Моделирование системы автоматического регулирования уровня воды в парогенераторе атомной электростанции | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №22 (102) ноябрь-2 2015 г.

Дата публикации: 15.12.2015

Статья просмотрена: 990 раз

Библиографическое описание:

Штапова А. Г., Мефедова Ю. А. Моделирование системы автоматического регулирования уровня воды в парогенераторе атомной электростанции // Молодой ученый. — 2015. — №22.5. — С. 53-56. — URL https://moluch.ru/archive/102/23634/ (дата обращения: 22.07.2018).

 

Производство рабочего пара на АЭС осуществляется или в ядерных реакторах (одноконтурные реакторы), или в специальных теплообменных установках (парогенератор в двухконтурных схемах). В статье рассматривается парогенератор ПГВ-1000, предназначенный для выработки насыщенного пара давлением 64 кгс/см2 с влажностью 0,2 % при температуре питательной воды составляет 220 ± 4 °С) в составе энергоблока АЭС с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1000.

Регулирование уровня в парогенераторе (ПГ) сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подводом питательной воды. Параметром, характеризующим материальный баланс, является уровень воды в парогенераторе. К стабилизации уровня предъявляются довольно жесткие требования. Для ПГ с ВВЭР-1000 номинальный уровень составляет 2450 мм от внутренней образующего корпуса. Точность поддержания уровня в статических режимах составляет ±50 мм от номинального уровня, в динамике ±150 мм от номинального уровня (с учетом нечувствительности регулятора). Повышение уровня воды от номинального уровня не допускается из-за затопления и нарушения работы сепарационных устройств (заброс воды в турбину), а снижение уровня из-за оголения поверхности нагрева.

Возмущающими воздействиями на уровень воды ПГ являются:

а) расход пара (нагрузка);

б) изменение расхода питательной воды;

в) изменение температуры питательной воды;

г) изменение расхода продувки;

д) изменение теплоотвода со стороны первого контура (изменение средней температуры первого контура или отклонение ГЦН).

При возмущении расходом пара (нагрузка) или отключении ГЦН (изменение теплоподвода) проявляется явно выраженное ‹‹набухание›› уровня, т. е. изменение его в начальные моменты времени в сторону, не соответствующую знаку возмущающего воздействия. Поэтому в системах регулирования уровня, уровень поддерживается изменениям подачи питательной воды. В стационарных режимах подача питательной воды равно расходу пара на турбину. Динамические свойства парогенератора являются неблагоприятным с точки зрения стабилизации уровня, поэтому для поддержания уровня воды непригодны обычные одноимпульсные схемы.

На рис. 1 изображена трехимпульсная схема регулирования уровня воды.

В данной схеме исполнительный механизм питательного клапана управляется регулятором, на вход которого подаются сигналы по уровню, расходу пара и расходу воды.

Использование трехимпульсной САР уровня воды в ПГ с ПИ-регулятором позволяет с импульсами по расходу питательной воды и пара регулировать объект с эффектом «набухания».

Рис. 1. Трехимпульсная схема регулирования уровня воды: 1 — исполнительный механизм питательного клапана; 2 — регулятор; 3 — сигнализатор по уровню; 4 — сигнализатор по расходу пара; 5 — сигнализатор по расходу воды; 6 — парогенератор

 

Таким образом, возможно подавление скачкообразных возмущений расходом пара величиной до 18 кг/с без выхода уровня из пятидесяти миллиметровой зоны. При всем этом получаем апериодический переходный процесс регулирования. На основании схемы рисунка 1 разработана функциональная схема САР уровня, представленная на рис. 2.

Рис. 2. Функциональная схема регулирования уровня воды в парогенераторе: Р — регулятор; ИМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган; ТП — трубопровод; ПГ — парогенератор; ДРП — датчик расхода пара; ДУ — датчик уровня; ДРВ — датчик расхода воды

 

Передаточная функция парогенератора описывается как сумма трех параллельно соединенных блоков, учитывающих динамические свойства парогенератора [1]. С учетом рассчитанных численных значений параметров передаточных функций элементов САР, построены модели системы в Simulink, представленные на рис. 3.

Рис. 3. Модели трехимпульсной САР уровня воды в парогенераторе

 

Параметры ПИ-регуляторы рассчитаны при помощи инструментального пакета NonlinearControlDesignBlockset (NCD-Blockset), который предоставляет в распоряжение пользователя графический интерфейс для настройки параметров динамических объектов, обеспечивающих желаемое качество переходных процессов. Задание динамических ограничений осуществляется в визуальном режиме (рис. 4). Основным требованием является увеличение быстродействия системы, вследствие чего требуемое время регулирования задано 200 с. Значения пропорциональной составляющей 2,0019, интегральной -0,0016.

Результаты моделирования моделей САР без регулятора (кривая 1) и с регулятором (кривая 2) представлены на рис.5.

Рис. 4. Измененная фигура ограничений для переходного процесса САР

 

Рис. 5. Графики переходных процессов САР уровня воды в парогенераторе

 

В результате использования рассчитанного ПИ-регулятора время регулирования с 600 с уменьшилось до 200 с.

 

Литература:

 

  1. Демченко В. А. Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС / В. А. Демченко. — Одесса: Астропринт, 2001. — 395с.
Основные термины (генерируются автоматически): питательная вода, расход пара, номинальный уровень, исполнительный механизм, парогенератор, расход воды, питательный клапан, динамическое свойство парогенератора, материальный баланс, САРА уровня воды.


Похожие статьи

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Регулирование уровня воды в барабане котла. Параметром, характеризующим баланс между отводом пара и подачей воды в котел, является уровень воды в барабане котла.

Липов Ю. М. Котельные установки и парогенераторы.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

В зависимости от положения заслонки регулирующего клапана изменяются расход и давление свежего пара перед турбиной.

Моделирование системы автоматического регулирования уровня воды в парогенераторе атомной электростанции.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

Тогда формула баланса по влаге (1) примет вид: (3). где: , - соответственно санитарный расход воздуха, подаваемого и

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура...

Оценка эффективности основных элементов оборудования...

При расчете данных характеристик эффективности используют метод тепловых балансов, основанный на применении 1-го закона

Александров, А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник / А. А. Александров, Б. А. Григорьев.

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

С газотурбинной установкой, работающей на парогазовой смеси, которая образуется при впрыске воды (или пара) в газовый тракт перед турбиной; С высоконапорным парогенератором

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Доля расхода питательной воды при отключении одного насоса

− ПН с электродвигателем. Выбираем питательный с турбоприводом. Номинальная мощность турбины 300 МВт. Температура пара .

Совершенствование систем автоматики паровых котлов: залог их...

направляющего аппарата дымососа или частотно-регулируемым приводом двигателя дымососа; 4) автоматическое плавное регулирование уровня воды в барабане котла путем управления исполнительным механизмом регулирующего клапана на подаче воды в котел; 5)...

Автоматизация процесса дозирования сыпучего материала...

Механизмы для измерения расхода воды в открытых каналах. О частоте пульсации сыпучего тела, выходящего из выпускного отверстия бункера наибольшего расхода.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Регулирование уровня воды в барабане котла. Параметром, характеризующим баланс между отводом пара и подачей воды в котел, является уровень воды в барабане котла.

Липов Ю. М. Котельные установки и парогенераторы.

Расчёт характеристик системы автоматического управления...

В зависимости от положения заслонки регулирующего клапана изменяются расход и давление свежего пара перед турбиной.

Моделирование системы автоматического регулирования уровня воды в парогенераторе атомной электростанции.

Эффективное осушение воздуха помещений бассейнов

Тогда формула баланса по влаге (1) примет вид: (3). где: , - соответственно санитарный расход воздуха, подаваемого и

В соответствии с [1] в плавательных бассейнах температуру поверхности воды необходимо поддерживать на уровне 26–28°С. При этом температура...

Оценка эффективности основных элементов оборудования...

При расчете данных характеристик эффективности используют метод тепловых балансов, основанный на применении 1-го закона

Александров, А. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: справочник / А. А. Александров, Б. А. Григорьев.

Особенности использования парогазовых установок на ТЭС

С газотурбинной установкой, работающей на парогазовой смеси, которая образуется при впрыске воды (или пара) в газовый тракт перед турбиной; С высоконапорным парогенератором

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Доля расхода питательной воды при отключении одного насоса

− ПН с электродвигателем. Выбираем питательный с турбоприводом. Номинальная мощность турбины 300 МВт. Температура пара .

Совершенствование систем автоматики паровых котлов: залог их...

направляющего аппарата дымососа или частотно-регулируемым приводом двигателя дымососа; 4) автоматическое плавное регулирование уровня воды в барабане котла путем управления исполнительным механизмом регулирующего клапана на подаче воды в котел; 5)...

Автоматизация процесса дозирования сыпучего материала...

Механизмы для измерения расхода воды в открытых каналах. О частоте пульсации сыпучего тела, выходящего из выпускного отверстия бункера наибольшего расхода.

Задать вопрос