Описание технологической схемы системы регулирования

Рассмотрим схему системы регулирования энергоблока, работающего в энергетическом режиме (т.е. включенного в общую энергосеть на нагрузку), в указанных выше двух вариантах (либо первичное управление ЯР, либо первичное управление турбоагрегатом) при использовании регулирующего параметра р_II по закону р_II = const. Схемы регулирования энергоблока показаны на рисунке 4.31.

 

В схемах (а) и (б) предусмотрены следующие регуляторы:

- регулятор нейтронной мощности ЯР - (7) (работает только в режиме (б) – в режиме первичного управления ЯР). Задатчик нейтронной мощности - (8). Измеренный сигнал поступает от ионизационных камер - (6). Исполнительный орган – регулирующие стержни ЯР - (5).

- регулятор мощности турбоагрегата - (20) (работает только в режиме (а) – в режиме первичного управления турбоагрегатом). Задатчик мощности - (19). Измеритель мощности – (18). Исполнительный орган – МУТ. Таким образом, регулятор мощности воздействует на турбоагрегат только через задатчик регулятора частоты вращения МУТ;

- регулятор частоты вращения турбоагрегата - (17). Его задатчик – МУТ - (15). Измеритель частоты вращения – (16). Исполнительный орган – регулирующий клапан турбины - (13);

- регулятор давления пара в паропроводе - (11). Его задатчик – элемент (12). Если установка работает по программе постоянного давления пара, то величина заданного давления является неизменной. Измеритель давления – (10). Исполнительный орган:

в режиме (а) – задатчик мощности ЯР - (8), т.е. выходной сигнал регулятора давления воздействует на ЯР через задатчик мощности реактора. Обычно в этом режиме регулятор нейтронной мощности ядерного реактора не используется (его выходной сигнал заблокирован). Управляющий сигнал регулятора давления пара Dр_II непосредственно воздействует на исполнительные устройства регулирования мощности ЯР – регулирующие стержни;

в режиме (б) – МУТ (15), т.е. выходной сигнал регулятора давления воздействует на турбоагрегат через задатчик частоты вращения МУТ;

Для наглядности рассматриваемых процессов в схемах регулятор мощности турбоагрегата (20) - каскадно (последовательно) включен с регулятором частоты вращения турбоагрегата - (17) в режиме (а). В реальной схеме управляющий сигнал этого регулятора целесообразнее включать параллельно с управляющим сигналом соответствующего регулятора – (17).

 

 

Рисунок 4.31 – Схема системы регулирования двухконтурного энергоблока, работающего в энергетическом режиме: а) – первичное управление ТА; б) – первичное управление ЯР; 1 – ЯР; 2 – ПГ; 3 – турбина; 4 – генератор электроэнергии; 5 – регулирующий стержень СУЗ; 6 – ИК; 7 – регулятор нейтронной мощности ЯР; 8 – задатчик нейтронной мощности; 9 – сервопривод регулирующего стержня СУЗ; 10 – измеритель давления пара второго контура; 11 – регулятор давления пара; 12 – задатчик давления пара; 13 – клапан, регулирующий подачу пара в турбину; 14 – сервомотор парорегулирующего клапана; 15 – механизм управления турбиной (МУТ); 16 – измеритель частоты вращения ТА; 17 – регулятор частоты вращения; 18 – измеритель активной мощности генератора электроэнергии; 19 – задатчик активной мощности генератора электроэнергии; 20 – регулятор электрической мощности энергоблока

 

4.3.3 Работа системы регулирования при первичном управлении турбогенератором

Рассмотрим работу системы управления энергоблоком в варианте первичного управление турбоагрегатом (см. рисунок 4.31,а).

Управление энергоблоком в целом осуществляется задатчиком мощности генератора электроэнергии.

Исходное состояние системы – стационарный режим. Это означает, что уровень мощности генератора равен заданному (DР_э = 0), частота вращения турбоагрегата соответствует частоте тока в сети (Dn = 0), давление пара равно заданному (Dр_II = 0), мощность ЯР соответствует мощности турбоагрегата. Турбоагрегат работает на общую сеть.

Пусть появилось внешнее возмущение от электроэнергетической системы, в результате которого произошло изменение частоты тока в сети.

Появится сигнал Dn ¹ 0. Так как турбоагрегат участвует в первичном регулировании частоты тока, то его рабочая точка на статической характеристике перейдет в новое положение, в результате чего изменится мощность генератора электроэнергии. Следовательно, изменится расход пара на турбину.

Появится сигнал DР_э ¹ 0. Этот сигнал с некоторым запаздыванием, определяемым постоянной времени регулятора мощности, воздействует на механизм управления турбиной (МУТ), сместит статическую характеристику турбоагрегата и, таким образом, восстановит заданную мощность генератора. Восстановится расход пара на турбоагрегат. Правда, в течение некоторого времени мощность генератора отличалась от заданной, следовательно, расход пара на турбину был отличный от стационарного. Это вызовет изменение давления в паропроводе, т.е. в процессе работы регулятора мощности был сигнал Dр_II ¹ 0. Если сигнал Dр_II был значительный и воздействовал на систему длительное время (зависит от длительности переходного режима регулятора мощности генератора), то произойдет воздействие на регулятор нейтронной мощности ЯР. В результате реактор изменит свою мощность, и произойдет восстановление давления пара. После восстановления мощности турбоагрегата на предыдущем уровне восстановится на предыдущем уровне и мощность ЯР. Переходный режим закончится.

 

Пусть появилось внутреннее возмущение. Например, произошло изменение температуры охлаждающей воды в ГК, в результате чего изменилось давление в конденсаторе. В результате изменится срабатываемый в турбине теплоперепад, изменится мощность генератора, появится сигнал DР_э ¹ 0. Этот сигнал, воздействуя на МУТ, сместит статическую характеристику турбоагрегата и восстановит мощность генератора. Так как этот процесс происходит при изменившемся теплоперепаде турбины, то потребуется изменение расхода пара на турбину. При этом неизбежно произойдет изменение давления пара в паропроводе. Появится сигнал Dр_II ¹ 0, который выведет реактор на новый уровень мощности, необходимый для обеспечения заданной мощности турбоагрегата. Давление пара будет восстановлено. На этом переходный режим завершится.

 

 

Если же внутреннее возмущение в системе вызвано перестановкой задатчика мощности генератора на новый уровень, то появится управляющий сигнал DР_э ¹ 0, который воздействует на систему в ранее рассмотренной последовательности (воздействие на МУТ, сдвиг характеристики турбоагрегата и изменение его мощности, изменение давления пара и за счет этого соответствующее изменение мощности ЯР).

Отметим еще одну особенность системы регулирования ЯР. Иногда для улучшения динамики переходных процессов на регулятор нейтронной мощности ядерного реактора подают дополнительный сигнал расхода пара на турбоагрегат (на рисунке 4.31 не показан). Это позволяет при изменении мощности турбоагрегата сразу же подать сигнал на соответствующее изменение мощности реактора и получить без задержки во времени примерно пропорциональное изменение генерируемой и потребляемой тепловой мощности. Точный энергетический баланс система регулирования обеспечит некоторое время спустя в ранее рассмотренной последовательности.

 

 

4.3.4 Работа системы регулирования при первичном управлении реактором

Если же в режиме первичного управления находится ядерный реактор, то система регулирования энергоблоком в целом работает по схеме, показанной на рисунке 4.31,б.

Энергоблок управляется задатчиком мощности ЯР.

Исходное состояние системы – стационарный режим. Это означает, что уровень мощности ЯР соответствует заданному (DN_р = 0), частота вращения генератора соответствует частоте тока в сети (Dn = 0), давление пара равно заданному (Dр_II = 0), мощность турбоагрегата соответствует мощности, вырабатываемой в ЯР. Турбоагрегат работает на общую сеть.

Пусть произошло внешнее возмущение в электроэнергетической системе, в результате которого произошло изменение частоты тока в сети. Как и в ранее рассмотренном режиме, появится сигнал Dn ¹ 0. Это приведет к смещению рабочей точки на статической характеристике турбоагрегата, т.е. изменится мощность генератора электроэнергии и, следовательно, расход пара на турбину. В результате изменится давление пара в паропроводе, т.е. появится сигнал Dр_II ¹ 0.

При уменьшении внешней нагрузки избыток пара будет сброшен через БРУ.

При увеличении внешней нагрузки генератор останется на предыдущем уровне (новая нагрузка будет осечена электрическими защитами).

Можно считать, что в итоге мощность турбоагрегата придет к прежнему значению, соответствующему заданной мощности ЯР. На этом переходный режим завершится.

Пусть произошло внутреннее возмущение того же характера, что и в режиме (а), т.е. изменилось давление в ГК. Произойдет изменение мощности турбоагрегата. Так как при этом мощность ЯР не изменилась, то генератор выйдет на новый уровень мощности. На этом переходный режим завершится.

 

Если же внутреннее возмущение вызвано изменением заданной мощности ЯР, то изменится паропроизводительность ПГ, изменится подача пара в паропровод, появится сигнал Dр_II ¹ 0. Этот сигнал, воздействуя на систему регулирования турбоагрегата, изменит расход пара на турбоагрегат, следовательно, изменит его мощность. При этом мощность турбоагрегата будет изменяться таким образом, чтобы восстановилось давление пара. Переходный режим на этом завершится.

 

Таким образом, в этих режимах при работе по схеме (б) мощность турбоагрегата, следуя за мощностью реактора, всегда находится на таком уровне, который может быть обеспечен при сложившихся параметрах в элементах энергоблока.

 

Замечание к схеме, показанной на рисунке 4.31 б. Для выработка сигнала заданной нейтронной мощности ЯР N_р^задан на схеме показан задатчик мощности 8.

В реальных схемах регулирования мощности ЯР задатчика мощности нет.

Для выработки сигнала заданной мощности принято следующее решение:

- При необходимости изменения мощности ЯР его снимают с управления регулятором мощности (регулятор АРМ), вручную дистанционно перемещают регулирующие стержни в нужном направлении и таким образом достигают нового значения мощности.

- В момент достижения требуемой мощности регулятор мощности включают в работу.

- Достигнутая мощность запоминается, в дальнейшем она остается неизменной и воспринимается как сигнал заданной мощности.

 

Для простоты восприятия схемы системы управления ЯР АЭС эта особенность схемы на рисунке 4.31 не отражена.