Пупков К.В. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 2 (2000) (1095389), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Ре лято ы основных теплоэне гетических па аме ов АЭС пар попацает в конденсаторы 11. Вода из конденсаторов с помощью насосов 12 через подогреватели низкого давления !3, деаэраторы 14, насосы 15 по трубопроводам 5 снова подается в барабан-сепараторы. Уровень воды в барабан-сепараторах регулируется с помощью клапана 17. При аварийном повышении давления пар сбрасывается в конденсаторы турбин через быструю редукциониую установку в конденсатор (БРУ-К) 18 или в барботер 19 через (БРУ-Б) 20.
Реакторы типа РБМК обладают некоторыми особенностями: малое саморегулирование, положительный паровой эффект реактивности. Эти эффекты выдвигают более высокие требования к статической и динамической точности поддержания давления, высокие требования к регулированию уровня в барабанах-сепараторах. В процессе же работы имеют место колебания уровня. Необходимо также осуществлять регулирование большинства тех же параметров, что и в энергоблоках с реакторами ВВЭР. Рнс. 7.2.
Технологнческаа схема энергоблока с реактором РБМК 7.2. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ РЕГУЛЯТОРОВ АЭС Несмотря на существенные различия энергоблоков с различными ЯР и используемого в них энергетического оборудования, большинство регуляторов имеют одинаковые структурные и функциональные схемы.
Среди регуляторов тепловой автоматики можно выделить две группы: регуляторы уровня (АРУ) жидких сред и регуляторы давления (АРД) пара, которые существенно влияют на режим работы ядерного энергетического блока. Регуляторы уровня предназначены для поддержания заданного уровня теплоносителя в компенсаторах давления (КД) и барабанах-сепараторах (БС), питательной воды и конденсата пара в парогенераторах (ПГ) и регенеративных перегревателях.
Заданный уровень в АРУ поддерживается за счет обеспечения материального баланса между притоком и оттоком вещества в регулируемом сосуде. Часто приток и отток представляют разные фазы одного вещества. Например, приток — вода, отток — пар.
Для рассмотрения динамических свойств объектов регулирования (ОР) в АРУ, используем уравнение материального баланса с1 — (р,г;+р„г'„) =С, -0„, где р„Р, — плотность и объем воды, р„, Ра — плотность и объем пара, лава 7. Ре лято ы основных теплоэне гетических па аме ов АЭС 419 ~атно пропорциональна коэффициенту )г„передачи П-регулятора. Одноимпульсный 'хРУ с местной обратной связью по положению РК применяют для регулирования объектов, не требующих высокой точности поддержания заданного уровня, например дегенеративных подогревателей.
Рве. 7.4. Одноимпульсный (двухимпульсный) АРУ с местной обратной свитью по полонению регулнруюсвего клапана (расходу питательной воды), а„— коэффициент пропорциональности П-регулвтора Расход питательной воды О, зависит не только от положения регулирующего слапана, но и от других факторов, например от напора питательного насоса.
Поэтому золее совершенным является двухимпульсный.АРУ, в котором местная ООС введена «е по положению РК, но по расходу воды Ом Заметим, что выражение (7.4), строго .-оворя, соответствует именно двухимпульсному АРУ. Для большинства регуляторов уровня выражение (7.2), описывающая ОР, имеет долее сложный вид, т.к. плотности воды и пара'зависят от температуры (в КД) и давчения (в БС).
Уровень питательной воды в ядерных паропроизводящих установках ',ЯППУ) зависит от подвода тепла. При увеличении мощности реактора возрастает интенсивность парообразования, что снижает среднюю плотность воды и повышает зе уровень даже при сохранении баланса между расходами пара и воды. К аналогичному результату ведет резкое снижение давления пара в ЯППУ (эффект «вспухания»). На практике имеет место известный парадокс, когда увеличение расхода недогретой воды для питания ЯППУ, вместо увеличения уровня ведет к его временному снижению из-за уменьшения интенсивности парообразования. Рис.
7.5. Струкгурнаа схема трехнмпульсного АРУ, Км(г) — персдаточнаи функции регулируюсвего блока В случае необходимости обеспечения высокой точности поддержания заданного уровня (ПГ, БС, КД) применяют трехимпульсные АРУ. В таких регуляторах в качестве местной ООС используется сигнал материального баланса е= О, -би. В этом случае реализовывается принцип комбинированного управления по отклонению и возмущению. Пусть рапи простоты Кро(х) = )с„. Тогда для трехимпульсного АРУ справедливо выражение 420 Методы синтеза САУ по заданным показателям качества. Часть П (7.6) (7.5) Т„„зз + з!г„+ 1„7г Т„„зз + зlг„+ 1„1 Из последнего выражения следует, что трехнмпульсный АРУ не имеет статической ошибки относительно установившихся возмущений расхода пара, т.е. Ь = Ь, при лю- бой б„= сопзц Заметим также, что данный вывод справедлив только в том случае, если для формирования сигнала материального баланса измеряются все имеющие ме- сто расходы воды н пара.
В противном случае, неконтролируемые расходы, например во время продувки парогенератора, вызовут отклонение уровня от заданного значения. Для улучшения переходных процессов АРУ вместо П-закона в некоторых случаях, на- пример для регулирования уровня в БС, реалнзовывают ПИ-закон. Автоматические регуляторы давления предназначены для поддержания заданного давления пара в ЯППУ. При этом АРД должен обеспечить баланс между генерацией пара и его расходом, Так как большинство энергоблоков работают в базовом режиме, т.е. мощность блока задает ЯР независимо от нагрузки электрической сети, заданное давление АРД поддерживают, подстраивая расход пара турбиной в соответствии с его генерацией.
Для этого в зависимости от сигнала рассогласования АРД осуществ- ляет воздействие на механизм управления турбиной (МУТ) и посредством гидравли- ческого регулятора скорости (РС) врашения турбины меняет расход пара. Возмуще- нием для АРД является изменение мощности ЯР и изменение расхода пара вследст- вие реакции РС на изменение частоты в электрической сети. АРД могут выполнять свои функции, если турбогенератор работает на энергосис- тему в синхронном режиме.
В противном случае, например во время пуска энергоблока или в аварийных режимах, связанных с остановом 1Т, используются так называемые стерегушие регуляторы — быстрые редукцнонные установки, сбрасываюшие пар в кон- денсатор (БРУ-К), деаэратор (БРУ-Д) или барботер (БРУ-Б). Функциональные схемы этих регуляторов аналогичны АРД за исключением управляющих воздействий, кото- рые через исполнительные механизмы воздействуют на соответствующие клапаны. Для стерегущих регуляторов устанавливаются более высокие (на 1 — 2 кГс!см ) значе. ния заданного давления.
' Давление пара в ЯППУ зависит от мошности ЯР (подвода тепла), расходов пита- тельной воды и пара. При постоянной энтвльпии питательной воды для небольших приращений перечисленных технологических параметров справедливо уравнение Н А — ЬР(!) = ЛД+ Рзбб, — Рздб„, с!! где ЛР— изменение давления; ЬД, Ьб„бб„— прирашения подводимого тепла и изменения расходов питательной воды и пара соответственно; А, Рь Р, — коэффици- енты пропорциональности.
В свою очередь, расход пара на турбину зависит как от его давления в ЯППУ, так и от положения регулирующих клапанов. Данная зависимость в линеаризованном виде может быть записана как Лб„= Рэпер+ Аг, (7.7) где Аз — изменения положения РК турбины, Рз — коэффициент пропорциональности. Из последнего выражения приходим к уравнению инерционногозвена 1-го порядка Т вЂ” !ЗР(!)+ !ЗР(!) = 7гзЬЯ+1зЬС, -1збз, !( (7.8) с(! где 7 =А!(РзРз) !!1 =П(РзРз) йз =Р~!(РзРз) 1з=)!Рз. Глава 7.
Ре лято ы основных теплоэне тегических па ам ов АЭС 421 Таким образом„ прн регулировании давления ОР не обладает астатизмом, что позволяет строить АРД по одноимпульсной схеме (рис. 7.6). Рнс. 7Л. Струнтурнаа схема однонмаульсного регулятора данленнн н ЯППУ Регулирующее устройство с ПФ Кро(у) совместно с исполнительным механизмом У(Т и), как правило, реализовывают ПИ-закон регулирования.
Возмущениями для АРД являются тепловая мощность реактора и расход питательной воды. Так как на расход пара АРД оказывает действие через гидравлический регулятор турбины, электрическая сеть также оказывает влияние на давление пара. Поэтому, строго говоря, расчет АРД должен проводиться с учетом динамики РС турбины. Однако для уменьшения возмущения реактора со стороны электрической сети через турбогенератор и АРД, его быстродействие ограничивают. Так как переходные процессы РС длятся (1 — 2) с, в то время как переходные процессы АРД вЂ” (3 — 10) мин, то это позволяет рассматривать оба регулятора раздельно.
На АРУ оказывает влияние АРД через изменение расхода пара. Поэтому сначала настраивают АРД, а потом — регулятор уровня. В этом случае можно считать Аб, = О. Практика эксплуатации АРД показала, что одиоимпульсные регуляторы удовлетворительно работают в условиях нормальной эксплуатации. Однако в нештатных ситуациях имели место случаи, когда возникающие при этом перерегулирования давления приводили к останову энергоблока. Поэтому в настоящее время разрабатываются двухимпульсные АРД. Второй импульс в регуляторе вводится по давлению за стопорно-регулирующими клапанами (СРК) турбины. Так как давление за СРК отражает мощность ТГ, использование этого сигнала позволяет организовать внутренний малоинерционный контур регулирования, позволяющий уменьшить влияние электросети на энергоблок.
Однако в двухимпульсных АРД проявляется неравномерность регулирования давления при изменениях мощности ЯР, что устраняется посредством ввода в регулятор сигнала по мощности реактора. Такой АРД по своей сути реализовывает трехимпульсную схему регулирования. 7.3.
РЕГУЛЯТОРЫ ПИТАНИЯ ПАРОГЕНЕРАТОРА Автоматические регуляторы питания парогенератора (ПГ) предназначены дяя поддержания материального баланса между расходом пара и подачей питательной воды прн заданном ее уровне. Поэтому наряду с термином регулятор питания часто используется термин регулятор уровня ПГ. Регулируемым параметром является уровень питательной воды в ПГ, управляющим воздействием — ее расход, а возмущением — изменение расхода пара турбиной при из- Методы синтеза САУ по заданным показателям качества. Часть П 422 менении ее мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
