Системы управления мощностью реакторов должны обладать высокой надежностью. Это достигается путем использования высоконадежных элементов и построения многоканальных систем, состоящих из нескольких параллельных каналов, дублирующих друг друга. Выход из строя одного канала при этом не приводит к прекращению выполнения функций системой.
Наибольшее распространение получили двухканальные СРМ с контролем исправности и автоматическим включением резерва и трехканальные СРМ, выходные сигналы которых объединены «схемой голосования» (мажоритарная схема). На рис. 6.17,а показана двухканальная СРМ. Каждый канал состоит из датчика (или группы датчиков) 1, сигнал которого в устройстве 2 сравнивается с сигналом задатчика 3. Сигнал небаланса поступает в регулятор 4, где формируется закон управления. Сигнал с выхода регулятора через переключатель 5 поступает на силовые устройства 6 и привод исполнительных органов 7, выделенных для работы в данном канале. При исправности обоих каналов выбор рабочего производится оператором путем дистанционного воздействия на устройство переключения 8. Регулирование мощности производится рабочим каналом, а второй находится при этом в горячем резерве, т. е. полностью готов к работе, но регулятор 4 отключен от устройства 6. Исправность рабочего регулятора непрерывно контролируется. Применяются пассивный и активный методы контроля, а также их сочетание. Пассивный метод заключается в непрерывном измерении сигнала разбаланса на выходе устройства сравнения 2. Предполагается, что при нормальной работе регулятора действительная мощность достаточно близко следует за заданной и большой разбаланс свидетельствует о неисправности канала. Этот разбаланс воспринимается пороговым устройством 9, которое передает сигнал неисправности на устройство переключения 8. Устройство 8 с помощью переключателей 5 отключает работающий канал от его силового устройства 6, одновременно подключая регулятор резервного канала к силовому устройству.
В некоторых ситуациях, связанных с авариями в технологическом оборудовании (например, при отключении турбины или ГЦН), когда требуется быстро изменить мощность, возможно появление на некоторое время значительного разбаланса на входе в регулятор при исправном канале. Во избежание ложных переключений при этом пороговое устройство блокируется на некоторое время сигналами, поступающими из схем технологических защит и блокировок. Время действия этих сигналов после начала аварии выбирается с таким расчетом, чтобы действительная мощность приблизительно совпала с заданной (обычно несколько десятков секунд).
Легко видеть, что пассивным способом контролируется весь канал, так как отказ любого устройства (кроме устройства сравнения 2) после прихода какого-либо внешнего возмущения приведет к наличию разбаланса и переключению каналов. Недостатком этого Способа является то, что при малых внешних возмущениях и хорошей саморегулируемости реактора после отказа регулятора может пройти значительное время, пока сработает устройство 9, "при этом может возникнуть значительный разбаланс между заданной и действительной мощностью.
При активном методе в канал регулирования подаются кратковременные периодические импульсы от генератора 10, которые проходят через канал и на выходе фиксируются устройством 11. Отсутствие импульса воспринимается как отказ я вызывает переключение каналов.
Недостатком активного метода является трудность организации контроля всего тракта, включая силовые устройства и привод. Кроме того, существуют неисправности (например, изменение закона регулирования), которые не препятствуют прохождению контрольных импульсов через регулятор. Поэтому наилучшие результаты дает сочетание активного и пассивного методов.
При переключении каналов необходимо организовать безударный переход, т. е. требуется, чтобы заданная мощность резервного канала равнялась действительной в данный момент. Для этого выход регулятора 4 резервного канала через переключатель 5 подается на задатчик 3 и при наличии разбаланса на выходе 2 меняет заданную мощность, приводя разбаланс к нулю. После включения данного канала в работу выход регулятора отключается от задатчика.
Если для управления приводом используется регулятор с трехпозиционным выходным сигналом (больше, 0, меньше), может быть применено резервирование каналов со , схемой голосования «два из трех». На рис. 6.17,6 показана трехканальная система со схемой голосования «два из трех». Каждый канал состоит из датчиков /, устройства сравнения 2, задатчика 3 и регулятора 4 с двумя выходами. Сигнал на выходе Б означает команду на подъем исполнительных органов, а М — на опускание. Выходы всех каналов попарно объединяются схемами совпадения И5. На выходе схемы И появляется сигнал только в том случае, если на обоих ее входах имеются входные сигналы. От трех схем 5 выходы подаются на схему ИЛИ 6, сигнал на выходе которой возникает, если появился сигнал на любом из ее входов. Выходной сигнал схемы 6 управляет силовыми устройствами исполнительных органов.
Рис 6 18 Схемы сумматоров токов ионизационных камер:
а — с пороговыми элементами, б — с диодами
Таким образом, на выходе схем ИЛИ (Б или М) сигнал появится только в том случае, если соответствующий сигнал появится на выходе хотя бы двух регуляторов. Поэтому при отказе (типа ложного или нулевого сигнала) любого из каналов это не отразится на выходном сигнале схемы. Описанная схема позволяет производить ремонтные работы на одном из каналов без нарушения нормальной работы системы в целом Недостатком схемы является отсутствие возможности контроля исправности силовых устройств и исполнительных органов, которые должны проводиться другими методами.
Рассмотрим подробнее работу одного канала регулятора, поддерживающего плотность нейтронного потока. Учитывая относительно низкую надежность ионизационных камер, необходимо исключить возможность ложного изменения мощности реактора при самопроизвольном изменении тока камер Особенно опасно снижение тока камер .(например, при ухудшении изоляции), так как регулятор будет стремиться поддержать постоянный сигнал камер, увеличивая мощность реактора. При применении схем голосования такое ложное изменение исключено, так как одновременный выход из строя двух камер маловероятен В случае двухканальных схем с самоконтролем необходимо принять меры для исключения ложных изменений мощности. При наличии нескольких камер в одном регуляторе их сигналы могут суммироваться в специальном сумматоре, сигнал на выходе которого не меняется при выходе из строя одной из камер На рис б 18,а показана схема сумматора с пороговым элементом. В случае выхода из строя одного из датчиков, подключаемых к входам (Вх1 или Вх2), произойдет либо исчезновение входного сигнала, либо повышение выше максимально допустимого. В этом случае срабатывает один из пороговых элементов П1 или П2. При этою автоматически отключается неисправны» вход (контактами 1П1 или 1П2) и соответствующие резисторы R1 на входе и R2' в обратной связи сумматора С (контактами 2П1 или 2П2). Таким образом, изменится коэффициент усиления этого сумматора, а сигнал на его выходе останется без изменения Другим способом повышения надежности сигнала ионизационных камер является использование сумматора с выбором максимального сигнала (рис 6 18,6). Сигналы камер подаются на сумматор С через диоды Д Таким образом, на выходе С будет сигнал, определяемый максимальным сигналом, так как другие диоды будут при этом заперты При исчезновении сигнала любой из камер выход сумматора будет определяться максимальным током работающих камер Схема рис. 6 18,б проще, чем схема рис 6.18,а, однако с ее помощью не определяете» аварийное повышение тока камеры Кроме того, при нормальной работе камер схема рис. 618,а дает осредненный сигнал, что обычно точнее соответствует мощности.
Для повышения надежности СРМ принимается и ряд вспомогательных мер, например специальная организация электропитания устройств, входящих в ее состав При применении источников постоянного тока, как правило, устройства питают от двух независимых источников через диодную развязку. В этом случае выход из строя одного источника не приводит к перерыву питания и отказу устройства. При применении источников переменного тока каждый канал регуляторов, входящих в состав СРМ, получает питание от своего, независимого источника электропитания.
При отключении одного из этих источников организуется автоматическое включение резерва, обеспечивающее питание всех каналов регуляторов от оставшихся в работе источников.
