4. Дослідження аср потужності енергоблоку

На рис. 4.1 показана принципова схема АСР потужності енергоблоку, яка працює по компромісно-комбінованій програмі регулювання [7].

Рис. 4.1 – Принципова схема регулювання енергоблоку з ВВЕР-1000 по компромісно-комбінованій програмі регулювання

1 – приводи регулюючих стержнів; 2 – механізм управління турбіною (МУТ); 3 – сервомотор; 4 – регулятор частоти обертання турбіни; 5 – регулятор температури теплоносія на вході в АЗ; 6 – регулятор нейтронної потужності реактора; 7 – задатчик температури теплоносія на вході в АЗ; 8 – задатчик аксіального офсету; 9 – задатчик частоти обертання турбіни; 10 – датчик температури теплоносія на вході в АЗ; 11 – датчик частоти обертання турбіни; 12 – іонізаційна камера; 13 – бак підживлювальних насосів.

На вимогу енергосистеми зменшити потужність енергоблоку оператор РУ дає команду на введення в теплоносій 1-го контуру необхідної кількості борної кислоти для зміни потужності енергоблоку, в половину меншої від запланованого для конкретних ефективних діб. Розчин борної кислоти вводиться / виводиться через бак підживлювальних насосів 13 в теплоносій безперервно з регламентної швидкістю. Після введення / виведення борної кислоти подальше зменшення потужності енергоблоку до необхідного значення відбувається за рахунок отруєння реактора йодом і ксеноном.

Нижня половина АЗ реактора не має органів керування і головний збурюючий вплив, який впливає на неї, – зміна температури теплоносія на вході в АЗ реактора.

Тому для стабілізації нижньої половини АЗ реактора необхідно підтримувати температуру теплоносія на вході реактора постійною. Регулятор температури теплоносія на вході в АЗ реактора 5, порівнюючи задане 7 і фактичне 10 значення температури теплоносія на вході в АЗ, формує керуючий вплив.

Цей вплив передається на МУТ 2 і далі сервомотору 3, який змінює положення регулюючих клапанів турбіни.

При цьому регулятор нейтронної потужності 6, порівнюючи задане 8 і фактичне 12 значення АО, формує керуючий вплив на приводи регулюючих стержнів регулюючої групи ОР СКЗ 1.

Експлуатація реактора в режимах з потужністю енергоблоку менше 80% економічно не доцільна. Тому в дипломному проекті розглядається зміна потужності енергоблоку саме в діапазоні від 100 до 80% номінальної потужності [8].

1. Синтез аср

Синтезом системи називається знаходження структури системи регулювання та визначення параметрів системи, які забезпечують роботу системи при заданих впливах при заданих показниках якості регулювання.

Для синтезу АСР потужності була використана імітаційна модель потужності енергоблоку АЕС з реактором типу ВВЕР-1000, розроблена на кафедрі АТП, яка представлена на рисунок 4.1 [7].

Рисунок 4.1 – Схема моделювання АСК потужності енергоблоку по комбіновано-компромісній програмі

Н а рисунку прийняті наступні позначення:

Power Unit — блок, який описує модель енергоблоку АЕС;

NeutronContr — регулятор нейтронної потужності реактора;

AxOff_Contr — регулятор аксіального офсету;

Stab Controller — стабілізуючий регулятор концентрації борної кислоти;

Correction Controller — корегувальний регулятор потужності енергоблоку;

Prog_Contr — програмний регулятор;

Z_N — задатчик регулятора нейтронної потужності;

Z_AO — задатчик регулятора аксіального офсету;

Z_Bor — задатчик регулятора концентрації борної кислоти;

From File — програма зміни потужності енергоблоку;

SUZ — початкове положення ОР СУЗ;

Progr — номер програми регулювання: 1 — підтримка середньої температури теплоносія, 2 — підтримка температури теплоносія на вході в реактор; 3 — підтримка тиску пари перед турбіною.

В даній роботі розглядається робота каскадної системи регулювання в склад якої входить регулятор концентрації борної кислоти Stab Controller і регулятор потужності енергоблоку Correction Controller.

Стабілізуючий регулятор являє собою стандартний регулятор , який працює по ПІ-закону. А корегуючий регулятор має структуру , яка представлена на рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 – Структурна схема корегую чого регулятора потужності енергоблоку

Д аний регулятор має наступні особливості. По-перше, використовується два регулятори Kopp_P і Kopp_PI. Перший працює при зменшенні потужності і реалізує П-закон регулювання, другий працює при її збільшенні і реалізує ПІ-закон регулювання. Це необхідно для виконання другої і третьої вимоги до АСК потужності. При П-законі регулювання виникає статична помилка регулювання, яка дозволяє знизити потужність нанесення мінімального керуючого впливу з подальшим зниженням за рахунок отруєння реактора. ПІ – закон дозволяє вивести енергоблок на задану (номінальну) потужність вже без статичної помилки.

Другою особливістю корегуючого регулятора є схема вибору регулятора. Сигнал за завданням електричної потужності диференціюється і порівнюється з нулем. Якщо значення менше нуля, тобто завдання зменшується, включається перший регулятор і зниження потужності відбувається за П законом. Якщо диференційованих сигнал менше нуля, в роботу включається ПІ регулятор, який працює при підвищенні потужності. Тригер потрібен для фіксації стану перемикача регуляторів.

Третьою особливістю корегуючого регулятора є охоплення обох внутрішніх регуляторів локальної зворотним зв'язком як по керуючому впливу, що виробляється самим регулятором, так і по керуючому впливу, що подається на загальний вихід корегуючого регулятора.

Після синтезу АСР було проведено серію модельних експериментів по зміні потужності. А саме проводилося зниження електричної потужності реактора з 100% до 90%, 85% і 80%, витримка на зниженій потужності протягом 8 годин і підйом до 100%. Графіки зміни потужності показані на рисунку 4.3.

Рисунок 4.3 – Графік зміни потужності енергоблоку.

На рисунку прийняті наступні позначення:

1 - Зміна потужності при завданні 90%;

2 - Завдання на зміну потужності до 90%;

3 - Зміна потужності при завданні 85%;

4 - Завдання на зміну потужності до 85%;

5 - Зміна потужності при завданні 80%;

6. - Завдання на зміну потужності до 80%.

Як видно з рисунку електрична потужність знижувалася на величину меншу, ніж було завдання регулятору. Цей недолік досить легко усунеться відповідним налаштуванням корегуючого регулятора.

Більший інтерес представляє величина зменшення потужності від отруєння 135Xe. З наведених малюнків видно, що величина йодної ями різна при різних рівнях зниження потужності. І становить ΔN = 1,78%, ΔN = 1,27%, ΔN = 0,80% при зниженні потужності до 80, 85 і 90%, відповідно. Цей факт добре узгоджується з теорією фізики ядерних реакторів [6]. Однак величина йодної ями залежить не тільки від потужності, а й від інших технологічних параметрів. Тому необхідно провести додаткові дослідження і визначити залежність між величиною завдання і досягається значенням потужності.