АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА НАДЁЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ ЭНЕРГОБЛОКА ВВЭР-1000, ОСНАЩЁННОГО ТУРБОПРИВОДОМ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ

Иванов В.А. , Тарасов А.В.

СПбГТУ, г. Санкт-Петербург


До последнего времени большинство специалистов, занимавшихся регулированием турбоприводов питательных насосов (ТПН), рассматривали их изолированно, вне связи с регулированием парогенераторов. [1, 2]

Между тем система регулирования ТПН является составной частью системы регулирования питания парогенераторов (ПГ) [3]. Основная задача управления питанием – поддержание уровней воды в ПГ при всех режимах их работы. Представленная на рисунке 1 схема с первичным управлением регулирующими питательными клапанами (РПК), получила наибольшее распространение как в тепловой, так и в атомной энергетике.

Принципиальная схема системы регулирования подачи питательной воды с первичным управлением РПК

К – конденсатор; ПН – питательный насос; РПр – регулятор производительности; РС – регулятор скорости; РП – регулятор питания; СПП – сепаратор-промперегреватель; ЧВД – часть высокого давления; ЧНД – часть низкого давления.

Регулирование расхода питательной воды происходит в два этапа. Первый этап — изменяется положение РПК до значения, обеспечивающего новый требуемый расход питательной воды. Из-за изменившегося перепада на РПК регулятор производительности ТПН переставляет регулирующие клапаны приводной турбины, что вновь нарушает уже достигнутый баланс расходов пара и питательной воды. Второй этап — регулятор уровня повторным воздействием на РПК находит их положение, обеспечивающее баланс расходов и заданное значение перепада давлений. Такое взаимодействие двух контуров предопределяет колебательный характер процесса изменения расхода питательной воды и положение РПК.

В свою очередь, положение регулирующих клапанов ТПН также меняется в два этапа. На первом этапе при снижении мощности блока регулирующие клапаны ТПН прикрываются. На последующем этапе по мере снижения давления в СПП частота вращения ТПН опускается ниже заданного значения, и система регулирования перемещает клапаны ТПН к равновесному значению в новом режиме. Это предопределяет резко колебательный характер перемещения клапанов ТПН и изменение частоты его вращения.

Колебательные процессы в обоих контурах накладываются друг на друга, что создаёт затруднения в обеспечении качества управления питанием ПГ, а в некоторых случаях даже делает систему регулирования неустойчивой.

За основу исследуемой системы была принята система регулирования подачи питательной воды с первичным управлением РПК. По расчетной схеме (см. рис.) была составлена математическая модель системы регулирования подачи питательной воды. А по математической модели — структурная схема системы регулирования подачи питательной воды.

В процессе выполнения структурного и частотного анализов были получены передаточные функции и частотные характеристики контуров регулирования уровня и перепада на РПК. По полученным результатам сделаны следующие выводы:

  1. В ходе преобразования структурной схемы в ее структуре выделены изолированные контуры регулирования уровня и перепада на РПК и эквивалентное звено, передаточная функция которого названа множителем взаимного влияния.

  2. Наиболее критичным является контур регулирования уровня.

  3. Запас устойчивости в целом невелик. При определенных значениях параметров система становится неустойчивой. Пульсации частоты вращения питательных насосов могут серьезно изменять во времени отвод теплоты от теплоносителя первого контура в реакторах ВВЭР, что, во-первых, вызывает нарушение отвода теплоты от оболочек твэлов, а во-вторых, оказывает влияние на реактивность реактора.

Литература

  1. Калашников А. А. Повышение эффективности систем регулирования питательного турбонасосного агрегата: Дисс. канд. техн. наук: М.: МЭИ, 1986.

  2. Хизанцян М. С. Разработка и оптимизация электромеханической системы регулирования питательного турбонасосного агрегата: Дисс. канд. техн. наук: М.: МЭИ, 1985.

  3. Иванов В. А. Регулирование энергоблоков. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 311 с., ил.