Регулятор уровня в компенсаторе давления

Назначением регулятора уровня в компенсаторе давления является поддержание заданного уровня в КД в зависимости от средней температуры теплоносителя первого контура с точностью ± 150 мм в стационарных режимах и ± 300 мм в переходных путем воздействия на регулирующие клапаны и насосы системы подпитки-продувки. Регулируемый параметр - уровень теплоносителя в КД. Для регуляторов, воздействующих на регулирующие клапаны подпитки и продувки применяется пропорционально - интегральный закон регулирования. Входными сигналами являются: текущий уровень воды в КД; средняя температура теплоносителя первого контура; массовый расход подпитки первого контура; массовый расход продувки первого контура. Управляющее воздействие - изменение расхода подпитки и/или продувки первого контура. Структурная схема регулятора уровня представлена на рисунке 9.3

 

 

Рисунок 9.3 - Структурная схема регулятора уровня теплоносителя в КД

 

В режимах с расширением теплоносителя первого контура уровень в КД может отставать от заданного уровня, вследствие того, что плотность теплоносителя в горячей нитке главного циркуляционного контура больше плотности теплоносителя в КД. Поддержание уровня в КД на необходимом уровне может приводить к излишней подпитке первого контура, что в свою очередь увеличивает нагрузку на патрубки подпитки первого контура и может приводить к открытию регулирующего клапана впрыска.

 

 

9.3.4 Регулятор уровня в парогенераторе

В состав системы регуляторов входят:

- основной регулятор, воздействующий на основной регулирующий клапан;

- пуско-остановочный регулятор, воздействующий на регулирующий клапан, установленный на байпасной линии подачи питательной воды в парогенератор.

Пуско-остановочный регулятор применяется при работе блока на малых мощностях (расходах питательной воды до 42 кг/с), а также при расхолаживании. Для этих целей в алгоритме авторегулятора используется две уставки по уровню: 2,4 м – для нормальной работы и 3,55 м – при расхолаживании. Причём, при включении режима расхолаживания, изменение величины уставки с текущего значения уровня до 3,55 м происходит плавно, со скоростью 0,4 м/час. В регуляторе используется две обратные связи: по уровню и по производной положения регулирующего клапана. При этом в связи с тем, что площадь "зеркала" уменьшается с увеличением уровня (ПГ – это цилиндр, лежащий на боку), в режиме расхолаживания коэффициент усиления обратной связи по положению является функцией текущего значения уровня (увеличивается с ростом уровня).

Кроме того, в регуляторе применён контур ограничения максимально допустимого расхода питательной воды, действие которого также применяется и в основном регуляторе. Принцип действия этого контура состоит в следующем. Контур состоит из двух ветвей ограничения расхода основных и вспомогательных питательных насосов. Для каждой группы насосов определяется максимальное текущее значение индивидуального расхода, из полученного результата вычитается уставка - максимально допустимое значение. Полученное рассогласование (для каждой ветки) направляется на интегратор, нижняя граница которого не может быть меньше нуля, и выделитель максимума (второе число – 0, функция не пропускает отрицательные значения). Результат интегрирования и выделения максимума складывается. Фактически, такая комбинация представляет собой пропорционально-интегральную функцию, на выходе которой не может быть отрицательных значений. Сумма результатов двух веток и является ограничивающим воздействием, которое вычитается из рассогласований основного и пуско-остановочного регуляторов. При расходах меньше максимально-допустимого ограничивающее воздействие равно 0, при превышении расхода каким-либо насосом воздействие увеличивается, заставляя уменьшаться рассогласование регуляторов, тем самым, прикрывая клапаны и ограничивая расход.

По мере набора мощности блоком, когда расход питательной воды через парогенератор начинает превышать 42 кг/с, происходит автоматическое переключение регуляторов: основной авторегулятор подключается к основному регулирующему клапану, а пуско-остановочный сначала начинает плавно закрывать свой клапан (со скоростью 3 %/мин) а, когда тот полностью закроется, отключается от клапана. Переключение в обратную сторону происходит по такому же принципу при снижении расхода меньше 33 кг/с, скорость прикрытия основного клапана составляет 1,7 %/мин. В случае, когда блок разогревался на двух или трёх ГЦНА, с последующим включением оставшихся в процессе нагружения, переключение с пуско-остановочного на основной авторегулятор может произойти и при меньших (чем 42 кг/с) расходах питательной воды. В данном случае критерием на переключение является факт включения ГЦНА при условии, что суммарный расход питательной воды превысил 139 кг/с.

Алгоритм регулирования основным клапаном использует пропорционально-интегральный закон управления, имеет фиксированную уставку по уровню – 2,4 м. В качестве обратной связи используется сигнал уровня и производная материального баланса, т.е. разности расходов питательной воды и острого пара. Для избежания реакции регулирующего клапана на "шум" показаний расхода пара, применён нелинейный фильтр. Задачей такого фильтра является подавление колебаний с периодом менее 90с и амплитудой меньше 5.

Точность поддержания уровня в парогенераторе в статическом режиме определяется зоной нечувствительности регуляторов. Для пуско-остановочного и основного она составляет 5 мм. В динамических режимах точность регулирования зависит от степени настроенности алгоритмов (установленных коэффициентов усиления и постоянных времени) и должна быть не хуже, чем ±50 мм для самых сильных возмущений системы.

Структурная схема основного и пуско-остановочного регуляторов уровня воды в ПГ представлена на рисунке 9.4.

 

 

 

Рисунок 9.4 - Структурная схема основного и пуско-остановочного регуляторов уровня воды в ПГ

 

9.3.5 Регулятор быстродействующей редукционной установки сброса пара в конденсатор турбины

Регулятор давления пара БРУ-К предназначен для регулирования давления в ГПК за счет сброса свежего пара в конденсатор турбины. Регулируемый параметр является давление пара в ГПК. Управляющим воздействием - изменение расхода из ГПК в конденсатор турбины. В качестве исполнительного органа выступает регулирующий клапан БРУ-К.

Входными сигналами являются: давление пара в ГПК; заданное давление пара; величина ступенчатой разгрузки турбины; положение регулирующего клапана. БРУ-К должна осуществлять:

- сброс пара из ГПК в конденсатор турбины с целью ограничения давления в ГПК или снижения скорости роста давления (в пределах пропускной способности БРУ‑К) с последующим поддержанием заданного давления в режимах энергоблока без запрета на сброс пара в конденсатор турбины (стерегущий режим работы БРУ-К);

- сброс пара в конденсатор турбины в режимах пуска и расхолаживания энергоблока с целью поддержания заданного давления в ГПК (режим авторегулирования).

Выбор режима работы БРУ‑К осуществляется оператором.

За счёт введения отрицательной обратной связи по положению регулирующего органа применяется пропорциональный закон регулирования.

На рисунке 9.5 представлена структурная схема регулятора БРУ-К. Статическая неравномерность регулятора БРУ‑К составляет 0,4 МПа. После снятия запрета открытия заданная степень открытия клапанов БРУ-К пропорциональна разности текущего давления в ГПК и заданного давления. При давлении выше заданного на 0,4 МПа и более степень открытия по статической характеристике составляет 100 %. Давлению, равному заданному и менее заданного соответствует полное закрытие клапана по статической характеристике.

 

 

Рисунок 9.5 - Структурная схема регулятора БРУ-К

 

При поступлении сигнала «Сброс нагрузки» к сигналу разбаланса по давлению добавляется дополнительная составляющая DN, пропорциональная величине сброса нагрузки, что приводит к дополнительному открытию клапанов БРУ-К. При сформированном сигнале «Cброс нагрузки» величина учитываемого регулятором БРУ‑К сброса нагрузки DN ограничивается сверху величиной 40 %. По сигналу «Сброс нагрузки» задание по давлению устанавливается равным текущему значению давления в ГПК в момент поступления сигнала «Сброс нагрузки», но не более 7,0 МПа.

Сигнал «Сброс нагрузки» формируется в течение 0,5 с от момента начала снижения нагрузки в системе регулирования турбины если величина разгрузки более 20 % и подтверждается снижением заданной мощности турбогенератора со скоростью 5 % N_ном/с. После появления сигнала «Сброс нагрузки» DN уменьшается со скоростью 0,2 %/с. Если БРУ-К полностью закрывается до момента снижения ΔN до нуля, то сигнал DN обнуляется.

При снижении сигнала DN до нуля заданное давление пара в ГПК, если оно менее 7,0 МПа, увеличивается до 7,0 МПа со скоростью 1225 Па/с.

В режиме авторегулирования регулятор БРУ-К поддерживает заданное давление пара в ГПК в диапазоне от 0,1 до 7,0 МПа со статической неравномерностью 0,4 МПа.

В диапазоне степени открытия клапанов БРУ-К от 0 до 13 % расход пара через клапаны принимается равным нулю (мертвая зона).

 

 

9.3.6 Регулятор быстродействующей редукционной установки сброса пара в атмосферу

Система БРУ-А осуществляет:

- сброс пара из паропровода ПГ в атмосферу с целью ограничения давления в паропроводе ПГ или снижения скорости роста давления (в пределах пропускной способности БРУ‑А) с последующим поддержанием заданного давления 7,4 МПа (с учетом статической неравномерности не более 0,4 МПа) в режимах энергоблока с нарушением нормальных условий эксплуатации и аварийных режимах (стерегущий режим работы БРУ‑А);

- поддержание заданного давления в паропроводе ПГ путем сброса пара в атмосферу в режиме авторегулирования.

Выбор режима работы БРУ‑А осуществляется оператором.

Количество регуляторов БРУ-А – 4 штуки (устанавливается на каждом БРУ-А).

Регулируемым параметром является давление пара в паропроводе ПГ.

За счёт отрицательной обратной связи по положению регулирующего клапана применяется пропорциональный закон регулирования

В качестве входных сигналов выступают: давление пара в паропроводе ПГ; заданное давление пара; положение регулирующего клапана.

Управляющее воздействие - изменение степени открытия клапана. Исполнительный орган - регулирующий клапан БРУ-А. На рисунке 9.6 представлена структурная схема регулятора БРУ-А.

В защитном режиме при давлении пара в паропроводе ПГ выше 7,8 МПа БРУ‑А переключается в режим авторегулирования.

 

 

Рисунок 9.6 - Структурная схема регулятора БРУ-А

 

В режиме авторегулирования степень открытия клапанов БРУ-А по статической характеристике пропорциональна разности текущего давления в паропроводе ПГ и заданного давления 7,4 МПа. При давлении выше заданного на величину статической неравномерности и более степень открытия клапана по статической характеристике составляет 100 %. Давлению, равному заданному и менее заданного соответствует полное закрытие клапана по статической характеристике.

Если клапан БРУ-А в режиме авторегулирования находится в закрытом состоянии в течение 100 с, то БРУ-А переключается в защитный режим.

 

 

9.3.7 Регулятор турбины в режиме поддержания давления пара перед турбиной

Режим регулирования давления пара перед турбиной «РД-1» предназначен для поддержания заданного давления пара и, таким образом, приведения нагрузки турбины в соответствие с тепловой мощностью реактора.

Режим «РД-1» включается автоматически при:

- работе АРМР в режиме «Н»;

- отключенном АРМР;

- поступлении сигнала ПЗ-1;

- поступлении сигнала УПЗ.

Регулируемым параметром выступает давление пара в ГПК. Регулирующим воздействием является изменение степени открытия регулирующего клапана турбины.

На вход регулятора поступают следующие сигналы:

- заданное давление пара перед турбиной;

- текущее давление пара перед турбиной.

За счёт охвата трехпозиционного релейного элемента отрицательной обратной связью, содержащей инерционное звено первого порядка применен

Структурная схема регулятора турбины в режиме «РД-1» представлена на рисунке 9.7 (влияние изменения частоты вращения ротора турбины не рассматривается). На вход регулятора поступают сигналы текущего Р _ГПК и заданного Р _з давления пара в ГПК.

 

Рисунок 9.7 - Структурная схема регулятора турбины в режиме «РД-1»

На вход трехпозиционного релейного элемента поступает сигнал:

, где Р _ГПК - текущее значение давления в ГПК, Па; Р _з - заданное давление в ГПК, Па; u _с - сигнал обратной связи, Па.

 

 

Подсистемы АСУ ТП АЭС

 

Теплотехнический контроль:

Сбор информации и проведение расчетов технико-экономических показателей, а также о состоянии оборудования. В качестве датчиков для измерения температуры наиболее широкое распространение получили термопары и термосопротивления. В термопарах в качестве выходного сигнала выступает ЭДС, а в термосопротивлениях – изменение сопротивления.

 

Технологическая сигнализация:

Осуществляет прием и представление информации о нарушении в режиме технологического процесса, в работе агрегата или технологических систем, установка контроля и управления. Сигнализация делится на технологическую и аварийную. Технологическая сигнализация предупреждает оператора об отклонениях рабочих параметров за установленные пределы, о рабочем состоянии механизмов, об положении запорной и регулирующей арматуры. Аварийная сигнализация сообщает оператору информацию о срабатывании технологических защит, аварийных отключениях (включениях) резерва и аварийного отклонения технологических параметров за допустимые пределы;

 

Дистанционное управление:

Предназначено для воздействия на электрофицированные приводные механизмы и запорно-регулирующую арматуру, расположенную в различных местах, дистанционно с поста управления оператора или автоматически по заданиям логических программ.

Дистанционное управление подразделяется на 4 класса:

1) индивидуальное;

2) избирательное;

3) групповое;

4) функционально-групповое;

 

Автоматическое управление:

Включает в себя автоматические системы регулирования и защиты предназначенные для управления регулирующими органами.

Эта подсистема выполняет следующие функции:

1) стабилизация технологических параметров;

2) поддержание соответствия между двумя зависимыми величинами;

3) изменение регулируемой величины во времени по заданной программе;

4) поддержание какого-либо оптимального значения регулирующей величины.

Эта подсистема производит приём соответствующей информации; формирует законы регулирования и управляющие воздействия, а также выдает оператору информацию о работе регуляторов и регулируемых параметрах.

Все регуляторы подразделяются на 4 класса:

1) ответственные регуляторы - обеспечивают надежность работы агрегатов. Выход их из строя влечет за собой останов агрегата;

2) режимные регуляторы - обеспечивают ведение нормального режима технологического процесса, поэтому выход их отключение только снижает эффективность работы оборудования;

3) пусковые регуляторы - поддерживают технологические параметры по заданным программам в процессе пуска и останова агрегата;

4) местные регуляторы - поддерживают технологические параметры вспомогательных процессов и агрегатов.

 

Технологические защиты:

Технологические защиты служат для предотвращения аварии оборудования в случае отклонения параметров за допустимые пределы. Действия защит связано с открытием запорных органов и пуском или остановом вспомогательного или основного оборудования. Устройства защиты обычно устанавливаются для контроля наиболее ответственных параметров, чрезмерное отклонение которых от заданных значений чревато нарушением нормального технологического процесса и повреждением оборудования.

Автоматические защитные устройства, обслуживающие тепловую часть электрической станции, называются тепловыми защитами.

Автоматические защиты призваны воздействовать на объект лишь в исключительных случаях, т.е. в предаварийном или аварийном положении и при резких глубоких сбросах электрической и тепловой нагрузок.

По степени воздействия на защищаемые установки защитные устройства разделяются на основные (главные) и местные (локальные). К основным относятся защитные устройства, действие которых приводит к останову парогенератора или энергоблока в целом или к глубокому снижению их нагрузки. Местные защиты предотвращают развитие аварии без останова основных агрегатов.

 

Подсистема связи:

Предназначена для передачи команд информации между оперативным персоналом.

Радиационный контроль:

Система радиационного контроля (CPK) предназначена для непрерывного обеспечения служб АЭС информацией о радиационной обстановке на АЭС и в окружающей среде, дозах облучения персонала и населения, радиационных параметрах технологических сред, а также о состоянии защитных барьеров на пути распространения радиоактивных загрязнений. В общей структуре CPK должны быть предусмотрены подсистемы, обеспечивающие измерение параметров радиационной обстановки по основным видам радиационного Контроля

• подсистема радиационного дозиметрического контроля (ПРДК),

• подсистема радиационного технологического контроля (ПРТК),

• подсистема радиационного контроля защитных барьеров (ПРКЗБ),

• подсистема радиационного контроля окружающей среды (ПРКОС),

• подсистема радиационного контроля за нераспространением радиоактивных загрязнений (ПРКНРЗ)

Все подсистемы должны быть объединены в CPK составляющую часть единой информационно-обеспечивающей системы АЭС

CPK включает в себя организационно-методическую и техническую части. Техническая часть CPK—это стационарная система радиационного контроля, которая объединяет в единый комплекс аппаратуру радиационного контроля (приборы) и другие технические средства для сбора и представления информации радиационного контроля АЭС. Стационарную CPK называют также комплексом аппаратуры радиационной безопасности (АКРБ) Из таких комплексов в настоящее время наибольшее распространение на АЭС получили:

- "Сейвал" (АКРБ-03)

- "Горбач" (АКРБ-06), разработанные специально для АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК соответственно. До их внедрения в качестве АКРБ широко использовалась многоканальная установка "Система".

Кроме того, в состав АКРБ входят агрегатированные комплекты устройств сбора и обработки информации. К данным устройствам относятся: устройства накопления и обработки информации УНО 100М-01, УНО-06Р, УНО-17Р, устройства обмена информациейУИ-28, устройства передачи УВА-09 и т.д. В соответствии с современными требованиями обработка информации в CPK должна осуществляться на базе локальных вычислительных сетей (ЛВС), автоматизированных рабочих мест (АРМ) и персональных компьютеров типа IBM.