Аналіз існуючих програм регулювання енергоблоків
Статичні програми регулювання енергоблоків з реактором ВВЕР-1000 розраховуються на основі балансових співвідношень, які представляють собою залежність основних параметрів енергоблоку АЕС від її потужності.
Розрізняють такі програми регулювання [4]:
з постійною середньою температурою tср теплоносія 1-го контуру;
з постійним тиском пари в 2-му контурі (Ps = const);
компромісні програми.
Розглянемо переваги і недоліки цих програм.
Історично першою була програма tcр = const, реалізована на першому енергоблоці Нововоронежскій АЕС (рис. 1.3).
Рис. 1.3 – Статична програма регулювання tcр = const
За цією програмою tвих збільшується при збільшенні потужності енергоблоку, a tвх зменшується, середня температура tср зберігається незмінною. Так як різниця між температурою теплоносія на виході парогенератора, тобто на вході реактора tвх, і температурою насичення 2-го контуру ts повинна зростати при збільшенні кількості переданої теплоти, температура і тиск пара 2-го контуру зменшуються з ростом потужності блоку.
При потужності 100% тиск пари дорівнює номінальному. Така програма сприятлива для 1-го контуру, оскільки забезпечує стабільні температурні умови для його обладнання. До недоліків слід віднести суттєву зміну тиску пари перед турбіною і необхідність підвищення тиску 2-го контуру при знижених потужностях, що, в свою чергу, призводить до обваження устаткування 2-го контуру. При цьому термічний ККД циклу залишається низьким на всіх потужностях, оскільки на номінальній потужності тиск пари перед турбіною низький, а на знижених потужностях тиск пари хоч і високий, але він дроселюється в регулюючих клапанах турбіни.
На рис. 1.4 зображена програма регулювання Ps = const.
Рис. 1.4 – Статична програма регулювання Ps = const
Очевидно, що ця програма сприятлива для обладнання 2-го контуру. Однак зі збільшенням потужності істотно зростає tср. Для запобігання закипання теплоносія 1-го контуру необхідно підвищувати його тиск. Істотна зміна tср обмежує маневрені можливості енергоблоку і ускладнює умови роботи АСР тиску в компенсаторі обсягу.
Прагнення подолати недоліки розглянутих програм привело до розробки компромісних програм. Одна з них зображена на рис. 1.5.
Рис. 1.5 – Компромісна програма регулювання
При такій програмі енергоблок на малих потужностях працює за програмою ts = const, а при великих – по програмі tср = const.
Очевидно, що при роботі енергоблоку на проектному рівні потужності програма регулювання не грає важливої ролі. Однак, як відомо, атомні електростанції беруть участь у покритті різниці між виробленням і споживанням електроенергії в сучасній енергосистемі України. Це призводить до того, що необхідно переводити діючі АЕС в режим маневрування потужністю енергоблоків. В момент маневрування потужністю на АЕС відбуваються зміни всіляких процесів, пов'язаних зі зміною самої потужності, зокрема викривлення поля енерговиділення і, як наслідок, зміною аксіального офсету (АО).
Жодна із вищезазначених програм цього не враховує. Саме тому групою співавторів кафедри АТП був запропонований метод управління потужністю енергоблоку [5], що заснований на компромісно-комбінованій програмі, яка представлена на рис. 1.6.
Цей метод передбачає утримання значення АО постійним при переведенні енергоблоку з одного рівня потужності на інший.
Рис. 1.6 – Компромісно-комбінована програма регулювання потужності енергоблоку
Компромісно-комбінована програма реалізується наступним чином. Енергоблок не менше 4 годин працює на номінальній потужності. При надходженні заявки на зміну потужності енергоблоку ∆N на оператор РУ дає команду на введення в теплоносій 1-го контуру необхідної кількості борної кислоти для зниження потужності енергоблоку на ∆N/2. Після цього подальше зниження потужності енергоблоку ще на ∆N/2 здійснюється за рахунок накопичення в АЗ реактора йоду і ксенону.
Для забезпечення стійкості нижньої половини АЗ реактора підтримується сталість температури теплоносія на вході за рахунок регулювання тиску пари в парогенераторі шляхом зміни положення регулюючих клапанів турбіни.
Одночасно підтримується постійним АО за рахунок зміни положення регулюючої групи ОР СКЗ у верхній половині реактора.