Устройство автоматического управления мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора Советский патент 1982 года по МПК G05B17/02 G21C7/36 

Соглас.ющсе звено состоит из интеграторов и запоминающего устройства, что позволяет производить усредпепие измеренной импульсной мощности в течение каждого полупериода измепеиия иаиряжснпя сети и тем повысить быстродействие системы. Недостатком известггого устройства является узкий линейпый дпаназои изменения МОП1ИОСТИ иа иагрузке из-за нслине;пости характеристики Р;,:,ч,.ср (з,:), где jD,,:,v,cp измереииое ередпее за нолу ериод зпачеиие моииюети на иагрузке, Я;.;- - задаипое зпачеиие мощностей (входно ciuиал для снетемы) и зависимость характеристики Р ;,;(,.ср (Р::..} ОТ соиротив/енпи иагрхзки. Это об зЯС11яетея тем, что известное устpoiicTiio 5Н5ЛЯСТСЯ нел иейной с стемой, так как вк;п()чает в цени об)атиой евязи имну. (тиристорпый силовоГ блок) и пелипейи1 1е элемеиты (блок измерении моииюети, включаюп1ий блО,к иеремио -;ения). П)и активной ток и напряжение в сети имеют форму () , siH t, /- :А, Мпшвеииое значение iO/Kiio представить в виде /О-, Среднее зиачепие мощиост в иитервале (/I-: л («I угол открьн5аиия тиристора в силор,ом б.локе) 0 1редслится выра:-1В формуле (3) ирииято R ----- const. Учитывая, что соиротив.-ieiHe R зависит от температуры нагрева модели ТВЭЛ, б}дем иметь для различиых R еемейство кривых Р(а). Выходпая характеристика устроГи ;:; 3ai3iic;:;,:ocTb Р к,.,.,.,,, ( для разомкнутой системы также имеет 1 ел иейпый характер. При охвате элемептов уетройетва обратпой евязью етепепь иелиис}пюети характеристики Р л.-.-.ку (/за.;) у.МСПЬП1аеТСЯ, но 1;слипейиость сохраияется, и.мея значительную величину, особенно па начальном и копечно.м участке изменения аргу.мента. Причиной сохранения нелинейности характеристики Ризм.ср (Я:,ад) нри охвате системы обратной связью является то, что д;1я уиравле1Н1Я схемой сравнения в иых уетройствах 1снользуется , норниоиа.):.; 1Ч)Л,ко разноет) Р,.-;-,--: - - Рзй1. Зависимость характеристики Я-,;,. ,;-р (Я:,ад) от измснспгя еоиротивления пагрузки (темнературы) осложняет ноложеиие, так как на )1рактике требует тарировки устройства для различных значений еоиротивлеиия нагрузки и иримепепия дополпительп1)1х уетройств для вычисления сопротивлеи1 Я нагрузки при различных температурах. 1елпнейпость характеристики Be.ieT к иримеиеи)ю доиол-ппчмьных устро; |ств для ее устранения, иaиi) в вед ей и я (|)уикиионалыгых н реоб разов ате.чеГ|, )1вл;1К)ии1.сл довольно е,:1о;киыми. Лказа ЧН)1е нед-)ста1ки ..i xai;iT во ,мОу-. CTpfiiicTPa, .и:с I ав;1); |р KcnepiiNiCMiTax ,зк(, областью заограничиться лозо,льио До нн1)1х 31 ачеиип / :; , для K,;i0i)bix f,-,:,..-I, с ( ны.м ирибли/кси пел; (:/: }ю считать ;; иейиой функцией. Целью изобретения : пне .тианггюиа нз.менеш иечспк.- 11езав1 сим()ст iiar), зки. Указанная ne.ib достигастся Tt-M, что и устройство автоь-атического уиразлеиия г.ои1иостыо модели, содержаигее и.митатор кинетики )онов, б,чок уирав; е1;ия, интеграторы, .кпю.мииаюни-е устроГютво, ехеMv спаниен1(Я, п() к силовомх , - б.11), o;i()K измерения .мощности, вход кот()рог(.1 иодключеи к модели теи.ювыде.ипоHiero элемента, выход - - к первым isxo.iaM интеграторов, выходь: которых eoc;i.i;Heiibi С входа.ми заиомииаюиюго устройства, ы ходы б.мока уиравлеиия соединены с втг)рыми входами иитеграторов и .чаиохишаклпеjO строиства, донолнпте,-|ьно В15е.1ены inrтеграто, инвертор и сх.м.мато), ирич(1 ;ыxo.i, 3aHOM;iiiaKjHiero хстройства егкминен с иер;5ым вхо.чом д()И).1ннте.1ьпого штегратора, 1)1Х(,д имитат(;ра К :нетики neirrpc.ио, соедниен е ие;)вым входом сумматора и :;Т()р;,;м вхо.чом дои()Л1П(тсльи{)го иитегратора, выход иитсгратора через иивертор еое;uMieii с вторым входом схмматора, ;5ыход сх.мматора но.чключен к схеме сравнения. Па черте ь:с нредстав.леиа б.юк-схема VCTpoiicTija а1ггоматичеек()го нрав.1еиия моиии стью мо.че.лн тен.ловыдс.ляющего элемента я.Крного реактора. стро;;ство состоит из имитатора кииетики исфгроиор 1, 1 нтеграт()ра 2, ии:5сртора 3, с мматора -1, схемы сравнения 5. блока уиравлеиия 6, аналогс;вого заиол:и1:а1О1иег() устройства 7, нитеграторов 8 и 9, блока из.мере1|ия .vionuiocTn К). В1)1Х(;д схемы сравнения соединен с снловым блоком 11, бееиечивающим иитание модели тепловыеля1ои1,его эле.меита 12. Выход последней оединен с блоком измерения моииюети 10. Устройство работает следуюпгим обраом.

Заданный закон измснсння во времени мощностн тенловыделення моделнруется имнтатором кинетики нефтронов 1 (задатчиком мощности) в виде электрического сигнала Рзад н подается одиовременно на нервый вход сумматора 4 н второй вход интегратора 2. На нервый вход интегратора 2 подается электрический сигнал Ризм.ср, пронорциональный мощностн, фактически выделившейся на имитаторе тенловыделяющегося элемента 12. Таким образом, на выходе интегратора 2 имеем снгнал /, Л:(Рзад--Ризм.ср)-, выходе сумматора 4 - сигнал + Я(Рз д изм.ср)Я Здесь К - иостоянный коэффициент, т - текуи1ее время. Инвертор 3 служит для ооеснечения сигиала обратной необходимого знака для СВ5-.3;: Ризм.ср. Сигнал с сумматора 4 нодается на вход схемы сравнения 5, где сравнивается с линейно-иадающим напрял еннем геиератора. входящего в схему сравнения 5. В момент равенства {по модулю) нанряжения Сч н линейнс-падающего напряжения схема сравнения вырабатывает импульс, открывающий тиристоры силового блока И, и ток преходит на нагрузку 12. Мощность на нагрузке измеряется измсрнтелем мощности 10, KOTOpijiii вычисляет в кажды моwujHT мпивсиаос значение мопдности. ЭлекТрП.ССК; сиги;., И;)ОПО)ЦИОПа,1ЬИЬи1 Р,:зм нодается поочередно (через иолунернод) на вхо1ы интеграторов 8 и 9. Интегратор 8 (или 9), интегрируя мгновенное значение к концу каждого полхиериода изменения нанряжеиия сети вычисляет среднее значение мощности на нагрузке за нолупериод. Сиг)алы, иронорциопальные средним значениям :.ющности за полупсриод, с интеграторов 8 н 9 подаются иоочередио на входы аналогового запомииающего уетройства 7. На выходе запоминающего уст-ройства 7 сигнал является паиряжением, пронорииональным f и.ш.ср, и имеет внд кривой, предстовля1оп:,сй фупкнию Ризм.ср, -инроксимированную кусочно-ступенчатым образом. Сигнал с выхода запомииающего устр011ства 7 иодается на первый вход интегратора 2. Задачей устройства является обеспечение равенства во всем дианазоне изменения РИЗМ. ср -Язад, для чего необходимо нодобрать определенный угол (момент) открывания тиристора силового блока 11.

Подбор угла открывания тиристора силового блока совершается за несколько тактов (полупериодов напряжения сети).

НуСТЬ в исходном состоянии Р,,

следовательно, тириеторный блок 11 закрыт, ток на нагрузке равен нулю и р о

.ч.ср -- v.

Зададим Рзал Аад,- Тогда в нервом такте на входе схемы сравнення подается

}:апряжение

.-d-.

/Л; РЗ

д. О Данное выражение получено из уравнения (5). Член РИЗМ.СР в первом такте отсутствует, так как он вычисляетея только в конце первого такта (нолупериода). Напряжение lJ-2 в схеме сравнения сравнивается с лннейно-падающим напряжением. 3 момент их равенства (по модулю) с}4ема сравнения генерирует импульс, открывающий тиристоры силового блока 11, и ток течет на нагрузку. К концу первого такта интегратор 8 (или 9) вычнсляет Ризм.ср. и выдает его на вход заноминающего устройства 7, а носледнее, заиомнная Рнзчкср,, нодает его на интегратор 2. Во втором такте на вход схемы сравнения будет иодано напряжение L22 L-21-t-A j ( H3.4.cpiJU О К Рзал, |(Рз.д. р..-.. -, О Это напряжение вповь сравнивается с лннейно-падающим наиряженпем, момент их равенства определяет новую точку открывания тиристора силового блока И н соответственно )ювое зпачение РичмА-р,В третьем такте процесс повторяется. Управляющий сигнал нмеет теперь вид 6/23 224-Л (.д. - P,,3M.cp,)uf--(8) Характеристика .cp (Рчал) не зависит от изменення соиротивления нагрузки. Это объясняется принятым принципом работы схемы (подбором напряжения па интеграторе таким образом, чтобы обеспечивалось условие Рзгл - -Ризм.ср О). Данное условие достигается независимо от изменення параметров системы (сопротивления нагрузки, напряжения еети.). Эко1Гомическая эффективиость предлагаемого устройства заключается в следующем: ввиду линейности характеристики изм.ср (Язад) расширяется область приме