Контрольные вопросы

1. Расскажите, в чем подобие и отличие барабанных и прямоточных котлов как объектов регулирования.

2. Изложите принцип действия регуляторов температуры пара, расхода воздуха, разрежения в топке, уровня в барабане по их принципиальным схемам.

3. Расскажите, как работает АСР энергоблоков с барабанными котлами в базовом и регулирующем режиме по принципиальным схемам и графикам переходных процессов.

4. Изложите принцип действия регулятора тепловой мощности прямоточного котла.

5. Расскажите, как действует АСР энергоблоков с прямоточными котлами в базовом и регулирующем режиме по принципиальным схемам и графикам переходных процессов.

5. Автоматическое управлениепарогенерирующим оборудованием аэс

5.1. Парогенераторы как объекты регулирования

Схемы парогенераторов АЭС как объектов регулирования приведены на рис.5.1.

m _турб m_турб

Gп пар на N_парпар на

m_стN_парР_пг турбину Р_пг турбину

t₁ПГ

Н_уН_у

Р

ПГ

t₂

N_н

пит.вода пит.вода

m_питm_пит

а) б)

Рис.5.1. Схемы парогенераторов как объектов регулирования:

а) ВВЭР;

б) РБМК;

Р – реактор; ПГ – парогенератор.

В схеме с реактором ВВЭР (рис.5.1,а) для первого контура регулируемыми параметрами являются:

t_ср = ( t₁ + t₂) ⁄ 2 – средняя температура теплоносителя,

N_н – нейтронная мощность.

Во втором контуре регулируемыми параметрами являются: давление Р_пг и уровень Н_у.

Для схемы с реактором РБМК на рис.5.1,б регулируемые параметры – N_н , Р_пг и Н_у.

Особенностью ядерных реакторов как объектов регулирования мощности является зависимость N_н от нагрузки турбины в виде саморегулирования по мощности.

Для ВВЭР саморегулирование заключается в следующем.

При увеличении нагрузки турбины путем открытия клапана турбины давление пара перед клапаном турбины Р_пг и, следовательно, по второму контуру снижается при отключенном регуляторе давления. Пар во втором контуре насыщенный, и снижение его давления приводит к снижению его температуры t_s.

Это приводит к увеличению отводимого тепла от первого контура ко второму по уравнению:

Q_I,_II= k∙F(t_ср– t_s).

Увеличение отводимого тепла приводит к снижению t_ср.

При этом освобождается положительная реактивность, что приводит к возрастанию нейтронной мощности в виде саморегулирования без перемещения регулирующего стержня реактора m_ст и, в итоге, к незначительному снижению t_ср.

Второй особенностью ядерных реакторов как объектов регулирования является их малая инерционность.

Так, например, паровая мощность N_пар, пропорциональная расходу пара G_п, отстает от N_н на 5-10 секунд, в то время как в котлах N_паротстает от мощности топки на сотни секунд, если возмущение подается со стороны соответственно реактора и котла.

5.2. Программы регулирования энергоблоков аэс

Для энергоблоков с реакторами ВВЭР разработаны для регулирующего режима следующие программы (способы) регулирования:

а) программа поддержания постоянного давления перед клапанами турбины, рассмотренная по п.3.6;

б) программа поддержания средней температуры теплоносителя t_ср= const в I-ом контуре;

в) компромиссная программа.

Программа поддержания средней температурыt_ср=const.

Статические характеристики или, другими словами, программа регулирования энергоблоков с реакторами ВВЭР при поддержании постоянной температуры t_ср= const приведена на рис.5.2,а.

Согласно рис. 5.2, а, при открытии клапана m_турб турбины увеличивается мощность N_турб турбины; при этом температура tср практически не меняется за счет саморегулирования реактора ВВЭР при снижении давления Р_пг во втором контуре.

Достоинство этой программы регулирования в том, что она обеспечивает наименьшее по сравнению с другими программами изменение температурного состояния элементов 1-го контура при изменении мощности блока. Кроме того, увеличение мощности происходит благодаря саморегулированию реактора без воздействия на стержень mст.

t _срР_пг t_срР_пгt_ср

m_стm_турбt_срm_стm_турб

m_стm_ст

Р_пгР_пг

m_турбm_турб

N_турбN_турб

а)б)

t_срt_ср

Р_пг

Р_пг

N_турб

в)

Рис.5.2. Программа регулирования мощности энергоблоков с реакторами ВВЭР:

а) при tср = const;б) при Рпг = const; в) компромиссная;

m_турб – перемещение клапана турбины, m_ст – перемещение регулирующего стержня реактора, Р_пг – давление во втором контуре, tср – средняя температура теплоносителя в первом контуре, Nтурб – мощность турбины.

Недостатком программы является повышение давления Рпг во 2-ом контуре при снижении нагрузки. Это требует проектирования парогенератора на давление, большее номинального, или понижения давления во 2-ом контуре на номинальном режиме.

Поэтому эта программа применялась на первом этапе развития атомной энергетики для обеспечения щадящих условий работы 1-го контура.

В настоящее время она применяется редко.

Программа поддержания давленияР_пг= const.

Статические характеристики программы регулирования при Р_пг=const во 2-ом контуре приведены на рис.5.2,б.

Увеличение мощности N_турб турбины происходит путем открытия клапана m_турб.При этом давление Рпг во втором контуре начинает снижаться, и для его поддержания на постоянном уровне (рис.5.2,б) необходимо перемещать стержень m_ст. При этом t_срувеличивается.

Достоинство программы: она обеспечивает наименьшее изменение Р_пги t_s в парогенераторе 2-го контура.

Недостатком программы является увеличение температуры t_ср при увеличении N_турб турбины, что увеличивает температурные напряжения в реакторе.

Несмотря на недостаток, она широко применяется на практике.