Функциональное описание главных регуляторов АЭС

1 Общие требования

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

К основным параметрам регулирования относятся:

мощность реактора;

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 N_Э, давление пара в контуре Р_п, уровень воды в ба­рабане парогенератора h_б, температура теплоносителя на входе в реактор θ_ВХ и на выходе из него θ_ВЫХ, плотность потока нейтронов в A3 реактора п.

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

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 ц_сх 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 ц_сх (подобно то­му, как в схеме регулирования на рис. 1.13 РД меняет задание регулятору РТ, перемещающему клапан на подводе топлива в топку котла).

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.

РЕГУЛЯТОРЫ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ТУРБИН