30. Система регулирования уровня в парогенераторе.

ёСистема регулирования уровня в парогенераторе h_б атомного энергобло­ка строится по тому же принципу, что и система регулирования в барабане котла (см. рис. 1.17).

Рис. 1.17

Система регулирования уровня в барабане котла. Применяемая в настоя­щее время схема регулирования уровня в барабанах котлов приведена на рис. 1 17, а. На вход регулятора уровня РУ подается взвешенная сумма (зна­чения весовых коэффициентов устанавливаются в БФ и KB) сигналов, оп­ределяющих текущие значения уровня в барабане h_б (0 (основной регули­руемой величины), расхода питательной воды G_n._B (г) (вспомогательной пере­менной состояния) и расхода перегретого пара из котла G_n._n(t) (возмущающего воздействия). Таким образом, информационная структура (рис. 1:17, б) рассмотренной системы регулирования сочетает в себе структуру системы ре­гулирования со вспомогательной переменной состояния (см. рис. 1.6, б) и системы с компенсацией возмущения (см. рис. 1.5). Назначение сигнала от вспомогательной переменной состояния здесь состоит в устранении влияния на уровень в барабане возмущений, идущих со стороны питательного клапа­на (самопроизвольного изменения расхода питательной воды, обусловлен­ного изменением давления воды в питательной магистрали), назначение сиг­нала от возмущения — устранить влияние на уровень изменения паровой нагрузки котла.

Для того, чтобы система работала без остаточной неравномерности, весо­вые коэффициенты БФ и KBподбираются таким образом, чтобы в устано­вившихся режимах, когда G_nB = G_n._n, их сигналы взаимно компенсирова­лись.

Необходимость применения сравнительно сложной системы регулирова­ния для такого, казалось бы, очень простого объекта, как барабан котла (ведь подобные функции выполнял уже регулятор Ползунова, показанный на рис. 1.8), обусловлена наличием в современных котлах высокого давления своеобразного эффекта «вскипания» уровня. Сущность этого явления состо­ит в следующем.

Пусть в какой-то момент времени регулятор турбины открывает клапан подвода пара к турбине, увеличивая расход перегретого пара из котла G_u,_n. Это должно было бы привести к падению уровня воды в барабане котла, од­нако в действительности сначала уровень быстро возрастает («вскипает») и лишь спустя некоторое время начинает меняться в «правильном» направле­нии (уменьшаться). Объясняется это тем, что в экранных трубах и барабанах котлов высокого давления находится не вода, а пароводяная смесь, объем ко­торой зависит от давления. Увеличение открытия клапана турбины приво­дит к немедленному падению давления над поверхностью испарения в бара­бане, объем пароводяной смеси увеличивается, что проявляется во времен­ном увеличении уровня. Аналогичное явление, но в другом направлении про­исходит при уменьшении степени открытия клапана турбины.

31. Способы регулирования давления пара перед турбиной.

Регулирование давления пара осуществляется путем:

изменения расхода пара на турбину;

изменения генерации пара;

сброса пара в конденсаторы и другие сбросные устройства.

Первый способ регулирования может быть применен только при работе турбины на мощную энергосистему (частота которой практиче­ски не зависит от мощности, вырабатываемой данной турбиной) и осу­ществляется путем воздействия регулятора давления на синхронизатор турбины.

Действительно, если, например, увеличивается частота сети, регулятор частоты враще­ния турбины прикрывает регулирующие клапаны, вызывая тем самым уменьшение расхода пара на турбину и ее мощности. Отсутствие балан­са между генерацией пара и его потреблением приведет к увеличению давления пара перед турбиной, что заставит регулятор давления пере­мещать синхронизатор турбины в сторону, соответствующую открытию клапанов, возвращая расход пара и мощность турбины к прежнему значению, но уже при новой частоте. С другой стороны, например, при увеличении мощности реактора, а следовательно, и генерации пара будет происходить повышение давления, и регулятор давления будет с помощью синхронизатора открывать клапаны турбины при той же частоте системы.

Схема с воздействием регулятора давления на синхронизатор турбины применяется на станциях, работающих как в базисном так и в регулирующем режимах. В последнем случае задание регулятору мощности реактора должно меняться, в зависимости от частоты сети и требуемой мощности блока.

Другим способом поддержания давления, применимым только в регулирующем режиме работы блока, является воздействие регуля­тора давления на задатчик мощности (или непосредственно на регули­рующие органы) реактора. В этом случае изменение частоты сети и связанное с ним перемещение регулирующих клапанов также приво­дят к изменению давления, но регулятор меняет не потребление, а ге­нерацию пара, приводя ее к новому значению, требуемому турбиной.

Регулирование давления путем сброса пара в специальные пароприемные устройства является наиболее быстродействующим способом и широко применяется на АЭС в аварийных ситуациях (срабатывание стопорных клапанов одной из турбин, отключение турбогенераторов блока от сети). Обычно предусматривается несколько устройств, при­нимающих пар в этих режимах (конденсаторы турбин, технологические конденсаторы, барботеры), кроме того, возможен сброс пара в атмос­феру. Нормально клапаны, управляющие сбросом пара, закрыты и открываются либо при появлении сигнала об аварийной ситуации, либо при повышении давления перед турбиной. С помощью этого метода можно отрабатывать возмущения, связанные лишь со снижением по­требления пара. Для отработки возмущений, связанных с увеличением потребления пара при постоянной мощности реактора, необходимо иметь постоянный сброс пара, уменьшая который можно добиться быстрого увеличения мощности турбины. Из-за своей очевидной неэко­номичности этот способ не нашел широкого применения на АЭС и мо­жет быть рекомендован лишь в исключительных случаях, например если в связи с необходимостью регулирования частоты системы к мо­бильности АЭС предъявляются дополнительные требования, превосхо­дящие возможности реактора.

Одним из способов построения системы регулирования давления сбросом пара является установка нескольких астатических регуляторов, каждый из которых управляет своим клапаном, изменяющим сброс в одно из пароприемных устройств. Заданное значение давления этих регуляторов должно быть выше значения, поддерживаемого основным регулятором, с тем, чтобы при нормальной работе клапаны сброса были бы закрыты. Если существует несколько устройств, которые должны включаться в определенной последовательности, уставки управляющих ими регуляторов различаются (регуляторы, включающиеся раньше, имеют более низкое заданное значение давления). Разность между уставками должна быть такой, чтобы их последовательность сохраня­лась при возможных погрешностях датчиков и регуляторов (1,5— 3,0 кгс/см²). При большом уменьшении нагрузки сначала будет ра­ботать основной регулятор; в случае, если повышение давления достиг­нет уставки первого регулятора сброса (например, в конденсатор тур­бины), он включится в работу. Дальнейшее повышение давления вызо­вет срабатывание второго регулятора сброса (например, в барботер). Если не считать начального периода, сброс пара через клапан второго регулятора будет происходить только в том случае, если полностью открытый клапан первого регулятора не может пропустить всего необ­ходимого расхода. Недостатками такой схемы могут считаться относи­тельно высокая уставка срабатывания последующих регуляторов и некоторая задержка в открытии сбросных клапанов, так как они начи­нают открываться только после того, как давление поднимается на зна­чительную величину спустя некоторое время после сброса нагрузки.

Цифровые регуляторы, входящие в состав СЦАР, обеспечивают поддержание регулируемых параметров в заданных пределах и с заданной степенью точности (в соответствии с техническими требованиями к алгоритмическому обеспечению СЦАР) с учетом сложной обратной связи регуляторов, в состав которой входят влияющие на объект регулирования другие технологические параметры, не являющиеся регулируемыми.

Объектами регулирования СЦАР являются технологические системы, оборудование в объеме машзала турбоустановки К-1000-60/1500-2.

К таким объектам относятся:

- собственно турбоустановка (ЭГСР - регулирование частоты вращения и мощности турбоустановки, СЦАР давления пара в концевых уплотнениях ЦВД и ЦНД);

- паропроводы свежего пара (СЦАР предтолчкового прогрева паропроводов и СРК - регулирование скорости прогрева металла трубопроводов свежего пара и СРК турбоустановки);

- сепараторы - пароперегреватели (СЦАР прогрева СПП - регулирование скорости прогрева металла СПП, давления греющего пара на вторую ступень СПП, температуры пара в ресиверах за СПП);

- оборудование БРУ-К (СЦАР давления пара в ГПК - регулирование давления пара в ГПК при пуске и останове энергоблока, программное изменение давление пара в ГПК при разогреве и расхолаживании энергоблока, предотвращение повышения давления пара в ГПК за допустимые пределы при сбросах нагрузки турбины);

- система паропроводов собственных нужд (СЦАР давления пара в КСН и питания ТПН, СЦАР давления пара в деаэраторах турбины);

- тракт основного конденсата (регулирование уровня конденсата в конденсаторах турбины, регулирование уровней конденсата в деаэраторных баках, регулирование давления конденсата на напоре КЭН 2-ой ступени);

- турбопитательные насосы (СЦАР разворота, частоты вращения, производительности и максимального расхода ТПН);

- система питательной воды (СЦАР уровней ПВ в парогенераторах);

- подогреватели высокого давления (СЦАР прогрева и уровней КГП в ПВД);

- подогреватели низкого давления (СЦАР уровней КГП в ПНД-1,3,4);

- конденсатосборники СПП (СЦАР уровней КГП в конденсатосборниках первой и второй ступеней СПП);

- сепаратосборники СПП (СЦАР уровней сепарата в сепаратосборниках СПП).

136