Анотація до роботи:

Горелік А.Х. Удосконалення систем автоматизованого управління атомних і теплових електростанцій для підвищення їх експлуатаційної надійності. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація технологічних процесів. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2007.

Дисертація присвячена проблемі розроблення наукової концепції створення нових і модернізації інформаційно-обчислювальних і управляючих систем, що перебувають в експлуатації, у складі АСУТП енергоблоків АЕС і ТЕС.

У роботі запропоновані і досліджені структури та функції ІОС і ФГУ. Визначено потоки подій і обсяги інформації, що збирається, у нормальних і аварійних режимах енергоблоків. Досліджено помилки, що виникають при контролі параметрів при дискретному характері виміру з урахуванням циклів вимірів і динаміки об'єкта. Оцінено вплив точності синхронізації розрахунків управляючих впливів у цифрових системах управління і регулювання з резервуванням на помилки виконання законів регулювання.

Результати цих досліджень були використані при розробці інформаційно-обчислювальних систем і систем функціонально-групового управління при виборі циклів опитувань і технології збору сигналів та при завданні циклів синхронізації в ІОС і ФГУ енергоблоків ТЕС і АЕС.

Формалізовано завдання управління і регулювання, виконана розробка типових алгоритмічних модулів САР і ФГУ, що набудовуються параметрично. Досліджено динамічні моделі об'єктів управління – запропоновано математичний опис прогріву деталей енергоблоків довільної форми при пусках звичайними диференціальними рівняннями, отриманими на підставі точного рішення рівняння теплопровідності. Досліджено стійкість способів управління прогрівом і навантаженням турбоустановок по тепловому стану при стабілізації потоку тепла на прогрів.

Результати досліджень способів навантаження, виконаних на реальних турбоустановках ТЕС, були використані при створенні систем навантаження при пусках турбоустановок АЕС. Результати виконаних теоретичних і експериментальних досліджень були використані при розробці та введені в промислову експлуатацію ІОС і ФГУ на серійних енергоблоках АЕС із реактором ВВЕР-1000 і енергоблоках ТЕС, у тому числі в складі АСУТП нових енергоблоків на Хмельницькій (№ 2) і Рівненській (№ 4) АЕС. Отримані результати використовуються при створенні нових і модернізації діючих АСУТП, на енергоблоках ТЕС України.

Результатом дисертаційної роботи є вирішення важливої науково-технічної проблеми розробки нових і вдосконалення діючих загальноблокових інформаційно-обчислювальних і управляючих систем у складі АСУТП потужних енергоблоків АЕС і ТЕС з метою підвищення їх експлуатаційної надійності.

Основні результати і виводи дисертаційної роботи полягають у наступному:

1. Виконано аналіз інформаційного забезпечення АСУТП серійних енергоблоків. Запропоновано методику визначення динамічної точності виміру параметрів з урахуванням затримки, що виникає при дискретному характері подання інформації операторові, з урахуванням динамічних характеристик зміни параметрів. Надано рекомендації з реакцій багаторівневої УОС на зміну сигналів, по диференційному виборі періодів збору дискретних і аналогових сигналів, що дозволило вибрати періоди збору сигналів всіх рівнів УОС.

2. Досліджено потоки подій, що виникають в АСУТП, до складу яких входить УОС «Комплекс-Титан 2», діючих енергоблоків АЕС, і дані рекомендації зі способів фіксації подій в архівах УОС із використанням типових сценаріїв аварій.

3. Запропоновані і досліджені алгоритми управління прогрівом і навантаженням енергоблоків з позитивним зворотним зв'язком по тепловому стану і при стабілізації потоку тепла на прогрів. Виконано аналіз стійкості алгоритмів навантаження. Розроблені і випробувані на реальних об'єктах схеми регуляторів навантаження, що реалізують ці способи.

4. Досліджено похибки цифрових законів регулювання, обумовлені процедурою мажоритіровання вихідних команд, а також кінцевою точністю тимчасової синхронізації, що дозволило вибрати точність тимчасової синхронізації в троїрованих комплексах управління.

5. Розроблено методи синтезу систем безпосереднього цифрового регулювання і управління, що нагоджуються параметрично, з використанням типових алгоритмічних модулів. Це дозволило розробити систему автоматизованого проектування та корекції систем автоматичного регулювання з використанням дисплеїв.

6. Розроблено математичну модель прогріву деталей турбоустановок складної форми на основі аналізу точного рішення рівняння теплопровідності. Це спрощує завдання визначення оптимальних програм підйому параметрів пари при навантаженні енергоблоків, завдяки опису прогріву звичайними рівняннями невисокого порядку.

7. Запропоновано та обґрунтовано концепцію поетапної модернізації УОС на блоках, що перебувають в експлуатації, з максимальним використанням планово-попереджувальних ремонтів (ППР) і забезпеченням на всіх етапах заданих експлуатаційних характеристик УОС: метрологічних, швидкісних і надійних. На підставі концепції виконується поетапна реконструкція на всіх діючих серійних енергоблоках в Україні і Росії з інтеграцією в УОС функцій інформаційної підтримки оператора, контролю генератора, з розширенням функцій контролю захистів і блокувань та діагностики основного технологічного обладнання.

8. Виконано синтез двох базових інформаційно-управляючих обчислювальних систем (УОС) «Комплекс-Титан 2М» і «Комплекс-2М», визначена їх структура та функції в тому числі функції підтримки оператора. Ці системи були впроваджені в складі АСУТП на всіх серійних енергоблоках АЕС із реактором ВВЕР-1000 у період з 1984 р. по 2001р. («Комплекс-Титан 2 і 2М»), а також на енергоблоках, що добудовуються, №2 Хмельницької АЕС і №4 Рівненської АЕС («Комплекс-2М»).

9. УОС «Комплекс-Титан» адаптовані в АСУТП теплових енергоблоків ТЕС на блоках 300 МВт на Запорізькій ТЕС, Харківській ТЕЦ-5, на 4-х блоках у Китаї.

10. Запропоновано цифрову багатоканальну систему автоматичного регулювання високої надійності, яка проходить випробування на Рівненській АЕС на блоці №1 ВВЕР-440.

11. Розроблені і впроваджені цифрові локальні системи на блоках 800 МВт:

- оптимізація горіння на підставі використання розрахунку техніко-економічних показників (ККД котла);

- цифрова система управління підйомом обертів турбогенератора.

Виконані в роботі дослідження і їх результати дозволили вирішити важливе науково-практичне завдання розробки впровадження і удосконалення АСУТП діючих і потужних енергоблоків, що находяться в експлуатації на АЕС і ТЕС.

Публікації автора:

1. Горелик А.Х., Дуэль М.А., Иванисов Н.И., Иванисов Н.И., Лылак В.И., Орловский В.А., Ткач А.И., Хаит Я.Г. Разработка и развитие АСУТП энергоблоками Запорожской АЭС // Харьков: Знание, 2000. - 208 с.

Здобувачем розроблена концепція підсистеми функціонально-групового управління, представлені структура і функції загальноблокової УОС.

2. Горелик А.Х., Дуэль М.А. Марьенко А.Ф. Автоматическое управление энергоустановками в пусковых режимах // К.: Техника, 1974. - 152 с.

Здобувачем розроблена методика визначення оптимальних програм прогріву та навантаження для енергоблоків ТЕС.

3. Горелик А.Х., Дуэль М.А., Шаруда Б.Я. Автоматический пуск блока мощностью 200 МВт с помощью управляющей вычислительной машины // М.: Энергия, 1971. - 40 с.

Здобувачем запропоновані способи і схеми регулювання основних параметрів при пуску.

4. Горелик А.Х. Автоматизированные системы управления технологическими процессами ТЭС и АЭС // Учебное пособие. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. - 243 с.

5. Горелик А.Х., Елисеев В.В., Орловский В.А. Опыт разработки новых и поэтапной реконструкции действующих информационно-вычислительных систем энергоблоков с реактором ВВЭР-1000 // Ядерная и радиационная безопасность, 2005. - №1. - С.91-96.

Здобувачем запропонована поетапна реконструкція ІОС для діючих енергоблоків.

6. Елисеев В.В., Пивоваров Г.Ю., Ларгин В.А., Горелик А.Х., Орловский В.А. Системы контроля и управление особо ответственными объектами на базе микропроцессорной системы контроля и управления МСКУ-2М // Материалы международной научно-практической конференции «Информационные технологии - в науку и образование». – Харьков: - 2005. - С.78-80.

Здобувачем розглядаються питання побудови систем контролю і управління особливо відповідальними об'єктами.

7. Горелик А.Х., Елисеев В.В. Кужель А.С. Выбор вычислительного комплекса для реализации задач большой размерности на верхнем уровне АСУТП АЭС // Ядерная и радиационная безопасность. - 2005. - № 3. - С.30-37.

Здобувачем обговорюються пропозиції на вибір обчислювального комплексу для задач великої розмірності, наводяться дані про обсяги параметрів, що обчислюються і контролюються для енергоблоків АЕС, у тому числі при контролі й розрахунку параметрів реактора.

8. Горелик А.Х., Елисеев В.В. Кужель А.С. Орловский В.А., Падун С.П., Якубов В.Ф. «Концепция модернизации систем внутриреакторного контроля ВВЭР-1000 АЭС Украины» // Ядерная и радиационная безопасность. - 2005. -№4.- С.53-65.

Здобувачем розглянута структура комплексу системи внутріреакторного контролю та її зв'язок із загальноблокової УОС.

9. Горелик А.Х. Регулирование потока теплоты в системе нагружения турбины при пуске // Научные труды ЦНИИКА. – М.: 1980. - С.30-34.

10. Горелик А.Х. Характеристика потоков событий в аварийных и нормальных режимах атомного энергоблока с серийным реактором ВВЭР-1000 // Вестник ХГПУ. - Харьков: -1999. - С. 38-43.

11. Горелик А.Х. Описание прогрева деталей произвольной формы обыкновенными дифференциальными уравнениями // Научные труды Одесского политехнического университета, 2001. Вып.3(15). - С.91-95.

12. Горелик А.Х. О возможных погрешностях систем нагружения турбин с положительной обратной связью по тепловому состоянию // Теплоэнергетика. – М.: 1981. - №3. - С.36-39.

13. Горелик А.Х., Хаит Я.Г. Непосредственное цифровое регулирование технологических параметров энергоблоков // Вопросы промышленной кибернетики. Научные труды ЦНИИКА. - М.: 1974. - №39. - С.7-9.

Здобувачем запропоновані структура та функції регуляторів пуску котлів і турбін на ТЕС.

14. Горелик А.Х. Состояние, реконструкция и развитие систем управления энергоблоками ТЭС и АЭС // Энергетика и электрификация. - К.: 2002.-№1.-С.48-51.

15. Горелик А.Х. Исследование способов нагружения турбоустановок по тепловому состоянию// Международная конференция. «Автоматика». Одесса: - 2001. -Т. 1.- С.189.

16. Горелик А.Х., Дуэль М.А., Орловский В.А. Модернизация и развитие систем управления энергоблоками ТЭС и АЭС Украины // Сборник научных трудов ИП МАШ НАН Украины. - Харьков: - 2003. - С. 394-397.

Здобувачем пропонуються варіанти реконструкції систем управління енергоблоків ТЕС.

17. Горелик А.Х., Дуэль М.А. Орловский В.А. Направление развития и модернизации АСУ энергоблоков ТЭС и АЭС // Энергетика и электрификация. –К.: 2000. - №3. - С.28-31.

Здобувачем досліджується стан і напрямки розвитку систем контролю і управління енергоблоків ТЕС і АЕС.

18. Горелик А.Х., Елисеев В.В., Пивоваров Г.Ю., Набатов А.С. Система контроля нейтронного потока для реакторов ВВЭР-1000: обеспечение и оценка безопасности // Ядерная и радиационная безопасность. Спец. выпуск «Информационные и управляющие системы». - 2005. - Т.8. - Вып.1. - С.51-67.

Здобувач розглядає питання контролю нейтронного потоку реактора.

19. Весельский В.П., Горелик А.Х., Елисеев В.В., Орловский В.А. Опыт разработки информационно-вычислительной системы для блока №2 Хмельницкой АЭС // Энергетика и электрификация. - К.: - 2003. - №6. - С.12-16.

Здобувач ділиться досвідом розробки ІОС для енергоблоку АЕС.

20. Горелик А.Х., Дуэль М.А., Солодовников В.Н., Розенбаум И.Д. Система оптимизации процесса горения для котла энергоблока мощностью 800 МВт// Теплоэнергетика. –М.:- 1980. - №5. - С.50-54.

Здобувачем запропонована пошукова система процесу горіння за розрахунками коефіцієнта корисної дії котлоагрегату.

21. Горелик А.Х., Дуэль М.А., Хаит Я.Г., Мелюшкин М.В., Березуцкий В.М., Дмитренко Г.В. Система автоматического разворота турбины энергоблока 800 МВт с применением УВС// Теплоэнергетика. – М.: 1981. - №10. - С.34-36.

Здобувачем запропонована і досліджена цифрова система автоматичного підйому оборотів турбогенератора при пуску.

22. Горелик А.Х., Весельский В.П., Елисеев В.В., Пивоваров Г.Ю., Орловский В.А., Самцов В.Н. Опыт разработки информационно-вычислительной системы серийного энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000 // Теплоэнергетика. - М.: 2004. - №8. - С.12-16.

Здобувачем запропонований функціональний склад нової інформаційно-управляючої системи для серійного енергоблоку АЕС із реактором ВВЕР-1000.

23. Горелик А.Х., Кизей Е.П., Мелюшкин М.В., Пекер Э.С., Розенбаум И.Д., Шаруда Б.Я. Автомат управления горелками котла // Научные труды ЦНИИКА. – М.: 1977. № 52. - С.35-37.

Здобувачем розроблений пристрій автомата розжигу пальників котлоагрегату при пуску.

24. Грицков В.И., Горелик А.Х., Дементьев В.А., Дуэль М.А., Пинхасик В.С., Хаит Я.Г. Управляющая вычислительная система "Комплекс-Титан 2" энергоблока с реактором ВВЭР-1000 АЭС //Сборник научных трудов ЦНИИКА.- М.: 1984. - С. 5-8.

Здобувачем розглядаються структура функції і характеристики загальноблокової інформаційно-управляючої системи «Комплекс-Титан 2» головного серійного енергоблоку АЕС із реактором ВВЕР-1000.

25. Горелик А.Х., Дементьев В.А., Розенбаум И.Д., Хомяк В.Д., Воронцов В.А. Комплекс управления функциональными группами мощных энергоблоков // Сборник научных трудов ЦНИИКА. – М.: 1986. - С. 26-29.

Здобувачем запропоновані структура і функції системи функціонально-групового управління.

26. Грицков В.И., Дементьев В.А., Горелик А.Х. Использование микропроцессорных управляющих комплексов в АСУТП энергоблоками АЭС и ТЭС // Теплоэнергетика. – М.: 1982. - №10- С.7-9.

Здобувачем запропонована концепція мікропроцесорних керуючих комплексів.

27. Горелик А.Х., Грицков В.И., Дуэль М.А. Опыт внедрения УВС "Комплекс-Титан2" для блока с реактором ВВЭР-1000 // Теплоэнергетика. – М.: 1990. - №11. - С. 2-5.

Здобувачем представлений досвід впровадження УОС для серійних енергоблоків АЕС.

28. Горелик А.Х., Дуэль М.А. Орловский В.А. Реконструкция и развитие АСУТП энергоблоками ТЭС и АЭС // Международная конференция «Автоматика». - Одесса, 2001. - Т. 1. - С.190.

Здобувачем запропоновані і оцінюються варіанти реконструкції АСУТП.

29. Горелик А.Х., Дуэль М.А. Орловский В.А. Развитие и модернизация АСУ энергоблоков ТЭС и АЭС//Международная конференция «Украина -2000». Новини енергетики.- К.: 2001. - №11. - С.30-35.

Здобувачем запропоновані варіанти модернізації АСУТП енергоблоків.

30. Дуэль М.А., Горелик А.Х., Гопп А.Ю., Комаров Г.П. Некоторые результаты отладки и эксплуатации системы цифрового автоматического регулирования температуры пара теплоэнергетического блока мощностью 200 МВт с помощью управляющей вычислительной машины // Приборы и системы автоматики, Вып.17. Изд-во ХГУ. -Харьков: - 1971. - С. 46-55.

Здобувачем визначені динамічні характеристики ділянок регулювання основних параметрів при пуску.

31. Дуэль М.А., Горелик А.Х. Определение оптимальной программы подъема температуры пара при пуске турбоустановки // Теплоэнергетика. – М.: 1970. - №12. - С.68-72.

Здобувачем запропоноване рішення задачі визначення оптимальної по швидкодії програми підйому температури пари.

32. Горелик А.Х., Резников В.Г. Устройство для автоматического пуска турбины// Авторское свидетельство №418619. Бюллетень № 9. - 1974.

Здобувачем запропонований принцип дії пристрою навантаження турбіни по її тепловому стані.

33. Горелик А.Х., Шаруда Б.Я. Способ автоматического регулирования температуры пара // Авторское свидетельство №347513. Бюллетень № 24. - 1972.

Здобувачем запропонований спосіб регулювання температури пара при пуску енергоблоку.

34. Горелик А. Х., Шаруда Б. Я. Устройство для автоматического пуска энергоблока // Авторское свидетельство №415394. Бюллетень № 6.- 1974.

Здобувачем запропонований принцип дії пристрою автоматичного пуску енергоблоку.

35. Горелик А. Х. Описание прогрева деталей произвольной формы обыкновенными дифференциальными уравнениями // Инженерно-физический журнал. - Минск, 1975. -Т.XXVIII. - № 5.

36. A. Gorelik, V.Yeliseyev. Experience on developing new computer information systems and step-by-step reconstruction of functioning computer information systems of power units VVER-1000. Fourth International Topical Meeting on Nuclear Plant Instrumentation, Control and Human Machine Interface Technologies. Columbus, Ohio, September, 2004.

Здобувачем представлені структура, функції і характеристики модернізованої загальноблокової управляючої обчислювальної системи серійного енергоблоку АЕС.

37. Горелик А.Х., Орловский В.А., Розенбаум И.Д. Цифровая многоканальная система автоматического регулирования высокой надежности // Электрические сети и системы. – К.: 2004. - №3. - С. 38-43.

Здобувачем запропонована цифрова багатоканальна система автоматичного регулювання.

38. Горелик А. Х., Перман И. М. Шаруда Б.Я., Зима Б.Е. Устройство для выбора термопар // Приборы и системы управления. – М.: 1971. - № 9. - С. 43-44.

Здобувачем запропонований пристрій для вибору регульованої нитки котлоагрегату по максимуму температури пари при пуску.

39. Горелик А. Х., Белоконенко А. В. Вайнштейн А.М., Резников В.Г., Шарецкий В.Ю. Автоматизация пуска турбины // Электрические станции. – М.: 1974. - №1. - С. 22-25.

Здобувачем досліджений спосіб навантаження турбогенератора зі зворотним зв'язком по температурі металу.

40. Горелик А.Х., Карасик Г.П., Прохоров Л.В., Резников В.Г., Соловьянов В.В., Шарецкий В.Ю. Автоматизация пуска турбины ВК-50-3 // Электрические станции. – М.: 1970. –№6 . - С.41-44.

Здобувачем запропонована і досліджена схема навантаження турбоагрегату по тепловому стану.

41. Дуэль М.А., Горелик А.Х. Исследование одной из схем отработки выходных сигналов управляющей вычислительной машиной // Приборы и системы управления. -М.: 1969. - №3. - С. 32-33.

Здобувачем обґрунтовується вибір для систем безпосереднього цифрового регулювання об'єктів енергетики схеми відпрацьовування із широтно-імпульсною модуляцією.

42. Грицков В.И., Горелик А.Х., Дементьєв В.А., Дуэль М.А., Хаит Я.Г. Управляющая вычислительная система «Комплекс-Титан2» для унифицированного блока АЭС с реактором ВВЭР-1000 // Приборы и системы управления. -М.: 1987. - №11. - С. 13-15.

Здобувачем досліджена реакція УОС на зміну аналогових і дискретних сигналів.