CC BY
326
== ЭКСПЛУАТАЦИЯ АЭС -
УДК 62-551.4
ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ АЭС
С РЕАКТОРОМ ВВЭР-1000
© 2014 г. А.А. Тямалов, Я.А. Дубченко
Волгодонский инженерно-технический институт - филиал Национального исследовательского ядерного
университета «МИФИ», Волгодонск, Ростовская обл.
Особенность процессов управления в системе компенсации давления АЭС с ВВЭР-1000 состоит в том, что некоторые из регуляторов воздействуют на одни и те же исполнительные механизмы, только в различных режимах работы. В статье приводится путь упрощения системы регулирования за счет объединения регуляторов с похожими функциями.
Ключевые слова: компенсатор давления, ВВЭР-1000, регулятор, управляющее воздействие, режим работы КД, идентификация параметров.
Поступила в редакцию 15.06.2014 г.
Современными международными правилами и нормами атомной энергетики утверждается, что обеспечение безопасной эксплуатации атомных станций является приоритетной задачей по сравнению с улучшением экономических, технологических и любых других показателей работы энергоблоков (Ш8АО-12), причем с течением времени требования к безопасности АЭС становятся все более жесткими. Важность качественного и устойчивого управления параметрами компенсатора давления, как в режимах нормальной эксплуатации, так и в аварийных режимах, подтверждается несколькими инцидентами (аварийными ситуациями), вызвавшими широкий общественный резонанс, например, авария на Три-Майл-Айленд США, где неправильные показания уровнемера в компенсаторе давления привели к дальнейшей утечке теплоносителя первого контура.
Система компенсации давления маркируется латинскими буквами УР и является важнейшим технологическим звеном первого контура АЭС с реактором ВВЭР-1000. Она играет одну из ключевых ролей на всех этапах жизненного цикла атомной станции и оснащена несколькими регуляторами, поддерживающими заданный режим работы оборудования (рисунок 1). Перечислим эти регуляторы:
- УРС01 - всережимный регулятор давления;
- УРС02 - штатный регулятор уровня в КД;
- УРС03 - пусковой регулятор уровня в КД;
- УРС04 - регулятор расхолаживания КД;
- УРС05 - регулятор "тонкого" впрыска.
Особенность процессов управления в системе компенсации давления состоит в том, что некоторые из регуляторов выполняют похожие функции, только в различных режимах работы.
Регулятор YPC01 поддерживает номинальное давление 160 кгс/см2 над активной зоной реактора во всех эксплуатационных режимах кроме режимов разогрева/расхолаживания блока. Заданные пределы поддержания давления: от 157,5 до 166 кгс/см (таблица 1). Входными сигналами регулятора является давление над
©Издательство Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2014
активной зоной, измеряемое двумя датчиками "Сапфир 22ДИ" YC10P01B1 (основной) и YC20P22B1 (резервный). Управляющим воздействием является изменение подогрева теплоносителя в КД путем поочередного включения и отключения четырех групп электронагревателей YP10W01,02,03,04, изменение расхода воды на впрыск в КД путем открытия и закрытия двух быстродействующих вентилей YP11,12S02 (рисунок 2). Для форсирования закрытия впрысков и упреждающего включения электронагревателей КД при быстром падении давления над активной зоной в схему введен сигнал по скорости падения давления в первом контуре.
Рис. 1. Тепловая схема системы компенсации давления
Таблица 1. - Уставки срабатывания электронагревателей
Нагреватели Включение Отключение
УР101№01 158,5 кгс/см2 160,5 кгс/см
УР101№02 157,5 кгс/см2 159,5 кгс/см2
УРЮ^^Э 157,5 кгс/см2 158 кгс/см
УР101№04 157,5 кгс/см2 158 кгс/см
Регулятор YPC02 поддерживает заданный уровень теплоносителя в КД во всех ГЛОБАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ, № 2(11) 2014
режимах. Заданное значение уровня формируется в зависимости от максимальной средней температуры петель и обеспечивает поддержание постоянной массы теплоносителя в первом контуре. Закон регулирования - пропорциональный за счет введения жесткой обратной связи по материальному балансу теплоносителя первого контура (рисунок 3).
Рис. 2. Схема всережимного регулятора УРС01
Входные сигналы - уровень в КД, материальный баланс теплоносителя 1 контура и максимальная средняя температура петель. Управляющее воздействие - изменение расхода подпитки первого контура воздействием на регулирующие клапаны подпитки ТК31,32802.
Рис. 3. Схема регулятора уровня УРС02
УРС03 является пусковым регулятором, который поддерживает заданные (дискретные) значения уровня в КД и обеспечивает режимы пуска и расхолаживания. Входные сигналы - уровень в КД с коррекцией по температуре среды, задатчик. Закон регулирования, регулируемый параметр и управляющее воздействие у УРС03 те же, что и у УРС02.
Как можно видеть, регуляторы УРС02, УРС03 выполняют одну и ту же функцию и управляют одними и теми же клапанами, только в разных режимах. Таким образом,
их можно заменить одним всережимным регулятором, если реализовать идентификацию текущего режима работы КД (пример реализации идентификации режимов показан в статье Идентификация технологических состояний процесса ручной дуговой сварки на основе математических моделей и методов нелинейной динамики). Входными воздействиями регулятора будут уровень в КД, материальный баланс теплоносителя 1 контура и максимальная средняя температура петель, а также задатчик для работы в режимах пуска и расхолаживания (рисунок 4).
Рис. 4. Модернизированный регулятор УРС02-03
Регулятор УРС04 поддерживает заданную разность температур между компенсатором давления и горячими нитками петель в режимах разогрева и расхолаживания реакторной установки (рисунок 5). Заданное значение разности температур (55°С) поддерживается за счет изменения температуры теплоносителя в КД путем впрыска теплоносителя из холодной нитки первой петли.
Закон регулирования - пропорционально-интегральный.
Входными сигналами являются сигнал задающего устройства, максимальная температура горячих ниток петель, температура теплоносителя в КД.
Управляющее воздействие - изменение расхода воды на впрыск в КД регулирующим клапаном YP13S02.
Рис. 5. Схема регулятора УРС04
Регулятор YPC05 поддерживает номинальное давление 160 кгс/см над активной зоной реактора (рисунок 6). Заданные пределы поддержания давления: от 162 до 165кгс/см
Закон регулирования - пропорциональный (реализован охватом ПИ регулятора жесткой обратной связью по положению регулирующего органа).
Входным сигналом регулятора является давление над активной зоной, измеряемое двумя датчиками "Сапфир 22ДИ" УС10Р0Ш1 (основной) и УС20Р22В1 (резервный).
Управляющим воздействием является изменение расхода воды на впрыск в КД путем воздействий на регулирующий клапан YP13S02.
Рис. 6. Регулятор давления YPC05
Регуляторы YPC04 и YPC05 воздействуют на один и тот же клапан впрыска в КД. Это позволяет заменить их на один регулятор, работающий как в нормальном режиме, так и в режимах разогрева и расхолаживания реакторной установки (рисунок 7). Этот регулятор должен объединять в себе входные сигналы исходных регуляторов и идентифицировать текущий режим работы КД для выработки соответствующего управляющего воздействия на регулирующий клапан.
Рис. 7. Схема модернизированного регулятора YPC04-05
Среди режимов работы КД предлагается выделить следующие:
1) пусковой режим;
2) стационарный режим на постоянной мощности при нормальной эксплуатации;
3) переходной режим при нормальной эксплуатации;
4) режим расхолаживания;
5) аварийный режим.
В качестве параметров, по которым следует выполнять идентификацию, можно использовать:
а) концентрацию азота или пара в КД;
6) температуру и давление в КД, а также скорости их изменения;
в) концентрацию бора в первом контуре;
г) скорость изменения уровня воды в КД.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зорин, В.М. Исследование и математическое моделирование АЭС на основе системного подхода [Текст] / В.М. Зорин. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 88с.
2. Демченко, В.А. Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС [Текст] / В.М. Демченко. - Одесса: «Астропринт», 2001. - 305 с.
3. Андрушечко, С.А. и др. АЭС с реактором типа ВВЭР-1000. От физических основ эксплуатации до эволюции проекта [Текст] / С.А. Андрушечко, A.M. Афров, Б.Ю. Васильев, В.Н. Генералов, К.Б. Косоуров, Ю.М. Семченков, В.Ф. Украинцев. — М.: Логос, 2010. — 604 с.
Features of Management in Technological Parameters of Pressurizer System of the Nuclear Power Plant with the VVER-1000 Reactor
A.A. Tyamalov, Y.A. Dubchenko
Volgodonsk Engineering Technical Institute the branch of National Research Nuclear University «MEPhI» 73/94 Lenin St., Volgodonsk, Rostov region, Russia 347360 e-mail: yakov@epage.ru
Abstract - The feature of management processes in pressurizer system of VVER-1000 is that some of regulators influence the same executive mechanisms in various operating modes. The way of simplification of system of regulation is given in article at the expense of association of regulators with similar functions.
Keywords: pressurizer, VVER-1000, regulator, operating influence, operating mode of the pressurizer, identification of parameters.
