Учебное пособие по теме Автоматический регулятор мощности арм
 Скачать 1.13 Mb.
|
|
Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности Кафедра автоматизации технологических процессов и производств АНИКЕВИЧ К.П. Автоматический регулятор мощности реактора (АРМ) Севастополь 2005 г. Введение Учебное пособие по теме: «Автоматический регулятор мощности АРМ» предназначено для проведения обучения студентов в части получения знаний по оборудованию СУЗ: АРМ. Данное пособие предназначено для того, чтобы дать необходимые начальные теоретические знания по оборудованию АРМ для дальнейшего изучения работы оборудования и его технической эксплуатации. Это пособие входит в дисциплины «Технические средства автоматизации», «Эксплуатация КСУ», «Системы автоматического управления и защиты» и может быть использовано для подготовки и поддержания квалификации оперативного и ремонтного персонала цеха ТАИ, а также оперативного персонала БЩУ. Пособие разработано на основании учебной, заводской и эксплуатационной документации оборудования АРМ. В данном пособии представлены сведения о назначении оборудования АРМ и его основных и дополнительных функциях, а также их технических характеристиках. Перечислены состав и размещение на энергоблоке АЭС оборудования АРМ. Изложены устройство и принцип работы этого оборудования. Перечислены входные и выходные сигналы, взаимосвязи с другими элементами АСУ ТП энергоблока. Рассмотрены структурные и частично принципиальные схемы АРМ. Описаны условия и режимы работы этого оборудования. Рассмотрены вопросы по вводу в работу, выводу из работы, а также эксплуатации оборудования АРМ. 1 АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ АРМ-5С 1.1 Назначение АРМ-5С Стационарные режимы работы АЭУ не могут поддерживаться самопроизвольно, так как в процессе работы установка неизбежно подвергается различным возмущающим воздействиям. Эти возмущения могут быть как внешние (изменения нагрузки энергосистемы), так и внутренние (плановые или аварийные переключения оборудования АЭС и пр.). Поэтому АЭУ АЭС должна быть снабжена системой регулирования, которая вырабатывает управляющее воздействие на органы управления и таким образом поддерживает АЭУ на заданном режиме работы. Одним из элементов системы регулирования и является регулирующее устройство АРМ-5С. Автоматический регулятор мощности реактора АРМ-5С является составной частью системы регулирования мощности энергоблока совместно с системой ЭГСР и устройством РОМ. Регулирующее устройство АРМ-5С предназначено для поддержания мощности реактора в соответствии с мощностью турбогенератора и стабилизации нейтронной мощности реактора на заданном уровне. Автоматический регулятор мощности реактора АРМ-5С относится к системам нормальной эксплуатации, важным для безопасности (СНЭВБ), классификационное обозначение 3Н по ОПБУ-2000. АРМ-5С состоит из двух панелей, имеющих общее обозначение HQ-21. Принцип работы АРМ-5С основан на непрерывном сравнении значений текущего регулируемого параметра (нейтронная мощность реактора, давление пара в главном паровом коллекторе 2-го контура) со значениями параметра, записанными в регуляторе и являющимися для него заданием. АРМ-5С воздействует на ОР СУЗ, приводя изменившийся параметр регулирования к заданному значению. Устройство АРМ-5С обеспечивает следующие режимы работы: режим астатического поддержания нейтронной мощности (режим «Н»); режим астатического поддержания теплотехнического параметра воздействием на ОР СУЗ (режим «Т»); режим поддержания теплотехнического параметра по компромиссной программе воздействием на ОР СУЗ (режим «К»); стерегущий режим поддержания теплотехнического параметра воздействием на ОР СУЗ (режим «С»). Для выполнения основных функций в комплект АРМ-5С входят два регулятора: РРН и РРТ, каждый из которых состоит из трех независимых каналов. Для повышения надежности и помехоустойчивости выходной сигнал каждого регулятора формируется по мажоритарному принципу "два из трех", т.е. воздействие от регулятора передается на ОР СУЗ только в том случае, если, по крайней мере, два канала из трех выдадут сигнал на перемещение ОР СУЗ в данном направлении. Регулятор реактора по нейтронной мощности РРН предназначен для стабилизации нейтронного потока в ректоре на заданном уровне со статической точностью 2% от заданного значения (режим «Н») путем перемещения органов регулирования реактора (кластеров). Если регулятор работает в этом режиме, то поддержание давления пара перед турбиной при необходимости осуществляется дистанционно или автоматически с помощью ЭГСР турбины. Регулятор реактора по теплотехническому параметру РРТ предназначен для стабилизации теплотехнического параметра (давление пара перед турбиной) на заданном уровне со статической точностью 0,5 кгс/см2 путем воздействия на мощность реактора перемещением ОР (режим «Т»). Поскольку основной причиной изменения давления пара перед турбиной являются колебания мощности, данный регулятор поддерживает тепловую мощность реактора в соответствии с требуемой мощностью турбины. При работе устройства в режиме «С» осуществляется снижение мощности реактора при увеличении значения давления по сравнению с заданным значением. Зона нечувствительности регулятора РРТ для режима «С» - +1 кгс/см2 . Увеличение мощности реактора при работе регулятора в этом режиме не производится. Включение АРМ-5С в режим «С» осуществляется только из режима «Т». При работе устройства АРМ-5С в режиме «К» на уровнях мощности, меньших некоторой тепловой мощности Q0, осуществляется поддержание постоянного давления в паровых коллекторах, а при уровнях мощности больших Q0, осуществляется поддержание постоянной температуры теплоносителя в реакторе. Примечание. В конструкции регулятора АРМ-5С режим стабилизации давления пара с автоматическим изменением его заданного значения (режим «К») в настоящее время не используется и в данном пособии не рассматривается. АРМ-5С поддерживает нейтронную мощность в диапазоне 3-110% Nном, а давление во II-м контуре в диапазоне 57-67 кгс/см2. Функциональная схема регулирования мощности энергоблока устройством АРМ-5С показана на рисунке 1.  Кроме основных функций АРМ-5С выполняет следующие дополнительные функции: по канальное суммирование и усреднение сигнала по текущей нейтронной мощности реактора; сравнение входных сигналов по регулируемым параметрам с заданными значениями; преобразование аналоговых сигналов в трехпозиционный дискретный сигнал; автоматическая запись заданного значения регулируемого параметра при включении АРМ-5С в работу; автоматическое переключение режимов работы; при возникновении определенных ситуаций на энергоблоке осуществляет запрет работы АРМ-5С на увеличение или уменьшение мощности реактора; при появлении сигнала ПЗ-1 АРМ-5С отключается от управления реактором; выдача соответствующих сигналов в устройства, связанные с работой АРМ-5С; выдача соответствующих сигналов на регистрацию о работе и режимах АРМ-5С; выдача соответствующих сигналов в цепи световой и звуковой сигнализации на панели АРМ-5С и БЩУ. Технические характеристики АРМ-5С сведены в таблице 1 Таблица 1 Технические характеристики АРМ-5С
Состав оборудования АРМ-5С АРМ-5С состоит из трех независимых технологических каналов, выходные сигналы которых объединены схемой «2 из 3-х». В каждый канал входят по одному устройству РРН и РРТ, расположенных на панелях щита СУЗ HQ-21. Блоки каждого регулятора располагаются в четырех каркасах (три собственно регулятор и один - блоки питания). Блоки У5, СН2, П6-1 относятся к каналу РРН. Блоки ЛГ, Д2, У6, СД-2, П6-2, П6-3 - к каналу РРТ. Блоки БС, БЗ, БУР, УК8, ПУС-АРМ-5С являются общими для КРРН и КРРТ. Каждый технологический канал АРМ-5С имеет собственные блоки питания, расположенные в отдельном каркасе. Блок БПС-12 питает напряжением 12В все операционные усилители обоих регуляторов. Блок БП-24 питает напряжением 24В схемы логики обоих регуляторов. Блок БЗ предназначен для подачи соответствующего напряжения на блоки КРРН и КРРТ, а также отключения каналов при снижении питающего напряжения. Питание блоков питания каналов АРМ-5С осуществляется через предохранители от 7ШПВ, 8ШПВ ,9ШПВ напряжением 220В, 50Гц. В  нешний вид одного технологического канала панели АРМ-5С показан на рисунке 2. Исходя из выполнения АРМ-5С основных функций, на его соответствующие каналы регулирования должны поступать сигналы по регулируемому параметру. В каждый канал регулятора реактора по нейтронной мощности РРН поступают аналоговые сигналы напряжения положительной полярности, пропорциональные нейтронному потоку N от АКНП-СУЗ. Эффективная работа АРМ-5С осуществляется на уровне мощности РУ более 5% номинальной, т.е. при работе АКНП-СУЗ в диапазоне энергетическом (ДЭ). Измерение нейтронной мощности в каждом канале ДЭ АКНП-СУЗ осуществляется двумя ионизационными камерами. Далее сигнал с каждой ионизационной камеры поступает поканально на соответствующую стойку УНО АКНП-СУЗ, где он обрабатывается в БИК-03А1 и через УКЦ АКНП-СУЗ выдается на вход АРМ-5С двумя сигналами. АКНП-СУЗ состоит из двух независимых аналогичных комплектов, поэтому на каждый канал регулятора реактора по нейтронной мощности РРН АРМ-5С поступают сигналы от четырех ионизационных камер ДЭ. Распределение сигналов от АКНП по принадлежности к регулирующим комплектам АРМ-5С осуществляется следующим образом. От измерителей БИК-03А1 1, 4УНО-01А1 - к первому каналу АРМ-5С; от измерителей БИК-03А1 2, 5УНО-02А1 – ко второму каналу АРМ-5С; от измерителей БИК-03А1 3, 6УНО-01А1 - к третьему каналу АРМ-5С. Эти сигналы поступают на блок У5 каждого канала АРМ-5С. В каждый канал регулятора реактора по теплотехническому параметру РРТ поступает токовый аналоговый сигнал по давлению пара в главном паровом коллекторе 2-го контура. Эти сигналы поканально берутся с датчика давления «Сапфир» и через блоки БР-Т в шкафу УКТС HQ-10 места 30, 33, 36 поступают на соответствующие входы АРМ-5С. Для первого канала АРМ-5С канала РРТ сигнал берется с датчика позиция RC12P02B1, для второго канала - RC12P02B2, для третьего канала - RC12P02B3. Сигнал по давлению пара в ГПК поступает в блок У6 каждого канала АРМ-5С. Кроме аналоговых сигналов в АРМ-5С поступают и дискретные сигналы от соответствующих устройств для реализации запретов работы АРМ-5С, а также для переключения режимов работы АРМ-5С. Такие сигналы поступают от следующих систем: От АКНП-СУЗ через 1, 2 УКЦ от соответствующих реле ИУ, которые контролируют значение нейтронной мощности – 102%Nном. и значение периода разгона в ДЭ – Т<40 сек. Причем контакты этих реле собраны по схеме «2 из 3-х ». Эти дискретные сигналы подаются в каждый канал АРМ-5С на блок: БУР и УК8 по N>102% Nном.; УК8 по Т<40 сек. в ДЭ. От системы ПЗ из панели аварийных команд 3ПАК подаются сигналы в каждый канал АРМ-5С на блок УК8 при появлении сигнала ПЗ-1 или ПЗ-2. От системы формирования ПЗ из шкафа УКТС через соответствующий БГР-У подается сигнал по Ра.з..<154 кгс/см2 в каждый канал АРМ-5С на блок УК8. Этот сигнал формируется от датчиков «Сапфир-22»: YC10P03B1 (1 канал), YC20P03B1 (2 канал), YC30P03B1 (3 канал), далее поступает в шкаф УКТСна соответствующие блоки АДП-1. При достижении аналогового сигнала уставки срабатывания АДП-1, через соответствующий БГР-У дискретный сигнал подается в АРМ-5С. От системы ПЗ из панелей 7, 8, 9 ПШС в каждый канал АРМ-5С на блок У5 подается дискретный сигнал шунтирования аналогового сигнала по нейтронному потоку N, выведенного в проверку комплекта АКНП-СУЗ в том случае, когда выведен в проверку один из комплектов АЗ. Примечание. Указанный сигнал используется только на блоке №6 ЗАЭС. АРМ-5С работает с оборудованием АСУ ТП энергоблока также с помощью выходных сигналов. Выходные сигналы АРМ-5С используются в СВРК, АСУТ-1000, СГИУ, а также поступают на БЩУ энергоблока на панель HY-55. В СВРК поступают поканально дискретные сигналы от АРМ-5С: информационный сигнал о воздействии «Б» или «М» от П6-1 и П6-2; информационный сигнал о текущем режиме работы АРМ-5С («АР», «Н», «Т», «С», «К») от блока БУР. Эти сигналы поступают в измерительную систему математического и программного обеспечения «Хортица» для решения соответствующих задач по внутриреакторному контролю. В АСУТ-1000 поступают с каждого канала АРМ-5С информационные дискретные сигналы в стойку ЭГСР о текущем режиме работы АРМ-5С («АР», «Н», «Т», «С») от блока БС. Совместная работа АРМ-5С и ЭГСР представлена в виде таблицы режимов (таблица 2). Таблица 2 Режимы совместной работы АРМ и ЭГСР
Примечание. При понижении давления в ГПК до 57 кгс/см2 ЭГСР автоматически переходит в режим РД-2, независимо от режима работы АРМ-5С. В СГИУ подаются дискретные сигналы (команда) воздействия на управление ОР СУЗ «Б» или «М» от П6-1 или П6-2, в зависимости от изменения регулируемого параметра и режима работы АРМ-5С. Сигнал воздействия на управление ОР СУЗ выдается в СГИУ по схеме «2 из 3-х » с помощью контактов выходных реле блоков П6-1 или П6-2. Этот сигнал подается непосредственно на ту панель ПГУ, которая работает в данный момент с АРМ-5С. Выходные сигналы с АРМ-5С поступают также на БЩУ энергоблока на панель HY-55 непосредственно на пульт управления автоматическим регулятором - ПУС АРМ. Эти сигналы выдаются по схеме «2 из 3-х » и дают световую информацию оператору – технологу: - о текущем режиме работы АРМ-5С («Н», «Т», «С») от блока БС; - о наличии в данный момент ЗАПРЕТА на «Б» или «М» от блока УК8; - о наличии в данный момент ОТКЛОНЕНИЯ давления в ГПК «Б» или «М» от блока П6-3 (только для режима «Т»); - о наличии в данный момент ВОЗДЕЙСТВИЯ на управление ОР СУЗ «Б» или «М» от П6-1 или П6-2. Кроме световой сигнализации на панель HY-55 подается дискретный сигнал на включение звуковой сигнализации при наличии команды воздействия на управление ОР СУЗ «Б» или «М» от АРМ-5С в СГИУ. Причем звуковая сигнализация команд «Б» или «М» отличаются между собой разной тональностью. В случае дистанционного изменения режима работы АРМ-5С («АР», «Н», «Т», «С») по решению оператора – технолога соответствующий дискретный сигнал от ПУС АРМ поступает на блок БУР. Управление регулятором при работе реактора осуществляется с помощью коммутационных аппаратов, расположенных на БЩУ энергоблока на оперативной панели HY-55, а также на пульте управления автоматическим регулятором - ПУС АРМ. Для включения регулятора в работу или выключения из работы на панели HY-55 применяются следующие элементы управления: - кнопки выбора рабочего режима АРМ-5С («Н», «Т», «С») на ПУС АРМ; - ключ выбора ПГУ для совместной работы с АРМ-5С на панели HY-55; - на БВГ кнопки выбора группы ОР СУЗ (1-10, кроме 5группы), на которую будут подаваться команды от АРМ-5С; - ключ «АР» для включения и отключения ("горячий резерв") АРМ-5С на панели HY-55. Принцип работы АРМ-5С 1. Принцип действия канала регулятора по нейтронному потоку КРРН Структурная схема канала регулятора по нейтронному потоку показана на рисунке 3. Сигналы, пропорциональные нейтронному потоку N от четырех ионизационных камер ИК через аппаратуру контроля нейтронного потока АКНП поступают на суммирующий усилитель ИС1. Усилитель ИС1 выполняет также функции фильтра, подавляя высокочастотные помехи, поступающие от ИК. С усилителя ИС1 усредненный сигнал Nср поступает на вход усилителя Э1 с переменным коэффициентом усиления Ку, устанавливаемым управляемым регистром УР. Выходной сигнал Ку*Nср подается на усилитель Э2, где из него вычитается постоянное напряжение U0 и на выходе образуется сигнал разбаланса U1, равный: U1 = Ку • Nср – U0 (1.1) Поскольку в установившемся состоянии, когда Nср равно заданному значению Nз, разбаланс на выходе Э2 равен нулю, имеем: Ку • Nз – U0 = 0 (1.2) откуда: Ку = U0 / Nз (1.3) Подставляя (1.3) в (1.1), получим: U1 = (U0/Nз) • Nср – U0 = U0(Nср - Nз)/Nз = U0 • N/Nз , (1.4) где N/Nз - относительное отклонение нейтронной мощности от заданного значения. Таким образом, сигнал на выходе усилителя Э2 пропорционален относительному отклонению нейтронного потока от своего заданного значения N/Nз с масштабным коэффициентом U0 (В). П  рименение сигнала относительного отклонения при регулировании нейтронного потока по сравнению с сигналом абсолютного отклонения N имеет следующие преимущества: на всех уровнях мощности регулятор имеет одну и ту же относительную погрешность. Так если на уровне 100% номинальной мощности статическая погрешность (зона нечувствительности регулятора) составляет 2% Nном., то на уровне - 50% она составляет 1% Nном.; динамические свойства ядерного реактора таковы, что на любом уровне мощности одно и то же перемещение регулирующего органа (изменение реактивности) приводит к одному и тому же относительному изменению мощности (N/Nз); поэтому качество переходных процессов, обеспечиваемых регулятором на любом уровне заданной мощности, остается одинаковым (оптимальным). АРМ-5С на уровне мощности РУ более 5% Nном. в режиме «Н» работает по абсолютному отклонению N равному 2% Nт. Сигнал абсолютного отклонения (разбаланса) N инвертируется на усилителе Э3 и поступает в пороговый блок П6-1. Блок П6-1 преобразует аналоговый сигнал в трехпозиционный дискретный сигнал при наличии абсолютного разбаланса на входе N, превышающего 2% заданного значения и может работать в двух режимах: в режиме "работа" выходные сигналы П6-1 («Б» или «М»), вырабатываемые при выходе сигнала абсолютного разбаланса N за пороговый уровень, поступают на схему "два из трех". При совпадении сигналов не менее, чем от двух каналов, формируется сигнал, вызывающий перемещение ОР СУЗ; в режиме "горячий резерв" выход блока П6-1 воздействует на управляемый регистр УР блока СН2, ликвидируя разбаланс N путем изменения коэффициента Ку и обеспечивая в любой момент времени соответствие заданной Nз и фактической Nср мощности. Регулятор по нейтронному потоку РРН АРМ-5С совместно с исполнительным механизмом постоянной скорости реализует интегральный закон регулирования. 2. Принцип действия канала регулятора по тепловому параметру КРРТ Основным регулируемым параметром в режиме "Т" является давление пара перед турбиной. При повышении давления пара КРРТ вырабатывается сигнал "меньше", а при понижении давления - сигнал "больше". Эти сигналы поступают в схему "2 из 3х" и при совпадении сигналов не менее чем от двух каналов, вызывают движение ОР регулятора в соответствующем направлении, изменяя мощность реактора. Таким образом, меняется паропроизводительность парогенераторов, и давление пара перед турбиной возвращается к заданному значению. Однако, использование только импульса по давлению нецелесообразно, так как в силу инерционности зависимости давления от мощности, изменение давления существенно отстает от изменения мощности реактора и если остановить ОР СУЗ в момент возвращения давления к заданному значению, мощность будет отличаться от требуемой, и потребуется длительное движение ОР в противоположном направлении. Во избежание этого в КРРТ вводится также импульс по нейтронному потоку, благодаря чему ОР СУЗ останавливаются в момент, когда не давление, а мощность реактора приблизительно совпадает с требуемым значением, что позволяет получить высокое качество динамического процесса. Сигнал по давлению в канале КРРТ формируется блоками У6, СД2 и П6-3. Управление каналом осуществляется общим для регулятора блоком БУР. Структурная схема канала формирования сигнала по давлению в канале КРРТ показана на рисунке 4. Сигналы положительной полярности от датчика давления Р поступает на усилитель ИС1 блока У6. На вход усилителя ИС1 также подается отрицательное напряжение смещения - Р0, которое определяет максимальное значение регулируемого давления. В обратную связь ИС1 параллельно с сопротивлением включен конденсатор, благодаря чему усилитель также выполняет роль фильтра, подавляющего высокочастотные помехи. Усредненный и смещенный относительно Ро сигнал - Рср поступает на усилитель Э2 блока СД2, где сравнивается с положительным сигналом заданного напряжения Рз.. Это напряжение формируется усилителем Э1 блока СД2, на вход которого подается отрицательное опорное напряжение -Uо. Коэффициент усиления Э1 устанавливается регистром УР, работающим аналогично УР усилителя Э1 блока СН2 канала КРРН. Регистр управляется пороговым блоком канала КРРТ П6-3. П  ерезапись содержимого регистра производится при переводе регулятора АРМ-5С из режима "горячий резерв" в режим "работа" (независимо от режима работы "Н" или "Т"). После перезаписи величина Рз устанавливается равной текущему значению давления второго контура Р2, после чего Э1 с УР играет роль памяти, сохраняя постоянным значение Рз до следующей перезаписи. Сигнал разбаланса Р = Рср – Рз (1.5) поступает в выходной усилитель КРРТ ИС2, также как и ИС1, находящийся в блоке У6. На усилителе ИС2 блока У6 сигнал отклонения давления суммируется с сигналом отклонения нейтронного потока; выход ИС2 через пороговый блок П6-2 управляет движением ОР (рисунок 5). Сигнал разбаланса Р также поступает в усилитель Э3 блока СД2, а с него - на пороговое устройство П6-3. Выходной блок П6-3 выдает следующие сигналы: управления перезаписью регистра в режимах, когда разрешена перезапись, содержимое УР меняется до тех пор пока разбаланс Р в П6-3 не сведется к нулю (сигнал 1П, см. рисунок 4); о нулевом разбалансе Р в блок управления режимами БУР, разрешающего включение канала КРРТ в работу из режимов "горячий резерв" и "Н" (сигнал 2П, см. рисунок 4); наличия отклонения давления Р через схему "2 из 3х" в блоки Д2 для отключения сильной кольцевой обратной связи (в режиме "Т", см. ниже п. 3) (сигнал 3П, см. рисунок 4); превышения отклонения Р над заданным значением в блок БУР для автоматического перехода из режима "Н" в режим "Т" (сигнал 4П, см. рис.4); окончания балансировки УР (наличие нулевого разбаланса) для разрешения уменьшения коэффициента усиления Э3 в режиме "Н" (сигнал 5П, см. рисунок 4). Блок БУР выдает в блоки П6-3 и СД-2 следующие управляющие сигналы: разрешения перезаписи УР в блок П6-3 (сигнал 1Б, см. рисунок 4); уменьшения коэффициентов усиления Э3 в блок СД2 (в режиме "Н") (сигнал 2Б, см. рисунок 4). Уменьшение коэффициента усиления Э3 в режиме "Н" производится для регулировки уровня срабатывания блока П6-3 при переходе из режима "Н" в режим "Т" при повышении величины Р. Уменьшая коэффициент усиления можно добиться срабатывания П6-3 при разбалансе Р не 0,5 кгс/см2, как при работе в режиме "Т", а 1,5 кгс/см2 и более. При срабатывании П6-3 с увеличенной зоной нечувствительности производится автоматическое переключение из режима "Н" в режим "Т" с заданным значением давления, равным фактическому усредненному сигналу датчиков в момент переключения (поскольку в этот момент может происходить динамический переходный процесс, значение установившегося давления может не совпадать с сигналом датчиков в момент переключения). Уменьшение коэффициента усиления Э3 происходит при совпадении двух сигналов: сигнала от БУР "режим Н" и разрешающего сигнала от П6-3 о нулевом разбалансе на выходе Э3. 3. Формирование сигнала по нейтронному потоку в канале КРРТ Сигнал по отклонению нейтронного потока формируется блоками ЛГ и Д2. Управление режимами блока Д2 осуществляется блоками П6-2, П6-3 и УК8. Структурная схема канала формирования сигнала по нейтронному потоку в канале КРРТ показана на рисунке 5. Усредненный сигнал нейтронного потока Nср от блока У5 КРРН поступает в блок ЛГ, где с помощью усилителей ИС1 и ИС2, имеющих нелинейную характеристику формирует логарифмический сигнал log (Nср), который затем усиливается усилителями ИС3 и ИС4 блока. Усиленный сигнал отрицательной полярности -А log (Nср) (А - коэффициент пропорциональности) подается на вход суммирующего усилителя ИС2 блока Д2. Усилитель ИС2 через инвертор ИС3 и интегратор ИС1 охвачен отрицательной обратной связью. На входе в интегратор ИС1 установлены реле К1 и К2, "сильной" и "слабой" кольцевой обратной связи соответственно. Усилители блока Д2 охвачены сильной и слабой кольцевой обратной связью с выхода ИС3 на вход ИС1. Сильная связь организована через контакт реле К1 и резистор R1, а слабая отрицательная связь - через резисторы R3, R26 (рисунок 17). Сильная связь предусматривается для увеличения помехоустойчивости устройства АРМ-5С. Наличие этой связи приводит к тому, что возмущения по нейтронной мощности не вызывают срабатывания канала КРРТ. Размыкается сильная обратная связь при срабатывании блока П6-2 (отклонение на 0,5 кгс/см2 в режиме "Т" и отклонение давления на 1,5 кгс/см2 в режиме "Н"), т.е. при включении реле К1 или К2 этого блока. На контактах каждого из этих реле блоков П6-2 собраны по две сборки «два из трех». Две сборки (одна на контактах реле К1, вторая на контактах реле К2) используются в схеме управления приводами СУЗ для увеличения или уменьшения мощности реактора, две оставшиеся сборки используются для сигнализации на пульт оператора о работе регулятора и для управления обратными связями в блоках Д2. При срабатывании блока П6-2 сигнал «нулевого» уровня с выхода блока П6-2 поступает в блок Д2 и включает реле К2. Так как зона нечувствительности блока П6-3 меньше, чем у блока П6-2, то к моменту срабатывания реле блока П6-2 реле блока П6-3 уже включено, тем самым в блок Д2 поступает сигнал «нулевого» уровня от блока П6-3, подготавливающий включение реле К1. При срабатывании реле К2 блока Д2 включается реле К1 блока Д2. Контакт этого реле размыкает сильную кольцевую обратную связь (рисунок 17). Она остается разомкнутой в течении отработки процесса возмущения, так как второй контакт реле К1 включен в цепь самоподхвата. Слабая кольцевая связь размыкается только при подаче в систему СУЗ управляющего воздействия. В соответствии с описанным алгоритмом работы блока Д2 в статике его выходной сигнал равен нулю. При отработке возмущений по давлению этот сигнал изменяется пропорционально изменению логарифма нейтронной мощности во время движения органов регулирования до величины, численно равной минус Р. Соотношение между нейтронной мощностью и давлением  , то есть величина, на которую необходимо изменить мощность реактора при отклонении давления на 1 кгс/см2 для снятия выходного сигнала блока П6-2, устанавливается резистором R1 в блоке Д2 (рисунок 17).После остановки ОР выходной сигнал блока Д2 уменьшается в результате замыкания слабой кольцевой связи усилителей ИС1…ИС3 блока. Постоянная времени интегратора ИС1 устанавливается резистором R26 модуля (регулировка длительности паузы). Длительность импульса определяется величиной зоны возврата порогового блока П6-2 и коэффициентом усиления ИС2 блока Д2. Таким образом на катушку реле К1 подается сигнал от сборки "2 из 3х", управляемой выходными сигналами разбаланса блоков П6-3 всех трех каналов КРРТ. Контакт реле К1 замкнут, если сигнал отклонения давления на выходе блоков СД2, по крайней мере, двух каналов не превосходит порога срабатывания блока П6-3; при этом "сильная" кольцевая обратная связь включена. Если на катушку К1 подается сигнал, то контакт реле размыкается и "сильная" обратная связь отключается. Контакт реле К2 в нормальном состоянии разомкнут и "слабая" связь включена. При появлении сигнала на выходе сборки "2 из 3х", управляемой выходными сигналами блоков П6-2 всех трех каналов КРРТ, контакт реле К2 замыкается, вход блока ИС1 закорачивается, и "слабая" связь отключается. Работа блока Д2 происходит следующим образом. В стационарном состоянии обе связи в регуляторе включены и при наличии разбаланса на выходе ИС2 выходное напряжение интегратора ИС1 меняется до тех пор, пока оно не сбалансирует напряжение, поступающее с выхода блока ЛГ и интегрирование прекратится. Таким образом в установившемся состоянии сигнал на выходах усилителей ИС2 и ИС3 равен нулю. При изменении напряжения на входе в блок Д2 (для простоты рассмотрим скачок, отклонение его от стационарного значения) через усилитель ИС2 пройдет с противоположным знаком на выход блока Д2 (с коэффициентом усиления блока ИС2, равным 5). Если хотя бы одна из кольцевых связей замкнута, напряжение на выходе интегратора ИС1 будет изменяться, уменьшая тем самым напряжение на выходе ИС2, которое будет изменяться по экспоненциальному закону: U = -5 • (Uвх - U0) • exp(-t / T), (1.6) где U - напряжение на выходе ИС2; U0 - напряжение на входе в ИС2 в стационарном состоянии; Uвх - напряжение на входе в ИС2 после скачка; t - текущее время; T - постоянная времени. Как известно, динамическая система, реакция которой на скачок входной величины описывается таким уравнением, в теории автоматического регулирования называется реально дифференцирующим звеном. График такой зависимости показан на рисунке 6. З  начение постоянной времени T зависит от того, какая кольцевая связь включена. Она равна: T = Tин / K, (1.7) где K - общий коэффициент усиления ИС2 и ИС3, равный 10; Tин = C • Rвх - постоянная времени интегрирования (Rвх - сопротивление на входе в интегратор, C -емкость в обратной связи интегратора). Значение емкости С=10 мкФ. Входное сопротивление Rвх сильной обратной связи равно 5 кОм, таким образом постоянная времени равна 5мс, т.е. при включенной сильной кольцевой обратной связи выходное напряжение блока Д2 при скачке на входе спадает до нуля практически мгновенно. Минимальное эквивалентное входное сопротивление слабой кольцевой обратной связи равно 8 МОм. С помощью переменного резистора R26 модуля МД2 блока Д2 оно может быть увеличено в несколько раз. Таким образом, постоянная времени T при включенной слабой и отключенной сильной кольцевой обратной связи может устанавливаться при настройке приблизительно от 8 до 100 с.  Если обе кольцевые обратные связи отключены, напряжение на выходе интегратора не меняется и после скачка на выходе напряжение на выходе ИС2 будет постоянным. В процессе регулирования блок П6-2 часто работает в пульсирующем режиме, при котором слабая кольцевая обратная связь периодически включается и отключается. При этом интегратор ИС1 также работает в переменном режиме, то сохраняя постоянное напряжение (связь отключена), то изменяя его в соответствии с выходным сигналом блока ИС3. Напряжение на выходе ИС2 при скачке напряжения на его входе в случае пульсирующей работы П6-2 характеризуется сочетанием экспоненциальных участков (обратная связь включена и ИС1 интегрирует сигнал ИС3) и участков с постоянным напряжение (когда реле К2 отключает ИС3 от входа ИС1).Приближенно этот процесс также может быть описан формулой (1.6), если в качестве постоянной времени T принято эквивалентное значение Tэ: Tэ = T • (1+0,25a) / (1 - a), (1.8) где a - скважность сигнала блока П6-2, т.е. среднее отношение длительности интервала, когда обратная связь отключена, ко всему интервалу переходного процесса. На представленном рисунке 7 показано изменение выходного напряжения усилителя ИС2 при подаче скачка напряжения на вход в блок Д2 при различных скважностях (а) сигнала на выходе блока П6-2. Принято, что обратная связь размыкается периодически при 0, 10, 20 с и остается незамкнутой в течение 10 секунд (т.е. 0с, 4с, 8с, 10с). К  роме сигнала от ИС3 на вход интегратора ИС1 (см. рисунок 5) подается сигнал с выхода блока У6. Обратная связь подключается блоком УК8, если имеется сигнал запрета на движение органов регулирования в одном из направлений ("Б" или "М"). При этом подключается только один диод и, соответственно пропускается сигнал только одной полярности. Если, например, имеется запрет на движение ОР в сторону "Б", пропускается сигнал, требующий движения именно в этом направлении и, после интегрирования усилителем ИС1, сигнал с выхода блока У6 исчезнет. Если же на выходе У6 имеется сигнал, требующий движения в сторону "М", то и при запрете на движение в сторону "Б" он будет нормально управлять движением "ОР" в сторону "М". При запрете движения ОР в сторону "М" картина обратная. Наличие блока ЛГ связано с необходимостью формирования сигнала не абсолютного, а относительного отклонения нейтронного потока (преимущества использования относительного сигнала при регулировании нейтронного потока см. в описании канала РРН). Пусть установившееся значение Nср равно Nо. Тогда с выхода блока ЛГ на усилитель ИС2 поступает сигнал B• ln(No) = A• log(No), (1.9) где B - коэффициент пропорциональности; ln - натуральный логарифм. Этот сигнал балансируется равным ему по абсолютной величине сигналом, поступающим с выхода усилителя ИС1. При скачке входного напряжения Nср = Nо + N, (1.10) на выходе усилителя ИС2 (при отключенных кольцевых обратных связях) появится напряжение: B• ln(Nо+N) - B• ln(No) = B• ln((Nо+N) / Nо) (1.11) Как известно, при малых "х" можно приближенно считать: ln(1+х) = х, откуда: B• ln((Nо+N) / Nо) = B• N / Nо (1.12) Т.е. при скачке напряжения на входе в блок ЛГ напряжение на выходе блока Д2 пропорционально относительному приращению нейтронного потока. 4. Формирование сигнала, управляющего перемещением органов регулирования Формирование сигнала, управляющего перемещением органов регулирования, показано на рисунке 5. Управляющий сигнал формируется усилителем ИС2 блока У6 как разность сигнала отклонения давления Р, поступающего с блока СД2 и сигнала отклонения нейтронного потока, поступающего с усилителя ИС2 блока Д2. Таким образом на выходе блока У6 образуется сигнал: U6 = - (К1• Pср - К2• N / N), (1.13) где К1 и К2 - настроечные коэффициенты пропорциональности. На входе в усилитель ИС2 включена диодная цепочка, благодаря чему, даже при значительном разбалансе Р, напряжение, подаваемое на вход ИС2, ограничено. Разбаланс, сформированный на усилителе ИС2 подается на пороговый блок П6-2, который при превышении разбалансом установленного предела (при нулевом (N/N), соответствующим отклонению P 0,5 кгс/см2) вырабатывает сигнал "Б" или "М" на перемещение ОР в соответствующую сторону. Кроме того, дискретный сигнал отклонения любого знака с блока П6-2 поступает на отдельную сборку "2 из 3х", отключающую слабую кольцевую обратную связь подачей напряжения на катушку реле К2. Сигналы "Б" и "М" от трех каналов собираются схемами "2 из 3х" и подаются на управление органами регулирования реактора. Схема "2 из 3х" АРМ показана на рисунке 8.  Структурная схема канала КРРТ показана на рисунке 9.  5. Работа КРРТ Работа КРРТ происходит следующим образом (рисунок 4). В установившемся состоянии как сигнал Р, так и сигнал N равны нулю. Для определенности рассмотрим случай увеличения мощности турбины. Графически переходные процессы при работе КРРТ показаны на рисунке 10. Увеличение мощности турбины приведет к уменьшению давления пара, что уменьшит сигнал на входе усилителя ИС1 блока У6. При этом значение сигнала Рз на выходе усилителя Э1 блока СД2 будет постоянным и на выходе усилителей Э2 и Э3 блока СД2 появится сигнал разбаланса Р. Сигнал с усилителя Э3 поступает на блок П6-3, который отключает сильную кольцевую обратную связь в блоке Д2. Сигнал с усилителя Э2 поступает на усилитель ИС2 блока У6, который вызывает срабатывание блока П6-2, выдающего через схему "2 из 3х" сигнал на движение ОР вверх, одновременно отключая слабую кольцевую обратную связь в блоке Д2. Движение ОР приводит к практически линейному нарастанию мощности. Поскольку при этом обратные связи в блоке Д2 отключены, на выходе усилителя ИС2 блока Д2 будет формироваться сигнал UД2, равный относительному отклонению мощности (N/No) от значения Nо, которое было до момента нанесения возмущения: U  Д2 = k2• (N-Nо) / Nо = k2• N / Nо (1.14) Сигнал UД2 вычитается в усилителе ИС2 блока У6 из сигнала Р, поэтому сигнал UУ6 на выходе ИС2 через некоторое время станет равным нулю и исчезнет сигнал "Б" на выходе блока П6-2. Отметим, что исчезновение сигнала произойдет до того, как давление достигнет заданного значения. При правильной настройке регулятора, нейтронная мощность в момент остановки ОР будет приблизительно такой, чтобы привести в соответствие паропроизводительность ЯППУ и потребление турбин и в дальнейшем значение N будет постоянным или слабо меняться. При остановке ОР и снятии сигнала П6-2 включится слабая обратная связь в блоке Д2 и напряжение UД2 начнет уменьшаться. В зависимости от соотношения скоростей роста давления (уменьшения сигнала Р) и падения напряжения UД2 сигнал UУ6 может быть нулевым (П6-2 не срабатывает), отрицательным (П6-2 выдает сигнал "Б") или положительным (П6-2 выдает сигнал "М"). В любом случае общее изменение N будет невелико. При достижении давлением стационарного значения равного заданному включится сильная обратная связь и регулятор перейдет в исходное стационарное состояние при нулевых значениях Р и N. В устройстве АРМ-5С предусмотрен автоматический переход из режима «Н» в режим «Т» при превышении давления в ГПК заданного значения. При работе устройства АРМ-5С в режиме «Н» в каналы КРРН и КРРТ из блока БУР поступают сигналы на включение в рабочий режим блоков П6-1 и П6-3. После балансировки задатчиков каналы включаются в рабочий режим, но в блок П6-2 разрешения на работу не поступает. Контакт реле К блока СД2 подключает к входу усилителя Э3 делитель, который позволяет уменьшать крутизну выходного напряжения усилителя Э3, которое подается на блок П6-3. Тем самым увеличивается уровень сигнала отклонения давления от заданного, при котором происходит срабатывание блока П6-3. Величина этого уровня регулируется резистором R25 блока СД2. При увеличении давления в паровых коллекторах до уровня срабатывания блоков П6-3 в этих блоках включаются реле К2. Со сборки «два из трех», собранной на контактах реле К2 блоков П6-3 в блоки БУР поступает сигнал нулевого уровня, переключающий реле К2 блоков БУР в состояние, соответствующее режиму «Т». Этот же сигнал поступает через замкнутый контакт реле К1 блока УК8 в блок П6-2 и блок Д2, разрешая тем самым каналу КРРТ производить разгрузку реактора по давлению в паровых коллекторах. Реле К в блоке СД2 выключается после снятия нулевого сигнала от блока БУР, что приводит к отключению делителя на входе усилителя Э3 блока СД2 Разгрузка реактора будет продолжаться до тех пор, пока не выключатся реле К2 блоков П6-3, т.е. давление не будет равно заданному. Тогда с блока П6-2 снимется разрешающий сигнал нулевого уровня и выключится реле К1 блока УК8. В этом случае разрешающий сигнал поступает на блок П6-2 через контакт реле К1 блока УК8 с блока П6-3. После этого блок П6-2 включится в рабочий режим. 6. Блокировки, участвующие в работе АРМ-5С В работе АРМ-5С участвуют следующие блокировки. Запреты на увеличение мощности реактора: при превышении N уровня уставки (РМ "Р") АКНП-3 свыше 102% Nном.; при уменьшении периода разгона реактора в ДЭ до 40с (ТДЭ <40с); при действии ПЗ-2; в случае, если после прекращения действия П3-2 в режиме "Т" произошло снижение давления во втором контуре более, чем на 0,25 кгс/см2 относительно уставки задания КРРТ. Запрет на уменьшение мощности реактора: при уменьшении давления в первом контуре до Р1<154 кгс/см2. Автоматический переход из режима "Н" в режим "Т": при увеличении давления в паровых коллекторах второго контура свыше уставки задания КРРТ на 1,5 кгс/см2 (Р2>1,5 кгс/см2) при отсутствии срабатывания устройства РОМ, ПЗ-1. Автоматический переход в режим "Н" происходит: при превышении нейтронного потока свыше 102%Nном.; после срабатывания П3-1. Запрет перезаписи уставок задания Р2 в КРРТ и N в КРРН при повторном нажатии кнопок "выбор режима" "Т" и "Н" соответственно. В АРМ-5С предусмотрена блокировка автоматического перехода из режима «Н» в режим «Т», по превышению давления в ГПК на 1,5 кгс/см2 от заданного, по фактору срабатывания двух и более каналов устройства РОМ-2. Для снятия блокировки, после окончания разгрузки РУ системой ПЗ-1 по фактору срабатывания двух и более каналов устройства РОМ-2, стабилизации нейтронной мощности РУ и давления в ГПК, необходимо выполнить следующие переключения: отключить регулятор АРМ-5С от автоматического управления реактором; нажать на ПУС АРМ-5С кнопку режима «Т»; нажать на ПУС АРМ-5С кнопку режима «Н»; включить АРМ-5С в автоматический режим. 7. Запись и перезапись уставок для КРРН и КРРТ Фиксация (запоминание) уставок задания давления Pз в КРРТ происходит (в случае отсутствия аварийных сигналов А3 и П3-1) в момент перевода ключа "АР" в положение "ВКЛ" вне зависимости от того, какой режим "Н" или "Т" выбран для работы АРМ-5С. Примечание | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||