Túri Tamás MVM PA Zrt.

Átírás

1 Vezénylők az atomerőművekben Túri Tamás MVM PA Zrt. BME NTI

2 Tartalom A Vezénylők helye az atomerőművekben Vezénylői evolúció Vezénylők tervezése Kutatás, fejlesztés a vezénylők területén Gyakorlati ergonómia BME NTI

3 A Vezénylők helye az atomerőművekben BME NTI

4 Miért kellenek vezénylők az atomerőművekben? Történeti ok: az első erőművek tervezésekor nem állt rendelkezésre az ember nélküli üzemeltetést lehetővé tevő technika Jogszabályi ok: az üzemeltetői felelősség folyamatosan fennáll, kell tehát a folyamatos felügyelet Technológiai ok: nem lehet miden döntési helyzetet teljes bizonyossággal előre látni és algoritmizálni. Következtetés: Atomerőművekben lesznek vezénylők a belátható jövőben. Jó, jó, de mennyi? BME NTI

5 Milyen vezénylők kellenek? Blokkvezénylő Az üzemeltető 24 órában van itt jelen, innen irányítja a blokkot Tartalékvezénylő A blokkvezénylő sérülésének esetére tervezik. A normális üzem mellett nincs szerepe Baleset elhárítás irányító helye Baleseti helyzetekben innen irányítják az elhárítás munkáit. Tervezéskor feltételezik a blokkvezénylő rendelkezésre állását is. Egyéb vezénylők Más szervezési megfontolások további vezénylők tervezését indokolhatják. Pl. Főjavítás irányítás, villamos alállomás irányítása vagy egy több blokkos erőmű irányításra BME NTI

6 A BV személyzet feladatai Termelési feladatok A kívülről, ember-ember kommunikáció vagy speciális adatközlés útján kapott termelési menetrend szerinti működtetés A berendezések működésének és működéskészségének folyamatos ellenőrzése, romlási folyamatok korai felismerése A tervezési alapba tartozó és az azt meghaladó események kezelése, következmények enyhítése Karbantartási munkák kiszolgálása A berendezések karbantartásra bocsátása és visszavétele Biztonsági feladatok A blokk nukleáris biztonságának folyamatos ellenőrzése és fenntartása Biztonsági rendszerek állapotának folyamatos ellenőrzése Üzemzavarok elhárítása, következmények enyhítése Balesetkezelés BME NTI

7 A blokkvezénylő feladatai A blokkot irányító személyzet tartózkodó helye normál üzemben, karbantartási időszakban, üzemzavari helyzetben és balesetet követően BME NTI

8 A blokkvezénylő feladatai Az operatív személyzetet információval látja el A technológiai folyamat jellemzőiről, A technológiai rendszerek állapotáról, Biztonsági rendszerek állapotáról, A kisegítő rendszerek (energia ellátás, irányítástechnika, stb ) állapotáról A blokk helységeinek állapotáról A blokk környezetének dozimetriai állapotáról Stb. BME NTI

9 A blokkvezénylő feladatai Lehetőséget biztosít Technológiai beavatkozásokra távműködtetések útján, Irányító rendszerek állapotának megváltoztatására, vezérlő jeleinek megváltoztatására Technológiai rendszerek tesztelésére, Irányító rendszerek tesztelésére, Hozzáférés engedélyezésére, Adminisztratív feladatok ellátására, Telekommunikáció használatára, Stb. BME NTI

10 A blokkvezénylő kialakításának alapvető követelményei Kényelmesen,biztonságban lakható normál üzemben, karbantartási időszakban, üzemzavari helyzetben és balesetet követően Védett külső hatásokkal szemben Fizikai behatolás elleni védelem, Üzemzavari helyzetekkel szembeni védelem, Földrengésállóság, természeti katasztrófák elleni védettség Tűz elleni védettség Baleseti szellőző rendszer BME NTI

11 A blokkvezénylő kialakításának alapvető követelményei Fel kell készülni a blokkvezénylő sérülésére vagy akár teljes megsemmisülésére Ezért tartalék vezénylőre, vagy vész leállító panelekre van szükség fizikailag elválasztott, védett helyen Ennek a tartalék vezénylőnek kisebb funkcionalitással is elegendő rendelkeznie BME NTI

12 A függetlenség Blokkvezénylő pontosan egy atomerőművi blokkhoz rendelt A BV személyzetnek ne kelljen elhagyni a vezénylőt a feladataik végrehajtásához Ne történhessen technológiai beavatkozás a vezénylő szándéka és tudta nélkül Sem szándékosan, Sem véletlenül BME NTI

13 A vezénylő mint irányítástechnikai objektum A folyamatirányítási feladat legfelső szintjének a blokkvezénylő tekinthető Funkcionális feladata az Ember- Gép kapcsolat megvalósítása BME NTI

14 A blokk folyamatirányító rendszerének funkcionális modellje MAGASABB SZINTŰ RENDSZEREKHEZ S1 ÉRZÉKELŐ Sm... ÉRZÉKELŐ OPERÁTOR A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 BIZTONSÁGI VÉDELEM TECHNOLÓGIAI VÉDELEM AUTOMATIKUS VEZÉRLÉS TÁVMŰKÖD- TETÉS AUTOMATIKUS SZABÁLYOZÁS INFORMÁCIÓ SZOLGÁLTATÁS DIAGNOSZTIKA P1 PRIORITÁS KÉPZŐ Pn... PRIORITÁS KÉPZŐ V1 VÉGREHAJTÓ SZERV Vn... VÉGREHAJTÓ SZERV BME NTI

15 Atomerőművek vezénylői Pultok közvetlen munkahelyek a gyakori műveletek, beavatkozások történek innen a megjelenítések, karakter méretek kisebbek, a pultokon nincsenek sémaképek Panelek 3-4 méterre vannak az operátortól ritka műveletek kezelő szervei sémaképek, áttekintő képek nagyobb karakterek és megjelenítések BME NTI

16 Az irányítástechnikai technológia Információ megjelenítés Analóg mutatós műszerek, regisztrálók és jelző lámpák, esőlemezes kijelzők (elektromechanika dominanciája) Numerikus kijelzők, LED-es mutatóműszerek, néhány CRT vagy LCD kijelző, archívum Blokkszámítógépek, feldolgozott adatmegjelenítés, digitális operátori munkaállomások, archívum, tanácsadó rendszerek SCADA és DCS rendszerek, digitális folyamatirányítás, digitális védelmek BME NTI

17 Az irányítástechnikai technológia Beavatkozó eszközök Egyedi kapcsolók, nyomógombok, mátrix rendszerű beavatkozók, lehívók Smart beavatkozó eszközök, billentyűzet, egér, érintő képernyő Az automatizáltság korlátai Az irányítástechnikai technológia fejlettsége Humán megfontolások BME NTI

18 Adatgyűjtés, feldolgozás, megjelenítés, tanácsadás Egyes mérések szerint az operátor idejének 50%-át fordítja arra, hogy a megfelelő információt összegyűjtse és a felhasználásnak megfelelő formába rendezze BME NTI

19 Alapvető elvárásaink Az operátor mindenkor pontosan ismerje a technológia állapotát Az üzemi események gyorsan és egyszerűen legyenek azonosíthatók Semmilyen üzemállapotban ne legyen kezelhetetlen információ dömping A vezénylő képének konzisztensnek kell lenni, hogy csökkentse a félreértések és félrekezelések valószínűségét. BME NTI

20 Az Ember-Gép kapcsolat Funkcionalitás és a feladatok megosztása Team információ (Panelek, nagy képernyők) Egyéni munkahely (Pultok, munkaállomások) Statikus állapotok és gyors dinamikák kezelése Emberi tényezők és ergonómia Az ember szerepe, elvárások vele szemben, automatizáltság szintje Kommunikációs elvárások, kultúra, a számítógép akadályozó szerepe a kommunikálásban BME NTI

21 Az Ember-Gép kapcsolat Az öreg blokkokon általánosan használt rendszer orientált sémák és megjelenítések inkább a karbantartást támogatják, mint a folyamattal és a funkciók állapotával foglalkozó operátort A feladatorientált megjelenítések az operátori munkahelyekhez illeszkednek, mert az operátor végrehajtói munkáját támogatják A folyamat orientált képek és megjelenítések a team munkához adnak támogatást, tipikusan a nagy képernyőkre valók BME NTI

22 Jelzések, jelző rendszerek Problémák A rekonstrukciók miatt egy vezénylőn belül eltérő jelzőrendszerek Információ áradat egyes eseményeknél Szimultán események azonosítása problematikus A nyugtázások sok időt elvisznek BME NTI

23 Jelzéskezelés IC ACK. DARK 2 Hz Cont. IC ACK. DARK 2 Hz Cont. nic nic nic IC ACK. nic DARK 2 Hz Cont. 1 Hz DARK Sötét IC CL DARK Sötét 2 Hz Gyors villogás Cont. Folyamatos fény 1 Hz Lassú villogás IC Indítási feltétel fellép ACK. Nyugtázás nic Indítási feltétel megszűnik CL Törlés BME NTI

24 Jelzések, jelző rendszerek Elvek Sötét vezénylő Olvashatóság Konzisztens alarm nyugtázási/törlési logika Konzisztens színezés és hang jelzések Jelzési hierarchia Szűrés és alarm elnyomás BME NTI

25 Ha sok a végrehajtó szerv BME NTI

28 DCS és smart beavatkozás Több száz képernyő megfelelő kezeléséhez hierarchikus rend és tartalom szenzitív menük tartoznak BME NTI

29 EPR I&C 6/7 BME NTI BME NTI

30 Vezénylői evolúció Közvetlen a terepen vagy a gépen Sémafal Sémafal + pult Video megjelenítők Cockpit Video falak Közeli nagy képernyők BME NTI

31 Hajómotor-vezérlés - irányítás a helyszínen BME NTI

32 Sémafal kezdemény BME NTI

33 Sémafal BME NTI

34 Sémafal+pult BME NTI

35 Sémafal+pult BME NTI

36 Szmolenszk BME NTI BME NTI

37 BME NTI

38 BIBLIS BME NTI

39 Repülés irányítás BME NTI

40 Apollo program Huston, 1969 július 21 BME NTI

43 Barco példa BME NTI

44 Wow effect BME NTI

45 Wow effect BME NTI

46 Hatalmas képek BME NTI

47 Közeli nagy képernyők BME NTI

48 Vezénylők tervezése Funkcionális tervezés Információ gazdag kép BME NTI

49 Vezénylőt tervező csapat kompetenciái Nukleáris és hagyományos technológiai ismeretek Rendszer elemzési gyakorlat Irányítástechnikai rendszertervezési ismeretek Digitális rendszerek ismerete Emberi tényezővel kapcsolatos ismeretek HFE Erőmű üzemeltetési ismeretek Normál és vészhelyzetei forgatókönyv készítési ismeretek BME NTI

50 A blokk folyamatirányító rendszerének funkcionális modellje KU BME NTI

51 Funkcionális tervezés IEC BME NTI

52 Az üzemeltetési célok lebontogatása (IEC 61839) BME NTI

53 Fontolgatások Milyen legyen az automatizáltság foka? A magas automatizáltság tehermentesíti az operátort, és pont a nem humánus tevékenységeket lehet legjobban automatizálni Magas automatizáltság mellett az operátor elvesztheti a közvetlen kapcsolatát a technológiával Ki határozza meg, hogy milyen legyen a vezénylő? Az irányítástechnikai tervező, mert ő tudja, hogy a legújabb irányítástechnikai technológiák mire adnak lehetőséget Az operátor, mert ő tudja, hogyan kell üzemeltetni a blokkot BME NTI

54 Funkciók elosztása ember és gép között Mindenképpen automatizálandó Jobb, ha automatikus Az operátor kezébe kell adni Meg lehet osztani ember és gép között BME NTI

55 Iránymutatás a funkciók elosztásához Jellemzők Ember Gép Terhelés Mérsékelt Nagy vagy nagyon kicsi Gyorsaság Mérsékelt Gyors vagy nagyon lassú Gyakoriság Közepes Nagyon gyakori vagy nagyon ritka Komplexitás Egyszerű Bonyolult Döntéshozatal típusa és összetettsége Strukturálatlan Jól strukturálható BME NTI

56 Tartalék vezénylő Csökkentett funkcionalitás elegendő A láncreakciót leállítani, Lehűteni és Hűtve tartani Vajon melyik olcsóbb, és melyik biztonságosabb: Egy csökkentett funkcionalitású vezénylőt tervezni, létesíteni és üzemeltetni vagy Lemásolni a BV t teljes funkcionalitással? BME NTI

57 Reactor Level Az emberi teljesítmény összehasonlítása Két különböző vezénylőben azonosan képzett személyzet ugyanazt a tranzienst kezeli A megfigyelés egy kijelölt paraméter stabilizálására irányul Az összehasonlítás alapja idő, azaz, hogy mennyi idő alatt érik el a stabil állapotot LOCA variant 1 LOCA variant HRA data: 1 team s different handling of very similar LOCAs BME NTI

58 Információ-gazdag kép Célkitűzés Tervezési példa Vezénylők BME NTI

59 Fejlesztés, célkitűzés Halden Reactor Project - Olajipar, tengeri fúrótornyok Több fontos, meglévő információ egyidejű megjelenítése, Nagyobb folyamat részletek megjelenítése, Navigálási, trend kutatási feladatok csökkentése Egy pillantással értelmezhető megjelenítés BME NTI

60 Skill, Rule, Knowledge Modell Skill Legegyszerűbb, pl, egér pozicionálása, autó kormányzása. A parallel kapacitás nagy Rule Közepes, tanult szabályokon alapul, pl. pirosnál megállunk, jobbról jövő autóra figyelünk Parallel kapacitás közepes Knowledge Problémamegoldás, komplex folyamatok. Jelentős mennyiségű információ gyűjtés és feldolgozás társul hozzá. Parallel kapacitás alacsony BME NTI

61 Operátori szerepek és információ gyűjtés BME NTI

62 BME NTI

63 Olaj fúrótorony szeparátora Egy szeparátor hagyományos megjelenítése BME NTI

64 building block Felső beavatkozási érték Felső figyelmeztetési érték Aktuális érték Felső figyelmeztetési tartomány Alapjel Normál tartomány Alsó figyelmeztetési tartomány Integrált trend Alsó beavatkozási érték Alsó figyelmeztetési érték BME NTI

65 building block A figyelmeztetési tartományban az aktuális érték piros lesz BME NTI

66 Szeparátorok 3 fázisú szeparátor 2 fázisú szeparátor 2 fázisú szeparátor BME NTI

67 Bölcsességek when a display exceeds a certain size, it becomes qualitatively different. (Swaminathan & Sato, 1997) "Do not think a large display as merely a large desktop monitor, instead focus on the properties of the entire space." (Khan ym., 2005) BME NTI

68 Nagy képernyők alkalmazási területe a nagyképernyős kijelzők panelek olyan helyeken alkalmazhatók, ahol a felhasználóknak egyébként nehéz általános képet kapniuk a rendszer egészének működéséről olyan információkat akarunk bemutatni, amelyekre a team minden tagjának szüksége van a felhasználóknak sokat kell mozogniuk és a tér bármelyik pontjáról követniük kell a folyamat állapotát több felhasználónak kell egy időben ugyanazokhoz az adatokhoz jutnia, de hely hiányában vagy más korlátozó tényező miatt az adat nem jelenhet meg a munkaállomás képernyőjén a felhasználóknak gyakran koordinálniuk kell egymás között illetve együtt kell végrehajtaniuk a feladatokat Nagyon jól illeszkednek az atomerőművek vezénylőibe BME NTI

69 Large Screen Displays Innovative Large Screen Display for Loviisa NPP based on Information Rich Design Method 1 Large Screen Display for Outage Plant Mode, focus on Safety Technical Specifications BME NTI

70 BME NTI BME NTI

71 Development simulator in 2003 Fortum E Rinttilä 71 BME NTI

72 Development simulator in 2007 Fortum E Rinttilä 72 BME NTI

73 Development simulator September 2008 BME NTI

74 Emulated MBU of and QDS screens RPS at development simulator Fortum E Rinttilä BME NTI

75 Kutatás, fejlesztés a vezénylők területén Virtuális valóság Kiterjesztett valóság Cockpit BME NTI

76 Ilyenek vagyunk A cmabrigde-i etegyemen kéüszlt eikgy tnuamálny aítllsáa sznreit a szvkaaon bleül nincs jlneestőgée annak mkénit rdeeözndenk el a btűek: eyeüdl az a fntoos, hgoy az eslő és az uolstó betű a hlyéen lygeen; ha a tböbrie a lgnoeyabb özeássivsazsg a jleezmlő, a sövzeg aokkr is tleejs mrtébéekn ovasalthó mraad. A jnleeésg mgáayzrataa az, hgoy az erbemi agy nem eyedgi btüeket, hneam tleejs sazakvat ovals. Íme a bzonytéik. Úhygoyg tnseseek mkneit bkébeén hyagni a hleysesáíi fmonisáokgkal BME NTI

77 Színes információ ömleny BME NTI

78 Antropometria BME NTI

79 BME NTI

80 Virtuális valóság A tervezett környezetet 3D-ben mutatja meg Embert tudunk illeszteni a 3D környezetbe Antropometriai támogatás a tervezéshez Kommunikációs eszköz a végfelhasználó és a tervező között Szimulátorhoz is illeszthető, az emberi műveleteket a bábuval végre lehet hajtatni Szemléletessé teszi egy vezénylő működtetését, V&V eszköz a vezénylő tervezésben BME NTI

81 Virtuális valóság BME NTI

82 Virtuális valóság Control room design and V&V by VR Decommissioning planning by VR Collaborative virtual environments Training by VR BME NTI

83 Kiterjesztett valóság A valós környezet látványába illeszthetünk adatokat, képeket stb. A pozíció és a tekintet irányának érzékelésével az éppen látott tárgyakról adhatunk információt Dozimetriai viszonyok megjelenítése a helyszínen Terepi operátorok BME NTI

84 augmented reality BME NTI

85 Kiterjesztett valóság BME NTI

86 Virtuális valóság és kiterjesztett valóság (VR, AR) A terepi személyzet mozgásáról pozíció és irány detektálás segítségével kap információt a blokkvezénylő egy 3D modellbe illesztetten A viselhető technológiák a fejre szerelten adnak akár irány és pozíció függő információt BME NTI

87 Cockpit vezénylő és terepi operátor BME NTI

88 Cockpit BME NTI

89 Vezénylőt közvetlen a sisakba BME NTI

90 EPR BME NTI

91 EPR BME NTI BME NTI

92 Tianwan BME NTI

93 Gyakorlati ergonómia BME NTI

94 Rossz példák BME NTI

95 Rossz példák DARLINGTON BME NTI

98 Tervezési példa Gázfogadó állomás felújítás előtti állapotban 18 db 70 hátulról világított megjelenítő BME NTI

99 Csere egy az egyben típusú ötletek Tervezési példa BME NTI BME NTI

100 Ergonómia tervező javaslata Tervezési példa BME NTI

101 Tervezési példa 1. lépés BME NTI

102 Tervezési példa 2. lépés BME NTI

103 Ergonómia BME NTI

104 BME NTI

105 Ergonómia Jó közérzet Kényelem Hatékonyság Motiváció Stressz mentesség Koncentráció Harmóniában a technológiával BME NTI

106 A környezet és az ember kölcsönhatása Hőmérséklet Páratartalom Nyomás Levegő mozgás Fény, színárnyalatok, kontraszt Zaj, hang Térérzet Mozgás igény Egyszerűség, átláthatóság Információ biztosítás (figyelemfelkeltés, emészthető mennyiség, ) Stb. BME NTI

107 Bútorok Asztal Tárgyaló Szék Egyebek BME NTI

108 Mikroklíma BME NTI

109 Operátori asztal BME NTI

110 Operátori munkahely BME NTI

111 Látószögek BME NTI

112 Központi (alarm) hangszóró BME NTI

113 Irányított hangszóró és nagy frekvenciás világítás BME NTI

114 Motorosan állítható magasságú asztal BME NTI

115 Motorosan állíthat pozíciójú monitorok BME NTI

116 PC-k eltávolítása Az operátori asztal tartalmazza a három grafikus meghajtót A vezénylőből minden nem szükséges eszközt el kell távolítani. A PC-k kihelyezésével csökken a zaj és hőtermelés és egyszerűbbé válik a takarítás is. Up to 250 m BME NTI

117 Az operátori munkaállomáshoz fejlesztett billentyűzet BME NTI

118 Dolgozó operátor BME NTI