Сборник тезисов докладов VIII Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2005

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность ядерных технологий»

Все доклады секции


ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛАЖНОПАРОВЫХ ТУРБИН К-500-65/3000 ПРИ ИХ УЧАСТИИ В ПРОТИВОАВАРИЙНОМ УПРАВЛЕНИИ ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ

Лебедев В.И., Куликова Г.Г., Тарасов А.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

В пропорционально развитых энергосистемах генерирующие мощности ТЭС, ГЭС, АЭС обеспечивают надёжное и бесперебойное покрытие суточных, недельных и месячных графиков нагрузки. Для агрегатов АЭС задача предотвращения или локализации системной аварии представляется ещё более важной, чем на ТЭС [1]. Это вызвано необходимостью длительного расхолаживания реакторной установки после её полного останова. Один из эффективных способов обеспечения устойчивости энергосистем связан с кратковременной импульсной разгрузкой паровых турбин и последующим быстрым восстановлением мощности до исходного значения [2].

Подавляющее большинство АЭС с водным теплоносителем оснащены турбинами на насыщенном паре. Основные конструктивные особенности таких установок связаны с относительно низкой экономичностью (большие расходы пара), нарастающей влажностью по ступеням (организация сепарации между цилиндрами), а также достаточно большими массами влаги, распределёнными по проточной части турбины.

Отличие динамических свойств влажнопаровых турбин (ВПТУ) как объектов регулирования от аналогичных свойств турбоагрегатов на перегретом паре определяется рядом противоречивых факторов. С одной стороны, для ВПТУ характерны в 1,5-3 раза большие, чем у равных им по мощности турбин перегретого пара, значения динамической постоянной ротора. Так, для турбины К-500-65/3000, работающей в составе энергоблока РБМК-1000, динамическая постоянная инерции ротора составляет 10,2 с, а для турбины К-500-240/3000 – 5,8 с. Увеличение динамической постоянной ротора благоприятно влияет на динамические свойства турбины. Положительное влияние также оказывает характерное для ВПТУ уменьшение динамической постоянной промперегрева (ПП). Это связано с тем, что количество аккумулированных пара и воды в сепараторах-пароперегревателях (СПП) ВПТУ в 5-7 раз меньше. Динамические постоянные времени СПП и ПП для турбин К-500-65/3000 и К-500-240/3000 составляют 2 с и 12,7 с соответственно. С другой стороны, поверхности проточной части ВПТУ, её камер и патрубков регенеративных отборов покрыты плёнкой влаги. Толщина водяных плёнок на подвижных и неподвижных частях различаются почти на порядок, и составляет на неподвижных поверхностях 159-220 мкм, а на вращающихся 20 мкм. В этой плёнке и в объемах воды сосредоточенных в различных резервуарах, заключена значительная масса воды, которая оказывает существенное влияние на динамику регулирования турбины. Образование дополнительного пара в проточной части турбины, увеличивая запаздывание начала снижения вращающего момента турбины, повышает заброс частоты вращения при сбросах нагрузки, а также уменьшает скорости снижения мощности турбины при необходимости экстренной разгрузки по команде противоаварийной автоматики.

Особенностью системы автоматического регулирования турбин К-500-65/3000 является релейная характеристика привода стопорных заслонок (СЗ) ПП, время открытия которых составляет 8-12 с. Регулирующие клапаны (РК) открываются на 85% за 1,4-1,6 с [3]. Разные скорости открытия приводят к срабатыванию защиты по несоответствию при подаче в систему регулирования сигналов прямоугольной формы длительностью менее 0,6 c. Указанная выше особенность приводит также к возникновению двух «волн» повышения давления в СПП. Первая «волна» связана с испарением влаги, находящейся в проточной части турбины и СПП, а вторая – с большей скоростью открытия РК по сравнению с СЗ. Для уменьшения несоответствия положения клапанов и стопорных заслонок, а также недопущения срабатывания предохранительных клапанов СПП возможна подача прямоугольного сигнала с экспоненциальным съёмом. При этом РК должны находиться на нижнем упоре не менее 2 с, что оказывает существенное влияние на режим работы реакторной установки [4]. Предпочтительным представляется подача сигнала по перемещению РК на выключатель сервомотора СЗ, либо приведение в соответствие времени открытия РК и СЗ путём модернизации существующих СЗ или установки новых органов регулирования.

 

Литература

1.        Иванов В.А. Особенности регулирования турбоагрегатов АЭС// Теплоэнергетика, 1982, № 4. – с. 27-30.

2.        Иванов В.А. Участие энергоблоков АЭС в противоаварийном управлении энергосистемами/В.А. Иванов, Г.М. Рудницкий,
Ю.В. Ожиганов и др. // Научные исследования в области ядерной энергетики в технических вузах России/Под ред. В.Д. Кузнецова. – М.: Издательство МЭИ, 1999. – с. 22-24.

3.        Ляпин Э.А. Испытание системы регулирования турбоустановки К-500-65/3000/ Э.А. Ляпин, В.М. Боровков, В.В. Слесаренко и др.// Энергетик, 1979, №2. – с. 11-12.

4.        О привлечении энергоблоков с реакторами РБМК к противоаварийному регулированию в энергосистеме. Васильев Ю.С., Лебедев В.И., Куликова Г.Г., Тарасов А.В. – труды ЦКТИ, 2002, вып. 282, с. 84-88.