DC60-IDN

ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
по системе электропитания и управления
для технического задания на строительную часть
ускорительного комплекса DC60
Научно-технический руководитель проекта :
Б.Н. Гикал
Руководитель темы 09 :
С.В. Пащенко
1
ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
1. Назначение
Система питания и управления DC60 представляет из себя комплекс
электротехнической и электронной аппаратуры, предназначенной для получения,
ускорения, вывода и транспортировки тяжелых ионов для целей физических
экспериментов и прикладных исследований.
2. Состав аппаратуры системы питания и управления
2.1. Источники питания электромагнитных элементов DC60
 Обмотки ЭЦР-источника (IC1, IC2)
 Соленоидная линза ЭЦР (IS1)
 Фокусирующие соленоиды (AS3,AS4)
 Основная обмотка циклотрона (СМ)
 Магнит вывода (ТСМ)
 Коммутирующий магнит (ТМ)
 Слаботочные источники питания магнитных элементов
ускорительного комплекса
2.2. Аппаратура управления и диагностики
 Шкаф управления и диагностики ЭЦР-источника и канала
прикладных исследований
 Шкаф с высоковольтной платформой ЭЦР-источника
 Шкаф управления и диагностики циклотрона
 Шкаф управления и диагностики каналов транспортировки
выведенного пучка
 Шкаф управления и диагностики ВЧ-системы
 Шкаф управления и диагностики системы водоснабжения
 Управляющие компъютеры
2шт.
1
2
1
1
1
24
1шт
1
1
1
1
1
3. Компоновка аппаратуры
Аппаратура системы питания и управления размещается в 16-ти шкафах, которые
можно разделить на три группы :



Сильноточные источники питания (п.2.1) размещаются в пяти шкафах с
габаритами 612х1050х1800мм (фирма DANFYSIK)
Слаботочные источники питания (п.2.1) размещаются в пяти шкафах с
габаритами 600х800х1800мм (фирма РИТТАЛ)
Шкафы управления и диагностики по пункту 2.2 производства фирмы РИТТАЛ
имеют вариации по ширине от 600 до1000мм и одинаковые значения глубины и
высоты 800х1800мм.
Сильноточные источники питания имеют водяное охлаждение с задним нижним
подводом воды. Компоновка, габаритные размеры, вес и опорные поверхности
источников показаны на рис.1. Цепи сетевого питания переменного тока и цепи
нагрузок постоянного тока имеют также задний нижний подвод.
Шкафы по п.3 имеют нижний задний и боковой подвод кабелей питания и управления.
2
ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
4. Технические характеристики аппаратуры
На данной стадии проектирования представлены обобщенные технические
характеристики аппаратуры, достаточные для разработки технического задания на
строительную часть ускорительного комплекса DC60. Данные аппаратуры
представлены в таблицах 1 и 2. Порядковые номера в таблицах соответствуют
позиционным номерам на рис.1 и 2. Расчетная полная мощность, расход воды и вес
приводятся в расчете на один шкаф (кроме слаботочных источников)
Таблица 1. Технические данные источников питания.
№
Наименование нагрузки
источника
1,2
3
4
5
Обмотка ЭЦР IC1, IC2
Основная обмотка CM
Коммутир. магнит TM
Соленоидная линза IS1
Фокус. соленоид AS3 (1)
Фокус. соленоид AS4
Магнит вывода TCM (1)
Слаботочные источники
610
Параметры
источников
I/U/P (A/B/кВт)
1200/40/48
480/160/77
480/80/38
380/25/9.5
Sном
Вес
Габариты
Кол.
кВА
62
110
55
12
Расход
воды
л/мин
16
16
16
3
кГ
800
850
650
100
мм
612х1050х1800
612х1050х1800
612х1050х1800
шкаф
2
1
1
3источника
36
9
400
612х1050х1800
1
200
600х800х1800
5
40
(1) – источники переключаются
Таблица 2. Технические данные аппаратуры управления и диагностики
№
Наименование шкафов
управления
11
Шкаф аксиальной инжекции и канала
прикладных исследований
Шкаф с высоковольтной платформой ЭЦР
Шкаф циклотрона
Шкаф каналов выведенного пучка
Шкаф ВЧ-системы
Шкаф системы водоснабжения
12
13
14
15
16
Sном
Вес
Габариты
Кол.
кВА
25
кГ
200
мм
600х800х1800
шкаф
1
1.5
25
25
1.5
1
200
200
200
200
100
1000х1000х1800
600х800х1800
600х800х1800
600х800х1800
600х600х1800
1
1
1
1
1
5. Размещение оборудования на планировке
5.1 Помещение для источников питания (шкафы 1-10)
Размещение оборудования показано на рис. 1
Основные данные по помещению :




Площадь
Суммарная расчетная мощность
оборудования
Суммарный расход воды
Мощность тепловыделения
42м2
365кВА
57л/мин
0кВт
Сетевое питание шкафов 1-10 производится от двух распределительных пунктов
ПР1 и ПР2 - 3х380/220B.
Нагрузка на ПР1 – 325кВА.
3
ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
Нагрузка на ПР2 – 40кВА
Помещение должно находится напротив циклотрона справа по ходу пучка.
5.2 Помещения для шкафов управления (шкафы 11-16)
Шкафы управления размещаются в трех помещениях :
 Шкафы 11-14 - в зале ускорителя (рис. 2)
Шкаф 13 показан на чертеже инжектора.
 Шкаф 15 – в помещении ВЧ-генератора
 Шкаф 16 – в помещении системы водоснабжения
Сетевое питание шкафов 11-15 производится от распределительного пункта
ПР3 .
Суммарная расчетная мощность шкафов – 76.5кВА
По периметру зала установить 6 лабораторных щитков.
Требования по энергоснабжению ВЧ-генератора и системы водоснабжения
приведены в исходных данных на эти системы.
5.3 Помещения пульта управления и персонала службы


Пульт управления
Помещение для персонала
площадь-30м2
площадь-30м2
По периметру помещений установить 5 блоков розеток на 220В (по 4 розетки в
блоке).
В помещении для персонала установить лабораторный щит.
Автоматическая система управления DC-60.
6. Назначение и основные функции АСУ DC-60
Автоматизированная система управления (АСУ DC-60) предназначена для
эффективного функционирования циклотрона DC-60 путем автоматизированного
выполнения контроля, анализа, регулирования и протоколирования основных
параметров во всех режимах работы.
Operator
Console
RS-485
Vacuum,
Safety and
Diagnostic
systems
Power
Supplies
system
RF
System
system
digital
Transducers, actuators,
adapters and sensors
Power Supplies
4
ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
Рис. 1. Структурная схема АСУ DC-60.
7. Структура
Структуру АСУ DC-60 можно представить в виде систем, исходя из их
функционального назначения:
1. Система диагностики пучка
АСУ системы диагностики обеспечивает управление и измерение тока с
пробников пучка.
2. Вакуумная система
АСУ вакуумной системы обеспечивает получение и поддержание рабочего
вакуума в ускорителе DC-60.
3. Система питания магнитных элементов
АСУ системы питания обеспечивает управление источниками питания
магнитных элементов ускорителя.
4. ВЧ система
АСУ системы высокочастотного питания ускорителя обеспечивает управление
ВЧ генератором, системой автоматической подстройки частоты резонатора
(АПЧР), системой автоматического регулирования усиления (АРУ), системой
блокировки и сигнализации (СБС).
Структурная схема АСУ ускорителя DC-60 показана на рисунке 1.
8. Устройства сбора и обработки
Сбор и первичная обработка данных производится с помощью унифицированных
интеллектуальных логических контроллеров - PLC SMARTBOX-5, распределенных по
подсистемам ускорителя. SMARTBOX-3 – это одноплатный модуль с автономным
питанием. Он может контролировать 16 каналов АЦП(16-бит), 8 каналов ЦАП(14-бит),
32 входных и 32 выходных цифровых сигнала. Управляющиq компьютер Pentium 4 и
модули PLC SMARTBOX-4 объединены в сеть на базе высокоскоростного протокола
промышленной связи – ProfiBus FLNR. Для обслуживания АСУ DC-60 необходимо 20
блоков SMARTBOX-5. Крейты контроллеров и входных вспомогательных модулей
установлены в шкафах Rittal в зале ускорителя. Система АСУ размещается в 6 шкафах,
один из которых находится под потенциалом ЭЦР источника.
Аппаратура и программное обеспечение системы АСУ имеют модульный принцип
построения и унификацию, соответствует международным стандартам (DIN 41612, IEC
38, DIN 19227, POSIX IEEE-1003, IEC 1131-3, ANSI, ISO, DDE, SQL, PC-Industrial
Standards), что позволяет обеспечить легкость тестирования и простоту эксплуатации
ускорителя.
9. Программное обеспечение
Управляющие компьютеры установлены на пульте управления и функционируют в
коммерческой операционной системе реального времени QNX 4.25. QNX –
многопользовательская, многозадачная операционная система реального времени с
микроядерной архитектурой. Алгоритмы управления, архивация данных и
визуализация режима работы ускорителя реализованы на базе SCADA (Supervisory
Control And Data Acquisition software) - FlexControl.
Данные режимов работы ускорителя могут быть представлены в виде необходимых
отчетов. Вакуумная и ВЧ системы имеют поддержку алгоритмов автономного
функционирования для повышения надежности и простоты управления работой
ускорителя. Автоматическое отключение систем в аварийной ситуации интегрировано
в систему управления.
5
ОИЯИ.ЛЯР
IDN-DC60-09-01
02.05.16
10. Расчетные мощности нагрузок ускорительного комплекса DC60
Аксиальная инжекция и канал низких энергий
№
Наименование нагрузки
1
2
3
4
5
Инжектор (IC1,IC2,IS1,IQ1,ICM1)
Канал аксиальной инжекции (IM90,ICM2,IS2,IS3)
Канал низких энергий (AS2,AM45-1,AS3,AQ2,AM45-2,AS4)
СВЧ-генератор
Вакуум (суммарная мощность по п.1-3)
Итого
Рном
кВт
106
9
25
10
17
Sном
кВА
138
12
32
16
25
167
223
Рном
кВт
77
1
50
16
Sном
кВА
110
1
80
24
144
215
Sном
кВА
12
15
55
4
24
110
Циклотрон DC60
№
Наименование нагрузки
1
2
3
4
Основная обмотка
Корректирующие обмотки
ВЧ-система
Вакуум
Итого
Канал транспортировки пучка
№
Наименование нагрузки
1
2
3
4
5
Магнит вывода
Квадрупольные линзы (4шт.)
Коммутирующий магнит
Корректирующие магниты (4шт.)
Вакуум
Рном
кВт
9.5
12
38
3
16
6
Итого
78.5
Водоснабжение, физические установки, вакуумная мастерская
№
Наименование нагрузки
1
2
3
Водоснабжение
Физ. установки
Вакуумная мастерская
6
Итого
Рном
кВт
133
12
20
Sном
кВА
200
18
30
165
248
Итого :
1. Суммарная активная мощность нагрузки (без учета КПД) – 545.5 кВт
2. Суммарная полная мощность нагрузки
-796 кВА
6