На рис. 21.5 показаны схемы регулирования мощности энергоблоков с ВВЭР по fT.cp=const и р0=const (рис. 21.1 и рис. 21.2). В обеих схемах мощностью управляет каскадный регулятор 2, получающий импульс от нейтронного потока от ионизационной камеры 1 и воздействующий на приводы регулирующих стержней 3. Задание регулятору 2 формируется его задатчиком 4 по командам регуляторов tT_ ср (5) или р0 (5). При отклонении частоты сети от номинального значения регулятор частоты вращения турбины 12 перемещает ее регулирующие клапаны 13, изменяя электрическую мощность в соответствии с графиком электрических нагрузок. Рассматриваемые схемы работоспособны и при отключенном регулировании реактора вследствие положительного самовыравнивания реактора ВВЭР.
Если энергосистема требует большую мощность, то частота ее снижается. Регулятор частоты вращения турбины приоткрывает регулирующие клапаны и увеличивает расход пара. Давление Ро, а следовательно, и t0 снижаются, снижается и tT". Значит, снижается и tT. Ср.
Из-за отрицательного температурного коэффициента теплоносителя реактивность реактора растет и увеличивается его тепловая мощность. При этом несколько возрастает t/ и ^т.ср снижается незначительно. В результате рост мощности реактора происходит без перемещения регулирующих стержней. Следовательно, ВВЭР обладает положительным самовыравниванием.
Рис. 21.5. Схемы регулирования энергоблоков с ВВЭР:
а — программа tT ср-const, б —программа p0=const 1 — ионизационная камера; 2—регулятор нейтронной мощности реактора, 3 — приводы регулирующих стержней; 4 — задатчик регулятора мощности реактора; 5 — регулятор давления пара во втором контуре; 6 — датчик давления; 7 — задатчик регулятора давления пара во втором контуре; 8 —регулятор средней температуры теплоносителя первого контура; 9 — датчик температуры теплоносителя первого контура, 10 — задатчик регулятора средней температуры теплоносителя первого контура; 11 — механизм управления турбиной; 12 — регулятор частоты вращения турбины, 13 — регулирующие клапаны турбины
Рис 21.6. Схема регулирования блока с реактором с водой под давлением, работающего по компромиссной программе рис. 21.3:
обозначения 1—13 те же, что и рис. 21.6; 14— регулятор мощности блока; 15 — задатчик, регулятора мощности блока; 16 — дифференциатор; 17 — регулятор энергосистемы
При включенном регулировании реактора при снижении tT гр (при регулировании tTCp=const< рис. 21.5, а) регулятор-температуры 8 дает сигнал регулятору нейтронной мощности 2 реактора с помощью которого происходит перемещение регулирующих стержней на увеличение мощности реактора. При этом tT' растет и значение tT. Ср восстанавливается на прежнем уровне.
Перепад температур в парогенераторе определяется снижением Ро, а следовательно, и tq во втором контуре.
При схеме регулирования рис. 21.5, б изменение р0 воспринимается регулятором давления 5, который с помощью регулятора 2 увеличивает мощность реактора. При этом tT' и tTXp возрастают и Д/пг увеличивается. Это приводит к увеличению паропроизводительности и давление ро возвратится к прежнему значению при новом положении регулирующих клапанов турбины. Изменение заданной tT Ср или р0 и мощности, снимаемой с энергоблока энергосистемой, осуществляется воздействием на задатчики 7 к 10 соответствующих регуляторов и на механизм управления турбиной 11.
При регулировании по компромиссной программе рис. 21.3 заданное значение нейтронной мощности реактора определяется регулятором 8 средней температуры теплоносителя tT.ср (рис. 21.6). Задание U.cp, устанавливаемое регулятору 8 задатчиком 10, меняется линейно в зависимости от нагрузки на блок. В качестве сигнала могут быть: давление за регулирующей ступенью турбины, сигналы по активной мощности турбогенератора и расход пара на турбину. Для уменьшения колебаний давления в первом контуре на регулятор мощности реактора с помощью дифференциатора 16 подается дополнительный сигнал по изменению давления теплоносителя. Регулятор мощности блока 14 получает сигнал по мощности блока от задатчика 15 и от регулятора энергосистемы 17. Этим блок может участвовать в регулировании частоты.
Компромиссная программа регулирования рис. 21.4 показана на схеме рис. 21.7. Регулятор средней температуры теплоносителя 8 воздействует непосредственно на приводы 3 регулирующих стержней реактора, при этом мощность меняется таким образом, чтобы Ро оставалось постоянным. Но сигнал от регулятора давления на задатчик 10 поступает через блок ограничения, пропускающий его только при малых значениях мощности. Начиная с определенной нагрузки, регулятор 8 поддерживает tT, ср постоянной. Таким образом , реализуется комбинированная программа с р0=const при малых нагрузках и с tт.Ср=const при больших нагрузках.
Реакторы РБМК имеют непрерывную перегрузку топлива «на ходу» без остановки реактора. Для таких реакторов характерна сложность структуры и пространственная нестабильность энерговыделения. Это в значительной степени усложняет управление реактором. Для контроля энерговыделения здесь нельзя использовать изменение температуры теплоносителя и расходов в каналах, так как в качестве теплоносителя в РБМК используется кипящая вода. Поэтому контроль энерговыделения базируется на изменении плотности нейтронного флюенса или интенсивности у-излучения.
Принципиальная схема регулирования энергоблока с РБМК показана на рис. 21.8.
Регулятор 2 работает от ионизационной камеры 1 и путем воздействия на приводы регулирующих стержней 3 поддерживает среднюю мощность реактора. Изменение средней мощности реактора достигается воздействием регулятора 2 на задатчик 4.
Рис. 21.7. Схема регулирования блока в реактором с водой под давлением, работающего по компромиссной программе рис 21.4:
обозначения — те же, что и на рис. 21.5 и 21.6
Рис. 21.8. Схема регулирования энергоблока с РБМК:
1 — ионизационная камера; 2 — регулятор средней мощности реактора, 3— регулирующие стержни; 4 — задатчик регулятора средней мощности реактора; 5 — регулятор давления в барабане-сепараторе; 6 — регулятор частоты вращения турбины; 7 — механизм управления турбиной (МУТ); 8— регулятор уровня в барабане-сепараторе В схеме имеются два регулятора средней мощности. При уровне мощности 0,0025—0,06 от номинального значения работает один регулятор средней мощности, при уровне мощности 0,06—1,0 от номинальной используются два регулятора: один рабочий и один резервный. Резервный регулятор автоматически включается в работу при отключении из-за неисправности находящегося в работе регулятора. В схеме регулирования предусмотрен непрерывный автоматический контроль неисправности измерительных и исполнительных каналов. Регулятор сохраняет свою работоспособность при выходе из строя любого из четырех измерительных или исполнительных каналов.
Регулятор 5 поддерживает давление в пароводяном контуре постоянным. Импульс по давлению барабана-сепаратора подается на регулятор, который через механизм управления турбиной 7 регулятора частоты вращения турбины 6 воздействует на ее регулирующие органы.
Регулируемой величиной является также уровень воды в барабане-сепараторе. Регулирование уровня осуществляется трехимпульсным регулятором 8, принимающим сигналы по уровню, расходу пара и питательной воды. Поскольку на один реактор устанавливаются четыре барабана-сепаратора, то для поддержания уровней постоянными, паровые и водяные емкости соседних барабанов-сепараторов соединены перемычками.
