СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ Российский патент 2015 года по МПК G21C7/36 

Изобретение относится к области управления энергетическими установками, включая ядерные энергетические стационарные и транспортные установки, в том числе с жидкометаллическим теплоносителем и закритическими параметрами пара.

Известны способы управления ядерной энергетической установкой путем поддержания заданной температуры пара изменением температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора и регулированием давления пара клапаном травления или дросселирования пара. [Плютинский В.И., Погорелов В.И. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1983. Стр.168, рис.9.6 и стр.174, рис.9.12].

В парогенераторах без сепаратора регулирование температуры пара изменением расхода питательной воды сопровождается изменением давления пара. Это может привести к увеличению травления пара или степени дросселирования пара, снижению КПД установки. Кроме того, одновременное влияние на давление пара системы регулирования температуры пара и системы регулирования давления пара могут вызвать автоколебания между регуляторами клапаном травления пара и температуры теплоносителя.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ управления энергетической установкой поддержанием температуры пара путем регулирования температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения ее измеренного значения от своей уставки, при этом давление пара регулируют корректировкой заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения измеренного давления от своей уставки. [Юркевич Г.П. Принципы управления реакторами с регулируемой циркуляцией теплоносителя. // Атомная энергия. 2002. Т.93. Вып.3, рис. стр.192, текст стр.194-196].

Известный способ имеет следующие недостатки. Для поддержания заданного значения температуры пара задание температуры теплоносителя на входе парогенератора без сепаратора (или на выходе реактора ядерной энергетической установки) производится по заранее рассчитанной программе пропорционально сигналу изменения уставки мощности. Реальные условия могут отличаться от расчетных. Соответственно погрешностям расчета температура пара будет отличаться от заданного значения. Кроме того, регулирование давления пара изменением расхода питательной воды ведет к изменению мощности установки, а соответственно к изменению температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора (на выходе реактора ядерной энергетической установки) и одновременно изменению температуры пара. При этом изменение температуры теплоносителя на входе парогенератора сопровождается изменением давления пара. Все это может вызвать автоколебания между регуляторами температуры и давления пара.

Задачей изобретения является устранение перечисленных недостатков прототипа.

Поставленная задача и получаемый технический результат реализуются предложенной совокупностью существенных признаков:

Способ управления энергетической установкой поддержанием температуры пара путем регулирования температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения ее измеренного значения от своей уставки, при этом регулируют давление пара корректировкой заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения измеренного давления пара от своей уставки,

причем

дополнительно вводят уставку температуры пара и процесс корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора, формируют сигнал отклонения измеренной температуры пара от уставки температуры пара, затем по полученному сигналу отклонения управляют корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора, при этом

- дополнительно вводят уставку включения корректора уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора, а при достижении измеренной температуры пара этой уставки включают управление корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура парогенератора на входе парогенератора;

- дополнительно вводят процесс включения и отключения действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара, при этом в момент начала действия корректировки заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки управление корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора отключают, а включают его в момент окончания действия корректировки заданного расхода питательной воды;

- дополнительно вводят процесс включения и отключения действия корректировки заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки, при этом в момент начала действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара управление корректировкой заданного расхода питательной воды отключают, а включают его в момент окончания действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара.

Указанная выше совокупность существенных признаков поясняется следующим:

Коррекция уставки температуры теплоносителя первого контура на выходе реактора по температуре пара позволяет исключить влияние ошибок расчета и обеспечить поддержание заданной температуры пара на всех уровнях энергетической мощности. Наибольший экономический эффект может быть получен при использовании предлагаемого способа при закритических температурах пара.

Приоритет включения корректировки заданного расхода питательной воды или включения корректировки заданной температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора определяется требованиями к параметрам пара, зависит от типа парогенератора и турбины и устанавливается в процессе проектирования системы управления энергетической установки и по результату математического моделирования процесса управления энергетической установкой.

Пример реализации предлагаемого способа рассмотрен для энергетической установки, где в качестве источника тепла применен ядерный реактор. Схема реализации способа представлена на фигуре с пояснениями в описании, где использованы следующие обозначения:

1 - корректор уставки температуры теплоносителя на входе парогенератора(на выходе ядерного реактора);

2 - блок управления корректором уставки температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора);

3 - блок включения корректора уставки температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора);

4 - блок управления исполнительными механизмами регулирующих органов изменения температуры теплоносителя на выходе ядерного реактора 5;

5 - ядерный реактор;

6 - парогенератор;

7 - устройство отключения и включения блока 2 управления корректором уставки температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора) или блока 11 управления корректором задания расхода питательной воды;

8 - блок управления расходом питательной воды;

9 - задатчик расхода питательной воды;

10 - корректор задания расхода питательной воды;

11 - блок управления корректором задания расхода питательной воды;

12 - блок управления клапаном травления; а также

tоупг - уставка температуры пара;

tоувк - уставка температуры включения корректора уставки температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора);

tоУвых яр - уставка температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора);

tовых яр - сигнал измеренной температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора);

Δto=tоУвых яр - tовых яр - сигнал отклонения температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора) от своей уставки;

tопг - сигнал измеренной температуры пара;

Ри - сигнал измеренного давления пара;

Pу - уставка давления пара.

Контур теплоносителя реактора называют первым контуром установки и парогенератора, а контур питательной воды и пара называют вторым контуром установки и парогенератора.

Коррекция уставки tоУвых яр температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора) производится только в диапазоне прямой зависимости температуры пара tопг от температуры теплоносителя tовых яр первого контура. При изменении расхода питательной воды во втором контуре температура пара tопг может выйти из диапазона прямой зависимости от температуры теплоносителя первого контура tовых яр. Поэтому блок 3 включает корректор 1 уставки tоУвых яр температуры теплоносителя на входе парогенератора (на выходе ядерного реактора), когда измеренная температура tопг пара достигает значение уставки tоувк. Осуществляется коррекция уставки tоУвых яр по сигналу блока 2 - разности измеренной температуры пара tопг и ее уставки tоупг. По сигналу отклонения Δto=tоУвых яр - tовых яр блок управления 4 с помощью исполнительных механизмов регулирующих органов устанавливает температуру теплоносителя на выходе реактора (теплоносителя первого контура на входе парогенератора) tовых яр равной новому значению уставки температуры теплоносителя на выходе реактора (теплоносителя первого контура на входе парогенератора) tоУвых яр.

Если по результату математического моделирования процесса управления энергетической установкой корректировка уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора tоУвых яр по сигналу разности измеренной температуры пара tопг и ее уставки tоупг имеет приоритет перед корректировкой заданного значения расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки, то устройство 7 по заданному алгоритму между блоками 2 и 11 включает и выключает блок управления 11, когда работает блок 2.

Если приоритет перед корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу разности измеренной температуры пара tопг и ее уставки tоупг имеет корректировка заданного значения расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки, то устройство 7 по заданному алгоритму между блоками 2 и 11 включает и выключает блок управления 2, когда работает блок 11.

Это позволяет исключить одновременную работу корректора уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора и корректора заданного расхода питательной воды, а соответственно их одновременное взаимное влияние, создание ими автоколебаний в системе управления энергетической установки.

Изобретение относится к области управления энергетическими установками, включая ядерные энергетические стационарные и транспортные установки, в том числе с жидкометаллическим теплоносителем и закритическими параметрами пара. Энергетической установкой управляют поддержанием температуры пара путем регулирования температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения ее измеренного значения от своей уставки. При этом регулируют давление пара корректировкой заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения измеренного давления пара от своей уставки с корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения измеренной температуры пара от своей уставки. Корректировку уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора включают при достижении измеренной температуры пара уставки включения корректора. Технический результат - исключение автоколебания системы за счет взаимной блокировки между корректировкой уставки температуры на входе парогенератора и корректировкой заданного расхода питательной воды. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления энергетической установкой поддержанием температуры пара путем регулирования температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу отклонения ее измеренного значения от своей уставки, при этом регулируют давление пара корректировкой заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения измеренного давления пара от своей уставки, отличающийся тем, что дополнительно вводят уставку температуры пара и процесс корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора, формируют сигнал отклонения измеренной температуры пара от уставки температуры пара, затем по полученному сигналу отклонения управляют корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят уставку включения корректора уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора, а при достижении измеренной температуры пара этой уставки включают управление корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура парогенератора на входе парогенератора.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно вводят процесс включения и отключения действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара, при этом в момент начала действия корректировки заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки управление корректировкой уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора отключают, а включают его в момент окончания действия корректировки заданного расхода питательной воды.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно вводят процесс включения и отключения действия корректировки заданного расхода питательной воды по сигналу отклонения давления пара от своей уставки, при этом в момент начала действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара управление корректировкой заданного расхода питательной воды отключают, а включают его в момент окончания действия корректировки уставки температуры теплоносителя первого контура на входе парогенератора по сигналу температуры пара.