Функциональное проектирование СУЗ

Принципы проектирования БПУ

Функциональное проектирование БПУ

1.1 Общие положения.

Функциональное проектирование должно определить иерархическую структуру целей, которые должны быть достигнуты при проектировании БПУ, для всех рабочих состояний энергоблока и аварийных ситуаций.

Эти цели должны включать в себя производство электроэнергии и сведение к минимуму радиоактивных выбросов в качестве главных целей АЭС.

Функциональное проектирование основывается на результатах декомпозиции технологического процесса с определением функциональных областей и подобластей, функций и задач, обеспечивающих реализацию необходимой функции при ведении технологического процесса блока.

Порядок проведения функционального анализа и распределения функций определяется действующими стандартами.

Процесс функционального проектированияприведен на рис. 1 ивключает в себя:

· анализ опыта эксплуатации;

· анализ функций;

· распределение функций;

· анализ задач;

· контроль и аттестацию результатов функционального проектирования.

Рис. 1. Процесс проведения функционального анализа и распределения функций

Анализ опыта эксплуатации.

Документ NUREG-0711 определяет анализ опыта эксплуатации как важную часть для разработки человеко-машинного интерфейса и включает в состав анализа изучение актов о событиях, отчеты по анализу событий на АЭС, изменения в технических требованиях, наблюдения операторов и интервью с операторами.

Интервью с операторами, определение проблем и источников ошибок операторов проводится на примере следующих тем:

· ведение режимов нормальной эксплуатации;

· неисправности (отказы) АСУ ТП блока;

· отказы средств человеко-машинного интерфейса при обработке информации (потеря функции обработки данных, потеря видеокадров и т.п.);

· особенности контроля и управления при нарушении нормальной эксплуатации (отключение турбины, обесточивание АЭС, потеря питательной воды, потеря мощности и др.);

· аварии (разрыв основного паропровода, выброс управляющего стержня, прогнозируемые переходные процессы безаварийного останова и др.);

· останов реактора и расхолаживание при дистанционном управлении.

Анализ опыта эксплуатации является гарантией того, что в проекте определены, проанализированы и учтены проблемы, относящиеся к человеческому фактору.

Функциональный анализ.

Функциональный анализ необходим для определения всех функций, необходимых для управления энергоблоком.

Определение функций получают путем установления целей — целей эксплуатации энергоблока и целей безопасности,

Затем устанавливается иерархия функций, где самый нижний уровень будет представлять функции управления, назначаемые оператору или машине.

Функциональный анализ проводится на примере режимов нормальной эксплуатации и нарушениях нормальной эксплуатации, включая аварии. Должны быть определены те функции, которые необходимы для достижения целей безопасности станции, то есть для предотвращения или ослабления последствий аварий.

Следующей ступенью в функциональном анализе является установление основных требований к информации и ее обработке, необходимых для выполнения каждой функции управления.

Для каждого технологического процесса станции должна быть дана обобщенная характеристика, которая включает в себя:

· цель процесса;

· условия, необходимые для реализации процесса;

· параметры, характеризующие технологический процесс;

· параметры, характеризующие протекание технологического процесса;

· значения параметров, которые означают, что процесс может или должен быть ограничен или завершен.

Для каждой функции определяются:

· отношение функции к безопасности станции;

· наблюдаемые параметры;

· действия, необходимые для реализации функции;

· меры, необходимые для проверки достижения функции.

Следует включить в анализ все характерные события, чтобы адекватно учесть функции и определить зависящие от времени характеристики.

СКУ НЭ разрабатывается в соответствии с функциональным делением технологического процесса на области и группы, влияющих на формирование программно-технических комплексов (ПТК).

Все области процесса (ОП) включают технологические системы нормальной эксплуатации. Перечень подобластей процесса (ПОП), входящих в определенную область процесса приведен на структуре функционально технологического деления СКУ НЭ.

Структура функционально технологического деления СКУ НЭ

Производится анализ протекания технологических процессов по следующим сценариям:

· все эксплуатационные последовательности, такие, как пуск/останов, и режимы нормальной эксплуатации;

· все проектные исходные события, представленные в отчете по анализу безопасности (например, LOCA — авария с потерей теплоносителя, обесточивание, и т. д.);

· сценарии запроектных аварий, вызванных исходными событиями, не учитываемыми для проектных аварий, приводящими к плавлению активной зоны, паровым взрывам и т.д. (тяжелые аварийные состояния).

В этом анализе должны быть определены те состояния энергоблока, которые предъявляют самые высокие требования к временным характеристикам и надежности.

Производится рассмотрение возможных событий:

· события, приводящие к аварийному останову реактора и запуску систем безопасности;

· события, при которых останов станции ожидается с наибольшей степенью вероятности, если не будет вовремя предпринято правильное действие;

· события, скорость возникновения которых является высокой;

· события, связанные с потерей определенной функции безопасности.

Распределение функций.

Распределение функций между оператором и автоматикой осуществляется на основании анализа требований, предъявляемых к управлению станцией, концепции автоматизации АЭС и роли персонала в управлении.

Назначение функций управления человеку и автоматике должно основываться на принципах инженерной психологии с применением документированной методики.

При определении функций оператора должны приниматься во внимание:

· потенциальная человеческая нагрузка при всех режимах эксплуатации;

· временные факторы (например, скорость, запас времени/ограничение);

· точность и частота выполнения операций;

· сложность логических действий;

· тип и сложность принимаемых решений (например, при возникновении нестандартных ситуаций);

· влияние на выполнение управляющих воздействий типа исходного события;

· последствия, связанные с потерей функции, и связанные с этим временные факторы.

Для каждой потенциальной функции оператора необходима оценка физиологических способностей человека по обработке основной информации и скорости отклика.

Для завершения начального распределения функций основные возможности человека необходимо сравнить с теми требованиями, которые необходимы для выполнения каждой функции. Также важно учитывать опыт эксплуатации подобных проектов, чтобы определить (отождествить) проблемы, связанные с действиями человека.

Если требования к времени отклика оператора не могут быть выполнены, следует рассмотреть автоматизацию управляющего воздействия (функции управления).

Различные типы информации, доступные для оператора, должны быть сгруппированы на основе реализуемых задач, а не на источниках информации. Целью является организация информации от различных источников относительно решаемой задачи.

Анализ задач.

Результаты анализа задач, выполняемых оперативным персоналом, должны:

· использоваться в качестве исходных данных для разработки эксплуатационных инструкций;

· использоваться в качестве базовой информации для разработки штатного расписания и обучения персонала;

· использоваться таким образом, чтобы требования к оператору не превышали его возможностей;

· формировать базу для определения требований к видеокадрам.

Анализ задач определяет требования к человеко-машинному интерфейсу и должен быть проведен для всех режимов работы станции, включая режимы нормальной эксплуатации, нарушения нормальной эксплуатации, проектные и запроектные аварии.

В анализ задач следует включить такие вопросы, как распределение задач по контролю и управлению между операторами.