Вопрос 14. Как определить количественно регламент обслуживания ?

4. Регламент обслуживания элементов и системы САР ЯР в целом.

Приведенные выше значения Q = l х Т _{РЕГЛАМЕНТА} , где величина Т означает время

периодического назначенного контроля исправности элемента или системы с их восстановлением для реализации исправной работы.( задать последовательно 8, 800 и 7500 часов ) и найти значения вероятностей аварийно-опасных и безопасных отказов.

Сравнить полученные результаты с требованиями таблицы №2.

Таким образом , такая простая инженерная оценка любых сложных систем доступна каждому инженеру при небольшой практической тренировке и она позволяет квалифицированно подходить к анализу любых подсистем СКУЗ ЯР.

Теперь остается выбрать в лабораторном практикуме на компьютере трехэлементную систему элементов, задать показатели надёжности выше приведенных элементов и составить как мы делали это выше логическую таблицу истинности для 27 комбинаций состояний трех элементов системы регулирования.

После нажатия кнопки пуск Вы получите варианты вероятностей отказов для трех времен регламента обслуживания и сделаете вывод о пригодности такого регулятора к работе.

Практическое занятие №2..

ЗАДАЧА №1 .Найдите вероятности аварийно-опасных и аварийно-безопасных отказов аварийной защиты, исходя из рекомендаций МАГАТЭ.

Эта задача фактически означает нахождение связи вероятности аварии с вероятностью аварийно-опасного отказа системы аварийной защиты выполнить свою главную функцию – остановить реактор во время аварии.

Для количественной оценки необходимо:

1.Составить математическую модель системы САО из двух элементов и

ввести условные логические и вероятностные состояния всех элементов и системы в целом ;

2. Составить логическую таблицу истинности системы.

3. Подставить вместо логических переменных их вероятностные значения;

4.Задать численные значения вероятностей элементов и вычислить

вероятность аварийно-опасного отказа всей САО.

S – состояния всей системы САО

Х₁- реактор

Х₂- аварийная защита

Математическая модель САО из двух взаимодействующих элементов.

Введем логические и вероятностные состояния элементов

и всей системы в целом –S.

Состояния модели реактора – Х_1.

Х₁ =0 – Аварийно-опасное нарушение ( мощность в реакторе опасно

увеличивается ) с вероятностью Q₁₀ , что означает :

Q₁ – отказ первого элемента , а 0 – опасный.

Х₁ =1 - Аварийно-безопасное нарушение ( мощность в реакторе

уменьшается ) с вероятностью Q_{11 .}

Х₁ =2 - Нормальная работа регулятора с вероятностью Р_{1 .}

Из теории вероятностей Р₁ + Q₁₀ +Q₁₁ = 1 - всегда !

Практически значения Q определяются по числу срабатываний АЗ, зарегистрированных в журнале оператора за несколько лет, но для оценки готовности АЗ они принимаются равными 1 ( заявка на обслуживание ) – самый худший случай.

Состояния модели аварийной защиты – Х₂

Х₂ = 0 - Аварийно-опасный отказ АЗ ( АЗ не срабатывает ) с вероят-

ностью Q₂₀ ;

Х₂ =1 - Аварийно-безопасный отказ АЗ ( ложная остановка реактора)

с вероятностью Q₂₁ ;

Х₂ =2 - Нормальная работа АЗ с вероятностью Р₂ .

Состояния всей системы S в целом

S = 0 - Авария реактора с вероятностью Q_S0 ,связанная с

расплавлением активной зоны ;

S = 1 - Ложные остановки реактора с вероятностью Q_S1 ;

S = 2 - Нормальная работа САО с вероятностью Р_S ;

Составим теперь таблицу состояний системы в трехзначной логике

Х1	Х2	S	Вероятность состояния S	Характеристика состояния
0	0	0	QS0 = Q10 х Q20	Авария на реакторе
0	1	1	QS1 = Q10 х Q21	Ложная остановка
0	2	2	РS = Q10 х Р2	Нормальная работа
1	0	0		Опасный отказ АЗ
1	1	1		Ложная остановка
1	2	2		Нормальная работа
2	0	0		Опасный отказ АЗ
2	1	1		Ложная остановка
2	2	2		Нормальная работа

Каждая строка таблицы оценивает вероятность одного состояния и из первой строки кажется, что вероятность аварийно-опасного состояния САО зависит от произведения аварийно-опасных состояний реактора и аварийной защиты , но это не СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД – из частного случая делать общее заключение о всех возможных состояниях !

С точки зрения СП для обобщения всех возможных случаев нужно найти сумму вероятностей одинаковых состояний САО.

Тогда оказывается, что вероятность аварии САО равна только вероятности аварийно-опасных состояний аварийной защиты !

Действительно, если просуммировать 1,4 и 7 состояния , то :

Q_S0 = Q₂₀

Следовательно , согласно рекомендациям МАГАТЭ , вероятность аварийно- опасных отказов аварийной защиты Q₂₀ должна быть равна или меньше, чем 10^-6 . Это согласуется с Российскими современными требованиями ГОСТ и мы при дальнейших расчётах будем пользоваться этой величиной неготовности, но с оговоркой ,что она относится только к АВАРИЙНО-ОПАСНЫМ отказам !

Аналогичным образом, системно можно определить требования и к вероятности ложных срабатываний АЗ, которые в рекомендациях МАГАТЭ отсутствуют, но появились в Российском

ГОСТе 27445-87.

Суммируя вероятности ложных срабатываний системы получим :

Q_S1 =Q₁₀

Если допустить число ложных срабатываний 3 раза в год , то получим Q₁₀ =0,3 . Японцы для своих АЭС рекомендуют при проектировании брать не хуже Q₁₀ =0,1.

Эта задача показывает Вам – как нужно пользоваться таблицей состояний для двух элементов с заданными значениями l_ОБЩИМИ и a для отдельных элементов и временем их профилактического контроля Т_К с одновременным восстановлением отказавших элементов.

Теперь опять для помощи решения задачи в лабораторном практикуме

решим задачу № 2.

Задача №2 из лабораторного практикума. Резервирование работы автоматического регулятора оператором с ручным регулятором ..Суть этой задачи заключается в том, что на АЭС первого поколения был всего один регулятор автоматический (АР) и второй регулятор ручного управления (РР). Оператор должен был вручную компенсировать отказы ручного регулятора, но не ясно было – какой поглотительной способности выбрать стержни у этих регуляторов для большей ядерной безопасности, т.е. с минимальным значением Q₀ у выбранного варианта. Вам предлагается решить эту задачу на компьютере.

Постановка задачи: Имеется два параллельно и одновременно работающих регулятора со следующими показателями их надёжности:

1. АР с l_АР = 2х10^-4 час^-1 и a =0,5 Т_К =100 час.

2. РР с l_РР = 2х10^-3 час^-1 и a =0,5 Т_К = 100 час

Необходимо выбрать поглотительные способности стержней для этих регуляторов ( 0,3b или 0,5b или одинаковые по 0,3b ).Рассмотреть три возможных варианта и выбрать с минимальным значением значения Q₀ .

Возможные варианты можно представить таблицей:

Номер варианта	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Стержни	0,5 и 0,3	0,3 и 0,5	0,3 и 0,3
Вероятность Q0

Математическая модель исследуемой системы

Х₁ Х₂

r АР

r РР

РЕАКТОР

СИСТЕМА - S

Условные обозначения для регуляторов :

« 0 « - означает отказ регулятора с перемещением стержня вверх ( +r )

« 1 « - означает отказ регулятора с перемещением стержня вниз (- r )

« 2 « - означает нормальную компенсацию неисправного стержня

Условные обозначения состояния реактора :

« 0» - опасное состояние с суммарной положительной реактивностью

«1» - безопасное состояние с отрицательной суммарной реактивностью

«2 « - нормальное состояние с нулевой реактивностью после компенсации

Таблица логических решений для одного из вариантов

Х₁ = 0,5b Х₂ = 0,3 b

Х1	Х2	S	Состояние системы с суммарным значением реактивности
0	0	0	Опасное т.к. суммарная реактивность равна +0,8b
0	1	0	Опасное т.к. r = + 0,2
0	2	0	Опасное т.к.r = +0,2
1	0	1	Безопасное = - 0,2
1	1	1	Безопасное = - 0,8
1	2	1	Безопасное = -0, 2
2	0	2	Нормальное = 0
2	1	2	Нормальное = 0
2 2 2 Нормальное =0

Компьютер вычислит Вам значения вероятностей аварийно-опасного и аварийно-безопасного отказов для трех вариантов таких таблиц и Вы должны выбрать оптимальный вариант .

Теперь перейдем к анализу вариантов САР ЯР для Вашей курсовой работы с максимальной

ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТЬЮ из всех возможных с помощью компьютера.

Вариант 1. Имеется одноканальный вариант регулятора с одними ИК, АР и ИО., оценку надёжности которого мы сделали. Если он не удовлетворяет требованиям ГОСТ, то анализируем надёжность двух параллельно работающих регуляторов ( вариант 2).

Вариант 2. Найти вероятности отказов для двух параллельно работающих регуляторов с характеристиками первого варианта.

Вариант 3. Найти вероятности двух видов отказов для трех параллельно работающих таких же регуляторов и

Вариант 4. Найти вероятности двух видов для трех регуляторов ,работающих по принципу

два из трех.

3. Оценка надёжности трехканального регулятора АРМ.

Расчётная структурная схема такого регулятора приведена ниже :

Вывести формулу для вероятности отказов « 2 из 3» и сравнить её с

Вероятностью отказов двухканальной системы.

4.Задача из лабораторного практикума ( резервирование автоматического

регулятора регулятором с ручным управлением ).

Постановка задачи: Имеется два параллельно и одновременно работающих регулятора со следующими показателями готовности:

3. АР с l_АР = 2х10^-4 час^-1 и a =0,5 Т_К =100 час.

4. РР с l_РР = 2х10^-3 час^-1 и a =0,5 Т_К = 100 час

Необходимо выбрать поглотительные способности стержней для этих

регуляторов ( 0,3b или 0,5b или одинаковые по 0,3b ).Рассмотреть три

возможных варианта и выбрать с минимальным значением Q₀ .

Возможные варианты можно представить таблицей:

Номер варианта	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Стержни	0,5 и 0,3	0,3 и 0,5	0,3 и 0,3
Вероятность Q0

Математическая модель исследуемой системы

Х₁ Х₂

r АР

r РР

РЕАКТОР

СИСТЕМА - S

Условные обозначения для регуляторов :

« 0 « - означает отказ регулятора с перемещением стержня вверх ( +r )

« 1 « - означает отказ регулятора с перемещением стержня вниз (- r )

« 2 « - означает нормальную компенсацию неисправного стержня

Условные обозначения состояния реактора :

« 0» - опасное состояние с суммарной положительной реактивностью

«1» - безопасное состояние с отрицательной суммарной реактивностью

«2 « - нормальное состояние с нулевой реактивностью после компенсации

Таблица логических решений для одного из вариантов

Х₁ = 0,5b Х₂ = 0,3 b

Х1	Х2	S	Состояние системы с суммарным значением реактивности
0	0	0	Опасное т.к. суммарная реактивность равна +0,8b
0	1	0	Опасное т.к. r = + 0,2
0	2	0	Опасное т.к.r = +0,2
1	0	1	Безопасное = - 0,2
1	1	1	Безопасное = - 0,8
1	2	1	Безопасное = -0, 2
2	0	2	Нормальное = 0
2	1	2	Нормальное = 0
2 2 2 Нормальное =0

Для каждой из таких таблиц находятся Q₀ и Q₁ и дается оценка вариантов по безопасности и экономическому ущербу.

Литература, использованная по теме №4.

1. Коваленко А.Е. , Гула В.В. Отказоустойчивые микропроцессорные системы. Киев. Изд-во Техника, 1986.

2.Надёжность в технике. Термины и определения. ГОСТ 27.002-89.М. :Изд-во стандартов, 1990.

3.Надёжность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. ГОСТ 27.310 – 95. М.: Изд-во стандартов. 1996.

4. Надёжность в технике. Расчёт надёжности. ГОСТ 27.301-95. М. Изд-во стандартов, 1986.

5. Системы контроля и управления ядерными реакторами автоматизированные. ГОСТ 17605-72.

М.: Изд-во стандартов.1972.

6. Системы контроля нейтронного потока для управления и защиты ядерных реакторов.

ГОСТ 27445-87.М.: Изд-во стандартов, 1988.

7. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций ( ОПБ -88/ 97 ).

М.: Энергоатомиздат,1998..

8. Острейковский В.А. Эксплуатация атомных станций : Учебник для вузов.

М.: Энергоатомиздат, 1999. 928 с.

9.Курочкин С.С., Стась К.Н. Современное состояние международной стандартизации систем контроля и управления, важных для безопасности. Конференция по системам контроля и управления АЭС, их роль в обеспечении безопасности. Нормы, практика и и тенденции развития. Сборник докладов второй научно-технической конференции. М. 2002г.

10.Клемин А.И., Емельянов В.С., Морозов В.Б. Расчёт надёжности ядерных энергетических установок. Марковская модель.- М.: Энергоатомиздат, 1982.-208 с.

11.Королев В.В., Шоргина И.И. Многозначные логико-вероятностные модели для исследования надёжности и безопасности АЭС. Контроль и диагностика ЯЭУ.-Сборник научных трудов кафедры « Автоматика, контроль и диагностика АЭС» ОИАТЭ, 1993,