Меню

Автоматический регулятор мощности аэс

Функциональное описание главных регуляторов АЭС

date image2015-05-20
views image1412

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

1 Общие требования

Главными регуляторами станции являются регуляторы, которые имеют непосредственное влияние на производство энергии на АЭС.

К основным параметрам регулирования относятся:

давление пара во втором контуре;

давление в первом контуре;

уровень в компенсаторе давления;

уровень в парогенераторе;

скорость разогрева-расхолаживания первого контура и компенсатора давления.

Основные системы регулирования управляют мощностью реактора и турбины таким образом, чтобы при желаемом уровне мощности первый и второй контуры работали в энергетическом и материальном балансе.

Системы автоматического регулирования должны обеспечить поддержание основных технологических параметров в допустимых пределах или изменения их по определенному (заданному) закону во всех возможных режимах нормальной эксплуатации и режимах отклонений от нормальных условий эксплуатации без возникновения автоколебаний за счет взаимодействия регуляторов в процессе регулирования.

Должна быть предусмотрена возможность ручного регулирования параметров. При этом переход с автоматического регулирования на ручное и обратно не должен нарушать ход технологического процесса.

2 Принципы регулирования

Существуют два способа регулирования мощности станции:

электрическая мощность регулируется системой регулирования турбины, а технологические параметры регулируются системой регулирования реактора, т.е. режим следования реактора за турбиной;

мощность реактора регулируется регулятором нейтронной мощности, а технологические параметры регулируются системой регулирования турбины, т.е. режим следования турбины за реактором.

Первый режим используется для нормальной работы на мощности, а второй режим в основном при малых уровнях мощности во время пуска и останова.

3 Функциональное описание главных регуляторов станции

Система регулирования мощности реактора предназначена для работы в следующих режимах:

программа поддержания постоянного давления в главном паровом коллекторе (режим “Т”);

программа поддержания постоянной величины плотности нейтронного потока (режим “Н”).

Базовыми режимами работы АРМР и системы управления турбиной являются режим поддержания теплотехнического параметра АРМР – давления пара в ГПК (режим “Т”) и режим поддержания мощности турбины система управления турбиной в соответствии с заданным значением (режим “РМ”), соответственно.

При возникновении требований на переход АРМР из режима “Т” в режим поддержания мощности реактора (режим “Н”) (срабатывание ПЗ, превышение заданного значения нейтронной мощности) АРМР переходит в режим “Н”, при этом и система управления турбиной автоматически переходит в режим поддержания заданного давления пара в ГПК (режим “РД”) после поступления соответствующего сигнала из АРМР. После снятия требований на работу АРМР в режиме “Н” и стабилизации мощности реактора на заданном уровне с учетом погрешности регулирования, АРМР переходит в режим “Т”, что автоматически вызывает переход системы управления турбиной в режим “РМ” после поступления соответствующего сигнала из АРМР.

При одновременном возникновении требований на работу системы управления турбиной в режиме “РД” (поступает сигнал от АРМР о переходе в режим “Н”) и в режиме “РМ” (изменение заданного значения мощности турбогенератора) система управления турбиной остается в режиме “РД”

Все необходимые параметры, управляющие алгоритмы и режимы должны быть определены и уточнены в соответствии с результатами динамических расчетов.

Основными управляемыми и регулируемыми величинами ядерного энер­гетического блока при нормальных режимах эксплуатации являются:* электрическая мощность NЭ, давление пара в контуре Рп, уровень воды в ба­рабане парогенератора hб, температура теплоносителя на входе в реактор θВХ и на выходе из него θВЫХ, плотность потока нейтронов в A3 реактора п.

Для возможности целенаправленного воздействия на эти величины энер­гоблок снабжается следующими регулирующими органами: подвижными ре­гулирующими стержнями, перемещение которых μCT меняет плотность по­тока нейтронов (а следовательно, мощность реактора); регулирующими кла­панами на линии подвода питательной воды к ПГ (регулирующее воздейст­вие μпв);задатчиком частоты (синхронизатором) турбогенератора, воздейст­вием на который |μсх можно осуществлять перемещение клапанов на линии подвода пара к турбине μп.

Рис. 1.22

Построение этой схемы ничем не отличается от уже рассмотренной выше схемы управления мощностью энергоблока ТЭС (см. рис. 1.13, в). При появлении отклонения мощности энергоблока N3 от заданного значения Nl ре­гулятор мощности ВМ меняет задание цсх регулятору РТБ, что вызывает со­ответствующее перемещение клапанов ц.п на линии подвода пара к турбине. Давление пара перед турбиной стабилизируется на заданном значении регу­лятором РД, который при необходимости меняет задание регулятору РН плотности потока нейтронов п. В свою очередь, этот регулятор соответствую­щим образом перемещает регулирующие стержни реактора цсх (подобно то­му, как в схеме регулирования на рис. 1.13 РД меняет задание регулятору РТ, перемещающему клапан на подводе топлива в топку котла).

Читайте также:  Как узнать мощность электрического тока

Задание регулятору РМ в рассматриваемой системе может быть либо пос­тоянным, либо меняться системным регулятором частоты (подобно тому, как это имеет место в системе на рис. 1.13, в). Однако в настоящее время по неко­торым техническим и экономическим соображениям энергоблоки АЭС обыч­но несут постоянную базовую нагрузку.

В качестве примера конкретных реализаций схем рассмотрим две модификации регуляторов мощности, разработанные ВНИИЭМ для реакторов типа ВВЭР. На рис. 6-3,а показана схема одного канала регулятора АРМ-4, установленного на блоках Кольской, Армянской и некоторых других АЭС. Сигнал давления пара второго контура от мано­метра 1 поступает в измерительный блок 2, где сравнивается с сигна­лом заданного давления от задатчика 3. Сигнал разбаланса подается в усилитель 7 непосредственно и через интегратор 4. Кроме того, на усилитель 7 через логарифматор 6 поступает сигнал тока ионизацион­ных камер 5. Наличие сигнала на выходе усилителя 7 вызывает сраба­тывание релейного блока 8, выход которого при совпадении сигналов величине отклонения, так и интегралу от отклонения (ПИ-закон регулирования). При равенстве действительно­го давления заданному происходит замыкание ключа 9 и на интегра­тор 4 подается обратная связь с выхода сумматора 7; двух независимых каналов управляет регулирующими органами реак­тора через мажоритарную схему. В случае отклонения давления от заданного изменение мощности реактора благодаря наличию интегра­тора пропорционально как поэтому медлен­ные изменения тока камер компенсируются сигналом интегратора 4, и регулятор реагирует только на быстрые изменения мощности, форми­руя фактически сигнал по относительной скорости ее нарастания. В случае необходимости ограничения мощности (отключения одного из ГЦН) на усилитель 7 подается дополнительный сигнал от устройства •ограничения мощности 11, при этом переключатель 10 отключает канал регулирования давления, и схема начинает работать как регулятор ней­тронного потока, понижая мощность до допустимого уровня.

Рис. 6-3. Структурные схемы регуляторов мощности реакторов ВВЭР.

а — регулятор АРМ-4; б — регулятор АРМ-5.

На рис. 6-3,6 показана схема одного канала регулятора АРМ-5, установленного на АЭС Ловииза и намечаемого к установке на ряде других блоков. Сигнал отклонения давления пара второго контура от заданного формируется манометром /, измерительным блоком 2, задатчикам 3 и поступает в релейный блок 8, вырабатывающий сигнал на перемещение регулирующих органов. Одновременно на релейный блок 8 через усилитель 7 поступает сигнал от ионизационной камеры 5. Уси­литель 7 охвачен отрицательной обратной связью через интегратор 4 и ключ 9, который размыкается при появлении сигнала («больше» или «меньше») на выходе блока 8. Сигналы с блока 8 вместе с сигналами других каналов поступают на мажоритарную схему. В описываемом регуляторе также приближенно реализуется ПИ-закон регулирования давления за счет введения обратной связи через объект и блоки 7 и 4, выполняющие роль реального дифференциатора. При отсутствии откло­нения давления медленный дрейф тока камер, как и в предыдущей схеме, не вызывает срабатывания блока 8. Разгрузка реактора при ава­рийном отключении ГЦН осуществляется самостоятельным регу­лятором.

Источник



Автоматическое регулирование мощности энергоблока

С реактором типа ВВЭР-1000

Регулирование мощности блока, а также температуры в первом и давления во втором контурах осуществляется воздействием на два регулирующих параметра – расход пара на турбину (положение регулирующих клапанов турбины) и регулирующие органы реактора. Последнее воздействие может осуществляться различными способами: перемещением одного, группы или всех регулирующих кассет (стержней, кластеров); изменением концентрации бора в теплоносителе первого контура. При этом с точки зрения воздействия на полную мощность реактора все эти способы (при одинаковой внесенной реактивности) эквивалентны. Однако они существенно различны, по своему действию на форму поля энерговыделения в реакторе. Кроме того, изменение концентрации бора из-за «грубости» способа и малой скорости выведения обычно применяется для компенсации медленных изменений реактивности в процессе кампании реактора. Текущее регулирование мощности реакторов типа ВВЭР осуществляется за счет перемещения регулирующих органов, причем собственно регуляторы мощности, как правило, управляют только полной мощностью реактора. Автоматическое управление формой поля за счет избирательного управления перемещением отдельных стержней (или групп стержней) обычно осуществляется с помощью УВМ.

Читайте также:  Мощность насоса гном 4 квт

Для реализации выбранной программы может регулироваться давление во втором контуре или средняя температура первого контура. Хотя принципиально возможно использование других параметров (например, выходной температуры теплоносителя), такие схемы не получили распространения.

Рисунок 9.8. — Схемы регулирования блоков с реакторами ВВЭР, предназначенные для работы в регулирующем режиме.

а — программа p2=const; б — программа tcp=const.

На рис. 9.8 показаны схемы регулирования мощности блоков, предназначенные для работы в регулирующем режиме. На рис. 9.8 а) показана схема, в которой в качестве регулируемого параметра используется давление пара второго контура, а на рис. 9.8 б) — температура теплоносителя первого контура.

В обеих схемах для управления мощностью реактора применен каскадный регулятор 2, получающий импульс от ионизационной камеры 1 и воздействующий на приводы регулирующих стержней 3. Задатчик 4 регулятора 2 управляется регуляторами средней температуры теплоносителя первого контура 8 или давления пара второго контура 5. Для приведения в соответствие электрической мощности, вырабатываемой блоком, и мощности, требуемой энергосистемой, используется регулятор скорости турбины 12, перемещающий регулирующие клапаны турбины 13 при отклонении частоты от номинального значения. Работа схем протекает следующим образом. При изменении, например увеличении, частоты в энергосистеме клапаны турбины прикрываются, что вызывает подъем давления второго контура. В схеме рис. 9.8 а) изменение давления воспринимается манометром 6 и регулятором давления 5, изменяющим задание регулятору нейтронного потока 2. Последний перемещает регулирующие органы реактора так, чтобы его мощность снизилась. При этом выходная, а, следовательно, и средняя температура теплоносителя первого контура снижаются, перепад температур между первым и вторым контуром уменьшается, что вызывает уменьшение генерации пара, и давление возвращается к прежнему уровню при новом положении регулирующих клапанов.

В некоторых схемах регулирования для улучшения динамики переходных процессов на регулятор 2 заводится импульс по расходу пара на турбину от расходомера 14, что позволяет при изменении мощности турбины сразу устанавливать величину нейтронного потока реактора, приблизительно равную требуемой. Точное приведение в соответствие мощности реактора и турбины осуществляется за счет наличия интегральной составляющей в законе регулирования регулятора давления.

В схеме рис. 9.8 б) повышение давления пара второго контура приводит к увеличению средней температуры теплоносителя первого контура, что воспринимается термометрами 9 и регулятором 8. Регулятор 8 уменьшает мощность реактора, снижая температуру теплоносителя на выходе из реактора и возвращая таким образом среднюю температуру первого контура к прежнему значению. Уменьшение температурного перепада между первым и вторым контурами обеспечивается в установившемся состоянии за счет того, что увеличивается давление второго контура.

Описанные схемы обеспечивают статическое регулирование частоты сети.

Изменение заданной температуры (или давления) производится перемещением задатчиков 7, 10. Изменение мощности, которая вырабатывается блоком при номинальной частоте сети, производится перемещением синхронизатора турбины 11.

Рисунок 9.9. — Схемы регулирования блоков с реакторами ВВЭР, предназначенные для работы в базисном режиме.

а — программа p2=const; б — программа tcp=const.

На рис. 9.9 показаны схемы регулирования, предназначенные для работы по тем же программам, но в базисном режиме, в котором мощность блока (в статике) постоянна и не зависит от отклонений частоты сети. На рис. 9.9 а) показана схема, реализующая программу p2=const, а на рис. 9.9 б) — схема, реализующая программу tcp=const. Отличие их от соответствующих схем рис. 9.8 заключается в том, что регулятор давления или температуры 8 действует не на мощность реактора, а на расход пара на турбину путем перемещения синхронизатора. При использовании такой схемы возмущения по частоте сети также приводят к перемещению клапанов турбины 13 за счет работы регулятора скорости 12, что вызывает изменение давления второго контура. В схеме рис. 9.9 а) отклонение давления воспринимается регулятором давления 5, который, воздействуя на синхронизатор 11, перемещает клапаны в прежнее положение, что приводит к стабилизации давления на прежнем уровне. В схеме рис. 9.9 б) изменение давления второго контура приводит к изменению средней температуры первого контура, что вызывает реакцию регулятора 8. При этом мощность реактора остается неизменной. Электрическая мощность генератора в первый момент после нанесения возмущения несколько изменяется (за счет аккумулирующей способности блока), а затем возвращается к прежнему уровню. Изменение заданной мощности блока производится воздействием на задатчик 4, а заданного давления (или заданной температуры) – на задатчики 7 или 10.

Читайте также:  Пурмо радиаторы мощность тип 22

9.6 Регулятор уровня в парогенераторе

В состав системы регуляторов входят:

— основной регулятор, воздействующий на основной регулирующий клапан;

— пуско-остановочный регулятор, воздействующий на регулирующий клапан, установленный на байпасной линии подачи питательной воды в парогенератор.

Пуско-остановочный регулятор применяется при работе блока на малых мощностях (расходах питательной воды до 42 кг/с), а также при расхолаживании. Для этих целей в алгоритме авторегулятора используется две уставки по уровню: 2,4 м – для нормальной работы и 3,55 м – при расхолаживании. Причём, при включении режима расхолаживания, изменение величины уставки с текущего значения уровня до 3,55 м происходит плавно, со скоростью 0,4 м/час. В регуляторе используется две обратные связи: по уровню и по производной положения регулирующего клапана. При этом в связи с тем, что площадь «зеркала» уменьшается с увеличением уровня (ПГ – это цилиндр, лежащий на боку), в режиме расхолаживания коэффициент усиления обратной связи по положению является функцией текущего значения уровня (увеличивается с ростом уровня).

Кроме того, в регуляторе применён контур ограничения максимально допустимого расхода питательной воды, действие которого также применяется и в основном регуляторе. Принцип действия этого контура состоит в следующем. Контур состоит из двух ветвей ограничения расхода основных и вспомогательных питательных насосов. Для каждой группы насосов определяется максимальное текущее значение индивидуального расхода, из полученного результата вычитается уставка — максимально допустимое значение. Полученное рассогласование (для каждой ветки) направляется на интегратор, нижняя граница которого не может быть меньше нуля, и выделитель максимума (второе число – 0, функция не пропускает отрицательные значения). Результат интегрирования и выделения максимума складывается. Фактически, такая комбинация представляет собой пропорционально-интегральную функцию, на выходе которой не может быть отрицательных значений. Сумма результатов двух веток и является ограничивающим воздействием, которое вычитается из рассогласований основного и пуско- остановочного регуляторов. При расходах меньше максимально-допустимого ограничивающее воздействие равно 0, при превышении расхода каким-либо насосом воздействие увеличивается, заставляя уменьшаться рассогласование регуляторов, тем самым, прикрывая клапаны и ограничивая расход.

По мере набора мощности блоком, когда расход питательной воды через парогенератор начинает превышать 42 кг/с, происходит автоматическое переключение регуляторов: основной авторегулятор подключается к основному регулирующему клапану, а пуско-остановочный сначала начинает плавно закрывать свой клапан (со скоростью 3 %/мин) а, когда тот полностью закроется, отключается от клапана. Переключение в обратную сторону происходит по такому же принципу при снижении расхода меньше 33 кг/с, скорость прикрытия основного клапана составляет 1,7 %/мин. В случае, когда блок разогревался на двух или трёх ГЦНА, с последующим включением оставшихся в процессе нагружения, переключение с пуско- остановочного на основной авторегулятор может произойти и при меньших (чем 42 кг/с) расходах питательной воды. В данном случае критерием на переключение является факт включения ГЦНА при условии, что суммарный расход питательной воды превысил 139 кг/с.

Алгоритм регулирования основным клапаном использует пропорционально-интегральный закон управления, имеет фиксированную уставку по уровню – 2,4 м. В качестве обратной связи используется сигнал уровня и производная материального баланса, т.е. разности расходов питательной воды и острого пара. Для избежания реакции регулирующего клапана на «шум» показаний расхода пара, применён нелинейный фильтр. Задачей такого фильтра является подавление колебаний с периодом менее 90с и амплитудой меньше 5.

Точность поддержания уровня в парогенераторе в статическом режиме определяется зоной нечувствительности регуляторов. Для пуско-остановочного и основного она составляет 5 мм. В динамических режимах точность регулирования зависит от степени настроенности алгоритмов (установленных коэффициентов усиления и постоянных времени) и должна быть не хуже, чем ±50 мм для самых сильных возмущений системы.

Источник