лекция 9. Применение МС в энергетике(4 часа) (Лекции 9, 10, 11 по применению мехатронных устройств), страница 2

По способу формирования сигнала мощности системы регулирования реакторов можно разделить на следующие системы: регулирования плотности нейтронного потока; регулирования тепловых параметров; комбинированные.

По способу регулирования пространственного распределения мощности системы регулирования реакторов можно разделить на системы: регулирования интегральной (средней) мощности реактора; регулирования локальной мощности; комбинированные.

Упрощенная структурная схема системы регулирования плотности нейтронного потока показана на рис. 4.3.

Рис. 4.3 Схема регулирования мощности ядерных реакторов

Сигналы от ионизационных камер 1 и регулятора теплового параметра 10 через сумматор максимального сигнала 2 поступает в задатчик 3 (в случае, если система работает от одной камеры, устройство 2 отсутствует). В задатчике 3 вырабатывается сигнал, пропорциональный относительному отклонению мощности. Разбаланс с задатчика 3 поступает в усилитель 4, где усиливается до мощности, достаточной для перемещения двигателя 5 исполнительного механизма 6. В зависимости от конструкции реактора регулятор может управлять одним или несколькими исполнительными органами. Для обеспечения необходимого качества переходных процессов в регуляторе, как правило, имеется цепочка обратной связи 7, на вход которой подается либо сигнал скорости исполнительного органа, либо напряжение на выходе или в промежуточной точке усилителя и т. п. Из соображений безопасности максимальная скорость перемещения задатчика 3 обычно ограничивается величиной 0,1—1,0 %/с, что является достаточным для регулирования мощности реактора в нормальных режимах, но уменьшает мобильность установки в некоторых аварийных режимах, связанных с необходимостью быстрого изменения (как правило, снижения) - мощности.

На рис. 4.4 показана схема регулирования мощности блоков, предназначенные для работы в регулирующем режиме. В качестве регулируемого параметра используется давление пара второго контура. 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.

Рис. 4.4. Схема регулирования блоков

Работа устройства протекает следующим образом. При изменении, например увеличении, частоты в энергосистеме клапаны турбины прикрываются, что вызывает подъем давления второго контура. 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 5.

На сегодняшний день актуальной яв­ляется задача создания специализированного ком­пьютерного комплекса для мониторинга качества электроэнергии (КМКЭ), использующего в своей работе современные методы цифровой обработки информации. Использование серийного ПК закла­дывает основу относительно низкой стоимости комплекса, который имеет к тому же малые габа­ритные размеры.

Техническая и экономическая целесообраз­ность применения вычислительных методов изме­рения ПКЭ обусловлена возможностями одновре­менного решения задач сбора, обработки, передачи и хранения данных при малых затратах на аппарат­ные средства. При этом возможен длительный не­прерывный режим работы в реальном времени с сохранением информации по всем требуемым ха­рактеристикам.

Применение КМКЭ позволяет:

- вести постоянный учет качества потребляемой
электроэнергии;

- обеспечить комплексные энергосберегающие измерения и мониторинг качества потребляемой электроэнергии на уровне лаборатории, це­ха и учреждения;

- сократить затраты на приобретение оборудования;

- обеспечить комплексные измерения, испыта­ния и диагностику энергоемких агрегатов и оборудования.

В соответствии с требованиями ГОСТ 13109—97 в группу основных параметров качества электроэнергии (ПКЭ) входят:

• отклонение напряжения;

• размах изменения напряжения;

• коэффициент несинусоидальности;

• коэффициенты обратной и нулевой последовательности;

• коэффициенты небаланса фазных и междуфазных напряжений;

• отклонение частоты;

• глубина и длительность провала.

Измерение всех названных ПКЭ возможно вы­числительным методом путем обработки массива данных, получаемых на выходе аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Для оценки ПКЭ трехфазной сети достаточно иметь трехканальный АЦП с частотой оцифровки в каждом канале, позволяющей оценить 40 спектральных составляющих питающего напряжения. Анализ гармонических составляющих может проводиться с использованием алгоритмов прямого преобразования Фурье.

Созданные аппаратные средства полностью реа­лизованы на одной плате, которая подключается к системной шине (РСI). Функциональная схема КМКЭ приведена на рис. 4.1. Основой является ПК, оснащенный платой многоканального АЦП, на входы которого подаются измерительные сигналы. Внешний модуль масштабных преобразователей напряжения обеспечивает формирование измерительных сигналов и согласование с входами АЦП. Питание КМКЭ осуществляется от сети перемен­ного тока 220В, 50 Гц. Блок бесперебойного пи­тания ПК обеспечивает работу КМКЭ при авариях и колебаниях напряжения

.

Рис.1 Функциональная схема компьютерного комплекса

В режиме реального времени оператор может ра­ботать в одном окне или выводить на экран мони­тора несколько необходимых ему рабочих окон в любом сочетании по своему усмотрению: "Осцил­лограф", "Нессимметрия напряжений", "От­клонение напряжения", "Отклонение частоты", "Несинусоидальность напряжения" и "Коэффициент нелинейных искажений". Активизация рабо­чих окон осуществляется в главном меню. Программа анализирует 40 гармоник спектра на­пряжения каждой фазы. Среднее квадратичное значение напряжения вычис­ляется на каждом полупериоде входного сигнала. Осциллограф СКЗ обеспечивает контроль длительности и глуби­ны провала, размаха изменения напряжения, им­пульсного напряжения и коэффициента перена­пряжения. Помимо основных, могут измеряться вспомогательные параметры электроэнергии, такие как провалы и перенапряжения, длительность импульса и временного перенапряжения.

В режиме последующего анализа файлов может быть представлен любой записанный ранее блок данных и оценены его параметры. Для этого используется главное меню анализа записанных файлов данных. Если пользователя не интересует вся повременная информация по отклонениям, он может потребовать отразить в итоговом протоколе только суммарное время нахождения параметра пределах ПДО и НДО, что значительно сократит объем отчета. Кнопка "Задать границы" позволяет устано­вить значения НДО и ПДО для каждого параметра индивидуально в соответствии с потребностями пользователя. Они в некоторых частных случаях могут отличаться от типовых нормативных требо­ваний, например, если для работы уникального оборудования установлены дополнительные систе­мы стабилизации ПКЭ и пользователь хочет знать, как это оборудование работает.