Смоделировать будущее. Интервью Игоря Зотова.

Смоделировать будущее. Интервью Игоря Зотова.

Согласно требованиям МАГАТЭ проект энергоблока должен пройти процесс верификации – проверку на экспериментальных моделях. В то время как физический стенд разрабатывается ближе к завершению проектирования ректора, его виртуальный аналог позволяет вносить коррективы в проект на ранних этапах разработки. С помощью таких стендов можно заранее просчитать алгоритмы, устранить несоответствия, что, в свою очередь, повысит точность работ и поможет сократить сроки и стоимость проекта на всех его этапах. Виртуальный стенд оказывает неоценимую службу при пусконаладочных работах на новых блоках – сначала работу оборудования протестируют в виртуальном режиме, что повысит точность работ, одновременно сокращая сроки и стоимость. Одним из таких стендов является разработка АО «ОКБМ Африкантов», о функциях которой подробно рассказал Игорь Зотов, инженер-конструктор отдела расчетов динамики систем и курирования автоматики ОКБМ Африкантов.

- Игорь, расскажите, пожалуйста, что представляет из себя виртуальный стенд энергоблоков ЯЭУ?

- Наша разработка — это инструмент для отработки алгоритмов автоматики и режимов при проектировании реакторной установки и ядерной энергетической установки в целом. Применение данного моделирующего комплекса позволяет оперативно определять последствия отказа оборудования и принимать соответствующие решения при его проектировании, что особенно важно при тестировании инновационных реакторов. Также, поскольку в наличии имеется виртуальный пульт управления, то это – еще компьютерный тренажер для обучения персонала. Иначе говоря, мы имеем цифровой прототип ядерной энергетической установки.

В основе стенда лежит расчетный код, разработанный специалистами ОКБМ, над которым работали физики, математики, программисты, а сам стенд проектировали инженеры и конструкторы. Это масштабная работа, которая велась около года и объединила огромное количество людей различных специальностей.

- Что послужило идеей создания виртуального стенда?

- Идея родилась из того, что наше предприятие – АО «ОКБМ Африкантов» - проектирует различные реакторные установки. Например, для ледокольной установки еще на самых ранних этапах мы хотели отработать все алгоритмы управления, посмотреть, насколько они меду собой связаны и не противоречат ли друг другу. Но для этого нужен был инструмент. Нужно отметить, что расчеты комплексной модели ядерной энергетической установки очень сложно проводить на обычной машине даже с двумя-четырьмя мониторами, так как есть панель управления, есть автоматика, модель реактора, модель паротурбинной установки. Поэтому и родилась идея сделать стенд. Хотя изначально он планировался в меньшем размере. Но, в итоге, во время обсуждения этой идеи родилась мысль создать такой масштабный инструмент, который поможет нам отрабатывать все проектируемые реакторные установки.

- Какие функции отрабатываются на данном стенде?

- Для нашего отдела расчетов динамики и курирования автоматики главное - понять то, как в динамических режимах – в режимах маневрирования – работает установка и насколько хороши те алгоритмы, которые были выбраны для управления установкой, насколько корректно все в совокупности позволяет проводить эти режимы. Что мы в первую очередь отрабатываем – это все динамические режимы: режимы пуска и разогрева, маневрирование мощностью, вывода установки из действия с ее охлаждением. При отработке режимов мы также проверяем качество алгоритмов управления.

Другими словами, изначально проектант выдает алгоритмы на бумаге, где все прописано словами. Проектировщик переводит их в текст, понятный машине. И мы проверяем, насколько увязаны между собой выдаваемые в систему алгоритмы. Почему это нужно? С каждым годом установки становятся все более сложными, появляется все больше автоматики и соответствующему специалисту становится все сложнее учитывать все параметры при написании алгоритмов. Несомненно, их нужно проверять и сверять с объектом управления, в нашем случае – с ядерной энергетической установкой. Поэтому нам нужна модель реактора, модель паротурбинной установки, модель системы управления и пульт управления. Для этих целей и был создан виртуальный стенд, на котором отрабатывается динамика установки и то, как ею управлять.

- Какие потенциальные аварии и технические неполадки учитывает система?

- Учитываются особенности реактора, паротурбинной установки и вспомогательных систем, но не учитываются, например, особенности зданий, падение самолета и стихийные бедствия. Система учитывает процессы, происходящие внутри ядерной энергетической установки. Здесь к авариям можно отнести различные течи, отказы насосов и клапанов. Ряд запроектных аварий мы тоже можем просчитать, но делаем акцент на нормальную работу установки, на нарушения нормальной эксплуатации, вызванные отказами оборудования, и на проектные аварии.

- Можно ли на виртуальном стенде отработать технологии, которые еще находятся на этапе проектирования?

- Да. Плюсом виртуального тренажера является тот факт, что еще на этапе проектирования уже имеется модель, которую можно подключать к пульту управления. Эту модель мы используем и для технических решений, чтобы посмотреть, как они впоследствии повлияют на установку. Все это находится в тесной взаимосвязи именно с тем, как мы управляем установкой. Уже на раннем этапе мы имеем довольно подробную комплексную модель, с которой может начать работать персонал. Но с таким тренажером невозможно отработать некоторые моторные навыки, например, куда потянуть руку, где переключить кнопку. Зато представляется возможным понять то, как ведет себя установка в тех или иных режимах. Конечно, виртуальный стенд не заменит полномасштабный тренажер, но такой понятийный тренажер позволяет начать подготовку персонала для обслуживания будущей станции на ранних этапах.

- Какие новые реакторы были уже опробованы на стенде?

- На стенде был опробован реактор РИТМ-200. Серия таких реакторов сейчас установлена на новые строящиеся универсальные атомные ледоколы. Для него мы делали полноценную модель, которая включает две реакторный и паротурбинную установки. К нам приезжали инструкторы, которые работают на полномасштабном тренажере, и совместно мы работали с виртуальном стендом и отрабатывали режимы, которые им было интересно посмотреть. В документации по подготовке бывают нестыковки и поэтому им было интересно узнать о подробностях из первых уст.

Сейчас у нас есть виртуальный энергоблок БН-1200, который мы модернизируем под БН-1200М. Сами реакторы БН-1200 еще на этапе проектирования, а проект БН-1200М мы сейчас оптимизируем. Но, как видите, у нас уже есть модель, с которой можно работать, использовать для отработки законов и алгоритмов управления в различных режимах.

- Были ли сложности во время разработки стенда?

- По нашему заказу московской компанией 3В-Сервис был разработан интерфейс для нашего расчетного кода, позволяющий представлять входные данный для расчета в графическом виде. По сути, сейчас мы собираем расчетную схему как будто из кубиков, задавая параметры каждого из них. При создании виртуального интерфейса было много сложностей, потому что, чтобы рассчитать реактор или паротурбинную установку, нужно задать огромное количество параметров. Но чтобы все эти параметры задавались грамотно, чтобы корректно формировались входные файлы для нашего расчетного кода, нами было проведено много работы, проводились всевозможные тестирования. Зато сейчас у нас есть инструмент, в котором графический вид не только точный, но и наглядный.

- Ведется ли дальнейшая разработка программы? Расширяются ли ее функции?

- Мы не стоим на месте, мы постоянно развиваемся. Сейчас мы дорабатываем расчетный код, который недавно прошел переаттестацию – аттестован для расчета безопасности водо-водяных транспортных реакторов. Помимо этого, добавляются новые замыкающие соотношения, совершенствуется численная схема. Благодаря этому повышается ее устойчивость, добавляются элементы для расчета электроэнергетической системы, совершенствуется модель для расчета газовых систем. Помимо того, что совершенствуется наше расчетное ядро, программный комплекс, который мы используем как оболочку, также совершенствуется нашими коллегами из SimInTech. Разработчики программы выпускают новые версии, расширяя функционал как моделирования автоматики, так и добавляя различные функции по работе с нашим интерфейсом. Ведем работы по включению в состав стенда Суперкомпьютера. Развитие технологии позволит в скором времени создавать полноценный цифровой двойник энергетической установки и применять его на всех этапах жизненного цикла установки.

 

 

 


Возврат к списку

Важное