служать для напряму трапних вод на фільтри передочищення трапних вод. Насос АХ(О) 65-40-200 - відцентровий, горизонтальний, консольний, одноступінчатий з відкритим робочим колесом, призначений для перекачування хімічних і нейтральних рідин густиною не більш 1850 кг/м3, кінематичною в'язкістю до 30х10-6 м2/с, що мають тверді включення розміром не більш 1,0 мм.

Монжюс 0TR11B01 служить для видалення шламу з шламового відсіку бака-пріямка 0TR10B01. Монжюс рис. 1.1. є циліндром з приварними еліптичними кришками.

Рис. 1.1. Монжюс кубового залишку

Вакуум-насос 0TW61D01,D02 призначений для створення розрідження в монжюсі 0TR11B01 з метою видалення шламу з бака приямка 0TR11B01.

Насос ВВН-3Н - водокільцевий, простої дії, горизонтальний, з осьовим напрямом газу через всмоктуючі і нагнітальні вікна.

Баки трапних вод 0TR30В01-В03 служать для прийому і зберігання освітленої трапної води перед подачею її на випарний апарат СВО-3.

Бак є циліндровою судиною із зовнішнім діаметром 6400 мм, заввишки 6400 мм.

Всі баки СВО-3 циліндрової форми, з плоскими днищами і дахом. Кожен бак забезпечений люками і сходами для можливості внутрішнього огляду і ремонту. На кожному "брудному" баку встановлені зрівняльний гидрозатвор (для запобігання створенню в баку вакууму або надмірного тиску при прийомі-видачі води) і переливний гидрозатвор для запобігання переповнюванню бака. Переливи баків (окрім відстійника) заведені в спецканалізацію

Фільтри передочищення трапних вод 0TR30N01- N03 служать для очищення трапних вод від механічних домішок і дрібнодисперсної суспензії з метою поліпшення роботи баків трапних вод і випарної установки. Фільтри передочищення завантажені керамічними кульками розміром 5-6 мм, об'їм завантаження 0,8 м3. Коефіцієнт очищення фільтрів по механічних домішках рівний 2,5 -3,0, по колоїдних (масла) -2,0-2,5, по іонних ~~ 10.

Фільтр передочищення є вертикальною циліндровою судиною з кришкою і днищем сферичної форми, виготовлений з коррозіонностійкої стали 8Х18Н10Т. Зовнішній діаметр 1000 мм, висота фільтру 2487 мм, фільтр лазів не має, але обладнаний знімною кришкою. Пристрій фільтру показаний на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Фільтр передочистки

Фільтр забезпечений верхнім і нижнім дренажними розподільними пристроями, має обв'язування трубопроводів з арматурою для здійснення необхідних операцій при експлуатації фільтру. Верхній розподільний пристрій (типу "зірки") є колектором діаметром 80 мм із заглушеним кінцем, що має бічні отвори (вікна), до якого приєднуються в одній площині дірчасті труби, з розміром щілин

2,5 мм. У плані така конструкція має вид проміння, що розходиться з одного центру, у зв'язку з чим її називають "зіркою". Число проміння в "зірці" всього шість. При ударі струменів води, що виходять з отворів верхньої розподільної системи, об верхнє днище і зміні напряму руху відбувається гасіння кінетичної енергії потоку, що поступає з трубопроводу у фільтр. Пристрій забезпечує рівномірний розподіл потоку води через весь об'єм завантаження. Крім того, дренажна система гасить кінетичну енергію потоку і, тим самим, захищає завантаження від руйнування.

Очищена вода покидає фільтр через нижній розподільний пристрій (типу "копіююче днище"), що складається з чотирьох колекторів (хрестовина), до яких приєднані розподільні труби з одним заглушеним кінцем, що мають отвори. Для запобігання винесенню фарфорових кульок в очищену воду отвори в трубах мають щілини шириною 2,5 -3,0 мм. З метою використовування сферичної частини фільтру щілисті труби розташовуються похило, отвори в трубках обернуті вниз. Діаметр вихідного колектора 50мм

Підсистема переробки трапних вод на випарних апаратах

Підсистема включає наступне устаткування :

1. Випарний апарат;

2. Конденсатор-дегазатор;

3. Дефлегматор сдувок;

4. Монжюс кубового залишку;

5. Насоси деаерованої води.

Випарний апарат OTR40W01, OTR60W01 призначений для упарювання трапних вод і очищення вторинної пари від краплинного віднесення. При випаровуванні сильномінералізованних розчинів досягається найвищий коефіцієнт очищення ( до 5-6 порядків).

Монжюс OTR44B01, OTR64B01 служить для прийому і передавлювання кубового залишку в місткості ХЖО. Монжюс є вертикальним циліндровим апаратом, забезпеченим трубою, через яку кубовий залишок передавлюється в ХЖО. Передавлювання здійснюється стислим повітрям.

У верхньому днищі розміщені штуцери (технологічні і КІП) і люк для можливості обстеження і ремонту усередині апарату. Труба видачі опущена до нижнього днища для повного спорожнення монжюса. Монжюс забезпечений сигналізаторами верхнього і нижнього рівнів.

Для забезпечення спорожнення лінії скидання кубового залишку з монжюса в ХЖО вентиль на лінії стислого повітря закривається через одну хвилину після початку надходження сигналу від сигналізатора рівня монжюса.

Конденсатор-дегазатор OTR50W01, OTR50W01 призначений:

* для конденсації вторинної пари, що утворюється при випаровуванні радіоактивних розчинів;

* для запобігання розчиненню в дистиляті і видаленню з дистиляту радіаційних благородних газів (РБГ), що забруднюють пару;

* для запобігання розчиненню в дистиляті і видаленню з дистиляту вуглекислого газу, аміаку і кисню, що скорочує цикл міжрегенерації іонообмінних фільтрів, погіршуючих умови доочистки дистиляту;

* для зниження ступеня забруднення дистиляту легко летючими органічними продуктами.

Він є горизонтальним кожухотрубний теплообмінником і вертикальним випарником, сполученими дегазацією колонним, заповненим кільцями Рашига. Охолоджуюча технічна вода поступає по трубах, вторинна пара - в міжтрубний простір.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8