Digitalización del sistema de control de nivel en calentadores y tanques de drenaje de una Central Nuclear

Abstract

Contexto Una central nuclear, al igual que cualquier otro tipo de central generadora de energía eléctrica, mediante turbinas de vapor, está basada en un proceso termodinámico. El rendimiento de las mismas es función del salto entálpico del vapor, para mejorarlo las centrales están constituidas por un ciclo compound formado por turbina de alta presión y turbinas de baja presión, y un ciclo regenerativo consistente en calentar el agua de alimentación antes de su introducción a los generadores de vapor. Un ciclo regenerativo está basado en etapas de calentadores o cambiadores de calor para aprovechar al máximo la energía térmica del vapor, este proyecto está basado en la mejora y optimización del proceso de control de estos para contribuir a mejorar el rendimiento de la central. Objetivo Implementar un sistema de control que nos permita modernizar los clásicos sistemas basados en controles locales y comunicaciones analógicas. Mejorar el rendimiento del ciclo regenerativo de la central, aprovechando las mejoras tecnológicas que ofrece el mercado, tanto en el hardware como en el software de los sistemas de instrumentación y control. Optimizar el rendimiento de los lazos de control de cada uno de los elementos del ciclo regenerativo mediante estrategias de control. Procedimiento Desarrollo de un sistema de control actualizado considerando, como premisa principal, la fiabilidad del sistema, el análisis de fallos y la jerarquización del riesgo. Análisis y cálculo de los lazos de control considerando las premisas establecidas. Configuración de los lazos mediante estrategias de control que nos permitan optimizar y minimizar los efectos del fallo. Para ello se han utilizado parámetros y datos extraídos de la Central Nuclear de Ascó. Conclusiones Se ha modernizado y optimizado el sistema de control mejorando el rendimiento del ciclo regenerativo. Se ha conseguido un sistema más fiable, reduciendo el riesgo del fallo y disminuyendo los efectos de los mismos. El coste de un proyecto de estas características es inferior al de un sistema convencional y ofrece más posibilidades. Es un sistema abierto que permite utilizar e interconectar equipos de diferentes fabricantes, lo que favorece tanto el mantenimiento como las posibles ampliaciones futuras del sistema.

Context A nuclear power plant, just like any other electric power generating plant, using steam turbines, is base don a thermodynamic process. The performance is a function of the vapor enthalpy jump; to improve, plants are constituted of a compound cycle formed by the high-pressure turbine and low-pressure turbine, and a consistent regenerative cycle heating the feed water prior to entering the steam generators. A regenerative cycle is based on stages of heaters or heat exchangers to make the most of the steam´s thermal energy; this project is based on the optimization and improvement of these controls to help improve plant performance. Target Implement a control system that enables us to modernize the classical systems based on local controls and analog communications. Improve the performance of the regenerative cycle of the plant, taking advantage of technological improvements offered by the market, regarding both hardware and software for instrumentation and controls systems. Optimize the performance of the control loops for each element of the regenerative cycle using control strategies. Procedure Development of an updated control system, regarding mainly system reliability, fault analysis and risk classification. Analysis and calculation of the control loops regarding the established premises. Configuration of the loops using control strategies that allow us to optimize and minimize the effects of failure having used parameters and data extracted from the Ascó Nuclear Power Plant. Conclusions The control system has been modernized and optimized to improve the performance of the regenerative cycle. A more reliable system has been achieved, reducing the risk of failure and decreasing the effects thereof. The cost of a project of these characteristics is lower than in conventional system and offers more possibilities. It is an open system that enables the use and interconnection of equipment from different manufacturers, which favor both maintenance and possible future extensions of the system.