Особенности системы управления процессом подъема с помощью АГЗУ упавших расположенных вертикально кассет в реакторе типа ВВЭР Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОДЪЕМА С ПОМОЩЬЮ АГЗУ УПАВШИХ РАСПОЛОЖЕННЫХ ВЕРТИКАЛЬНО КАССЕТ В РЕАКТОРЕ ТИПА ВВЭР Проданчук Александр Владимирович, студент (e-mail: alexander.prodanchuk@yandex.ru) Волгодонский инженерно-технический институт «филиал» Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Кравченко Павел Давидович, д.т.н., профессор

(e-mail: krapa21@yandex.ru) Волгодонский инженерно-технический институт «филиал» Национального исследовательского ядерного университета

«МИФИ»

Рассматривается описание технологического процесса перегрузки объектов подвесным автоматическим устройством с клещевым геометрическим захватом цилиндрических объектов для логического обоснования системы управления перегрузочной машиной.

Объектом технологического процесса перегрузки ядерного топлива является зона перегрузки, которая входит в систему ядерного энергетического реактора и хранилища для топлива. Для экранирования потока излучения, возникающего при подъеме кассет, надставок, кластеров из активной зоны в целях их перестановки, над главным разъемом реактора создают некоторый объем, заполняемый водой. Этот объем называют перегрузочным бассейном ядерного реактора. Обычно он выполняется в виде верхней части шахты, в которую устанавливается корпус реактора.[1] Рядом с перегрузочным бассейном размещается бассейн выдержки (БВ). Он служит для выстаивания под слоем воды отработанных кассет в течение 1—3 лет, пока их остаточное тепловыделение и радиоактивность не спадут до уровня, допустимого для транспортировки за пределы реакторного отделения. На большинстве энергоблоков с ВВЭР транспортирование перегружаемых элементов активной зоны ведется специальной транспортной системой под слоем воды толщиной около 4 м (''мокрый" способ перегрузки), что обеспечивает теплоотвод в ходе перемещения кассет и защиту персонала от проникающих излучений.[2] Бассейн перегрузки, бассейн выдержки и другие технологические зоны связываются заполненными водой каналами (коридорами). Бассейн выдержки может быть разделен на несколько секций перегородками с затворами.

На рисунке 1 показана совокупность бассейна перегрузки, бассейна выдержки и части реакторного зала над ними, в которой размещается перегрузочное оборудование, называемая зоной перегрузки.

4 б

У

п и к / \ и 1$

/ 'Л

к £

'у

I

'Уъл Л/

Рисунок 1 - Схема расположения элементов зоны перегрузки в плане и профиль зоны перегрузки энергоблока с ВВЭР-1000: 1 - реактор; 2 - бассейн перегрузки; з - транспортный коридор; 4 — основной бассейн выдержки; 5 - зона пеналов СОДС (система обнаружения дефектных сборок); 6 - стеллаж гермопеналов; 7 - стеллажи выдержки кассет; § -транспортные коридоры; 9 - транспортный чехол; 10 - зона хранения перегрузочного инструмента; 11 - дополнительный бассейн выдержки; 12 - зона размещения вспомогательного оборудования

Разгрузка и доставка топлива производится в вертикальном расположении цилиндрических или призматических объектов.

Для перемещения цилиндрических объектов, расположенных вертикально, используем геометрический захват, показанный на рисунке 2.

На рисунке 2 представлена схема наведения захватного устройства на цилиндрический объект (АЗЦО) в виде трубы, расположенной вертикально; в АЗЦО применён фасонный крюк 11, при захвате которым за верхнюю грузовую ось 3 происходит захват объекта, а при захвате за нижнюю ось происходит освобождение объекта. Обычно перегрузка кассет производится с помощью рабочей штанги. Возможно нарушение технологического процесса перегрузки, когда кассета может упасть и установится в нештатном месте в вертикальном положении. В таком случае необходимо применить специальное грузозахватное устройство типа АЗЦО. Расчётная модель для определения геометрических и прочностных параметров АЗЦО известна: конструкции рычага 1, серьги 2, нижней оси 9, накладки 7, диа-

метры осей грузовых 3, осей 4 и рычага 6 уточняются при расчётах на прочность и при поиске приближенного к оптимальной форме АЗЦО.

объект, расположенный вертикально: 1 - рычаг; 2 - серьга; 3 - ось грузовая 4 - ось; 5 - шайба; 6 - рычаг; 7 - накладка; 8 - цилиндрический объект, установленный вертикально; 9 - ось нижняя; 10 - упор; 11 - фасонный крюк; КО - контактная поверхность отклонения крюка; Б - контрольное

расстояние

На рисунке 3 представлена схема выведения крюка подъемного механизма АГЗУ влево. По схеме определяются геометрические параметры устройства.

Рисунок 3 - Схема выведения крюка подъемного механизма

На рисунке 4 представлена схема начала подъема кассеты. Работа производится по оси 7.

Представленные особенности системы управления являются модификацией в связи модернизации объекта управления, а также в повышении точности и надежности работы оборудования за счет применения современных средств и принципов построения систем управления технологическим оборудованием. Поставленная задача достигается путем применения специально разработанной системы управления для перегрузочной машины с гибким подвесом объектов (патент №2319236 от 10.03.2008). [3]

На рисунке 5 представлена упрощенная функциональная схема системы управления перегрузочной машины МПК. Здесь в системе применен ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема). Необходимое задание вводится с клавиатуры, ЭВМ отправляет это задание ПЛИС блока УЧПУ (устройство числового программного управления) через первый микроконтроллер. Далее эти данные поступают на электроприводы через соответствующий блок связи, одновременно с этим на ПЛИС блока УЧПУ поступают данные из аппарата контроля нейтронного потока, блока путевых датчиков, с датчиков веса и линейных перемещений.

Устройство блокировки используется для предотвращения поломок электроприводов. Сигнал о блокировке поступает на устройство отображения информации, а именно на ПЛИС, которая имеет связь с блоком связи с электроприводами, для того чтобы подать на него сигнал остановки.

Видеокамера предназначена для визуализации процесса перегрузки топлива в реакторе, сигнал от которой поступает на ЭВМ, через АЦП, ПЛИС, микроконтроллер 2.

и

10

Рисунок 4 - Схема начала подъема кассеты

Коягроль

Датгчнкн веса

I

ИКШ1(

I I

ПЛИС (жгрограмммруемая логическая интегрэльная схема)

I

Микроконтроллер

I

I 1

I

АЦП

I

Ктави атур а

Монитор

Принтер

Рисунок 5 - Упрощенная функциональная схема системы управления

МПК

На рисунке 6 представлен алгоритм работы перегрузочной машины с гибким подвесом объекта перегрузки для реакторов типа ВВЭР.

Рисунок 6 - Алгоритм работы перегрузочной машины с гибким подвесом

Технология перегрузки определяет следующую совокупность функций, возлагаемых на систему управления ПМ[1,2, 3]:

1. ввод заданий в принятой форме;

2. преобразование заданий, вводимых оператором, в последовательности команд на элементарные движения рабочих органов в соответствии с алгоритмами;

3. ввод информации о положении, нагрузках и других параметрах состояния ПМ;

4. получение информации об изменениях состояния внешней среды, существенных для технологического процесса (ТП);

5. расчет управляющих воздействий на исполнительные устройства ПМ на основе команд и данных о состоянии ПМ, СУПМ и внешней среды;

6. выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства ПМ;

7. контроль исполнения каждой операции;

8. представление персоналу в наиболее оптимальной форме сведений о ходе технологического процесса, состоянии внешней среды, ПМ и СУПМ;

9. регистрация хода перегрузки топлива;

10. связь с автоматизированными системами управления высшего уровня (например, с АСУ энергоблока);

11. диагностика исправности своих блоков;

12. контроль правильности функционирования АПМ как целого.

Список литературы

1. Шиянов А.И. и др. Системы управления перегрузочных манипуляторов. М: Энер-гоатомиздат. 1987.

2. Ю.Т. Портной Системы управления перегрузочными машинами АЭС с реакторами ВВЭР-1000. Известия ТулГУ. Технические науки. 2010.

3. Валюкевич Ю. А., Кравченко П. Д., Толстунов О. Г., Яблоновский И. М. Система управления перегрузочной машиной с гибким подвесом объектов в ядерном реакторе типа ВВЭР. 2009.

Prodanchuk Alexaner Vladimirovich, student

(e-mail: alexander.prodanchuk@yandex.ru)

Technical institute, Volgodonsk, Russia

Branch of National research nuclear university "MEPhI"

Kravtchenko Pavel Davidovich, Doctor of Engineering, professor.

(e-mail: krapa21@yandex.ru)

Technical institute, Volgodonsk, Russia

Branch of National research nuclear university "MEPhI"

Abstract. This article describes the technological process of overloading objects by the suspended automatic device with tick-borne geometrical capture of cylindrical objects for logical justification of a control system of the reloading machine.