Стартовая >> Архив >> Генерация >> Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС

Регулирование энергоблоков с корпусными реакторами, охлаждаемыми кипящей водой - Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС

Оглавление
Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС
Автоматизированные системы управления АЭС
Функции и подсистемы АСУ ТП
Режимы работы блоков АЭС
Режимы работы блоков при выдаче электроэнергии в сеть
Управляемые и управляющие величины энергоблока
Характеристики автоматизированных систем управления
Методы исследования динамики ядерных энергетических установок
Системы управления и защиты энергетических реакторов
Надежность СУЗ
Контроль нейтронного потока в реакторе
Управление мощностью ядерного энергетического реактора
Электромеханические приводы исполнительных органов реактора
Автоматические системы регулирования мощности реактора
Дублирование и резервирование систем управления мощностью
Электронные устройства управления мощностью
Устройства управления реактором
Требования к аварийной защите реактора
Надежность систем аварийной защиты реактора
Организация защит в различных режимах
Аппаратура системы защиты реактора
Устройства, обеспечивающие разгрузку реактора при отказах
Автоматическое регулирование агрегатов АЭС
Регулирование уровня в корпусах реакторов, барабанах-сепараторах и парогенераторах барабанного типа
Регулирование прямоточных парогенераторов
Регулирование частоты вращения турбогенераторов
Регулирование давления пара с помощью редукционных установок
Регулирование параметров установок питательного тракта
Регулирование параметров компенсаторов объема реакторов ВВЭР
Автоматическое регулирование энергоблоков
Регулирование энергоблоков с водо-водяными реакторами ВВЭР
Регулирование энергоблоков с корпусными реакторами, охлаждаемыми кипящей водой
Регулирование энергоблоков с реакторами канального типа, охлаждаемыми кипящей водой
Регулирование энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах
Регулирование энергоблоков с газографитовыми реакторами
Обеспечение безопасности и надежности АЭС
Общие требования к технологическим защитам
Технологические защиты теплоэнергетического оборудования энергоблока
Системы локализации аварий
Характеристика схем управления технологическим оборудованием АЭС
Командные аппараты вторичной коммутации
Электрические схемы управления двигателями механизмов собственных нужд
Электрические схемы управления запорными органами
Функционально-групповое управление
Управляющие вычислительные машины в АСУ ТП АЭС
Функции управляющих вычислительных комплексов в АСУ ТП
Представление информации в УВК
Технические средства управляющих вычислительных комплексов
Общее программное обеспечение УВМ
Технологическое программное обеспечение
Структура вычислительных комплексов
Электрооборудование систем контроля и управления ЯЭУ
Организация электрического питания
Электроснабжение СУЗ
Устройства и агрегаты электроснабжения собственных нужд
Контроль систем питания и автоматический ввод резерва
Эксплуатация систем контроля и управления ЯЭУ
Эксплуатация СУЗ
Эксплуатация АСР теплотехнических параметров, систем контроля и управления
Ремонт устройств систем контроля и управления ЯЭУ
Техника безопасности при проведении ремонтных работ

Технологические схемы и особенности регулирования блоков. Опыт работы блоков этого типа показал их высокие эксплуатационные характеристики. В частности, на Билибинской АТЭЦ продемонстрирована возможность их работы в изолированной энергосистеме малой мощности, где на них возлагаются задачи астатического регулирования частоты. В СССР реакторы этого типа строятся только с графитовым замедлителем Большинство блоков выполнено по одноконтурной схеме, в которой пар из реактора поступает непосредственно на турбину. Реакторы блоков № 1 и 2 Белоярской АЭС имеют каналы, в которых осуществляется перегрев пара за счет ядерной реакции (ядерный перегрев). Реакторы других блоков вырабатывают насыщенный пар.
Принципиальная технологическая схема блока с реактором РБМК-1000, установленного на Ленинградской, Чернобыльской, Курской и Смоленской АЭС, показана на рис 9 7. В реакторе 1 расположены 1970 технологических каналов 2, через которые с помощью ГЦН 3 прокачивается вода. Пароводяная смесь из технологических каналов поступает в барабаны-сепараторы 4 Всего имеется четыре барабана. Каждые два барабана объединены перемычками по воде и пару. В объединенные барабаны поступает пароводяная смесь от своей половины реактора. Расход воды через каждый канал может регулироваться вручную с помощью клапанов 6, что позволяет иметь расход, приблизительно пропорциональный тепловыделению в канале по мере выгорания горючего.
Пар из барабанов по системе паропроводов 7 поступает в две турбины (на рисунке показана одна турбина). Пройдя через ЦСД 8, сепаратор 9 и ЦНД 10, пар попадает в конденсаторы 11. Из конденсаторов конденсатными насосами 12 вода через систему ПНД 13 подается в деаэраторы 14. Питательные насосы 15 через систему ПВД 16 по питательным трубопроводам 5 подают воду в барабаны-сепараторы 4. Для регулирования уровня в барабанах расход питательной воды может изменяться клапанами 17. При аварийном повышении давления в паропроводах 7 пар сбрасывается в конденсаторы турбин через БРУ-К 18 или в барботеры 19 через БРУ-Б 20
Принципиальная технологическая схема реактора Билибинской АТЭЦ аналогична схеме РБМК-1000. Однако из-за значительно меньшей мощности (12 МВт) схема упрощена В частности, отсутствуют ГЦН, а циркуляция теплоносителя через реактор естественная. В схеме имеется только один барабан-сепаратор, что упрощает систему питания.

схема энергоблока с реактором РБМК
Рис. 9 7 Технологическая схема энергоблока с реактором РБМК
Программы описанных схем просты, так как выражают зависимость единственного параметра — давления пара — от мощности. Обычно принимается, что это давление должно быть постоянным и не должно зависеть от нагрузки.
Ядерно-физические и теплофизические характеристики канальных реакторов с кипящей водой выдвигают ряд специфических требований к их системам управления. Эти реакторы, как правило, обладают малым саморегулированием, т. е. малая внешняя реактивность может привести к большим отклонениям мощности (см. § 3.5). В некоторых случаях эти реакторы обладают положительным паровым эффектом реактивности, т. е увеличение паросодержания в каналах, вызванное увеличением мощности, приводит к появлению положительной реактивности и как следствие — к дальнейшему росту мощности. В реакторах РБМК из-за больших размеров зоны возможна пространственная неустойчивость нейтронного поля, в результате чего при постоянной мощности реактора в целом мощность одних частей будет самопроизвольно расти, а других падать. Сильное влияние объемного паросодержания на реактивность выдвигает жесткие требования к статической и динамической точности поддержания давления. Кроме того, колебания давления могут отрицательно сказаться на режиме ГЦН, вызвав вскипание перекачиваемой воды. Определенные трудности вызывает и регулирование уровня в барабанах-сепараторах. С одной стороны, большие объемы пара под зеркалом испарения сильно увеличивают эффекты «вспухания» (см. § 8.4), с другой, изменение подачи питательной воды через паросодержание влияет на мощность и другие параметры блока, что накладывает определенные ограничения на величину и скорость изменения расхода воды. Кроме того, в процессе работы наблюдаются значительные случайные колебания уровня в барабанах, связанные с большими паровыми нагрузками (расход пара из каждого барабана около 600 кг/с).
Системы регулирования мощности. В предыдущем параграфе было указано, что на блоках ВВЭР получили наибольшее распространение схемы, в которых осуществляется воздействие по тепловому параметру на регулирующие органы реактора. В отличие от этого в канальных кипящих реакторах применяются только системы с воздействием на регулирующие органы по уровню нейтронного потока. Это связано с малым саморегулированием этих реакторов, а также с отсутствием теплового параметра, по которому можно достаточно безынерционно следить за мощностью (изменение мощности влияет на паросодержание на выходе из технологических каналов, однако в настоящее время не существует надежных методов его измерения). При стабилизации среднего по реактору нейтронного потока возможны описанные выше пространственные колебания мощности, стабилизация этих колебаний производятся оператором вручную. В настоящее время разработаны системы локального авторегулирования потока (ЛAP), предназначенные для стабилизации пространственных колебаний в различных частях реактора. В данном пособии рассматриваются только системы, поддерживающие средний по реактору поток (общую мощность реактора).
Схемы регулирования энергоблоков с реакторами канального типа
Рис 9 8. Схемы регулирования энергоблоков с реакторами канального типа, охлаждаемыми кипящей водой.
а —схема, предназначенная для работы в базисном режиме б —схема, предназначенная для статического регулирования частоты, в — схема, предназначенная для астатического регулирования частоты путем воздействия на турбину, г — схема, предназначенная для астатического регулирования частоты путем воздействия на реактор.

Блоки с канальными реакторами работают как в базисном режиме, так и в режимах статического и астатического регулирования частоты. На мощных блоках устанавливаются системы, способные путем переключения переходить с одного режима на другой. Схема регулирования, предназначенная для работы в базисном режиме, показана на рис 9.8,а. В этой схеме контуры регулирования мощности реактора и контуры регулирования теплотехнических параметров не связаны между собой. Средняя плотность нейтронов в реакторе поддерживается регулятором 3, получающим сигнал от ионизационных камер 1 и воздействующим на регулирующие стержни 2. Изменение мощности реактора производится путем ручного воздействия на задатчик мощности 4. Давление в пароводяном контуре поддерживается регулятором 5, получающим импульс по давлению в барабане-сепараторе и воздействующим на синхронизатор РЧВ турбины 6. Уровень в барабане регулируется трехимпульсным регулятором уровня 7 (если имеется две системы барабанов, уровень в них регулируется самостоятельными регуляторами).
На рис. 9.8,б показана схема регулирования, позволяющая осуществить статическое регулирование частоты системы. Регулирование плотности нейтронов в реакторе регулятором 3 и уровня регулятором 7 осуществляется аналогично рис. 9 8,а. Отклонение частоты воспринимается РЧВ турбины 6, перемещающим регулирующие клапаны, что вызывает изменение давления в пароводяном контуре. Регулятор давления 5 воздействует на электромеханический задатчик мощности 4 реактора, приводя в соответствие мощность реактора и мощность турбины. Максимальная скорость изменения задания обычно выбирается достаточно малой (0,2—1 %/с) из соображений безопасности. В то же время конструкция реактора и требования ядерной безопасности допускают небольшие изменения мощности со скоростью большей, чем максимальная скорость изменения выходного сигнала электромеханического задатчика Чтобы использовать эту возможность, параллельно основному регулятору давления 5 установлен дополнительный регулятор 8, выходной сигнал которого пропорционален отклонению давления Этот сигнал подается непосредственно на элемент сравнения регулятора 3, сразу меняя заданное значение мощности. Для повышения безопасности работы схемы значение сигнала от регулятора 8 ограничено. Быстрое регулирование регулятором 8 осуществляется с остаточной неравномерностью. Эта неравномерность постепенно ликвидируется за счет работы пропорционально-интегрального регулятора 5, воздействующего на задатчик 4. Таким образом, в статическом режиме Р=Р3 и сигнал на выходе пропорционального регулятора 8 равен нулю.
В случае необходимости участия блока во вторичном (астатическом) регулировании частоты может быть применена одна из схем, изображенных на рис. 9 8,в, г. На рис 9.8,в изображена схема с воздействием регулятора частоты системы на турбину. Регулирование плотности нейтронов, уровня в барабане и давления перед турбиной осуществляется аналогично рис. 9. 8,б. Для регулирования частоты схема имеет датчик 9 мощности генератора и регулятор мощности системы 10. Последний на основании сигнала частоты системы f вырабатывает сигнал заданной мощности N3. Для астатического регулирования частоты закон регулятора 10 должен иметь интегральную составляющую. При наличии только пропорциональной составляющей осуществляется статическое регулирование частоты аналогично схеме 9.8,б. Разбаланс заданной N3 и фактической мощности воспринимается регулятором мощности блока 11, который перемещает синхронизатор турбины 6 до полной ликвидации разбаланса. Возникающие при этом отклонения давления отрабатываются регулятором 5 аналогично схеме рис. 9 8,6. Для уменьшения отклонения давления в переходном процессе с регулятора 11 на регулятор 3 может быть подан опережающий импульс через дифференциатор 12, благодаря которому мощность реактора начинает изменяться до появления значительных отклонений давления пара перед турбиной
На рис. 9.8,г показана схема регулирования мощности системы путем воздействия регулятора 11 не на синхронизатор, а на регулятор 3. Положение синхронизатора турбины устанавливается регулятором давления 5. Опережающий импульс от регулятора 11 подается на регулятор давления 5 через дифференциатор 12.
Статические характеристики схем рис. 9.8,в и г одинаковы. Схема рис. 9.8,г обеспечивает в динамике более точное поддержание давления. Однако при этом затягивается регулирование частоты, так как меньше, чем в схеме рис. 9.8,г, используется аккумулирующая способность парового контура. Кроме того, схема рис. 9.8,г позволяет легче перейти от регулирующего режима, к базисному, так как для этого достаточно устранить воздействие регулятора 11 на регуляторы 3 и 5.
В описанных схемах при резких сбросах нагрузки (по требованию сети или в связи с отключением одной турбины из двух) возможно повышение давления пара, так как допускаемая скорость снижения мощности реактора ограничена. Для предотвращения увеличения давления имеются регуляторы, осуществляющие сброс пара через БРУ-К 18 и БРУ-Б 20 (рис. 9 7). Эти регуляторы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить сначала максимально возможный сброс в конденсатор, а затем, если этого окажется недостаточным, направить часть пара в барботер.
Кроме основных параметров блока — давления пара, плотности нейтронного потока, уровня в барабанах— необходимо также поддерживать большое число вспомогательных параметров, регулирование которых осуществляется методами, описанными в гл 8.



 
« Автоматическое регулирование температуры пара промперегрева котлоагрегата ТГМП-344А   Анализ причин повреждений экранных труб котлов ТП-87 »
электрические сети