ШКАФ КРОССОВЫЙ ШК1 КОМПЛЕКСА ТЕХНИКО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕННОЙ НАДЕЖНОСТИ

Область техники.
Полезная модель относится к области энергетики, электротехники и автоматики и может быть использована для построения автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами электростанций.
Уровень техники
В настоящее время известные шкафы в целом служат для размещения блоков дистанционного управления, формирования команд технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, логического преобразования сигналов, временных задержек, преобразования напряжения, обеспечивая внутришкафные соединения между блоками и кроссовыми клеммниками.
Например, устройство шкаф токовых сигналов УКТС-М унифицированного комплекса технических средств (УКТС), предназначенный для кроссировки входных и выходных цепей, а также для размещения и обеспечения условий функционирования служебных и функциональных блоков и источников питания в соответствии с их техническими характеристиками УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем АЭС. УКТС выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в УКТС алгоритмами. В аварийных условиях при формировании инициирующего события УКТС обеспечивает выдачу необходимых сигналов воздействия на механизмы и электроприводную арматуру технологических систем безопасности. Механизмы запускаются в определенной последовательности, закрытие/открытие арматуры происходит в соответствии с логикой работы технологических систем. УКТС обеспечивает проведение в режиме нормальной эксплуатации централизованное опробование защит (ЦОЗ) без выдачи управляющих команд, с целью выявления дефектов и отказов, не обнаруживаемых в ходе эксплуатации.
В комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации шкафами (токовых сигналов) УКТС-М.
Известен шкаф токовых сигналов КСО КТПС-ПН для сбора данных о состоянии технологического оборудования АЭС, состоящего из трех крейтов, один из которых служит для установки служебных блоков: источники питания, блок контроля напряжения, сетевые устройства, второй и третий служат для установки функциональных блоков, обеспечивающих сбор аналоговых сигналов - унифицированных сигналов постоянного тока и напряжения, сигналов от термопар и термопреобразователей сопротивления, а также сбор и выдачу дискретных сигналов, причем функциональные блоки имеют резервированную внутреннюю структуру преобразования входного сигнала и объединены локальной магистралью по стандарту RS-485, обеспечивающей возможность осуществления последовательного опроса функциональных блоков с циклом менее 20 мс, при этом в функциональные блоки встроены фильтры, обеспечивающие подавление синусоидальной помехи на частотах 50 и 60 Гц, при этом в аналоговых блоках применены гальваническая развязка в цифровых цепях и высокоточные измерительные АЦП, а линии связи шкафа от входов функциональных блоков до концентраторов дублированы полностью (см. патент на полезную модель RU 136608, 10.01.2014).
Шкаф токовых сигналов УКТС-М является наиболее близким техническим решением.
Шкаф токовых сигналов УКТС-М предназначен для размещения и обеспечения условий функционирования набора служебных и логических блоков УКТС-М: блоков дистанционного управления, технологических защит; сигнализации, аналого-дискретного преобразования сигналов, распределения унифицированного сигнала, стабилизаторов напряжения, монтажа между ответными частями разъемов блоков и кроссовыми клеммниками.
Шкаф токовых сигналов УКТС-М обеспечивает:
- ввод аналоговых сигналов для их преобразования в дискретный сигнал;
- ввод дискретных сигналов о состоянии технологического оборудования или после алгоритмической обработки сигналов из соседних шкафов комплекса;
- вывод дискретных сигналов управления и сигнализации или передачу дискретных сигналов для дальнейшей алгоритмической обработки.
К недостаткам шкафа токовых сигналов УКТС-М следует отнести:
- паяное поле логических проводных соединений между функциональными блоками и внутришкафная электропроводка;
- необходимость поддержания температуры в шкафу не выше 40°С путем организации принудительного охлаждения (установки вентиляторов);
- винтовые зажимы на полях XT, требующие периодической протяжки;
- назначенный срок службы 10 лет;
- низкую надежность оборудования, наработка на отказ 50000 ч.
Известен шкаф кроссовый модульный, включающий модули оптические, смонтированные в основания блоков модулей оптических, имеющие возможность поворота, чтобы обеспечить к ним свободный доступ, при этом на его задней стенке имеется отсек приема патчкордов из модулей оптических, ограниченный угольниками отсека приема патчкордов из модулей оптических, органайзер для выкладки избытков патчкордов, оснащенный катушками с пластинами, ограничивающими отсек для ввода, крепления, заземления и разделки кабелей с установленными в нем вводами кабелей универсальными, смонтированы съемные основания блоков модулей оптических, укомплектованные съемными модулями оптическими каплевидной формы, в которых имеется ограниченная площадка для установки сплайс-кассеты с ложементом, канал для ввода транспортной трубки с оптическим волокном, съемная панель адаптеров, полка для отвода патчкордов от панели адаптеров в отсек приема патчкордов, зона, предназначенная для установки разветвителей PLC на держатели разветвителей, кроме того, съемные модули оптические имеют возможность поворота, чтобы обеспечить доступ к установленным в них сплайс-кассетам и разветвителям (см. патент на полезную модель RU 127490,27.04.2013).
УКТС осуществляет управление оборудованием технологических систем АЭС.УКТС выполняет функции контроля технологических параметров и управления оборудованием технологических систем в соответствии с заданными в УКТС алгоритмами. В аварийных условиях при формировании инициирующего события УКТС обеспечивает выдачу необходимых сигналов воздействия на механизмы и электроприводную арматуру технологических систем безопасности. Механизмы запускаются в определенной последовательности, закрытие/открытие арматуры происходит в соответствии с логикой работы технологических систем. УКТС обеспечивает проведение в режиме нормальной эксплуатации централизованное опробование защит (ЦОЗ) без выдачи управляющих команд, с целью выявления дефектов и отказов, не обнаруживаемых в ходе эксплуатации.
К работоспособности оборудования, обеспечивающего технологический процесс АЭС, предъявляются национальные и международные требования обеспечения безопасности.
В комплексах УКТС происходит ввод (измерение значений) аналоговых сигналов, ввод дискретных сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, логическая обработка, вывод команд управления и сигнализации кроссовыми шкафами УКТС-М.
Шкаф кроссовый УКТС-М является наиболее близким техническим решением.
Кроссовый шкаф УКТС-М предназначен для размещения кроссовых клеммников и резисторов для приема дискретных сигналов напряжением 220 В и преобразования их в выходные сигналы напряжением 24 В.
Шкаф кроссовый УКТС-М обеспечивает:
- ввод дискретных сигналов напряжением 220 В и их преобразование в выходные сигналы напряжением 24 В;
- размещение реле, подгрузочных сопротивлений и клеммных колодок, образующих коммутационное поле, через которое производится обмен информационными сигналами и прохождение транзитных цепей.
К недостаткам кроссового шкафа УКТС-М следует отнести:
- винтовые зажимы на полях XT, требующие периодической протяжки;
- назначенный срок службы 10 лет;
- низкую надежность оборудования, наработка на отказ 50000 ч.
Технический результат заключается в повышении надежности работы разработанного и внедренного шкафа кроссового ШК1 КТПС-ПН комплекса технико-программных средств повышенной надежности (КТПС-ПН), который явился дальнейшим развитием УКТС с применением новых технологий, новой элементной базы, прогрессивных технических решений.
2
2
Заявленный технический результат достигается в устройстве следующим образом -устройство шкаф кроссовый (ШК1 КТПС-ПН) комплекса технико-программных средств повышенной надежности для автоматизации управления технологическим оборудованием электростанций, характеризующийся тем, что дополнительно содержит реле, связанные с подгрузочными сопротивлениями и клеммными колодками, образующими коммутационное поле обмена информационными сигналами с прохождением транзитных цепей, и дополнительные виброустойчивые клеммники WAGO для внутренней и внешней коммутации для подключения жил кабелей и проводов сечением от 0,03 мм до 2,5 мм «под зажим».
Кроме того, в устройстве жилы ленточного кабеля подключены к контактам плоского соединителя с проколом изоляции.
Заявленная полезная модель предназначена для размещения реле, подгрузочных сопротивлений и клеммных колодок, образующих коммутационное поле, через которое производится обмен информационными сигналами и прохождение транзитных цепей.
Шкаф является согласующим устройством между источником сигнала 220 В переменного или постоянного тока и функциональными блоками КТПС-ПН. Некоторые клеммы коммутационного поля шкафа могут использоваться как промежуточные клеммы для транзитных электрических цепей на напряжение 220 В.
Шкаф базируется на унифицированной конструкции и обеспечивает подключение и функционирование до 192 реле, что позволяет обрабатывать информацию от 45 задвижек и 6-ти двигателей.
Шкаф обеспечивает:
- прием 288 дискретных сигналов от разного рода датчиков, формирующих дискретный сигнал постоянного или переменного тока 220 В;
- выдачу 288 дискретных сигналов напряжением 19.2-26.4 В, на блоки имеющие входы, предназначенные для приема сигналов с гальваническим разделением цепи и имеющим входное сопротивление равное 1500 Ом.
В состав шкафа входят 72 кросса ШК.
Каждый кроссовый шкаф ШК1 обеспечивает согласование по напряжению сигналов необходимых для управления одним исполнительным механизмом.
Шкаф кроссовый ШК1 КТПС-ПН является составной частью комплекса технико-программных средств повышенной надежности, предназначенного для создания проектным путем систем автоматизированного управления и контроля технологическими процессами и передачи информации о состоянии технических средств шкафа и технологического оборудования в систему верхнего блочного или станционного уровня.
Назначенный срок службы шкафа не менее 30 лет.
Наработка на отказ не ниже 100000 ч.
Высокий показатель наработки на отказ шкафа кроссового ШК1 КТПС-ПН достигается за счет использования высоконадежных электронных компонентов.
Дополнительно шкаф кроссовый ШК1 КТПС-ПН имеет следующие возможности, отсутствующие у аналога.
2
2
2
2
В шкафу установлены оригинальные, высокой надежности и виброустойчивости клеммники WAGO для внутренней и внешней коммутации, позволяющие подключать жилы кабелей и проводов сечением от 0,08 мм до 2,5 мм (внешней - крепление «под зажим») и от 0,03 мм до 0,5 мм (внутренней - крепление «под зажим»).
С целью обеспечения надежного электрического соединения для подключения жил ленточного кабеля внутри шкафа к контактам плоского соединителя использован метод прокалывания изоляции.
Технический результат в ШК1 КТПС-ПН достигается совокупностью вышеперечисленных дополнительных возможностей.
КТПС-ПН функционирует следующим образом:
Функциональные блоки, установленные в шкафах КТПС-ПН, обеспечивают ввод дискретных и аналоговых сигналов, определяющих состояние оборудования и технологических процессов энергоблока АЭС, алгоритмическую обработку принятых сигналов в соответствии с проектом и вывод дискретных сигналов управления и сигнализации или передачи их для алгоритмической обработки к другим шкафам КТПС-ПН данной подсистемы.