АЭУ АЭС с ВВЭР. Влияние эксплуатационных факторов на работу конденсатора

4 АСУ ТП ЭНЕРГОБЛОКА

 

4.1 Программа, принципы  и режимы управления энергоблоком

4.1.1 Основные программы управления энергоблоком:

1) Программа регулирования ЭБ при p_II =const – самая распространенная программа.

Достоинства программы регулирования ЭБ при p_II =const:

- КПД цикла и внутренний  КПД турбины выше;

- условия работы оборудования  второго контура более простые,  поэтому его надежность выше, а стоимость оборудования может  быть снижена;

Недостатки программы регулирования ЭБ при p_II =const:

- при изменении мощности увеличивается нагрузка на систему управления реактором и систему компенсации давления первого контура;

- изменения температурного  режима реактора при изменении  мощности увеличивает температурные  напряжения в толстостенных конструкциях;

- несколько ухудшается динамические характеристики установки при значительных изменениях нагрузки.

2) Программа регулирования ЭБ при t_TСР =const.

Достоинства программы регулирования ЭБ при t_TСР =const:

- при изменении  мощности уменьшается нагрузка  на систему управления реактором и систему компенсации давления первого контура, так как плотность теплоносителя остается практически неизменной;

- изменения  температурного режима ЯР при  изменении мощности не вызывает  значительные температурные напряжения  в толстостенных конструкциях;

Недостатки программы регулирования ЭБ при t_TСР =const:

- условия работы  оборудования второго контура  значительно усложняются при  уменьшении нагрузки, поэтому его  надежность резко снижается, а  стоимость оборудования увеличивается  из-за роста МГП;

- при снижении  мощности резко снижается экономичность  установки.

4) Компромиссная  программа регулирования - при  изменении мощности установки  предусмотрено одновременное изменение  средней температуры теплоносителя  и давления пара. Изменение этих  параметров предусмотрено более умеренным, чем в основных программах. Благодаря этому уменьшаются термические и механические нагрузки на элементы конструкций обоих контуров, что увеличивает надежность установки и улучшает маневренные свойства. Степень компромисса подбирается с учетом особенностей режимов использования ЯЭУ и исходя из требований к ее маневренности.

5) Комбинированная  программа регулирования – в  наиболее тяжелых режимах в  районе номинальной мощности  установка регулируется по программе t_TСР =const. При необходимости дальнейшего снижения мощности установка переводится на программу p_II =const. Такая комбинация двух программ в целом уменьшает диапазон изменения регулируемых параметров и, следовательно, может быть оценена как равнозначная компромиссной программе.

4.1.2 Автоматическое  регулирование может быть организованно  на основе следующих принципов:

1) Принцип регулирования по отклонению регулируемой величины от заданного значения (принцип обратной связи) – в основу принципа положена зависимость между перемещением регулирующего органа и отклонением регулируемой величины от заданного значения. Достоинствами данного принципа являются универсальность и простота. Недостатки заключаются в малом быстродействии и наличии ошибки регулирования.

2) Принцип регулирования по возмущению (принцип компенсации) - в основу этого принципа регулирования по возмущению положена зависимость между перемещением регулирующего органа и значением возмущающего воздействия. Достоинством данного принципа является быстрая реакция на возмущение. Недостаток заключаются в том, что этот метод не учитывает все возмущения (все возмущения в основном внутренние).

3) Принцип регулирования комбинированным методом - этот принцип объединяет в себе два предыдущих принципа.

4.1.3 Задачи регулирования  выполняются для таких режимов управления энергоблоком, как:

1) Основные состояния ЭБ - работа на мощности, минимально-контролируемый уровень мощности, горячий останов, полугорячий останов (останов для испытаний), холодный останов, останов для  ремонта, перегрузка топлива (операции с топливом).

2) Переходные режимы работы ЭБ:

а) подготовка РУ к пуску и пуск энергоблока (перевод РУ из состояния «Перегрузка топлива» в состояние «Останов для ремонта», перевод РУ из состояния «Останов для ремонта» в состояние «Холодный останов», перевод РУ из состояния «Холодный останов» в состояние «Останов для испытаний», разогрев первого контура до температуры гидроиспытаний, перевод РУ из состояния «Останов для испытаний» в состояние  «Горячий останов», перевод РУ из состояния «Горячий останов» в состояние «МКУ», перевод РУ из состояния «МКУ» в состояние «Работа на мощности»);

б) плановые изменения мощности реактора (отключение одного ГЦН из трех (четырех) работающих, подключение одного ГЦН к двум (трем) работающим, отключение (подключение) ПВД,  отключение ТПН);

в) работа энергоблока в режиме продления кампании с использованием мощностного эффекта реактивности;

г) останов энергоблока (плановый перевод РУ из состояния «Работа на мощности» в состояние «Горячий останов», перевод РУ из состояния «Горячий останов» в состояние «Холодный останов», расхолаживание РУ с плановой скоростью, перевод РУ из состояния «Холодный останов» в состояние «Останов для ремонта», разуплотнение ГЦК, перевод РУ из состояния «Останов для ремонта» в состояние «Перегрузка топлива»).

 

4.2 Назначение, состав и краткая характеристика  подсистем АСУ ТП

Назначением автоматической системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) является целенаправленное ведение основного и вспомогательного технологических процессов производства тепловой и электрической энергии на АЭС, а также обеспечение смежных вышестоящих систем управления необходимой информацией.

АСУ ТП АЭС обеспечивает работоспособность, надёжность и безопасность АЭС при сохранении её экономичности. В соответствии с техническими требованиями к маневренным характеристикам АЭС АСУ должна обеспечить управление АЭС как при "базовом" так и "переменном" режимах работы, а также при аварийных режимах, которые могут возникнуть в процессе ее эксплуатации.

АСУ ТП энергоблока с реактором ВВЭР-1000 является его составной и неотъемлемой частью при эксплуатации установки и предназначена для выполнения следующих функций:

- автоматическое  регулирование и дискретное управление  при пуске блока из холодного,  неостывшего или горячего состояния, плановый останов блока с расхолаживанием или без него, изменение состава оборудования находящегося в работе;

- автоматическое  снижение мощности энергоблока  или его останов при возникновении  аварийных ситуаций на блоке  или в энергосистеме;

- автоматическое  выполнение защитных операций  в пределах уставок или отдельных  агрегатов;

- включение  или автоматическая работа систем  безопасности;

- автоматический  сбор информации о параметрах  и состоянии технологического  оборудования, и представление ее операторам в удобном для них виде;

- автоматическая  регистрация текущих аварийных  событий (последние регистрируются  в течение промежутка времени  до и после событий);

- автоматическая  диагностика как некоторых технических  средств АСУ ТП, так и для  выполнения отдельных функций (например, автоматическое опробование защит).

В состав АСУ  ТП энергоблока с ВВЭР-1000 входят следующие структурные системы:

1. Системы управления  и защиты реактора (СУЗ);

2. Система внутриреакторного  контроля (СВРК);

3. Аппаратура  контроля нейтронного потока (АКНП-И);

4. Централизованная информационно-вычислительная система радиационного контроля (АКРБ);

5. Информационно-вычислительная и управляющая система в комплекте с унифицированным комплексом технических средств (УКТС) и устройства логического управления (ФГУ);

6. Система контроля технологических параметров турбогенератора;

7. Автоматизированная система управления турбиной (АСУТ-1000-М);

8. Система автоматического регулирования на базе аппаратуры «Каскад-2», ПТК, САР и цифровых регуляторов.

4.2.1 СУЗ реактора предназначена для:

- автоматического регулирования  мощности ЯР в соответствии  с мощностью, отдаваемой ТА  в сеть или стабилизации мощности  ЯР на заданном уровне мощности;

- пуск ЯР и вывода  его на мощность в ручном  режиме;

- компенсации изменения реактивности в ручном и автоматическом режимах;

- аварийной защиты ЯР;

- сигнализации о причинах  срабатывания АЗ;

- автоматического шунтирования  некоторых сигналов АЗ;

- сигнализация о неисправностях, возникших в СУЗ;

- индикации  положения органов регулирования  ЯР на БЩУ и РЩУ, а также  выдача информации о положении  каждого ОР в СВРК и УВС  ЭБ.

Система управления и защиты ЯР состоит из:

1) ПТК СГИУ-И;

2) ПТК РОМ, АРМ, УПЗ;

3) ПТК АЗ-ПЗ;

4) электропитания электрооборудования СУЗ.

4.2.1.1 ПТК СГИУ-И выполняет управляющие, информационные и обеспечивающие функции.

К управляющим функциям относятся:

- удержание ОР в  крайних или промежуточных положениях;

- индикацию положения  всех ОР на БЩУ и РЩУ;

- отработку команд  аварийной защиты АЗ;

- отработку команды  ускоренной предупредительной защиты  УПЗ;

- перемещение индивидуально  выбранного ОР по команде оператора;

- перемещение одной,  выбранной группы ОР, по команде  оператора;

- перемещение групп  ОР при автоматическом регулировании  мощности от регулятора АРМ в жесткой проектной последовательности;

- формирование команды  на последовательное движение  вниз групп ОР (начиная с последней  извлеченной из активной зоны  реактора группы) в жесткой проектной  последовательности при поступлении  сигнала ПЗ–1;

- формирование программного  запрета на любые перемещения  групп и индивидуальных ОР  вверх при поступлении сигнала  ПЗ–2.

К информационным функциям относятся:

- отображение и регистрация  команд оператора на перемещение  любого заданного ОР, любой заданной группы ОР, а также команд на движение в заданной последовательности групп ОР при пуске или останове реактора;

- отображение команд  регулирования;

- отображение в цифровой  форме и в виде гистограмм  грубого положения отдельного  ОР и групп ОР;

- выдача в СВРК информации в аналоговой форме о положении каждого ОР;

- контроль работоспособности  оборудования ПТК СГИУ-И;

- выдача обобщенного  сигнала неисправности на БЩУ.

К обеспечивающим функциям относится  обеспечение надежным электропитанием  составных частей ПТК СГИУ-И.

4.2.1.2 Автоматический регулятор мощности реактора АРМ является составной частью системы регулирования мощности энергоблока совместно с системой ЭГСР и устройством РОМ. Регулирующее устройство АРМ предназначено для поддержания мощности реактора в соответствии с мощностью турбогенератора, стабилизации нейтронной мощности реактора на заданном уровне и поддержания мощности турбогенератора в соответствии с мощностью реактора.

Устройство АРМ обеспечивает следующие режимы работы:

- режим астатического поддержания нейтронной мощности (режим «Н»);

- режим астатического поддержания  теплотехнического параметра воздействием  на ОР СУЗ (режим «Т»);

- стерегущий режим поддержания  теплотехнического параметра воздействием  на ОР СУЗ (режим «С»).

Устройство  разгрузки и ограничения мощности реактора РОМ предназначено для ограничения по максимуму тепловой мощности реакторной установки на уровне, который устанавливается автоматически в зависимости от числа включенных ГЦН, ТПН, положения СРК турбогенератора, частоты питающей сети ГЦН, а также в зависимости от того, включен турбогенератор в сеть или нет.

Система ускоренной предупредительной защиты предназначена  для повышения динамической устойчивости работы энергоблока и обеспечения  щадящих режимов работы РУ, находящейся на уровне мощности более 75% Nном, при непредусмотренных отключениях основного технологического оборудования путем быстрого снижения мощности реактора и турбогенератора с одновременной коррекцией уровня разгрузки реактора устройством РОМ.

4.2.1.3 ПТК АЗ – ПЗ предназначен для прекращения или замедления цепной реакции деления нейтронов. ПТК АЗ – ПЗ состоит из АЗ, ПЗ – I, ПЗ – II.

4.2.2 Автоматизированная система управления турбоустановкой (АСУТ-1000-М) предназначена для управления технологическим процессом на АЭС и представляет собой программно-аппаратный комплекс, реализованный на базе микроЭВМ.

Система выполняет  следующие функции:

- управление  оборудованием функциональных групп  турбоустановки. Система ФГУ осуществляет  дискретное управление ИМ, арматурой и регуляторами ФГ в стационарном и переходных режимах работы АЭУ путем выдачи команд автоматического управления, защит и блокировок на нижнюю ступень иерархии управления (панели УКТС), обеспечивающую их реализацию;