Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Разработка автоматизированных систем управления и систем имитационного моделирования с помощью инструментария САПР ТЕПРОЛ. Учебное пособие
.pdf
Рис. 5.4. Технологическая схема определения температуры с помощью нелинейной функции преобразования
61
Отчет по лабораторной работе необходимо оформлять в электронном
виде (DOC\PDF документ).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие обязательные файлы необходимо создать, чтобы пользова-
тельский модуль можно было применять в технологической схеме?
2. Какие типы параметров допускается применять в пользовательском
алгоритмическом модуле?
3. Накладываются ли какие-либо ограничения на применение пользо-
вательских алгоритмических модулей в технологических схемах?
4. Можно ли поменять у пользовательского модуля название?
5. Можно ли редактировать пользовательский модуль, применяемый
в технологической схеме?
62
6. СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ САПР ТЕПРОЛ
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
6.1.
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ РЕДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ СБРОСА ПАРА
В качестве примера реализации автоматизированной системы управ-
ления технологическим процессом в пособии представлена схема системы
автоматического регулирования (САР) быстродействующей редукцион-
ной установки сброса пара в конденсатор турбины (БРУ-К), реализованной на Кольской атомной станции.
Энергоблоки Кольской АЭС предназначены для выработки электро-
энергии в регулирующем режиме несения нагрузки. Каждый энергоблок
мощностью 440 МВт состоит из реакторной установки, содержащей водо-
водяной энергетический реактор (ВВЭР), шесть циркуляционных петель
первого контура и шесть горизонтальных парогенераторов, и двух турбо-
установок с турбинами [4, 5, 11, 12].
Для выравнивания давления перед турбинами парогенераторы под-
ключены в общий (главный) паровой коллектор (ГПК). Коллектор может
быть разделён на два полуколлектора, по которым пар поступает к турби-
нам. На каждом полуколлекторе есть одна редукционная установка БРУ-А
для сброса пара в атмосферу, две редукционные установки БРУ-К для
сброса пара в конденсаторы, три редукционные установки резервирования
питания деаэраторов БРУ-Д и одна редукционная установка собственных
нужд БРУ-СН. Быстродействующие редукционные установки (БРУ) пред-
назначены для быстрого сброса острого пара из ГПК в аварийных ситуа-
циях, которые могут возникать в различных динамических режимах, свя-
занных либо с отключением технологического оборудования, срабатыванием технологических защит непосредственно на АЭС с ВВЭР, либо с неисправностями в энергосистеме или отключениями потребителей.
Чрезмерный рост давления пара в ГПК происходит обычно из-за не-
достаточно эффективного отвода тепловой энергии от реактора, что быва-
ет при резком снижении потребления пара турбогенератором. В этом слу-
63
чае и должны срабатывать БРУ. При недостаточной эффективности рабо-
ты БРУ-К происходит срабатывание БРУ-А и возможное срабатывание
импульсных предохранительных устройств парогенераторов, что сопро-
вождается потерей теплоносителя второго контура и необходимостью по-
полнения его дорогостоящей химически обессоленной водой. Если после
срабатывания данных систем происходит дальнейший рост давления пара
в ГПК, то сработает предупредительная защита реактора по повышению
давления в первом или во втором контуре, что может отрицательно ска-
заться на безопасности эксплуатации АЭС. Таким образом, обеспечение
поддержания давления пара в ГПК является одной из важных задач экс-
плуатации энергоблока.
Согласно техническому заданию САР БРУ-К разрабатывалась для
энергоблока АЭС на базе выносных локальных регуляторов ВЛР-2.1 [4].
При аварийных сбросах нагрузки или отключениях турбин предусмотрен
сброс пара в конденсатор соответствующей турбины через два регули-
рующих клапана (РК). САР БРУ-К формирует управляющие воздействия
на электроприводы исполнительных механизмов (ИМ) РК с учетом необ-
ходимых для безопасной работы механизмов блокировок, ограничений
и защит. Регулятор БРУ-К находится в состоянии «ждущего режима».
Регулятор БРУ-К включается в работу при повышении давления в ГПК
до 50 кгс/см
2
и при сбросе нагрузки на турбогенераторе более 20 % от
максимального значения.
Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации энергетиче-
ского блока при аварийных сбросах нагрузки или отключениях турбин
САР БРУ-К работает в различных эксплуатационных режимах (I, II, III) по
сигналам от внешнего переключателя режимов. При действии аварийной
защиты (АЗ) САР БРУ-К переходит из режима I или II (если были установлены эти режимы) в режим III. Один импульсный регулятор ВЛР-2.1
управляет одновременно двумя РК, реализуя пропорционально-интеграль-
ный (ПИ) закон регулирования во всех режимах работы и поддерживая во
всем диапазоне нагрузок постоянное давление в ГПК, обычно равное
47 кгс/см
2
. Для предотвращения повышения уровня выше допустимого
в схему регулятора вводится сигнал уровня в конденсаторе турбины. Дан-
64
ный сигнал работает как автоматический корректор задания по давлению
в ГПК, изменяющий задание регулятору БРУ-К в пределах 47–50 кгс/см2
при изменении уровня в конденсаторе турбины от 1200 мм (номинальный
уровень) до 1400 мм (максимальный уровень).
В I режиме работы САР БРУ-К производится запоминание сигнала
величины сброшенной нагрузки турбогенератора (ТГ). При этом сигнал
по величине сброшенной нагрузки ТГ компенсируется суммой сигналов
по положению клапанов БРУ-К и сигналом по уровню в конденсаторе ТГ.
Так как давление в ГПК в переходном режиме возрастает и величина сиг-
нала по давлению в ГПК изменяется, регулятор работает как регулятор
соотношения: «величина сброшенной нагрузки ТГ – положение клапанов
БРУ-К». Обычно режим I регулятора используется в начале топливной
кампании реактора. Во II режиме работы САР БРУ-К после окончания переходного процесса клапаны БРУ-К устанавливаются в положение, соот-
ветствующее величине сброшенной нагрузки ТГ. При уменьшении сигна-
ла величины сброшенной нагрузки регулятор, отслеживая этот сигнал,
прикрывает клапаны БРУ-К.
Данный режим работы предназначен для использования в середине
и конце топливной кампании реактора, когда запас реактивности реактора
исчерпан или очень мал и реактор разгружать нельзя, так как при сбросе
мощности происходит отравление реактора короткоживущими изотопами
ксенона
135
Xe. Данный процесс, известный как ксеноновое отравление,
приводит к временному появлению значительной отрицательной реактив-
ности, что, в свою очередь, делает затруднительным вывод реактора на
мощность в течение определённого периода (около 1–2 суток).
В рассматриваемом режиме за счет сброса определенного объема па-
ра в конденсатор предотвращается разгрузка реактора. Если сброс нагруз-
ки превышает 60 % N
(сброс до собственных нужд реактора или холо-
ном
стого хода), происходит разгрузка реактора регулятором мощности реак-
тора (АРМ) до уровня мощности 60 % N
. При этом давление в ГПК
ном
поддерживается на номинальном уровне за счет баланса мощности реак-
тора и пропускной способности открытых РК БРУ-К. В III режиме работы
65
САР БРУ-К (основной режим) сигналы по величине сброшенной нагрузки
ТГ и по положению регулирующих клапанов отключены от регулятора,
сигнал по уровню в конденсаторе турбины обеспечивает автоматическую
коррекцию задания по давлению в ГПК.
На рис. 6.1 представлена обобщенная схема программно-алгоритмической реализации канала регулирования БРУ-К на средствах ВЛР-2.1,
включающая структуру реализации информационного обмена ВЛР-2.1
с источниками и потребителями сигналов: датчиками технологических
параметров, инженерной станцией, схемами управления регулирующими
клапанами. Для обеспечения унификации и независимости отладки при
разработке ПО выполнена декомпозиция алгоритма работы САР БРУ-К на
специализированные алгоблоки. При этом под алгоблоком понимается
укрупненный, функционально законченный модуль, представляющий со-
бой схему программной реализации выполняемого алгоритма.
Алгоблок ALG_OBR реализует алгоритм обработки входных сигна-
лов. Входные сигналы подвергаются диагностическому контролю, в рам-
ках которого дополнительно к контролю, осуществляемому аппаратными
средствами, контролируются диапазон изменения технологических пара-
метров (сравнение с заданными граничными значениями) и скорость их
изменения с формированием соответствующих признаков недостоверно-
сти сигналов. Входные сигналы от аналоговых датчиков демпфируются
и масштабируются с учетом диапазонов изменения.
Пример реализации алгоблока ALG_OBR c обработкой одного вход-
ного аналогового сигнала и одного входного дискретного сигнала пред-
ставлен на рис. 6.2. Входной аналоговый сигнал PAR1, показывающий положение регулирующего клапана, снимается с аналого-цифрового преоб-
разователя (АЦП), его значение представлено в целочисленных кодах от
800 до 4000, что соответствует диапазону от 4 до 20 мА.
С помощью модуля «LKZ» (модуль «Логический клапан» для цело-
численного параметра) сигнал PAR1 пропускается в схему, если константа
KL_A1 установлена в «1», или вместо него в схему попадает достоверный
ноль, если константа KL_A1 установлена в «0».
66
Рис. 6.1. Структурная схема программно-алгоритмической реализации канала
регулирования на средствах ВЛР-2.1
67
Рис. 6.2. Алгоблок ALG_OBR с обработкой входного аналогового сигнала (PAR1) и входного дискретного сигнала (Q1)
68
В модуле «IADB» (модуль контроля достоверности по граничным
значениям целочисленного параметра) осуществляется контроль допусти-
мых граничных значений для входного сигнала. Если его значения выхо-
дят за допустимые границы, то сигнал Е01, показывающий, что входной
сигнал вышел за допустимые пределы, устанавливается в «1».
Модуль «PRVAS» (модуль масштабирования и демпфирования ана-
логового сигнала с контролем скорости изменения) осуществляет перевод
значений входного сигнала из кодов АЦП в физические величины, в дан-
ном случае в проценты. Также в данном модуле осуществляется демпфи-
рование входного параметра, которое сглаживает кратковременные пуль-
сации сигнала PAR1.
Сформированный сигнал AI1, показывающий положение (степень открытия) регулирующего клапана в процентах (от 0 до 100 %), отображается оператору на жидкокристаллическом индикаторе ВЛР 2.1 и через вы-
ходной параметр алгоблока подается для дальнейшей обработки в другие
алгоблоки.
Также с помощью модулей «AMPL» (модуль «Усилитель», выполняет
умножение вещественного параметра на коэффициент), «ASSA» (модуль
«Ограничение») и «DECINT» (модуль преобразования вещественной переменной в целочисленную) значение положения РК переводится в целочисленные коды и подается на выходной сигнал AO1, который связан
с цифроаналоговым преобразователем (ЦАП). Таким образом, положение
РК отображается на электрическом показывающем приборе.
Алгоблок ALG_SET формирует задание САР по давлению в ГПК на
основе хранимого в памяти ВЛР-2.1 базового значения с возможностью
его плавной перестройки по командам оператора с инженерной станции.
Также в алгоблоке ALG_SET реализована коррекция задания по сигналам
величины сброшенной нагрузки ТГ, уровня в конденсаторе турбины и по-
ложения регулирующих клапанов. Для иллюстрации алгоритмов САР
БРУ-К ниже представлены схемы реализации нескольких алгоблоков. На
рис. 6.3 и 6.4 представлена технологическая схема алгоблока ALG_SET.
На рис. 6.3 показана часть алгоритма для формирования задания регулятору, а на рис. 6.4 – часть, определяющая режим работы регулятора.
69
70
Рис. 6.3. Алгоблок ALG_SET: формирование задания регулятору
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]