Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС - Погорелов В.И., Плютинский В.И.

Автор: Погорелов В.И. Плютинский В.И.
Теги: общее машиностроение технология машиностроения ядерная энергетика (атомная энергетика) энергетика теплоэнергетика тепловые электростанции ядерная энергетика аэс энергоатомиздат
Год: 1983
Похожие
Контроль и управление на атомных электростанциях
Основы проектирования защиты реакторных установок
Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок электростанций
Материалы ядерных энергетических установок
Текст
                    В. И. ПЛЮТИНСКИИ, В. И. ПОГОРЕЛОВ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
И ЗАЩИТА
ТЕПЛО-
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК АЭС
Допущено Министерством энергетики
и электрификации СССР в качестве учебника
для энергетических и энергостроительных техникумов
1g
МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1983
ББК 31.47
П 40
УДК 621.039.538(075.32)
Рецензенты. Белоярский энергетический техникум;
Ю. А. Измайлов
Плютинский В. И., Погорелов В. И.
П 40 Автоматическое управление и защита тепло-
энергетических установок АЭС Учебник для тех-
никумов.— М.: Энергоатомиздат, 1983.— 296 с., ил.
В пер : 1 р. 20 к
Изложены организация управления на АЭС и принципы построе-
ния АСУ ТП Описаны особенности динамических характеристик
ядерных реакторов й тепломеханического оборудования АЭС Рас-
смотрены аппаратура и схемы систем управления и защиты энергети-
ческих реакторов Изложены вопросы построения систем аварийной
защиты тепломеханического оборудования, а также управления бло-
4 ком в аварийных режимах. Рассмотрены особенности организации экс-
плуатации и ремонта систем управления
Для учащихся энергетических техникумов, а также для практи-
ческой работы эксплуатационного персонала АЭС
„ 2304000000-585	ББК 31.47
П ----------------19-83
051(01)-83	6П2.11
© Энергоатомиздат, 1983
Отсканировал Walter Gnpp, 2015
ПРЕДИСЛОВИЕ
В материалах XXVI съезда
КПСС намечена обширная про-
грамма строительства атомных
электростанций. В 1985 г. произ-
водство . электроэнергии на АЭС
должно составить 220—225 млрд.
кВт • ч. Одновременно поставлена
задача повышения производитель-
ности труда в энергетике на 18—
20%. Все это делает необходимым
широкую подготовку кадров для
атомных электростанций (АЭС), в
том числе специалистов по проек-
тированию, монтажу и эксплуата-
ции автоматизированных систем
управления на АЭС. Несмотря на
выход в последнее время ряда
учебников, посвященных различным
аспектам АСУ ТП электростанций
и технологии АЭС [1—6], не суще-
ствует учебника или учебного посо-
бия, в котором бы в полной мере
освещались вопросы построения
АСУ ТП, специфичные для АЭС.
В настоящее время материал,
связанный с АСУ ТП и изучаемый
в энергетйческих и энергострои-
тельных техникумах, состоит из
двух курсов: «Автоматическое ре-
гулирование и защита теплоэнер-
гетических установок атомных
электростанций» и «Эксплуатация,
ремонт и наладка систем управле-
ния и защиты энергетических реак-
торов». Учитывая широкий круг за-
трагиваемых в этих курсах вопросов
а также то, что многие из них изла-
гаются в имеющихся учебниках, при
отборе материала для данного по-
собия авторы прежде всего включи-
ли в него такие разделы, которые не
рассмотрены в другой литературе.
<2 вопросами теории автоматическо-
го регулирования [4], описанием
общепромышленных средств авто-
матического регулирования [1, 4],
общими вопросами теории и конст-
рукций управляющих вычислитель-
ных машин [5], проектированием и
монтажом общепромышленной авто-
матики [6] учащиеся должны озна-
комиться по упомянутым работам в
соответствии с указаниями препода-
вателя.
В настоящем пособии приведен
список основной [1-6] и дополни-
тельной [7—77] литературы, кото-
рая может быть полезна преподава-
телям при подготовке к занятиям,
а также может быть использована
учащимися при углубленном изуче-
нии отдельных вопросов. При выбо-
ре расположения материала авторы
не стремились строго соблюдать по-
рядок программ курсов «Автомати-
ческое регулирование и защита теп-
лоэнергетических установок атом-
ных электростанций» и «Эксплуата-
ция, ремонт и наладка систем уп-
равления и защиты энергетических
реакторов» и рассматривают, если
это целесообразно, в одной главе
близкие по*содержанию темы, отно-
сящиеся к различным подсистемам
АСУ ТП. По мнению авторов, это
дает логическую стройность и ком-
пактность изложения. Порядок изу-
чения отдельных глав (или пара-
графов) предлагаемого пособия, а
также при необходимости некото-
рых разделов других пособий дол-
жен быть указан преподавателем в
соответствии с последовательностью
изучения вопросов.
Для успешного усвоения мате-
риала книги читатель помимо со-
держания упомянутых учебников
3
должен быть знаком с технологией
и конструкцией оборудования АЭС
(в объеме [3]), с основами электро-
техники, теплотехники и теплотех-
нических измерений, иметь началь-
ные сведения по дифференциально-
му и интегральному исчислениям и
по действиям с комплексными чис-
лами, в том числе с передаточными
функциями (в объеме [4]), т. е.
иметь подготовку, предусмотренную
учебным планом техникума.
В написании книги кроме
В. И. Плютинского и В. И. Погоре-
лова приняли участие А. С.' Алпеев,
Т. М. Афанасьева и Р. А. Шутам.
Главы 1 — 3, 8—12 написаны
В. И. Плютинским, гл. 13 — 15 —
В. И. Погореловым, гл. 4 и 7 —
Т. М. Афанасьевой, гл. 5 —А. С Ал-
пеевым, гл. 6 — Р. А. Шугамом,
§ 13.3 — В. И. Погореловым сов-
местно с Р. А. Шугамом. В. И. Плкг
тинский выполнил общую редакцию
книги, а также принял участие в на-
писании § 4.1, 5.1, 5.3, 6.3 и 7.1.
Авторы выражают благодар-
ность Ю. А. Измайлову и работни-
кам Белоярского энергетического
техникума, рецензировавшим руко-
пись, а также Л. М. Свирковой, ока-
завшей помощь при составлении
плана и отборе материала, вошед-
шего в книгу. Авторы признательны
М. А. Панько за труд по редакти-
рованию книги.
Все замечания и пожелания по
книге авторы просят направлять по
адресу: 113114, Москва, Шлюзовая
наб., 10, Энергоатомиздат.
.	А вторы.
СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
А — амплитуда колебаний, мо-
дуль комплексного числа
, С — концентрация (бора в теп-
лоносителе, излучателей за-
паздывающих нейтронов в
реакторе)
С — электрическая емкость, Ф
(гл 5)
с — удельная теплоемкость,
Дж/(кг-°С)
D — расход среды (пара, воды
и т д), кг/с, %
Е — напряжение, ЭДС, В
’=2,71828 —основание натуральных * ло-
гарифмов; заряд электрона,
Кл (гл. 5)
F — площадь, м2
f — частота (сети , импульсов), Гц
G — масса, кг
Н — уровень, м
h — перемещение регулирующего
органа, м, %
I — ток, А
1ш — мнимая часть комплексного
числа
i — V 1 — мнимая единица •
f, i"— энтальпия воды и пара на
линии насыщения, Дж/кг
k — коэффициент усиления, ко-
эффициент размножения ней-
тронов в реакторе
&k—k—1 — реактивность реактора
I — длина, м
N — плотность нейтронов,
нейтр/см3
N — электрическая мощность,
МВт (гл. 8, 9)
п — частота вращения, об/с,
об/мин
Р — давление, МПа
р — переменная преобразования
Лапласа, с-1
Q — тепловая мощность, МВт
qv — тепловыделение, МВт/м3
qn — плотность теплового потока,
МВт/м2
q — электрический заряд, Кл
(гл 5)
R— радиус, м, электрическое со-
противление, Ом
Re — действительная часть комп-
лексного числа
Т — интервал времени, постоян-
ная времени, с
t — температура, К, °C
ts — температура насыщения, К,
°C
U — напряжение, В
и — задающее воздействие в си
системе управления;
V — объем, м3
W — передаточная функция
w — скорость жидкости, м/с
х — управляющее воздействие в
системе управления и коор-
дината, м
у— выходная (управляемая,
контролируемая) величина в
стеме управления
у — координата, м
Лу—у—уъ — приращение величины у
Уо — номинальное значение вели-
чины у
z — перемещение сервомотора
регулирующих клапанов тур-
бины, отн ед.
а — коэффициент реактивности,
1/МВт, 1/°С
а — коэффициент теплоотдачи,
Вт/(м2 °C)
Р — доля запаздывающих ней-
тронов
у — плотность, кг/м3
Д — зона нечувствительности, ста-
тическая погрешность, сим-
вол приращения величины
д — относительная погрешность
измерения
е — поправка на сжатие потока
в клапане (гл. 8)
е — относительная доля тепло-
выделения в реакторе (гл.3)
т] — чувствительность ионизаци-
онной камеры,	имп-м2-с/
нейтр, А м2-с/нейтр
х — коэффициент компенсации
ионизационной камеры
X — коэффициент теплопровод-
ности, Вт/(м-°С)
X — постоянная распада излуча-
телей запаздывающих ней-
тронов, с-1
X — интенсивность отказов, с"1
р, — коэффициент расхода кла-
пана
Ф — нейтронный поток (нейтр/
м2-с); гамма-поток (р/с)
5
Ф — аргумент комплексного числа
(град, рад)
Ф — объемное паросодержание
G)=2nf — циклическая частота, рад/с
т — время
v — возмущающее воздействие
АВР — автоматическое включение
резерва
АЗ — аварийная защита
АК — устройство аварийных ко-
манд
АКНП — аппаратура контроля ней-
тронного потока
АПВ — автомат повторного включе-
ния
АРК — аварийная защита, регулиро-
вание и компенсация
АРМ — автоматический	регулятор
мощности
АСР — автоматическая система ре-
гулирования
АСУ — автоматизированная система
управления
АСУ Т — автоматизированная система
управления турбиной
АСУ ТП — автоматизированная система
управления технологическим процессом
АТК — автоматизированный техно-
логический комплекс
АЦП — аналого-цифровой преобра-
зователь
АЧХ — амплитудно-частотная харак-
теристика
АЭС — атомная электростанция
БАЗ — быстрая аварийная защита
БН — реактор на быстрых нейтро-
нах
БУВ — блок усилителя выходной
БУР — блок управления регулятора
БЩУ — блочный щит управления
ВВЭР — водо водяной энергетический
реактор
ВЗУ — внешнее запоминающее уст-
ройство ЭВМ
ВсЗУ — вспомогательное запоминаю-
щее устройство ЭВМ
ВК — конечные выключатели
ВКВ, ВПВ — верхние конечные, путевые
выключатели
ГЗЗ — главная запорная задвижка
ГИ — генератор импульсов
ГП — групповой (нормирующий)
преобразователь
ГСР — генератор собственного рас-
хода
ЩН — главный циркуляционный на-
сос
ДБ — динамический блок
ДГ — дизель-генератор
ДИС — дежурный инженер станции
ЗИП — запасные инструменты и при-
боры
ИНП — индивидуальный нормирую-
щий преобразователь
ИМ — интерфейсный модуль ЭВМ
ИП — инженерная панель ЭВМ
ИС — инициативный сигнал (гл 12)
ИС — интегральная схема
ИУСО — информационное устройство
связи с объектом ЭВМ
К — коммутатор ИУСО ЭВМ
КВ — ключ (управления) с воз-
вратом
КТО — контроль герметичности обо-
лочек (система)
КЗ — короткое замыкание
КМР — коммутатор (ядра вычисли-
тельного комплекса)
КНК — камера нейтронная, компен-
сированная к у-излучению
КНТ — камера нейтронная с твер-
дым радиатором
КО — компенсатор объема
КП — компенсирующий пакет
КПДП — канал прямого доступа в
память ЭВМ
КСНУ — коммутатор сигналов низко-
го уровня
КССУ — коммутатор сигналов среднего
уровня
КУ — ключ управления
КФ — ключ (управления) с фикса-
цией
КЦТК — контроль целостности техно-
логических каналов (систе-
ма)
КЧХ — комплексная частотная ха-
рактеристика
ЛАР — локальный автоматический
регулятор (нейтронного пото-
ка)
ЛГ — блок логарифматора
МАЗ — медленная аварийная защита
МВвИС — модуль ввода инициативных
сигналов
МВвДИ — модуль ввода дискретной
информации
МВВДС — модуль ввода-вывода ди-
скретных сигналов
МИУ — модуль импульсного управ-
ления
МКУ — минимально-контролируемый
уровень (нейтронного пото-
ка)
МКУБ — модуль кодового управления
бесконтактный
МКУК — модуль кодового управления
контактный
МН — модуль нормализации
МС — модуль сравнения
МП — модуль пороговый
МУБ — модуль управления бескон-
тактный
МУТ — механизм управления турби-
ной
МЩУ — местный щит управления
НКВ, НПВ — нижние конечные, путевые
выключатели
НП — нормирующий преобразова-
тель
ОДГ — обратимый дизель-генератор
ОЗУ — оперативное запоминающее
устройство ЭВМ
ОР — орган регулирования
ПБ — блок пороговый
ПБЯ — правила ядерной безопасно-
сти
6
ПВ — путевые выключатели
ПВД, ПНД — подогреватели высокого, низ-
кого давления
ПКТ — преобразователь код-ток
ПМ — пускатель магнитный
ПО — программное обеспечение
ППР — планово-предупредительный
ремонт
Пр — процессор
ПСУ — панель силового управления
ПУ — пороговое устройство
РБ — радиационная безопасность
РБМК — реактор большой мощности
кипящий
РД — радиочастотный двойной (ка-
бель)
РИМ — разветвитель интерфейсов
мультиплексный ЭВМ
, РК — радиочастотный коаксиаль-
ный (кабель)
РМС — регулятор мощности (энер-
го) системы
РИМ — регулятор нейтронной мощ-
ности
РОМ — устройство разгрузки и
ограничения мощности
Р (О) У — редукционная (охладитель-
ная) установка
РРТ — регулятор реактора по теп-
лотехническому параметру
PC — регулирующий стержень
РТ — регулятор турбины
РТЦ — реакторно-турбинный цех
РЧВ — регулятор частоты вращения
РЩУ — резервный щит управления
СВВ — согласователь ввода-вывода
СВР — система вычисления расхода
(реактора БН-600)
СКП — система контроля (нейтрон-
ного потока) при перегрузке
СНМ — счетчик нейтронов
СП — устройство сигналов перво-
причины срабатывания
СРК — система радиационного конт-
роля
СРМ—система регулирования мощ-
ности
СУ ГЦН — система управления главными
циркуляционными насосами
СУЗ — система управления и защи-
ты (реактора)
ТАИ — (цех) тепловой автоматики и
измерений
ТБ — техника безопасности
ТМР — таймер
ТОУ — технологический объект yib-
равления
ТПН — турбопитательцый насос
УВВ — устройство ввода-вывода
ЭВМ
УВвПЛ — устройство ввода с перфо-
ленты
УВК — управляющий вычислитель-
ный комплекс
УВМ—управляющая вычислитель-
ная машина
УВПЛ — устройство вывода на перфо-
ленту
УВС — управляющая вычислитель-
ная система
УГУ — устройство группового управ-
ления
УДН — управляемый делитель на-
пряжения
УК — блок управления канала
УОП — устройство оперативной па-
мяти ЭВМ
УПД — устройство передачи данных
ЭВМ
УРК — устройство размножения ко-
манд
УСО — устройство связи с объек-
том ЭВМ
УРС — устройство разделения сигна-
лов
УСОП — устройство связи ЭВМ с опе-
ратором-технологом
УСУ — устройство силового управ-
ления
УУСО — управляющее устройство свя-
зи с объектом
ФГУ — функционально-групповое
управление
ФС — устройство формирования
сигналов
ФЧХ — фазо-частотная характери-
стика
ХОВ — химически очищенная вода
ЦВД, ЦСД, ЦНД — цилиндры высокого,
среднего, низкого давления
(турбины)
ЦР — цифровой регистр
ЦТК — центральный температурный
компенсатор (реактора БН)
ЦЩУ — центральный щит управле-
ния
ЩВС — щит вспомогательных систем
ЩОС — щит общестанционных си-
стем
ЩУ — щит управления
ЭВМ — электронная вычислительная
машина
ЭГСР — электрогидравлическая систе-
ма регулирования (турбины)
ЭДС — электродвижущая сила
ЭКМ — электроконтактный манометр
ЭЛИ — электронно-лучевой индика-
тор
ЭПН — электропитательный насос
ЭПП — электронный самопишущий
прибор
ЯППУ —ядерная паропроизводящая
установка
ЯЭУ — ядерная энергетическая уста-
новка
ГЛАВА ПЕРВАЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
АЭС
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ и
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Задачей атомной электростанции
является превращение энергии, вы-
деляющейся в результате деления
атомных ядер горючего, в электри-
ческую. Этот технологический про-
цесс проходит по следующей цепи
превращения эцергии: энергия деле-
ния ядер — тепловая энергия тепло-
носителя и рабочего тела (пара) —
механическая энергия ротора турби-
ны — электрическая энергия, выра-
батываемая генератором. Для осу-
ществления этих превращений энер-
гии на АЭС имеются основные
(реакторы, парогенераторы, турбо-
генераторы) и вспомогательные аг-
регаты, соединенные между собой
трубопроводами и другими техноло-
гическими линиями. Совокупность
технологического оборудования и
реализованного на нем по соответ-
ствующим инструкциям и регламен-
там технологического процесса на-
зывается технологическим объектом.
Основным требованием, предъяв-
ляемым к технологическому процес-
су АЭС, является обеспечение без-
опасности и надежности ее работы.
Под безопасностью понимается
уменьшение (практически до нуля)
вероятности радиационного пораже-
ния персонала АЭС и выброса ра-
диоактивных веществ в окружаю-
щую среду в количествах, которые
могут принести ущерб прилегающей
территории и населению как в нор-
мальных режимах работы АЭС, так
и в аварийных ситуациях. Надеж-
8
ность АЭС означает уменьшение
числа аварийных остановок, воз-
можность сохранения частичной
мощности блока при возникновении
аварий в основном технологическом
оборудовании и быстрый набор пол-
ной нагрузки после аварийной оста-
новки или снижения мощности.
Другим* важнейшим требованием
является экономичность работы
АЭС, т. е. уменьшение затрат горю-
чего, электроэнергии собственных
нужд, вспомогательных материалов,
заработной платы на выработку 1
кВт-ч электрической энергии.
Обеспечение безопасности, на-
дежности и экономичности техноло-
гического процесса возможно только
при условии, что все величины, ха-
рактеризующие процесс (темпера-
тура, давление, расход, частота вра-
щения и т. д.), находятся в строго
заданных пределах Выход за эти
пределы влечет за собой снижение
экономичности, а при увеличении
отклонений может привести к ава-
рийной остановке или даже разру-
шению технологического объекта.
Поэтому необходимо постоянно
контролировать эти величины и воз-
действовать на технологический
процесс таким образом, чтобы под-
держивать их требуемые значения,
т. е осуществлять процесс управ-
ления
Сущность процесса управления
поясняет рис. 1.1. Технологический
объект / характеризуется рядом вы-
ходных или контролируемых вели-
чин у{, У2, уп. На него действуют
Ъ i>2 Ъ S>t
Рис I 1 Структурная схема системы уп-
равления
возмущения vi, V2, vi- Возмуще-
ния могут быть внешними и внут-
ренними. Причиной внешних воз-
мущений являются процессы, про-
исходящие 'вне рассматриваемого
технологического объекта; для АЭС
такими возмущениями являются из-
менения частоты в энергосистеме,
изменение температуры охлаждаю-
щей воды в конденсаторах турбин и
т. п. Внутренние возмущения появ-
ляются в результате процессов,
происходящих в самом технологи-
ческом объекте: выгорания топлива
в реакторе, засорения поверхностей
теплообмена в парогенераторах, *
аварийного отключения различных
насосов и т. п. Действие внутренних
и внешних возмущений приводит к
отклонению величин у от заданных
значений, и для возвращения их в
заданные пределы необходимо из-
менять значения управляющих воз-
действий Xi, Х2, хт. Изменение
управляющих воздействий произво-
дится с помощью исполнительных
органов (регулирующих клапанов,
запорных задвижек, регулирующих
стержней реактора, электрических
выключателей ). Определение необ-
ходимой величины управляющих
воздействий производится управ-
ляющей системой 2 на основании
значений выходных величин z/i, у2,
..., уп- Управляющая система может’
также использовать информацию о
возмущениях vk, ..vi, если измере-
ние этих возмущений технически
возможно и целесообразно для
улучшения качества управления.
Так как всякий технологический
объект является частью более об-
ширной системы, в управляющую
систему 2 поступают задающие воз-
действия и от управляющих систем
более высокого уровня, определяю-
щие требуемые условия работы дан-
ного объекта Для АЭС такой ин-
формацией могут являться сведения
о требуемой в данный момент мощ-
ности станции или разрешение на
остановку агрегатов на ремонт, по-
ступающие от системы управления
энергосистемой, в которую входит
данная АЭС.
Определение необходимых зна-
чений управляющих воздействий
для несложных технологических объ-
ектов может выполняться челове-
ком-оператором-, по мере развития
и усложнения технологических про-
цессов во всех областях техники, в
том числе и в энергетике, все боль-
шее применение находят автомати-
ческие устройства, способные вос-
принимать контролируемые величи-
ны и вырабатывать на их основе
управляющие воздействия без уча-
стия человека или при минимальном
его участии. К таким устройствам
относятся автоматические регуля-
торы, устройства аварийных защит
и блокировок, устройства логичес-
кого управления. В период 50-х —
начала 60-х годов системы управлё-
ния АЭС разрабатывались и проек-
тировались с применением автома-
тических устройств, выполняющих
отдельные, не связанные между со-
бой операции. С ростом мощности
блоков АЭС и их удельного веса в
энергосистемах, а также с интенси-
фикацией технологических процес-
сов ужесточались требования к си-
стемам управления. Прежде всего
увеличилось количество измеряемых
и рассчитываемых параметров (на
блоке ВВЭР-1000 — более 4000, на
блоке РБМК-Ю00 — более 20 000);
оператору стало практически невоз-
можно непосредственно восприни-
нимать и перерабатывать эту ин-
формацию. Возросли сложность опе-
раций управления и требования к их
точности. Стали предъявляться бо-
лее жесткие требования к надеж-
ности, безопасности и технико-эко-
номическим показателям <работы
АЭС. Все это привело к тому, что в
системах управления АЭС, проекти-
руемых со второй половины 60-х го-
9
дов, начинают использоваться элек-
тронные вычислительные машины —
ЭВМ, которые вместе с отдельными
автоматическими устройствами объ-
единяются в автоматизированную
систему управления технологичес-
ким процессом — АСУ ТП. АСУ
ТП — это человеко-машинная систе-
ма управления, обеспечивающая
автоматизированный сбор и обра-
ботку информации, необходимой
для оптимизации управления техно-
логическим объектом в соответст-
вии с принятым критерием. Рас-
смотрим подробнее последнее опре-
деление.
Оптимизация управления озна-
чает, что управление должно быть
наилучшим. Однако такая форму-
лировка довольно расплывчата, а
для построения АСУ ТП требуется
конкретизация этого понятия. По-
этому для каждого объекта с уче-
том особенностей его технологичес-
кого процесса и внешних условий
формулируются цели и критерии
управления. Критерием управления
АСУ ТП называется соотношение,
характеризующее качество функ-
ционирования технологического объ-
екта и принимающее конкретные
числовые значения, зависящие от
управляющих воздействий, выход-
ных величин, внешних и внутренних
возмущений, а также задающих
воздействий. Целью управления
является получение экстремального
(т. е. в зависимости от физического
смысла минимального или макси-
мального) значения критерия при
соблюдении заданных ограничений
Для АЭС таким критерием являет-
ся минимум себестоимости электро-
энергии. Ограничения, налагаемые
на процесс управления, вытекают
из необходимости обеспечения без-
опасности и надежности объекта.
Они обычно сводятся к установле-
нию предельных значений для неко-
торых контролируемых параметров.
Так, повышение давления в трубо-
проводе может привести к его раз-
рушению, повышение температуры
твэлов — к расплавлению оболочки,
повышение уровня в парогенерато-
ре— к забросу воды в турбину и
10
разрушению ее лопаточного аппара-
та. С другой стороны, максималь-
ный расход какой-либо жидкости
определяется производительностью
соответствующих насосов; переме-
щение всех исполнительных органов
ограничивается их конструкцией.
Критерий управления Q в общем ви-
де может быть записан в виде интеграль-
ного соотношения
.	т
Q= J F (у, х, a, v, т) ch, (1 1)
о
где Т — рассматриваемый период эксплуа-
тации АСУ ТП, т —время, у, х, и и го-
лодный набор соответствующих перемен-
ных у, х, и, v, F— некоторая функция
рассматриваемых параметров
Если критерий управления представля-
ет собой минимум себестоимости электро-
энергии за период Г, то в качестве функ-
ции F должны быть взяты затраты в каж-
дый текущий момент времени т, а цель
управления состоит в минимизации Q От-
метим, что минимизируется не текущее
значение функции F, а ее интегральное
значение за время Т Поэтому на практи-
ке иногда целесообразно временно увели-
чить F, чтобы впоследствии компенсиро-
вать это увеличение значительным и дли-
тельным снижением. Например, при
работе блока на сниженной мощности це-
лесообразно отключить одну или несколь-
ко циркуляционных петель реактора; хотя в
момент переключения экономичность объ-
екта несколько снижается, последующее
уменьшение затрат при постоянной работе
с меньшим числом насосов увеличивает
общую экономичность
При использовании критерия (1.1)
ограничения учитываются тем, что у и х
должны принимать значения, допустимые
по условиям безопасности и технологиче-
ским свойствам объекта.
Непосредственное использование
технико-экономического критерия
вида (1.1) для оптимизации управ-
ления затруднено или даже невоз-
можно, так как, с одной стороны,
требует сложных расчетов, которые
не всегда доступны даже современ-
ным ЭВМ, а с другой, расчет опти-
мальных управлений в каждый мо-
мент времени требует знания буду-
щих (до конца периода Т) значений
возмущений v и задающих воздей-
ствий и, что, естественно, нереально.
Поэтому на практике ставятся част-
ные цели управления по оптимиза-
ции частных критериев Такими
частными критериями могут, на-
пример, являться точность поддер-
жания системой заданных значений
параметров или время Т проведе-
ния того или иного режима
(пуска, останова, перегрузки).
Если частной целью управления
будет минимизация времени Т, то
Q=f<fc = T. (1.2)
О
Частные критерии формулируют-
ся, исходя из научных, конструк-
торских и проектных проработок, а
также на основании опыта эксплуа-
тации объекта.
В определении АСУ ТП говорит-
ся, что АСУ ТП представляет собой
человеко-машинную систему. Это
означает, что человек (или группа
людей) принимает (принимают)
участие в выработке решений по
управлению и именно на нем (на
них) лежит персональная ответст-
венность за безопасную, надежную
и экономичную работу объекта.
Необходимость участия в современ-
ных АСУ ТП наряду с автоматичес-
кими устройствами человека дикту-
ется следующими соображениями.
1.	Современные автоматические
устройства могут выполнять разно-
образные функции управления толь-
ко по заранее заданным (хотя, воз-
можно, и сложным) программам.
Возникновение ситуации, не предус-
мотренной программами, при управ-
лении, осуществляемом только авто-
матическими устройствами, может
привести к катастрофическим по-
следствиям. В то же время во многих
нестандартных ситуациях необходи-
мое решение может быть найдено
квалифицированным оператором.
2.	Многие редко проводимые,
но сложные операции, такие как
пуск, перегрузка или останов блока,
могут быть полностью поручены
автоматическим устройствам. Одна-
ко делать это нецелесообразно, так
как при этом усложнится и удоро-
жится АСУ ТП и снизится ее
надежность. В то же время экономи-
ческий эффект автоматизации этих
операций невелик.
3.	Хотя возможность единично-
го сбоя (проведения неправильной
операции) у человека больше, чем
у автоматического устройства, пол-
ное выключение из процесса управ-
ления (например, в результате вне-
запного заболевания) для здорово-
го человека маловероятно. Поэтому
участие человека-оператора в целом
повышает надежность АСУ ТП.
4.	Человек, постепенно накап-
ливая и творчески анализируя опыт
управления объектом, может пред-
ложить принципиально новые ре-
шения по совершенствованию тех-
нологического объекта и его систем
управления.
Наличие человека в системе
управления не исключает возмож-
ности того, что система длительное
время может работать в автомати-
ческом режиме, не получая управ-
ляющих воздействий от человека.
На человека при этом возлагаются
только функции наблюдения за пра-
вильностью работы объекта и АСУ
ТП; при этом оператор должен быть
постоянно готов взять на себя
управление при возникновении не-
предвиденной ситуации.
Введение в определение АСУ ТП
понятия автоматизированного сбора
и обработки информации подчерки-
вает наличие в АСУ ТП совре-
менных технических средств, в
первую очередь электронных вычис-
лительных машин. Поэтому те си-
стемы управления, где имеются от-
дельные автоматические устройства,
но контроль параметров процесса
осуществляется только по показы-
вающим приборам, наблюдение за
которыми поручается оператору, не
называются АСУ ТП.
Существенной особенностью АСУ
ТП является ее способность перера-
батывать не только технологическую
информацию (измеряемые выходные
величины объекта), но и технико-
экономическую информацию. В
прежних системах управления опе-
ратору предоставлялась только тех-
нологическая информация. Анализ
экономичности объекта и оптимиза-
ция его управления по технико-эко-
номическим критериям целиком no-
li
ручались операторам. В АСУ ТП не
только производится автоматичес-
кая обработка технологической ин-
формации с целью получения тех-
нико-экономических показателей и
предоставления их оператору, но и
в ряде случаев эти показатели ис-
пользуются для автоматической вы-
работки управляющих ’воздействий.
Совместно функционирующие
технологический объект и управ-
ляющая им АСУ ТП образуют авто-
матизированный технологический,
комплекс (АТК). При разработке
и эксплуатации АСУ ТП технологи-
ческий объект интересен прежде
всего с точки зрения управления,
и его обычно называют технологи-
ческим объектом управления (ТОУ).
Автоматизированные системы
управления технологическими про-
цессами, выполняющие одни и те
же функции управления, могут раз-
личаться по числу и номенклатуре
используемых ЭВМ, автоматических
устройств и т. п. Поэтому при
проектировании АСУ ТП следует
обращать внимание не только на
качество реализуемого ею процесса
управления, но и на характеристики
самой АСУ ТП: надежность, стои-
мость, удобство работы операторов
и т. п. Подробно характеристики
АСУ ТП рассмотрены в § 2.4
Обычно на АЭС имеется не-
сколько энергетических блоков, каж-
дый из которых состоит из одного
реактора, двух или трех турбогене-
раторов, а также другого технологи-
ческого оборудования. Блок может
осуществлять технологический про-
Рис 1.2 Структура АСУ, ТП АЭС.
/ — АСУ ТП АЭС; 2 — АСУ ТП блоков, 3 - тех-
дологическое оборудование блоков, 4 — общестан-
ционные системы
12
цесс независимо от работы других
блоков АЭС. На станции- имеются
также общестанционные системы
(например, электрические распреде-
лительные устройств)а, химводо-
очистка), которые обслуживают все
блоки. В соответствии с этим АСУ
ТП на АЭС образуют два уровня
(рис. 1.2). Верхний уровень зани-
мает АСУ ТП АЭС, в задачи кото-
рой входит распределение мощности
между блоками станции путем вы-
работки и передачи соответствую-
щих задающих воздействий, некото-
рые функции оперативно-диспет-
черского и производственно-техни-
ческого управления, а также
управление общестанционными си-
стемами. АСУ ТП АЭС осуществля-
ет обмен информацией с АСУ более
высоких уровней* АСУ энергетики
«Энергия» и АСУ системой АЭС
«Атом». АСУ ТП АЭС передает в
эти АСУ технико-экономическую
информацию о работе блоков и стан-
ции в целом и получает управляю-
щую информацию о требуемой мощ-
ности АЭС, оптимальных сроках
перегрузок, ремонтов и т. п. Кроме
того, ЭВМ АСУ ТП АЭС решают
некоторые крупные неоперативные
задачи для АСУ ТП блоков.
На нижнем уровне находятся
АСУ ТП блоков^ На АЭС СССР
принято создавать для каждого бло-
ка свою АСУ ТПУ. В функции АСУ
ТП блоков входит управление тех-
нологическим процессом в соответ-
ствии с информацией о требуемой
мощности блока, получаемой от
АСУ ТП АЭС, а также передача
необходимой информации о состоя-
нии оборудования блока в АСУ ТП
АЭС.
Накопленный в настоящее время
опыт относится в основном к АСУ
ТП блоков, а именно этим системам
уделяется основное внимание в
пособии.
1.2.	ФУНКЦИИ И ПОДСИСТЕМЫ
АСУ ТП
Функция АСУ ТП — это совокуп-
ность действий системы, направлен-
ных на достижение частной цели
управления. Функции АСУ ТП под-
разделяются на информационные,
управляющие и вспомогательные.
Содержанием информационных
функций АСУ ТП является сбор,
обработка и представление инфор-
мации о -состоянии ТОУ оператив-
ному персоналу, а также ее регист-
рация и передача в другие АСУ
Рассмотрим информационные
функции АСУ ТП.
1	. Контроль и измерение техно-
логических параметров, заключаю-
щиеся в преобразовании значений
параметров объекта (давлений, рас-
ходов, температур, нейтронных пото-
ков и т д.) в сигналы, пригодные
для восприятия оперативным персо-
налом или для их последующей
автоматизированной обработки Раз-
личают функцию индивидуального
контроля, когда вторичные показы-
вающие приборы работают непо-
средственно от первичного преобра-
зователя или (с переключением от
группы первичных преобразовате-
лей, и функцию централизованного
контроля, осуществляемую с по-
мощью ЭВМ.
2	. Вычисление косвенных вели-
чин выполняется с помощью ЭВМ
и обеспечивает определение значе-
ний параметров, непосредственное
измерение которых либо затруднено
по конструктивным соображениям
(температура оболочек твэлов),
либо невозможно из-за отсутствия
соответствующих первичных преоб-
разователей (тепловая мощность
реактора, технико-экономические
показатели).
3	Регистрация величин осущест-
вляется для последующего ана-
лиза работы АТК- Регистрация про-
изводится на бумажных лентах вто-
ричных регистрирующих приборов
(самописцев), в памяти ЭВМ, а
также на выходных носителях ЭВМ
, {бумажные ленты печатающих ма-
шинок) .
4	Сигнализация состояния за-
порных органов (задвижек) и меха-
низмов собственных нужд (насосов)
осуществляется с помощью цвето-
вых сигналов, соответствующих оп-
ределенным состояниям задвижек и
насосов Различают индивидуаль-
ную сигнализацию состояния, при
которой каждому органу или меха-
низму соответствует свой сигнал;
групповую, при которой сигнал опо-
вещает о состоянии группы органов
и механизмов; централизованную,
осуществляемую ЭВМ и ее выход-
ными устройствами.
5.	Технологическая (предупреди-
тельная) сигнализация осуществля-
ется путем подачи световых и зву-
ковых сигналов и привлекает вни-
мание персонала к нарушениям
технологического процесса, выра-
жающимся в отклонениях парамет-
ров за допустимые пределы Разли-
чают индивидуальную сигнализа-
цию, при которой каждому сигна-
лизируемому параметру соответст-
вует свое устройство сигнализации,
снабженное надписью, указывающей
характер нарушения, групповую,
при которой световой сигнал появ-
ляется при отклонении одного из
заранее заданной группы парамет-
ров, централизованную, осущест-
вляемую ЭВМ и ее выходными уст-
ройствами
6.	Диагностика состояния техно-
логического • оборудования служит
для определения первопричины его
ненормальной работы, прогнозиро-
вания вероятного появления неис-
правностей, а также степени их
опасности для дальнейшей эксплуа-
тации оборудования
7.	Подготовка и передача инфор-
мации в смежные АСУ и прием
информации от этих систем. Цели
такого обмена информацией рас-
смотрены в § 1 1.
Содержанием управляющих фун-
кций АСУ ТП является выработка
и реализация управляющих воздей-
ствий на ТОУ Здесь под «выработ-
кой» понимается определение на
основании имеющейся информации
требуемых значений управляющих
воздействий, а под «реализацией» —
действия, обеспечивающие соответ-
ствие действительного значения
управляющего воздействия требуе-
мому. Выработка управляющих
воздействий может осуществляться
как техническими средствами, так и
оператором; реализация осущест-
13
вляется при обязательном исполь-
зовании технических средств.
Рассмотрим управляющие функ-
ции АСУ ТП.
1.	Функция дистанционного уп-
равления заключается в передаче
управляющих воздействий от опера-
тора к электроприводам1 исполни-
тельных механизмов (открыть-зак-
рыть) и электродвигателям собст-
венных нужд (включить-выклю-
чить).
На АЭС также имеется неболь-
шое число неэлектрифицированных
запорных и регулирующих органов,
управление которыми осуществляет-
ся вручную по месту; это выполня-
ется не операторами, а специаль-
ными обходчиками по команде опе-
раторов.
2.	Функция автоматического ре-
гулирования заключается в автома-
тическом поддержании выходных
величин объекта на заданном значе-
нии.
3.	Функция автоматических за-
щит служит для сохранения обору-
дования при аварийных нарушениях
работы агрегатов. Простейшими
примерами такой функции может
служить открытие предохранитель-
ного клапана при повышении давле-
ния выше предельно допустимого
или автоматическая остановка реак-
тора при аварийном отключении
нескольких ГЦН Важной разновид-
ностью этой функции является ава-
рийное включение резерва (АВР),
предназначенное для автоматичес-
кого включения резервного агрегата
(например, насоса) при аварийной
остановке работающего. В эту функ-
цию входит оповещение о факте
срабатывания защит и их первопри-
чине.
4.	Функция автоматических бло-
кировок служит для предотвраще-
ния аварийных ситуаций, которые
могут возникнуть из-за неправиль-
1 Приводы с другими видами вспомо-
гательной энергии (гидравлические, пнев-
матические) не получили распространения
на АЭС (кроме системы регулирования ча-
стоты вращения турбины и некоторых ти-
пов быстродействующих редукционных
установок).
14
ного управления. Она осуществляет
технологически обусловленную взаи-
мосвязь между отдельными опера-
циями. Примером блокировок может
служить автоматический запрет на
пуск насоса при отсутствии смазки
или охлаждения, а также автомати-
ческое закрытие задвижек на напо-
ре и всасе насоса при отключении
его двигателя.
5.	Функция логического управ-
ления заключается в выработке
дискретных . сигналов управления
(типа «да-нет») на основании логи-
ческого анализа дискретных сигна-
лов, описывающих состояние объек-
та. Логическое управление широко
используется в системах управления
регулирующими органами реактора,
турбиной и др. Строго говоря,
функции аварийных защит и авто-
матических блокировок также мож-
но считать логическим управлением,
однако к логическому управлению
обычно относят операции, совершае-
мые по более сложным законам. Ре-
зультатом логического управления
являются изменения технологичес-
кой схемы (включение, отключение
трубопроводов, насосов, теплооб-
менников) или ' переключения в
контурах автоматических регуля-
торов.
6.	Функция оптимизации обеспе-
чивает поддержание экстремального
значения принятого критерия уп-
равления. В отличие от функций ав-
томатического регулирования, бло-
кировок, логического управления,
которые предназначены для стаби-
лизации выходных параметров
объекта или изменения их по зара-
нее известному закону, оптимизация
заключается в поиске заранее неиз-
вестных значений этих параметров,
при которых критерий примет экст-
ремальное значение. Практическая
реализация результатов определе-
ния оптимальных параметров может
осуществляться путем изменения за-
дания автоматическим регуляторам,
осуществления переключений в тех-
нологической схеме и т. п. Оптими-
зация производится для ТОУ в це-
лом (критерий — минимум себестои-
мости энергии на блоке) или для
Рис 1 3. Структура АСУ ТП энергоблока-
1—14 — подсистемы, 1 — контроля особо ответственных параметров, 2 — технологической сигнализации;
3— дистанционного управления, 4 — автоматических защит, £ —автоматического регулирования, 6 —
ФГУ, 7 —СУЗ, 8 — АСУ Т, 9 — ВРК, 10 - СРК И — КГО и КЦТК, 12 — СУ ГЦН, 13 — подсистемы уп-
равления вспомогательными технологическими системами, 14 — УВС; /5 —операторы блока, 16 — операто-
ры вспомогательных технологических систем, П — операторы ЭВМ.
отдельных его частей (например, по-
вышение КПД нетто турбоустановки
путем оптимизации производитель-
ности циркуляционных насосов кон-
денсатора). Оптимизация также мо-
жет касаться параметров самой
АСУ ТП, примером чего может слу-
жить определение оптимальных на-
строек регуляторов по критерию
точности поддержания регулируе-
мых величин.
Вспомогательные функции
АСУ ТП — это. функции, обеспе-
чивающие решение внутрисистем-
ных задач, т. е. предназначенные для
обеспечения собственного функцио-
нирования системы. К ним относит-
ся проверка исправности устройств
АСУ ТП и правильности исходной
информации, автоматический ввод
резервных устройств АСУ ТП при
отказах работающих, сообщение
персоналу об отказах в АСУ ТП и
т. д Ввиду сложности современных
АСУ ТП значение вспомогательных
функций очень велико, так как без
их выполнения нормальное функцио-
нирование систем невозможно.
Для удобства разработки, проек-
тирования, поставки, монтажа и
наладки АСУ ТП их условно раз-
деляют на подсистемы. Каждая под-
система обеспечивает управление
частью объекта или объединяет тех-
нические средства, выполняющие
какую-либо одну определенную
функцию; в первом случае говорят о
многофункциональной подсистеме,
во втором — об однофункциональ-
ной Подсистемы относительно неза-
висимы друг от друга и могут раз-
рабатываться и изготавливаться
различными организациями с после-
дующей их стыковкой непосредст-
венно на объекте. Рассмотрим ос-
новные подсистемы АСУ ТП энерго-
блоков (рис. 1.3).
1.	Подсистема контроля особо
ответственных параметров выполня-
ет функцию контроля и измерения.
Она реализуется на индивидуаль-
ных средствах измерения и содер-
жит датчики, преобразователи, по-
казывающие и самопишущие прибо-
ры. Самопишущие приборы также
выполняют функцию регистрации.
Наличие этой подсистемы связано
с необходимостью сохранить ми-
нимальный объем контроля при от-
казе ЭВМ. Информация, получаемая
этой подсистемой, может использо-
ваться в других подсистемах
АСУ ТП.
2.	Подсистема технологической
сигнализации выполняет функции
индивидуальной и групповой сигна-
лизации. Она содержит первичные
преобразователи, устройства, срав-
15
кивающие аналоговые сигналы с за-
данными значениями и устройства
подачи звуковых и световых сигна-
лов. В ряде случаев эта подсистема
не имеет собственных первичных
преобразователей, а использует ин-
формацию подсистемы контроля от-
ветственных параметров.
3.	Подсистема дистанционного
управления обеспечивает дистан-
ционное управление регулирующи-
ми, запорными органами и механиз-
мами, выполняет функции сигна-
лизации состояния управляемых
механизмов, автоматических блоки-
ровок и ввода информации о состоя-
нии органов в ЭВМ.
4	Подсистема автоматических
защит выполняет указанную функ-
цию, а также некоторые функции
автоматических блокировок. Она со-
стоит из первичных преобразовате-
лей, схем выработки аварийных сиг-
налов, исполнительных органов ава-
рийной защиты и устройств светово-
го и звукового оповещения операто-
ра о фактах срабатывания защит и
первопричинах аварий. В некоторых
случаях исходная информация о
значениях параметров поступает из
других подсистем. В качестве испол-
нительных органов могут использо-
ваться устройства других подсистем
(например, контакторы электродви-
гателей насосов).
5.	Подсистема автоматического
регулирования выполняет регулиро-
вание параметров с помощью инди-
видуальных регуляторов. Кроме то-
го,- эта подсистема обеспечивает
контроль за положением регулирую-
щих органов и дистанционное управ-
ление ими при отключенных регу-
ляторах. Возможности современных
средств регулирования позволяют
передать этой подсистеме некоторые
функции логического управления.
Кроме основных устройств все
подсистемы содержат соединитель-
ные кабели, панели, на которых раз-
мещаются устройства, источники
электрического питания и т. д.
Кроме указанных подсистем,
предназначенных в основном для
выполнения какой-либо одной функ-
16
ции по блоку в^целом, имеется ряд
многофункциональных подсистем,
предназначенных для выполнения
комплекса функций по управлению
каким-либо агрегатом или техноло-
гической системой.
Управление агрегатами осущест-
вляется с помощью устройств, обра-
зующих подсистему функционально-
группового управления (ФГУ). Для
пуска или останова агрегата, управ-
ляемого ФГУ, достаточно подать
одну команду/после чего все опера-
ции происходят автоматически.
Многофункциональные подсисте-
мы АСУ ТП блока, управляющие
отдельными технологическими си-
стемами, обычно называются «систе-
мой управления». Это связано с тем,
что такие подсистемы разрабатыва-
лись и оформлялись до появления
АСУ ТП как самостоятельные систе-
мы. Они могут иметь в своем составе
собственные ЭВМ, и тогда им пере-
даются все функции по управлению
соответствующим технологическим
оборудованием. При отсутствии соб-
ственной ЭВМ часть функций пере-
дается ЭВМ АСУ ТП блока (центра-
лизованный контроль, вычисление
косвенных величин, регистрация
некоторых параметров, диагностика
состояния технологического обору-
дования, обмен информацией с
АСУ ТП АЭС, оптимизация). К та-
ким многофункциональным подси-
стемам относятся:
1)	система управления, защиты,
автоматического регулирования и
контроля реактора (СУЗ) для уп-
равления мощностью реактора во
всех режимах его работы и их вспо-
могательным оборудованием;
2)	автоматизированная система
управления турбиной (АСУ Т),
предназначенная для управления
турбинами и их вспомогательным
оборудованием; 1
3)	система управления перегруз-
кой и транспортом топлива,
управляющая всеми механизмами,
осуществляющими перемещение
топлива от ею поступления на АЭС
до отправки на переработку отрабо-
танного топлива.
Если это диктуется требования-
ми технологии, то в состав АСУ ТП
могут входить и другие подсистемы
Например, на блоках с реакторами
на быстрых нейтронах имеются под-
система управления электрообогре-
вом контуров и подсистема управле-
ния скоростью главных циркуляци-
онных насосов (СУ ГЦН).
Некоторые из многофункцио-
нальных подсистем управляются
собственными операторами, - рабо-
тающими под руководством опера-
торов блока
На современных АЭС также
имеются многофункциональные под-
системы, выполняющие полный на-
бор информационных функций по
контролю однородных массовых па-
раметров. К ним относятся:
1)	система внутриреакторного
контроля (ВРК), предназначенная
длк контроля значений тепловыде-
ления, температур и других пара-
метров внутри активной зоны реак-
тора;
2)	система радиационного конт-
роля (СРК), предназначенная для
контроля радиационной обстановки
технологического оборудования, по-
мещений АЭС и окружающей терри-
тории;
3)	системы контроля герметич-
ности оболочек твэлов (КГО) и
контроля целостности технологичес-
ких каналов (КЦТК), контролирую-
щие состояние (целостность) оболо-
чек твэлов и технологических кана-
лов на основе анализа данных об
активности теплоносителя и других
параметров реактора.
Важнейшей	подсистемой
АСУ ТП, выполняющей наиболее
сложные информационные и управ-
ляющие функции, является управ-
ляющая вычислительная система
(УВС) [или управляющий вычисли-
тельный комплекс (УВК)]. в
АСУ ТП блоков УВС могут выпол-
нять практически все информацион-
ные и управляющие функции.
1 3. ЩИТЫ УПРАВЛЕНИЯ АЭС
Щитом управления (ЩУ) назы-
вается специально выделенное по-
2-3154
мещение, предназначенное для по-
стоянного или периодического пре-
бывания операторов, с расположен-
ными в нем панелями, пультами и
другим оборудованием, на котором
устанавливаются технические сред-
ства АСУ ТП и при помощи которо-
го происходит управление техноло-
гическим процессом Управление
АЭС организуется с нескольких ЩУ.
Центральный щит управления
(ЦЩУ) относится к АСУ ТП АЭС.
С него осуществляется общая коор-
динация работы энергоблоков, уп-
равление электрическими распреде-
лительными устройствами и обще-
станционными системами. ЦЩУ
является местом пребывания дежур-
ного инженера станции (ДИС) или
начальника смены АЭС. Вблизи
ЦЩУ выделяется помещение для
расположения УВС АСУ ТП АЭС. В
случае необходимости для управле-
ния некоторым общестанционным
оборудованием — установками спец-
водоочистки, бойлерными, вентиля-
ционными системами — организует-
ся щит общестанционных устройств,
(ЩОУ) (или несколько ЩОУ).
Основное управление технологи-
ческим процессом блока произво-
дится с блочного щита управления
(БЩУ). По требованиям ядерной
безопасности для каждого блока
АЭС организуется резервный щит
управления (РЩУ), который пред-
назначен для проведения операций
по останову блока в ситуациях, при
которых осуществить эти операции
с БЩУ не представляется возмож-
ный (например, при пожаре на
БЩУ).
Для управления некоторыми
вспомогательными системами как
общестанционными, так и блочными,
организуются местные щиты управ-
ления (МЩУ). В зависимости от
технологических требований эти щи-
ты предназначаются для постоянно-
го или периодического пребывания
оперативного персонала (например,
на время проведения перегрузок
топлива). Часто для МЩУ не выде-
ляется специальных помещений, а
они располагаются непосредственно
17
у управляемого оборудования (так,
МЩУ турбогенераторов располага-
ются непосредственно в машинном
зале).
Рассмотрим более подробно ор-
ганизацию БЩУ. Современный энер-
гоблок представляет собой слож-
ный объект управления с большим
количеством измеряемых (до 5—
10 тыс.) и управляемых (до 4 тыс.)
величин. Каждый блок управляется
двумя-тремя операторами. Увеличе-
ние количества оперативного персо-
нала невозможно из-за трудностей
координации работы большего чис-
ла операторов. Кроме того, увеличе-
ние персонала снижает экономич-
ность АЭС. Естественно, что даже
при использовании современных
средств управления (в том числе
ЭВМ) на операторов ложится
большая психическая и физическая
нагрузка От организации БЩУ, вы-
бора приборов, их размещения в
значительной степени зависит удоб-
ство работы операторов, а также
надежность и безопасность работы
блока в целом
При проектировании АСУ ТП
блока стремятся к уменьшению чис-
ла контролируемых параметров и
управляемых объектов Однако из-
за особенностей технологии, как
сказано выше, число контролируе-
мых и управляемых параметров из-
меряется тысячами, и размещение
такого количества показывающих
приборов и органов управления на
оперативных полях непосредственно
перед операторами просто невоз-
можно. В современных АСУ ТП при-
меняются следующие способы сок-
ращения оперативных полей-
1)	расположение всех устройств,
не требующих контроля со стороны
операторов (регуляторов, устройств
ФГУ, релейных схем блокировок и
защит и т. п.), на специальных не-
оперативных панелях, выносимых в
отдельные помещения БЩУ. Обслу-
живание этих устройств производит-
ся персоналом, который обеспечива-
ет исправность их работы, но не
участвует непосредственно в управ-
лении блоком;
18
2)	использование централизо-
ванного контроля с помощью ЭВМ
и уменьшение количества парамет-
ров, контролируемых на индиви-
дуальных вторичных, приборах; в
современных АСУ ТП блоков коли-
чество таких параметров составляет
не более 10% общего числа;
3)	использование вызывного,
группового и функционально-груп-
пового управлений, при которых
один орган управляет несколькими
исполнительными механизмами;
4)	вынесение вторичных прибо-
ров и органов управления, необхо-
димых лишь при относительно ред-
ких операциях (подготовка к пуску
блока), на вспомогательные панели,
располагаемые в оперативном поме-
щении БЩУ, но вне основного кон-
тура управления (сбоку или сзади
операторов). При большом числе
вспомогательных систем, управление
которыми не связано непосредствен-
но с управлением основным техно-
логическим процессом, для них мо-
жет быть организован специальный
щит вспомогательных систем
(ЩВС), располагаемый в непосред-
ственной близости от оперативного
контура БЩУ.
Другим способом уменьшения
нагрузки на операторов является
облегчение расшифровки поступаю-
щей информации и поиска нужных
органов управления. Для этого, в
частности, в современных АСУ ТП
используются мнемосхемы. Они
представляют собой упрощенное
изображение технологической схемы
оборудования с условными изобра-
жениями основных агрегатов (теп-
лообменников, насосов). В местах
расположения изображений соответ-
ствующих агрегатов, а также запор-
ных органов располагаются устрой-
ства сигнализации состояния (лам-
почки со светофильтрами), а в
местах расположения изображений
регулирующих органов — указатели
положения. В некоторых случаях на
мнемосхеме располагаются прибо-
ры, показывающие значения техно-
логических параметров, а также
устройства, сигнализирующие об
Рис 1.4. Пример изображения технологи-
ческой линии на мнемосхеме*
1 •— мнемознак насоса с сигнализатором состоя-
ния, 2 — мнемознак задвижки с сигнализатором
состояния, 3 — указатель положения регулирую-
щего органа; 4 —мнемознак резервуара, 5 —
ключ управление насосом; 6 — ключ управления
задвижкой, 7 — Ключ управления регулирующим
органом, 8 — сигнализатор отклонения давления,
9 — сигнализатор отклонения уровня, 10 — крас-
ный светофильтр, 11 — зеленый светофильтр
отклонении этих параметров от нор-
мы. Если мнемосхема располагается
в пределах досягаемости операто-
ров, на ней также устанавливаются
органы управления (рис. 1 4).
Конструктивно оперативный кон-
тур БЩУ обычно выполняется в ви-
де вертикальных приборных пане-
лей и отдельно стоящего пульта
(рис. 1.5, а). На вертикальных пане-
лях располагаются крупногабарит-
ные приборы, а также мнемосхемы
и редко используемые органы уп-
равления. При расположении мне-
мосхемы в верхней части пульта она
обычно выполняется наклонной для
улучшения обзора. Оперативная
часть пульта состоит из наклонной
(или горизонтальной) столешницы,
на которой располагаются органы
управления, указатели положения
запорных и регулирующих органов
и указатели состояния электродви-
гателей собственных нужд. На вер-
тикальной приставке располагают-
Рис 1 5. Варианты компоновки оператив-
ного контура ЩУ (разрез):
а — с отдельно стоящим пультом; б — с при-
ставным пультом, 1 — вертикальные панели, 2 —
пульт; 3 — столешница; 4 — вертикальная при
ставка, 5 —наклонная панель
2*
Рис 1 6. Варианты компоновки оператив-
ного контура БЩУ (план)*
а — дугообразный, б — линейный, 1 — оператив-
ные панели, 2 — пульт, 3 — стол-пульт, 4 — вспо-
могательные панели; I — III — зоны управления
соответственно реактором, парогенераторами и
турбогенераторами
ся показывающие приборы. В не-
которых случаях как на сто-
лешнице, так и на вертикальной
приставке пульта располагаются
мнемосхемы. Пульты, обслуживае-
мые одним оператором, имеют зна-
чительную длину (до 5 м), и при
проведении переходных режимов
оператор работает стоя. В стацио-
нарных режимах, когда объем опе-
раций по управлению невелик, опе-
ратор может работать сидя. Для
этого на пульте ’ выделяется спе-
циальное рабочее место, около кото-
рого располагаются наиболее важ-
ные органы контроля и управления.
Столешница этого рабочего места
должна быть свободной от прибо-
ров, чтобы оператор мог пользовать-
ся инструкциями, вести записи и т. п.
Часто такое рабочее место органи-
зуется не на пульте, а за специаль-
ным столом-пультом, на котором
располагается только телефон, а в
современных системах — и устройст-
ва связи с ЭВМ
Вспомогательные панели (как и
панели МЩУ) обычно не имеют от-
дельно стоящих пультов, а выпол-
няются в приставном варианте
(рис. 1.5, б), работают за такими
пультами^ как правило, стоя.
В основном распространены два
варианта компоновки оперативного
контура БЩУ: дугообразный и ли-
нейный (рис. 1.6). Обычно блоком
управляют два-три оператора с од-
ного, двух или трех пультов. Для
удобства прохода к вертикальным
панелям между пультами делаются
разрывы. Непосредственно перед
пультами располагаются оператив-
19
ные панели, сбоку и сзади — вспо-
могательные. Обычно в центре опе-
ративного зала БЩУ располагается
стол-пульт начальника смены блока
(или старшего оператора). За этим
же столом могут выделяться рабо-
чие места операторов для работы
сидя.
Размещение приборов и уст-
ройств на панелях и пультах БЩУ
подчиняется последовательно-техно-
лбгическому принципу, т. е. слева
направо, в соответствии с техно-
логическим процессом (реактор —
ГЦН — парогенераторы — турбоге-
нераторы). Соответственно левые
вспомогательные панели отводятся
для управления реактором и паро-
генераторами, правые — турбогене-
раторами.
В помещении оперативного кон-
тура БЩУ обеспечивается заданная
освещенность панелей и пультов
(200 лк), температура (18—25°С) и
влажность (30—60%) воздуха; уро-
вень шума не должен превышать
60 дБ. БЩУ выполняются по спе-
циальному архитектурному проекту,
в котором учитываются эстетичес-
кие и инженерно-технические требо-
вания. Должен быть обеспечен под-
ход кабельных потоков ко всем щи-
товым устройствам. Помещение
БЩУ должно удовлетворять нормам
техники безопасности, противопо-
жарной безопасности и правилам
устройства электроустановок.
Оперативный контур БЩУ зани-
мает только часть всех помещений
БЩУ. Значительную площадь зани-
мают неоперативные панели. Обыч-
но оперативный контур находится в
центральной части БЩУ, а неопера-
тивные панели располагаются в по-
мещениях по бокам оперативного
зала. Встречаются компоновки, в ко-
торых неоперативные панели раз-
мещаются под оперативным залом.
Учитывая значительное число ка-
бельных связей между оперативным
контуром БЩУ и ЭВМ, помещение
ЭВМ также стремятся приблизить
к оперативному залу.
Резервный щит управления
(РЩУ) размещается в специальном
помещении, отделенном от БЩУ ог-
нестойким ограждением или отстоя-
щем от него на некотором расстоя-
нии но так, чтобы доступ к нему мог
быть обеспечен беспрепятственно и
за минимальное время. Объем уста-
новленной на РЩУ аппаратуры
контроля и управления должен
быть достаточным для нормальной
остановки блока даже при наличии
аварий в технологическом оборудо-
вании при выполнении всех требо-
ваний по обеспечению безопасности.
ГЛАВА ВТОРАЯ
РЕЖИМЫ РАБОТЫ АЭС И ТРЕБОВАНИЯ
К АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
2.1.	РЕЖИМЫ РАБОТЫ БЛОКОВ АЭС
Задачи АСУ ТП блока и особен-
ности действий оперативного персо-
нала существенно зависят от режи-
ма, в котором работает блок. Режи-
мы работы блоков подразделяют
на две группы пусконаладочные и
эксплуатационные.
Пусконаладочные режимы. Они
проводятся после окончания строи-
тельства и монтажа блока перед
20
сдачей его в нормальную эксплуата-
цию Они обеспечиваются персона-
лом станции совместно с представи-
телями научного руководства, раз-
работчиков основного оборудования,
проектных, монтажных и наладоч-
ных организаций. Во время пускона-
ладочных работ производится пер-
вичное опробование всех систем,
обкатка оборудования, физический
и энергетический пуск блока. Эти
работы проводятся по специальным
программам, объем которых зави-
сит от степени сложности оборудо-
вания, наличия опыта эксплуатации
аналогичных систем и других факто-
ров Пусконаладочные работы в
меньшем объеме могут проводиться
также после капитальных ремонтов
или реконструкции блоков.
Во время физического пуска про-
изводится подробное исследование
физических характеристик реактора,
в том числе эффективности исполни-
тельных органов систем управления
и защиты. Во время энергетического
пуска исследуются физические и
теплофизические характеристики ре-
актора, а также характеристики теп-
ломеханического оборудования, про-
изводится наладка и опробование в
работе основных систем управления.
Важной задачей является изучение
поведения блока и его систем управ-
ления в аварийных ситуациях, для
чего искусственно вызывается сра-
батывание аварийных защит. Пуско-
наладочные работы относительно
кратковременны, и, естественно,
АСУ ТП блока в основном рассчи-
тывается на работу в эксплуатаци-
онных режимах. При проведении
пусконаладочных работ обычно об-
ращается основное внимание на
информационные функции АСУ; в
некоторых случаях, особенно при
испытании головных блоков серии,
штатные системы контроля дополня-
ются временными измерительными
системами, позволяющими более
глубоко изучить характеристики
оборудования. В этих режимах опе-
раторам обычно поручается боль-
шая доля управляющих функций,
чем в эксплуатационных режимах.
После завершения пусконаладоч-
ных работ блок передается в посто-
янную эксплуатацию, осуществляе-
мую в основном персоналом АЭС.
Эксплуатационные режимы в свою
очередь подразделяют на стояноч-
ные, пусковые, выдачи электроэнер-
гии в сеть, выработки электроэнер-
гии на собственные нужды, остано-
ва, расхолаживания.
Рассмотрим основные особенно-
сти этих режимов и вытекающие
отсюда задачи АСУ ТП.
Стояночные режимы. В этих ре-
жимах цепная реакция в реакторе
не идет, а следовательно, не проис-
ходит выработки электроэнергии.
Блок может быть остановлен для
перегрузки топлива (если техноло-
гическая схема блока не допускает
его перегрузки «на ходу»), для про-
ведения ремонтов, а также при зна-
чительном уменьшении потребления
электроэнергии в системе. В соот-
ветствии с этим стояночные режимы
можно подразделить на режимы
перегрузки и ремонтов, холодного
и горячего резерва.
В режимах перегрузки и ремон-
тов оборудование блока обычно на-
ходится в состоянии, исключающем
возможность выхода на мощность
(например, производится разборка
различных агрегатов для их ремон-
та, у реакторов ВВЭР снимается
крышка ит п). В режимах холод-
ного резерва оборудование находит-
ся в собранном и подготовленном к
пуску состоянии, однако параметры
контуров (температура, давление)
низкие и не соответствуют рабочим
значениям, поэтому для выхода на
мощность требуется значительное
время (несколько десятков часов).
В горячем резерве параметры кон-
туров поддерживаются близкими к
номинальным и вывод на полную
мощность может быть проведен до-
статочно быстро (за 2—3 ч).
В стояночных режимах'функции
АСУ ТП в основном сводятся к
контролю небольшого количества
параметров. В режимах перегрузки
наиболее важно следить за уровнем
нейтронного потока во избежание
неконтролируемого разгона реакто-
ра, а также за интенсивностью от-
вода остаточных тепловыделений.
Управление осуществляется только
вспомогательными системами, обес-
печивающими требуемые значения
технологических параметров. В ка-
честве примера укажем на управле-
ние системами электрообогрева в
реакторах на быстрых нейтронах.
В режимах холодного и особенно
21
горячего резерва объем контроли-
руемых параметров увеличивается, а
управление ведется большим коли-
чеством вспомогательных систем.
Например, в реакторах ВВЭР в ре-
жимах горячего резерва поддержи-
вается давление в контуре с по-
мощью компенсаторов объема. Во
всех этих режимах управление осу-
ществляется главным образом дис-
танционно; ряд параметров вспомо-
гательных систем поддерживается
автоматическими регуляторами.
В стояночных режимах система
аварийной защиты реактора, пред-
назначенная для гашения цепной ре-
акции, должна быть включена; если
дополнительные органы аварийной
защиты по условиям технологии не
могут находиться в рабочем состо-
янии во время перегрузки, система
управления должна исключать воз-
можность введения в реактор избы-
точной положительной реактивно-
сти
Пусковые режимы. В этих режи-
мах в реакторе начинается цепная
реакция и производится постепен-
ный подъем его мощности и тепло-
технических параметров вплоть до
включения турбогенератора в сеть
и набора электрической мощности.
Эти режимы характеризуются боль-
шим количеством переключений в
технологических схемах (закрытие
и открытие задвижек), включением
и отключением насосов и других
механизмов, а также нестационар-
ностью всех основных параметров.
Поэтому с точки зрения управления
эти режимы являются наиболее
тяжелыми, так как требуется конт-
ролировать максимальное число па-
раметров и осуществлять большое
число операций управления за ко-
роткое время (до 400 операций в
час ). В настоящее время основная
часть этих операций осуществляется
дистанционно, но в новейших систе-
мах они поручаются устройствам
функционально-группового управ-
ления. В перспективе намечается
широкое использование в этих ре-
жимах управляющих вычислитель-
ных машин. По мере выхода на
22
мощность включаются в работу ав-
томатические системы регулирова-
ния, но их роль в процессах пуска
относительно невелика, так как ос-
новная задача управления — пере-
ключения в технологической схеме.
Процесс пуска осуществляется с
включенными устройствами аварий-
ной защиты, кроме тех из них, от-
ключение которых предписывается
технологическими регламентами
Основным технологическим кри-
терием качества управления в пус-
ковых режимах является минималь-
ное время выхода на мощность при
соблюдении ограничений, налагае-
мых на величины и скорости измене-
ния параметров. Ограничения на ско-
рость изменения параметров необ-
ходимы, потому что при высоких
скоростях изменения температур в
элементах конструкций ЯЭУ могут
возникать напряжения, частое по-
вторен^ которых может привести к
разрушениям В некоторых случаях
необходимо учитывать дополнитель-
ные показатели, в частности затра-
ты теплоты в период пуска.
Режимы выработки электроэнер-
гии. Режимы выдачи электроэнер-
гии в сеть являются основными, и
именно так блоки работают боль-
шую часть времени. Особенности
этих режимов и требования, предъ-
являемые к АСУ ТП, подробно рас-
смотрены в § 2.2. В режимы выра-
ботки электроэнергии на собствен-
ные нужды блок может перейти из
режимов выдачи энергии в сеть при
авариях в последней, когда сраба-
тывают специальные защиты, от-
ключающие генераторы от сети.
Полностью прекращать при этом
выработку электроэнергии нежела-
тельно, так как при таких авариях
питание собственных нужд блока от
сети невозможно и прекращение вы-
работки электроэнергии приведет к
его останову. При сохранении вы-
работки электроэнергии на собст-
венные нужды время последующего
выхода на мощность значительно
меньше, чем при останове, что бла-
гоприятно для ликвидации послед-
ствий аварии в энергосистеме.
Основное требование к АСУ
ТП — обеспечение перехода с ре-
жима выдачи энергии в сеть в ре-
жим выработки энергии на собст-
венные нужды, что влечет необхо-
димость резкого снижения рас-
хода пара на турбину (до 10
раз). При этом главные парамет-
ры блока должны оставаться в за-
данных пределах. Обычно произво-
дится автоматическое включение
систем, не работающих в нормаль-
ных режимах, обеспечивающих сни-
жение мощности турбогенератора
(например, открываются клапаны,
сбрасывающие пар из трубопрово-
дов в конденсаторы турбины); не-
обходимо также производить руч-
ное или автоматическое переключе-
ние в контурах автоматических ре-
гуляторов (например, отключение
регуляторов, поддерживающих дав-
ление пара перед турбиной воздей-
ствием на ее регулирующие клапа-
ны). Особую роль в режимах пере-
хода на сниженную мощность игра-
ют автоматические защиты, так как
существует большая вероятность
выхода некоторых параметров за
допустимые пределы.
Режимы останова. Они разделя-
ются на плановые и аварийные.
Плановые остановы проводятся при
необходимости перегрузки или пла-
нового ремонта, аварийные — при
срабатывании защит, приводящих к
полному останову блока. По свое-
му характеру режимы планового
останова близки к режимам пуска,
однако проводимые при останове
операции обычно несколько проще.
Управление осуществляется в ос-
новном дистанционно, в новейших
системах некоторые операции пере-
даются устройствам функциональ-
но-группового управления, а также
ЭВМ. Главное требование к АСУ
ТП — такое же, как и при пусках,—
проведение операций за минималь-
ное время при соблюдении ограни-
чений по значению и скорости изме-
нения параметров.
При аварийных остановах боль-
шинство операций управления про-
водится автоматически системами
аварийных защит и блокировок; в
некоторых системах при особо тя-
желых авариях с помощью блоки-
ровок осуществляется автоматиче-
ский запрет на действия оператора.
Многие регуляторы автоматически
отключаются, однако некоторые из
них продолжают выполнять свои
функции, те системы автоматиче-
ского регулирования, которые спе-
циально предназначаются для рабо-
ты в аварийных режимах, автома-
тически включаются. При проекти-
ровании систем управления, предна-
значенных для работы в режимах
аварийного останова, основное вни-
мание обращается на их надеж-
ность. К точности поддержания
параметров и скоростей их измене-
ния предъявляются значительно
меньшие требования, чем при пла-
новых остановах, так'как аварийные
режимы происходят значительно ре-
же и возникающие при быстрых
изменениях температур термичес-
кие напряжения не накапливаются
и не приводят к разрушениям кон-
струкций ЯЭУ. Большая роль в ре-
жимах аварийного останова отво-
дится аварийной сигнализации, ко-
торая позволяет оператору следить
за правильностью срабатывания
систем, а также принимать меры к
скорейшей ликвидации аварии Ре-
жим расхолаживания, во время ко-
торого происходит отвод остаточ-
ных тепловыделений, наступает
после останова блока. Нарушение
отвода остаточных тепловыделений,
даже в остановленном (без цепной
реакции) реакторе, может привести
к расплавлению активной зоны и
другим нежелательным последстви-
ям. Режимы расхолаживания под-
разделяются на нррмальные (когда
все необходимые агрегаты исправ-
ны) и аварийные, когда останов
блока вызывается аварийными от-
ключениями агрегатов. В последнем
случае возникает необходимость ав-
томатического включения специаль-
ных систем, например системы ава-
рийного охлаждения активной зоны.
В режимах расхолаживания объем
работающего оборудования, а сле-
23
довательно, и контролируемых па-
раметров невелик. В режимах нор-
мального и аварийного расхолажи-
вания после включения всех ава-
рийных систем основной объем опе-
раций производится дистанционно.
Все операции по останову могут
проводиться как с БЩУ, так и«
с РЩУ.
2.2.	РЕЖИМЫ РАБОТЫ БЛОКОВ
ПРИ ВЫДАЧЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
В СЕТЬ	"
Прежде чем перейти к особен-
ностям управления энергоблоками
при выдаче электроэнергии в сеть,
рассмотрим вопросы производства
и потребления электроэнергии в
современных энергосистемах.
Принципиальным отличием энер-
гетических блоков от многих других
технологических объектов является
невозможность «складирования» го-
товой продукции. Поэтому суммар-
ное производство электрической
энергии в энергосистеме в каждый
момент должно равняться ее полно-
му потреблению. При неравенстве
производства и потребления проис-
ходит изменение частоты тока в си-
стеме, номинальное значение кото-
рой 50 Гц, при недостатке произво-
димой мощности частота падает,
при избытке—растет. Скорость изме-
нения частоты зависит от общей
мощности энергосистемы и харак-
теристик потребителей мощности.
Отклонения частоты допускаются в
узких пределах (±0,2 Гц). Приме-
няемые в энергоблоках электричес-
кие генераторы относятся к классу
синхронных машин. Это означает,
что частота их вращения всегда про-
порциональна частоте сети (номи-
нальная частота вращения совре-
менных генераторов 50 об/с =
= 3000 об/мин или 25 об/с =
= 1500 об/мин), поэтому в качестве
сигнала соответствия производимой
и потребляемой мощности можно
использовать частоту вращения ро-
тора генератора или турбины.
Вне зависимости от типа ядер-
ной энергетической установки про-
24
On. ’МО
Рис. 2 1. Принципиальная блок-схема регу-
лирования мощности ЯЭУ
цесс производства электроэнергии
энергоблоком может быть представ-
лен схемой рис. 2.1. Энергия ядер-
ной реакции деления топлива пре-
вращается в ядерной паропроизво-
дящей установке (ЯППУ) 1 в теп-
ловую энергию насыщенного или
перегретого пара1.
Энергия пара в турбине 2 пре-
вращается в механическую энергию
вращения ее ротора, которая пре-
образуется в генератрре 3 в элект-
рическую энергию, поступающую
в сеть 4. Процессы в генераторе
практически безынерционны, поэто-
му электрическую мощность, отда-
ваемую в сеть, можно считать рав-
ной (без учета потерь в генераторе)
механической мощности рогора тур-
бины В то же время существует
возможность небаланса между
мощностью, производимой ЯППУ, и
мощностью, потребляемой турбиной,
что приводит к изменению давления
пара Р и температуры теплоносите-
ля t ЯППУ
Мощность турбины зависит от
давления пара перед регулирующи-
ми клапанами турбины Р и положе-
ния регулирующих клапанов турби-
ны. Последнее устанавливается си-
стемой управления турбиной
(АСУТ), основным импульсом для
которой является частота вращения
турбины и. На АСУТ может пода-
ваться также импульс от регулято-
ра мощности системы (РМС), кото-
1 В настоящем пособии не рассматри-
ваются ЯЭУ, использующие в качестве ра-
бочего тела газ
рый меняет заданную мощность
всем подчиненным ему энергобло-
кам, входящим в энергосистему.
В результате работы РМС суммар-
ная мощность, производимая в си-
стеме, соответствует требованиям
потребителей. Несоответствие меж-
ду мощностью турбины й мощно-
стью ЯППУ устраняется регулято-
ром мощности блока РМ, воздейст-
вующим либо на мощность ЯППУ,
либо на мощность турбины. В по-
следнем случае РМС должен воз-
действовать на задание РМ. Для
нормального функционирования
блока также необходимо поддержи-
вать в определенных пределах ряд
внутренних теплотехнических пара-
метров, что осуществляется вспомо-
гательными регуляторами и други-
ми устройствами управления.
Важную роль в обеспечении вы-
дачи электроэнергии играют систе-
мы управления электрическими па-
раметрами, в частности система
управления генератором (АСУ Г);
эти системы обслуживаются персо-
налом электроцеха и в настоящем
пособии не рассматриваются.
Структура системы регулирова-
ния в значительной степени опреде-
ляется графиком электрической на-
грузки энергосистемы и энергобло-
ка Суточный график нагрузки си-
стемы показан на рис 2 2. По оси
абсцисс отложены часы суток, а по
оси ординат — потребляемая систе-
мой мощность (в относительных
единицах). Видно, что потребление
энергии в системе неравномерно в
течение суток. Наряду с ночным
минимумом (от 2 до 6 ч) имеются
утренний (от 7 до 12 ч) и вечерний
(от 18 до 23 ч) максимумы. Для
обеспечения производства электро-
энергии в соответствии с изменения-
ми нагрузок мощности энергоблоков
также должны изменяться. Так как
технико-экономические показатели
различных типов станций неодина-
ковы, изменение их мощности в
процессе покрытия графика нагру-
зок производится по-разному, чтобы
обеспечить наиболее экономичную
работу системы в целом. Этого
Рис. 2.2 Типовой суточный график нагруз-
ки европейской части СССР и возможности
его покрытия (на ближайшую перспекти-
ву):
/ — дальние электропередачи от мощных ГЭС и
ТЭС с востока, 2 — базисные АЭС, 3 — полупико-
вые АЭС; 4 — полупиковые ТЭС и ТЭЦ; 5 — пи-
ковые станции
можно достичь, если блоки, имею-
щие меньшие издержки на топливо
и эксплуатационные расходы, будут
нести нагрузку, приближающуюся к
максимальной, а разгружаться бу-
дут блоки с большими издержками.
Атомные станции относятся к числу
станций с большими капиталовло-
жениями и относительно малой ве-
личиной топливной составляющей,
и их целесообразно загружать воз-
можно полнее. При распределении
нагрузок необходимо также учиты-
вать различные дополнительные
ограничения, например, пропускную
способность линий электропередачи
или невозможность по техническим
причинам снизить мощность неко-
торых блоков на органическом топ-
ливе ниже 50—70% номинальной.
Поэтому может потребоваться, на-
пример, снижение мощности АЭС,
работающих в системе, при значи-
тельной мощности, вырабатываемой
ТЭС, если мощность последних до-
стигла минимально допустимого по
техническим условиям уровня, а их
остановка нежелательна. Технико-
экономические показатели АЭС
различных типов также неодинако-
вы* так, при наличии в энергосисте-
ме блоков с реакторами на быстрых
25
и тепловых нейтронах раньше долж-
ны разгружаться реакторы на теп-
ловых нейтронах.
Блоки, работающие большую
часть времени с наибольшей воз-
можной нагрузкой, называются ба-
зисными; блоки, работающие толь-
ко часть времени для покрытия мак-
симумов нагрузки, — пиковыми;
блоки, работающие в промежуточ-
ном режиме, т. е. изменяющие свою
мощность один или два раза в сут-
ки по заданному графику, — полу-
пиковыми. На рис. 2.2 показано рас-
пределение мощности различных
источников в течение суток, которое
планируется в европейской части
СССР на ближайшую перспективу.
Видно, что АЭС будут работать в
основном в базисном режиме, при-
чем часть станций будет разгру-
жаться на 20—30% во время ночно-
го минимума нагрузок. Необходи-
мая скорость такого снижения неве-
лика и составляет 0,3—0,5 %/мин.
По мере увеличения доли АЭС в
энергосистемах требования к их ма-
невренности (способности изменять
мощность) будут, очевидно, возрас-
тать.
Показанная на рис. 2 2 зависи-
мость мощности от времени являет-
ся осредненной по многим суткам.
В реальных условиях в энергосисте-
ме могут происходить различные
события (внезапное включение или
отключение крупных потребителей,
аварийное отключение линий элект-
ропередачи или энергоблоков), ко-
торые приводят к быстрым отклоне-
ниям потребляемой или производи-
мой мощности от величины, задан-
ной графиком нагрузки, и как след-
ствие— к отклонению частоты тока
в сети от номинального значения.
Поэтому изменение мощности со-
гласно ожидаемому графику на-
грузок недостаточно, и необходимо
постоянное регулирование частоты
системы, т. е. относительно неболь-
шое (до 5%), но быстрое (до
10%/мин) изменение производимой
мощности в соответствии с реальной
величиной ее потребления в данный
момент.
26
В зависимости от степени учас-
тия энергоблоков в регулировании
частоты различают три основных
режима. У блоков, работающих в
базисном режиме, производимая
мощность не должна зависеть от
отклонения частоты системы; при
первичном (статическом) регулиро-
вании частоты мощность блока
должна изменяться пропорциональ-
но отклонению частоты от номи-
нальной (50 Гц); при вторичном
(астатическом) регулировании мощ-
ность блока должна меняться до
тех|пор, пока частота не станет рав-
ной 50 Гц. Выбор режима работы
зависит от технико-экономических
показателей блока и системы в це-
лом, а также от его маневренных
свойств При этом каждый блок мо-
жет работать в любом из перечис-
ленных режимов. В каком режиме
будет работать данный блок, опре-
деляется структурой его системы
регулирования мощности. Укажем,
что обычно системы управления
блоками, работающими в базисном
режиме, строятся таким образом,
что при отклонении частоты от но-
минальной происходит временное
(на 1—5 мин) изменение произво-
димой ими мощности; это смягчает
требования к маневренным свойст-
вам регулирующих блоков.
На рис. 2.3 показаны, переходные
процессы мощности N и частоты f
энергосистемы, вызванные скачко-
Рис. 2 3. Переходные процессы в энергоси-
стеме при скачкообразном увеличении на-
грузки:
а — статическое регулирование; б — статическое и
астатическое регулирование, -— потребляе-
мая мощность,---мощность базисных бло-
ков, --------мощность блоков статического ре-
гулирования, — ----мощность блоков астатиче-
ского регулирования,-суммарная произ-
водимая мощность
образным увеличением нагрузки в
системе. Несоответствие мощностей
приводит к уменьшению частоты,
что вызывает рост производимой
мощности. При наличии только ста-
тического регулирования (рис. 2.3,а)
равновесие устанавливается на не-
котором неноминальном (снижен-
ном) значении частоты; при астати-
ческом регулировании происходит
возвращение частоты к номинально-
му значению (рис. 2.3,6). Изменение
мощности блоков статического регу-
лирования пропорционально откло-
нению частоты. Мощность базисных
блоков меняется только в момент
резкого изменения частоты, а затем
она, независимо от частоты, возвра-
щается к прежнему значению. Сни-
жение потребляемой в системе мощ-
ности (рис. 2.3,а) после скачка на-
грузки вызвано уменьшением часто-
ты, так как при этом происходит
уменьшение частоты вращения и
снижение мощности работающих в
системе электродвигателей.
Статическое регулирование час-
тоты осуществляется регулятором
мощности блока, воспринимающим
импульс отклонения частоты (часто-
ты вращения турбины) и изменяю-
щим мощность пропорционально
этому отклонению (рис 2.1) Аста-
тическое регулирование производит-
ся общим регулятором мощности си-
стемы РМС, который на основании
сигнала отклонения частоты по тех-
нико-экономическим критериям
определяет необходимое изменение
мощности каждой из подчиненных
ему станций, участвующих в аста-
тическом регулировании, и посыла-
ет сигналы задания в АСУ ТП этих
станций. АСУ ТП станции на осно-
вании данных о состоянии оборудо-
вания распределяет требуемое при-
ращение мощности между блоками,
исходя из минимизации себестои-
мости энергии станции, и посылает
в АСУ ТП* блоков сигналы задания,
согласно которым происходит изме-
нение действительной мощности.
Функции РМС в настоящее время
обычно выполняет ЭВМ АСУ энер-
госистемы.
При некоторых авариях в техно-
логической схеме блока (отключе-
ние ГЦН) возникает необходимость
разгрузить блок вне зависимости
от требований системы. Для этого
в системе управления блоком име-
ются специальные устройства, огра-
ничивающие максимальную мощ-
ность в соответствии с реальным
числом работающих агрегатов. Ес-
ли требуемая сетью мощность бло-
ка меньше максимально допустимой,
блок работает на этой мощности;
в противном случае мощность сни-
жается до допустимого уровня, вы-
работку недостающей мощности по
командам РМС берут на себя дру-
гие блоки системы.
Таким образом, можно сформу-
лировать следующие задачи, систе-
мы управления энергоблоком
1)	поддержание мощности блока
на заданном графиком уровне, кото-
рый может быть как постоянным
(базисный режим), так и медленно
меняющимся (полупиковый режим);
2)	обеспечение регулирования
частоты системы путем небольших
отклонений мощности от заданного
графиком уровня по закону, соот-
ветствующему выбранному режиму
регулирования (базисному, статиче-
скому или астатическому);
3)	поддержание всех технологи-
ческих параметров в заданных пре-
делах при работе блока как в ба-
зисном, так и в регулирующем ре-
жиме,
4)	обеспечение разгрузки блока
до допустимого уровня при авариях
в отдельных агрегатах блока.
Технологическим критерием ка-
чества работы системы управления
в рассматриваемых режимах явля-
ется точность поддержания соответ-
ствия между требуемой и выраба-
тываемой мощностью при обеспе-
чении минимума себестоимости
электроэнергии. Для минимизации
себестоимости УВС АСУ ТП долж-
на определять оптимальные значе-
ния параметров, а также оптималь-
ные варианты технологической схе-
мы. Так, при снижении мощности
блока в соответствии с требования-
27
ми сети целесообразно отключать
часть ГЦН и других насосов При
неизменной технологической схеме
задачи поддержания требуемой
мощности и заданных значений тех-
нологических параметров осуществ-
ляются автоматическими системами
регулирования. При больших изме-
нениях мощности связанные с этим
переключения в технологической
схеме осуществляются оператором
дистанционно, также используются
устройства ’ ФГУ и автоматические
блокировки При работе на мощно-
сти возможны аварийные отклоне-
ния параметров, поэтому устройства
аварийной защиты должны нахо-
диться в состоянии готовности.
Важную роль играют системы конт-
роля параметров и предупредитель-
ной сигнализации, благодаря кото-
рым операторы могут своевременно
получать информацию о нарушени-
ях технологического режима и при-
нимать меры к предотвращению
аварийных ситуаций.
2.3.	ОСНОВНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ
И УПРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЛИЧИНЫ
ЭНЕРГОБЛОКА
Как указывалось в гл. 1, сущ-
ность управлейия заключается в
получении информации об управ-
ляемых величинах, переработке
этой информации и передаче
на объект управляющих воздейст-
Рис. 2.4 Упрощенная технологическая схема блока с
реактором ВВЭР и ее основные управляемые и управ-
ляющие переменные
вий, т. е. изменений управляющих
величин с помощью исполнитель-
ных органов. Принципы выбора
управляемых и управляющих вели-
чин рассмотрим на примере ЯЭУ с
водо-водяным энергетическим реак-
тором (ВВЭР). В гл. 9 рассмотре-
ны управляемые и управляющие
величины блоков других типов.
Упрощенная технологическая
схема энергоблока с реактором
ВВЭР показана на рис. 2.4. Дан-
ная схема является двухконтурной,
так как охлаждение реактора про-
изводится контуром теплоносителя
(первый контур), отделенным от
контура рабочего тела (пара), по-
ступающего на турбину Источни-
ком тепловой энергии блока явля-
ется активная зона 1 реактора 3,
через которую с помощью главных
циркуляционных насосов (ГЦН) 2
прокачивается теплоноситель пер-
вого контура с расходом Z)p. В раз-
личных вариантах технологических
схем имеется несколько (2—6) тру-
бопроводов (петель), на рис. 2.4
условно показана одна петля.
Пройдя через активную зону, теп-
лоноситель нагревается и подается
в парогенератор 4. В парогенера-
торе теплоноситель отдает свою
теплоту рабочему телу (воде) вто-
рого контура и возвращается в
ГЦН. Полученный в парогенерато-
ре пар второго контура
с расходом Рп поступает
в турбину 5, вращающую
генератор 6, который выра-
батывает электроэнергию.
Отработавший в турбине
пар конденсируется в кон-
денсаторе 7. Конденсат кон-
денсатными насосами 8 че-
рез регенеративные подо-
греватели низкого давления
9 подается в деаэратор 10.
Очищенная от газов в де-
аэраторе питательная вода
с расходом Рдв питатель-
ными насосами 11 через ре-
генеративные подогреватели
высокого давления 12 пода-
ется в парогенератор, замы-
кая таким образом цикл.
28
Для нормального функциониро-
вания рассмотренной сложной тех-
нологической схемы необходимо,
чтобы все основные управляемые
параметры (давления, расходы,
уровни и т. д ) лежали в заданных
технологических пределах.
Как уже отмечалось в § 2 2, од-
ной из основных задач АСУ ТП яв-
ляется поддержание соответствия
между мощностью реактора и тур-
бины (турбин). В наиболее распро-
страненных вариантах систем уп-
равления в качестве сигнала несо-
ответствия мощностей (регулируе-
мой величины) выбирается давле-
ние Р пара перед турбиной; под-
держание давления осуществляется
путем изменения мощности реакто-
ра перемещением исполнительных
органов 13 системы управления и
защиты реактора. Для улучшения
динамических характеристик про-
цесса управления используется так-
же и сигнал нейтронного потока в
реакторе Ф Сигналом несоответст-
вия производимой и требуемой для
энергосистемы мощности служит
частота сети f или частота враще-
ния турбогенератора п. Регулятор,
поддерживающий эти величины,
действует на регулирующие клапа-
ны 14 турбины, меняя расход па-
ра Dn
Ряд величин не влияет непо-
средственно на выработку электро-
энергии, однако отклонение их от
заданных значений может вызвать
аварийную ситуацию. Одной из та-
ких величин является уровень Н в
парогенераторах, который регули-
руется расходом питательной воды
Dn в путем изменения положения
регулирующего клапана 15. Также
необходимо поддержание уровня
конденсата в регенеративных подо-
гревателях (что осуществляется из-
менением величины слива конден-
сата DK через клапаны 16), уровня
в конденсаторе турбины (изменением
расхода откачиваемого конденсата
DKT) и уровня в деаэраторе (изме-
нением подачи химически очищен-
ной воды £>х.о.в). Для правильного
протекания деаэрации давление в
деаэраторе регулируется подачейг
пара через регулирующий клапан
17. Для поддержания давления и
массы теплоносителя первого кон-
тура имеется специальное устрой-
ство— компенсатор объема (КО)
18, представляющий собой сосуд,
сообщающийся с первым контуром
по воде, в котором за счет теплоты
электронагревателя 19 над уровнем
воды постоянно поддерживается
паровая подушка. Давление в КО
регулируется изменением мощности
электронагревателя, а при резких
повышениях давления включаются
клапаны впрыска холодной воды 20
или сброса 21. Сигналом уменьше-
ния массы воды в первом контуре
является снижение уровня в КО,
который восстанавливается пода-
чей ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ £>подп подпи-
точным насосом 22. Существуют
также управляющие устройства,
работающие только в аварийных
или пусковых режимах, например
поддерживающие давление пара
перед турбиной путем сброса пара
£>бру в конденсатор турбины или в
специальные конденсаторы через ре-
дукционно-охладительные установ-
ки 23.
Как следует из рассмотренной
схемы, управляемые величины вы-
бираются на основании технологи-
ческих требований. При выборе
управляющих величин исходят из
физической сущности протекающих
процессов, т е. управляемая вели-
чина должна достаточно сильна
меняться при изменении управляю-
щей. Кроме того, следует учиты-
вать возможность технической реа-
лизации воздействия на величину,,
выбираемую в качестве управляю-
щей, а также скорость передачи
воздействия от управляющей к уп-
равляемой величине, так как при
медленной передаче воздействия
обычно трудно получить требуемое
качество управления
2.4.	ХАРАКТЕРИСТИКИ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ
При разработке и исследовании
АСУ ТП приходится учитывать ряд
29*
Рис 2 5 Виды динамических погрешностей
при линейном нарастании измеряемой ве-
личины
а — погрешность, вызванная инерционностью из-
мерительных каналов, б — погрешность, вызван-
ная цикличностью опроса величин,-------изме-
фяемая величина,----------измеренное значение
противоречивых факторов. Напри-
мер, повышение точности автомати-
ческих устройств приводит к их
усложнению, а следовательно, к
удорожанию и снижению надежно-
сти Поэтому чрезмерное повыше-
ние точности работы системы мо-
жет оказаться нецелесообразным и
следует выбрать менее точную, но
более надежную систему. Для про-
ектирования АСУ ТП, отвечающих
заданным требованиям, и возмож-
ности сравнения различных систем
вводится ряд характеристик
Для описания качества выпол-
нения информационных функций
служат понятия статической и ди-
намической погрешностей измере-
ния. Под статической погрешностью
измерения понимается отклонение
результата измерения от истинного
значения измеряемой величины при
постоянном ее значении во време-
ни. Эта погрешность определяется
применяемыми первичными преоб-
разователями, вторичными прибо-
рами, а при вводе информации в
ЭВМ — точностью входных уст-
ройств ЭВМ.
Динамической погрешностью из-
мерения называется дополнитель-
ная погрешность, возникающая при
изменении измеряемой величины во
времени. Эта погрешность в боль-
шинстве случаев вызвана инерци-
онностью измерительных каналов,
^благодаря чему измеренное значе-
ние «не успевает» за истинным
значением величины (рис. 2.5,а).
30
При использовании ЭВМ возникает
другой тип динамической погреш-
ности, вызванный тем, что измеряе-
мые параметры опрашиваются цик-
лически, т. е. через определенные
интервалы времени тц. Поэтому до
следующего момента опроса опера-
тору предоставляется «старое» зна-
чение измеряемой величины, кото-
рое может не соответствовать ее
новому значению (рис. 2.5,6), это
же «старое» значение используется
в расчетах. Уменьшение как стати-
ческой, так и динамической по-
грешности дает возможность точ-
нее знать истинные значения техно-
логических параметров и, следова-
тельно, точнее определять значения
критериев управления и улучшать
технико-экономические показатели
объекта.
Для управляющих функций так-
же вводятся понятия статической
и динамической точности. Статиче-
ская точность управления характе-
ризует отклонение управляемых ве-
личин от заданных значений в
установившихся (стационарных) ре-
жимах. Она зависит как от стати-
ческой точности измерения соответ-
ствующих величин, так и от зоны
нечувствительности и стабильности
характеристик управляющих уст-
ройств и в некоторых случаях от
настройки регуляторов и от вели-
чины действующих возмущений.
Динамическая точность управ-
ления характеризует отклонение
управляемой величины от заданно-
го значения в переходных процес-
сах, т. е. когда меняются заданные
значения управляемых величин или
внешние возмущения. В зависимо-
сти от характера работы объекта
рассматривают детерминированные
или случайные возмущения ^или те
и другие вместе). Детерминирован-
ные возмущения рассматриваются
тогда, когда известно наиболее тя-
желое возмущение (или возмуще-
ния), действующее на систему. На-
пример, для системы регулирова-
ния давления пара перед турбиной
в блоках с реакторами ВВЭР-440
рассматривается отключение одйой
турбины из двух работающих; для
системы регулирования частоты
вращения турбины — сброс электри-
ческой нагрузки от максимума до
уровня собственных нужд и т. д.
Часто применяемым при исследова-
нии систем детерминированным
возмущением является ступенчатое,
В этом случае динамическую
точность можно характеризовать
одной из следующих величин
(рис. 2.6,а):
1)	максимальным отклонением
регулируемой величины от ее уста-
новившегося у3 значения —умакС;
2)	временем регулирования
тр, равным промежутку времени
от момента нанесения возмущения
до момента, начиная с которого от-
клонение регулируемой величины
от установившегося значения у3 не
будет превышать некоторого задан-
ного значения А; обычно в качестве
А выбирается значение допускае-
мой статической погрешности;
3)	степенью затухания переход-
ного процесса
t=l— (Уз/У1),	(2 1)
которая характеризует запас устой-
чивости системы и должна нахо-
диться в пределах 0,75—0,9.
Кроме перечисленных величин
для оценки динамической точности
часто применяют интегральные
критерии качества:
I=jP(y-y3)dz (2.2)
()
— линейный интегральный критерий»
4=f \У-(2.3)
о
— модульный интегральный крите-
рий;
A = j (У-Уз)г(^	(2-4)
о
— квадратичный интегральный кри-
терий.
При аналитическом исследова-
нии верхний предел интегрирова-
ние. 2 6 Графики изменения выходной ве-
личины в системе
а — при ступенчатом детерминированном возму-
щении, б — при случайном возмущении
ния в (2.2) — (2.4) принимают бес-
конечным (тр=оо). Оценивая ди-
намическую точность по кривым
переходных процессов, значение тр
в интегральных критериях опреде-
ляют в соответствии со значением А,
Если система находится под
воздействием случайных возмуще-
ний, то применение перечисленных
критериев теряет смысл, и динами-
ческую точность системы обычно
оценивают значением дисперсии от-
клонения регулируемой величины
т
D* = lim у- f (у - y3)*dz (2.5)
Г-Х» 1 J
о
или ее среднеквадратического от-
клонения
=	(2-6)
Если известно, что случайные
возмущения ограничены по величи-
не, в качестве оценки точности, как
и в детерминированном случае, мо-
жет быть принята максимальная ве-
личина отклонения Умакс (рис. 2.6,6).
Для некоторых подсистем вводятся
свои характеристики динамической
точности управления. Так, аварий-
ные защиты характеризуются вре-
лекел срабатывания, т. е. време-
нем между появлением причины
срабатывания (например, отклоне-
нием технологического параметра)
и срабатыванием исполнительного
органа защиты.
Надежность — свойство системы
управления выполнять заданные
информационные и управляющие
функции, сохраняя во времени зна-
чения установленных эксплуатаци-
онных показателей (например, ста-
тическую и динамическую точ-
ность) в заданных пределах при
31
условии правильной эксплуатации.
Количественно надежность системы’
управления обычно оценивается по
вероятности безотказной работы за
определенный промежуток време-
ни Т. Пусть в течение времени т
в эксплуатации находится N одина-
ковых систем управления, тогда
при достаточно большом W вероят-
ность безотказной работы может
быть вычислена как
р(т) = 1— n)N, (2.7)
где п— число отказавших за время
т систем.
Часто используется другая ха-
рактеристика— среднее время на-
работки на отказ Тн, представляю-
щее собой среднее время между
включением системы в непрерыв-
ную х работу (после наладки или
ремонта) и ее отказом. Величины
Тн и р(т) связаны между собой:
^(т)=е~т/Ч	(2 8а)
или при Т<ГН
р(т) = 1-т/Тн.	(2 86)
Так как часто невозможно прове-
сти одновременные испытания боль-
шого числа одинаковых систем, на
практике определяют среднее вре-
мя наработки на отказ одной или
нескольких систем, затем на осно-
вании (2.8) определяют р(т).
Используют также характери-
стику, называемую интенсивностью
отказов
%=1/Тн,	(2.9)
представляющую собой среднее
число отказов в единицу времени.
Современные системы управле-
ния выполняют одновременно ряд
различных функций. Отказ некото-
рых устройств АСУ обычно приво-
дит к полному или частичному пре-
кращению выполнения одной (или
нескольких), но не всех функций:
Поэтому вводится понятие отказа
функции системы, т. е. при вычис-
лении р(т) в формуле (2.7) п пред-
ставляет собой не просто суммар-
ное число отказов, а фиксируются
отдельно отказы функций контроля.
32
сигнализации, автоматического ре-
гулирования и т. п. На основании
этого вычисляется интенсивность
отказов или среднее время нара-
ботки на отказ для каждой функ-
ции. При формулировке требова-
ний к АСУ для каждой функции
обычно задаются свои требования
по надежности. При этом наиболь-
шей надежностью должна обладать
функция аварийной защиты; далее
следуют такие функции, как кон-
троль параметров, дистанционное
управление, автоматическое регули-
рование, автоматическое управле-
ние. Наименьшее время наработки
на отказ допускается для функций
расчета косвенных показателей и
оптимизации режимов.
В современных АСУ вопросам
надежности придается большое
значение, так как выход из строя
какой-либо из функций АСУ приво-
дит к ухудшению работы объекта,
а в некоторых случаях и к необхо-
димости остановки блока Надеж-
ность АСУ повышается путем ис-
пользования более совершенных
элементов. Так, переход от регуля-
торов, основанных на электронных
лампах, к полупроводниковым ре-
гуляторам, а затем и к регулято-
рам на микросхемах повысил на-
дежность АСУ. Другим путем по-
вышения надежности является со-
здание схем с резервированием,
благодаря которому система про-
должает нормально функциониро-
вать даже при выходе из строя не-
которых устройств.
Эксплуатационные характеристи-
ки АСУ ТП определяют ее ремонт
топригодность, т. е. легкость на-
хождения и замены неисправного
устройства; требования к квалифи-
кации обслуживающего персонала;
время, необходимое для проведения
профилактических работ, и т. д.
В современных условиях, когда
АСУ ТП постоянно усложняются,
на улучшение их эксплуатационных
характеристик обращается серьез-
ное внимание Особенно важна ре-
монтопригодность для тех устройств
АСУ ТП, которые работают в по-
мещениях с повышенной радиаци-
ей, так как время пребывания там
персонала ограничено.
Стоимость АСУ ТП становится
важным фактором при проектиро-
вании современных АЭС, так как
доля стоимости систем управления
в общей стоимости станции посто-
янно растет. При этом необходимо
учитывать не только стоимость тех-
нических средств АСУ, но й стои-
мость ее разработки, монтажа, на-
ладки программного обеспечения
ЭВМ, а также стоимость обслужи-
вания АСУ ТП и ремонта ее техни-
ческих средств в процессе эксплуа-
тации Учет всех перечисленных
факторов позволяет вычислить при-
веденные затраты на систему.
Обычно с увеличением сложности
системы возрастают приведенные
затраты. Для обоснованного выбо-
ра системы необходимо также рас-
сматривать технико-экономический
эффект от ее внедрения, способ
оценки которого мы изучим на
упрощенном примере.
Пусть разработаны две АСР,
предназначенные для регулирова-
ния мощности реактора. Система 1
более простая и дешевая, нб допу-
скает большие максимальные от-
клонения Д^макс мощности; систе-
ма 2 более сложная, но макси-
мальные отклонения	при ее
работе меньше (рис. 2.7). Значение
заданной мощности Мзад в этом
случае определяётся, исходя из до-
пустимой мощности реактора 2УДоп,
и снижается на значение Аймаке,
чтобы реальное значение мощности
N никогда не превысило N^n. Как
видно из рис. 2.7,6, при применении
системы 2 заданная мощность мо-
жет быть увеличена на AJN, что
приведет к увеличению мощности
реактора и выработки электроэнер-
гии. Это дает экономию затрат на
топливо, так как при той же по-
требляемой в энергосистеме мощно-
сти позволит унизить его потребле-
ние на малоэкономичных станциях.
Обозначим эту экономию через ДЭ
(руб/год). Тогда, если приведен-
ные затраты в системе 1 составля-
3—3154
Рис. 2.7. К оценке экономического эффекта
АСР (процессы регулирования мощности
реактора):
а —система 1: б —система 2
ют Пх (руб/год), а в системе 2 —
Л2 (руб/год), целесообразно при-
менить более сложную систему 2 в
случае, если
ДЭ>П2 —Ль	(2 10)
В противном случае усложнение
системы нецелесообразно
Аналогично может быть подсчи-
тан технико-экономический эффект
ДЭ при изменении других характе-
ристик системы, например надеж-
ности. В этом случае, если отказ ка-
кой-либо функции АСУ ' приводит
к снижению мощности или даже
полной остановке блока, эффект
повышения надежности определяет-
ся уменьшением количества таких
отказов, т. е. в конечном итоге уве-
личением выработки электроэнер-
гии на АЭС.
При проектировании современ-
ных АСУ ТП важная роль отводит-
ся эргономическим характеристи-
кам. Эргономика — это наука, кото-
рая занимается комплексным изу-
чением и проектированием трудо-
вой деятельности с целью оптими-
зации орудий, условий и процесса
труда, а также профессионального
мастерства. Человек-оператор в
АСУ ТП является важнейшим зве-
ном управления, на котором лежит
основная ответственность за работу
технологического объекта. Поэтому
необходимо обеспечить правильное
взаимодействие технических средств
АСУ ТП и человека. Среди эргоно-
мических проблем, которые разре-
шаются при проектировании АСУ,
отметим следующие:
распределение функций управ-
ления между операторами и авто-
матическими устройствами;
3S
распределение функций управле-
ния между отдельными оператора-
ми и организация взаимодействия
между ними;
формулировка требований к ус-
ловиям обитаемости помещений щи-
тов .управления: размерам, темпе-
ратуре, освещенности, составу воз-
духа, шуму, вибрациям и т. п.;
выбор формы, размеров, цвета и
расположения пультов и щитов в
помещении щитов управления;
выбор способов представления
информации (цифровые, стрелоч-
ные, самопишущие приборы, элек-
тронно-лучевые индикаторы);
выбор способов передачи управ-
ляющих воздействий на объект
z (ключи, тумблеры, кнопки и т. п.);
определение расположения уст-
ройств отображения информации и
устройств управления на нанелях
пультов и щитов.
Таким образом, для создания
оптимальной АСУ ТП следует об-
ращать внимание не на какую-либо
одну характеристику, а на ряд вза-
имосвязанных характеристик, опре-
деляющих различные стороны си-
стемы.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
3.1.	МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ДИНАМИКИ ЯДЕРНЫХ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Методы описания и исследова-
ния динамических характеристик
различаются в зависимости от того,
в каких режимах должна работать
АСУ ТП. Если АСУ ТП в основном
предназначена для стабилизации
управляемых величин при малых
отклонениях параметров от задан-
ных значений, достаточную точ-
ность можно получить, описывая
объект в линейном приближении с
помощью линейных дифференциа-
льных уравнений или Эквивалент-
ных им передаточных функций и
динамических (частотных, переход-
ных, импульсных) характеристик.
Взаимосвязь этих характеристик, а
также способы определения по ним
параметров настройки АСР под-
робно рассматривается в теории
автоматического регулирования.
Если АСУ ТП предназначена
для работы не только при малых,
но и при больших отклонениях уп-
равляемых величин, особенно вы-
званных глубокими аварийными
нарушениями работы объекта, опи-
сание динамики объекта в линей-
34
ном приближении дает большую
погрешность Поэтому аппарат пе-
редаточных функций и частотных
характеристик становится неприме-
нимым, и исследование обычно
проводится путем решения нели-
нейных дифференциальных уравне-
ний динамики.
Для получения динамических
характеристик объектов применя-
ются следующие методы: натурные
динамические испытания, динами-
ческие испытания на специальных
стендах, аналитическое описание
Натурные испытания проводят-
ся на действующих объектах. Они
необходимы для окончательной на-
ладки АСУ ТП, а также проверки
точности полученных аналитиче-
ским путем уравнений. При прове-
дении таких испытаний режим
объекта стабилизируется, т. е. сни-
жаются, насколько возможно,
внешние возмущения и выжидает-
ся время, необходимое для того,
чтобы параметры объекта переста-
ли изменяться, затем производится
изменение одной управляющей ве-
личины и регистрируются значения
зависящих от нее управляемых
(выходных) величин (рис. 3 1).
Возмущения делятся на непериоди-
Рис. 3 1. К методике проведения натурных
динамических испытаний методом нанесе-
ний непериодических возмущений:
<а — ступенчатое изменение возмущающего воз-
действия, б — изменения управляемых величин,
/ — область стабилизации параметров; II — об-
ласть переходного процесса
Рис 3 2 Виды возмущений при динамиче-
ских испытаниях объекта*
а, б — непериодические, в — е — периодические
а — скачкообразное; б — линейно нарастающее,
в — синусоидальное, г — прямоугольная волна,
д — трапециевидная волна, е — треугольная волна
ческие и периодические. Неперио-
дические наносятся однократно и
носят скачкообразный характер
(рис 3.2,а). Так какскорость пере-
мещения регулирующих органов, с
помощью которых наносятся воз-
мущения, ограничена, обычно реа- «
льные возмущения имеют вид, по-
казанный на рис. 3.2,6. Амплитуда
возмущения определяется характе-
ром работы объекта. При увеличе-
нии возмущения обычно возрастает
воспроизводимость получаемых эк-
спериментальных результатов, так
как случайные погрешности играют
меньшую роль при больших откло-
нениях, однако возмущение не
должно приводить к опасным на-
рушениям работы объекта. Кроме
того, если объект исследуется в
линейном приближении, следует
3*
учитывать, что при увеличении воз-
мущения возрастают эффекты, свя-
занные с нелинейностью объекта,
что снижает точность получаемых
результатов.
Периодические возмущения на-
носятся вручную через определен-
ные интервалы времени (период
возмущения) Т или с помощью
специальных генераторов. Наибо-
лее простым-для дальнейшей обра-
ботки является синусоидальное
возмущение, при котором возму-
щающее воздействие меняется по
закону (рис. 3.2,в)
x = xasin (2it ^-+4>.j+xCp, (3.1)
где ха — амплитуда возмущения;
Т — период; фо — начальная фаза;
т — текущее время; хср — среднее
значение.
Однако на практике часто труд-
но добиться такого закона измене-
ния х, поэтому применяют более
простые в технической реализации
формы возмущений: прямоуголь-
ную, трапециевидную или треуголь-
ную волну. Для создания прямо-
угольной волны (рис. 3.2,г) через
интервалы времени Т/2 входную
переменную мгновенно меняют от
Хер—Ха ДО Хср + Ха ИЛИ ОТ ХСр + Ха ДО
хср—ха. Из-за ограниченной скоро-
сти перемещения регулирующего
органа реальное возмущение часто
имеет вид трапециевидной волны
(рис. 3.2,д). Если с уменьшением
периода входное воздействие не
успевает измениться на 2ха за вре-
мя Т/2, то регулирующий орган,
двигаясь непрерывно, создает тре-
угольную волну (рис. 3.2,е).
После нанесения возмущения и
регистрации выходных величин
приступают к обработке результа-
тов испытаний. Характер обработки
зависит как от целей, которые ста-
вятся при испытаниях, так и от ти-
па наносимых возмущений. Еслц
испытания проводятся с целью про-
верки качества смонтированной и
налаженной АСР, обычно ограни-
чиваются нанесением возмущений
типа 3.2,а, б по одному из входов,
35
влияющих на управляемый пара-
метр, характер изменения которого
при этом получается близким к
изображенному на рис. 2.6,а. Вы-
числяются 1/макс, Тр/ф (см. § 2.4)в
некоторых случаях по кривой про-
цесса вычисляются интегральные
критерии качества [см. (2.2) —
(2.4)]. Полученные оценки сравни-
ваются с технологическими требо-
ваниями, и определяется соответ-
ствие АСР предъявляемым к ней
требованиям. В некоторых случаях
по этим данным делается заключе-
ние о необходимости перенастрой-
ки АСР.
Более сложная обработка ре-
зультатов эксперимента проводит-
ся, если определяются динамические
характеристики объекта. Существу-
ет множество методов построения
математической модели исследуе-
мых систем по экспериментальным
данным.
Объекты управления с неколеба-
тельной апериодической переходной
характеристикой приближенно мож-
но описать передаточной функцией
вида
<3-2)
а нейтральные объекты — функцией
ьё~1Пз
(3.3)
где Т — постоянная времени; k —
коэффициейт усиления; т3— время
запаздывания; р — переменная пре-
образования Лапласа.
Задача обработки состоит в
определении значений k, Т, т3 таким
образом, чтобы переходные процес-
сы, соответствующие передаточным
функциям (3.2) или (3.3), наилуч-
шим образом приближались к ис-
ходным экспериментальным кривым.
Разработаны методы, позволяющие
«на основании экспериментов при
непериодических возмущениях полу-
чать передаточные функции более
сложного вида, точнее удовлетворя-
ющие исходным экспериментальным
данным, чем функции (3.2), (3.3).
36
Рис. 3 3 к расчёту частотных характерис-
тик при синусоидальном входном сигнале:
1 — входная величина ж; 2 — выходная величи-
на у
По передаточным функциям под-
становкой p—iw могут быть вычис-
лены частотные характеристики.
Однако более точно частотные ха-
рактеристики получаются экспери-
ментально при использовании пери-
одических возмущений. Наиболее
простым для последующей обработ-
ки является синусоидальное возму-
щение [см. рис. 3 2,в, уравнение
(3.1)]. В этом случае установив-
шиеся выходные колебания в линей-
ной системе также являются сину-
соидальными с периодом Т, равным
периоду колебаний входной величи-
, ны (рис. 3.3):
y = yasin (2*у-+'?1}+Уер (3.4)
Как известно, точка комплексной
частотной характеристики при час-
тоте со=2л/Т задается модулем
А и фазой ф
А=уа/ха; Ф=Фо—фь .(3.5)
Эти величины могут быть найде-
ны по экспериментальным данным
(рис. 3.3), если определить ампли-
* туды колебаний ха, уа и сдвиг по
времени тс выходных колебаний от-
носительно входных. При этом
=	(3.6)
Так как частотные характери-
стики задаются множеством точек,
а для вычисления каждой точки
частотной характеристики необхо-
димо проводить отдельный экспери-
мент, время испытаний по сравне-
нию с непериодическими возмуще-
ниями существенно возрастает.
При несинусоидальном входном
возмущении (рис. 3.2,г—е) опреде-
ление амплитуды и фазы частотной
характеристики производится путем
выделения первой гармоники вход-
ных и выходных колебаний и срав-
нения амплитуд и фаз этих гармо-
ник.
Описанные методы относятся к
обработке результатов при относи-
тельно малых возмущениях, когда
система достаточно точно описыва-
ется линейными дифференциальны-
ми уравнениями. Если исследуется
динамика системы при больших
возмущениях, описание объекта с
помощью передаточных функций и
частотных характеристик неприме-
нимо. В этих случаях данные экспе-
риментальных исследований обыч-
но сравниваются с результатами
расчетов по дифференциальным
уравнениям, полученным аналитиче-
ским путем. При достаточно хоро-'
Шем совпадении делается заключе-
ние о точности полученных уравне-
ний, и они испдльзуются в дальней-
шем для расчетов аварийных ре-
жимов, работы АСР и т. п. Такие
расчеты обычно очень трудоемки и
проводятся на электронных (глав-
ным образом, цифровых) вычисли-
тельных машинах.
Натурные испытания, очевидно,
являются наиболее достоверным
способом исследования, однако их
применение на практике не всегда
возможно в силу следующих причин:
необходимо получать сведения
о динамике объекта еще на стадии
проектирования, когда натурные
испытания невозможны;
натурные испытания всегда огра-
ничены во времени по условиям экс-
плуатации объектов и весь необхо-
димый объем информации за время
испытаний получить не удается;
максимальное значение возмуще-
ний ограничивается из-за соображе-
ний безопасности, в то же время
АСУ ТП должны быть рассчитаны и
на отработку больших возмущений,
которые могут возникнуть в малове-
роятных аварийных ситуациях;
на действующих объектах может
не быть необходимого объема пер-
вичных преобразователей или они
йе удовлетворяют требованиям ис-
пытаний по своим статическим или
динамическим характеристикам.
В значительной мере этих недо-
статков можно избежать при пред-
варительном проведении испытаний
на специальных стендах. Такие
стенды обычно строятся для про-
верки проектных решений и на них
получается большой объем инфор-
мации как по статическим, так и по
динамическим характеристикам. На
стендах можно воспроизводить раз-
нообразные режимы, вплоть до ава-
рийных; стенды могут оснащаться
значительно большим объемом из-
мерительной аппаратуры, чем на-
турный объект, а также могут быть
снабжены быстродействующими
исполнительными органами для на-
несения возмущений. Методика про-
ведения динамических испытаний на
стендах в основном совпадает с ме-
тодикой натурных испытаний. Отме-
тим, что в настоящее время для
проведения и обработки результатов
испытаний как на действующем обо-
рудовании, так и особенно на стен-
дах большое распространение полу-
чают ЭВМ.
Основные возможности аналити-
ческого описания объектов и АСР
заключаются в следующем:
получение хотя бы приблизитель-
ной информации на стадии проек-
тирования, когда данные натурных
и стендовых испытаний отсутствуют;
исследование режимов, для ко-
торых испытания не проводились;
перенос данных испытаний, про-
веденных на одних объектах, на
близкие им, но отличающиеся по
конструкции объекты.
В настоящее время применяются
все перечисленные методы исследо-
вания динамики ЯЭУ, которые вза-
имно дополняют друг друга, причем
достигается достаточно высокая
точность аналитического описания.
В качеству примера на рис. 34 и
3.5 показаны для сравнения расчет-
ные и экспериментальные данные
37
Рис 3 4 Сравнение расчетных и экспериментальных переходных процессов при сбросе на-
грузки энергоблока с реактором ВВЭР на 35%*
а — изменение мощности реактора; б — отклонение давления первого 1 и второго 2 контуров;
в — изменение температуры на выходе реактора--эксперимент,-------расчет
для реакторов различных типов. На
рис. 3 4 приведены кривые переход-
ных процессов в реакторе ВВЭР, на
рис. 3.5 — в канальном реакторе.
Видно, что расчетные кривые хоро-
шо совпадают с данными экспери-
ментов
Для аналитического составления
уравнений энергоблок разбивается
на отдельные агрегаты и для каж-
дого агрегата составляются уравне-
ния, описывающие ход элементар-
ных процессов в нем. Обычно для
расчетов ядерной энергетической
установки необходимо привлечение
следующих уравнений:
физики реактора — для опреде-
ления интенсивности цепной реак-
ции деления в реакторе,
теплопередачи — для описания
процессов переноса теплоты в реак-
торе, парогенераторах и другом обо-
рудовании;
термодинамики — для опреде-
ления взаимной зависимости пара-
метров (давления, температуры,
плотности, энтальпии) веществ;
Рис 3 5 Сравнение расчетного и экспери-
ментального переходного процесса при ли-
нейно нарастающем возмущении по реак-
тивности (0,15(3 за 1,5 с) в канальном ре-
акторе
-------эксперимент,-----------расчет
38
гидродинамики — для расчетов
расходов жидкостей через трубо-
проводы и агрегаты;
механики — для вычисления час-
тоты вращения роторов турбин и
насосов;
электротехники — для описа-
ния процессов в двигателях насосов
и генераторах.
Большинство перечисленных
уравнений описывает системы с
распределенными, параметрами и
содержит частные производные по
времени и по пространственным ко-
ординатам. Исследование таких
уравнений обычно представляет со-
бой сложную задачу, и их часто за-
меняют приближенными уравнения-
ми. Для этого рассматриваемый
агрегат разбивают на конечное чис-
ло областей, в каждой из которых
параметры принимают постоянны-
ми. В этом случае процессы описы-
ваются уравнениями, содержащими
только производные по времени,
т. е. обыкновенными дифференци-
альными уравнениями.
Уравнения, описывающие эле-
ментарные процессы, обычно нели-
нейны, т. е. переменные и их произ-
водные входят в них не только в
первой степени. При малых откло-
нениях параметров от стационарных
значений нелинейные уравнения
могут быть упрощены (линеаризо-
ваны), что значительно упрощает
исследование; при больших откло-
нениях параметров (аварийные ре-
жимы) приходится изучать нели-
нейные уравнения.
Примеры составления линейных
и нелинейных обыкновенных диффе-
ренциальных уравнений приведены
в § 3 2—3 7.
3.2.	ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
КИНЕТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ
РЕАКТОРОМ
Источником тепловой энергии в ядер-
ных реакторах является деление ядер топ-
лива (обычно 235U) под действием попа-
дающего в ядро нейтрона. При этом кроме
двух осколков деления, разлетающихся с
большой скоростью и нагревающих при
своем торможении окружающее топливо,
выделяются два или три (в среднем около
2,5) нейтрона Эти нейтроны деления ча-
стично поглощаются ядрами различных ве-
ществ, имеющихся в реакторе, а частично
уходят из реактора через его внешнюю по-
верхность, некоторая часть (около 40%)
нейтронов попадает в ядра 235U и вновь
вызывает реакцию деления, что прйводит
к появлению нейтронов следующего поко-
ления Отношение числа нейтронов деле-
ния данного поколения, выделившихся
в реакторе, к числу нейтронов деления
предыдущего поколения называется эффек-
тивным коэффициентом размножения ре-
актора k
В силу особенностей процесса взаимо-
действия нейтронов с ядрами топлива ре-
акция деления наиболее эффективно вызы-
вается нейтронами небольшой энергии
(тепловыми нейтронами); в то же время
нейтроны деления характеризуются высо-
кими энергиями (быстрые нейтроны). Для
замедления нейтронов* деления до тепло-
вой энергии в реактор кроме топлива вно-
сится специальное вещество — замедли-
тель. В энергетических реакторах в каче-
стве замедлителя используется графит,
обычная или тяжелая вода Существуют
реакторы на быстрых нейтронах, в кото-
рых замедлитель отсутствует и деление вы-
зывается непосредственно быстрыми ней-
тронами, для осуществления цепной реак-
ции в таких реакторах необходимо высокое
содержание в топливе делящегося изотопа
W.
Для отвода выделившейся в топливе
теплоты через реактор прокачивается теп-
лоноситель В энергетических реакторах на
тепловых нейтронах в качестве теплоно-
сителя используется кипящая или некипя-
щая вода, а также газ; в реакторах на
быстрых нейтронах наибольшее распростра-
нение получил расплавленный натрий
Коэффициент размножения k зависит
от состава и температуры топлива, замед-
лителя и теплоносителя, а также ряда
других факторов Как будет ясно из даль-
нейшего, основной задачей системы регу-
лирование реактора является поддержание
значения коэффициента размножения k,
равного единице, так как отклонения k
от единицы приводят к останову или ава-
рийному разгону реактора. Для возмож*
ности управления реактором, т е для
воздействия на коэффициент k, в реакто-
ре имеются исполнительные органы, пред-
ставляющие собой стержни с топливом
или материалом, сильно поглощающим
нейтроны (обычно бор). При введении ор-
ганов, содержащих поглотитель, в зону
увеличивается поглощение нейтронов, не
приводящее к делению, поэтому коэффи-
циент размножения уменьшается В неко-
торых типах реакторов исполнительные ор
ганы содержат топливо При движении
таких органов в зону коэффициент раз-
множения увеличивается, так как увели-
чивается доля нейтронов, поглощаемых
топливом Для улучшения процессов ре-
гулирования в реакторах ВВЭР кроме ис
полнительных органов имеется система
борного регулирования, с помощью кото-
рой борная кислота может вводиться не
посредственно в теплоноситель первого
контура или выводиться из нее Очевидно,
что при увеличении концентрации бора
в теплоносителе первого контура коэффи-
циент размножения уменьшается
Среднее время, протекающее между
моментом появления нейтронов деления и
моментом захвата этих нейтронов ядром,
называется эффективным временем жизни
нейтронов I Время жизни мало и в зави-
симости от физических особенностей реак-
тора изменяется в пределах 10~3—10~6 с
Среднее число нейтронов в единице
объема реактора называется средней плот-
ностью нейтронов и. обозначается N
(нейтр/см3). Если N\ и N2 — плотность
нейтронов двух последующих поколений,
то приращение плотности при смене этих
поколений
Согласно вышеприведенному
нию коэффициента размножения
N2=kNh
откуда
AN=(k—l)Nl.
С другой стороны, так как
ние AJV происходит за время
можно записать
где dNIdx — скорость изменения
нейтронов
Подставив (3 9) в (3 8), получим
l(dN!dx) — (k— 1)УЬ
Так как это соотношение верно по от
ношению к нейтронам любого поколения,
индекс при N\ можно опустить и тогда
l(dNldx) = (k— 1)У.	(3 10)
Величина k—1=Д£ называется реактивно-
стью реактора Из (3.10) следует, что ре
актор может находиться в стационарном
состоянии, когда скорость изменения плот
39
(3 7)
определе-
имеем
(3 8)
прираще-
жизни /,
(3 9)
плотности
цости нейтронов равна нулю, только при
k=\, т. е. при нулевой реактивности, при-
чем стационарный режим может наступить
при любой плотности N. Динамические
объекты, которые могут находиться в рав-
новесии только при нулевом значении
входной величины, называются астатиче-
скими или нейтральными Таким образом,
реактор является астатическим объектом
по каналу реактивность — плотность ней-
тронного потока.
Преобразуем (3 10) к виду
1 dN Lk
N dz~ I
(З.И)
По правилу дифференцирования лога-
рифма имеем
d(lnAQ_____1_ dN .
dz ~ N dz
С учетом этого соотношения получим
из (3 11)
d (In V) &k
—-=-7-,	(3.12)
dz I ’	v '
откуда
-t
lntf= — б/т + 1пУв, (ЗЛЗ)
о
где Nq — значение плотности потока в мо-
мент времени т=0.
Учитывая, что elnN—N, (313) можно
преобразовать к виду
V = V0<?°	(3.14)
[справедливость (314) легко проверить
логарифмированием обеих частей этого
уравнения]
Рассмотрим скачкообразное изменение
д£= / 0 при т <0;
| Д&0 при т 0.
Тогда интеграл в (314) равен
С
I -у- dz = z = z/T,
о
где T—l[Ak
Изменение плотности нейтронов при
этом
' V =	(3.15)
Величина Т, численно равная йремени,
за которое плотность нейтронов в реакто-
ре возрастает (или убывает при Д£<0)
в е^2,718 раза, называется периодом ре-
актора. Отметим, что из (3 14) и (3 15)
следует, что относительное значение плот-
ности нейтронов N/No не зависит от на-
чального уровня Nq, а определяется толь-
40
Рис 3.6. Изменение относительной плотно-
сти нейтронов при скачке реактивности
(без учета запаздывающих нейтронов)
ко характером изменения Д& и временем
Переходные процессы, рассчитанные по
(3 15) при различных Т, показаны на
рис 3 6
Оценим значение периода в зависимо-
сти от Д& Например, при /=10“4 с, k=
= 1,0001 имеем
10-4
Г =//(£— 1) =—= 1с.
Таким образом, расчетное значение
периода мало (за 5 с плотность нейтронов
возрастает в 140 раз). В действительно-
сти, как показывает опыт, при таких зна-
чениях реактивности период возрастания
плотности нейтронов будет горазд^ боль-
ше и составит около 800 с Причина тако-
го расхождения заключается в том, что при
выводе уравнения (311) не учтен эффект
запаздывающих нейтронов, к рассмотре-
нию которого мы переходим
Оказывается, что при реакции деления
не все нейтроны выделяются мгновенно.
Небольшая их доля (около 0,7% для 235U)
выделяется не непосредственно в момент
деления, а спустя некоторое время из ос-
колков . разделившегося исходного ядра.
При наличии запаздывающих нейтронов
уравнение для приращения плотности (3.8)
следует записать в виде
ДЛГ= (A>_p) ^1_y1_|_/s3==
= (^Р—	(3 16)
или с учетом (3 9) и опуская индекс при N
dN
г—= (£-f-l)V + /S3. (3.17)
dz
где Р — доля запаздывающих нейтронов;
S3 — среднее число запаздывающих нейтро-
нов, появляющихся в единице реактора
за 1 с.
Число образующихся запаздывающих
нейтронов подчиняется закону радиоактив-
ного распада, согласно которому интен-
сивность распада осколков прямо пропор-
циональна их наличному количеству, а так-
же постоянной распада X Если обозна-
чить через С среднюю концентрацию
осколков, выделяющих нейтроны, то число
запаздывающих нейтронов, образующихся
за 1 с в единице объема реактора, будет
равно
S3=XC	(3 18)
В действительности имеется несколько
групп осколков (обычно учитываются
шесть), выделяющих нейтроны, отличаю-
щихся постоянными распада Поэтому об-
щий выход запаздывающих нейтронов
представляет собой сумму выходов от-
дельных групп
6
S3 = 2x»C/>	(3.19)
1=1
где Xi, Ci — постоянная распада и кон-
центрация осколков г-й группы
С учетом (3 19) уравнение (3 17) при-
мет вид
6
I (dN/dz) = (й — J — 1) ДО + I А,С,-
i=l
(3 20)
Определим значение Ci За время жиз-
ни каждого поколения нейтронов в едини-
це объема образуется Лф; осколков г-й
группы За то же время распадется IkiCi
осколков Следовательно,
^Ci=l(dCildx)=N^i—IkiCi (3 21)
Уравнение (3 21) записывается для
каждой группы запаздывающих нейтронов
Параметры запаздывающих нейтронов при-
ведены в табл 31
Таблица 3.1. Параметры
запаздывающих нейтронов для
изотопа 235 U
Номер группы
метр	1	2 1	1 3	4	5	6
%	0,020	0,142	0,126	0,251	0,073	0,028
Ъ’ с->	0,0134	0,032	0,126	0,333	1,25	3,125
Заменим в уравнении (3 20) k—1 на
Д& и представим (3 20) и (3 21) в виде
6
i (dN/dz) = (дй - ю до + KCi;
/=1
/(^с1/^т) = ^1 — /X/?,;
(3.22)
Z(^C6/dT) = Vpe-/XeC6,
где р = [Jj 4- р2 + . 4-₽6.
Система (3 22) называется уравнения-
ми кинетики реактора Эти уравнения яв-
ляются основой для изучения поведения
плотности нейтронов в нестационарных ре-
жимах Так как мощность реактора при-
близительно пропорциональна плотности
нейтронов, система (3 22) также служит
и для исследования нестационарных про-
цессов изменения мощности.
Особенность ядерных реакторов приво-
дит к необходимости контролировать плот-
ность нейтронного потока и в тех случаях,
когда реактор остановлен («заглушен»),
так как возрастание коэффициента размно-
жения k выше единицы может привести
к быстрому разгону даже при очень ма-
лой начальной плотности потока. В оста-
новленном реакторе коэффициент размно-
жения k<\ и для определения плотности
потока необходимо учитывать внешние ис-
точники нейтронов Эти нейтроны образу-,
ются либо путем внесения в реактор спе-
циальных веществ, претерпевающих радио-
активный распад с испусканием нейтронов,
либо естественным путем в результате вы-
бивания нейтронов из некоторых ядер ве-
ществ реактора у-квантами. Обозначим
среднюю интенсивность источника (число
нейтронов, появляющихся из источника за
единицу времени в единичном объеме ре-
актора) через 5ИСТ~ Тогда за время жиз-
ни нейтронов I приращение плотности за
счет источника будет равно /5ИСт и урав-
нение (3 10) следует записать в виде1
dN
l~d^ = (k-^N+ls^r.	(3.23)
В стационарном состоянии,	когда
dNldx=Q, имеем
ист,
откуда
N=lSacTl(l—k). (3 24)
Таким образом, в подкритическом ре-
акторе, когда' &<1, плотность нейтронов
определяется интенсивностью источника и
значением подкритичности 1—k. В крити-
ческом реакторе основную роль играют
нейтроны деления и уравнение (310) со-
храняет свою силу.
Соотношение (3 24) позволяет прибли-
женно судить о моменте достижения реак-
тором критического состояния Перепишем
(3 24) в виде
l/N=(l-^)(/SHCT)	(3 25)
Так как значение /5ИСт постоянно, из
(3 25) следует, что обратная плотность
нейтронов пропорциональна подкритично-
сти. Поэтому если построить график, по
оси ординат которого откладывать вели-
чину, обратную плотности нейтронов в ре-
акторе, 1/N (т. е обратно пропорциональ-
ную значению показаний приборов контро-
ля плотности нейтронов), а по оси
абсцисс — величину, определяющую кри-
тичность реактора (например, положение
регулирующих стержней Л), то, проведя
несколько экспериментов при различных
подкритичностях 1—k, можно построить
график, экстраполируя который, опреде-
ляют положение стержней Ак, при кото-
ром реактор станет критичным (рис 3 7).
41
Подставляя (3 29) и (3.28) во второе
уравнение (3 27), находим
Д- [(iV/rZx) (р — Д£) — N(d&k/di)] =
К
= Л^ + У(Д6 —0)
или
(1/2V) (dN/di) = (^Д£/с/т)/(р — Д6) +
+ Ш/(5 —Д^)	(3.30)
Заметив, что
(1/W) (dN/di) = d (\nN)/di;
Рис 3 7К Зависимость обратного значения
плотности нейтронного потока от коэф-
фициента размножения реактора k и поло-
жения регулирующих стержней /г:
—О----экспериментальные значения,--------—
экстраполяция для определения Лкр
3.3.	ДИНАМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТОРА
Вначале рассмотрим систему (3 22) в
предположении, что реактивность Д& не
зависит от плотности нейтронов N (это
достаточно точно выполняется при неболь-
ших значениях мощности реактора). Си-
стема (3 22) является нелинейной, так kik
содержит произведение входной и вых >д-
ной величин (A&JV), поэтому при исследо-
вании больших изменений плотности пото-
ка необходим учет этой нелинейности При
исследовании малых отклонений возможно
упрощение системы путем приведения
к линейному виду (линеаризации).
Исследуем вначале нелинейное при-
ближение. Для упрощения будем считать,
что в реакторе имеется одна группа за-
паздывающих нейтронов с Рг=Р=0,0064 и
Xi=Z=0,r с-1. Кроме того, при малых
реактивностях (Д&<|3) скорости измене-
ния плотности нейтронного потока доста-
точно малы, а так как в левой части пер
вого уравнения (3 22) эта скорость умно-
жается на малое значение Z, можно счи-
тать
l(dN/dx)^O	(3 26)
Тогда (3 22) перепишется в виде
О = (Д* — р) АГ-f-ZW7; )
_	(	V3*2')
I (dC/dz) = № — ZXC J
Из первого уравнения этой системы
следует
ZXC= —	—	(3.28)
Дифференцируя (3 28) по времени, полу-
чим
Z (dC/di) = — Дг [(dN/dt) (Д£ - ₽) +
Л
+ #(^Д6/сГт)].	(3.29)
dIdi
J “I d^k/di
ln
находим решение (3 30) при начальных ус-
ловиях
W(0) = 2Vo, Д6(0) = 0
в виде
т
О	__ Г*
о
откуда
Хо f А*.
8 J
» =	°	-(3 31)
Уравнение (3 31) определяет закон из-
менения плотности нейтронов W от време-
ни при произвольном изменении А£ Рас-
смотрим поведение W при скачкообразном
изменении &k
( 0 при т < 0;
Дл = <
( Д&0 при т 0.
В этом случае подынтегральное выраже-
ние в (3 31)—величина постоянная и зна-
чение интеграла равно
С М	Lk.
J ? — дИ’-р —	’•
о
Тогда (3 31) преобразуется к виду
(3 32)
где
7'=(5-Д^0)/Ш0.
Сравнивая (3.32) с (3 15), видим, что
при учете запаздывающих нейтронов рост
Плотности также описывается показатель-
ным законом Однако период Т при этом
существенно больше.
Оценивая значение периода при Ak—
=10-4, X=0,l с-1, получим
Т
0,7.10‘2— 10-4
0,1.10-*
=5=700 с,
42
Рис 3 8 Изменение относительной плотно-
сти нейтронов при скачке реактивности (с
учетом запаздывающих нейтронов)
что соответствует реально наблюдаемым
скоростям изменения параметров
Наличие в (3.32) множителя Р/(₽—
—Д&о) означает, что при скачке реактив-
ности плотность нейтронов также скачкрм
изменяется на значение
й	Д^
"-"•ii.Г*.’ (3 33>
Однако в реальном процессе происхо-
дит не скачок, а быстрое изменение плот-
ности на ДМ со скоростью
dN
Время, за которое происходит это на-
растание, приближенно оценивается по
формуле
Д£ /Д&	1^1
₽ — Д£/ I “3 —	?
Оно составляет 0,1—0,001 с, и им можно
пренебречь Появление скачка согласно
(3 32) обусловлено допущением (3 26), ко-
торое поэтому называется допущением
мгновенного скачка Отметим, что уравне-
ние (3 31) имеет смысл только при Д&<|3,
так как при Д&=0 значение 1/(Р—Д£) об-
ращается в бесконечность При Д&<0
уравнение (3 31) достаточно точно при лю-
бых Д&
На фис 3 8 показаны переходные про-
цессы, рассчитанные для ряда значений
скачкообразного изменения реактивности
(с учетом шести групп запаздывающих ней-
тронов)
Определим теперь, как протекают пе-
реходные процессы при Д£>|3 В первом
уравнении (3 22) можно положить с неко-
торым запасом (в сторону уменьшения ско-
рости разгона)	Ci—0, т е при разгоне
пренебречь запаздывающими нейтронами.
Рис 3 9 Изменение реактивности при скач-
кообразном изменении плотности нейтро-
нов-
а — изменение плотности нейтронов, б — измене-
ние реактивности,----------Д2У/#евО,2,-----------
ДЛГ/ЛГо-0,1;-------ДУ/М>---0,1, ---------ДЛГ/ЛГ0=
=—0,2
Тогда это уравнение примет вид
1 dN \k — ₽
N dt= I ’
откуда
где
7>=(д£_Ю//.
Таким образом, если ДЛ превосходит
Р даже на небольшое значение, разгон ре-
актора будет происходить с очень коротки-
ми периодами (при Д&—*р=10-4, 7=1 с),
что представляет собой крайне опасную
аварию. Реактор, у которого А&>|3, назы-
вается критичным на мгновенных нейтро-
нах Системы управления и защиты реакто-
ров проектируются таким образом, чтоЛ&
ни при каких аварийных, а тем более нор-
мальных режимах не допустить возможно-
сти критичности на мгновенных нейтронах.
Определим, как должна изменяться
реактивность, чтобы скачком изменить
плотность нейтронов на заданное значение
ДМ0; такой режим возникает, если быстро
изменить заданное значение у регулятора
мощности реактора Согласно уравнению
(3 33) в начальный момент реактивность
должна измениться скачком на Д&0 в со-
ответствии с условием
откуда
Д^0/3 = ДМ0/(М0 + ДМв). (3 34)
После начального скачка плотность
должна оставаться постоянной, т е.
43
dN!dx=^ С учетом этого из (3.30) по-
лучим
1_dk Щ _
Р — Ыг dx f — ДА ’
Легко убедиться подстановкой, что ре-
шением этого уравнения будет
Дй = ДЛоб-~’ .	(3 35)
Таким образом, для скачкообразного
изменения плотности нейтронов необходи-
мо мгновенно изменить реактивность на
значение, определяемое уравнением (3.34),
а затем уменьшить ее до нуля по экспо-
ненциальному закону (3 35). Обычно ре-
активность изменяется путем перемещения
регулирующего органа, в этом случае пе-
ремещение стержня должно следовать за-
кону рис. 3 9,6.
Как отмечалось выше, для исследова-
ния ма<лых отклонений плотности нейтро-
нов обычно применяется линейное прибли-
жение Способ получения линеаризованных
уравнений проиллюстрируем на примере
упрощенного уравнения (3 30). Представим
N в виде
(3 36)
где No — средний (постоянный) уровень
плотности, AN—малое отклонение от сред-
него уровня.
Так как производная постоянной ве-
личины равна нулю,
dN__dN±_ d&N dbN
dx dx + dx dx
Запишем (3 30) в виде
dNN f 1 dbk № \
—,+ ’
(3.37)
Так как при малости отклонений AN<C
<^А’о и АА<С0, в правой части (3 37) мож-
но положить
Р—
что позволяет представить (3 37) в виде:
= + ' (3 38)
Преобразуя (3.38) по Лапласу, полу-
чим
/>ДЛГ(/>)=ЛГ.(/> + Х)	(3.39)
Последнее соотношение можно пред-
ставить в виде
дат (р)_/	jn4
(1 + 7/“Г	(3,40)
Выразив отношение преобразованных
по Лапласу относительного приращения
плотности &N(p)/No и реактивности АА(р),
получим передаточную функцию кинетики 44
44
Рис. 3.10. Частотные характеристики кине-
тики реактора:
а-КЧХ, б-АЧХ; в-ФЧХ,--------с учетом за-
паздывающих нейтронов.------— приближенные
характеристики по (3 42)—(3 44) Л-0,10 с-*
реактора
ЫЦР) _ 1 / х V
Гк — Н<М\р) р V+ р) <3-41)
Поскольку выходной величиной рас-
сматриваемого канала является относи-
тельное изменение плотности, одному и
тому же изменению АА при разных уров-
нях средней плотности Nq будут отвечать
одинаковые относительные изменения плот-
ности, а абсолютные отклонения AN будут
пропорциональны No.
Комплексная частотная характеристика
получается из (3.41) при подстановке р=
В соответствии с (3.42) амплитудно-частот-
ная характеристика кинетики реактора
А (и) = VRe« + lm» =
фазочастотная
Im	х
? (и) =arctg^- = —acrtg —’ (3.44)
Заметим, что при <о -> 0
Л (to) =%= у-; у (to) =5= —	,
а при cd —> co
Л(со)=^1/р; у (co) ^5 0.
Частотные характеристики, соответ-
ствующие (3.42), (3.43) и (3.44), показа-
ны на рис. 3.10 пунктиром.
При линеаризации системы (3.22) по-
лучается передаточная функция болёе
сложного вида.
WK (р) =-------Г----' О’45)
f = l
При /=0 и Х<=Х выражение (3.45) пере-
ходит в (3.41). Частотные характеристики,
соответствующие (3.45) при низких и сред-
них частотах, удовлетворительно совпада-
ют с рассчитанными по приближенным
формулам (3 43), (3.44); на высоких часто-
тах модуль КЧХ стремится к нулю, а фд-
за — к —90°. Вид характеристик зависит от
времени жизни нейтронов I (рис. 3.10,
сплошные линии).
Иногда за входное значение переда-
точной функции кинетики принимают не
Д£, а Д£/0. При этом
^к(р)= --------------------(З-46)
Ip ,	! VI tip
J т- 5 Zjp + bi
Z=1
В	соответствующих	(3.45) и (3.46) комп-
лексных	частотных	характеристиках	мо-
дуль будет различаться в 1/0 раз (для
2s5U — в 140 раз).
3.4.	ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ДИНАМИКИ РЕАКТОРА,
РАБОТАЮЩЕГО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ
ДИАПАЗОНЕ МОЩНОСТИ
Основной задачей ядерного энергети-
ческого реактора является производство
тепловой энергии. Поэтому нас интересует
не столько плотность нейтронов в реакто-
ре, сколько значение энерговыделения. При
расчетах энерговыделения в переходных
процессах надо учитывать, что изменение
мощности меняет физические параметры
в реакторе, что в свою очередь сказывает-
ся на реактивности; поэтому переходные
процессы в реакторе, работающем на мощ-
ности, протекают сложнее, чем переходные
процессы, описываемые уравнениями кине-
тики (§ 3.3), не учитывающими эти эф-
фекты
Основная доля тепловой энергии
(85%), выделяющейся при реакции деле-
ния, образуется за счет кинетической
энергии осколков деления, тормозящихся
внутри твэла вблизи места расположения
разделившегося атома. Эта часть теплоты
относится к локальному мгновенному
энерговыделению Около 2,6% тепловой
энергии выделяется при замедлении ней-
тронов деления. Процесс замедления (см.
§ 3 2) заканчивается за время жизни ней-
тронов, поэтому его также можно считать
мгновенным, но выделение энергии рас-
сеяно по всему объему реактора. Запаз-
дывающие нейтроны вносят очень малый
вклад в тепловыделение (0,02%), и ими
в балансе теплоты пренебрегают. Тепло-
выделение от нейтронов является, таким
образом, рассеянным мгновенным. Неко-
торая часть теплоты (10%) выделяется за
счет 0- и у-излучения осколков деления.
Последнее обладает относительно большой
длиной пробега в реакторе, и теплота от
него выделяется рассеянно. Часть теплоты
от у-излучения (3,9%) выделяется в мо-
мент деления (мгновенное), а часть —
(3,8%) постепенно при радиоактивных
превращениях осколков деления. 0-части-
цы обладают малым пробегом в веществе,
и теплота от них выделяется локально
в твэлах, она почти целиком относится
к постепенной. Виды тепловыделения
в реакторе и соотношения между ними
сведены в табл. 3 2
При изучении малых отклонений мощ-«
ности от стационарного режима обычно
предполагается, что вся теплота выделяет-
ся мгновенно, т. е. мощность в любой мо-
мент времени пропорциональна плотности
нейтронов (вносимая при этом ошибка,
как мы видим из табл. 3 2, составляет ме-
нее 8%) Однако при изучении аварийных
режимов, когда плотность нейтронов бы-
стро падает практически до нуля, необхо-
димо считаться с наличием постепенного
тепловыделения (в этих режимах оно обыч-
но называется остаточным) Величина его
в начальные моменты времени в современ-
ных реакторах доходит до 100 МВт и бо-
лее, и необходима длительная работа си-
стем охлаждения реактора до тех пор, по-
ка мощность снизится настолько, чтобы ее
Таблица 3.2. Виды тепловыделения в реакторе
Вид тепловыделения по пространству	Вид тепловыделения по времени		
	Мгновенное	Постепенное	Полное
Локальное	Кинетическая энергия оскол- ков 85 о/о, ^-излучение 0,7 о/о	^-излучение 4,0 %	89,7%
Рассеянное	Замедление нейтронов 2,6°%, у-излучение 3,9 %	у-излучение 3,8 %	10,3%
Полное	92,2 о/в	7,8 о/о	100%
45
можно было отвести с помощью естествен-
ной циркуляции теплоносителя.
Как видно из табл 3 2, около 90%
теплоты выделяется непосредственно в твэ-
лах. В реакторах типа ВВЭР, где теплоно-
ситель одновременно служит замедлите-
лем, остальные 10% выделяются в воде.
В реакторах с твердым замедлителем
(РБМК) рассеянное тепловыделение вы-
деляется в замедлителе. Это необходимо
учитывать как в статических, так и в ди-
намических расчетах реактора, так как
рассеянное тепловыделение существенно
нагревает замедлитель и необходимо при-
нимать специальные меры для его охлаж-
дения У реакторов типа ВВЭР обычно
принимается, что вся теплота выделяется
в твэлах; такое допущение идет в запас,
так как несколько увеличивает расчетную
температуру твэлов.
Таким образом, тепловыделение QT в
твэлах реактора с твердым замедлителем
N
Qt=*\Qo^ + *%Qo<7d,	(3.47)
а тепловыделение в замедлителе
У
<2з=*мР<?ОлГ + Е>„’	<3-48)
•**0
где Qo — номинальная тепловая мощность
реактора, No, N — номинальная и текущая
плотность нейтронов; 8МЛ, 8ПЛ— доли
мгновенного и постепенного локального
тепловыделений; емР, епР— доли мгновен-
ного и постепенного рассеянного тепловы-
делений, qn — относительная мощность по-
степенного тепловыделения.
В соответствии с табл. 3 2 для коэф-
фициентов € имеем емл=0,857; елл=0,04;
емр=0,065, епр = 0,038
Зависимость qn от времени может быть
найдена на основании экспериментальных
данных. Для практических расчетов при
т^ЮОО с можно считать, что qa—qai-\-
~Н7п2~Ь<7пз, где <7п1, </п2, <7пз находят из
дифференциальных уравнений
Л
л +?П1 — ktff ;
Тг
Г,
dq^s
di
dq\2 .	__h
di + q^2 - *2 Afo>
V
"h 7пз = дг*
(3 49)
Значения ki, k3, Л, T2, T3 указаны
в табл 3 3
Таблица 33 Параметры
остаточных тепловыделений
Параметр	Индекс		
	1	2	3
Т, с	4,3	33	1900
k	0,05	0,33	0,62
Как следует из (3.49), если реактор
длительное время работал при постоянной
плотности нейтронов У, относительное по-
степенное тепловыделение
У У
Qn = (^1 + ^2 + *•) Д/* ~~Nq
Подставив это соотношение в (3 47) и
(3.48), получим
У	У
Qt = QoV7 (еМл + еПл)^°№
у	л у
Q3 — Q* ДГ* (®Мр + *Пр) 0, 1 Qo у®
Если У меняется во времени, qa должно
определяться на основании решения систе-
мы (3 49). Например, если до момента т=
=0 плотность нейтронов длительное время
поддерживалась на уровне Уо, а затем
скачкоМ упала до нуля, qa равно
д„ = kte~'IT' + kie~‘tlTt + кге~',т*.
(3.50)
Кривая изменения остаточного тепло-
выделения, рассчитанная по (3.50), нане-
сена на рис 3 11 пунктиром.
При большом (более 1000 с) времени
т после остановки характер спада ней-
тронного потока при выключении реактора
не играет значительной роли и можно-
воспользоваться формулой, полученной в
предположении, что нейтронный поток сни-
жается до нуля скачком, а перед останов-
кой мощность реактора длительное время
поддерживалась на постоянном уровне:
<7= 1,66 [ (т+10) “°’2—0,03]	(3.51)
Закон изменения q!q^ [где qo — мощ-
ность остаточного тепловыделения в мо-
мент остановки при т=0, a q рассчитана
(по 3.51)] показан на рис. 3.11 сплошной
линией.
Как указывалось выше, тепловыделе-
нием в воде реактора ВВЭР обычно пре-
небрегают (Q3=0), и выражение (3.47)
в этом случае принимает вид
У
Qt = (еМл + £Мр) Qo + (£"л + еПр) Qo7n-
1 v о
(3.52)
Рис 3 11 Зависимость остаточного тепло-
выделения в реакторе от времени при быст-
ром прекращении цепной реакции-
--------эмпирическая формула (3 5!),-----------
уравнение (3.50)
46
Так как основная доля тепловыделения
приходится на мгновенное, при малых от-
клонениях нейтронного потока от стацио-
нарного значения можно считать, что теп-
ловыделение пропорционально потоку. То-
гда
Qn
AQTsss^-AW	(3.53)
Изменение тепловыделения, а также
других параметров, например расхода теп-
лоносителя, приводит к изменению темпе-
ратуры топлива, теплоносителя и замед-
лителя, что влияет на величину ядерно-
физических параметров реактора При этом
меняется коэффициент размножения ней-
тронов в реакторе k Это изменение про-
порционально отклонению температур»
\k=k—k^=aT (/г—^°г)+
_[_(Хт(/т—(/з—Рз),	(3.54)
где /т, /з— средние температуры соот-
ветственно горючего, теплоносителя и за-
медлителя; аг, ат, а3 — коэффициенты ре-
активности по горючему, теплоносителю и
замедлителю, индекс 0 относится к номи-
нальному стационарному режиму, в кото-
ром k—kQ
В реакторах с кипящим теплоносителем
(РБМК, ВК) его температура равна тем-
пературе насыщения при данном давлении,
и основной вклад в изменение коэффици-
ента размножения вносит изменение плот-
ности теплоносителя у» определяемой со-
отношением объемов паровой и водяной
фаз:
\k=k—ko=CLv (tr—/°г)-|-
+ат (у-у°) +аз (/з-/°з),	(3 55)
причем Y='YZ (1—ф)-ру"ф, где у', у" —
плотности воды и пара на линии насыще-
ния, ф —объемное паросодержание
Температура теплоносителя, входящая
в (3 54), обычно может быть измерена с
достаточной точностью. Что касается /3 и
особенно /г, то их измерение при работе
реактора затруднено Для удобства вы-
числений реактивности уравнение (3 54)
целесообразно преобразовать В устано-
вившихся режимах можно принять
f Г = tT в х 4“ &rQ >
/3 = вх + k3Q,
вх + &TQ,
(3 56)
где /т вх — температура теплоносителя на
входе в реактор, а коэффициенты &г» &з,
kT определяются из статического тепло-
физического расчета реактора
Для номинального режима уравнения
<3 56) запишутся в виде
^°г — ^°т вх + j
^°з = ^°т. вх Ч" 7
/°т = /вт.вх+ад% I
(3.57)
q h .	-----1------
160	240	280 °C
Рис. 3.12. Зависимость коэффициента ре-
активности ат в реакторе ВВЭР-440 от
температуры воды /в при различных кон-
центрациях борной кислоты Сб г/кг
где индексом 0 отмечены значения соответ-
ствующих параметров в номинальном ре-
жиме.
Подставляя (3.56) и (3 57) в (3.54),
получим
A/e=aQ(Q-Qo)+
”|“*(Хт.вх(^т.вх-^°т.вх),	(3 58)
I где
CQ=a(Zr^r~4_^T ^т—Ьаз^з;
а т. В X==ttr~|_® T~j“^ з
Коэффициент От.вх называется темпе-
ратурным коэффициентом реактивности и
численно равен изменению реактивности
реактора при равномерном разогреве его
на’ 1 °C при постоянной мощности (он вы-
ражается в 1/°С или в %/°С). Коэффи-
циент qq называется мощностным коэффи-
циентом реактивности и численно равен
изменению реактивности реактора при уве-
личении его мощности на единицу при по-
стоянной входной температуре теплоноси-
теля (обычно он выражается в 1/МВт или
%/МВт). Отметим, что пользоваться соот-
ношением (3 58) можно только в устано-
вившихся режимах или при медленном из-
менении параметров. При быстрых изме-
нениях мощности для прогрева или охлаж-
дения топлива и замедлителя требуется
значительное время, и соотношения (3 56)
и (3 58) могут быть неверными Поэтому
для расчетов переходных процессов, свя-
занных с быстрыми изменениями мощно-
сти, необходимо рассчитывать температу-
ры топлива, теплоносителя и замедлителя
и пользоваться уравнением (3.54).
Следует иметь в виду, что коэффи-
циенты а в (3 54), (3 55) и (3 58) меня-
ются не только в зависимости от типа
реактора, но для одного и того же типа
они зависят от мощности, расхода тепло-
носителя и других режимных параметров.
Так, коэффициент ат в реакторах типа
ВВЭР сильно зависит от концентрации
борной кислоты в теплоносителе. При ма-
лых концентрациях он обычно отрицателен,
по мере повышения концентрации он
уменьшается по абсолютному значению, а
47
при больших концентрациях может стать
положительным. Это связано с тем, что
при температурном расширении воды вме-
сте с нею из активной зоны уходит и бор,
что снижает поглощение нейтронов в ре-
акторе и увеличивает коэффициент раз-
множения На рис 312 приведены экспе-
риментальные данные, характеризующие из-
менение коэффициента ат для реактора
ВВЭР-440
Причинами изменения реактивности
при работе на мощности помимо изменения
температуры или плотности являются так-
же выгорание, шлакование и отравление.
Выгоранием называется процесс умень-
шения количества ядер горючего в реакто-
ре в результате реакции деления. При
этом доля поглощаемых в горючем ней-
тронов уменьшается и коэффициент раз-
множения снижается. Этот процесс про-
текает довольно медленно (скорость изме-
нения коэффициента размножения состав-
ляет примерно 0,01%/сут при работе на
полной мощности). Компенсация этого
эффекта осуществляется автоматически
или вручную путем перемещения органов
управления ч(часто они называются ком-
пенсирующими органами, см. гл. 6). Эф-
фект выгорания несколько уменьшается
вследствие накопления в активной зоне
вторичного горючего, например, превраще-
ния 238U в 239Рп при захвате нейтрона.
В активных зонах реакторов на быстрых
нейтронах процесс накопления ^Рп идет
быстрее, чем в реакторах на тепловых ней-
тронах, поэтому снижение коэффициента
размножения по этой причине у быстрых
реакторов меньше.
Шлакование — процесс накопления в
реакторе продуктов’деления, поглощающих
нейтроны. Шлакование увеличивает долю
нейтронов, захват которых не сопровож-
дается делением, и так же как выгорание
уменьшает (с малой скоростью) коэффи-
циент размножения. Среди осколков деле-
ния особенно сильно поглощают нейтроны
два изотопа 135Хе (ксенон-135) и 149Sm
(самарий-149), процесс накопления кото-
рых называется отравлением реактора
Действие отравления мы рассмотрим на
примере накопления 135Хе Небольшое ко-
личество этого изотопа образуется непо-
средственно при делении, но в основном
он является дочерним продуктом распада
продукта деления 1351 (иода-135) Изотоп
135Хе радиоактивен и распадается с перио-
дом полураспада 9,2 ч, превращаясь
в практически стабильны^ изотоп 135Cs
(цезий-135), относительно слабо погло-
щающий нейтроны. Эту цепочку превра-
щений можно записать в виде
135J	_ у
6,74ч
i35Xe
9,24 ч
g
135Cs —-►лет •
2,1-10е
При выходе реактора на мощность
сначала образуется 1351, затем по мере его
распада накапливается 135Хе. Концентрация
ксенона не постоянна, так как он радио-
48
Рис. 3.13. Изменение реактивности, обус-
ловленной отравлением ксеноном, при пус-
ке и останове реактора:
а — мощность; б — концентрация иода, в —реак-
тивность. 1 — уровець равновесной реактивности,
2 —уровень компенсируемой реактивности, 3 —
иодная яма;-----------максимальная	мощность
100% ^ном:------------максимальная	мощность
50% AfH0M,-----------максимальная	мощность
20% *ном
активен, а кроме того, интенсивно погло-
щает нейтроны, превращаясь в стабильный
изотоп 13бХе. При равной концентрации
ядер ксенон-135 поглощает нейтроны
в 3—4 тыс. раз интенсивнее, чем ядра го-
рючего урана-235, поэтому при его накоп-
лении реактивность цадает По мере уве-
личения концентрации 13sXe увеличивается
его радиоактивный распад, а также его
превращение в 13бХе, и начиная с некото-
рого момента, устанавливается равновес-
ная концентрация ксенона. Величина рав-
новесной концентрации, а следовательно, и
вносимая при этом в реактор отрицатель-
ная реактивность тем больше, чем больше
поток нейтронов N На рис. 3.13 показано
изменение концентрации 1351 и реактивно-
сти, вносимой в реактор при быстром уве-
личении нейтронного потока W, для раз-
личных значений относительной мощности
реактора Q Видно, что время установле-
ния равновесной концентрации составляет
30—40 ч и уменьшается при увеличении
потока. На рис. 3 13 видно, что равновес-
ная концентрация нелинейно зависит от
мощности при изменении мощности в 5 раз
(с 20 до 100%) равновесная концентрация
увеличивается только в 1,7 раза. При сни-
жении мощности или полной остановке
реактора продолжается накопление 135Хе
за счет распада имеющегося 1351, а выго-
рание 135Хе уменьшается, так как умень-
шается нейтронный поток. В результате
концентрация 135Хе увеличивается. Это
увеличение продолжается (в зависимости
от начальной мощности) до 12 ч, затем,
когда большая часть 1351 распадается ин-
тенсивность радиоактивного распада 135Хе
превысит интенсивность его образования и
концентрация 135Хе начнет уменьшаться,
приближаясь к равновесному значению,
соответствующему новому уровню мощно-
сти Одновременно с изменением концент-
рации 135Хе меняется вносимая им в реак-
тор отрицательная реактивность, которая
временнр, когда концентрация 135Хе макси-
мальна, может значительно превысить как
исходный, так и новый уровень (рис 3 13).
Это уменьшение реактивности, вызванное
накоплением ксенона за счет распада иода,
носит название «иодной ямы* Наличие
иодной ямы необходимо учитывать при
управлении реактором по двум причинам
Во-первых, при полном останове реак-
тора снижение реактивности может быть
так велико, что исполнительные органы
реактора не смогут скомпенсировать эту
реактивность Поэтому в течение несколь-
ких часов реактор не может быть запу-
щен. Например, если суммарная эффектив-
ность исполнительных органов реактора
составляет 1,2 отн. ед. (рис. 3 13), то при
остановке реактора после работы на пол-
ной (100%) мощности он не может быть
запущен уже через 30 мин после останов-
ки и для запуска необходимо ожидать
30 ч, когда отрицательная реактивность
сравнится с эффективностью органов ре-
гулирования. При снижении мощности
с 50%-ного уровня значение «иодной ямы»
меньше и время, в течение которого реак-
тор не может быть запущен, снижается до
18 ч Таким образом, из-за наличия иод-
ной ямы в случае экстренного останова
реактора (например, срабатывания аварий-
ной защиты) у персонала может оказать-
ся очень мало времени для ликвидации
причины неисправности и вывода реактора
на мощность, в случае, если до начала
резкого падения реактивности мощность
не будет поднята, необходимо ожидать до
2 сут, прежде чем станет возможен пуск
реактора
Во-вторых, реактивность снижается не
только -при полной остановке, но и при
уменьшении мощности реактора. Поэтому,
если по условиям потребления энергии
в сети окажется необходимым быстро сни-
зить мощность реактора до 40—50% но
минальной, возникающая при этом реак-
тивность иодной ямы может превысить
эффективность исполнительных органов,
что приведет к самопроизвольной оста-
новке реактора. Во избежание этого не-
обходимо снижать мощность реактора по-
степенно; в некоторых случаях при бы-
стром снижении мощности турбины прихо-
дится идти на сброс пара в конденсаторы
4—3154
или другие пароприемные устройства, что-
бы реактор разгружался со скоростью, ис-
ключающей образование значительной
«иодной ямы»
Существенно также влияние ксеноно-ч
вого отравления на возникновение пере-
косов поля в реакторе Например, если
в реакторе больших размеров средняя'
мощность поддерживается постоянной!
автоматическим регулятором, то при нали-
чии сильного ксенонового отравления слу-
чайное уменьшение плотности нейтронов,
в какой-либо части реактора приведет
к уменьшению в этой части коэффициента
размножения и дальнейшему уменьшению
плотности Сохранение постоянной сред-
ней мощности будет компенсироваться,уве-
личением плотности в противоположили ча-
сти реактора. Таким образом, мощности
в различных частях реактора будут су-
щественно отличаться от средней В част-
ности, в реакторах ВВЭР возможно воз-
никновение перекосов потока между верх-
ней и нижней половинами активной зоны
(подробнее о перекосах см. § 6 1)
3.5	ДИНАМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТОРА,
РАБОТАЮЩЕГО В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ
ДИАПАЗОНЕ МОЩНОСТИ
Эффекты изменения реактивности
приводят к тому, что динамика нейтрон-
ного потока определяется не только зна-
чением внесенной внешней реактивности,
например в результате перемещения регу-
лирующих стержней, но и реактивностью
обратной связи Структурнаях схема реак-
тора по каналу реактивность — относитель-
ная плотность нейтронного потока с уче-
том реактивности обратной связи показана
на рис. 3.14. Изменение относительной
плотности нейтронов &N/N0 определяется
полной реактивностью Д6, которая являет-
ся суммой внешней реактивности Д&вн и
реактивности обратной связи &k0 с Дина-
мические свойства прямого канала опре-
деляются передаточной функцией кинетики
UMp) (3.42) или (3 45). Реактивность об-
Рис. 3.14. Структурная схема реактора,
учитывающая реактивности обратной связи
по мощности, температуре и расходу теп-
лоносителя
49
AN,огпн ed.
'Рис. 315 Изменение реактивности обрат-
ной связи при скачке мощности
ратной связи Д&о.с определяется измене-
нием мощности AN, температуры теплоно-
сителя на входе в реактор Д/вх, расхода
теплоносителя ДР и другими факторами.
Передаточные функции, описывающие со-
ответствующие динамические связи, обо-
значены на схеме через Wo с(р), WtK(p)
и WDk(p). Проанализируем влияние функ-
ции Wo с, так как она обычно оказывает
наиболее существенное влияние на дина-
мику реактора. Параметры /Вх и D также
могут зависеть от мощности, что приводит
к возникновению замкнутых контуров (на
рис 3 14 эти связи показаны пунктиром),
но в большинстве случаев эти связи слабо
сказываются на особенностях динамики ре-
актора
В § 3 4 было показано, что изменение
мощности приводит к отклонению реактив-
ности главным образом вследствие изме-
нения температуры топлива, теплоносителя
и замедлителя. Изменение температуры —
процесс инерционный, поэтому при скачке
мощности реактивность меняется с отста-
ванием Переходная характеристика канала
обратной связи Wo с показана на
рис 3 15 По оси ординат нижнего графи-
ка отложено относительное значение ре-
активности Ak0 c/uqAQ, равное, как сле-
дует из (3 58), в установившемся состоя-
нии единице Зависимость реактивности
обратной связи от приращения тепловой
мощности можно выразить через переда-
точную функцию обратной связи Wo cq
Ako.c(p) = Wo c<?(p)AQ(p),	(359)
коэффициент которой (мощностной коэф-
фициент реактивности) равен o,q
Вычислим зависимость реактивности
от относительного отклонения нейтронного
потока Из (3 58) и (3 53) имеем для
установившегося состояния
Qe
Moc=aQAQ=aQ^AV. (3.60)
Таким образом, для определения измене-
ния реактивности при данном отклонении
плотности нейтронного потока надо AN/No
умножить на значение тепловой мощности
реактора Qo, соответствующее плотности
50
No, и на мощностной коэффициент реак-
тивности (1q Зависимость реактивности
обратной связи от относительного прира-
щения плотности нейтронного потока мож-
но выразить через передаточную функцию
обратной связи Wocn(p)'.
^oc(p) = WocN(p)^^, (3.61)
где
(^ = ^OCQ (P)Qo.
Передаточная функция для относи-
тельного изменения плотности AN/N0 не
зависит от стационарного значения плот-
ности Nq (см § 3.3), а коэффициент уси-
ления в передаточной функции обратной
связи Wo cn увеличивается с ростом ста-
ционарного значения тепловой мощности
Qo Поэтому на малых мощностях, когда
Qo мало, влиянием обратной связи можно
пренебречь По мере увеличения Qo вклад
этой связи в динамику становится все бо-
лее^существенным.
В большинстве энергетических реакто-
ров мощностной коэффициент реактивно-
сти отрицателен, т. е. с ростом мощности
реактивность падает Докажем, что при
Oq<0 реактор будет статически устой-
чив, т е при внесении внешней реактив-
ности существует некоторый уровень мощ-
ности, на котором реактор будет нахо-
диться в равновесии Для равновесия кри-
тического реактора необходимо [см.
(3 10)], чтобы
Ыг = Д£вн + Д£о с = 0	(3 62)
Заменив Д&0 с по выражению (3.60), получим
^вн 4“	= 0 >
откуда
AQ=——22--	(3.63)
Q
Итак, при внесении внешней реактив-
ности приращение тепловой мощности
прямо пропорционально Ak3n и обратно
пропорционально мощностному коэффици-
енту реактивности Так как Uq<0, знак
приращения мощности совпадает со зна-
ком реактивности Из (3.60), (3.63)
но также получить выражение для
сительного приращения мощности
ДУ	Д£вн
No	aQ@o
Из полученного выражения следует,
что при одной и той же внешней реактив-
ности Д&вн относительное приращение мощ-
ности будет тем меньше, чем больше ис-
ходный уровень тепловой мощности Qo.
Выведем передаточную функцию, опре-
деляющую связь между относительным
отклонением плотности нейтронного пото-
ка и внешней реактивностью, с учетом ре-
мож-
отно-
(3.64)
активности обратной связи. Относительное
отклонение мощности (см, § 3.3)
ДМ (р)
-^L=WK(p)^k(p)i	(3.65)
где №к (р) — передаточная функция кине-
тики реактора; Д£=Д&ВнЧ-Лйо с — полная
реактивность.
Заменив в (3 65) Д£0.с в соответствии
с (3 61), получим
ДУ(р)	Г
-3£1 = и7к^)|ДЛвн(р) +
. &N (Р) „	. .1
“Г М cN (р) »
(3.66)
откуда
№(р)	^к(р)
(p)t
(3.67)
или в сокращенной записи
ДДГ(р)
—LilslF3c(p) Д/гвн (р),
где №8 с (р) — передаточная функция замк-
нутой системы.
Итак, передаточная функция реактора
по каналу внесенная реактивность — отно-
сительная плотность нейтронного потока
при учете реактивности обратной связи
имеет вид
(р)
W^^=l-WK(p)WocN(p)  <3'68)
Используя подстановку p=t<o, получим
из (3.68) комплексную частотную харак-
теристику
№к (ico)
W3e^)-l_WK{io>)WocN{ita}-
В силу инерционных свойств канала об-
ратной связи модуль |W0.cn(/g))| при
больших <0 стремится к нулю, и в области
частот, где | №к(йо) Wo CN (ico) | < 1, имеет
место приближенное равенство *
U73C(i(o)^^kG<o).	(3 69)
При низких частотах |№к(йо)1^>1 (см
рис 3 10) и соответственно |№к (ico)X
X Wo с n (йо) | > 1, поэтому приближенно
можно считать
П7 Г
_uzK (,<.>) irOCJV(M "
= (3 70)
Приняв со=0, из (3 70) определим коэф-
фициент усиления по рассматриваемому
каналу
Рис 3.16 Расчетные амплитудно-частотные
характеристики реактора по каналу реак-
тивность— плотность нейтронов при раз^
личных значениях aQQ0
что совпадает с результатом исследования^
статического режима (3 64).
Из теории автоматического регулиро-
вания известно, что замкнутые системц
с отрицательной обратной связью вида
(3 68) могут обладать колебательностью
или даже неустойчивостью
Так как уравнения кинетики для боль-
шинства реакторов одинаковы, устойчи-
вость реактора зависит от коэффициенту
усиления aQQo и динамических свойств
цепи обратной связи Wo cn. При этом
можно утверждать, что увеличение aQQ|
практически всегда приводит к уменьше-
нию запаса устойчивости.
Непосредственное измерение на реакто-
ре параметров передаточной функции
.Wo cn невозможно. Однако оценить дина-
мические свойства реактора можно, экспе-
риментально изучая параметры функции,
№з с Для этого наносятся синусоидаль-
ные колебания реактивности (путе^ соот-
ветствующего перемещения регулирующего
стержня) и определяется амплитуда и фа-
за относительных отклонений нейтронного
потока. Если замкнутая система имеет
склонность к нестабильности, что прояв-
ляется в увеличении амплитуды в некото-
ром диапазоне частот (так называемый
Рис 317 Экспериментальные амплитудное
частотные характеристики реактора BK-5Q
по каналу реактивность — плотность нейт-
ронов.
/-p-в МПа: 2-р-8 МПа
41
51
о 5 10 15 20 25т, С
Рис. 3 18. Переходные процессы в реакто-
ре при внесении внешней реактивности
(ДЛ=±0,1%):
a-aQQ0—0.064%. б —aQQ0—0,64%; в-
6.4%,--------------т-1 с,---------Т-10 с;
---------установившийся уровень
резонансный пик), поэтому такая неста-
бильность часто называется резонансной.
На рис. 3 16 показаны примеры амплитуд-
но-частотных характеристик замкнутой си-
стемы при различных значениях clqQq
Видно, что на низких частотах характери-
стики стремятся к значению (3.71), а на
высоких —к характеристике функции WK.
В области частот 2—10 рад/с наблюдают-
ся характерные резонансные пики, увели-
чивающиеся по мере возрастания o.qQq.
Наличие резонансного пика наиболее
характерно для корпусных кипящих реак-
торов. На рис. 3 17 показаны эксперимен-
тальные амплитудно-частотные характери-
стики реактора ВК-50. Значение реактив-
ности измеряется в единицах перемещения
стержня (см).
На рис. 3 18 показаны переходные про-
цессы в реакторе при внесении внешней
реактивности Д£вн=±0,1 %, рассчитанные
с учетом нелинейности в уравнениях ки-
нетики для трех значений коэффициента
(XqQo Передаточная функция обратной
связи принималась в виде двух последо-
вательных апериодических звеньев Wo с=
=а«<Эо/(7>+1)2
Расчет проведен для Т=1 и Т=10 с.
Из рис 3 18 видно, что после начального
скачка (его величина такая же, как й для
реактора без обратных связей) происходит
выход на новый уровень мощности, опре-
деляемый соотношением (3 60) • ДУ/М>=
= 1,5; 0,15;	0,015 соответственно на
рис 318,а, б, в При этом при положи-
тельном возмущении процессы протекают
несколько быстрее (на рис. 3 18,6 процесс
при положительном возмущении заканчи-
вается за 30 с, а при отрицательном воз-
мущении— приблизительно за 100 с). Уве-
52
личение постоянной времени приводит к
увеличению колебательности и времени пе-
реходного процесса Если вносится отрица-
тельная реактивность, превышающая по
абсолютной величине значение ctpCjo, то
освобождающаяся при снижении мощно-
сти положительная реактивность не может
ее скомпенсировать и нейтронный поток
в реакторе падает до значения, определяе-
мого интенсивностью источника [см.
(3 24)], т. е. практически до нуля
(рис. 3.18,а).
Анализ переходных процессов, изобра-
женных на рис. 3 18, показывает, что при
внесении скачком внешней реактивности
начальный скачок мощности может быть
значительно больше установившегося уров-
ня. Это надо учитывать, например, при
анализе аварийных процессов, так как при
аварийном внесении большой положитель-
ной реактивности кратковременное увели-
чение мощности может оказаться недопу-
стимым с точки зрения безопасности ре-
актора, хотя с течением времени мощность
снизится до допустимого уровня.
3.6.	ДИНАМИКА ТЕПЛОВЫХ
ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕМЕНТАХ
КОНСТРУКЦИИ ЯЭУ
Из § 3 3 следует, что на динамику
реактора большое влияние оказывает про-
цесс изменения температуры различных его
элементов Изменение температуры также
является важным фактором, определяющим
динамику переходных процессов в других
элементах ЯЭУ Рассмотрим основные за-
кономерности распределения температуры
в нестационарных режимах.
В ЯЭУ АЭС распространение теплоты
в основном происходит путем теплопро-
водности и конвективного теплообмена.
Теплопроводность — это перенос теплоты
посредством теплового движения микроча-
стиц (атомов, молекул). Конвективный теп-
лообмен — теплообмен, в основном обус-
ловленный перемещениями частиц средн.
Теплопроводность характерна для процес-
сов переноса теплоты внутри твердых те/г
твэлов, корпуса реактора, стенок трубо-
проводов и т д В установившемся ре-
жиме процесс распространения теплоты
в твердых телах описывается законом
Био — Фурье, согласно которому тепловой
поток q через единицу поверхности тонкой
пластины, температура одной стороны ко-
торой /], а второй — /2, равен
fi—12
(3.72)
где X — коэффициент теплопроводности,
зависящий только от свойств материала,
Вт/(м-°С); Ах —толщина пластины (рис.
3 19,а).
Тепловой поток q через единицу по-
верхности называется плотностью тепло-
вого потока, Вт/м2. Тепловой поток всегда
Рис. 3.19. К формулировке закона Био —
Фурье:
а —плоская пластина, б —разбиение цилиндри-
ческого твэла на ряд тонких слоев, в —к опре-
делению теплового потока от твердого тела к
жидкости
направлен от области с более высокой
температурой к области с менее высокой.
При необходимости исследовать распро-
странение теплоты в телах более сложной
конфигурации их часто мысленно разде-
ляют на ряд тонких слоев, которые мож-
но считать тонкой пластиной, и для каж-
дого из них записывают соотношение
(3 72). На рис. 3.19,6 показан пример раз-
биения на слои цилиндрического твэла.
Иногда для тел сложной конфигурации
удается получить относительно простые
закономерности для распространения теп-
лоты, которые затем используются в рас-
четах нестационарных режимов
В задачах динамики ЯЭУ важную роль
играет описание теплообмена между твер-
дыми твэлами и омывающими ик жидко-
стями Плотность теплового потока q от
тела к жидкости задается законом Нью-
тона — Рихмана, описывающим конвектив-
ный теплообмен
^=а(/0—/ж),	(3 73)
где а — коэффициент теплоотдачи, завися-
щий от физических свойств жидкости и
условий ее движения у стенки,
Вт/(м2-°С); /0 и — температуры тела и
жидкости соответственно.
Часто возникает необходимость расче-
та теплопередачи через плоскую стенку,
одна сторона которой имеет температуру
Л, к жидкости с температурой t™
(рис. 3 19,в). Это может быть сделано пу-
тем совместного решения уравнений (3 72)
и (3.73). Действительно, поток через
стенку
^г1=Х(/1—/2)/Ах	(3 74)
Поток от стенки к жидкости
<72=а(/2—/ж).	(3 75)
Так как эти потоки равны (q{—q2=q),
выразим t2 из (3.75):
подставим t2 в (3 74) и решим относи-
тельно q:
^ -Дх/X+Va •	(3.76)
При изучении нестационарных режи-
мов, кроме уравнения (3.72), необходим
учет накопления теплоты внутри тела Ес-
ли выделить внутри тела некоторый объем
V, то приращение количества теплоты
в этом объеме за время Ат
УсуД*= (Qn+Q v) Ат,	(3.77)
где с — теплоемкость тела, Дж/(кг-°C); у—
плотность тела, кг/м3; AF—приращение
средней температуры выделенного объема;
Qn — полный тепловой поток в выделен-
ный объем через его внешнюю поверхность,
Вт; Qv — внутреннее тепловыделение в вы-
деленном объеме, Вт.
Если разделить обе части (3 77) на
Ат и устремить Ат к нулю, получим
V^^ = Qn + Qv. (3.78)
Учет внутреннего тепловыделения Qv
особенно важен при рассмотрении процес-
сов в твэлах, где в результате реакции де-
ления ядер выделяется большое количе-
ство теплоты. Рассмотрим, как меняется
температура цилиндрического твэла при
изменении внутреннего тепловыделения и
температуры омывающего твэл теплоноси-
теля (рис 3 20). Выделим отрезок твэла
длиной AZ. Объем выделенного участка
V=FAZ (где F — площадь поперечного се-
чения твэла), а площадь боковой поверх-
ности 2л/?Д/ (R — радиус цилиндра). Из
(3 78) получим
dt
Шсч	q^RM + (q'r + q"r) F +
+ qvFM,	(3.79)
где qn — поток с единицы боковой поверх-
ности, q'Ti q"r — поток через верхнюю и
нижнюю границы выделенного участка;
qv — тепловыделение в единице объема
твэла
Обычно в твэлах ядерных реакторов
тепловой поток с боковой поверхности
в сотни раз больше, чем поток вдоль твэ-
ла, поэтому можно считать /г^/'г^0.
Можно приближенно считать, что тепло-
вой поток с поверхности твэла зависит
от средней температуры твэла t и темпе-
ратуры жидкости и определяется за-
коном, аналогичным (3 76)
’"° XX ’ 13 801
где R — радиус твэла, X — теплопровод-
ность материала твэла
Рис. 3.20. К расчету температуры в твэле
53
Подставляя (3 80) в (3.79) и учиты-
вая, что F=nR2, получаем после некото-
рых преобразований
dt —	О1Ч
Гт^ + / = /ж + —> (З-81)
сч R* f X \
где Гт = -у--g- (1+4	) — постоянная
времени твэла
В случае, если вещество твэла неод-
нородно по радиусу, постоянная времени
вычисляется по более сложным формулам
Однако уравнение для средней температу-
ры по-прежнему представляет собой урав-
нение апериодического звена.
Рассмотрим решение уравнения (3 81)
при скачкообразном изменении и qv-
Пусть в начальный момент при т=то /ж=
==t=to, а затем меняется скачком на
Д/ж Тогда
Г=г. + Д/ж(1-г-,/Гт)	(3.82)
Пусть при тех же начальных условиях
меняется скачком на &qv внутреннее теп-
ловыделение Тогда решение (3 81) имеет
вид
7= t, + &qv (1 - е~^). (3.83)
Представляет интерес не только сред-
няя температура твэла, но и тепловой по-
ток через его поверхность Поток может
быть найден из уравнения (3 80),_ если под-
ставить в него выражения для t и tw из
(3 82) или (3 83)t Тогда при возмущении
по температуре жидкости получим
Д/Жг_'с/Гт
Д<7п “ _ Я/(4Х)+ 1/а ’	(3 84)
а при возмущении по тепловыделению
^Тт(1-е-т/Гт)
Д<7п- ст(/?/(4Х)+1/а)-
= Д9и-^-(1-е-т/Гт) (3 85)
Часто определяют не поток с едини-
цы поверхности твэла, а поток с единицы
его длины qe, который может быть рас-
считан по формуле 4
qe=2nRqn	(3 86)
Преобразуя (3 81) по Лапласу, полу-
чим
&ж(Р)	, Тт hqv (р) _
Гтр+1 + су ГтР+1
= W'. (р)	(Р) +	(р)	(р). (3 87)
где Д7(р), Д/Ж(р)» Д^у (р) — изображения
по Лапласу средней температуры твэла,
температуры жидкости и тепловыделения;
№i(p), W2(p)—передаточные функции по
каналам температура жидкости — средняя
температура, тепловыделение — средняя
температура 54
54
Atat.omH ед.
Д^отн ед.
7
1
0	7	2 т/Т 0	1
At/Atw	Д£ £_//Д?г/Г
7	'
2 т/Т
7	2 Т/Т	0 .	7
I	2 tJT
-7
Ма
0	1 б) 2
а.)
о
о
Рис. 3 21. Переходные характеристики
средней температуры и потока с поверхно-
сти твэла при возмущении по температуре
жидкости (а) и тепловыделению (б)
При подстановке (3.87) в преобразо-
ванное по Лапласу (3 80) получаем
1	1\Р
tyn(p)=—R 1	+
4Г+~
+-Т7^1 =П7’^)Д^^ +
z / t/J-T 1
+ W4(p)^v(P)’	(3
где И73(р), ИМР)—передаточные функции
по каналам температура жидкости — теп-
ловой поток, тепловыделение — тепловой;
поток.
Из (3.87), (3.88) следует, что переда-
точные функции	Wi(p) и Wtip)1
соответствуют апериодическому звену,
Д73(р)—реальному дифференцирующему
звену
На рис. 3 21 показаны переходные ха-
рактеристики рассмотренных каналов. Пе-
реходная характеристика канала темпера-
тура жидкости — тепловой поток построе-
на для относительного значения теплового»
потока
Рассмотренные методы положены в ос-
нову расчета теплового потока в конструк-
тивных элементах ЯЭУ с разнообразными
конструктивными характеристиками
3.7.	ДИНАМИКА ТЕПЛОВЫХ
ПРОЦЕССОВ В ПОТОКАХ ЖИДКОГО
И ГАЗООБРАЗНОГО ОДНОФАЗНОГО
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
В потоках жидкости теплота перено-
сится в основном за счет конвективного
теплообмена В зависимости от физических
свойств различают несжимаемые теплоно-
сители (вода, жидкие металлы), газооб-

Z>2 Dn
t7 *2 a\
Рис 3.22 К расчету динамики температу-
ры в емкости полного перемешивания-
a — расчетная схема; б — переходный процесс
при скачкообразном изменении расхода или тем-
пературы на входе
разные и двухфазные (пароводяные сме-
си) В современных реакторах наибольшее
распространение получили несжимаемые и
двухфазные теплоносители.
Процессы теплообмена в теплоносите-
лях сложны, и для их расчета обычно
пользуются различными приближенными
методами. Выбор этих методов зависит от
свойств изучаемого теплоносителя Физи-
ческие параметры несжимаемых теплоноси-
телей (плотность, теплоемкость) обычно
слабо зависят от температуры и давления,
поэтому их обычно считают постоянными
Во многих частях ЯЭУ течение одно-
фазного теплоносителя характеризуется
бурным перемешиванием, поэтому темпера-
туру во всех точках этого объема можно
считать приблизительно постоянной Такой
режим осуществляется, например, в емко-
стях на входе и выходе активной зоны ре-
актора ВВЭР, в коллекторах парогенера-
торов Такие емкости носят общее назва-
ние «емкости полного перемешивания»
Рассмотрим емкость (рис 3 22,а), на вход
которой поступает п потоков жидкости
с расходами Di и температурами Л-, а вы-
ходит общий поток с расходом
п
D^Di	(3 89)
4 = 1
Количество теплоты, поступающей на
вход емкости за время Дт,
п
<?вх = 3 DiCtifo, (3 90)
4 = 1
где с — теплоемкость жидкости, которая
принимается постоянной
Количество теплоты, выходящей из
емкости за время Ат,
Рвых=Яс/Дт, '	(3 91)
где t — температура теплоносителя на вы-
ходе емкости.
Разность количества поступающей и
уходящей теплоты идет на нагрев жидко-
сти в емкости. Обозначив изменение сред-
ней температуры в емкости за время Дт
через Дг, получим
(п	\
2 DiCit—Dct j ,
4 = 1	/
(3 92)
где G—масса жидкости в емкости.
Разделив обе части (3 92) на Дт и
переходя к пределу при Дт—»-0, получим
_ п
dt П
-^7= V Did i—Det	(3 93)
4 = 1
При интенсивном перемешивании
жидкости обычно можно считать, что тем-
пература по всему объему емкости прак-
тически одинакова и температура на вы-
ходе t равна средней температуре t Тогда
(3 93) примет вид
dt
Didi-Dd (3.94)
4 = 1
В установившемся режиме dt/dx=0 и
температура на выходе
п
*=Е *1 <з 95>
4 = 1
Рассмотрим, как будет меняться тем-
пература на выходе емкости при скачко-
образных изменениях расходов и темпера-
тур поступающего в нее теплоносителя.
Для этого удобно разделить обе части
(3 94) на De, что дает
п
dt	VI Di
т + z = (3’96)
4 = 1
где T=GID — постоянная времени емкости
Постоянная времени Т имеет простой
физический смысл, так как она равна вре-
мени заполнения емкости расходом D Вы-
ражение (3 96) представляет собой урав-
нение апериодического звена Если в на-
чальный момент времени температура
жидкости в емкости равна /о, то решение
(3 96) будет иметь вид
= +	(3.97)
где /1 — конечное значение температуры,
определяемое уравнением (3 95)
Правильность решения (3 97) можно
проверить прямой подстановкой в уравне-
ние (3 96) Как следует из (3 97), в рас-
сматриваемом случае вид переходного про-
цесса (рис 3 22,6) зависит только от на-
чального и конечного значений температур
и суммарного расхода D, влияющего на
постоянную времени Т
Если расходы и температуры на входе
в емкость меняются произвольным обра-
зом, решение в общем виде затруднитель-
но В этих случаях обычно применяется
55
линеаризация уравнения (3 94), справед-
ливая при малых отклонениях расходов
от стационарных значений. Положим t=
=/()-|чА/,	D'=Dq—D{=DiQ-{-
+ где индексом 0 обозначены стацио*
парные значения параметров, а символом
Д — их приращения, и запишем (3.94)
в виде
п
d (tft 4- ДЛ VI
О = 2j Фй + Mb) (h, + Mi) -
i= 1
-(D0 + AD)(f0+AO (3 98)
Раскрывая скобки и учитывая, что в соот-
п
ветствии с (3 95)	2 DiJio—Doto=0 и
i= 1
при /0=const dto/dx=O, а также пренебре-
гая малыми членами ДР^ДЛ, ДЛД/, полу-
чим
dkt	VI
О + П0Д/ = 2J D^ti
t = i
-ДР/о
Разделив обе части (3 99)
п
+
i = l
(3 99)
на Do и учиты-
п
вая, что ДР=2 представим получен-
i=l
ное уравнение в виде
п
S&D;
Vi.-t,)^,	(3.100)
i=l
где T=G)Do — постоянная времени.
Как следует из (3 100), изменение тем-
пературы на выходе емкости Д/ при изме-
нении входной температуры ti зависит от
относительного расхода по этому входу
Di/D0. Максимальный коэффициент уси-
ления по каналу входной температуры ра-
вен единице (при D0=Dt0). Реакция выход-
ной температуры на относительное измене-
ние расхода зависит от разности Ло—to,
поэтому увеличение расхода на данном
входе может привести как к увеличению
(при Ло>/о), так и к уменьшению (при
tio<to) выходной температуры
Преобразовав (3 100) по Лапласу, по-
лучим
1
— Тр + 1
Sb74'<W +
Lf=l

(3.101)
Рис. 3.23 Рдсчетная схема канала с одно-
мерным потоком жидкости
где р — оператор преобразования Лапласа;
Д/(р), ДЛ(р)—изображения по Лапласу
выходной и входной температуры;
Д£>г (р) — изображение приращения расхо-
да на i м входе
Используя (3 101), можно рассчитать
переходные процессы при произвольном
(малом) изменении Л и Di
Во многих элементах ЯЭУ, например
в каналах активной зоны ядерного реак-
тора, в трубках теплообменников, длина
которых намного больше их характерного
поперечного размера, реализуется другой
режим — одномерное течение (рис 3 23).
При одномерном течении можно считать,
что в каждом данном поперечном сечении
канала температура и скорость теплоноси-
теля одинаковы во всех точках Выделим
в канале два сечения с координатами xj
и х2 на расстоянии Дх друг от друга Для’
объема, заключенного между этими сече-
ниями, можно записать уравнение сохра-
нения теплоты, аналогичное (3 93)
dT
Gcd^Dct'~ Dct* + Qbh ’ (3 *102)
где G — масса жидкости в выделенном
объеме, D — расход жидкости; с — тепло-
емкость; F, /2 — температуры (средняя,
в сечении Xi и в сечении х2); Qbh— внеш-
няя теплота, подводимая к объему через
стенку канала Уравнение (3 102) можно
упростить, если учесть, что
6=/7уДх; D=wyF,
где F — проходное сечение канала, w —
скорость жидкости; у — плотность жидко-
сти
Тогда имеем
A# dt	Qbh
-^-5? + <! = /1 + рГ- (з.юз)
Для решения (3.103) надо сделать до-
полнительные допущения о средней тем-
пературе t. При малой длине выделенного
объема Дх можно допустить, как и для
емкости полного перемешивания, что t—tz-
Тогда
dt2	Qbh
+ = + <3-104)
где тд=Дх/(0 — время прохода жидкости
между сечениями Xi и х2
Обычно канал разбивается на ряд
участков, для каждого из которых запи-
сывается уравнение (3104) При этом
температура на выходе из одного участка
является входной температурой следующе-
56
Рис. 3 24 Изменение температуры на выхо-
де из одномерного канала-
а — скачкообразное изменение входной темпера-
туры; б —линейное изменение входной темпера-
туры; а — скачкообразное изменение постоянного
по длине внешнего теплоподвода,------реше-
ние путем разбиения на п участков,---
точное решение
го участка. Аналитическое решение систе-
мы уравнений (3 104) при нескольких уча-
стках згатруднено, поэтому обычно поль-
зуются приближенными решениями с по-
мощью ЭВМ На рис. 3 24 показаны ре-
зультаты расчетов переходных процессов
для температуры на выходе из канала
/вых при возмущениях по температуре на
входе /вх и внешнему постоянному по дли-
не теплоподводу Qbh для различного числа
участков разбиения канала п По оси аб-
сцисс отложено отношение текущего вре-
мени т к полному времени прохода жид-
кости через канал тПр Видно, что по мере
увеличения п как средняя, так и макси-
мальная погрешность решения I уменьша-
ются
Допущение в (3.103) г=0,5(Л4"^)
дает при некоторых возмущениях лучшую
точность решения, чем t=t2 Отметим, что
значение температуры на выходе из кана-
ла в установившемся режиме не зависит
от принятого предположения о среднем t
Точное решение задачи о теплообме-
не в канале может быть получено следую-
щим путем Для малых Дх имеем
4" Дх; Qbh
где дЦдх — частная производная по коор-
динате х, qi(x)—тепловой поток на еди-
ницу длины в сечении х
Тогда из (3.104) получим
dt / dt \
Дх + w Hj + ^“ Дх) = trw +
qi (х) Дх
+—dT~w'
откуда после несложных преобразований
dt  dt	q‘(х)
dx w дх	Fc у
(3 105)
Выражение (3 105) представляет собой
дифференциальное уравнение с частными
производными Его решения при различных
возмущениях показаны на рис. 3 24 пунк-
тирной линией В случае возмущения по
входной температуре и нулевом потоке q
решение (3 105) имеет вид
/вых (т)=/вх (Т—Тпр)>	(3 106)
где тПр — время прохода жидкости через
канал
Таким образом, одномерный канал при
возмущении по температуре приближенно
представляет собой звено транспортного
запаздывания
При возмущении по тепловыделению
вид переходного процесса зависит от рас-
пределения теплового потока по длине ка-
нала В частности, при постоянном по дли-
не тепловом потоке решение (3.105) при
скачке тепловыделения в момент т=0 име-
ет вид
/вых (х) —
/вх + Д/ “-при	;
’“Р	(3.107)

при Т > tnp,
где St=(qil)/(Dc) (I — длина канала).
Рассмотрим, как рассчитывается внеш-
ний поток Qbh или <?i(x), который опре-
деляется теплообменом между твердым
телом и жидкостью. Закономерности этого
теплообмена были рассмотрены в § 3 6
Например, в случае омывания теплоноси-
телем твэла тепловой поток на единицу
длины канала
qi(x)=qn2nxR, (3 108)
где qn — поток с единицы поверхности
твэла, п — число твэлов в канале; R—
внешний радиус твэла.
Поток qn может быть определен из
совместного решения уравнений (3 80) и
(3 104), если принять в (3.80) /ж=/2
Во многих реакторах постоянная вре-
мени тепловыделяющего элемента намного
больше времени прохода теплоносителя
через канал. В этих случаях можно при-
ближенно считать, что температура на вы-
57
ходе канала описывается статическим урав-
нением
^ВЫХ = ^вх ~Ь 9	(3. Ю9)
а тепловой поток
=	(3.110)
где L — полная длина канала
Поток qn определяется из (3.80), при-
чем в качестве можно принять среднюю
температуру в канале
/ж=0,5(/вх+^вых).	(3.111)
3.8. ДИНАМИКА
ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В ПАРОВОДЯНЫХ
СМЕСЯХ
Во многих элементах ЯЭУ происходит
превращение воды в пар или, наоборот,
пара в воду Такие процессы происходят
в каналах реакторов, охлаждаемых кипя-
щей водой, в парогенераторах, подогрева-
телях, конденсаторах и т д При этом теп-
лоноситель или рабочее тело существует
одновременно в виде двух фаз водяной и
паровой Особенностью этих процессов яв-
ляется то, что подвод теплоты к двух-
фазному теплоносителю (или отвод тепло-
ты от него) не изменяет его температуру,
а приводит лишь к испарению воды (кон-
денсации пара), что сильно меняет сред-
нюю плотность теплоносителя. В то же
время температура двухфазной смеси рав-
на температуре насыщения, т. е изменяет-
ся при изменениях давления, при этом так-
же происходят процессы испарения или
конденсации То обстоятельство, что плот-
ность зависит от теплосодержания и дав-
ления, заставляет рассматривать совместно
гидродинамические и тепловые процессы,
что осложняет изучение динамики таких
систем
Во многих элементах ЯЭУ скорости
течения теплоносителя, а следовательно, и
перепады давления, вызванные гидравли-
^ескими сопротивлениями, относительно не-
велики и можно считать, что давление во
точках рассматриваемого объема оди-
наков^ Кроме того, можно считать, что
как Ася вода, так навесь пар в рассматри-
ваемой "емкости имеют температуру, рав-
ную температуре насыщения Такие усло-
вия с той или иной степенью точности реа-
лизуются в барабанах парогенераторов,
барабанах — сепараторах кипящих реакто-
ров, паровых пространствах конденса-
торов, деаэраторах и т п. С точки зрения
динамики мы будем объединять все эти
элементы термином «равновесная емкость*.
Расчетная схема равновесной емкости
показана на рис. 3 25,а В емкости объема
V находятся вода и пар с массой Св и
Gn соответственно Взаимное расположе-
ние воды и пара несущественно, так часть
пара может находиться под зеркалом ис-
58
Рис 3 25 к расчету динамики емкости
полного перемешивания с двухфазной сре-
дой
а — расчетная схема, б — изменение давления
при возмущении по подводу теплоты,-------без
учета зависимости Рп2 от давления,--------с
учетом зависимости Dn2 от давления
парения, а часть воды — в паровом про-
странстве.
Температура пара и воды в емкости
одинакова и равна температуре насыщения
t8, энтальпии пара и воды равны энталь-
пиям насыщения (t" и /'). В емкость по-
ступают расходы воды и пара с энталь-
пией насыщения DBi и £>пь уходят из
емкости расходы воды и пара Db2 и £>П2
(также с энтальпией насыщения) Кроме
того, часть воды £>в3 может поступать
в емкость недогретой с энтальпией /в
В ряде случаев осуществляется подвод
в емкость теплоты QBH (или отвод). Для
описания динамики такой емкости исполь-
зуются уравнения сохранения массы, энер-
гии и объема
Изменение массы вещества в емкости
за время Ат равно
А (GB—j— Gn) = (DB i—^в2~Ь^вз4-
+Z)ni—.Оп2)Лт.	(3.112)
Изменение энергии в объеме равно
А (GBi'4-Gnn =[ (DB l-DB2) i'+
в-f- (^nl—Dni)
+ Qbh]At.	(3.113)
Кроме того, следует учесть, что сум-
марный объем воды и пара постоянен
А^+^-О,	(3.114>
где у'» у" — плотности воды и пара на ли-
нии насыщения
Если разделить левые и правые част»
(3 112), (3 113) и (3.114) на Ат, то, устре-
мив Ат к нулю, получим
d(GB4-Gn)
dz
“ — DBi Dq2 +
+ Аз + All ---- A2J
d(GBi' + Gni")
dz = (Ai —
(3.115)
Аг) 4“ Аз*В 4- (Aj---
Аг) ltr 4- QbhJ
dt V Y +y" ) ~ u>
Система (3 115) дополняется уравне-
ниями состояния, выражающими зависи-
мость параметров t", у', у" от давле-
ния
i'=t'(P); i"=i"(P),
y'=yW у"=у"(Р).	(3 116)
Дифференцируя левые части уравнений
системы (3 115) как сложные функции
с учетом того, что Г, t", у' и у" являются
функциями только давления, получим
dGB t/Gn _____
dz dz ~~
^В1	&В2 4- Аз 4-
4“ Ai Dn2;
dGB di' dP , dG„ ,
L~ + G-dPdT^L +
4* Gn др дг = (Dbi— Dbz) P 4-
(3.117)
4" Рвз^в 4“ (Ai Dm) 4“ Ан>
~ J__^A A. W_dP
Y' dz (y')2 dP dz
, 1 dGn Gn dy" dP Л
“^Y" dz ~"(Y")a dP dz ~u
Разрешая систему (3 117) относитель-
но dGvIdx, dGuldx и dP/dx, получим
1 1
др (Dbi Dei 4“ DB3) 4” " (Ail
GB dy' Gn dy" l~7~i
W)2dP 4Y")a dP + r “
At) 4“ r
1 \ f dif di" \
“ V-J (Gb dP + °" ~dP~)
D»» V' — tB)l (з Ц8)
dG„
DB1 - Dm 4- DBi- Dr, (3.119)
dOn
-^- = Dm-Dm + Dr, (3.120)
»де
1 Г	/ di'
Dr~ r |^QbH	^Gb др-\~
di" \ dP	1
+ G* Up) ~dt ~	~ J <3’ 121>
— количество генерируемого в емкости па-
ра; r=i"—i' — теплота парообразования
В правильности (3.118) —(3.121) мож-
но убедиться их непосредственной подста-
новкой в (3115). Производные di'IdP,
di"/dP, dy'/dP, dy"/dP определяются из
термодинамических таблиц воды и водя-
ного пара
Как следует из (3.118), (3 119) и
(3 120), при соблюдении энергетического и
материального балансов в емкости QBh=
=г(/)в1——iB);	DB\ ’
—Аг4"Аз=А1— Dn2 Давление и масса
воды в емкости будут сохраняться посто-
янными (соответствующие производные
равны нулю) При нарушении баланса
происходит изменение как давления, так
и массы воды в емкости по интегральному
закону Так как обычно при повышении
давления увеличивается расход пара из
емкости, то изменение давления при сту-
пенчатом изменении поступления теплоты
происходит по экспоненциальнму закону и
емкость описывается не интегрирующим,
а апериодическим звеном (рис. 3 25,6).
Обычно расход воды в емкость не зависит
от количества содержащейся в ней воды,
поэтому масса воды при нарушении мате-
риального баланса меняется по интеграль-
ному закону, что выражается в изменении
уровня в емкости. Для предотвращения
неограниченного изменения уровня тре-
буется управлять (вручную или автомати-
ческим регулятором) подачей воды в ем-
кость таким образом, чтобы поддержи-
вался материальный баланс.
Уровень воды в емкости является важ-
ным управляемым параметром. В случае
если под зеркалом испарения нет пара,
то приращение уровня может быть опре-
делено из следующих соображений. Объ-
ем, занимаемый водой под зеркалом ис-
парения (если пренебречь наличием воды
в паровом пространстве),
GB
VB=Y“‘	(3.122)
При изменении этого объема происходит
изменение уровня АЯ, которое можно най-
ти из условия материального баланса
FsAtf==AVB,	(3.123)
где F3 — площадь зеркала испарения.
Разделив левую и правую части
(3.123) на Ат и переходя к пределу при
Ат—>0, получим
«ИЯ d(Al/w)_ 1 dGB	GB dy' dP
3 “3ze dx * y' dz	(у')2 dP dx *
(3.124)
59
Так как плотность воды у' слабо за-
висит от давления, последним слагаемым
в (3 124) можно пренебречь, тогда
dH_____1 dGn
3 di ~ у' di
Во многих элементах ЯЭУ, которые
можно рассматривать как равновесные
емкости, в водяном пространстве проис-
ходит интенсивный процесс парообразова-
ния. Поэтому уровень определяется не
только объемом воды, но и объемом пара,
находящегося под зеркалом испарения
У'п С учетом этого объема уравнение
(3 123) запишется в виде
Г3 (1 — ф3) ДЯ=Л Vb+Д У'п, (3.126)
где ф3 — объемное паросодержание под
зеркалом испарения
Оценка значений ф3 и У'п в статиче-
ских режимах производится на основании
гидравлического* расчета Для определения
V'n в переменных режимах можно вос-
пользоваться уравнением
4 dV!	Т
T'-^ + V'n = Y— (Dr + Dnt)-
Т dt" dP
-^irv'«~dP“^"	<3 127)
Величину Г, имеющую размерность
времени, можно определить по формуле
Т=У'поУ,7(^п2+1>г),	(3.128)
где Гпо находится из статистического рас-
чета, индекс 0 относится к номинальному
режиму.
Таким образом, наличие пара под зер-
калом испарения приводит к тому, что
увеличение подвода теплоты к емкости
оказывает двоякое влияние на уровень.
С одной стороны, происходит падение
уровня по интегральному закону, опреде-
ляемому испарением воды по уравнению
(3.119) и соответственным уменьшением
объема воды в емкости; с другой, про-
исходит увеличение объема пара под зер-
калом из-за увеличения его генерации
в сдответствии с уравнением (3.127). Сум-
марное действие этих эффектов приводит
к кратковременному увеличению уровня,
так называемому ^вспуханию* Аналогич-
ные процессы происходят при увеличении
расхода недогретой воды DB3, так как при
этом происходит увеличение AVB по инте-
гральному закону [см. (3119)] и одновре-
менно уменьшение ДУ'П из-за уменьшения
генерации пара [см (3 121)] Вспухание
уменьшается при уменьшении недогрева
воды Г—iB При изменении расхода насы-
щенной воды вспухания не происходит,
так как при этом не изменяется генерация
пара Более подробно влияние вспухания
на процессы регулирования уровня рас-
смотрено в § 8.4.
60
В заключение укажем, что при изме-
рении уровня в емкости с помощью диф-
манометра результаты измерения зависят
от расположения нижнего штуцера отбора
импульса Анализ показывает, что в фор-
ме (3 126) под У7П следует понимать объ-
ем пара, находящегося под отметкой ниж-
него штуцера, так как объем пара, находя-
щегося между нижним штуцером и зер-
калом испарения, практически не влияет
на показания дифманометра. Это объяс-
няется тем, что сила тяжести столба жид-
кости над нижним штуцером мало зави-
сит от объема находящегося в ней пара.
3.9. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЯЭУ
С РЕАКТОРОМ ВВЭР-440
В настоящем параграфе рассматри-
вается применение полученных в гл. 3
уравнений к изучению динамики ЯЭУ с ре-
актором ВВЭР-440 Для упрощения рас-
смотрим динамику только основных пара-
метров, которые участвуют в регулирова-
нии мощности блока, и будем предпола-
гать, что расход теплоносителя по первому
контуру постоянен (постоянно число ра-
ботающих ГЦН) На блок схеме ЯЭУ
(рис. 3 26) условно показаны основные
агрегаты ЯЭУ и динамические связи между
ними Приведенная схема соответствует
одной эквивалентной петле Предполагает-
ся, что соответственные параметры во всех
работающих петлях в каждый момент вре-
мени одинаковы
Входными переменными реактора 1 яв-
ляются перемещение исполнительных орга-
нов Лет, изменяющее реактивность, и тем-
пература теплоносителя на входе в реак-
тор Выходными параметрами реактора
являются средняя плотность нейтронного^
потока У и температура теплоносителя на
выходе tf2 (это же значение имеет тем-
пература на входе в горячие нитки цир-
куляционных петель 2) Температура на
выходе из горячих ниток /"2 является
входным параметром парогенератора 5;
другими входными параметрами служат
расход питательной воды Dn в, расход про-
дувки из парогенератора Dnp и расход
пара из парогенератора Dn. Выходными
параметрами парогенератора являются
давление в парогенераторе Р, уровень во-
ды Я и температура теплоносителя на вхо-
Рис. 3.26. Блок-схема ЯЭУ с реактором
ВВЭР
Рис. 3.27. Блок-схема динамики реактора
ВВЭР
де в холодные нитки 5 циркуляционных пе-
тель Гр Часто для упрощения рассматри-
вают паровой объем парогенератора и па-
ропроводов как одну емкость, в этом слу-
чае давление в парогенераторе Р прибли-
женно равно давлению перед турбиной.
Входными параметрами турбины 4 явля-
ются давление пара Р и степень открытия
регулирующих клапанов z. Выходные па-
раметры турбины — расход пара на турби-
ну Dn, приближенно равный расходу из
парогенератора, и мощность на валу тур-
бины ЛГтг.
Такие величины, как плотность нейтро-
нов N, температуры теплоносителя t"i и
/"2, давление Р и уровень в парогенерато-
ре Я, являются управляемыми параметра-
ми, в соответствии со значением которых
система управления блоком формирует
управляющие воздействия Act, Dn в, z
При изучении динамики бЯока в ц'е-
лом следует учитывать также динамику
вспомогательных агрегатов компенсаторов
объема, конденсаторов турбины, устройств
питательно-деаэраторной установки и т. д.
(см. гл. 8 и 9).
Рассмотрим динамику каждого из эле-
ментов блок-схемы, представленной на
рис. 3.26 (коэффициенты, используемые при
расчете динамики, приведены в прилож 1).
Реактор. Блок-схема динамики реакто-
ра в развернутом виде показана на
рис. 3.27. Блок 1 представляет кинетику
реактора. Входной величиной этого блока
является реактивность Д£, выходной —
плотность нейтронного потока N. Связь
между этими величинами описывается
уравнениями кинетики (3 22). В соответ-
ствии с особенностями и целью исследова-
ния можно воспользоваться упрощенными
соотношениями (одногрупповым или ли-
нейным приближением, § 3.3).
Блоком 2 отражена зависимость теп-
ловыделения от нейтронного потока. Как
было показано в § 3.4, большая часть теп-
ловыделения мгновенно следует за измене-
нием нейтронного потока. Это позволяет
определить связь между тепловыделением
и нейтронным потоком приближенным со-
отношением (3.53).
Блок 3 представляет зависимость сред-
ней температуры твэлов tr от тепловыде-
ления QT и средней температуры теплоно-
сителя tT Если допустить, что все твэлы
реактора можно описать одним эквива-
лентным твэлом, то его средняя темпера-
тура может быть определена из уравнения
dtr	_	qyTт
^T’dt'~’'<r = G+ "	’	(3 129)
СГ|Г
где Тт — постоянная времени твэла; tTy tr—
средняя температура горючего и теплоно-
сителя; qv — средняя плотность тепловы-
деления в твэлах; сг, Yr — теплоемкость и
плотностью горючего при средней темпе-
ратуре твэлов
Удельное тепловыделение qv пропор-
ционально общему тепловыделению, т. е.
Q W
Чу — 4vo Q ~^VOJVn ’	(3.130}
'xo	•* 0
Средняя и выходная температуры теп-
лоносителя формируются в блоке 4 Для
описания этого блока можно воспользо-
ваться приближенными соотношениями
^вых
, Овн_.
“ Гох + Г)рС ’
(3 131)
— 0,5 (f вых 4“ ^вх) — /вх + 0,5 Г,
2УрС
(3.132>
где /вх, /вых — температура на входе и
выходе в кассеты реактора; Dp — расход
теплоносителя через реактор; с — средняя
теплоемкость теплоносителя в реакторе;
Qbh — тепловой поток от твэлов к тепло-
носителю:
Qbh—Р
где Е? — полная поверхность теплообмена
твэлов; qn — тепловой поток с единицы по-
верхности твэла.
С учетом (3.80) получим
^вн = /?/(4Х) + 1/а =	(*г — Ч •	(3-133).
Подстановка (3.133) в (3.132) дает
_	1 Г 0,5£q 1.
/т = kT Ги + “оТ” Ч *
1 + °-557
(3.134>
Подставляя (3.134) и (3.130) в (3.129),.
получим
dtr	qVQ N
Тт-3 d? +tr ~ta* + “77“ 7'T-9 vT’
(3.135)
/	kQ \
где 7'т>э=7'т I l-J-0,5 77—-J—эквивалент-
\ /
ная постоянная времени.
6£>
7 Оценим kqlD^c. Так как в стационар-
ном режиме полный подогрев теплоносите-
ля в реакторе
—Г — 5^2-
* "«X t ВХ — £)»рС ,
из (3 134) получим
______ Q°BH ^°ВЫХ ----- f°BX _^°вых ^°ВХ
OV 7«г _7>т ОУ_________________7% — 7%
(3.136)
Таким образом, расчет средней тем-
пературы твэла может быть проведен без
.вычисления средней температуры теплоно-
сителя, однако при этом постоянная вре-
мени твэла должна быть несколько увели-
чена При известной_ tr среднюю темпера-
туру теплоносителя tT находят из (3 134),
выходная температура также определяется
из (3 134), если учесть, что
откуда
^ВЫХ =
/вых — 2^ т-/В X,
(3.137)
kQ
DyC
Уравнением (3.138) можно
если выполняется условие
(3 138)
пользоваться,
°-5 7)7 <!•
В противном случае увеличение темпера-
туры на входе приведет к мгновенному
уменьшению температуры на выходе, что
противоречит физическому смыслу. Одна-
ко поскольку в большинстве реакторов
(/вых—/вх)/(/г—/т)	1, указанное выше
условие выполняется, и выражение (3.138)
достаточно точно описывает действитель-
ное изменение температуры. В стационар-
,300'--------------------------------------------------------------------- 300
0,01	0,1 ч	1,0	10	0,01 0,1 ..	1,0	10
а) си,рад/с	б)	(jo^oSjc
Рис 3 28. Частотные характеристики вы-
ходной (а) и средней (б) температуры теп-
лоносителя при изменении мощности реак-
тора ВВЭР
Д((о)—АЧХ, ф((о)—ФЧХ, --------точный рас-
•чет,-------приближенный расчет
0,5
ном режиме (3.138) верно и при
777” >1, так как при этом изменяет-
ся и tr в соответствии с (3130). На
рис 3 28 показаны амплитудно-частотные и
фазо-частотные характеристики выходной
(рис 3 28,а) и средней (рис. 3.28,6) тем-
пературы теплоносителя реактора ВВЭР
при возмущении по мощности; рассчитан-
ные по приближенным формулам (3.135),
(3 138) и (3.130). Сравнение приближен-
ных характеристик с представленными на
том же рисунке результатами точных рас-
четов показывает, что в диапазоне низких
и средних частот (до 1 рад/с) приближен-
ные формулы дают достаточно хорошие ре-
зультаты.
Блоки 5 и 6 (рис. 3 27) представляют
динамику объемов над и под активной зо-
ной Эти объемы можно рассматривать
как емкости полного перемешивания и опи-
сывать уравнением вида (3 100). Для под-
реакторного объема имеем
6
Л ^ + <вх = У]^<”и-. (3 139)
1=1
где 71 — постоянная времени подреактор-
ного объема, Di — расход воды в каждой
петле; /"ц — температура на выходе из хо-
лодных ниток.
Если рассматривать модель с одной
эквивалентной петлей, т е считать, что
все /"и равны /"ь то (3 139) упрощается
(3.140)
Подобное уравнение справедливо to
для надреакторного объема
dt'*
+	(3 141)
Блок 7 (рис 3 24) выражает зависи-
мость реактивности от параметров реакто-
ра Как указано в § 34, реактивность за-
висит от температуры горючего и теплоно-
сителя (в ВВЭР теплоноситель одновре-
менно является и замедлителем). Эта за-
висимость в нервом приближении выра-
жается линейным уравнением (3.54), в ко-
тором текущие значения температур /г и
/т определяются из уравнений (3135) и
(3.134) и а3=0
Кроме реактивности, обусловленной из-
менением температуры, следует учитывать
реактивность, обусловленную перемещени-
ем регулирующих стержней. В реакторе
ВВЭР-440 управление мощностью происхо-
дит за счет одновременного перемещения
группы стержней, и в- линейном прибли-
жении реактивность рассчитывается по фор-
муле
ДА=алпДЛСт,	(3142)
где и —число стержней в группе, ДАст —
перемещение стержня, а* — «вес» стержня
<62
Рис 3 29 Переходные процессы в реакторе
ВВЭР при возмущении по реактивности:
	— эксперимент,-------расчет
(реактивность, вносимая при перемещении
стержня на 1 см).
В режиме с борным регулированием
следует учесть реактивность, обусловлен-
ную изменением концентрации бора в теп-
лоносителе
Значения коэффициентов аг, ат, ал
приведены в прилож 1 Так как эти ко-
эффициенты зависят от условий работы ре-
актора и могут меняться даже в номи-
нальном режиме (см § 3 4), приведены
ориентировочные данные.
На рис 3 29,а—в показаны экспери-
ментальные и расчетные кривые изменения
давлений и температур в реакторе
ВВЭР-440 при возмущении по реактивно-
сти.
Горячие и холодные нитки циркуля-
ционных петель. Трубопроводы циркуля-
ционных петель могут рассматриваться как
объекты с одномерным течением жидкости
(см. § 3.7). При постоянном расходе воды
в контуре они описываются уравнением
звена транспортного запаздывания [см.
(3.106)]
*"» (t) — t’l (т — tnpi); 1
i”sW = r,(t-znp2)J Ь ’
iDnp ftp
Рис 3 30 Расчетная схема динамики паро-
генераторов и паропроводов блока ВВЭР
где тПр1 и тПр2 — время прохода теплоно-
сителя по холодной и горячей ниткам (см.
прилож. 1).
В режимах, в которых происходит из-
менение расходов по контуру, может быть
использован м^год разбиения канала на
участки, описанный • в § 3.7. В некоторых
случаях необходимо учитывать теплообмен
между теплоносителем и стенками трубо-
проводов
Парогенератор и турбина. Расчетная
схема парогенератора и паропроводов до
регулирующих клапанов турбины показана
на рис 3 30 Вместо шести парогенерато-
ров и двух турбин, как в реальной схеме
блока, рассматривается один парогенератор
и одна турбина. Парогенератор состоит из
двух основных динамических элементов
системы греющих труб с теплоносителем
первого контура и пароводяной емкости
второго контура (включая паровое про-
, странство главных трубопроводов). Систе-
ма греющих труб представляет собой ряд
параллельно включенных одномерных ка-
налов (см. § 3.7) с суммарным расходом
1
теплоносителя, равным Dt=-qDv, с тем-
пературой на входе /"2, на выходе — t' 1 и
средней теплоемкостью с. Через стенки этих
труб происходит теплообмен между тепло-
носителем и пароводяной смесью второго
контура. Греющие трубы разбивают на
ряд участков, каждый из которых описы-
вается уравнением вида (3.104). Внешний
поток в каждом участке находится из
уравнений теплообмена через твердую
стенку (см. § 3 6). Если постоянная вре-
мени системы греющих труб относительно
невелика, можно использовать упрощенные
соотношения, которые приведены ниже.
В установившемся режиме теплота, пе-
редаваемая второму контуру в одном па-
рогенераторе,
QII=DTc(f,2~fi). (3 144)
Температура на входе в парогенератор t'\
равна температуре теплоносителя на вы-
ходе из реактора. Можно допустить, что*
температура Л на выходе из греющих труб*
близка к температуре насыщения /ц вто-
рого контура в парогенераторе. С доста-
точной точностью можно считать, что при-
ращение температуры Д/'i равно прираще-
63.
нию температуры Д/ц Тогда из (3144)
имеем при постоянном расходе Z)p
^Птц(ДГ2—Д/ц).
(3.145)
Отклонение
dts	dts
=	-Po)=	(3.146)
где dtJdP — производная температуры на-
сыщения по давлению, определяемая по
термодинамическим таблицам; Р, Ро— те-
кущее и номинальное давление второго
контура
Уравнение (3145) не учитывает теп-
ловую инерцию теплоносителя и стенок
труб Для ее приближенной оценки рас-
чет ведут по эквивалентной температуре
/2э, закон изменения которой приближенно
учитывает запаздывание теплового потока
при изменении температуры теплоносителя.
Эквивалентная температура /2Э определяет-
ся из уравнения
d^23
Лп-ЗТ- + ^2э = ^"2>	(3.147)
где Т2п — эквивалентная постоянная време-
ни греющих труб (см прилож. 1).
С учетом (3 147) и (3 146) получим
/ dts \
Д(?п = DTc IАР) • (3.148)
Динамика пароводяной емкости, кого-
•рая представляет собой часть парогенера-
тора, относящаяся ко второму контуру,
описана в § 3 8. Изменение давления
в такой емкости в общем виде выражает-
ся уравнением (3118) В рассматриваемой
случае в этом уравнении следует принять
7>bi=0; 1>в2=/)пр; 7)вз===-^п в>
7>п1=0; Z)n2=Dn; Хв==^*п в, (3 149)
где РПр — расход воды из парогенератора
на продувку, Ьп в — расход питательной
'во^ы, in в — энтальпия питательной воды;
Рп — расход пара на турбину.
Для полного описания в (3 118) следу-
ет учесть влияние давления Р на подводи-
мое тепло Qbh [см. (3.148)] и на расход
пара £>п Расход пара из одного пароге-
нератора может быть приближенно запи-
сан так*
1
Яп = —Япотгг. (3.150)
где ’ Dno — номинальный расход пара на
турбину; Рт, Рто — текущее и номинальное
значения давления пара перед турбиной;
z — перемещение сервомотора регулирую-
щих клапанов турбины.
В уравнении (3150) введено давление
перед турбиной, которое несколько меньше,
чем в парогенераторе, из-за гидравлическо-
го сопротивления в паропроводах Однако
<64
можно считать, что отклонения давления
в барабане и перед турбиной
ДРТ=ДР .
Для простоты, рассматривая малые
отклонения и линеаризуя соотношение
(3 150), получим
доп==^.^7+^. (3.13D
Переходя в числителе уравнения
(3 118) к отклонениям и подставляя
(3 149), (3.148) и (3.151), получим (при
in B=const)
dP 1
=Y%	— ADnp) '
1	/ ДР 1	\	1 / 1
- Y„o ^Dno3pTo+ 3	fo	-
1 \ 1 / 1
) A^n.B (i\ in во) 4“ r I yff
-^D^cIa^-^ApY (3.152)
10/	\	J
где через Bo обозначен знаменатель выра-
жения (3 118) при номинальных значениях
параметров
Перенося члены, содержащие ДР,
в левую часть и разделив обе части урав-
нения на множитель при ДР, получим по-
сле преобразований
dLP
Т'п fa Ч*	-|- К2^23
-К.ДРпв-^пр, (3.153)
_ y'y" 1
где 1 п — В9 ,, д ;
„______Чт ^ПО
А1~ зл ;
1 Dpc
1______Y'_____^по j J n dts .
Y' — Y" ЗРТ0 * г uvc dP
Расходы питательной Da в и продувочной
Рпр воды определяются положением соот-
ветствующих регулирующих клапанов. Эги
параметры слабо влияют на давление, по-
этому при изучении динамики давления
часто принимают ДРП в=0, ДРпр=0, рас-
сматривая влияние только температуры
теплоносителя и положения регулирующих
клапанов ’
Динамика уровня описывается уравне-
ниями (3 119), (3 126) и (3.127).
Обычно при исследовании динамики
регулирования уровня предполагается, что
давление в парогенераторе и энтальпия пи-
тательной воды постоянны. Тогда динами-
ка уровня в одном парогенераторе описы-
вается следующей системой уравнений:
Л(1-ъ)4// = Д^в + дуп;
_ 1 dG„
dt	Л ’
rfAVn , , v _Гн ЛП .
dx +	Д^п, 0n 5 Dr
dGa
dz	(3.154)
ADn= 7- [AQ'n -
Д-^П.В Що ~^п.во)]>
Qu == ту pc&tr r 23't
T V'^"
H = Dn ’
где Dn в, Dnp, Dp — расход соответственно
питательной, продувочной воды и теплоно-
сителя в одном парогенераторе; Dn — ге-
нерация пара в одном парогенераторе;
Qn —передаваемая теплота; Ив, Уп —
объем воды и пара в одном парогенерато-
ре, Тн — постоянная времени изменения
уровня; Ов — масса воды в одном паро-
генераторе.
Приведенные в данном параграфе
уравнения позволяют рассчитать динамику
основных параметров блока с реактором
типа ВВЭР. На основании данных при-
лож. 1 можно рассчитать переходные про-
цессы для номинального режима. При ис-
пользовании соответствующих числовых
значений приведенные уравнения позволяют
рассчитать динамику и в неноминальных
режимах (например, для меньшего числа
работающих петель), а также для блоков
с другими реакторами (ВВЭР-1000).
Как отмечалось выше (см. рис. 3 4, 3 5 и
3 29), результаты, получаемые по таким
расчетным моделям, достаточно хорошо
совпадают с экспериментальными данными.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ
4.1.	ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К СИСТЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ И
ЗАЩИТЫ
Системой управления и защиты
(СУЗ) ядерного реактора называ-
ется многофункциональная подси-
стема АСУ ТП блока, предназна-
ченная для контроля мощности ре-
актора, управления и быстрого
гашения цепной реакции во всех
режимах работы, а также поддер-
жания реактора в подкритическом
состоянии. Пуск и работа реактора
без системы СУЗ запрещаются.
Основным требованием, -предъ-
являемым к СУЗ, является обеспе-
чение безопасности работы АЭС
(см. § 1.1). Для обеспечения этого
требования все устройства СУЗ
должны обладать высокой надеж-
ностью, например для наиболее от-
ветственных устройств вероятность
отказа за кампанию (7000 ч) не
должна превышать 0,0002. Кроме
того, СУЗ должна обладать высо-
кой живучестью, т. е. обеспечивать
выполнение наиболее ответственных
функций (гашение цепной реакции)
5—3154
даже при наиболее тяжелых авари-
ях на блоке (полное обесточивание
станции, пожары в помещении
БЩУ' и на кабельных трассах).
Важным требованием является
обеспечение защиты «в глубину»,
при котором последствия отказов
одной подсистемы СУЗ воспринимав
ются и ликвидируются другой неза-
висимой подсистемой. Например,
устройство подсистем дистанционно-
го управления и автоматического
регулирования исключает возмож-
ность ввода в реактор большой по-
ложительной реактивности. Однако,
если в результате наложения ряда
маловероятных событий реактив-
ность будет введена, это восприни-
мается подсистемой защиты, кото-
рая вводит отрицательную реактив-
ность.
По мере роста удельного веса
АЭС в производстве электроэнергии
все большее значение приобретает
экономичность работы реактора.
Это требует от СУЯ высокой стати-
ческой и динамической точности ве-
дения процессов, сокращения вре-
65
мени проведения таких операций,
как перегрузки, пуски и остановы
блока. Другим примером стремле-
ния к повышению экономичности
АЭС является изменение подхода
к аварийной защите. В первых си-
стемах гашение цепной реакции
производилось при многочисленных,
иногда и не слишком опасных нару-
шениях в технологическом процессе,
что вызывало частые остановы бло-
ков и большие экономические поте-
ри. В настоящее время вместо пол-
ного останова по многим из этих
сигналов производится некоторое
снижение мощности (см. гл. 7), а
многие из таких сигналов вообще
не приводят к срабатыванию защит.
Как и все устройства АСУ ТП,
СУЗ должны обладать высокими
эксплуатационными характеристи-
ками, т. е. быть простыми и без-
опасными в обслуживании, быстро
ремонтироваться и допускать заме-
ну отказавших устройств, в том чис-
ле и при работе реактора на мощ-
ности. Учитывая возрастающую
сложность управления блоком, к
современным СУЗ предъявляются и
эргономические требования. Инфор-
мация, передаваемая оператору
устройствами СУЗ, должна быть
наглядной и легко воспринимаемой.
Органы, с помощью которых опера-
тор управляет реактором, должны
располагаться на пультах и щитах
так, чтобы обеспечить максималь-
ное удобство управления и умень-
шить вероятность неправильных
действий. Все устройства, разме-
щаемые на пультах и щитах, долж-
ны быть по возможности компакт-
ными.
Система электропитания СУЗ
должна обеспечивать электроснаб-
жение не только в нормальных, но
и в аварийных режимах, например
при полном обесточивании блока, а
также при авариях в самой системе
питания.
4.2.	ФУНКЦИИ И ПОДСИСТЕМЫ СУЗ
Системы управления и защиты
ядерных энергетических реакторов
выполняют следующие функции:
1)	измерение и контроль средне-
го нейтронного потока в реакторе;
2)	измерение и контроль перио-
да, времени удвоения мощности и
реактивности;
3)	измерение и контроль распре-
деления нейтронного потока по ре-
актору;
4)	дистанционное управление
органами СУЗ;
5)	контроль положения органов
СУЗ;
6)	автоматическое регулирова-
ние средней мощности реактора,
7)	регулирование распределения
мощности реактора;
8)	автоматический вывод реак-
тора из подкритического состояния;
9)	компенсацию изменений ре-
активности,
10)	автоматическое гашение цеп-
ной реакции в аварийных ситуа-
циях;
11)	автоматическое снижение и
ограничение мощности реактора
при неисправностях технологическо-
го оборудования;
12)	вычисление тепловой мощ-
ности реактора;
13)	технологическую, предупре-
дительную и аварийную сигнализа-
цию;
14)	обмен информацией с други-
ми подсистемами АСУ ТП;
15)	контроль исправности уст-
ройств СУЗ, сигнализацию неис-
правности и автоматическое вклю-
чение резерва.
Существующие энергетические
ядерные реакторы отличаются друг
от друга по своей технологии, но
даже для реакторов одного типа
объем функций, выполняемых с по-
мощью СУЗ, меняется. Часть пере-
численных функций может быть пе-
редана другим подсистемам АСУ
(например, УВС). Объем выполня-
емых функций зависит также от ре-
жима, в котором работает реактор.
Ниже мы рассмотрим особенности
выполнения перечисленных функ-
ций для различных реакторов в за-
висимости от их режима.
Измерение и контроль среднего
нейтронного потока в реакторе яв-
ляется одной из важнейших функ-
66
ций Она осуществляется во всех
реакторах, во всех режимах работы
как при критическом состоянии ре-
актора, так и в подкритическом,
вплоть до минимально контролиру-
емого уровня нейтронного потока,
достаточного для контроля с по-
мощью аппаратуры СУЗ. При ра- .
боте реактора нейтронный поток в
первом приближении пропорциона-
лен тепловой мощности и является
основным сигналом при управлении
реактором. При малых уровнях по-
тока (менее 1% номинального зна-
чения) тепловая мощность опреде-
ляется в основном остаточным теп-
ловыделением (см. § 3.4) и не
пропорциональна потоку. Однако
контроль потока производится и в
этих режимах для того, чтобы конт-
ролировать критичность реактора и
не допустить незапланированного
разгона реактора. Как указывалось
в § 3 2, плотность нейтронного пото-
ка в подкритическом реакторе не
всегда характеризует уровень под-
критичности и более представитель-
ным является контроль значения
периода, времени удвоения мощнос-
ти (которые приближенно определя-
ют реактивность, см. § 3.3) или са-
мой реактивности, вычисляемой на
основании измерения значения ней-
тронного потока специальными при-
борами— реактиметрами. Эти пара-
метры контролируются также и при
больших мощностях установки, од-
нако скорости изменения мощности
в нормальных режимах настолько
малы, что период (реактивность)
может достичь заметных значений
только в аварийных ситуациях.
Для обеспечения необходимой
надежности и безопасности реактор
должен быть оснащен каналами
контроля таким образом, чтобы в
процессе пуска реактора и на лю-
бом уровне мощности, начиная с
минимально контролируемого уровня
(МКУ), контроль осуществлялся не
менее чем тремя независимыми ка-
налами измерения уровня мощности
(регистрирующими нейтроны) с по-
казывающими приборами и тремя
независимыми каналами измерения
5*
скорости изменения мощности (или
изменения реактивности) с показы-
вающими приборами.
Измерение и контроль распреде-
ления нейтронного потока необхо-
димы в связи с тем, что в современ-
ных больших энергетических реак-
торах возможны перекосы нейтрон-
ного поля,,в результате чего в не-
которых местах тепловыделение до-
стигает недопустимой величины, хо-
тя общая мощность не превышает
номинального значения. Очевидно,
что эта функция должна осуществ-
ляться только на больших уровнях,
так как при малых мощностях (ме-
нее 1—10%) превышение местного
потока над средним в несколько
раз не может привести к перегреву
твэлов. Часто эта функция выпол-
няется специальной системой внут-
риреакторного контроля ВРК, не
входящей в состав СУЗ. В совре-
менных АСУ ТП выполнение этой
функции реализуется с использова-
нием'ЭВМ.
Дистанционное управление орга-
нами СУЗ обеспечивает воздействие
операторов на мощность реактора.
Помимо передачи управляющих
воздействий эта функция подразу-
мевает выполнение ряда автомати-
ческих блокировок, благодаря чему
исключается одновременный подъем
большого числа органов, подъем их
с недопустимой скоростью и т. д'
Эта функция должна выполняться
во всех режимах работы реактора.
Осуществляемое в реакторах ВВЭР
управление изменением концентра-
ции бора в теплоносителе произво-
дится системами, не входящими в
состав СУЗ.
Контроль положения органов
СУЗ необходим как при ручном
управлении, так и при автоматиче-
ском. В последнем случае положе-
ние органов СУЗ является одним из
параметров, с помощью которых
оператор контролирует работу авто-
матических систем. В реакторах
типа ВВЭР и БН в режимах пере-
грузки положение органов СУЗ не
контролируется (они находятся в
крайних нижних положениях), при
67
этом принимаются специальные ме-
ры, исключающие возможность их
перемещения.
Автоматическое регулирование
мощности реактора осуществляется
на всех современных энергетиче-
ских реакторах. Это регулирова-
ние производится в широком диапа-
зоне, начиная от 0,1% (в реакторе
типа БН) до 100—120% номиналь-
ной мощности. На малых мощнос-
тях (до 10%) в качестве регулируе-
мого параметра используется ней-
тронный поток. На больших мощ-
ностях в зависимости от типа реак-
тора применяется регулирование по
нейтронному потоку, по тепловым
параметрам или комбинированные
схемы.
В современных больших реакто-
рах (типа РБМК, ВВЭР-1000) необ-
ходимо кроме средней мощности
регулировать распределение мощ-
ности по реактору. Это осуществля-
ется либо специальными регулято-
рами, входящими в СУЗ, либо пу-
тем совместной работы СУЗ и УВК.
В некоторых реакторах СУЗ вы-
полняет также функцию автомати-
ческого вывода реактора из под-
критического состояния. При этом
регулирующие органы управляются
таким образом, чтобы обеспечить
выход на заданный уровень мощ-
ности (обычно около 1%) с посто-
янным периодом (30—40 с). Одна-
ко опыт эксплуатации АЭС показал,
что эту редко выполняемую опера-
цию целесообразно выполнять вруч-
ную и системы автоматического
пуска не получили широкого рас-
пространения.
В процессе работы реактора
происходит постоянное изменение
реактивности, вызванное , выгорани-
ем топлива, изменением температур
и другими причинами. Эти измене-
ния должны компенсироваться пе-
ремещением органов СУЗ или изме-
нением концентрации бора в тепло-
носителе (в реакторах ВВЭР).
Управление органами осуществля-
ется автоматическими регуляторами
СУЗ, оператором или по сигналам
УВК.
68
Важнейшую роль в обеспечении
безопасности реактора играет авто-
матическое гашение цепной реак-
ции, а также автоматическое сниже-
ние и ограничение мощности реак-
тора при неисправностях технологи-
ческого оборудования. На малых
мощностях основными импульсами
для остановки реактора являются
отклонения потока и периода, на
больших мощностях к ним добавля-
ются сигналы теплотехнических
параметров, а также сигналы отка-
за технологических агрегатов. Со-
временные СУЗ останавливают ре-
актор только при наиболее тяжелых
авариях, а в остальных случаях
производится снижение мощности.
В некоторых системах для луч-
шего осуществления функции огра-
ничения мощности СУЗ производит
приближенное вычисление тепловой
мощности реактора. Точное вычис-
ление обычно осуществляется с по-
мощью УВК (см. гл. 12).
Для обеспечения правильного
ведения технологического процесса
операторами СУЗ должна выдавать <
необходимый объем технологичес-
кой, предупредительной и аварийной
сигнализации. С помощью этой
функции оператор узнает о наруше-
ниях в технологическом процессе
(отклонения температур и других
параметров), определяет причину
срабатывания защит.
Для координации работы СУЗ с
другими подсистемами АСУ ТП не-
обходимо производить обмен инфор-
мацией между ними. Так, СУЗ пе-
редает в УВК значения параметров,
необходимых для контроля и управ-
ления блоком в целом: нейтронного
потока, положения органов СУЗ и
др. С другой стороны, СУЗ получа-
ет информацию от УВК и системы
регулирования блока, аварийные
сигналы об остановке ГЦН, турбин
и других агрегатов.
В целях повышения надежности
осуществляется контроль исправ-
ности устройств СУЗ. Такой конт-
роль может проводиться операто-
ром периодически. Более совершен-
ным является непрерывный автома-
Рис 4 1 Типовая структура СУЗ
тический контроль исправности
устройств. В последнем случае при
выявлении неисправности осуществ-
ляется автоматическое включение
резервных устройств или сигнализа-
ция неисправности операторам
При проектировании, изготовле-
нии и эксплуатации устройств СУЗ
их обычно объединяют в ряд подси-
стем. Типовая структура СУЗ и
взаимодействие ее подсистем пред-
ставлены на рис. 4 1
Подсистема контроля нейтронно-
го потока /, включающая датчики,
усилители, соединительные кабели,
осуществляет измерение плотности
потока, периода, времени удвоения
и реактивности и посылает эти дан-
ные в другие подсистемы, а также
представляет их оператору. Подси-
стема управления исполнительными
органами 2 включает в себя испол-
нительные двигатели 3, устройства
силового управления электроприво-
дами 4 и устройства формирования
сигналов положения регулирующих
органов 5. Команды на управление
органами вырабатываются в задан-
ной последовательности подсисте-
мой логического управления 6.
Подсистема автоматического регу-
лирования 7, получая сигналы ней-
тронного потока и других регули-
руемых параметров, осуществляет
управление исполнительными орга-
нами путем воздействия на подси-
стему 6. Подсистема аварийной
защиты, разгрузки и ограничения
мощности 8 на основании сигналов
по потоку и технологических сигна-
лов определяет наступление аварий-
ной ситуации и осуществляет воз-
действие на исполнительные органы
При этом устройства аварийной
защиты 9 воздействуют либо непо-
средственно на устройства силового
управления 4, либо на подсистему
логического управления 6. Устрой-
ства разгрузки и ограничения мощ-
ности 10 воздействуют на подсисте-
му автоматического регулирования
7 или на подсистему логического
управления 6. Ручное управление
мощностью осуществляется через
подсистему 6.
Электрооборудование системы
СУЗ размещается в помещении щи-
та СУЗ, в оперативном помещении
БЩУ, в помещении РЩУ. В поме-
щении щита СУЗ располагается
аппаратура дистанционного управ-
ления органами регулирования, ав-
томатического регулирования мощ-
ности реактора и аварийной защи-
ты. В оперативном помещении БЩУ
располагаются устройства индика-
ции положения органов регулирова-
ния, а также аппаратура управле-
ния приводами, управления аварий-
ной защитой, управления регулято-
ром мощности, индикации переме-
щения ОР. В помещении РЩУ рас-
полагаются кнопки быстродейству-
ющей аварийной защиты.
4.3.	НАДЕЖНОСТЬ СУЗ
Система управления и защиты
реактора состоит из нескольких
подсистем, отличающихся по зада-
чам, выполняемым этими подсисте-
мами. Выход из строя различных
подсистем СУЗ приводит к различ-
ным последствиям. Например, отказ
подсистемы аварийной защиты ре-
актора может привести к разруше-
нию активной зоны, а ложное сра-
батывание аварийной защиты — к
остановке реактора (см. гл. 7,
§ 7.2). Отка^ системы регулирова-
ния мощности реактора не оказы-
вает влияния на безопасную работу
энергоблока, так как при этом мож-
но перейти на ручное управление, а
только снижает экономичность По-
этому требования к надежности
69
аварийной защиты выше, чем требо-
вания к надежности регулирования
мощности, а требования^ к надеж-
ности аварийной защиты по отказам
жестче, чем по ложным срабатыва-
ниям. При расчете и проектирова-
нии системы управления и защиты
ядерного энергетического реактора
необходимо учитывать требования
по надежности, предъявляемые к
таким системам ГОСТ 17605-78.
В соответствии с требованиями
ГОСТ надежность автоматизиро-
ванных систем контроля и управле-
ния ядерными реакторами в целом
должна характеризоваться ресур-
сом и сроком службы и, кроме того,
отдельно для каждой функции сле-
дующими параметрами* наработкой
на отказ Тн, средним временем вос-
становления тв; коэффициентом го-
товности /Сг.
Определение величины Тн было
дано ранее [см. § 2 4, уравнения
(2 7) — (2 9)]. Рассмотрим, как
определяются тв и /Сг. Среднее вре-
мя восстановления тв определяется
как средняя продолжительность пе-
рерыва в работе восстанавливаемо-
го устройства, требуемая для обна-
ружения и устранения отказа.
Коэффициент готовности /Сг —
это вероятность того, что восстанав-
ливаемое устройство будет работо-
способно в любой произвольно вы-
бранный момент времени Он зави-
сит от Г» и тв
Ъ=Т^Тп+ъ). (4.1)
По условиям работы устройства
СУЗ делятся на восстанавливаемые
и невосстанавливаемые Восстанав-
ливаемым называется устройство,
работа которого после отказа мо-
жет быть возобновлена в результа-
те проведения необходимых восста-
новительных работ (через время
тв) При анализе показателей на-
дежности восстанавливаемых узлов
блоков времена восстановления
определяются с учетом наличия сиг-
нализации неисправностей, возмож-
ности быстрого обнаружения неис-
правности, сложности блока и его
конструктивного исполнения.
70
Рис. 4.2. Схема формирования команды по
принципу 2 из 3-х
Невосстанавливаемое устрой-
ство— устройство, работа которого
после отказа считается невозмож-
ной (обычно такие устройства мо-
гут быть восстановлены только при
остановленном реакторе).
В ГОСТ регламентируется толь-
ко наработка на отказ аварийной
защиты реактора. Поскольку подси-
стема аварийной защиты является
наиболее ответственной, обычно для
нее проводится анализ надежности
и по ложным срабатываниям.
Для обеспечения высоких требо-
ваний по надежности используются
различные меры дублирование от-
дельных подсистем, автоматические
и плановые профилактические про-
верки оборудования.
Для повышения надежности от-
дельных элементов, блоков и подси-
стем применяется резервирование.
Для блоков и устройств, не допус-
кающих перерыва в работе, приме-
няется «горячее» резервирование,
т. е. резервный элемент (блок, уст-
ройство) находится во включенном
состоянии и при отказе рабочего
элемента немедленно включается в
работу.
Большое распространение полу-
чил мажоритарный принцип постро-
ения схем блоков и устройств, при
этом выходной сигнал формируется
по совпадению m из п сигналов оди-
наковых блоков или устройств. На-
пример, многие схемы управления
работают по принципу «два из
трех», т е. формируют выходные
команды при срабатывании двух
каналов из трех (рис 4.2).
Мажоритарный принцип постро-
ения схем позволяет увеличить на-
работку на отказ Гн устройств пу-
тем уменьшения числа отказов и
ложных срабатываний. Однако при
увеличении количества элементов,
Рис. 4 3. Блок-схема
расчета надежности
системы из одного
рабочего и одного ре-
зервного элемента
входящих в схему, работающую по
мажоритарному принципу, надеж-
ность такой схемы уменьшается, так
как при возрастании количества
элементов увеличивается интенсив-
ность отказов схемы и, следователь-
но, уменьшается наработка на от-
каз. Наиболее оптимальными схема-
ми, обеспечивающими высокую на-
дежность работы, являются схемы
«два из трех», «два из четырех».
Например, автоматический регуля-
тор мощности АРМ5М, разработан-
ный для V блока НВАЭС, выполнен
трехканальным, выходные сигналы
регулятора «больше», «меньше»
формируются по мажоритарному
принципу «два из трех». Устройст-
ва, входящие в аварийную защиту
реактора ВВЭР-1000, также выпол-
нены трехканальными (см. гл. 7).
Для повышения надежности ра-
боты отдельных устройств применя-
ется сигнализация неисправностей,
позволяющая быстрее обнаружить
и устранить неисправности. Таким
образом уменьшается среднее время
восстановления тв.
Оценка надежности СУЗ произ-
водится отдельно для всех наиболее
ответственных подсистем и функций.
Расчет показателей надежности по
каждой из выполняемых функций прово-
дится по структурным схемам, составлен-
ным на основе анализа работы оборудо-
вания, участвующего в выполнении дан-
ной функции, влияния отказов отдельных
элементов на выполнение функций в целом,
а также с учетом структуры резервирова-
ния и восстановления оборудования При
анализе показателей надежности система
в целом рассматривается состоящей из по-
следовательно соединенных восстанавли-
ваемых и невосстанавливаемых узлов (уча-
стков) . Последовательным соединением
элементов называется такое соединение,
при котором отказ хотя бы одного из них
приводит к отказу всего соединения в це-
лом
Восстанавливаемые узлы в процессе
расчета заменяются невосстанавливаемыми
с интенсивностью отказов ХЭкв », рассчитан-
ной по интенсивности отказов отдельных
восстанавливаемых устройств с учетом
структуры резервирования и восстановле
ния
Эквивалентные интенсивности отказов
отдельных узлов рассчитываются по фор-
муле
A9kb = /WmY^,	(4 2)
где / — минимальное число узлов (элемен-
тов), при котором система продолжает
выполнение данной функции, V — интен-
сивность отказов узлов (элементов), М —
общее количество узлов (элементов), т=
—М—j — количество узлов (элементов),
которые могут выйти из строя, =
ЛИ
= ~jl ([	— число сочетаний из М по
/, у'=Х'тв — интенсивность восстановления,
тв — время восстановления.
На рис 4 3 приведена расчетная схе-
ма надежности двух параллельно работаю-
щих устройств, каждое из которых может
выполнять данную функцию Эквива-
лентная интенсивность отказов такого уз-
ла при /=1, М—2, т=1, тв—1 ч опреде-
ляется как
21
A3KB=IV-rrY' = 2(.V)2.	(4 3)
При расчете надежности величины ин-
тенсивностей отказов отдельных элементов,
входящих в блоки и устройства (резисто-
ров, конденсаторов и др), определяются
из справочников.
Как видно из формулы (4 2), для вос-
станавливаемых систем чем меньше время
восстановления, тем меньше интенсивность
отказов и тем выше надежность систем
Интенсивность отказов всей системы X,
состоящей из последовательно включенных
невосстанавливаемых элементов, опреде-
ляется по формуле
п
=2 ^экв 1 •	• 4)
/=1
В качестве примера рассмотрим pic-
чет надежности схем управления мощно-
сти и аварийной защиты реактора
ВВЭР-1000 с 49 исполнительными органа-
ми. На рис. 4.4 представлена структурная
схема системы управления мощностью.
Три идентичных блока автоматического ре-
гулирования мощности АРМ составляют
мажоритарную группу, работающую по
принципу «2 из 3» Блок АРМ, не введен-
ный в цепь, при расчете надежности счи-
тается резервным и может заменить любой
из двух соединенных последовательно бло-
ков АРМ. Два устройства группового
управления УГУ взаимно резервируют друг
друга («горячий» резерв) В системе рабо-
тают 49 устройств контроля и управления
• УКУ и 49 устройств силового управления
УСУ, причем при выходе из строя любых
двух устройств из 49 работоспособность
71
Рис. 4 4. Структурная схема системы управления мощностью реактора ВВЭР-1000
системы не нарушается, поэтому на схеме
48УКУ, 49УКУ и 48УСУ, 49УСУ показаны
как резервные. Отказ любой из 13 панелей
силового управления ПСУ приводит к от-
казу всей системы управления в целом.
Расчетные значения интенсивности от-
казов X устройств, входящих в систему
управления мощности, а также эквивалент-
ные интенсивности отказов отдельных ча-
стей системы Хэкв, рассчитанные по фор-
муле (4 3), приведены в табл. 4.1. Время
Таблица 4 1 Интенсивность
отказов устройств
Блок	X', 1/1	Хэкв’ 1/4
АРМ	0,1 10-2	0,62-10-5
УГУ	0,29-10-3	0,17-Ю-6
УКУ	0,36 10-3	0,25 10-5
УСУ	4,88 10-4	0,64-10-5
ПСУ	1,28 10-6	1,66-10-5
восстановления отдельного устройства при-
нято равным 1 ч.
Порядок расчета иллюстрируется при-
мером вычисления Хэк в для устройств конт-
роля и управления УКУ
^экв УКУ = 47^49 (^УКУ )3 =
491
~ 47 47Т2Г (°>36* В * 10 * *~3)3 = °>25* 10~5 1/ч’
В соответствии со структурной схемой
рис 4 4 по данным табл 4 1 рассчитана
интенсивность отказов Ху, характеризую-
щая весь тракт управления мощностью:
5
Ау=2 *экв«=3,19 ю-’ 1/4.
1=1
При этом наработка на отказ системы
управления мощностью
Гу = -^— = 3,14 10* ч.
На рис 4 5 показана схема, по кото-
рой рассчитывается надежность аварийной
защиты по отказам Для обеспечения на-
дежности подсистемы аварийной защиты
72
предусматривается наличие двух устройств
аварийных команд АК, которые работают
таким образом, что отказ аварийной защи-
ты может произойти только при одновре-
менном выходе из строя двух устройств
АК Кроме устройств АК в формировании
сигналов аварийной защиты, участвуют
устройства разделения сигналов PC и фор-
мирования сигналов ФС, формирующие сиг-
налы по принципу резервирования «два'из
трех» с восстановлением. Отказ аварийной
защиты может произойти при выходе из
строя двух PC или двух ФС.
В табл 4 2 приведены результаты рас-
чета интенсивностей отказов X и ХЭкв
Таблица 4 2. Интенсивности
отказов устройств подсистемы аварийной
защиты
Устройство	X, 1/ч	^ЭКВ’ I/4
АК	0,0024-10-5	0,0016 ю-’
PC	0,0048 IO-5	0,138 10-13
ФС	0,0263-10-5	0,83-10-’г
Интенсивность отказов всей подсистемы
аварийной защиты
3
*аз=2 Аэкв/= 0,0016-10-’ 1/ч,
1=1
наработка на отказ
Та 3=-т^—= 6,25.107 ч
^а.з
Значения наработки на отказ подси-
стем управления и аварийной защиты
удовлетворяют требованиям ГОСТ
17605-78.
Рис 4 5 Структурная схема подсистемы
аварийной защиты реактора ВВЭР-1000
ГЛАВА ПЯТАЯ
КОНТРОЛЬ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА В РЕАКТОРЕ
5 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К СИСТЕМАМ КОНТРОЛЯ
НЕЙТРОННОГО ПОТОКА>
Для эксплуатации ядерных ре-
акторов необходим контроль их
мощности в энергетическом диапа-
зоне (0,1 — 100)% А/’ном и контроль
критичности или подкритичности на
малых мощностях, ниже 0,1% А/ном-
Задача контроля мощности в
энергетическом диапазоне может
быть решена путем анализа выход-
ных теплотехнических параметров
реактора (температуры и расхода
теплоносителя, расхода пара и т. п ).
Однако измерения мощности по
теплотехническим параметрам очень
инерционные и не могут быть ис-
пользованы для ряда задач управ-
ления, например для аварийной за-
щиты. На малых мощностях оцен-
ка состояния реактора, которое
главным образом определяется его
эффективным коэффициентом раз-
множения k (см. §3.2), по тепло-
техническим параметрам вообще
невозможна, так как тепловая мощ-
ность реактора определяется оста-
точными тепловыделениями (см.
§3.4) и не зависит от коэффициен-
та размножения. Поэтому наряду
с контролем теплотехнических па-
раметров реактора, которые непо-
средственно определяют техноло-
гию выработки электроэнергии, со-
стояние реактора контролируется
по нейтронной составляющей реак-
торного излучения.
Реакторное излучение, сопро-
вождающее протекание цепной
ядерной реакции, представляет со-
бой многокомпонентный поток, со-
стоящий из осколков делящихся
ядер, нейтронов, гамма-квантов, а-
и р-частиц и нейтрино. Осколки
ядер, а- и р-частицы и большая
часть гамма-квантов имеют малую
длину пробега в BenxeqTBe, поэтому
величина их потока в данной точке
не определяет состояние реактора в
целом. Измерение потока этих со-
ставляющих реакторного излуче-
ния, в частности гамма-квантов, ис-
пользуется для относительной оцен-
ки распределения энерговыделения
по реактору. Та часть гамма-кван-
тов, которая имеет большую длину
пробега, также не может использо-
ваться для оперативной оценки со-
стояния реактора, так как эти гам-
ма-кванты выделяются в основном
из осколков деления со значитель-
ным запаздыванием и характери-
зуют не текущее, а прошлое состоя-
ние реактора. Определение величи-
ны потока нейтрино, образующего-
ся в ядерном реакторе, представля-
ет собой пока технически нереали-
зуемую задачу. Таким образом,
единственной компонентой реактор-
ного излучения, которая может быть
использована для характеристики
текущего состояния реактора в це-
лом, являются нейтроны.
Измерение потока нейтронов об-
ладает следующими преимущест-
вами:
1) тепловыделение в реакторе,
работающем в энергетическом диа-
пазоне, пропорционально среднему
потоку нейтронов в активной зоне,
т. е. его мощность может быть при-
ближенно определена по величине
потока;
2) измерение коэффициента раз-
множения как в критическом, так и
в подкритическом состоянии прак-
тически мгновенно сказывается на
изменении нейтронного потока, что
может быть определено системой
контроля.
Сигнал детектора I и тепловая
мощность реактора Q на уровнях,
когда можно пренебречь остаточны-
ми тепловыделениями, связаны при-
ближенным соотношением
Q =	(5.1)
где ki—коэффициент связи между
нейтронным потоком (Фдн) в месте
установки детектора и сигналом
73
детектора; k2—коэффициент связи
между средним потоком нейтронов
в реакторе и потоком (Фдн); k3—
коэффициент, определяющий зави-
симость тепловой мощности Q от
среднего потока нейтронов в реак-
торе.
На практике коэффициенты &i,
k2 и k3 обычно неизвестны х доста-
точной точностью, и выражение
(5.1) служит только для быстрой
приближенной оценки мощности.
Вычисление таких параметров,
как период или реактивность (см.
§32), осуществляется по измере-
нию относительной скорости изме-
нения нейтронного потока, поэтому
точность их определения не зави-
сит от коэффициентов klltk2i k3.
Контролируемый в реакторе по-
ток нейтронов изменяется в 109—
1010 раз. В настоящее время не су-
существует датчиков (детекторов),
способных перекрыть такой диапа-
зон. Поэтому используются комби-
нированные каналы контроля с
различными типами детекторов.
Это в свою очередь создает техни-
ческую проблему обеспечения на-
дежной стыковки и перекрытия их
диапазонов измерения
Системы контроля нейтронного
потока ядерных реакторов должны
обеспечивать надежной информаци-
ей оперативный персонал станции
и системы автоматического управ-
ления во всех режимах работы
(стояночных, пусковых, энергетиче-
ских, нормального и аварийного ос-
танова).
В настоящее время весь диапа-
зон измерения мощности принято
разбивать на три диапазона: диапа-
зон источника, периодный диапазон
и энергетический диапазон. Энер-
гетический диапазон характеризует-
ся значением нейтронных потоков,
составляющих приблизительно
0,1% —120% номинального потока.
В этом диапазоне контроль мощ-
ности может осуществляться по зна-
чению нейтронного потока, а в диа-
пазоне 10—120% также по сигна-
лам датчиков теплотехнических па-
раметров. В диапазоне источника
74 .
значение потока определяется под-
критичностью реактора и источни-
ком нейтронов (см. § 3.2). Обычно
оно составляет 10-7—10“8% номи-
нального значения. Промежуточные
значения потоков (10~7—КН %) со-
ставляют периодный диапазон, на-
званный так вследствие того, что в
этом диапазоне контролируется
главным образом не мощность, а
реактивность, определяющая пери-
од (ом. §3.3). Минимальный уро-
вень нейтронного потока, который
может контролироваться аппарату-
рой СУЗ, называется минимально
контролируемым уровнем (МКУ).
В современных реакторах стремят-
ся к тому, чтобы потоки в диапа-
зоне источника при самых больших
подкритичностях были выше МКУ.
В противном случае необходимо со-
блюдать особую осторожность в уп-
равлении исполнительными органа-
ми реактора при выводе его на
МКУ.
Проектирование систем контро-
ля регламентируется Правилами
ядерной безопасности (ПБЯ-04-74)
и ГОСТ 21705-76. В соответствии с
этими документами для контроля
мощности (интенсивности цепной
реакции) реактор должен быть ос-
нащен каналами контроля таким
образом, чтобы в процессе пуска
реактора и на любом уровне мощ-
ности, начиная с МКУ, контроль
осуществлялся как минимум:
тремя независимыми каналами
измерения уровня мощности (реги-
стрирующими нейтроны) с показы-
вающими приборами,	\
тремя независимыми каналами
измерения скорости изменения мощ-
ности (или изменения реактивнос-
ти) с показывающими приборами
По крайней мере два из трех
каналов контроля мощности долж-
ны быть оснащены записывающими
приборами. В случае применения
каналов измерения, работающих в
ограниченных диапазонах, рабочие
диапазоны каналов должны пере-
крываться не менее чем в пределах
одной декады (т. е. максимальный
уровень предыдущего диапазона
Должен быть в 10 раз больше ми-
нимального уровня последующего).
К каналам измерения предъяв-
ляются высокие требования по на-
дежности, их наработка на отказ
должна составлять не менее 104 ч.
Каналы измерения должны обеспе-
чивать надежной исходной инфор-
мацией другие подсистемы СУЗ
(автоматического регулирования,
автоматического пуска, аварийной
защиты).
5.2. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ
ЧАСТИЦ И НЕЙТРОНОВ
В настоящее время достаточно
развита техника детектирования
заряженных частиц по их ионизи-
рующему действию. Для этого в
некотором объеме, заполненном
ионизируемой средой, обычно газом,
при помощи электродов создается
электрическое поле. При прохожде-
нии через газ заряженной детекти-
руемой частицы она «выбивает» из
атомов газа электроны, благодаря
чему в газе образуются свободные
электроны и положительно заря-
женные ионы. Это явление называ-
ют ионизацией газа. Под действием
электрического поля электроны на-
правляются к положительному
электроду детектора, а ионы—к от-
рицательному (рис. 5.1). Таким об-
разом, через газ проходит электри-
ческий заряд, причем, так как каж-
дая частица может на своем пути
взаимодействовать с большим коли-
чеством атомов газа, т е «выбить»
много электронов, величина это-
го заряда во много раз больше за-
ряда детектируемой частицы. Та-
ким же ионизирующим действием
обладают и кванты электромагнит-
ного гамма-излучения. Прохожде-
ние 5 1 Образование тока в детекторе под
действием заряженных частиц и гамма-
квантов
Рис 5 2 Зависимость среднего значения
заряда (q/qo) в импульсе, образующемся
на электродах детектора при попадании в
его объем заряженной частицы, от относи-
тельного напряжения на электродах детек-
тора ((//(/о):
А — рабочая точка ионизационной камеры, В —
рабочая точка пропорционального счетчика
ние через газ заряда может быть
обнаружено по значению тока или
по импульсам тока или напряжения
в электрической цепи, связанной с
электродами.
На рис. 5.2 показана зависи-
мость среднего значения заряда в
импульсе, образующемся на элект-
родах детектора при попадании в его
объем заряженной частицы (^/?о),
от относительного напряжения на
электродах детектора UIUq, При-
веденная зависимость позволяет
выбрать требуемый режим электри-
ческого поля детектора, который
является одной из его основных ха-
рактеристик и, как правило, отра-
жается в наименовании детектора.
Область I на рис. 5.2 характе-
ризуется низкой разностью потен-
циалов между пластинами, при ко-
торой время движения электронов
и ионов к электродам велико и они
полностью или частично успевают
воссоединиться, образуя нейтраль-
ные атомы и молекулы, не доходя
до электродов (присходит рекомби-
нация). В области II напряжение
таково, что все образованные ионы
достигают электродов. Детекторы,
работающие в этой области, назы-
ваются ионизационными камерами.
Этот режим работы характерен
тем, что значение среднего заряда,
образующегося в детекторе при по-
падании в его объем нейтрона, в
широком диапазоне не зависит от
напряжения на электродах детек-
75
тора. Рабочая точка такого детек-
тора, как правило, выбирается в
средней части области II (точка Л
на рис. 5 2). В областях III и IV
первичные ионы, образованные не-
посредственно регистрируемой ча-
стицей, получают ускорение в элек-
трическом поле, которого достаточ-
но для образования вторичных
ионов. Тем самым происходит уве-
личение в объеме детектора носи-
телей заряда. Детекторы, работаю-
щие в этой области, называются
пропорциональными счетчиками,
поскольку число вторичных ионов,
а следовательно, и заряд, собирае-
мый на электродах детектора, про-
порциональны ионизирующей спо-
собности первичной частицы, т. е.
числу первичных ионов, которые
она может образовать.
Область IV называют иногда
областью ограниченной’ пропорцио-
нальности. Рабочая точка пропор-
ционального счетчика, как правило,
выбирается в средней части облас-
ти III (точка В на рис. 5 2).
Детекторы, работающие в об-
ласти У, называются счетчиками
Гейгера Напряженность поля в
этой области достаточна для раз-
вития лавинной ионизации, поэто-
му выходной импульс тока имеет
большую амплитуду, которая не
зависит от числа первичных ионов.
С помощью счетчика Гейгера мож-
но регистрировать единичные час-
тицы, под действием которых в объ-
еме детектора первоначально обра-
зуется хотя бы одна пара ионов.
Нейтроны не имеют заряда, а
следовательно, не могут быть непо-
средственно обнаружены по иони-
зирующему действию Однако нейт-
роны могут проникать в ядра ве-
ществ, образуя при этом новое яд-
ро, которое, как правило, склонно
к распаду на части, обладающие
зарядом и высокой энергией, а сле-
довательно, хорошей ионизирующей
способностью Используя это свой-
ство нейтронов, их обнаруживают
по ионизирующей способности этих
вторичных заряженных частиц хо-
рошо развитыми методами детекти-
76
рования. Для этой цели в объем
детектора нейтронов вводится спе-
.циальное вещество—радиатор при
взаимодействии с которым нейтро-
ны образуют вторичные заряжен-
ные частицы. Детектор нейтронов,
таким образом, состоит из следую-
щих частей: радиатора заряженных
частиц, ионизируемой среды и элек-
тродов, создающих в ионизируемой
среде электрическое поле постоян-
ного тока.
Обычно в качестве радиатора
применяют материалы, содержащйе
изотоп бора 10В, который при погло-
щении нейтрона распадается на яд-
рр изотопа лития 7Li и а-частицу:
10B+n->7Li+a,	(5.2)
или изотоп 235U, который при по-
глощении нейтрона распадается на
два осколка деления, также являю-
щихся ионизирующими частицами.
За последние годы в качестве ради-
атора чаще используют «невыгора-
ющие смеси» из двух или трех изо-
топов, в которых выгорание одной
из компонент смеси в результате
взаимодействия с нейтроном ком-
пенсируется образованием другого
изотопа, способного взаимодейство-
вать с нейтронами. Так, например,
для компенсации выгорания 235U
можно использовать реакцию.
282Th + /г—►’’’Th---- 28’Ра—
23,3 мин
—»*и.
27,4 сут
При образовании в ионизируемой
среде свободных электронов и
ионов электроны, обладающие мень-
шей массой, быстро достигают по-
ложительного электрода детектора
и определяют формирование фронта
сигнала детектора. Время собира-
ния электронов тэ составляет 0,1 —
0,2 мкс Последующий приход на
отрицательный электрод ионов не-
значительно увеличивает амплитуду
импульса тока, формируя в основ-
ном вершину импульса Время соби-
рания последних, или длительность
импульса детектора, равно пример-
но нескольким миллисекундам. На
Рис 5 3 Зависимость тока через детектор
от времени при попадании в его объем за-
ряженной частицы
/ — дифференцирование импульса без уменьшения
амплитуды при Тдр 2 — дифференцирование им-
пульса с уменьшением амплитуды Тд2<Тд1
-----—ток детектора, —--------сигнал после
дифференциатора
рис. 5.3 показан процесс формиро-
вания импульса тока, протекающего
через детектор. Электрический си-
гнал на выходе детектора при уве-
личении плотности нейтронного по-
тока начинается с образования
импульсов тока от каждого взаимо-
действия нейтрона с радиатором де-
тектора, частота которых увеличи-
вается пропорционально увеличе-
нию плотности нейтронного потока.
При достижении плотности потока
108—109 [нейтр/(м2-с)] из-за нало-,
жения импульсов от отдельных по-
падающих в объем детектора ней-
тронов детектор переходит в токо-
вый режим, в котором значение то-
ка через детектор пропорционально
значению падающего потока. При
дальнейшем увеличении потока ней-
тронов ток начинает расти медлен-
нее, чем поток. Это связано с тем,
что при большой объемной плотности
зарядов в детекторе начинается их
интенсивная рекомбинация, в ре-
зультате чего многие заряды пере-
стают доходить до электродов. Зна-
чение верхнего предела* потока, при
kotopqm ток детектора с заданной
степенью точности может считаться
пропорциональным потоку, называ-
ется потоком насыщения детектора
и обозначается ф™акс.
Таким образом, детектор нейтро-
нов для регистрации низких плотно-
стей нейтронного потока использу-
ется в импульсном режиме, в кото-
ром информацией о плотности ней-
тронного потока служит средняя
частота следования импульсов. Для
регистрации высоких плотностей
нейтронного потока детектор ней-
тронов используется в токовом ре-
жиме, где информацией о плотности
нейтронного потока служит средняя
величина тока детектора. Применя-
емые в СУЗ пропорциональные
счетчики используются только в им-
пульсном режиме работы, а иони-
зационные камеры могут работать
как в импульсном, так и в токовом
режиме.
Если для целей регистрации им-
пульсным методом использовать
всю длительность импульса с детек-
тора, то в идеальном случае при ре-
гулярном сигнале, т. е. когда им-
пульсы с детектора следует один за
другим через равные промежутки
времени и длительность каждого
импульса равна тИмп, максимальная
частота импульсов, которая может
быть зарегистрирована, определяет-
ся как
fper	юооимп/с. (5.3)
маке Тиып
Поскольку импульсы с детектора
не регулярны, а случайно распреде-
лены во времени, из-за возможного
наложения одного импульса на дру-
гой максимальная частота импуль-
сов, регистрируемая в действитель-
ности, будет ниже, чемв1000 имп/с.
Для расширения диапазона из-
мерения частоты следования им-
пульсов используют только фронт
сигнала детектора, определяемый
временем собирания электронной
составляющей (тэ), а вершину им-
пульса «срезают» путем дифферен-
цирования (см. рис. 5 3, кривая /).
При этом величина амплитуды им-
пульса практически не уменьшается,
а получающаяся при этом длитель-
ность импульса Ти1 составляет при-
мерно 2тэ~0,4 мкс, что позволяет
получить
Sc<^--2500 000 имп/с. (5.4)
На АЭС импульсные каналы конт-
роля обычно работают до уровня
скорости счета 104—105 имп/с. Воз-
можное расширение диапазона ра-
77
боты импульсных каналов связано
с дифференцированием сигнала де-
тектора с меньшей постоянной вре-
мени Тд (см. рис. 5.3, кривая 2), что
позволяет уменьшить длительность
импульсов до Ти2 и увеличить диа-
пазон регистрируемых частот до
106 имп/с Однако это приводит к
уменьшению амплитуды сигнала,
т. е. к худшей помехоустойчивости.
Учитывая, что работа импульсных
каналов происходит на АЭС в усло-
виях мощных электромагнитных
возмущений от силовой электричес-
кой аппаратуры, практического рас-
пространения такой метод расшире-
ния диапазона работы детектора в
импульсном режиме не получил.
Главной характеристикой детектора
является его чувствительность к
потоку нейтронов, т. е коэффициент
пропорциональности т] между вели-
чиной выходного сигнала и плот-
ностью потока нейтронов Ф, падаю-
щего на него. Для детекторов, рабо-
тающих в импульсном режиме, вы-
ходным сигналом является число
импульсов тока или напряжения f
на электродах детектора в единицу
времени
/=ЦиФ,	(5.5)
где т]и = еиГэф; 8и — эффективность
1 м2 радиатора, т е. доля поглощен-
ных радиатором нейтронов, созда-
ющих импульс тока или напряже-
ния на электродах детектора, ГЭф—
эффективная площадь детектора.
Для детекторов, работающих в
токовом режиме, выходным сигна-
лом является ток
/==Т]ТФ,	(5 6)
где цт=8т/?эф^; е— заряд электро-
на; I — среднее число ионизирован-
ных атомов в детекторе при одном
акте взаимодействия нейтрона с ра-
диатором; ет — доля нейтронов, по-
глощаемых радиатором.
Для тонкого твердого радиато-
ра, применяемого в камерах деле-
ния, распространенных в СУЗ, ког-
да пробег продуктов реакции много
больше толщины радиатора, и для
газовых радиаторов
8 ц—-8 т—-8.
Для радиаторов из 10В 8=0,24-10~2г
из 235U 8=0,74-10"4.
Формулы (5.5) и (5.6) позволя-
ют получить следующую связь
между т]и и т|т детектора, который
может работать в импульсном и то-
ковом режимах:
г]и=т1т/^=Пт/д,	(5.7)
где q=le — средний заряд в им-
пульсе, получающийся при одном
акте взаимодействия нейтрона с ра-
диатором.
Практически достаточно точно>
можно определить эксперименталь-
но т)т, и эта величина обычно приво-
дится в паспорте детектора. Выра-
жение {5.7) позволяет вычислить
величину т]и, которая в справочных
данных, как правило, не дается. Во
всех последующих выражениях ис-
пользуются значения т]т, причем ин-
декс «т» опускается, а к обозначе-
нию т) добавляется индекс той ком-
поненты реакторного излучения, для
которой он определен. Например^
Цн—чувствительность по току к ней-
тронам, т]г — чувствительность по
току к гамма-излучению.
В паспорте детектора также ука-
зывается чувствительность к другим
составляющим реакторного излуче-
ния. Так, для ионизационных ка-
мер, работающих в токовом режи-
ме, в паспорте указывается чувст-
вительность к гамма-излучению, по-
казывающая приращение тока ка-
меры на единицу потока гамма-из-
лучения. В местах размещения дэ
текторов нейтронного потока значе-
ния потоков гамма-излучения тако-
вы, что сигнал детекторов, обуслов-
ленный гамма-излучением, может
быть сравним с сигналом от ней-
тронного потока. В гл. 3 указыва-
лось, что гамма-излучение медленно
спадает при снижении мощности
реактора, поэтому в остановленном
реакторе оно только в 102—103 раз
меньше, чем в работающем, в то
время как нейтронный поток умень-
шается в 109—1010 раз. Таким обра-
зом, погрешности, вносимые сигна-
лом от гамма-излучения, особенно
велики при низких значениях ней-
78
Рис. 5.4. Схема иониза-
ционной камеры с ком-
пенсацией тока от гам-
ма-излучения:
/ — камера с радиатором,
чувствительная к нейтронам
и гамма-излучению, 2 — ка-
мера, чувствительная только
к гамма-излучению
тронного потока. Для уменьшения
этой погрешности применяют каме-
ры с компенсацией тока от гамма-
излучения. Принцип компенсации
тока камеры от гамма-излучения по-
ясняется рис. 5.4. Детектор для этой
цели делается двухкамерным. Одна
камера имеет радиатор и чувстви-
тельна к нейтронам и гамма-излу-
чению, а вторая не имеет радиатора
и чувствительна только к гамма-из-
лучению. Соответственно ток первой
камеры равен сумме токов от ней-
тронов и гамма-излучения /К1=/н+
+Л1, а ток второй — только току
от гамма-излучения /к2=Д»2. По-
скольку камеры расположены ря-
дом, предполагается, что через их
объемы проходит один и тот же по-
ток гамма-излучения, /?1=/?2. Ком-
пенсация тока от гамма-излучения
осуществляется вычитанием токо-
вых сигналов обеих камер в общей
электрической цепи, как показано
на рис. 5.4. Коэффициентом компен-
сации х называется отношение чув-
ствительности компенсированной
ионизационной камеры к гамма-из-
лучению т)гк к чувствительности этой
же камеры к гамма-излучению при
отсутствии компенсации т]г.’
^^^Лгк/Лг-	(5.8)
Практически достижимым значе-
нием для коэффициента компенса-
ции тока от гамма-излучения в де-
текторе является х^0,01. Некоторое
различие в величине токов от гам-
ма-излучения, обусловленное конст-
руктивными особенностями камер,
устраняется регулировкой напряже-
ния питания камеры.
Рис. 5 5. Схемы включения детекторов:
а — пропорционального счетчяка: б — ионизацион-
ной камеры
Рис. 5 6. Эквивалентная электрическая схе-
ма детектора
Счетчик нейтронов представляет
собой металлический цилиндр с тор-
цовыми изоляторами, между кото-
рыми натянута тонкая металличе-
ская нить. Счетчики заполняются
газообразным радиатором, наиболее
употребителен трехфтористый бор
(BF3). При попадании нейтрона
в счетчик происходит ядерная реак-
ция [см. (5.2)], в результате кото-
рой образуются а’-частицы, создаю-
щие ионизацию.
Следует отметить, что пропорци-
ональные счетчики обладают боль-
шей чувствительностью к нейтрон-
ному потоку. Они используются при
контроле реактора' в диапазоне ис-
точника, в основном при проведении
перегрузочных работ. Это обуслов-
ливается их малым временем нара-
ботки на отказ, составляющим сот-
ни часов. Ионизационные камеры,
менее чувствительные к нейтронно-
му потоку, но более надежные,
используются для контроля, управ-
ления и защиты реактора при боль-
ших нейтронных потоках, соответст-
вующих периодному и энергетиче-
скому диапазонам работы реактора.
Электрические схемы включения
счетчика и ионизационной камеры
показаны на рис. 5.5. Эквивалент-
ная электрическая схема детекто-
ров обоих типов одинакова (см.
рис. 5.6) и представляет собой па-
раллельное соединение резистора и
емкости. Значение емкости для
счетчика равно двум-трем десяткам
пикофарад, а для ионизационной
камеры — двум-трем сотням пико-
фарад.
Динамическое сопротивление де-
текторов (/?д) определяется отноше-
79
Таблица 5.1. Характеристики отечественных ионизационных камер
Тип камеры	1 Диаметр, мм	Длина, мм	Наибольшая температура (рабочая), °C	Радиатор	Чувствитель- ность к тепло- вым нейтронам, имп-м»-с нейтр	Чувствитель- ность к тепло- вым нейтронам, А-м* с нейтр	Чувствитель- ность к т из- лучению, А ч Р	Максимальный рабочий ток, мА	Назначегфе камеры
КНТ-31	32	235			2 35Ц	0,25		—	—	Пусковая
КНТ-54	50	250	—	235Ц	0,50	.—	—	—	
КНТ-54-1	50	170	—	235Ц	0,50	1,5 10-9	—	—	
КНК-56	50	750	200	юв	—	4,0-10-9	Регулируется	0,5	
КНК-4	50	400	200	3Не	—	1,0-ю-9	1 -10-13	0,5	
КН-6	50	235	400	3Не	—	8,0-10-10	—	3	Рабочая
КН-6-1	50	240	400	3Не	—	1,0-10-10	—	3	
кнк-з	50	220	350	10В	—	3,3 10-10	1 ю-12	15	
КНК-57М	50	231	400	юв	—	2,2-10-11	1,5 10-12	0,6	
КНК-53М	50	512	400	10В	—	1,5-10-10	Регулирует- ся, 1,5-10-12	15	9
нием kUp/Mx в окрестности рабочей
точки на характеристике детектора
(см. рис. 5 2). Это значение получа-
ют следующим образом. Детектор
помещают в нейтронный поток и за-
тем изменяют напряжение относи-
тельно выбранной рабочей точки на
±50 В, регистрируя при этом ток
в крайних точках. Если, например,
для детектора рабочее напряжение
равно 400 В, то при измерении ди-
намического сопротивления следует
измерить ток Ц при напряжении
350 В, а затем Ц при 450 В и вы-
числить
D	450 — 350	Г00	,,, о.
Д/д— /2—Л = Д/ ’
Для наименования отечествен-
ных ионизационных камер приняты
двух- и трехбуквенные обозначения.
Первая буква К — сокращение сло-
ва камера; вторая буква Н обозна-
чает регистрируемое камерой излу-
чение. Для нейтронных камер
с твердым радиатором ионизирую-
щих частиц в наименование введена
третья’буква — Т. У нейтронных ка-
мер, скомпенсированных к влиянию
гамма-излучения, также введена
третья буква К. Примеры обозначе-
ний. КН — камера нейтронная с га-
зовым радиатором; КНТ— камера
нейтронная с твердым радиатором;
КНК — камера нейтронная с газо-
вым или твердым радиатором, ском-
пенсированная к гамма-излучению.
Технические данные выпускае-
мых отечественных ионизационных
камер приведены в табл. 5.1.
В табл. 5.2 приведены характе-
ристики пропорциональных счетчи-
ков нейтронов
Таблица 5 2. Характеристики
пропорциональных счетчиков
Тип счет чика	Чувствитель- ность к нейт ронам, имп/(ма с)	Рабочее напряжение, В	Допустимый поток гам- ма иэлуче ния, р/ч
	нейтр		
СНМ-10	0,3	2600±50	500
СНМ-11	1,2	1600±50	1000
СНМ-14	0,5	1600±50	1000
СНМ-17	2,5	1600±50	50
СНМ-18	50	1375+50	1500
Примечание При ука эанных значениях
гамма-излучения снижение чувствительности допусти
мо до 25 %.
По различным причинам обычно
невозможно расположить детекто-
ры в активной зоне реактора. По-
этому детекторы размещают вне
активной зоны — в отражателе или
в биологической защите. В этом
случае детекторы измеряют нейтро-
ны, «утекающие» из активной зоны.
Соответствие между потоком утека-
ющих нейтронов и средней плотно-
стью нейтронов в активной зоне
устанавливается калибровкой вто-
ричного прибора детектора в энер-
гетическом диапазоне по расчету
мощности другими способами (см
гл. 12). В процессе эксплуатации
80
калибровку вторичных приборов пе-
риодически повторяют.
Как правило, детекторы нейтрон-
ного потока р условиях промыш-
ленной экслуатации входят в состав
подвесок, которые включают также
линию связи от детектора до места
ее подключения к линиям ’связи вто-
ричной аппаратуры. Подвеска вну-
три вакуумируется или весь объем
подвески заполняются инертным га-
зом. Это обусловлено тем, что детек-
тор размещается вблизи ядерного
реактора в необслуживаемой зоне,
где необходимо обеспечивать требу-
емую изоляцию линий связи в очень
жестких условиях температурного
режима и часто в агрессивной среде.
В отдельных случаях подвески вы-
полняются с принудительным охла-
ждением для обеспечения требуе-
мой для детектора температуры.
Перед установкой на штатное ’
место подвеска проверяется по трем
параметрам: сопротивлению изоля-
ции линий связи в подвеске, вели-
чине емкости между токоведущими
жилами линии связи и целостности
детектора.
Проверка сопротивления изоля-
ции проводится тераомметром или
мегаомметром на напряжение, соот-
ветствующее напряжению питания
детектора. Сопротивление изоляции
проверяется между выводами под-
вески и между каждым выводом и
корпусом подвески. Для часто при-
меняемых детекторов с тремя выво-
дами существует так называемый
метод шести измерений, обеспечива-
ющий измерение сопротивления изо-
ляции между всеми выводами из
подвески (три измерения) и каж-
дым выводом и корпусом (еще три
измерения).	,
Измерение емкости подвески
осуществляется измерителем емко-
сти с пределом измерения от 100 до
100000 пФ и проводится по методи-
ке, аналогичной измерению сопро-
тивления изоляции. По результатам
измерений составляется таблица
с данными по сопротивлению изоля-
ции и значениям емкостей. В про-
цессе эксплуатации исправность под-
6—3154
вески периодически контролируют-
по этим данным.
Проверка целостности детектора
в подвеске проводится с помощью,
нейтронного источника соответству-
ющей мощности и временной линии
связи подвески со вторичной аппа-
ратурой. Для проведения испытаний
подвеску, которая проверена по со-
противлению изоляции и емкости,
подключают по временной связи ко
вторичной аппаратуре. Затем уста;
навливают по измерительным при-
борам вторичной аппаратуры «ну-
левые» показания и подносят к де-
тектору, размещенному в подвеске,
источник нейтронов. При этом на-
блюдают увеличение сигнала па
приборам вторичной аппаратуры.
По величине полученного с подвески
сигнала, известной мощности источ-
ника нейтронов и измеренному рас-
стоянию между детектором и источ-
ником ориентировочно оценивают
величину чувствительности детекто-
ра в подвеске. В дальнейшем, пере-
мещая источник нейтронов от детек-
тора, снимают зависимость умень-
шения сигнала детектора от рас-
стояния до источника. Сигнал де-
тектора должен уменьшаться обрат-
но пропорционально квадрату рас-
стояния до источника.
После проведения этих измере-
ний подвеска устанавливается на
штатное место, затем к подвеске,
подключаются внешние линии связи
и она снова проверяется на работо-
способность либо от источника ней-
тронов, опускаемого непосредствен-
но в реактор, либо от реактора при
его физическом пуске. При испыта-
ниях подвески в условиях физиче-
ского пуска показания выходных
приборов измерительного канала
с подвеской сравниваются с пока-
заниями приборов аппаратуры, спе-
циально предназначенной только
для однократного использования
при пуске. Это испытание является
окончательным перед вводом под-
вески в работу в составе измери-
тельного канала.
Следует отметить, что детекто-
ры, работающие в импульсном ре-
81
.жиме, как правило, выполняются в
подвесках, которые перемещаются
электродвигателем, управляемым
с пульта. Это связано с тем, что
такие детекторы при увеличении
уровня мощности попадают в на-
столько большие нейтронные пото-
ки, что детектор может отказать.
Поэтому, после прохождения рабо-
чего диапазона эти детекторы уби-
рают с помощью привода в защи-
щенную зону, где поток нейтронов
мал.
5.3. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА
РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ
ДЕТЕКТОРОВ НЕЙТРОННОГО ПОТОКА
В настоящее время получили
широкое практическое применение
два метода регистрации сигналов
детекторов нейтронного потока: то-
ковый и импульсный. Кроме этих
двух методов регистрации известен
еще метод, позволяющий опреде-
лять плотность нейтронного потока
по измеренной величине дисперсии
тока детектора, который использу-
ет статистическую природу нейтрон-
ного потока, однако широкого при-
менения этот метод пока не полу-
чил
Токовый метод. Средний ток де-
тектора нейтронов /д имеет две со-
ставляющие: ток, обусловленный
потоком нейтронов, /н и ток, обус-
ловленный гамма-излучением в ме-
сте установки детектора, 7Г, т. е.
7д=/н+7г Значение тока детектора,
обусловленное потоком нейтронов,
определяется выражением 7н=т]н(1)н,
а тока от гамма-излучения — 7Г=
—ЦгФг*
Относительная ошибка б опреде-
ления 7Н по измеренному значению
g ___ Al - Л If _______	.
/н
(5.Ю)
При заданной относительной по-
грешности и известном потоке гам-
ма-излучения в месте установки де-
тектора полученное выражение по-
зволяет вычислить минимальную
32
плотность потока нейтронов, кото-
рую можно контролировать:
фмин.
Прц использовании детектора,
компенсированного к гамма-излуче-
нию, минимальный поток нейтронов,
который будет контролироваться
с заданной погрешностью, определя-
ется следующим выражением:
фМИН=х^Фг	(5.Ц)
% — коэффициент компенсации
гамма-излучения (практически
^0,01).
Максимальный контролируемый
уровень нейтронного потока опреде-
ляется током насыщения детектора
/дмакс> при котором еще сохраняется
пропорциональность между падаю-
щим на камеру нейтронным потоком
и выходным сигналом:
г макс_ т
ФГС=А—г-	<512)
н	71н
Поскольку при больших ней-
тронных потоках на детектор 7Д^
^7Н, то практически Ф^кс= 7 м*кс /т)н.
Диапазон измерения нейтронно-
го потока токовым методом с ис-
пользованием компенсированной
ионизационной камеры с заданной
относительной погрешностью при
известном значении наибольшего
потока гамма-излучения в месте
размещения детектора определяет-
ся выражением
фмакс	у макс
фмн»	Х7)гфг
(5.13)
При подключении детектора
в токовом режиме к измерительно-
му каналу необходимо выполнять
условие	где /?Вх — входное
сопротивление канала. Действитель-
но, определим изменение тока А/
через детектор при изменении со-
противления нагрузки /?вх. Из (5.3)
имеем
АЛ
ra •
Рис. 5.7. Эквивалентная электрическая схе-
ма входной цепи токового канала
где А(7д—изменение напряжения на
детекторе.
Так как напряжение на детек-
торе
I/д= U и—/дЛ ВХ,
где ии — напряжение источника;
/д — ток детектора, получим
Д£7д = 7ДЯи
или
(5.14)
/ Кд ’
т. е. при изменении входного сопро-
тивления его влияние на относи-
тельную погрешность пропорцио-
нально А/?вх/^д. Практически доста-
точным можно считать условие
7?вх^0,01 7?д. Такая нагрузка не
влияет на ток детектора, т. е. его
можно считать источником тока.
Для определения динамики из-
мерительного канала с детектором
необходимо знать значение емкости
кабельной трассы Ск от детектора
до аппаратуры, ее сопротивление
утечки 7?к, а также значение вход-
ной емкости Свх и сопротивления
7?вх измерительной аппаратуры Для
эквивалентной схемы измерительно-
го канала, представленной на рис.
5 7, постоянная времени цепи
7» __ Сд + Ск 4- Свх_____
1/Кд+1//?К+1//?ВХ “
*д*к*»х (Сд + Qt + Свх) /£ 1
“И ^ВХ 4“ ^К^ВХ 9
где Кд, Сд — динамическое сопро-
тивление и емкость детектора.
Типовые схемы измерительных
каналов, работающих от ионизаци-
онных камер в токовом режиме, по-
казаны на рис 5.8
Наибольшее распространение на
АЭС получила схема (рис. 5.8,а)
6*
непосредственного измерения тока?
детектора 1 с гальванометром 3,
имеющим переключатель диапазо-
нов работы 2. Принцип действие
гальванометра основан на взаимо-
действии магнитного поля постоян-к
ного магнита с магнитным полем
рамки, выполненной из проводника,
по которой протекает ток детектора.
На укрепленное на рамке зеркаль-
це направляется луч света от лам-
почки. При протекании тока от де-
тектора по рамке гальванометра
магнитное поле рамки, взаимодей-
ствуя с постоянным полем магнита^
поворачивает рамку вокруг оси.
Угол поворота рамки пропорциона-
лен току в ней. Вместе с рамкой по-
ворачивается зеркальце и переме-
щает световой зайчик, который про-
ецируется на шкалу прибора. Про-
стота канала измерения с гальвано-
метром, низкое входное сопротивле-
ние (менее 1 кОм), высокая точ-
ность измерения (приведенная к из-
меряемому значению погрешность
менее 1 %) объясняют широкое ис-
пользование этого канала, на АЭС.
Схема, изображенная на рис.
5 8,6, содержит детектор 1 и авто*
магический потенциометр 5 с пере-
ключателем диапазонов работы 4,
Значение тока детектора записыва-
ется на бумажной ленте. Схемы
рис. 5.8,а и б реализуют информа-
ционную функцию и не используют-
ся в автоматическом управлении
Измерительный канал, структу-
ра которого изображена на рис.
5 8,в, используется в системах ава-
рийной защиты по превышению за-
данного уровня мощности реактора.
Работа канала происходит следую-
щим образом: ток детектора /, про-
порциональный мощности реактора,
сравнивается в устройстве 6 с то-
ком 9, пропорциональным заданной
мощности, разбаланс между токами
усиливается усилителем постоянно-
го тока 7 до значения, необходимо-
го для срабатывания триггерного
устройства и работы показывающе-
го прибора S. Значение аварийного
отклонения тока детектора от за-
данного устанавливается путем вьь
83.
1,,/-
Рис 5 8 Типовые схемы токовых каналов измерения,
контроля и защиты-
а — измерение тока детектора гальванометром, б — регистрация
тока детектора автоматическим самопишущим потенциометром,
в — канал контроля отклонения мощности, г — канал измерения
логарифма мощности и периода
бора соответствующего порога сра-
батывания триггерного устройства.
Диапазон работы канала составля-
ет обычно одну декаду 10—100%
N ном
Схема рис 5 8,г используется
для получения информации о мощ-
ности в логарифмическом масштабе
и о периоде по сигналу детектора 1.
Схема содержит логарифматор 10,
показывающий прибор с логариф-
мической шкалой И, дифференциа-
тор 12, показывающий прибор для
измерения периода с гиперболиче-
ской шкалой 13. Кроме того, выхо-
ды измерительного канала обычно
используются в системе защиты по
периоду 14 и в системе автоматиче-
ского пуска 15. Принцип работы
канала заключается в следующем.
Как было показано в § 3.2 и 3.3,
при внесении в реактор положи-
тельной реактивности Д£ плотность
нейтронов в реакторе изменяется
по закону
(5.16)
где Т=(0—Д£)ДД& — период реак-
тора.
Так как ток детектора прибли-
женно пропорционален плотности
нейтронов в реакторе,
•84	. s
(5.17)
Если прологарифмировать
полученное выражение, по-
лучим
dt/T.
(5.18)
Если Дй=const, то 7’=const
и из 5.18 имеем
In 4- = In  Е -+t/T,
l„ ? — Afe т- i
(5.19)
т. е. при постоянной положительной
реактивности логарифм тока детек-
тора меняется во времени по линей-
ному закону. Скорость изменения
определяется значением внесенной
реактивности.
Если продифференцировать 5.18
(блок 12 рис. 5.8,г), то при медлен-
ном изменении Д& можно считать,
что
и тогда
In
din/1
di Т 9
(5 20)
т. е. на выходе дифференциатора
имеем си]*нал, обратно пропорцио-
нальный периоду или при Д£<Ср
прямо пропорциональной реактив-
ности (см. 5 16).
Практически осуществляется не иде-
альное, а реальное дифференцирование вы-
ходного сигнала в соответствии с урав-
нением ,
dy	(d\nl\
т~^ + у=а\—у (521)
При условии
. g_____	. /. . Afe Afe
lng — Afe- n — Afey J — Afe^
Afe
С учетом последнего дифференцируя (5.18)
после преобразований получим
•	(5 22)
dz I dt I ( ’ )
Подставив (5.22) в (5 21), получим
_ dy	a dhk а —
T^ + y = T~+~^k (5-23)
Легко видеть, что если положить коэф-
фициент усиления а=р/%, а постоянную
времени дифференцирования Тд=1/Л, то
уравнение (5^23) при y=Ak обратится
® тождество Средняя постоянная распада
нейтронов Z^0,09 с1 (см. § _3 3), следо-
вательно, при значении 7\=1/A^11 с вы-
ходная величина дифференциатора будет
пропорциональна реактивности. Это дает
возможность контролировать состояние ре-
актора при низких уровнях мощности.
Для надежной работы токовых
измерительных каналов следует
особое внимание уделять качеству
линий связи подвески с электронной
аппаратурой и организации силово-
го питания канала Как правило,
связь электронной аппаратуры
с подвеской выполняется радиочас-
тотными кабелями марок РК, РД,
которые имеют защитную изоляцию,
электростатический экран, высоко-
частотную изоляцию (обычно поли-
этилен или фторопласт) токонесу-
щей жилы; кабели характеризуются
небольшой удельной емкостью, по-
рядка 100 пФ/м. Кабели для защи-
ты от переменных силовых электро-
магнитных полей, которые создают-
ся силовым оборудованием АЭС,
прокладываются в специальных ко-
робах или стальных трубах, выпол-
няющих роль электромагнитного эк-
рана, соединенного с электротехни-
ческим заземлением здания АЭС.
Питание измерительных каналов
организуется обычно не менее чем
от двух источников, так чтобы отказ
одного источника питания не при-
водил к отказу канала, а следова-
тельно, к потере информации о со-
стоянии реактора Часто источники
питания выбираются разных типов:
один переменного напряжения, дру-
гой— постоянного. В качестве ре'
зервного источника питания исполь-
зуются аккумуляторные батареи, и
при обесточивании всего оборудова-
ния АЭС по переменному напряже-
нию каналы контроля активной зо-
ны реактора остаются в работе (см.
гл. 13).
Основные достоинства токового
метода измерения нейтронного
потока ядерного реактора — про-
стота структуры измерительных
каналов.
К недостаткам этого метода из-
мерения следует отнести высокие
требования к сопротивлению изоля-
ции цепей ’ прохождения сигнала
в подвеске и линиях связи с элек-
тронной аппаратурой и невозмож-
ность измерения малых плотностей
нейтронного потока, значение кото-
рых соответствует «нулевому» уров-
ню мощности реактора.
Импульсный метод. Как показа-
но в (5.7), ,при известном среднем
заряде в импульсе от попадания в
детектор нейтрона дн или гамма-
кванта qT скорость образования им-
пульсов тока на детекторе при
падающих на него потоках Фн
и Фг можно записать в следующем
виде-
/а = /н + А- = Фн-^-+Фг>- (5 24)
*7н	Яг
Учитывая, что qB>qr и амплиту-
да импульса напряжения на емко-
сти детектора пропорциональна зна-
чению заряда в импульсе, можно,
используя амплитудный дискрими-
натор, выделить импульсы, образо-
ванные нейтронами. Амплитудный
дискриминатор представляет собой
устройство, которое пропускает на
выход только те импульсы, ампли-
туда которых выше некоторого за-
данного уровня напряжения, имену-
емого порогом (Un)- Пусть порог
дискриминации выбран таким обра-
зом, что UB>Un>Ur, где Un и UT —
средние амплитуды импульсов, об-
разованных соответственно нейтро-
нами и гамма-квантами, или, что то
же самое, qB>qn>qr, где qB — экви-
валентный заряд, развивающий на
детекторе импульс с амплитудой,
равной порогу. Тогда число импуль-
сов /д на детекторе, образующих за-
ряд выше порога qn, можно рассчи-
85
тать по. формуле
/д(<7п) = /нехР	=76+
\ q и /
+frexp (-=£!-).	(5 25)
\ q г/
Импульсы от гамма-излучения,
которые могут пройти через дискри-
минатор, вызовут погрешность. Вы-
ражение для относительной погреш-
ности, вызванной указанным явле-
нием имеет вид
g Гд(*7п)	__f г (*7п)
fnGZn)	fn(^n)
= Л*ар
?2п (<7j ~ <?2н)
'i'Wr
(5 26)
Это выражение при известных
значениях qr, qs, qn, Фг и заданной
относительной ошибке б позволяет
определить значение минимального
потока нейтронов, с которого мож-
но проводить измерения с заданной
точностью
Д)чин _ Avn ?2n(<72r	<72н)
W 	 -Г" ели	 — —_
н Й71н<7г	[	<72г<72н
(5 27)
Максимальная скорость счета
детектора в импульсном режиме
определяется временем разрешения
измерительного канала тр. В пра-
вильно спроектированном канале шем
Рис. 5 9 Схемы импульсных каналов измерения,
контроля и защиты
а — канал со звуковой сигнализацией относительного уве-
личения нейтронной плотности, б — канал линейного изме-
рения скорости счета, в — канал логарифмического измере-
ния скорости счета, г — канал измерения периода увеличе-
ния мощности
время разрешения не должно быть
больше времени разрешения детек-
тора, которое в свою очередь опре-
деляется временем собирания элек-
тронной составляющей заряда на
его электродах, т. е. тр^тэ. В этом
случае
^кс^1/2гэ,	(5 28)
и максимальный поток нейтронов,
регистрируемый импульсным мето-
дом,
ФГ = ?н^Мн. (5.2Э)
Диапазон измерения нейтронно-
го потока, который может обеспе-
чить импульсный метод при задан-
ной погрешности измерения б и из-
вестных значениях gH, qr, qn, Фг, со-
ставляет
Фмакс	.—	Г „ —п	— ч
и__ for ехр *7 П Q н 
фМин 2тэ^нФг	<?2г<72н
(5.30>
Поскольку величина Фг меняет-
ся с изменениями Фн, для практи-
ческих расчетов можно использо-
вать величину Фгмакс, которая оце-
нивает максимальный поток гамма-
излучения в месте размещения де-
тектора при его использовании в им-
пульсном режиме. Такой подход
к выбору Фг обеспечит расчетный
диапазон работы канала в наихуд-
случае
Схемы импульсных кана-
лов измерения показаны на
рис. 5.9. Все типы измеритель-
ных каналов имеют одинако-
вую входную часть, состоя-
щую из детектора /, линии
связи с предусилителем 2, ли-
ний связи предусилителя с им-
пульсным усилителем 5, вклю-
чающим амплитудный дискри-
минатор и формирователь.
Предусилитель осущест-
вляет предварительное усиле-
ние импульсов детектора перед
подачей их в линию связи к
импульсному усилителю, что
позволяет уменьшить влияние
на амплитуду импульса емко-
сти кабеля, связывающего де-
86
Рис 5.10 Эквивалентная электрическая
схема входной части импульсного канала
тектор в подвеске с предусилителем.
На рис. 5 10 показана эквивалент-
ная электрическая схема детектора,
линии связи и входной цепи пред-
усилителя. Из анализа приведенной
схемы следует, что амплитуда им-
пульса на входе в предусилитель
будет тем меньше, чем больше ве-
личина суммарной емкости С2=
=Сд+Ск+Свх, где Gk — емкость
кабеля; Свх—входная емкость пред-
усилителя. Для того чтобы ампли-
туда была возможно больше, пред-
усилитель размещают непосредст-
венно около подвески, тем самым
значительно уменьшая возможную
величину Ск. Для передачи сигнала
от подвески к предусилителю ис-
пользуют высокочастотный кабель
марки РК с удельной емкостью око-
ло 25 пФ/м. В качестве входного
элемента в предусилителе использу-
ют транзисторный каскад с малой
входной емкостью.
В предусилителях, предназна-
ченных для работы со счетчиками,
значение /?вх составляет 105—
106 Ом, а для работы с ионизацион-
ными камерами 103—104 Ом. Вы-
ходное сопротивление предусилите-
ля, как и входное сопротивление ли-
нейного импульсного усилите-
ля, на который работает предусили-
тель, определяется волновым сопро-
тивлением кабеля, соединяющего их.
Значение этого сопротивления в за-
висимости от типа кабеля колеблет-
ся от 50 до 150 Ом. Требуемый ко-
эффициент усиления в канале опре-
деляется отношением порога ампли-
тудного дискриминатора к амплиту-
де сигнала, соответствующего сред-
нему значению заряда в импульсе.
Для ионизационных камер порог
дискриминации обычно выбирается
в пределах от 1 до 10 В при значе-
нии амплитуды сигнала на детекто-
ре (50—500)-10“6 В, требуемый ко-
эффициент усиления в этом случае
будет йи=(2-^-20) • 104. Линейный
усилитель обычно имеет десяти-
кратный диапазон регулировки ко-
эффициента усиления, например от
2 до 20, тогда предусилитель дол-
жен иметь постоянный коэффициент
усиления, равный 103—104.
Коэффициент усиления в тракте
передачи сигнала от подвески к ам-
плитудному дискриминатору дол-
жен обладать определенной ста-
бильностью. Требование к стабиль-
ности коэффициента усиления и по-
рога амплитудного дискриминатора
определяется необходимой точно-
стью измерения скорости счета.
В каналах измерения частоты им-
пульсов с приведенной погрешно-
стью измерения скорости счета им-
пульсов ±5% нестабильность коэф-
фициента усиления и порога дис-
криминации не должна превышать
± 1 % •
Следующий за амплитудным дис-
криминатором формирователь нор-
мализует каждый импульс по ам-
плитуде и длительности. Таким об-
разом, входная часть импульсных
каналов измерения разных типов
представляет собой как бы норми-
рующий преобразователь импульсов
детектора по амплитуде и длитель-
ности. Дальнейшее преобразование
сигнала детектора связано с опре-
делением текущей частоты следова-
ния сформированных импульсов,
пропорциональной плотности ней-
тронного потока реактора
Канал, изображенный на рис.
5 9,а, позволяет подсчитывать с по-
мощью пересчетного устройства 4
количество нормализованных им-
пульсов и через определенное коли-
чество импульсов подавать импульс
на устройство выдачи звукового
сигнала 5. Это позволяет операто-
ру, где бы он ни находился, по ча-
стоте звуковых сигналов определять
изменения нейтронной плотности
в месте расположения детектора.
Канал, изображенный на рис.
5.9,6, позволяет измерять скорость
87
счета нормализованных импульсов
в линейном масштабе с помощью
выходного указателя скорости сче-
та 7, проградуированного в имп/с.
В этот канал, как правило, вводят
апериодическое звено 6 с перемен-
ной постоянной времени. Рабочий
диапазон канала составляет четы-
ре-пять декад и позволяет подекад-
но измерять скорость счета до зна-
чений 105 имп/с с приведенной по-
грешностью в пределах каждого
диапазона не более ±5%.
Для общей оценки изменения
скорости счета часто оказывается
неудобным иметь переключатель
диапазонов, поэтому измерители
скорости счета выполняют с лога-
рифмическим преобразователем 8,
позволяющим по одной шкале при-
бора 9 измерять скорости счета до
пяти декад. Структура такого кана-
ла изображена на рис 5.9,в.
Канал, изображенный на рис.
5 9,г, используется для измерения
периода подъема мощности в реак-
торе. Он аналогично токовому кана-
лу измерения периода содержит ло-
гарифматор 10, дифференциатор 11
и показывающие или регистрирую-
щие приборы 12, 13.
Основными достоинствами им-
пульсного метода измерения ней-
тронного потока являются возмож-
ность регистрации низких плотно-
стей нейтронного потока, значение
которых соответствует «нулевому»
уровню мощности, что позволяет
контролировать состояние активной
зоны реактора в период проведения
перегрузочных работ, т. е. когда
реактор находится в глубоком под-
критическом состоянии; малая чув-
ствительность к гамма-излучению;
невысокие требования к изоляции
линий связи от предусилителя к по-
следующим устройствам.
К недостаткам этого метода из-
мерения нейтронного потока можно
отнести очень высокие требования
к защите от электромагнитных по-
мех и наводок; более сложную, чем
у токового канала, структуру аппа-
ратуры измерительных каналов.
88
Рассмотренные методы измере-
ния нейтронного потока и структу-
ры измерительных каналов исполь-
зуются в системе контроля нейтрон-
ного потока ядерных реакторов.
Рассмотрим некоторые характери-
стики используемых на практике си-
стем контроля.
Система контроля реактора
БОР-60 формирует сигналы по ско-
рости счета, значениям- тока, мощно-
сти и периода увеличения мощно-
сти, которые передаются на показы-
вающие и самопишущие приборы и
в систему аварийной защиты по
мощности и периоду. Весь диапазон
контроля нейтронного потока ядер-
ного реактора на быстрых нейтро-
нах БОР-60 составляет девять декад
и обеспечивается ионизационными
камерами типа КНК-53М компенси-
рованными к гамма-излучению.
Диапазоны работы по нейтронному
потоку импульсных и токовых де-
текторов показаны на рис. 5.11.
Диапазон работы импульсных изме-
рительных каналов 1 составляет че-
тыре декады изменения нейтронной
плотности, начиная с «нулевого»
уровня мощности, а токовых кана-
лов 2 — шесть декад. Диапазоны
измерительных каналов имеют пе-
рекрытие на одну декаду. Система
обеспечивает независимое измере-
ние плотности нейтронного потока и
периода разгона ядерного реактора
тремя измерительными каналами.
Каждый канал по каждому измеря-
емому параметру имеет на пульте
Рис 5 11 Диапазоны работы детекторов1
системы контроля реактора БОР-60
оператора индивидуальный показы-
вающий прибор и может быть под-
ключен к любому из двух самопи-
шущих приборов, размещенных на
щите оператора. Каждый канал
снабжен автоматической системой
контроля исправности с табло сиг-
нализации исправности канала на
щите оператора и системой для
проверки выходных цепей, формиру-
ющих сигналы предупредительной
сигнализации и аварийной защиты,
которая также снабжена сигналь-
ными табло на щите оператора.
Структура формирования сигналов
в аварийную защиту от измеритель-
ных каналов осуществляется по ма-
жоритарному принципу «два из
трех» Это позволяет на одном из
каналов проводить ремонтные рабо-
ты без блокирования исполнитель-
ных цепей аварийной защиты Од-
нако следует помнить, что время
проведения таких работ должно
быть минимальным, поскольку при-
ход любого аварийного сигнала,
действительного или ложного, вы-
зывает останов реактора. Поэтому
время ремонтных работ ограничива-
ется временем замены аппаратуры
неисправного измерительного кана-
ла на резервную. Конструктивное
исполнение элементов системы по-
зволяет проводить такую замену по-
блочно или поканально за время не
более 0,5 ч.
Кроме указанного оборудования
система контроля реактора БОР-60
имеет два токовых канала с галь-
ванометрами и два с самопишущи-
ми приборами со структурой, пока-
занной на рис. 5.8,а и б.
Рнс 5 12. Структура канала контроля нейт-
ронного потока ВВЭР-440.
/ — детектор нейтронного потока, 2 — АКНП, 3 —
мажоритарная схема «2 из 3»
Аналогичную структуру системы
контроля имеют реакторы БН-350 и
БН-600.
Структура системы для одного
измеряемого параметра реактора
ВВЭР-440 (например, мощности),
построенная на комплексе аппара-
туры контроля нейтронного потока
(АКНП), показана на рис. 5.12. Эту
структуру отличает рациональное
использование детекторов, которое
позволяет дублировать каждый ка-
нал измерения. Две одинаковые не-
зависимые группы формирования
аварийных сигналов в системе защи-
ты увеличивают надежность работы
и улучшают эксплуатационные ха-
рактеристики системы, обеспечивая
возможность оперативного опробо-
вания прохождения сигналов АЗ
вплоть до срабатывания исполни-
тельных цепей и проведение дли-
тельных ремонтных и профилакти-
ческих раббт при временном отклю-
чении одного из каналов.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
УПРАВЛЕНИЕ МОЩНОСТЬЮ
ЯДЕРНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА
в.1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ
Как указывалось в гл. 3, для уп-
равления мощностью реактора не-
обходимо изменять эффективный
коэффициент размножения нейтро-
нов k. В энергетических реакторах
это может осуществляться либо до-
бавлением (удалением) некоторого
количества топлива в активную зо-
ну, либо введением (выведением) в
зону специальных поглотителей
нейтронов. В качестве поглотителей
используются вещества, содержа-
89
щие изотопы, интенсивно захваты-
вающие нейтроны бор 10В, кадмий
113Cd, европий 151Еи или гафний
174Hf При этом добавление топли-
ва в зону увеличивает коэффициент
размножения k, а введение погло-
тителей уменьшает. Основным спо-
собом изменения количества топли-
ва или поглотителя в зоне является
механическое перемещение исполни-
тельных органов, содержащих соот-
ветствующие вещества В реакторах
типа ВВЭР кроме механических
органов используется введение по-
глотителя добавлением борной кис-
лоты (содержащей 10В) в теплоно-
ситель первого контура. С точки
зрения воздействия на реактивность
оба эти способа эквивалентны. Но
изменение концентрации бора из-за
малой скорости его выведения из
контура обычно применяется для
компенсации медленных изменений
реактивности в процессе кампании
реактора. Оперативное (быстрое)
регулирование мощности осуществ-
ляется механическим перемещением
исполнительных органов.
В энергетических реакторах в
качестве механических исполнитель-
ных органов используются стержни
или пластины, содержащие погло-
тители нейтронов. Применяется
также перемещение топливной сбор-
ки по высоте, благодаря чему мож-
но вводить горючее в зону. Некото-
рые исполнительные органы выпол-
нены комбинированными: они со-
держат как топливо, так и поглоти-
тель. Перемещение такого органа
одновременно увеличивает количе-
ство топлива в зоне и уменьшает
количество поглотителя, что повы-
шает эффективность воздействия на
реактивность. Реактивность (изме-
нение коэффициента размножения),
которая вносится в реактор при
перемещении исполнительного орга-
на из одного крайнего положения
в другое, называется эффективно-
стью исполнительного органа Иног-
да эффективность также называют
«весом» исполнительного органа.
Термин «вес» не следует путать с
силой тяжести.
90
Исполнительные органы обычно
располагаются в реакторе верти-
кально, с тем чтобы при освобож-
дении они могли перемещаться под
действие силы тяжести. При таком
движении топливо должно выво-
диться из зоны, а поглотитель вво-
диться, что приводит к уменьшению
коэффициента размножения, напри-
мер при аварийном обесточении
приводов.
При движении исполнительного
органа вдоль оси активной зоны
реактивность, которая вносится при
его перемещении на 1 см (Дй/Д/),
неодинакова и зависит от распре-
деления нейтронного потока в реак-
торе. Обычно быстрее всего изме-
няется реактивность при движении
органа вблизи средней плоскости
реактора, где поток максимален
(рис. 6 1). Вблизи границы актив-
ной зоны эффективность перемеще-
ния стержня очень мала. Для сиг-
нализации положения органа на
нем устанавливаются путевые ПВ и
конечные КВ выключатели. Обычно
устанавливаются пять выключате-
лей: нижние (НКВ и НПВ), верх-
ние (ВПВ и ВКВ) и средний СПВ
(рис. 6.1). Сигналы от выключате-
лей используются и в системе авто-
матики.
Реактивность, вносимая испол-
нительным органом в единицу вре-
мени, называется его скоростной
эффективностью р'. Она может быть
вычислена как
р'=(Д£/Д/)х>,
где v—максимальная скорость пе-
ремещения исполнительного органа.
’ Wr
ДК/
0,8
0&
0,Ц
0,2
0 А 0,2*0,Чк0,6к0,8k1,0l/lMaKc
НКВ НПВ СПВ ВПВ ВКВ
Рис 61 Эффективность исполнительного
органа реактора в зависимости от его по-
ложения в активной зоне
Очевидно, что при движении ор-
гана с постоянной скоростью его
скоростная эффективность не посто-
янна и максимальна при дви-
жении вблизи средней плоскости
реактора.
Усилие, необходимое для пере-
мещения исполнительных органов,
создается электромеханическим,
пневматическим или гидравличе-
ским приводом. Наибольшее рас-
пространение получили электроме-
ханические приводы (см. §6.2). По
назначению исполнительные органы
реактора делятся на аварийные,
компенсирующие и регулирующие.
Поглотители аварийных органов
во время работы реактора нахо-
дятся вне активной зоны и в слу-
чае появления аварийного сигнала
вводятся в нее. Запас реактивнос-
ти этих органов должен быть дос-
таточен для надежного гашения
цепной реакции. Компенсирующие
органы при извлечении увеличива-
ют реактивность, которая теряется
в таких медленно протекающих
процессах, как выгорание топлива и
накопление продуктов деления Эти
органы также компенсируют мощ-
ностные и температурные эффекты
реактивности, возникающие при
значительных изменениях мощнос-
ти, например при пусках реактора.
Регулирующие органы исполь-
зуются для компенсации быстрых
изменений реактивности и вывода
реактора на требуемый уровень
мощности. Следует отметить, что в
некоторых типах реактора эти
функции органов управления объ-
единяются. Так, могут быть объе-
динены функции компенсации и ре-
гулирования, а органы управления
реакторов типа ВВЭР, как правило,
выполняют все три функции.
Конструкции исполнительных
органов могут быть самыми разно-
образными и определяются конст-
рукцией реактора. Они могут либо
располагаться в «сухих» каналах,
т. е. каналах, герметизированных
относительно теплоносителя, либо
перемещаться непосредственно в
теплоносителе. Охлаждение испол-
Рис 6 2 Устройство компенсирующей кас-
сеты
нительного органа, расположенного
в среде теплоносителя, осуществля-
ется последним, а исполнительные
органы, размещаемые в сухих ка-
налах, как правило, охлаждаются
газом под небольшим давлением
Обычно для этой цели применяется
гелий или азот.
Конструктивно вытеснение топ-
лива организуется следующим об-
разом: топливная кассета имеет на-
садку, выполненную из поглощаю-
щего материала (рис. 6.2). При пе-
ремещении такой кассеты часть
топлива выводится за пределы ак-
тивной зоны и замещается поглоти-
телем нейтронов. Основным недо-
статком такой конструкции являет-
ся большая масса (200—300 кг) и,
следовательно, большое тяговое
усилие привода, необходимо для пе-
ремещения такого органа.
Применение стержней разнооб-
разных сечений (рис. 6.3), распола-
гаемых между топливными кассе-
тами или внутри топливной кассе-
ты с поглощающей насадкой приво-
дит к ухудшению распределения
нейтронного поля внутри объема
реактора, так как в местах их рас-
положения нейтронный поток резко
спадает. Лучшие результаты дает
применение так называемых клас-
теров, т. е. достаточно тонких по-
глощающих элементов, располагае-
мых внутри топливных кассет и пе-
ремещаемых одним приводом (рис.
6.4). В случае достаточно большого
числа кассет с кластерами нерав-
номерность нейтронного поля реак-
тора получается существенно мень-
шей, чем в случае использования
стержней управления другого типа
той же эффективности.
91
Рис 6 3 Расположение стержней управления в топливных кассетах
а — расположение поглощающего стержня между топливными кассетами шестигранного сечения, b — рас-
положение поглощающего стержня между топливными кассетами квадратного сечения, в — расположе-
ние поглощающего стержня внутри топливной кассеты, 1 — топливные кассеты, 2 — тепловыделяющие-
элементы, 3 — поглощающие стержни
В реакторах типа ВВЭР-440 при-
меняются исполнительные органы
унифицированного типа, выполняю-
щие все три функции и изготавли-
ваемые в виде топливных кассёт с
насадкой из поглощающего мате-
риала. В реакторах ВВЭР-1000 для
целей управления используются
кластеры. Как в том, так и в дру-
гом случае органы регулирования
объединяются в группы, причем
имеется возможность перемещать их
индивидуально и фиксированными
группами. Как правило, имеется
возможность формировать произ-
вольную группу органов управле-
ния.
В реакторах с графитовым за-
медлителем исполнительные орга-
ны обычно располагаются в сухих
каналах, проходящих через замед-
литель.
Рис 6 4 Топливная кассета с кластером
/ — топливная кассета, 2 — тепловыделяющие
элементы, 3 — поглощающие стержни, 4 — ди-
станционирующая рёшетка
92
Кроме изменения общей мощ-
ности реактора на исполнительные
органы возлагается также задача
выравнивания пространственного
распределения поля энерговыделе-
ния. Как известно, неравномерность
энерговыделения приводит к мест-
ным перегревам тепловыделяющих
элементов, а также к неравномер-
ному выгоранию топлива по актив-
ной зоне, сокращает кампанию ре-
актора, ухудшает коэффициент ис-
пользования топлива. Это снижает
безопасность реактора, ухудшает
его экономические показатели ра-
боты, что, конечно, недопустимо. В
связи с этим и возникает упомяну-
тая выше задача. Различают вы-
равнивание поля по радиусу реак-
тора, при котором добиваются,
чтобы неравномерность тепловыде-
ления всех сборок по радцусу реак-
тора была минимальной, и вырав-
нивание поля по высоте, при кото-
ром добиваются минимальной не-
равномерности тепловыделения по
высоте реактора.
Выравнивание тепловыделения
по сечению производится теми же
органами, что и изменение общей
мощности реактора. При этом ор-
ганы, содержащие поглотитель, вво-
дятся в те части сечения реактора,,
где наблюдается превышение теп-
ловыделения над средним. Для со-
хранения общего коэффициента1
размножения постоянным в тех
частях сечения, где наблюдается по-
Рис 6.5. Выравнива-
ние поля тепловыде-
ления в реакторе.
а — выравнивание поля
по радиусу реактора, по-
ложение стержней до
выравнивания, б — вы-
равнивание поля по ра-
диусу реактора, положе-
ние сгеожней после вы
равнивания, в — вырав
нивание поля по высоте
прн снижении мощности
реактора, г — выразни
вание поля по высоте
при повышении мощно-
сти реактора, АЗ — ак-
тивная зона, /—мощ
ность 100% номинальной,
П — /“0, мощность 50
номинальной, III — t*=
-8 ч, мощность 50% но-
минальной, /V — /==8 ч,
мощность 100% номи-
нальной, V — мощность
100% номинальной, вы-
равнивание поля, VI —
завершение процесса вы-
равнивания, мощность
100% номинальной
нижение тепловыделения по отно-
шению к среднему, поглотители вы-
водятся.
В реакторах типа ВВЭР наилуч-
шее выравнивание поля по объему
зоны достигается применением ком-
бинированного метода—введением
жидкого поглотителя (борной кис-
лоты) и выведением за пределы ак-
тивной зоны всех твердых поглоти-
телей за исключением одной груп-
пы исполнительных органов, раз-
мещаемых, как правило, в цент-
ральной части зоны, т. е. там, где
нейтронный поток максимален.
На рис. 6 5,а, б показан пример тако-
го выравнивания. Представлен ход тепло-
выделения в плоскости, проходящей через
вертикальную ось реактора, и положение
поглощающих стержней до выравнивания
(а) и после него (б).
На рис. 6 5,а, б условно показано дви-
жение только двух стержней, в действи-
тельности такое выравнивание обычно
производится движением большего числа
стержней. Выравнивание по радиусу реак-
тора може? также производиться движе-
нием кассет, содержащих топливо.
Выравнивание тепловыделения по вы-
соте обычно производится с помощью уко-
роченных стержней, длина поглощающей
части которых составляет около 1/2 пол-
ной высоты активной зоны. При отсутствии
перекосов поля по высоте , укороченные
стержни находятся в крайнем верхнем по-
ложении (вне активной зоны).
Одной из основных причин неравно-
мерности энерговыделения по высоте реак-
, тора являются пространственные колеба-
ния мощности, связанные с периодическим
перераспределением по объему активной
зоны концентрации 135Хе и наличием об-
ратной связи между этой концентрацией и
мощностью, — так называемые ксеноновые
колебания Вероятность этих колебаний воз-
растает с увеличением размеров реактора,
а также в случае возмущений в распреде-
лении мощности. При снижении мощно-
сти реактора, например, на 50% (рис. 6.5,в)
путем введения в активную зону стержней
управляющей группы 2 происходит иска-
жение поля 1. Для его компенсации в ниж-
нюю часть зрны вводят группу укорочен-
ных стержней 3. При подъеме мощности
до номинальной произойдет «выпучивание>
поля энерговыделения в верхней части ак-
тивной зоны, которое компенсируется пере-
мещением стержней 3 вверх (рис 6 5,г).
Процесс управления завершается полным
извлечением всех стержней за пределы ак-
тивной зоны.
Конструкция исполнительных
органов и их приводов должна
удовлетворять требованиям ядер-
ной безопасности, т. е. исключать
возможность неконтролируемого
разгона реактора. Все органы долж-
ны иметь указатели положения
и конечные выключатели. Должна
быть исключена возможность ввода
положительной реактивности с по-
мощью регулирующих или компен-
сирующих органов, если органы
9Х
аварийной защиты не взведены (не
находятся в верхнем положении).
'Скорость введения положительной
реактивности исполнительным орга-
ном при его движении с максималь-
ной скоростью не должна превы-
шать 0,07 р с-1 (р — доля запазды-
вающих нейтронов, см. § 3 2). Если
эффективность исполнительного ор-
гана превышает 0,7 р, то при руч-
ном управлении им введение допол-
нительной реактивности должно
’быть шаговым с весом шага не бо-
лее 0,3 р Шаговое движение озна-
чает, что при повороте ключа управ-
ления в положение «вверх» движе-
ние будет продолжаться только
ограниченное время, после чего
исполнительный орган автоматичес-
ки остановится. Дальнейшее движе-
ние вверх может начаться только
после того как оператор возвратит
ключ в нейтральное положение, а
затем снова повернет его в положе-
ние «вверх» Шаговое движение
уменьшает вероятность ввода избы-
точной положительной реактивности
из-за неправильных действий опера-
тора.
При наличии в реакторе разно-
** родных исполнительных органов
должно быть организовано взаимо-
действие между регулирующими ор-
ганами Наиболее просто такое
взаимодействие реализуется с по-
мощью путевых выключателей
(рис. 6 1). Если в процессе работы
(например, компенсации эффектов
выгорания) регулирующий орган
достигает верхнего путевого выклю-
чателя, ВПВ включает компенси-
рующий орган на движение вверх.
Это вызывает небольшое увеличение
мощности, которое воспринимается
регулятором и заставляет двигать-
ся регулирующий орган вниз. При
достижении регулирующим органом
среднего путевого выключателя
СПВ движение компенсирующего
органа прекращается. При достиже-
нии регулирующим органом НПВ
операции производятся в обратном
порядке. Таки^ образом, регулирую-
щий орган все время находится в
зоне наибольшей эффективности.
“94
В реакторе БН-600 управление
осуществляется следующими испол-
нительными органами: регулирую-
щими стержнями (PC), компенси-
рующими пакетами (КП), централь-
ным температурным компенсатором
(ЦТК) и стержнями аварийной за-
щиты (АЗ). PC, ЦТК и АЗ содер-
жат поглотитель. Так как присут-
ствие больших количеств поглотите-
ля в реакторе на быстрых нейтронах
снижает коэффициент воспроизвод-
ства горючего, при работе на мощ-
ности стержни АЗ и ЦТК должны
быть выведены из зоны, а компен-
сация эффектов реактивности про-
изводится перемещением КП, содер-
жащих горючее. Управление ЦТК
и КП производится следующим об-
разом. При достижении PC одного
из путевых выключателей ПВ
(верхнего или нижнего) произво-
дится автоматическое перемещение
ЦТК (вверх или вниз)' до тех пор,
пока PC не возвратится на средний
ПВ. Если при подъеме мощности
реактора ЦТК достигнет верхнего
концевого выключателя, то управле-
ние от PC передается на блок
группового управления КП, который
осуществляет их последовательное
перемещение до возвращения PC
на средний ПВ. Если при подъеме
мощности реактора ЦТК достигнет
верхнего конечного выключателя, то
управление от PC передается на
блок группового управления КП, ко-
торый осуществляет их последова-
тельное перемещение до возвраще-
ния PC на средний ПВ.
В современных реакторах типа
ВВЭР все исполнительные органы
реактора унифицированы, т. е. вы-
полняют все три функции управле-
ния одновременно. Поэтому там не
возникает задачи взаимодействия
различного типа исполнительных
механизмов. Однако в этом случае
возникает задача автоматической
передачи управления от одной
группы исполнительных механизмов
к другой Это достигается, так же
как и при организации взаимодей-
ствия между разнородными испол-
нительными механизмами, с исполь-
зованием сигналов от верхних и
нижних ПВ. Средние ПВ в этом
случае отсутствуют. Регулирование
осуществляется группами исполни-
тельных механизмов, и передача уп-
равления происходит по групповому
сигналу ВПВ или НПВ, который
формируется до достижения тремя-
четырьмя исполнительными меха-
низмами, входящими в движущую-
ся группу, этих положений. В про-
межутке между ВПВ и ВКВ или
между НПВ и НКВ движутся две
группы, в результате чего дости-
гается равномерное введение эф-
фективности при движении группы
как в середине активной зоны, так
и вблизи ее краев.
6.2.	ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ
ПРИВОДЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
ОРГАНОВ РЕАКТОРА
Как уже указывалось в преды-
дущем параграфе, наиболее рас-
пространены электромеханические
приводы исполнительных органов
реактора. Требования к йим предъ-
являются как назначением исполни-
тельных органов (аварийные, ком-
пенсирующие, регулирующие), так
и конструкцией реактора. В ряде
случаев часть привода размещается
в среде первого контура и подвер-
жена воздействию высоких давле-
ний и температур, достигающих
20 МПа и 230 °C, что заставляет
идти на реализацию более сложных
конструктивных решений, использо-
вание специальных конструкцион-
ных материалов.
В настоящем параграфе будут
рассмотрены общие требования к
приводам исполнительных органов
реактора и конкретная реализация
их для двух наиболее распростра-
ненных в нашей стране типов энер-
гетического реактора — РБМК и
ВВЭР.
Основные требования к приво-
дам следующие:
максимальная скорость переме-
щения исполнительных органов
должна быть выбрана такой, чтобы
скоростная эффективность не пре-
вышала 0,07 (0 с”1;
должны быть обеспечены доста-
точные запасы по тяговому усилию,
необходимые для обеспечения тре-
буемой динамики перемещения ис-
полнительных органов;
должна быть обеспечена доста-
точно высокая скорость введения
поглощающего материала в актив-
ную зону реактора, необходимая
для быстрого гашения цепной реак-
ции;
для реакторов, у которых испол-
нительные органы разбиты на груп-
пы, должна быть обеспечена воз-
можность управления приводами
как в индивидуальном так и в груп-
повом режимах, причем в последнем
случае должна быть обеспечена
синхронность перемещения приво-
дов, объединенных в группы;
должна быть обеспечена индика-
ция перемещения органов регулиро-
вания с заданной точностью. Эта
точность зависит от значения поло-
жительной реактивности Д#ь при
введении которой период разгона
реактора станет равным уставке
предварительной сигнализации ава-
рийной защиты. Оператор должен
иметь возможность оценить переме-
щение органов управления,приводя-
щее к введению реактивности около
0,5 Д&ь Для реактора ВВЭР-4404
это значение Д&1 = 0,001, соответст-
вующее перемещение исполнитель-
ного органа составляет 12,5 мм,
а максимальная погрешность при
измерении этого перемещения не
должна превышать ±5 мм;
должен быть обеспечен необхо-
димый срок службы приводов
время непрерывной работы без об-
служивания;
приводы должны быть работо-
способны в тяжелых условиях ок-
ружающей среды;
конструкция привода должна
обеспечивать безопасность работы,
реактора, должно быть исключено
неуправляемое движение регули-
рующего органа вверх в случае лю-
бой неисправности устройств элек-
тропитания привода.
Для органов управления первых
отечественных реакторов типа’
95
Рис. 6 6. Схема электромеханического при-
вода винт — шариковая гайка:
а. — привод регулирующих и компенсирующих
органов реактора, б — верхняя часть привода
аварийных органов реактора
ВВЭР, выполненных в виде топлив-
ных кассет с поглощающими на-
садками (масса 200—300 кг), при-
менялся электромеханический при-
вод винт—шариковая гайка с син-
хронным реактивным электродви-
гателем с частотным управлением
(рис. 6.6,а). В случае подачи на
►статор этого электродвигателя на-
пряжения постоянного тока элек-
тродвигатель развивает тормозной
момент, удерживающий орган ре-
гулирования от движения вниз са-
моходом. Подача напряжения низ-
кой частоты 0,5—1,0 Гц приводит к
вращению ротора и, ‘следовательно,
перемещению органа регулирова-
ния. Реверс двигателя обеспечива-
ется изменением чередования фаз.
'Статор 7 этого электродвигателя
размещен в герметичной рубашке
96
19, изготовленной из немагнитной
нержавеющей стали, а ротор 20 на-
ходится в среде первого контура.
Отвод тепла от статора приво-
да осуществляется только естест-
венной конвекцией с внешней сто-
роны кожуха. Аналогичные реше-
ния реализованы и во всех более
поздних конструкциях приводов с
синхронными реактивными электро-
двигателями, что, конечно, возмож-
но только при применении тем-
пературостойких электротехниче-
ских изоляционных материалов.
Вращение от ротора электродвига-
теля 20 через карданное соедине-
ние 8 передается полому винту 11,
по которому вертикально переме-
щается шариковая гайка 12. Нали-
чие карданного соединения позво-
ляет иметь свободную подвеску си-
стемы винт—гайка и, следователь-
но, облегчает операцию сцепления
привода с головкой кассеты.
Шариковая гайка удерживается
от вращения роликовыми упорами
13, движущимися в двух вертикаль-
ных направляющих 14. Корпус гай-
ки соединяется со штангой 16, ко-
торая с помощью механизма сцеп-
ления байонетного типа 17 соеди-
няется с головкой кассеты 18. На-
личие разъемного соединения при-
вода и органа регулирования—в
данном случае топливной кассеты
с поглощающей насадкой—обеспе-
чивает технологию извлечения от-
работавших в реакторе кассет и
загрузку свежих и позволяет пов-
торно использовать привод органа
управления в комплекте с новой
топливной кассетой.
Верхний конец вала электро-
двигателя с помощью зубчатой
муфты 6 соединяется с магнитной
муфтой 5 сельсинного указателя
положения. Между ведомой и веду-
щей частями магнитной муфты на-
ходится разделительный стакан 4,
отделяющий полость первого кон-
тура от окружающего воздушного
пространства. Таким образом ре-
~ дуктор 3 и сельсин 2 датчика поло-
жения 1 работают в воздухе, нахо-
дясь вне среды первого контура.
I
Снаружи чехла укреплены магнит-
ные датчики положения 9 и 15.
Когда к этим датчикам подходит
магнитный шунт 10, они дают сиг-
нал на остановку привода (при дви-,
жении вверх—датчик 9, при движе-
нии вниз—датчик 15).
На первых отечественных реак-
торах органы регулирования функ-
ционально разделялись. В связи с
этим привод органа аварийной за-
щиты несколько отличался конст-
руктивно от привода органа регу-
лирования. Нижняя его часть ана-
логична изображенной на рис. 6.6,а.
В верхней части этого привода
(рис. 6.6,6) размещается тарельча-
тый электромагнит аварийной защи-
ты 19. При поступлении сигнала
аварийной защиты катушки элек-
тромагнита 19 обесточиваются и
под действием силы тяжести
якорь электромагнита 21 вместе со
штангой 16 и кассетой падает. При
падении механизм расцепления 20
якоря электромагнита 21 со штан-
гой натыкается на клин (на рисун-
ке не показан), установленный вы-
ше электродвигателя 7, и расцеп-
ляет якорь 21 и штангу 16. Штан-
га вместе с кассетой падает в край-
. нее нижнее положение, а якорь
электромагнита пружиной 22 воз-
вращается в исходное положение.
Приводы органов регулирования
при поступлении сигнала аварий-
ной защиты обесточиваются и под
действием силы тяжести идут са-
моходом вниз.
Дальнейшее развитие этого ти-
па привода—замена кинематической
пары винт—гайка парой рейка—ре-
ечная шестерня. Такой привод был
применен на третьем блоке Ново-
воронежской АЭС. Реактор этого
блока имеет уже универсальные
органы управления, поэтому все они
оснащены однотипным приводом с
синхронным реактивным электро-
двигателем РД-42-4Р погружного
типа с частотным управлением. Этот
электродвигатель практически ни-
чем не отличается от электродви-
гателя, использованного в приводе
•Типа винт—гайка. Схема «реечно-
7—3154
Рис. 6 7 Схема электромеханического при-
вода рейка — реечная шестерня
го» привода изображена на рис.
6.7. Вращение от электродвигателя
7 через редуктор 6 с цилиндриче-
скими и коническими шестернями
передается реечной шестерне 5.
При включенном электромагните 4
механизм сцепления рейки с' рееч-
ной шестерней вводит последнюю
в зацепление с рейкой 8. Этот меха-
низм, условно вынесенный за пре-
делы привода на рис. 6.7, состоит
из стакана 12, шарнирно соединен-
ного с реечной шестерней.
К рейке жестко крепится штан-
га 9. На конце штанги имеется ме-
ханизм сцепления байонетного типа
10, который входит в зацепление с
головкой кассеты 11. В том случае,
когда привод обеспечивает переме-
щение органов управления вверх
или вниз с рабочей скоростью или
его стоянку, реечная шестерня и
рейка сцеплены. При поступлении
сигнала аварийной защиты элек-
тромагнит обесточивается, реечная
шестерня выходит из зацепления с
рейкой. Освобожденная рейка вмес-
97
Рис. 6 8 Схема электромеханического при-
вода рейка — реечная шестерня (усовер-
шенствованный вариант)
те с органом управления свободно
падает под действием силы тяжес-
ти. В этом типе привода применен
линейный датчик указателя поло- *
жения /, состоящий из катушек
трансформаторов 3 и магнитного
шунта 2, размещенного на рейке.
Когда шунт входит внутрь этих ка-
тушек, меняется потокосцепление
между обмотками. Это изменение
фиксируется электронными устрой-
ствами, формирующими сигнал по-
ложения органа регулирования, ко-
торый передается на индикаторы,
размещаемые на пульте оператора.
В линейном датчике указателя по-
ложения также вмонтированы дат-
чики путевых и конечных выключа-
телей, работающих по тому же
принципу, что и линейный указа-
тель положения.
На рис. 6.8 представлена схема
усовершенствованного привода.
Уменьшение передаточного отноше-
ния редуктора обеспечило движе-
•98
ние органа управления вниз само-
ходом при обесточивании Это поз-
волило отказаться от механизма
расцепления рейки с реечной шес-
терней, исключив из конструкции
наименее надежный элемент, но по-
требовало увеличения момента на
валу электродвигателя.
Электродвигатель перемещен в
верхнюю часть привода, а переме-
щение шунта линейного указателя
положения сделано меньше пере-
мещения органа регулирования, что
сократило общую длину привода.
В приводе применен синхронный
реактивный электродвигатель 6 ти-
па РД-42-4. Сверху электродвига-
теля устанавливается датчик указа-
теля положения /, состоящий ив
трансформаторно связанных кату-
шек 2 и шунта 5, установленного
на шариковой гайке 4. Всего кату-
шек 12- две для конечных выклю-
чателей, а остальные—для форми-
рования сигналов прохождения ме-
ханизмов промежуточных зон. Хо-
довой винт 7 датчика указателя по-
ложения связан с валом электродви-
гателя через муфту ограничения
момента 5.
Таким образом, если в резуль-
тате износа шариков в гайке они
разместятся неравномерно, что при-
ведет к заклиниванию механизма
указателя положения, то привод не
выйдет из строя в результате сра-
батывания этой муфты Статор
электродвигателя 6 расположен в.
герметичном кожухе 12, а ротор 13
находится в среде первого контура.
Его полый вал через редуктор 8
передает вращение на реечную шес-
терню 10, связанную с рейкой 9. К
рейке жестко прикреплена штанга,,
сцепленная с головкой кассеты 11.
Для перемещения органов регу-
лирования сравнительно малой мас-
сы (до 60 кг) применяется линей-
ный шаговый привод. Эжуг привод
обеспечивает удержание якоря и
связанного с ним регулирующего
органа в фиксированных положени-
ях, дискретное перемещение регули-
рующего органа шагами опреде-
ленной длины, а также сброс регу-
Рис 6 9 Линейный шаговый электродвига-
тель
лирующего органа при поступлении
сигнала аварийной защиты.
Основные преимущества приво-
да—это отсутствие в нем механи-
ческих передач типа винт—гайка,
рейка—реечная шестерня. Связь
якоря со статором осуществляется
только силами электромагнитного
поля, создаваемого обмотками
управления. Привод, так же как и
привод -с синхронным реактивным
двигателем, допускает возможность
электрического регулирования ско-
рости перемещения исполнительного
юргана путем изменения частоты
следования импульсов напряжения
витания, подаваемого на обмотки
управления двигателя.
Статор линейного шагового дви-
гателя (рис. 6.9) представляет со-
•бой тонкостенный кожух /, в зоне
каждой из четырех фаз которого
вварены магнитные полюсы. На
лолюсах установлены 0-образные
7*
катушки 2, причем каждая фаза
образована четырьмя катушками.
Снаружи полюсов установлены
кольцевые магнитопроводы. Якорь
двигателя 3, одновременно являю-
щийся подвижным элементом при-
вода, представляет собой трубчатую
конструкцию со сквозными попереч-
ными пазами, которые образуют
зубцовую зону магнитопровода.
Внутри якоря размещается сердеч-
ник 4 В верхней части якоря рас-
положены направляющие подшип-
ники, а в нижней—захват байонет-
ного типа с шариковой защелкой 5.
Линейный шаговый двигатель
представляет собой четырехфазную
электрическую машину с пассивным
якорем трубчатой формы Катушки
в каждой фазе соединены последо-
вательно Возбуждение катушек
производится однополярными им-
пульсами напряжения, подаваемыми
в определенной последовательности.
Магнитный поток направлен пер-
пендикулярно продольной оси яко-
ря и замыкается через внутренний
сердечник и кольцевой наружный
магнитопровод. Каждый полюсный
наконечник сдвинут относительно
предыдущего на расстояние, равное
одному шагу привода, по отноше-
нию к зубцам якоря (рис. 6.10).
Коммутация фаз в режиме движе-
ния осуществляется попарно. Ре-
верс двигателя обеспечивается из-
менением порядка коммутации фаз
Для движения вверх реализуется
последовательность I-П, П-Ш, III-
IV, IV-I, а для движения вниз I-II,
IV-I, III-IV, П-Ш. В режиме фик-
сированного удержания якоря по-
стоянное напряжение подается на
любую пару фаз.
Как видно из рис. 6.10, при по-
даче напряжения на катушки 4
магнитов фаз I и II магнитное со-
противление фазы I будет мини-
мальным (зубцы 3 якоря 2 совпа-
дают с полюсом магнита /) и якорь
2 будет удерживаться в этом поло-
жении. Магнитный поток при этом
замыкается через полюс /, сердеч-
ник 6 и кольцевой магнитопровод
5. При подаче напряжения на фазы
99
Рис 6 10 Принцип действия линейного ша-
гового электродвигателя
II и III зубец якоря оказывается
сдвинутым относительно полюса
магнита фазы II на величину шага.
Якорь втягивается на эту величи-
ну. При дальнейшем чередовании
фаз процесс повторяется.
Датчик положения по приципу
действия аналогичен описанному
выше датчику положения реечного
привода с синхронным реактивным
электродвигателем. Блок катушек
этого датчика размещается внутри
герметичного корпуса, являющегося
основной несущей конструкцией
датчика, и расположен во внутрен-
ней полости якоря.
Рассмотрим теперь приводы,
используемые на реакторе типа
РБМК. В этом типе реактора при-
меняются стержни-поглотители для
.автоматического регулирования
мощности (АР), компенсации реак-
тивности (ручного регулирования)
и аварийной защиты (РР-АЗ), вы-
равнивания энерговыделения по вы-
соте активной зоны (УСП).
Наибольший интерес представ-
ляет механизм компенсации реак-
тивности (ручного регулирования)
и РР-АЗ, кинематическая схема ко-
торого приведена на рис. 6.11.
Электродвигатель постоянного то-
ка 4, имеющий встроенную элек-
100
тромагнитную муфту, тормозящую
его вал при подаче напряжения,
через передачу 5 передает враще-
ние на барабан 6, на который на-
матывается трос или стальная лен-
та, связанные со стержнем-погло-
тителем 7. Через кинематическую
передачу 1 вращение передается
сельсину-датчику 8 и кулачкам 3,
воздействующим на микровыключа-
тели 2 крайнего верхнего и нижне-
го положений стержня.
При отсутствии команд на дви-
жение цепи якоря и обмотки воз-
буждения электродвигателя обесто-
чены, напряжение подается на об-
мотки электромагнитной муфты,
барабан с тросом и стержнем за-
торможен. При подаче команды на
извлечение стержня напряжение с
муфты снимается, барабан растор-,
маживается и электродвигатель, на
который в этот момент подается на-
пряжение, получает возможность
извлечь стержень. Движение про-
должается до момента срабатыва-
ния верхнего концевого микровы-
ключателя.
При подаче сигнала АЗ электро-
магнитная муфта обесточивается, и
привод под действием силы тяжести
стержня начинает работать на опу-
скание в режиме динамического
торможения с самовозбуждением.
Введение стрежня в активную
зону может происходить и с пода-
чей импульсов напряжения в цепь
якоря для уменьшения времени пе-
реходного процесса. В этом случае
подается полное напряжение в цепь
якоря и на обмотку возбуждения,
снимается питание с элекгромаг-
нитной муфты. Привод начинает
работать на опускание в двигатель-
ном режиме. Затем снимается пи-
тание с обмотки якоря, привод на-
чинает работать на опускание в
режиме динамического торможения
под действием силы тяжести стерж-
ня.
Возможно опускание привода и
в другом режиме, когда напряжение
питания подается только на обмот-
ку возбуждения. Муфта обесточи-
вается, и привод под действием
силы тяжести стержня начинает ра-
ботать на опускание в режиме ди-
намического торможения с ослаб-
ленным потоком.
Управление приводами исполни-
тельных органов различного типа
может осуществляться как автома-
тически, так и дистанционно вруч-
ную с пульта оператора. Так, ава-
рийные исполнительные органы
срабатывают автоматически при
поступлении аварийных сигналов
по нейтронно-физическим или теп-
лотехническим параметрам. На пу-
льте оператора, кроме того, уста-
новлены две кнопки аварийной за-
щиты, нажатием любой из которых
можно вызвать срабатывание защи-
ты. Приводы регулирующих и ком-
пенсирующих исполнительных орга-
нов могут управляться по сигналам
от регулятора мощности реактора
или оператором с помощью ключей,
установленных на пульте в помеще-
нии -блочного щита управления. В
случае универсальных исполнитель-
ных органов все упомянутые выше
решения сохраняются.
6.3.	АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ
РЕАКТОРА
Автоматические системы регу-
лирования мощности (СРМ) пред-
назначены для поддержания мощ-
ности реактора (или локальной
мощности, т. е. мощности в отдель-
ных его зонах) в соответствии* с
заданным значением. Заданное зна-
чение может быть постоянным (ус-
танавливается вручную оператором)
или меняться в соответствии с тре-
бованиями сети; системы первого
типа применяются для блоков, ра-
ботающих в базисном режиме, а
второго—для блоков, работающих
в регулирующем режиме. В ряде
случаев энергоблоки оснащаются
системами обоих типов.
В качестве импульса, опреде-
ляющего мощность реактора, мож-
но брать как сигналы ионизацион-
ных камер, так и сигналы теплотех-
нических параметров. На малых
мощностях (до 10% Whom) сигналы
теплотехнических параметров не-
представительны (см. §5.1), поэто-
му системы, предназначенные для
регулирования низких уровней мощ-
ности, работают только по сигна-
лам от ионизационных камер. Так
как на малых мощностях не требу-
ется высокая точность регулирова-
ния мощности, использование та-
кого сигнала приемлемо. Вследст-
вие того что ионизационные камеры
подвержены выгоранию (снижению
уровня сигнала со временем под
действием потока нейтронов), а
также из-за влияния на их сигнал
таких факторов, как концентрация
борной кислоты в теплоносителе
или изменение распределения мощ-
ности по реактору, коэффициент
пропорциональности между мощ-
ностью реактора и сигналом камер
меняется в широких пределах и бо-
лее представительным является оп-
ределение действительной мощности
реактора по теплотехническим па-
раметрам. Поэтому на больших
уровнях мощности для повышения
статической точности применяются
регулирование по теплотехническим
параметрам или комбинированные
схемы, использующие сигналы как
ионизационных камер, так и тепло-
технических параметров. При необ-
ходимости регулирования на боль-
101
ших мощностях по сигналу нейт-
ронного потока требуется периоди-
ческая корректировка значения
заданной величины тока камер в со-
ответствии с действительной тепло-
вой мощностью реактора. Эта кор-
рекция может осуществляться опе-
ратором, устройствами, определяю-
щими тепловую мощность реакто-
ра, или по сигналам УВК.
Различают системы регулирова-
ния интегральной (средней) мощ-
ности, поддерживающие мощность
реактора в целом, и локальные ав-
томатические регуляторы (ЛАР),
поддерживающие мощность в от-
16 16 20 22
№19
№13
150
01
№12
№18
02
03
JM9
09
05
06
07
08
09
10
12
13
19
15-
24-	26
№15 №16
28 30 32
№17
z75>|
99
(d)№2
№5
№9
71
V
О
11
О
X//Z
о
22
VIII
13
о
о
31
3D
X
16
I
17
IV
о
8
VII IXIIIIVHI
2
IX
XI
VI
/х i w ixzvi
" ft!
77
I
XI
XII
I
IX VI Xzv X
II
54-
55
52
53
51
VII
VIII
VI
XII IX XII VI
38
чо
37
43
VI I VI
III IXAVI IV \XII1
25
26
27
28
29
XI ixivrviiixivi XI
о
к
X
145
14Б
144
VIIIIXIII I VIII
134
IV
X
о
125
28
126
122
x
VIII
XIIII IV IX/VI III
IB.
VI vvi
97	98	„„
1 J^ozJLV7JJzz
"85 °	"87
X JX/VI W IZXJLII
72" 73" 7^
XI
III \XII
и
59
60
61
62
XIV1 VI
II
X
IX
46
47
48
VIII IV
VI
36
XIVl III
24
X
14
V
дельных частях реакторов ЛАР
применяются в больших реакторах,
где возможны пространственные пе-
рекосы поля тепловыделения. В на-
стоящем параграфе рассматривают-
ся только системы регулирования
интегральной мощности.
К системам регулирования мощ-
ности различных типов реакторов,
их структуре и средствам реализа-
ции предъявляется ряд общих тре-
бований, среди которых следует
упомянуть высокую надежность, со-
ответствие правилам ядерной
опасности,
тельного
без-
необходимость значи-
усиления малых (несколь-
# 36 36 40

(n)№20
.№21
(§)№1

Рис 612. Картограмма размещения групп поглотителей СУЗ, нейтронных измерительных
каналов в активной зоне и ионизационных камер СУЗ реактора ВВЭР-1000 V бЛока НВ
АЭС:	ж	I
/ — кассеты с поглотителями СУЗ с половинной длиной наполнения поглощающих материалов, 2 — кас-
сеты с нейтронными измерительными каналами, 3— номер группы поглотителей СУЗ, 4 — ионизаци-
онные камеры энергетического диапазона; 5 — ионизационные камеры пускового диапазона 6 — резерв
ные ионизационные камеры пускового диапазона, 7— ионизационные камеры промежуточного диапа
зона
102
Рис 6 13 Упрощенные структурные схемы одного канала регулятора мощности
а —схема регулирования по току ионизационных кам^р, б — схема регулирования по тепловым парамет-
рам, в —каскадная комбинированная схема, г — объединенная схема регулирования
ко десятков микроампер) сигналов
датчиков нейтронного потока, рабо-
ту в широком диапазоне мощностей
(от 0,1—1 до 100%).
В системах регулирования мощ-
ности, в которых используются сиг-
налы нейтронного потока, в качест-
ве датчиков используются иониза-
ционные камеры, ток через которые
пропорционален нейтронному пото-
ку в месте расположения камер.
Если физические ' характеристики
реактора таковы, что нейтронный,
поток в месте расположения каме-
ры с достаточной степенью точнос-
ти пропорционален энерговыделе-
нию в активной зоне реактора, то
можно ограничиться одной каме-
рой. Однако для энергетических
реакторов больших геометрических
размеров, как правило, используют
несколько камер, располагаемых по
окружности вблизи реактора или в
различных точках внутри него. Сум-
марный ток этих камер будет точ-
нее отображать среднюю по объе-
му мощность реактора.
В связи с тем, что аппаратура
аварийной защиты в ряде случаев
выполняется трехканальной, а так-
же с целью лучшего осреднения по-
казаний камер количество камер,
используемых для регулирования,
обычно выбирается кратным трем.
В реакторах типа ВВЭР, например,
в энергетическом диапазоне исполь-
зуются шесть камер.
На рис 6.12 приведено размеще-
ние ионизационных камер реактора
ВВЭРЛ000 V блока НВ АЭС. Это
размещение характерно и для дру-
гих реакторов типа ВВЭР. Как вид-
но из рисунка, камеры энергетиче-
ского диапазона располагаются по-
парно, причем каждая пара сдви-
нута по отношению друг к другу на
угол около 120°. Такое расположе-
ние камер обеспечивает наилучшее
осреднение показаний отдельных
камер и исключает влияния мест-
ных искажений нейтронного поля
на СРМ.
Варианты построения каналов
контроля нейтронного потока опи-
саны в § 5 3.
Упрощенная схема системы ре-
гулирования плотности нейтронного
потока показана йа рис. 6.13,а. Сиг-
нал от ионизационных камер /,
усиленный аппаратурой контроля
103
нейтронного потока 2, через сумма-
тор 3 поступает на элемент сравне-
ния 4 (в случае, если система
работает от одной камеры, устрой-
ство 3 отсутствует). В элементе 4
вырабатывается сигнал Ue, пропор-
циональный отношению
и. = 1-:7Г--^ГЬ->	<6Л)
где I, 13—действительный и .задан-
ный токи камеры; N, N3—действи-
тельная и заданная плотность нейт-
ронов.
Такая зависимость сигнала от
заданного значения необходима
вследствие того, что коэффициент
усиления передаточной функции
реактора приблизительно пропор-
ционален мощности (см. § 3.2).
Введение в задатчик закона (6.1)
позволяет иметь коэффициент уси-
ления разомкнутой системы объ-
ект—регулятор постоянным на всех
уровнях мощности, что обеспечива-
ет близкое к оптимальному качест-
во переходных процессов в различ-
ных режимах. Сигнал вида (6.1)
может быть получен либо делением
сигнала отклонения в задатчике на
/з, либо подачей на задатчик сиг-
нала логарифма тока ионизацион-
ных камер. В последнем случае при
малых отклонениях / от /3 в задат-
чике вырабатывается сигнал
In / — In I, = In -г-=
3 h
Сигнал с задатчика поступает в
регулятор 5 и далее в усилитель 6,
где усиливается до мощности, до-
статочной для управления двигате-
лем 7 исполнительного механизма 8.
В зависимости от конструкции реак-
тора регулятор может управлять
одним или несколькими исполни-
тельными органами 9. JSjin обеспе-
чения требуемого закона регулиро-
вания регулятор, как правило, охва-
тывается обратной связью 1Q, на
вход которой подается сигнал ско-
рости перемещения исполнительного
104
органа, напряжение на выходе или
в промежуточной точке усилителя и
т. п. В современных системах управ-
ления мощностью реакторов ВВЭР
усилитель 6 заменяется трехпозици-
онным релейным элементом, управ-
ляющим двигателем постоянной
скорости. В таких системах требуе-
мый закон регулирования формиру-
ется блоком 5, и цепочка обратной
связи 10 отсутствует.
Как уже отмечалось, использова-
ние тока ионизационных камер не
позволяет поддерживать мощность
реактора с требуемой статической
точностью и необходимо регулиро-
вание по тепловым параметрам, за-
висящим от мощности. В реакторах
с однофазным теплоносителем в ка-
честве таких параметров принима-
ются температура теплоносителя на
выходе из реактора; температура
теплоносителя на выходе из отдель-
ных зон реактора (в больших реак-
торах с возможными пространствен-
ными перекосами); подогрев тепло-
носителя (разность между выходной
и входной температурой) в реакторе
(средний по петлям или в наиболее
напряженной петле); средняя тем-
пература теплоносителя в первом
контуре; давление пара второго кон-
тура перед турбиной.
В реакторах с кипящей водой
регулирование мощности обычно
осуществляют по давлению пара.
Схемы, использующие любые из
перечисленных параметров, строят-
ся в соответствии с рис. 6.13,6. Сиг-
нал от датчика 11 сравнивается с
заданным, значением в элементе
сравнения 4 и поступает на регуля-
тор 12. Остальные устройства схемы
аналогичны рис. 6.13,а. Обладая
лучшими статическими характери-
стиками по сравнению со схемами
рис. 6.13,а, схемы рис. 6.13,6 мед-
леннее отрабатывают возмущения
по реактивности, так как эти возму-
щения, практически мгновенно ска-
зываясь на отклонении тока иониза-
ционных камер, со значительным
запаздыванием фиксируются датчи-
ками тепловых параметров. Кроме
того, при регулировании тепловых
Рис 614. Схема реального дифференциа-
тора
параметров обычно из-за нелиней-
ности каналов регулирования ока-
зывается затруднительным обеспе-
чить оптимальность АСР во всех ре-
жимах работы установки без изме-
нения настроек регулятора.	z
Указанных недостатков лишены
комбинированные схемы, использу-
ющие как сигналы нейтронного по-
тока, так и сигналы тепловых пара-
метров. На рис. 6.13,в изображена
каскадная схема, состоящая из кон-
тура регулирования нейтронного
потока (аналогичного рис. 6.13,а),
на задатчик которого 4 действует
регулятор теплового параметра 12,
работающий по сигналу от датчика
теплового параметра 11. При этом
возмущения по реактивности прак-
тически мгновенно регистрируются
камерами 1 и отрабатываются регу-
лятором 5,1а медленные отклонения,
вызванные, например, нарушением
пропорциональности между мощ-
ностью реактора и током камеры,
компенсируются благодаря измене- •
нию сигнала задатчика. Из сообра-
жений безопасности максимальная
скорость перемещения задатчика
обычно ограничивается величиной
0,1—1,0 %/с, что является достаточ-
ным для регулирования мощности
реактора в нормальных режимах, но
уменьшает мобильность установки
в некоторых аварийных режимах,
связанных с необходимостью быст-
рого снижения мощности. Кроме то-
го, для возможности точного под-
держания температуры регулято-
ром 12 необходимо иметь малую зо-
ну нечувствительности в регулято-
ре 5, что естественно приводит к
частым срабатываниям двигателя
исполнительного механизма. При-
мер более совершенной схемы пока-
зан на рис. 6.13,г . Схема подобна
показанной на рис. 6.13,6, но здесь
в регулятор 12 вводится дополни-
тельный сигнал от дифференциато-
ра 13. В последний сигнал поступа-
ет от ионизационных камер 1 через
аппаратуру контроля нейтронного
потока 2 и сумматор 3. Схема диф-
ференциатора приведена на
рис. 6.14. Сигнал по нейтронному
потоку подается на усилитель 1,
охваченный обратной связью, в ко-
торую включены инвертирующий
усилитель 2 и интегратор 3. Такая
цепочка может быть описана урав-
нением
*вых (р) — Мвх (р) - 77 *вых (р)<
(6.3)
где k\ и kz—коэффициенты уеиления
усилителей 1 и 2\ Т — постоянная
интегрирования интегратора 3; р —
переменная преобразования Лапла-
са.
После преобразования получим
передаточную функцию реального
дифференциатора
(r/k2)p
[Г/(Мг)]/’+1 •
(6.4)
Поскольку на высоких частотах
реальный дифференциатор по своим
динамическим характеристикам бли-
зок к усилительному звену, динами-
ка отработки быстрых возмущений
этой системой аналогична схемам
6.13,а и б, а медленные колебания
тока камеры не влияют на работу
системы. Отработка возмущений по
тепловым параметрам производится
за счет сигналов от датчика 11, при-
чем в этой схеме не вводится огра-
ничения на значение максимальной
скорости изменения сигнала зада-
ния. Наличие в регуляторе исчеза-
ющего сигнала по нейтронному по-
току (сигнал из промежуточной
точки) облегчает динамическую на-
стройку системы, позволяя без пере-
настройки получить на различных
уровнях мощности реактора пере-
105
Рис. 6 15. Способы приведения в соответст-
вие мощности ЯППУ и турбины:
а — базисный режим, б — регулирующий режим
ходные процессы, близкие к опти-
мальным.
В реакторах с переменным рас-
ходом однофазного теплоносителя
схема (рис. 6.13,г) часто дополня-
ется импульсом по расходу 14, ко-
торый вводится в регулятор 12 че-
рез дифференциатор 13 (рис.6 13,г).
Этот импульс служит для компенса-
ции возмущений, так как нейтрон-
ный поток будет приближенно сле-
довать за изменениями расхода еще
до того, как появится отклонение,
фиксируемое датчиком 11.
Кроме описанных предложены
более сложные варианты объеди-
ненных и каскадных комбинирован-
ных систем, например с сигналом
производной по мощности, который
подается в регулятор только при
возрастании мощности, препятствуя
ее быстрому подъему.
Система регулирования мощ-
ности реактора СРМ должна рабо-
тать во взаимодействии с системой
управления турбиной АСУТ. Так,
если СРМ работает в режиме ста-
билизации нейтронного потока, то
необходимо проводить нагрузку тур-
бины Т в соответствие с количест-
вом пара, вырабатываемого ЯППУ.
Обычно это осуществляется АСУТ
(рис. 6.15,а), получающей импульс
по давлению пара перед турбиной и
изменяющей его расход на турбину
до тех пор, пока давление не вер-
нется к номинальному значению
(базисный режим, см. § 2.2). С дру-
гой стороны, при работе в регулиру-
щем режиме СРМ должна воздей-
ствовать на мощность ЯППУ, при-
водя ее в соответствие с потребле-
нием пара турбиной (рис. 6.15,6).
106
Система АСУТ осуществляет в этом
случае функции стерегущего регуля-
тора, разгружая турбину при откло-
нениях от номинальных параметров
пара или при сбросе электрической
нагрузки. При авариях в технологи-
ческом оборудовании (отключение
ГЦН) бывает необходим быстрый
автоматический переход от режима
рис. 6 15,6 к режиму рис. 6.15,а,
поэтому часто СРМ и АСУТ выпол-
няются в виде единого комплекса
аппаратуры, работающего в зависи-
мости от условий в одном или дру-
гом режиме.
Важной задачей СРМ является
ограничение мощности реактора в
различных аварийных ситуациях-
отключение турбины, отключение
одного из ГЦН и т. п. Поэтому
СРМ включает в себя логические
устройства, определяющие предель-
но допустимую мощность реактора
в каждой конкретной ситуации и
снижающие мощность, если дейст-
вительная мощность больше допу-
стимой. Обычно при этом СРМ
переходит в базисный режим рабо-
ты. В реакторах ВВЭР отклонения
температуры теплоносителя при от-
ключении ГЦН невелики (напри-
мер, отключение одного ГЦН из
шести приводит к увеличению тем-
пературы теплоносителя на 6°C),
а переходные процессы при отклю-
чении турбины протекают относи-
тельно медленно. Поэтому переход
на допустимый уровень мощности
может быть осуществлен перемеще-
нием тех же исполнительных орга-
нов, с помощью которых осуществ-
ляется управление в обычных режи-
мах
В высоконапряженных реакто-
рах отключение одного ГЦН может
привести к сильному отклонению
температуры теплоносителя (напри-
мер, у БН-600 на 100°C). Для
предотвращения такого отклонения
необходимо снизить мощность до
70% Whom за время около 10 с. Ско-
ростная эффективность обычных ис-
полнительных органов не может
обеспечить такое быстрое снижение
Поэтому в СРМ БН-600 по сигналу
Рис 616 Структурная схема регулятора
автопуска
отключения ГЦН производится па-
дение одного из стержней АЗ, эф-
фективность которого выбрана так,
чтобы снизить мощность приблизи-
тельно до 70% //ном. Дальнейший
ввод требуемой реактивности (поло-
жительной или отрицательной) про-
изводится регулятором. Через 1—
2 мин после падения стержень АЗ
может быть медленно извлечен, а
избыточная реактивность компенси-
руется при этом опусканием КП за
счет работы регулятора. Такое
управление исполнительными орга-
нами обеспечивает поддержание
температуры теплоносителя в этом
режиме с точностью до 5—10 °C.
Некоторые СРМ помимо регули-
рования нейтронного потока также
осуществляют автоматический пуск,
т. е. автоматический вывод реактора
с постоянным периодом из глубоко-
го подкритического состояния на за-
данный (обычно в диапазоне 0,1 —
10% Whom) уровень мощности. Как
было показано в гл. 3 и 5, разгон
реактора с постоянным периодом
происходит при постоянной положи-
тельной реактивности Обычно авто-
матический пуск осуществляется
специальным регулятором, на кото-
рый также возлагается задача под-
держания постоянного уровня ней-
тронного потока в диапазоне малых
мощностей реактора (0,1 —10%
Whom) Упрощенная схема регулято-
ра показана на рис 6.16. Сигналы
по нейтронному потоку поступают
от камер /, предназначенных для
определения уровня мощности, сум-
мируются в сумматоре 2, а затем
поступают в задатчик 5, где выра-
батывается сигнал L/e, пропорцио-
нальный относительному отклоне-
нию мощности:
Ut = (N-N3)IN3,
где N, N3 — действительное и задан-
ное значение мощности.
Сигнал иг поступает в ограни-
читель 4 с зоной насыщения £/Им,
на выходе которого сигнал
v при 1/8<1/нм;
при и^иич. ’
Значение Г/им обычно равно —
(0,1—0,2). Сигнал Uq поступает в
регулирующий блок 5, управляю-
щий силовыми устройствами 6 ис-
полнительного органа 7. Полярность
сигнала С/о выбирается таким обра-
зом, что при [70<0 исполнительный
орган 7 вносит положительную ре-
активность.
От другой группы камер 1 сиг-
нал поступает в устройство измере-
ния и контроля S, где вырабатыва-
ется сигнал С/т, обратно пропорцио-
нальный периоду Т (С/т=1/Т), ко-
торый через делитель 9 с коэффици-
ентом усиления k также поступает
в регулирующий блок 5. Поляр-
ность сигнала UT выбирается таким
образом, что при увеличении сигнала
UT (уменьшении периода, т. е. уве-
личении реактивности) стержень
перемещается вниз.
Работа системы происходит сле-
дующим образом Оператор уста-
навливает требуемый уровень мощ-
ности, на который должен выйти
реактор, задатчиком 3 При этом
и с ограничителя 4 на регу-
лирующий блок 5 поступает отри-
цательный сигнал С/им Так, как в
стационарном режиме Т=оо, сиг-
нал (/т=0. После включения систе-
мы в работу вносится положитель-
ная реактивность, что вызывает уве-
личение мощности реактора и появ-
ление положительного сигнала Ur.
Когда [7Т возрастает настолько, что
скомпенсирует сигнал на входе ре-
гулирующего блока, орган 7 остано-
вится и разгон будет продолжаться
при постоянном значении реактив-
ности и периода. Значение периода
107
можно определить из соотношения
kUt^UaM, откуда Т = 1 /Ut=k/Uм,
т е значение периода зависит толь-
ко от настройки блоков 4 и 9 и не
зависит от W3. Когда действитель-
ная мощность N приблизится к N3
настолько, что (N—JV3)^3<C/Hm,
сигнал на выходе 4 начнет умень-
шаться. Это вызовет разбаланс на
входе регулятора, и исполнительный
орган 7 начнет опускаться, посте-
пенно увеличивая значение периода,
с тем чтобы сохранить нулевой раз-
баланс на входе в регулятор. При
N=^3 U^—0 и для баланса на вхо-
де в блок 5 будет необходим нуле-
вой сигнал на выходе 9, т. е. реак-
тор будет работать на постоянном
уровне мощности. Если увеличить
задатчиком заданную мощность
более чем на 10—20%, произойдет
насыщение блока 4 и реактор на-
чнет увеличивать мощность с тем
же периодом, с которым произво-
дился вывод из подкритического
состояния, до тех пор, пока действи-
тельный уровень мощности не до-
стигнет заданного.
6.4.	ДУБЛИРОВАНИЕ И
РЕЗЕРВИРОВАНИЕ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ
Системы управления мощностью
реакторов должны обладать высо-
кой надежностью. Это достигается
путем использования высоконадеж-
ных элементов и построения много-
канальных систем, состоящих из не-
скольких параллельных каналов,
дублирующих друг друга. Выход из
строя одного канала при этом не
приводит к прекращению выполне-
ния функций системой.
Наибольшее распространение
получили двухканальные СРМ с
контролем исправности и автомати-
ческим включением резерва и трех-
канальные СРМ, выходные сигналы
которых объединены «схемой голо-
сования» (мажоритарная схема).
На рис. 6.17,а показана двухканаль-
ная СРМ. Каждый канал состоит из
датчика (или группы датчиков) 1,
сигнал которого в устройстве 2
сравнивается с сигналом- задатчика
108
Рис. 6.17. Схемы многоканальных СРМ:
а — двухканальная СРМ, б — трехканальная СРМ
3.	Сигнал небаланса поступает в ре-
гулятор 4, где формируется закон
управления. Сигнал с выхода регу-
лятора через переключатель 5 по-
ступает на силовые устройства 6 и
привод исполнительных органов’ 7,
выделенных для работы в данном
канале. При исправности обоих ка-
налов выбор рабочего производится
оператором путем дистанционного
воздействия на устройство переклю-
чения 8. Регулирование мощности
производится рабочим каналом, а
второй находится при этом в горя-
чем резерве, т. е. полностью готов к
работе, но регулятор 4 отключен от
устройства 6. Исправность рабочего
регулятора непрерывно контролиру-
ется. Применяются пассивный и ак-
тивный методы контроля, а также
их сочетание. Пассивный метод за-
ключается в непрерывном измере-
нии сигнала разбаланса на выходе
устройства сравнения 2. Предпола-
гается, что при нормальной работе
регулятора действительная мощ-
ность достаточно близко следует за
заданной и большой разбаланс сви-
детельствует о неисправности кана-
ла. Этот разбаланс воспринимается
пороговым устройством 9, которое
передает сигнал неисправности на
устройство переключения 8. Устрой-
ство 8 с помощью переключателей 5
отключает работающий канал от его
силового устройства 6, одновремен-
но подключая регулятор резервного
канала к силовому устройству.
В некоторых ситуациях, связан-
ных с авариями в технологическом
оборудовании (например, при от-
ключении турбины или ГЦН), когда
требуется быстро изменить мощ-
ность, возможно появление на неко-
торое время значительного разба-
ланса на входе в регулятор при
испра,вном канале. Во избежание
ложных переключений при этом
пороговое устройство блокируется
на некоторое время сигналами, по-
ступающими из схем технологиче-
ских защит и блокировок. Время
действия этих сигналов после нача-
ла аварии выбирается с таким рас-
четом, чтобы действительная мощ-
ность приблизительно совпала с за-
данной (обычно несколько десятков
секунд).
Легко видеть, что пассивным
способом контролируется весь ка-
нал, так как отказ любого устройст-
ва (кроме устройства сравнения 2)
после прихода какого-либо внешне-
го возмущения приведет к наличию
разбаланса и переключению кана-
лов. Недостатком этого Способа яв-
ляется то, что при малых внешних
возмущениях и хорошей саморегу-
лируемости реактора после отказа
регулятора может пройти значи-
тельное время, пока сработает уст-
ройство 9, "при этом может возник-
нуть значительный разбаланс меж-
ду заданной и действительной мощ-
ностью.
При активном методе в канал
регулирования подаются кратковре-
менные периодические импульсы от
генератора 10, которые проходят
через канал и на выходе фиксиру-
ются устройством 11. Отсутствие
импульса воспринимается как отказ
и вызывает переключение каналов.
Недостатком активного метода яв-
ляется трудность организации конт-
роля всего тракта, включая силовые
устройства и привод. Кроме того,
существуют неисправности (напри-
мер, изменение закона регулирова-
ния), которые не препятствуют .про-
хождению контрольных импульсов
через регулятор. Поэтому наилуч-
шие результаты дает сочетание ак-
тивного и пассивного методов.
При переключении каналов не-
обходимо организовать безударный
переход, т. е. требуется, чтобы за-
данная мощность резервного канала
равнялась действительной в данный
момент. Для этого выход регулято-
ра 4 резервного канала через пере-
ключатель 5 подается на задатчик 3
и при наличии разбаланса на выхо-
де 2 меняет заданную мощность,
приводя разбаланс к нулю. После
включения данного канала в работу
выход регулятора отключается от
задатчика.
Если для управления приводом
используется регулятор с трехпози-
ционным выходным сигналом (боль-
ше, 0, меньше), может быть приме-
нено резервирование каналов со ,
схемой голосования «два из трех».
На рис. 6.17,6 показана трехканаль-
ная система со схемой голосования
«два из трех». Каждый канал состо-
ит из датчиков 1, устройства срав-
нения*^, задатчика 3 и регулятора 4
с двумя выходами. Сигнал на выхо-
де Б означает команду на подъем
исполнительных органов, а М — на
опускание. Выходы всех каналов
попарно объединяются схемами со-
впадения И5. На выходе схемы И
появляется сигнал только в том
случае, если на обоих ее входах
имеются входные сигналы. От трех
схем 5 выходы подаются на схему
ИЛИ 6, сигнал на выходе которой
возникает, если появился сигнал на
любом из ее входов. Выходной
сигнал схемы 6 управляет силовыми
устройствами исполнительных ор-
ганов.
Таким образом, на выходе схем
ИЛИ (Б или АТ) сигнал появится
только в том случае, если соответст-
109
Рис 6 18 Схемы сумматоров токов иониза
ционных камер:
а — с пороговыми элементами, б — с диодами
вующий сигнал появится на выходе
хотя бы двух регуляторов. Поэтому
при отказе (типа ложного или ну-
левого сигнала) любого из каналов
это не отразится на выходном сиг-
нале схемы. Описанная схема позво-
ляет производить ремонтные работы
на одном из каналов без нарушения
нормальной работы системы в це-
лом Недостатком схемы является
отсутствие возможности контроля
исправности силовых устройств и
исполнительных органов, которые
должны проводиться другими ме-
тодами.
Рассмотрим подробнее работу одного
канала регулятора, поддерживающего
плотность нейтронного потока. Учитывая
относительно низкую надежность иониза-
ционных камер, необходимо исключить
возможность ложного изменения мощности
реактора при самопроизвольном изменении
тока камер Особенно опасно снижение то-
ка камер .(например, при ухудшении изо-
ляции), так как регулятор будет стремить-
ся поддержать постоянный сигнал камер,
увеличивая мощность реактора При при-
менении схем голосования такое ложное *
изменение исключено, так как одновремен-
ный выход из строя двух камер малове-
роятен В случае двухканальных схем
с самоконтролем необходимо принять ме
ры для исключения ложных изменений
мощности. При наличии нескольких камер
в одном регуляторе их сигналы могут сум-
мироваться в специальном сумматоре, сиг-
нал на выходе которого не меняется при
выходе из строя одной из камер На
рис 6 18,а показана схема сумматора с по-
роговым элементом. В случае выхода из
строя одного из датчиков, подключаемых
к входам (Вх1 или Вх2), произойдет либо
исчезновение входного сигнала, либо по-
110
вышение выше максимально допустимого-
В этом случае срабатывает один из поро-
говых элементов П1 или П2. При этом!
автоматически отключается неисправны»
вход (контактами 1П1 или 1П2) и соответ-
ствующие резисторы R1 на входе и R2'
в обратной связи сумматора С (контакта-
ми 2П1 или 2П2). Таким образом, изме-
нится коэффициент усиления этого сумма-
тора, а сигнал на его выходе останется
без изменения Другим способом повыше-
ния надежности сигнала ионизационных
камер является использование сумматора
с выбором максимального сигнала
(рис 6 18,6). Сигналы камер подаются на
сумматор С через диоды Д Таким обра-
зом, на выходе С будет сигнал, определяе-
мый максимальным сигналом, так как дру-
гие диоды будут при этом заперты При
исчезновении сигнала любой из камер вы-
ход сумматора будет определяться макси-
мальным током работающих камер Схема
рис. 6 18,6 проще, чем схема рис 6.18,а,
однако с ее помощью не определяется
аварийное повышение тока камеры Кроме
того, при нормальной работе камер схема
рис. 618,а дает осредненный сигнал, что-
обычно точнее соответствует мощности.
Для повышения надежности
СРМ принимается и ряд вспомога-
тельных мер, например специальная
организация электропитания уст-
ройств, входящих в ее состав При
применении источников постоянного
тока, как правило, устройства пи-
тают от двух независимых источни-
ков через диодную развязку. В этом
случае выход из строя одного ис-
точника не приводит к перерыву
питания и отказу устройства. При
применении источников переменно-
го тока каждый канал регуляторов,
входящих* в состав СРМ, получает
питание от своего, независимого ис-
точника электропитания.
При отключении одного из этих
источников организуется автомати-
ческое включение резерва, обеспе-
чивающее питание всех каналов
регуляторов от оставшихся в рабо-
те источников.
6.5.	ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА
УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ
Одним из распространенных в
нашей стране типов реакторов яв-
ляется реактор ВВЭР. Поэтому в
качестве примера мы рассмотрим
наиболее часто применяемое на
этих реакторах регулирующее уст-
Рис 6.19. Система автоматического регулирования энергоблока с реактором типа
ВВЭР на базе устройства АРМ5
ройство типа АРМ5. Это устройство
имеет различные модификации и
используется как на реакторах типа
ВВЭР-440, так и на реакторах типа
ВВЭР-1000. Модификация этого
устройства АРМ5 работает на АЭС
Ловииза с реактором ВВЭР-440,
модификация АРМ5М—на II (ре-
актор ВВЭР-365) и на V (реактор
ВВЭР-1000) блоках НВ АЭС. Мо-
дификациями регулятора АРМ5С
(1000) и АРМ5С (440) будут осна-
щены все реакторы ВВЭР-1000 и
ВВЭР-440, сооружаемые в нашей
стране и за рубежом.
Регулирующее устройство АРМ5
предназначено для поддержания
мощности реактора в соответствии
с мощностью турбогенераторов, ста-
билизации мощности реакторов на
заданном уровне, ' поддержания
мощности турбогенераторов в соот-
ветствии с мощностью реактора.
Для выполнения этих функций
в комплект устройства входят три
регулятора, каждый из которых
состоит из трех каналов. Упрощен-
ная схема системы регулирования,
построенная на основе этого устрой-
ства, приведена на рис. 6.19. В со-
став устройства АРМ5 входят ре-
гулятор нейтронной мощности
(РИМ), регулятор реактора по теп-
лотехническому параметру (РРТ)
и «регулятор турбины (РТ). Выход-
ной сигнал каждого регулятора фор-
мируется в блоке 1 по мажоритар-
ному принципу «два из трех».
Первый регулятор получает ин-
формацию от аппаратуры контроля
нейтронного потока АКНП, обра-
батывающей сигналы ионизацион-
ных камер ИК. Этот же сигнал ис-
пользуется и в регуляторе РРТ,
получающем, кроме того, и сигна-
лы от датчиков давления Р.
Регулятор турбины воздейству-
ет на синхронизатор С турбины и
получает входную информацию от
датчиков давления Р.
Устройство обеспечивает следую-
щие режимы рабрты:
1)	режим астатического поддер-
жания теплотехнического параметра
воздействием на1 реактор (Т);
2)	режим поддержания тепло-
технического параметра по компро-
миссной программе воздействием на
реактор (К);
3)	стерегущий режим поддержа-
ния теплотехнического параметра
воздействием на реактор (С);
4)	режим астатического поддер-
жания нейтронной мощности (Н).
При работе устройства в режиме
К на уровнях мощности, меньших
заданной Qo> осуществляется под-
держание постоянного давления па-
ра в коллекторах турбин, а на
уровнях мощности, больших Qo,—
поддержание постоянной средней
температуры теплоносителя в реак-
111
Рис. 6.20. Структура регулятора нейтронной мощности РНМ:
а —схема одного канала формирования сигнала, б — схема «два из трех»
Ш1
|/|фф5|/>фз|/>да5|
Е
П6-1
3
Ж |cf|g5|65|cg| 
торе. Подробнее о статической про-
грамме в этом режиме работы энер-
гоблока см. §9.1, 9.2.
Регулятор турбины РТ (при ра-
боте регулятора реактора РРТ в
режимах Т и К) обеспечивает сте-
регущий режим регулирования тур-
бины по давлению в паровых кол-
лекторах. В этом режиме регулятор
РТ осуществляет снижение мощнос-
ти турбины воздействием на ее син-
хронизатор при уменьшении давле-
ния в паровых коллекторах по
сравнению с заданным. Увеличение
мощности турбины при работе ре-
гулятора в этом режиме не произ-
водится.
В режимах работы регуляторов
РНМ и РРТ Н, С или ручного ди-
станционного управления регули-
рующими органами реактора регу-
лятор РТ обеспечивает астатиче-
112
ское поддержание давления в паро-
вых коллекторах воздействием так-
же на синхронизатор турбины.
В качестве элементной базы ре-
гуляторов, построенных по блочно-
модульному принципу, используют-
ся интегральные микросхемы малой
и средней интеграции, дискретные
элементы (диоды, транзисторы, ре-
зисторы, конденсаторы) и электро-
механические реле.
Рассмотрим теперь структуру отдель-
ных регуляторов, входящих в состав
устройства. На этих схемах не показаны
блоки управления, имеющиеся в каждом
из трех каналов устройства и обеспечиваю-
щие выбор нужных режимов, автоматиче-
ские переходы из режима в режим, а так-
же формирование запретов на работу ре-
гулятора.
На рис. 6 20,а приведена принципиаль-
ная схема одного канала регулятора ней-
тронной мощности РНМ. Этот регулятор
содержит блок усилителей У5, блок срав-
нения СН2 и пороговый блок П6-1.
Сигналы положительной полярности,
пропорциональные нейтронной мощности,
поступают от аппаратуры контроля ней-
тронного потока АКНП на суммирующий
усилитель ИС1 блока У5. С выхода этого
блока сигнал подается в блок сравнения
СИ2 и в блок логарифматора Л Г РРТ
(см. рис. 6 21). Органом настройки данно-
го блока является резистор R7, с помощью
которого меняется коэффициент усиления
усилителя ИС1.
Входной сигнал блока СН2 поступает
на вход усилителя Э1 с переменным коэф-
фициентом усиления, усиливается и срав-
нивается на входе усилителя Э2 с задан-
ным значением, которое устанавливается
резистором R9. Таким образом, форми-
руется сигнал, пропорциональный отклоне-
нию нейтронной мощности от заданного
значения. После усиления на усилителе
ЭЗ сигнал подается в блок П6-1. Этот блок
преобразует аналоговый сигнал отклоне-
ния нейтронной мощности от заданного
значения в трехпозиционный дискретный
сигнал и, кроме того, управляет регистром
блока СН2, изменяющим коэффициент уси-
ления усилителя ЭЕ
Выходные контакты пороговых блоков
1П6-1, 2П6-1 и ЗП6-1 трех каналов регу-
лятора РРН собираются в две сборки
«два из трех>, изображенные на рис. 6 20,6.
Выходной сигнал регулятора подается
в# устройства управления приводами испол-
нительных органов реактора.
Если регулятор не включен в режим
автоматического поддержания параметра,
то при изменениях сигнала по нейтронному
потоку пороговый блок П6-1 путем управ-
ления регистром блока СН2 меняет коэф-
фициент усиления усилителя Э1 так, что-
бы отклонение параметра от заданного
значения лежало внутри зоны нечувстви-
тельности порогового блока П6-Е Таким
образом обеспечивается безударное вклю-
чение регулятора в режим автоматическо-
го поддержания параметра, так как задан-
ное его значение всегда подгоняется к те-
кущему.
При включении регулятора в режим
автоматического поддержания параметра
заданное значение без вмешательства опе-
ратора уравнивается с текущим в момент
включения. Оператор освобождается ст
необходимости ручной подгонки задания
регулятора к текущему значению парамет-
ра. Сигналы запрета на увеличение мощ-
ности реактора поступают от соответ-
ствующих датчиков в блоки управления
регулятором 1БУР — ЗБУР (на схеме не
показаны), а затем, после обработки,
в блоки 1П6-1—ЗПб-1 в виде сигналов
нулевого уровня, запрещающих срабаты-
вание выходных реле Р2 этих блоков.
Если в пррцессе управления реакто-
ром в устройство АРМ5 поступает сигнал
срабатывания аварийной защиты второго
или третьего рода, то устройство отклю-
чается. После снятия аварийного сигнала
8—3154
БУР автоматически включает его в работу
в режиме Н.
Рассмотрим теперь принципиальную-
схему канала регулятора реактора по теп-
лотехническому параметру РРТ (рис. 6.21).
Он содержит блоки логарифматора Л Г,
динамический Д2, сравнения СД2, два бло-
ка усилителей Уб и блок управления кана-
лом УК6 У7 и два пороговых блока
П6-2 и П6-3.
Входные токовые сигналы 0—5 мА от
датчиков давления с унифицированным*
выходом, установленных на паровых кол-
лекторах турбин, поступают в блок Уб на
суммирующий усилитель ИСЕ Сравнение
этого сигнала с заданным значением осу-
ществляется на усилителе Э2 блока СД2,
причем заданное значение формируется
усилителем Э1 с переменным коэффици-
ентом усиления, предназначенным для
обеспечения безударного включения регу-
лятора в работу. В режиме Т для обеспе-
чения безударного включения в автомати-
ческий режим заданное значение парамет-
ра, формируемое усилителем Э/, отсле-
живает изменение давления за счет изме-
нения коэффициента усиления усилителя
ЭЕ управляемого пороговым блоком П6-3.
При работе регулятора в режиме К
обеспечивается постоянство средней тем-
пературы теплоносителя первого контура
за счет коррекции заданного значения дав-
ления сигналом тепловой мощности
начиная с уровня Qo. Сигнал тепловой
мощности формируется вычислительным
комплексом АСУ ТП энергоблока или
устройством разгрузки и ограничения мощ-
ности РОМ и подается в блок У7 на вход
усилителя ИСЕ После инвертирования на
усилителе ИС2 корректирующий сигнал по-
ступает в блок СД2. Резистором R3 блока
У7 устанавливается значение Qo, ниже ко-
торого корректирующий сигнал равен ну-
лю, а выше изменяется линейно. Сигнал
коррекции в блоке СД2 уменьшает задан-
ное значение давления при увеличении теп-
ловой мощности реактора Q, начиная
с уровня Qo
Если переключение регулятора из ре-
жима Т в режим К производится при
мощности Q, большей Qo, то корректирую-
щий сигнал отличен от нуля и во избежа-
ние быстрого изменения мощности реакто-
ра из-за скачкообразного изменения за-
данного значения давления скорость отра-
ботки задания ограничивается за счет
подключения ко входу усилителя ИС2
блока Уб устройства ограничения на дио-
дах Д5—Д8. Управление ограничителем
осуществляется сборкой «два из трех»
блока БУР и реле Р блока Уб по сигналу
отклонения давления, формируемого бло-
ками П6-3.
Сигнал, пропорциональный отклонению
давления от заданного значения, с усили-
теля Э2 блока СД2 подается на уси-
литель ЭЗ, откуда он поступает в блок
П6-3, где формируется трехпозиционный
сигнал.
113
Чувствительность регулятора по дав-
лению устанавливается резистором R17
блока СД2 Блок П6-3 используется для
управления регистром блока СД2 (орга-
низация безударного включения), а также
управления блоком П6-2.
Контакты реле 'Р1 и Р2 блоков П6-3
используются в сборках «два из трех»
(см. рис 6 20,6), сигналы от которых по-
ступают в блок Д2 для управления об-
ратной связью, для сигнализации отклоне-
ния давления от заданного значения на
пульте оператора, а также для организа-
ции автоматического перехода устройства
из режима Н в режим Т по сигналу по-
вышения давления. Кроме того, сигналы
с указанных сборок используются в схе-
мах блоков УК6 и 7 и БУР в качестве
блокирующих сигналов.
Регулятор РРТ представляет собой
объединенный регулятор мощности реак-
тора, в который помимо сигнала по теп-
лотехническому параметру (давлению)
вводится сигнал по производной от сигна-
ла по нейтронному потоку. Этот сигнал ор-
ганизуется включением в обратную связь
канала по нейтронному потоку интегрирую-
щего элемента (см § 6 3, рис 6 14). Для
исключения влияния дрейфа интегратора
имеются две кольцевые обратные связи,
которые размыкаются только на короткий
срок при отработке возмущающего воздей-
ствия, а остальное время замкнуты Это
происходит следующим образом.
При срабатывании блоков П6-2 сигнал
поступает в блок Д2 и включает реле Р2.
Один контакт этого реле используется для
отключения слабой кольцевой связи (ре-
зисторы R3, R26, R27), второй — для по-
дачи питания на катушку реле Р1 Так
как зона нечувствительности блока П6-3
значительно меньше, чем зона нечувстви-
тельности блока П6-2, то к моменту его
срабатывания блок П6-3 включен, и из
этого блока в блок Д2 поступает сигнал,
включающий реле Р1 Контакт этого реле
размыкает сильную кольцевую связь. Она
остается разомкнутой в течение процесса
отработки возмущения, так как второй
контакт реле Р1 включен в цепь самопод-
хвата
В соответствии с описанным алгорит-
мом работы блока Д2 в статике сигнал
на его выходе равен нулю, поскольку обе
кольцевые связи замкнуты При отработке
возмущений по давлению, так как коль-
цевые связи разорваны, этот сигнал из-
меняется пропорционально изменению ло-
гарифма отклонения нейтронной мощности
во времени движения органов регулирова-
ния реактора до величины, численно рав-
ной минус АР
Значение, на которое изменяется мощ-
ность реактора при единичном отклонении
давления, устанавливается резистором R1
блока Д2
После того как сигналы по нейтронной
мощности и отклонению давления сравня-
ются (с точностью зоны нечувствительно-
114	t
сти блока П6-2), отработка возмущающе-
го воздействия прекращается. После пре-
кращения отработки сигнал на выходе бло-
ка Д2 уменьшается в результате замыка-
ния слабой кольцевой связи усилителей
ИС1... — ИСЗ блока. Постоянная времени
интегратора устанавливается резистором
R2-6 модуля (регулировка длительности
паузы). Длительность импульса опреде-
ляется величиной зоны возврата порогово-
го блока П6-2 и коэффициентом усиления
усилителя ИС2 блока Д2.
Включение на автоматическое управле-
ние реактором канала РРТ в режим Т
производится подачей в блок П6-3 сигна-
ла с контакта реле Р1 блока БУР. По
этому сигналу осуществляется установка
задатчика блока СД2 на действительное
значение параметра. После того как от-
клонение заданного значения от действи-
тельного станет меньше зоны нечувстви-
тельности блока П6-3, на выходе этого
блока Ш1 аб появится сигнал, который
через контакт реле Р1 блока УК6 посту-
пает на вход Ш1 а4 блока П6-2. Канал
РРТ включен на управление реактором
после того, как на контакте Ш1 аб блока
П6-2 появится сигнал нулевого уровня,
о чем сигнализирует лампа Л2, установ-
ленная на лицевой панели блока
В режим К канал РРТ переводится
из режима Т включением реле РЗ блока
БУР В этом случае снимается сигнал, по-
ступающий из блока БУР в блок СД2, и
корректирующий сигнал из блока У7 по-
дается на усилитель Э2 блока СД2
В режим С канал РРТ переводится
из режима Т включением реле Р4 блока
БУР. В этом случае суммирующий усили-
тель ИС2 блока Уб охвачен нелинейной
обратной связью через контакт реле Р4
блока БУР Эта связь позволяет сохранить
выходной сигнал усилителя ИС2 равным
нулю при снижении давления пара в па-
ровых коллекторах, при повышении давле-
ния выходной сигнал усилителя изменяет-
ся линейно, но с меньшей крутизной. Ко-
эффициент усиления усилителя ИС2 уста-
навливается резистором R16 в режимах
т и К и уменьшается резистором R19
в режиме С.
Если при работе в режиме автомати-
ческого управления реактором на вход
устройства поступают сигналы запрета
увеличения или уменьшения мощности ре-
актора по каким-либо причинам, например
при малом периоде увеличения мощности
или при уменьшении давления теплоноси-
теля в первом контуре, то в каналы РРТ
из блоков УК6 со сборок «два из трех»,
собранных на контактах реле Р4 или Р5,
поступают сигналы нулевого уровня.
В устройстве АРМ5 предусмотрен ав-
томатический переход из режима Н в ре-
жим Т при превышении давления в паро-
вых коллекторах заданного уровня. Это
необходимо для организации разгрузки ре-
актора при, например, отключении одного
турбогенератора из двух работающих или
Рис. 6.21. Структура одного канала регулятора реактора по теплотехническому параметру РРТ
Рис. 6.22. Схема модуля сравнения МС
юо
23
р
С1±
о^-
1

R1
R2

9 5
10
7 R21 в
ДТП
+24Ё
Дз
Т1
R27
77
11 30 16
о 9 9
R30
R33
R17
55 +12В
Д11
^U-^B
О 18
Q 9
19 14
Q Q
16
9
20
9
21
9
о
46
9
R47
59
Т¥
+24В
Д16
+24В
12В
R8
ИСЗ
ю
823
1. А1°
R42
R41
Т11
R31
R20
«И
ДН
Д1521
С4
R39
^=Г 2i
-24В
О
Д14
R32
50
R34
47
72
9
R29
Тб
825
+24 В
-12В
R43
R45
Д5 21 RZ6\
Д121 Ъ1Д2
57
58
R24
Д6$1
25
R44
-24 В
Т10
100
W8
23^
100 4
R40
-12В
R37 я
39
55
R46
С2=£
100
13
36
6100
33
Гяг +1м
О"
29_____85
+123
Рис. 6.23. Схема порогового модуля МП

28___R4l
О
о зо 88
888
__40
!*Ь?
ч<ь
А1В .
Питание
интегральных
микросхем
56
S9 №9
—CZH
55
+12В
-12В
100 О
Д20 21С5
С7
юо
ем 1\0и
-24В о-^—(Z3-J—
С8
-12 В
при резких сбросах нагрузки, приводящих
к росту давления В этом случае из блока
БУР поступают сигналы на включение в
рабочий режим блоков П6-1 и П6-3 Пос-
ле балансировки задатчиков каналы
включаются в рабочий режим, но в блок
П6-2 разрешения на работу не поступает
В блок СД2 поступают сигналы нулевого
уровня из блоков БУР и П6-3, которые че-
рез ключевую схему Д, выполненную на
транзисторах Т1—ТЗ, включают реле Р.
Контакт этого реле подключает ко входу
усилителя ЭЗ делитель, который уменьша-
ет крутизну выходного напряжения усили-
теля ЭЗ и тем самым увеличивает уровень
сигнала отклонения давления от заданно-
го, при котором включается блок П6-3
Величина этого уровня регулируется ре-
зистором R25 блока СД2
При увеличении давления в паровых
коллекторах до уровня срабатывания бло-
ков П6-3 в этих блоках включаются реле
Р2 Со сборки два из трех, собранной на
контактах реле Р2, блоков П6-3 в блоки
БУР (на рис 6 22 не показано) и УК6 по-
ступают сигналы, переключающие реле
Р2 блоков БУР в состояние, соответствую-
щее режиму Т, и разрешающие произво-
дить разгрузку реактора по давлению
в паровых коллекторах Разгрузка реакто-
ра будет производиться до тех пор, пока
не выключится реле Р2 блоков П6 3, т е.
давление не будет равно заданному
Регулятор турбины РТ содержит пять
блоков тех же типов, что и регулятор
реактора по теплотехническому параметру
(блок сравнения, динамический, усилите-
лей, два пороговых блока) Структуру это-
го регулятора мы рассматривать не будем.
Рассмотрим теперь устройство некото-
рых модулей, входящих в состав регуля-
торов Модуль сравнения МС (рис. 6.22)
предназначен для сравнения одного или
более сигналов с фиксированным напряже-
нием, например регулируемого параметра
и заданного значения, а также усиления
разности сравниваемых сигналов.
Модуль состоит из трех последова-
тельно соединенных усилителей постоянно-
го тока Э1—ЭЗ, 12-разрядного регистра,
генератора импульсов, управляемого клю-
ча и цифре аналогового преобразователя,
выполненных на интегральных микросхе-
мах. Для повышения нагрузочной способ-
ности первого и второго усилителей на их
выходах включены эмиттерные повторите-
ли на транзисторах Т1 и Т2 со стабили-
заторами тока на транзисторах ТЗ и Т4
Первый усилитель Э1 имеет перемен-
ный коэффициент усиления, величина ко-
торого зависит от числа, записанного
в цифровом регистре (ЭЮ—Э21), Для
организации этой зависимости в рассечку
между резисторами R2 и R3 включен ряд
параллельных резисторов R34—R45, каж-
дый из которых подключен к общей шине
через транзисторный ключ (микросхемы
Э4—Э9, по два ключа в каждой микро-
схеме). Управление ключами производит-
118
ся с помощью регистра Когда в соответ-
ствующем разряде регистра записана еди-
ница, ключ открыт, когда нуль, ключ за-
крыт. Источником импульсов является
симметричный мультивибратор, выполнен-
ный на микросхеме Э22. Управление реги-
стром производится путем соединения точ-
ки 80 модуля с общей шиной, при этом
не производится перезапись регистра Та
ким образом, сигналом запрета является
сигнал нулевого уровня, и разрешения —
отсутствие такого сигнала.
Пороговый модуль (МП) (рис 6 23>
предназначен для преобразования аналого-
вого сигнала в дискретные сигналы для
управления регулирующими органами ре-
актора и цифровым регистром модуля
сравнения Схема содержит два независи-
мых канала преобразования с собственны
ми входами и выходами и третий канал;
управления со своими входами и выхо-
дами
Каждый канал имеет компаратор, уси-
литель мощности, входные цепи и цепи
смещения Третий канал, кроме того,
^включает в себя элемент задержки и тран-
зисторный ключ
Компараторы, т е. устройства сравне-
ния сигнала с постоянным напряжением,
выполнены на микросхемах и представля-
ют собой операционные усилители, охва-
ченные положительной обратной связью.
Резисторами R45, R46 устанавливается на
пряжение смещения, определяющее зону
нечувствительности компараторов Выход-
ные сигналы компараторов поступают на
усилители мощности, выполненные на тран-
зисторах ТЗ, T9 и Т4, Т12
При отсутствии сигналов на входах
компараторов напряжение на их выходах
равно плюс 10 В, при этом транзисторы
ТЗ, Т4 находятся в режиме насыщения,
а транзисторы T9, Т10 закрыты
При поступлении на входы компара-
торов сигналов соответствующей полярно-
сти, превышающих их зону нечувствитель-
ности, на их выходе появляется напряже-
ние минус 10 В, запирающее транзистор
(ТЗ или Т4). Транзистор T9 или Т10 от-
крывается, и на выходе 17 или 13 модуля
МП появляется сигнал нулевого уровня.
Этот сигнал подается на реле Р1 и Р2
блока П6 Из контактов этих реле органи-
зуются две сборки «два из трех» — «мень-
ше» и «больше».
Сигнал от этих сборок используется
в системе управления приводами для орга-
низации движения рабочей группы органов
регулирования реактора.
6.6.	УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ
РЕАКТОРОМ
Для обеспечения возможности
управления реактором на пульте
оператора и панелях, размещенных
в помещении блочного щита управ-
ления, имеются органы управления
(кнопки, ключи) и сигнальные при-
боры (табло, индикаторы, сигналь-
ные лампы).
В первую очередь это приборы,
относящиеся к аварийной защите,
т. е. кнопки (ключи), воздействием
на которые оператор может выз-
вать срабатывание АЗ Обычно ус-
танавливаются две кнопки (ключа)
АЗ каждого рода, с тем чтобы вы-
ход из строя одного ключа (кноп-
ки) не привел к непрохождению
аварийного сигнала. Кроме того,
эти ключи и кнопки закрываются
съемными крышками во избежание
ложного срабатывания защиты при
случайных прикосновениях.
На панели, которая устанавли-
вается, как правило, непосредствен-
но за пультом оператора, размеще-
ны табло сигнализации срабатыва-
ния АЗ й первопричины срабаты-
вания АЗ. На этой же панели
размещают и индикаторы положе-
ния исполнительных органов реак-
тора. Таким образом, оператор име-
ет возможность убедиться в сра-
батывании аварийной защиты, про-
следив за ее воздействием на ис-
полнительные органы реактора.
На той же секции пульта опера-
тора, что и кнопки (ключи) АЗ,
устанавливают и приборы управле-
ния исполнительными органами
реактора. К ним относятся ключи
управления, кнопки выбора, инди-
каторные лампы или светодиоды,
подтверждающие правильность вы-
бора оператором того или иного
исполнительного механизма.
Рассмотрим, как организуется
управление исполнительными орга-
нами реактора на примере реакто-
ра ВВЭР-1000 V бока НВ АЭС
Как уже упоминалось, исполни-
тельные органы этого реактора уни-
версальные и разбиты на несколько
групп. Управление отдельными при-
водами может осуществляться толь-
ко дистанционно с пульта операто-
ра (индивидуальное управление).
В связи с тем, что количество при-
водов велико (от 49 до 109 в раз-
личных модификациях реактора
ВВЭР-1000), выбор отдельного при-
вода для управления осуществляет-
ся по координатам, на которые
разбита активная зона реактора
(рис. 6.12). Каждой координате х
(16, 18, ..., 38, 40) и координате у
(01, 02, ..., 13, 14) соответствует
своя кнопка, установленная на
пульте оператора При нажатии
кнопок х и у устройства управле-
ния соответствующего привода по-
лучают команду разрешения движе-
ния. Это сигнализируется зажига-
нием светодиода на картограмме
активной зоны реактора, имеющей-
ся на пульте оператора. Собранная
схема выбора привода может быть
отключена нажатием на кнопку
«Сброс», имеющуюся на пульте
оператора.
Однако для начала движения
исполнительного органа получения
команды разрешения движения не-
достаточно. Необходима подача ис-
полнительной команды «больше»
или «меньше», которая подается
отдельным ключом индивидуального
управления, имеющимся также на
пульте оператора О том, что дан-
ный исполнительный орган начал
движение, оператор может судить
по показаниям индикаторов поло-
жения.
При выборе того или иного ис-
полнительного органа для индиви-
дуального управления он исключа-
ется из состава группы. После за-
вершения индивидуальной работы
он возвращается в состав своей
группы
Выбор для управления той или
иной группы осуществляется кноп-
ками, число которых равно числу
групп С помощью ключей управле-
ния, установленных на пульте, опе-
ратор имеет возможность любую
выбранную таким образом группу
подключить к управлению от регу-
лятора мощности. Одновременно он
имеет возможность управлять дру-
гой выбранной группой вручную с
помощью ключа группового управ-
ления.
Как при работе от регулятора
мощности, так и при ручном груп-
повом управлении в том случае,
119
если группа дошла до НПВ или
ВПВ (см. рис. 6.1), автоматически
начинает движение вместе с дви-
жущейся еще одна группа. При
движении вверх—это группа с но-
мером на единицу больше номера
движущейся группы, а при движе-
нии вниз—на единицу меньше Пос-
ле достижения группой НКВ или
ВКВ движение продолжает уже но-
вая группа.
В тех случаях, когда реактор
имеет универсальные исполнитель-
ные органы, как, например, реак-
торы типа ВВЭР, система СУЗ
должна обеспечивать приоритет-
ность сигналов управления, причем
наивысшим приоритетом обладают
сигналы АЗ, затем сигналы ручного
управления и далее сигналы от
СРМ.
Рядом с приборами индивиду-
ального и группового управления
исполнительными органами реакто-
ра размещают и устройства управ-
ления СРМ. С помощью этих уст-
ройств осуществляется включение
СРМ в тот или иной режим, пере-
вод с дистанционного управления
органами регулирования реактора
в автоматический, а также контроль
за правильностью работы регуля-
тора, его исправность. К органам
управления регулятором относятся
ключ «дистанционно-автоматиче-
ски» и кнопки выбора режима.
Рассмотрим на примере регуля-
тора АРМ5 работу оператора по
введению его в действие. Перед
включением регулятора ключ «дис-
станционно-автоматически» нахо-
дится в положении «дистанционно».
Убедившись по сигнальным лам-
пам, расположенным на панели
регулятора, что электропитание на
регулятор подано (подача электро-
питания осуществляется выключа-
телями, размещенными на лицевых
панелях регулятора), оператор на-
жимает кнопку выбора режима Н
или Т.
Выбор режима С или К осуще-
ствляется только после нажатия
кнопки Т. После того как зажглись
сигнальные лампы выбора режима
всех трех каналов, регулятор готов
к работе. Оператор может перевес-
ти ключ «дистанционно-автоматиче-
ски» в положение «автоматически».
Включение произойдет безударно,
так как регулятор отслеживает те-
кущее значение параметра, которое
становится заданным в момент пе-
ревода ключа в положение «автома-
тически». С помощью сигнальных
ламп «больше», «меньше» трех ка-
налов оператор может судить об
исправности каждого из трех кана-
лов регулятора. Действительно, ес-
ли два канала дают одинаковые
сигналы, например «больше», а тре-
тий «меньше», то это значит, что.
третий канал неисправен.
Если применяемый на энергобло-
ке регулятор не имеет безударного
включения и оснащен ручным за-
датчиком, то перед включением та-
кого регулятора в работу оператор,
должен уравнять текущее значение
параметра с заданным и только
после этого включать его в автома-
тический режим.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
АВАРИЙНАЯ ЗАЩИТА РЕАКТОРА
7.1.	ТРЕБОВАНИЯ К АВАРИЙНОЙ
ЗАЩИТЕ
Из всех функций АСУ ТП на
атомной электростанции наиболее
ответственной является аварийная
защита реактора (АЗ), так как ее
действиями при аварийных ситуа-
120
циях определяется ядерная без-
опасность АЭС. Одним из главных
требований, предъявляемых к си-
стеме аварийной защиты, является
надежный контроль основных физи-
ческих и технологических парамет-
ров системы и скоростей их изме-
нения. Аварийная защита реактора
должна осуществлять автоматиче-
ское снижение мощности или пол-
ный .останов реактора каждый раз,
когда контролируемые параметры в
ядерной энергетической установке
достигают установленных пределов.
Кроме контроля нейтронной мощ-
ности и скорости ее изменения не-
обходимо контролировать такие
технологические параметры ядер-
ной энергетической установки, как
расход, температура теплоносителя
в активной зоне, давление в конту-
ре. Такой контроль также обеспечи-
вает безопасность энергетической
установки. Например, резкое умень-
шение расхода теплоносителя при
отключении главных циркуляцион-
ных насосов вызывает рост темпе-
ратуры теплоносителя и может при-
вести к пережогу твэла. К пережо-
гу твэла может привести и сниже-
ние давления в первом контуре,
связанное с неисправностью компен-
сатора объема, так как при этом
может начаться интенсивное кипе-
ние в активной зоне и возникнуть
кризис теплообмена. В некоторых
ситуациях, например при выходе
из строй всех или большинства
ГЦН, нельзя ожидать сигнала пре-
вышения температуры теплоноси-
теля, так как в момент появления
такого сигнала оболочки в действи-
тельности могут уже разрушиться.
Поэтому кроме защит по превыше-
нию контролируемых параметров
существуют защиты реактора, сра-
батывающие по сигналам об отка-
зах технологического оборудова-
ния (останов нескольких ГЦН,
турбин, питательных насосов, течи
в контуре и т. п.).
Действие аварийной защиты ре-
актора осуществляется соответст-'
вующим движением исполнитель-
ных органов. Обычно это движение
происходит с различными скорос-
тями в зависимости от ситуации.
В некоторых случаях действие АЗ
проявляется только в запрете на
движение исполнительных органов
вверх. На первых этапах развития
атомной энергетики преобладало
мнение о необходимости экстренно-
го останова реактора при любых,
даже незначительных отказах тех-
нологического оборудования. Одна-
ко по мере накопления опыта про-
ектирования, расчетов и эксплуата-
ции атомных энергоблоков требо-
вания к количеству аварийных сиг-
налов и к скорости останова блоков
смягчались. Поэтому в составе ава-
рийной защиты реактора кроме
быстродействующей АЗ появились
более слабые Защиты, позволяющие
медленно снижать мощность реак-
тора или запрещать увеличение
мощности. Введение таких защит
позволяет более экономично экс-
плуатировать энергоблок, обеспе-
чивая лишь частичное снижение
мощности реактора при аварийной
ситуации.
Одним из основных требований
по обеспечению безопасности рабо-
ты реактора является требование
обеспечения аварийной защиты по
сигналам нейтронной мощности
реактора и скорости ее изменения
на любом уровне мощности реак-
тора, начиная с МКУ.
В ядерном энергетическом ре-
акторе, работающем на низких
уровнях мощности (в диапазоне ис-
точника, промежуточном диапазо-
не) , необходимо контролировать
плотность нейтронного потока, что-
бы не произошло неуправляемого
разгона за счет увеличения коэф-
фициента размножения реактора
больше единицы. В энергетическом
диапазоне контроль и аварийная
защита реактора осуществляются по
нейтронному потоку, поскольку
возрастание мощности даже с боль-
шим периодом (50 с и более) мо-
жет быстро привести к росту мощ-
ности на 20—50% выше номинала,
что опасно для реактора.
При выборе сигналов, необходи-
мых для организации надежной за-
щиты энергетического реактора,
нужно руководствоваться принци-
пом прямого измерения таких па-
раметров, которые несут макси-
мальную/ и достоверную информа-
цию о состоянии всей активной зо-
ны или ее ответственных элемен-
121
тов. Иначе говоря, входные сигна-
лы системы защиты должны форми-
роваться непосредственно из сигна-
лов, являющихся результатом пря-
мого измерения параметров. На-
пример, эффективным и оператив-
ным средством для измерения реак-
тивности является реактиметр, од-
нако более надежной является
приближенная оценка реактивности
по величине периода (см. §5.3).
Но есть параметры, которые опре-
деляются косвенным путем К та-
ким параметрам относится тепло-
вая мощность реактора (см §75).
Наряду с выбором контролируе-
мых технологических параметров,
их предельных диапазонов и защит-
ных средств воздействия необходи-
мо обеспечить надежность кана-
лов защиты Под каналом защиты
подразумеваются устройства, необ-
ходимые для выработки сигнала,
вызывающего защитное действие в
случаях выхода какого-либо пара-
метра из заданного диапазона
Для увеличения надежности
аварийная защита реактора должна
проектироваться с избыточностью
каналов защиты. Для уменьшения
числа ложных срабатываний АЗ
исполнительные органы аварийной
защиты должны срабатывать при
совпадении «т из п» сигналов (см.
§4 3)
Аварийная защита реактора
должна строиться так, чтобы любое
единичное повреждение в ней не
нарушало ее защитных функций.
При создании аварийной защиты
реактора нужно учитывать, что
аварийная защита должна быть в
такой мере отделена от устройств
контроля и регулирования, чтобы
повреждение и вывод из работы
любого элемента этих устройств не
влияли на способность аварийной
защиты выполнять ее защитные
функции.
Аварийная защита должна быть
спроектирована так, чтобы в ней
была предусмотрена быстродейст-
вующая аварийная защита, дейст-
вие которой при возникновении ава-
рийной ситуации доводится до кон-
122
ца (АЗ-1 для реакторов типа
ВВЭР), и медленно действующая
защита, действие которой прекра-
щается после снятия аварийного
сигнала
Аварийная защита реактора
должна обеспечивать автоматиче-
ское быстрое и надежное гашение
цепной реакции в следующих слу-
чаях-
1)	при достижении аварийной
уставки по мощности,
2)	при достижении аварийной
уставки по скорости нарастания
мощности (или реактивности);
3)	при исчезновении напряжения
на шинах электропитания СУЗ;
4)	при неисправности или нера-
бочем состоянии любых двух из
трех каналов защиты по уровню
или скорости нарастания мощности
в случае трехканальной АЗ;
5)	при появлении аварийных
технологических сигналов, требую-
щих останова реактора;
6)	при нажатии кнопок аварий-
ной защиты
Система аварийной защиты
должна иметь не менее двух неза-
висимых групп исполнительных ор-
ганов
Количество, расположение, эф-
фективность и скорость введения
исполнительных органов аварийной
защиты должны быть выбраны так,
чтобы при любых аварийных режи-
мах исполнительные органы АЗ
без одного наиболее эффективного
органа обеспечивали скорость ава-
рийного снижения мощности реак-
тора, достаточную для предотвра-
щения повреждения тепловыделяю-
щих элементов сверх допустимых
пределов, приведение реактора в
подкритическое состояние и поддер-
жание его в этом состоянии.
При появлении аварийного сиг-
нала исполнительные органы ава-
рийной защиты ддлжны приводить-
ся в действие из любого промежу-
точного положения.
Для повышения надежности ава-
рийной защиты предусматриваются
средства для проверки работоспо-
собности всех цепей прохождения
аварийных сигналов (от детекто-
ров до исполнительных органов) в
процессе работы на мощности без
воздействия непосредственно на
реактивность. Проверка детекторов
может осуществляться различными
путями, изменением контролируе-
мого параметра, введением и изме-
нением заменяющего сигнала той
же природы, что и измеряемый па-
раметр. Возможность испытания
устройств аварийной защиты обе-
спечивается многоканальностью си-
стемы защиты путем последова-
тельных проверок каждого канала
Проверка прохождения аварий-
ных сигналов в аварийной защите
при работе на мощности не должна
приводить к останову реактора Лю-
бые блокировки устройств аварий-
ной защиты из-за неисправности,
наладки или вывода в ремонт до-
пускаются только при наличии не-
скольких однотипных по механизму
срабатывания устройств с обяза-
тельной выдачей сигналов об от-
ключении канала на блочный щит
управления.
7.2.	НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ
АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ
При проектировании устройств
аварийной защиты реактора боль-
шое внимание уделяется ее надеж-
ности, живучести и контролю ис-
правности цепей.
Для аварийной защиты возмож-
ны два вида нарушения работоспо-
собности. Первый вид — это отказ
системы, когда при возникновении
аварийной ситуации система не спо-
собна выполнить функцию защиты,
в результате чего необходимо сра-
батывание «следующей» защиты.
Второй вид — это ложное срабаты-
вание аварийной защиты при отсут-
ствии аварийной ситуации, которое
не представляет собой опасности, но
приводит к останову реактора и сни-
жает эффективность его использо-
вания. Особенно опасным является
отказ аварийной защиты реактора.
В соответствии с требованиями
ГОСТ 17605-78 наработка на отказ
устройств аварийной защиты долж-
на быть не менее 2-Ю5 ч. *
С целью реализации такой высо-
кой надежности формирование сиг-
нала аварийной защиты произво-
дится по мажоритарному принципу
«пг из п» (см. § 4.3), предусматри-
вается контроль исправности уст-
ройств, используются более надеж-
ные элементы, релейные элементы,
входящие в устройства АЗ, работа-
ют на отпускание.
Кроме высокой надежности уст-
ройств аварийной защиты необходи-
мо обеспечить их высокую живу-
честь, т. е. сохранить способность
аварийной защиты выполнять свои
функции при повреждении уст-
ройств защиты в результате какой-
либо одной аварии.
В качестве примера рассмотрим
структурную схему формирования
сигналов аварийной защиты реакто-
ра ВВЭР-440 по одному теплотехни-
ческому параметру повышения дав-
-ления над активной зоной (рис. 7.1).
Параметр, по которому осущест-
вляется аварийная защита, контро-
лируется с помощью трех независи-
мых первичных приборов Д1—ДЗ,
К исполни. -	В схему сигнализации К исполни*
тельным	первопричины тельным
органам АЗ r г	органам АЗ
Рис. 71. Схема формирования сигналов
АЗ для реактора ВВЭР-440
123
С помощью первичных приборов те-
кущее ’значение давления преобра-
зуется в унифицированные токовые
сигналы 0—5 мА, а затем эти сиг-
налы поступают на входы вторич-
ных приборов П1—ПЗ с контактны-
ми устройствами, в которых срав-
нивается текущее значение параме-
тра с заданной уставкой. Реле 1Р1,
2Р1, 1Р2, 2Р2, 1РЗ и 2РЗ размножа-
ют соответствующие выходные кон-
такты приборов П1—ПЗ, от этих же
реле выдаются сигналы в схему
аварийной сигнализации. Таким
образом, формирование дискретных
сигналов по отклонению давления
от заданного значения производит-
ся в трех группах устройств, каж-
дая из которых содержит отборное
устройство, импульсную линию,
первичный прибор, прибор с кон-
тактным устройством и размно-
жающее реле. Питание приборов
каждой группы осуществляется от
самостоятельного источника пере-
менного напряжения, а питание
размножающих реле — от само-
стоятельного для каждой группы
источника постоянного напряжения.
Выходные контакты реле 1Р1 —
1РЗ используются в схеме форми-
рования аварийных команд I кана-
ла аварийной защиты, а выходные
контакты реле 2Р1 — 2РЗ в схеме
формирования аварийных команд
II канала аварийной защиты. В
каждом канале контакты выходных
реле (в рассматриваемом случае —
реле 1PI или 1PII) соединяются
последовательно для каждого рода
аварийной защиты и затем исполь-
зуются в цепях управления испол-
нительными органами АЗ. Питание
реле каждого канала осуществля-
ется от самостоятельного источника
постоянного напряжения.
Срабатывание отдельных эле-
ментов схемы или всей схемы про-
исходит при обесточивании реле
(«нулевой» принцип построения
схем АЗ). Таким образом, при
обесточивании групповых реле в
какой-либо группе в схему защиты
выдаются сигналы, эквивалентные
сигналу по отклонению соотцетст-
124
вующего параметра за заданные
уставки, а ’ при обесточивании ка-
кого-либо реле в любом канале
происходит срабатывание аварий-
ной защиты. Другими словами, при
потере питания на отдельных ре-
лейных элементах схема автомати-
чески переводится в состояние,
обеспечивающее безопасность ре-
актора.
Рассматриваемая структурная
схема формирования сигналов ава-
рийной защиты реактора ВВЭР-440
позволяет обеспечить ее высокую
живучесть путем размещения
устройств, относящихся к различ-
ным каналам, в различных поме-
щениях. С этой целью предусматри-
ваются самостоятельные отборные
устройства и импульсные линии для
первичных приборов, относящих-
ся к различным группам; размеще-
ние первичных приборов различных
групп в отдельных изолированных,
друг от друга помещениях; разме-
щение вторичных приборов различ-
ных групп и соответствующих груп-
повых реле в отдельных изолиро-
ванных друг от друга помещениях;
размещение элементов, относящих-
ся к различным каналам защиты,
в различных щитовых помещениях
(на резервном щите управления и
на блочном щит» управления);
разделение трасс импульсных ли-
ний и кабелей, относящихся к раз-
личным группам или каналам
аварийной защиты.
Надежность работы аварийной
защиты реактора может быть зна-
чительно увеличена, если произво-
дится проверка исправности уст-
ройств аварийной защиты во время
работы реактора. Для восстанав-
ливаемых систем интенсивность
отказов %экв зависит от времени
восстановления тв. Чем быстрее
может быть обнаружена неисправ-
ность, тем скорее будет восстанов-
лена работоспособность устройства
или всей системы. Обычно время
проверки устройства меньше вре-
мени восстановления. Проверка от-
дельного устройства или системы
может проводиться автоматически
или с участием обслуживающего
персонала. Для проведения авто-
матических проверок предусматри-
ваются специальные схемы с сиг-
нализацией неисправности. Увели-
чивая количество и сложность
контролирующих устройств, МОЖНО 1
добиться очень высоких показате-
лей надежности аварийной защиты.
Однако повышение надежности на-
много выше требований ГОСТ не-
целесообразно, так как приводит к
резкому удорожанию системы и
вызывает трудность эксплуатаций.
Периодические проверки прово-
дятся обслуживающим персоналом
станции. Отдельные узлы и всю
систему в целом проверяют путем
подачи сигналов, имитирующих
аварийную ситуацию, и проверки
ее функционирования.
7.3.	ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАЩИТ
В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ
Аппаратура аварийной защиты
реактора выполняется таким обра-
зом, чтобы в зависимости от зна-
чимости поступившего в аварийную
защиту сигнала осуществлялось
действие защиты определенной эф-
фективности. Например, для реак-
торов типа ВВЭР-440 и первых
реакторов типа ВВЭР-1000 форми-
руются четыре рода аварийных
команд:
1)	АЗ-1, вызывающая одновре-
менное падение всех поглотителей
под действием силы тяжести, кото-
рое не прекращается при снятии
аварийного сигнала;
2)	АЗ-2, вызывающая пооче-
редное падение групп поглотителей
под действием силы тяжести; при
исчезновении сигнала АЗ-2 падение
поглотителей прекращается;
3)	АЗ-З,' вызывающая пооче-
редное движение вниз групп пог-
лотителей с рабочей скоростью;
при исчезновении аварийного сиг-
нала АЗ-З движение вниз прекра-
щается;
4)	АЗ-4, запрещающая движе-
ние вверх всех поглотителей; при
исчезновении аварийного сигнала
запрет снимается. •
При появлении сигнала АЗ-2
происходит поочередное падение
групп исполнительных органов
вниз с последующей выдержкой
времени 10 — 15 с. Выдержка вре-
мени формируется только в том
случае, если предыдущая группа в
процессе падения прошла верхнее
промежуточное положение ВПВ
(см. гл. 6, рис. 6.1). Падение продол-
жается до снятия первопричины.
При появлении аварийного сиг-
нала АЗ-З исполнительные органы
рабочей группы, а за ней другие
группы поочередно двигаются вниз
со скоростью 0,02 м/с до снятия сиг-
нала. Каждая следующая группа
начинает движение после того, как
предыдущая группа в процессе
движения вниз пройдет нижнее
промежуточное положение НПВ
(см. гл. 6, рис. 6.1).
Таблица 7.1. Срабатывание аварийной
защиты реактора при различных
уставках давления первого контура
Род аварийной зашиты	Уставка, МПа	Направление от- клонения парамет- ра от нормы
АЗ-1	17,6	Повышение
АЗ-1	14,2	Понижение
АЗ-2	14,7	Понижение
АЗ-З	17,0	Повышение
АЗ-4	16,2	Повышение
В большинстве случаев аварий-
ная защита срабатывает в резуль-
тате отклонения параметра за пре-
делы допустимого диапазона В-
ряде случаев защита действует как
по понижению параметра, так и по
повышению его. Часто один и тот
же параметр участвует в форми-
ровании защит разного рода. Так,
при номинальном давлении тепло-
носителя над активной зоной реак-
тора типа ВВЭР-1000, равном
15,6 МПа, отклонение в обе сторо-
ны приводит к срабатыванию всех
родов аварийной защиты реактора
(табл. 7.1).
Ниже приводится перечень сигналов,
по которым срабатывает защита реактора
ВВЭР-1000.
125-
Защита АЗ-1 срабатывает при умень-
шении периода ниже 10 с в диапазоне ис-
точника, промежуточном и энергетическом
диапазонах, повышении уровня нейтронно
го потока в промежуточном диапазоне
выше 140% уставкй; повышении уровня
нейтронного потока в энергетическом диа-
пазоне выше 110% установки, обесточива-
нии одного ГЦН из двух работающих, двух
ГЦН из трех работающих или трех ГЦН
из четырех работающих, падении перепада
давления на любом ГЦН ниже 0,49 МПа;
повышении напора на любом ГЦН выше
0,78 МПа, превышении заданного значе-
ния перепада давления на активной зоне
на 0,02—0,05 МПа, совпадении сигналов
падения давления над активной зоной ни-
же 14,7 МПа и скорости падения давле-
ния выше 0,098 МПа/с, понижении давле-
ния теплоносителя над активной зоной ни-
же 14,2 МПа; повышении давления над
активной зоной выше 17,6 МПа; закрытии
стопорного клапана последней работающей
турбины, исчезновении надежного электро-
питания СУЗ и других ответственных си-
стем (два ввода I категории), нажатии
кнопки АЗ 1 на БЩУ, нажатии кнопки
АЗ-1 на РЩУ, исчезновении силового пи-
тания 380/220 В
Защита АЗ-2 срабатывает при сниже-
нии давления над активной зоной ниже
14,7 МПа; обесточивании двух ГЦН из
четырех работающих, если питание не вос-
становилось через 3 с; повышении уровня
нейтронного потока в диапазоне источника
выше 140% уставки, повышении давления
во втором контуре до 7,4—7,6 МПа; по-
вышении давления под оболочкой реакто-
ра до 0,26 МПа, повышении температуры
под оболочкой реактора до 90 °C, нажатии
кнопки АЗ-2 на БЩУ, наличии сигнала
АЗ-З в течение 30—40 с
Защита АЗ-З срабатывает при умень-
шении периода разгона ниже 20 с в про-
межуточном диапазоне, менее 20 с в энер-
гетическом диапазоне, повышении давле-
ния над активной зоной до 17 МПа; по-
вышении давления во втором контуре до
7 МПа, повышении тепловой мощности
сверх допустимой для данного числа ра-
ботающих петель; увеличении уровня
нейтронного потока в промежуточном и ра-
бочем диапазонах до 102,5—105% устав-
ки, повышении температуры теплоносителя
на выходе из активной зоны в любой пет-
ле до 330 °C, исчезновении силового пи-
тания 380/220 В; повороте ключа АЗ-З на
БЩУ
Защита АЗ-4 срабатывает при повы-
шении тепловой мощности реактора выше
102% уставки, уменьшении периода разго-
на ниже 40 с в диапазоне источника; по-
вышении давления теплоносителя над ак-
тивной зоной выше 16,2 МПа; повышении
уровня нейтронного потока в диапазоне
источника выше 120% уставки, повышении
температуры теплоносителя на выходе из
отдельный кассет до 340 °C.
126
Для серийного реактора типа
ВВЭР-1000, начиная с первого бло-
ка Запорожской АЭС, принят дру-
гой принцип организации защиты
реактора. Предусматривается фор-
мирование аварийной команды
только первого рода АЗ-1, вызы-
вающей одновременное падение
всех поглотителей под действием
их силы тяжести, и формирование
двух родов предупредительных
команд: ПЗ-1, вызывающей пооче-
редное движение вниз групп погло-
тителей с рабочей скоростью, и
ПЗ-2, запрещающей движение
вверх всех поглотителей
Для реактора РБМК формиру-
ются пять родов аварийных команд:
АЗ-1, вызывающая управляемое
снижение мощности реактора до
80% Мюм; АЗ-2, вызывающая
управляемое снижение мощности
реактора до 50% Мюм*, АЗ-З, вы-
зывающая управляемое снижение
мощности реактора до 40% AfHoM;
АЗ-4, вызывающая управляемое
снижение мощности реактора до
20% Whom; АЗ-5, вызывающая пол-
ный останов реактора.
Управляемое экстренное сниже-
ние мощности реактора (АЗ-1,
АЗ-2, АЗ-З, АЗ-4)^ осуществляете^
с помощью автоматического регуля-
тора и группы стержней, подклю-
чаемых в этом случае дополни-
тельно.
Полный останов реактора (АЗ-5)
осуществляется путем введения
всех стержней СУЗ в активную зо-
ну с рабочей скоростью; автомати-
ческий регулятор мощности в этом
процессе снижения мощности не
участвует.
Действие автоматических защит произ-
водится по следующим причинам АЗ-1 —
при неисправности ГЦН в любой из двух
насосных групп, АЗ-2 — при останове одной
турбины, АЗ-З —при останове двух ГЦН
в любой из двух насосных групп, АЗ-4 при
выходе уровней в барабанах-сепараторах
за установленные пределы, при отключе-
нии внешних потребителей от электроге-
нераторов турбин с сохранением питания
собственных нужд; АЗ-5 — при повышении
мощности в рабочем диапазоне более уста-
новленного предела; уменьшении периода
разгона реактора ниже установленного
предела, останове четырех ГЦН, исчезно-
вении напряжения 6 кВ собственных нужд;
повышении давления в помещениях бара-
банов сепараторов, прочностного бокса бо-
лее 50 МПа, неисправности двух регуля-
торов мощности, посадке стопорных кла-
панов обеих турбин или при работе одной
турбины — посадке стопорных клапанов
этой турбины
В реакторах на быстрых ней-
тронах существует два вида ава-
рийных защит: быстрая защита
БАЗ и медленная защита МАЗ
По сигналу БАЗ стержни ава-
рийной защиты сбрасываются в ак-
тивную зону реактора. По сигналу
МАЗ они вводятся в активную зону
с рабочей скоростью Одновременно
в режимах АЗ в зону вводятся и
другие поглотители
Быстрая аварийная защита срабатыва-
ет при уменьшении периода разгона ниже
20 с, превышении нейтронным потоком за-
данного значения более чем на 40%,
уменьшении расхода теплоносителя через
реактор более чем на 20% от заданного
значения, повышении температуры Na на
выходе из реактора до 580 °C, снижении
уровня Na в реакторе, по сигналам «обес-
точение станции», «отключение более чем
одной петли», «отключение петли» и при
отсутствии сигнала «закрытие обратного
клапана», отказах двух или трех каналов
контроля мощности и периода или двух из
трех расходомеров расхода теплоносителя
через реактор, снижении уровня теплоноси-
теля в баках двух ГЦН-1, совпадении сиг-
нала МАЗ с сигналом неисправности ме-
ханизмов СУЗ или сигналом «отключение
петли»; от кнопки БАЗ.
Медленная аварийная защита сраба-
тывает при выходе из строя двух регуля-
торов (резервного и работающего), превы-
шении мощности более чем на 15% задан-
ного значения, по сигналам от системы
теплотехнического контроля и от кнопки
МАЗ.
7.4.	АППАРАТУРА СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ
Аппаратура системы аварийной
защиты предназначена для обра-
ботки сигналов датчиков аварийной
защиты и формирования команд в
систему управления исполнительны-
ми органами, а также для форми-
рования сигналов в другие системы.
Реализация заданных программ
аварийных защит осуществляется
логическими устройствами, исполь-
зующими информацию об аварий-
ной ситуации, поступающую от кон-
тактных устройств вторичных при-
8 другие К исполнительным В другие
системы органам АЗ системы
Рис. 7 2 Структурная схема аварийной'
защиты реактора ВВЭР-1000
боров, электроконтактных прибо-
ров, концевых выключателей и др.
В качестве примера рассмотрим аппа-
ратуру аварийной защиты реактора
ВВЭР-1000 V блока НВ АЭС. Эта аппара-
тура может принять следующие входные
сигналы: 24 сигнала АЗ первого рода;
12 сигналов АЗ второго рода, 24 сигнала
АЗ третьего рода; 12 сигналов АЗ четвер-
того рода.
Кроме этих сигналов аппаратура АЗ
принимает сигналы от кнопок АЗ-1, рас-
положенных на пульте оператора и на ре-
зервном щите управления Аппаратура ава-
рийной защиты объединяет все устройства,
необходимые для формирования выходных
команд.
На рис. 7 2 показана структурная схе-
ма системы аварийной защиты V блока НВ
АЭС.
В состав аппаратуры аварийной за-
щиты входят следующие устройства, вы-
полненные 'в виде отдельных панелей, раз-
деления сигналов PC, формирования сиг-
налов ФС; аварийных команд АК\ раз-
грузки и ограничения мощности реактора
РиМ\ сигналов первопричины срабатыва-
ния СП; размножения команд РК
Устройства разделения и формирова-
ния сигналов, а также устройство разгруз-
ки и ограничения мощности выполнены
трехканальными, а устройство аварийных
команд, формирующее сигналы-команды
127
Рис 7 3 Схема одного канала устройства
разделения сигналов PC
непосредственно на исполнительные меха-
низмы, и устройство размножения команд
- выполнены двухканальными. В устройстве
сигналов первопричины срабатывания ава-
рийной защиты установлена аппаратура
сигнализации АЗ.
Входные сигналы аварийной защиты
поступают от трех групп датчиков ава-
рийных сигналов (1Дг 2Д, ЗД). Каждый
параметр, по которому формируется сигнал
в системе аварийной защиты реактора,
представляется сигналами от трех автоном-
ных датчиков, т е. датчики имеют незави-
симые источники питания и разделены тер-
риториально между собой, также разделе-
ны по различным помещениям трассы ка-
белей, относящихся к разным каналам ава-
рийной защиты. Это обеспечивает сохран-
1РС2РСЗРС 1РС2РСЗРС
 I 4 I 4 4 4
I н	гЧ % г-*-
ность по крайней мере двух каналов при
повреждении (пожаре) одного из поме-
щений.
В устройстве PC, схема одного канала
которого показана на рис. 7.3, сигнал вход-
ной цепи каждого датчика в виде размы-
кающегося при аварийной ситуации кон-
такта (давления р, плотности нейтронов ЛГ,
температуры теплоносителя t и др.) с по-
мощью трансформаторов ГР/, ТР2 пТрЗ,
входящих в блок разделения сигналов
БРС, разделяется на три цепи, необходи-
мые для трех каналов устройства форми-
рования сигналов (1ФС, 2ФС, ЗФС). Ко-
личество блоков БРС в каждом канале
устройства PC соответствует количеству
входных аварийных сигналов. В выход-
ных цепях устройств PC находятся* два
оптрона ОП1, ОП2, с которых поступают
сигналы во входные цепи устройств ФС.
Оптроны состоят из лампочки и фото-
резистора. Пока параметр не достигнет
предельного значения, через лампочки
протекает ток и они освещают фоторези-
сторы, находящиеся в выходных цепях PC
При аварийной ситуации цепи PC, вклю-
чающие оптроны, обесточиваются, лампоч-
ки гаснут и сопротивление фоторезисторов
резко возрастает, что равносильно разры-
ву цепи В соответствии с разделением
аварийных сигналов на четыре рода ава-
рийной защиты для реактора типа
ВВЭР-1000 выходные цепи устройства PC
подаются на соответствующие входные
цепи устройства формирования сигналов
(/ФС, 2ФС, ЗФС).
На рис. 7 4 показана схема одного ка-
нала устройства ФС. В ФС по трем сиг-
налам, поступающим с устройств PC по
мажоритарному принципу «два из трех»,
формируются сигналы АЗ по каждому ро-
ду. В каждом из трех каналов устройства
ФС формируются выходные сигналы АД-1,
АЗ-2, АЗ-З, АЗ-4, поступающие в устрой-
ства аварийных команд АК по двум не-
1РС 2РС ЗРС
1РС 2PC ЗРС	1РС 2РС ЗРС	1РС 2РС ЗРС
| | |	| I |	| I |	АЗ-2
* из Н г* • • • Н
1 PC 2PC ЗРС	1 PC 2PC ЗРС	1 PC 2 PC ЗРС
Рис. 7.4. Структурная схема одного канала устройства формирования сигналов ФС
128
Рис. 7 5. Схема мажоритарного блока «два
из трех» устройств ФС
зависимым каналам по каждому роду АЗ.
Выходные цепи устройства ФС гальвани-
чески отделены от входных цепей, цепей
питания и друг от друга. Сигнал, генери-
руемый генераторами частоты F1—F4, че-
рез т мажоритарных блоков «два из трех»
поступает в блок усилителя выходной
БУВ1—БУВ4, к выходу которых подсоеди-
няются реле, находящиеся в устройствах
АК Количество мажоритарных блоков т
в каждом канале определяется числом ава-
рийных сигналов, цо которым должно
происходить срабатывание данного ро-
да АЗ.
Мажоритарные блоки «два из трех»
представляют собой сборки (рис. 7 5) из
фоторезисторов, управляемых оптронами,
находящимися в устройствах PC Ток в лю-
бой из ветвей мажоритарного блока течет,
если проводят два резистора.
В нормальных условиях раббты все
блоки «два из трех» пропускают сигналы
от генераторов F1—F4, обеспечивая нали-
чие выходных напряжений на блоках
БУВ1—БУВ4 При срабатывании какого-
либо аварийного параметра разрывается
цепь прохождения сигнала от одного из
генераторов F в соответствующем этому
Параметру блоке «два из трех» и исчезает
напряжение на выходе блока БУВ.
На рис. 7.6 показана схема формиро-
вания аварийных команд реактора
ВВЭР-1000. В каждом из устройств ава-
рийных команд АК находятся 12 реле
аварийных команд 1PI, 2PI,...t 3PIV (по
три на каждый из родов АЗ), Эти реле
подсоединены к выходам блоков БУВ со-
ответствующих устройств ФС При появ-
лении аварийного сигнала происходит обес-
точивание трех реле соответствующего ро-
да АЗ. Контакты этих реле используют
в цепях управления исполнительными ор-
ганами аварийной защиты. Для передачи
сигналов АЗ в другие системы АЭС кон-
такты реле 1РЦ..., 3PIV размножают
с помощью дополнительных реле /Р,...,
тР, входящих в блоки реле БР. Аварий-
ные сигналы к исполнительным органам
АЗ передаются в виде сборок «два из
трех» из нормально открытых контактов
реле /PJ,..., 3PIV, срабатывающих на
отпускание при аварии, в другие системы
аварийные сигналы передаются в виде сбо-
рок из нормально открытых и нормально
закрытых контактов реле 1Р,..., тР.
Сборки «два из трех» из нормально откры-
тых контактов реле аварийных команд АЗ
высокого рода используются в исполни-
тельных цепях АЗ низкого рода, так как
о о о 2ФС ЗФС
Цр ф
1PI 2PI
К исполнитель-
ным органам АЗ
В другие
системы
Рис. 7 6 Схема одного канала устройства аварийных команд АК
9—3154
129
для повышения надежности АЗ при сра-
батывании АЗ высокого рода должны сра-
ботать все остальные АЗ. Оператор может
включить АЗ кнопками Кн1,..Кн4. Клю-
чом В1 осуществляется взвод АЗ.
Срабатывание аварийной защиты по
отклонению какого-либо теплотехнического
или физического параметра обычно при-
водит к быстрому и глубокому изменению
других параметров. Например, срабатыва-
ние аварийной защиты первого, второго,
третьего родов на реакторе ВВЭР-1000 при-
водит к быстрому падению уровня в ком-
пенсаторе объема и давления теплоносите-
ля. При этом наряду с сигналами, вызвав-
шими срабатывание защиты, используется
схема сигнализации первопричины срабаты-
вания АЗ. В составе аппаратуры АЗ V
блока НВ АЭС для этой цели предусмот-
рено устройство сигналов первопричины
срабатывания СП, получающее информа-
цию от мажоритарных блоков «два из
трех» в ФС и АК и формирующее сигналы
в схему фиксации первопричины срабаты-
вания АЗ и в управляющую вычислитель-
ную систему энергоблока. Сигналы в схе-
му фиксации первопричины срабатывания
АЗ посылаются контактами реле, замы-
кающимися при появлении аварийного сиг-
нала и собранными в цепи «два из трех»,
по сигналам с трех устройств ФС. Устрой-
ство размножения команд РК использует-
ся для размножения выходных сигналов
четырех родов АЗ устройств АК-
В состав системы аварийной защиты
V блока НВ АЭС входит устройство раз-
грузки и ограничения мощности реактора
РОМ2. Его работа будет рассмотрена в
§ 7.5.
Для обеспечения надежной работы
устройств аварийной защиты в них пред-
усмотрены специальные средства, с па-
мощью которых могут быть проверены ра-
бочие цепи, цепи питания и цепи сигнали-
зации. Эти средства используются как при
пусконаладочных работах, так и в про-
цессе эксплуатации для быстрого обнару-
жения и устранения неисправностей.
Электропитание аппаратуры аварийной
защиты осуществляется от следующих ис-
точников:
от сети надежного питания (первой
категории) переменного тока 220 *зо В,
50 Гц±1 * Гц. Потребляемая мощность не
более' 3 кВ-А, каждый канал аварийной
защиты питается от одной из двух линий,
одновременное исчезновение напряжения
на которых не допускается, а исчезновение
напряжения на одной из них допускается
на время не более 1 ч;
от двух аккумуляторных батарей на-
пряжением 48*6 В» имеющих выводы
средней точки (±24 В), потребляемый ток
не более 80 А.
Одновременное исчезновение напряже-
ния на двух батареях не допускается,
ИЗО
а время исчезновения напряжения на од-
ной из батарей не должно превышать 1 ч~
7.5.	УСТРОЙСТВА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ
РАЗГРУЗКУ РЕАКТОРА ПРИ ОТКАЗАХ
АГРЕГАТОВ ЭНЕРГОБЛОКА
Так как каждый аварийный
останов реактора приводит к боль-
шим экономическим потерям, во
многих аварийных ситуациях, если
это допустимо по условиям работы
реактора, стремятся не останавли-
вать реактор, а снизить его мощ-
ность (разгрузить) до допустимого
уровня. Такая разгрузка может
осуществляться либо устройствами,
входящими в регулятор мощности
(у реакторов БН, см. § 6.1, у реак-
торов РБМК, см. описание АЗ в
§ 7.3). В СУЗ реакторов ВВЭР это
осуществляется специальным уст-
ройством РОМ, предназначенным
для ограничения тепловой мощно-
сти реактора и разгрузки его при
отключении одного или нескольких
ГЦН или турбопитательного насоса
(ТПН). Это устройство воздейству-
ет на исполнительные органы черев
каналы аварийной защиты третьего
рода и как и другие устройства ава-
рийной защиты выполняется трех-
канальным. Для реакторов ВВЭР
разработаны различные модифика-
ции РОМ. В качестве примера рас-
смотрим структурную схему одного
канала устройства РОМ2 (рис. 7.7),
Рис. 7.7. Структурная схемй одного канала
устройства разгрузки и ограничения мощ-
ности реактора РОМ2
предназначенного для реактора
ВВЭР-1000.
В РОМ2 осуществляется непре-
рывное измерение плотности ней-
тронов I/V и сравнение ее с задан-
ным значением Na, которое форми-
руется в зависимости от числа ра-
ботающих ГЦН и ТПН. При двух
работающих ТПН допустимый уро-
вень мощности реактора в зависи-
мости от числа работающих ГЦН
составляет 100% номинальной мощ-
ности при четырех ГЦН, 75% при
трех ГЦН, 50% при двух ГЦН.
При отключении любого турбо-
питательного насоса допустимый
•уровень мощности составляет 50%
номинальной. При отключении двух
турбопитательных насосов реактор
останавливают.
Так .как однозначного соответ-
ствия сигнала плотности нейтронов
и тепловой мощности реактора нет
вследствие изменения характери-
стик ионизационных камер и других
факторов, то для независимости
уровнд разгрузки реактора от этих
факторов сигнал плотности нейтро-
нов W непрерывно корректируется
по сигналу, пропорциональному
значению тепловой мощности Q,
определяемой цо уравнению .
Q^^tcptn,
где Д/Ср — средний перепад темпе-
ратур на циркуляционных петлях;
т — число работающих петель.
Текущее' значение плотности нейтро-
нов N от аппаратуры контроля нейтрон-
ного потока АКНП поступает на вход уси-
лителя У1 (рис 7 7). Усилитель имеет пе-
ременный коэффициент усиления, опреде-
ляемый числом, записанным в цифровом
регистре ЦР. Импульсы от генератора им-
пульсов ГИ поступают в регистр через
управляемый ключ К На выходе усили-
теля У1 получается корректированное зна-
чение плотности нейтронов NK, которое
•сравнивается с заданным значением iV3 на
усилителе У4 (N3 изменяется по закону
ступенчатой функции в зависимости от
числа работающих ГЦН и ТИН)". Задан-
ное значение плотности нейтронов форми-
руется на управляемом делителе напряже-
ния УДН1, схема которого показана на
рис. 7 8. Значения заданной и скорректи-
рованной плотности нейтронов противопо-
ложны по знаку. Сигнал с выхода усили-
теля У1 поступает также на вход усили-
теля У2, на котором сравниваются АГК и
9*
Рис. 7.8. Схема управляемого делителя на-
пряжения УДН1
Q. В установившемся состоянии эти сиг-
налы равны.
Значение среднего перепада темпера-
тур на циркуляционных петлях Д/Ср изме-
ряется термоэлектрическими термометрами
на входе и на выходе циркуляционной
петли, включенными дифференциально Сиг-
налы термометров преобразуются норми-
рующими преобразователями НП в уни-
фицированный сигнал 0—5 мА постоянно-
го тока. Всего имеется 12 нормирующих
преобразователей, по 4 на каждый канал.
Сигналы от нормирующих преобразовате-
лей поступают на вход усилителя У5
устройства осреднения УО, на выходе
которого формируется сигнал Д/Ср При
помощи управляемого делителя напряже-
ния УДИ2, схема которого показана на
рис. 7 9, изменяется значение m при изме-
нении числа работающих ГЦН.
Рассмотрим процессы, происходящие
в РОМ2 при появлении разбаланса между
Nk и Q При увеличении тепловой мощ-
ности на выходе усилителя У2 появится
сигнал разности значений NK и Q Этот
сигнал, усиленный усилителем УЗ, посту-
пает на вход пороговых устройств ПУ1 и
ПУ2, настроенных на противоположные
знаки входного сигнала Дискретный сиг-
нал с выхода пороговых устройств ПУ1 и
ПУ2, формируемый по принципу ИЛИ, по-
ступает на блок выдержки времени БВВ
(т=50 с). Введение блока выдержки вре-
мени позволяет исключить корректировку
сигнала плотности нейтронов во время пе-
реходных процессов.
Если дискретный сигнал сохраняется
более 50 с, элемент задержки выдает сиг-
нал на проведение корректировки. Этот
сигнал поступает на вход порогового
устройства ПУЗ, выход которого соединен
с вентилем В Выходной сигнал вентиля
управляет ключом К, разрешая импульсам
от ГИ поступать в цифровой регистр и
1ГЦН R1
Рис. 7.9. Схема управляемого делителя на-
пряжения УДН2
131
тем самым изменяя коэффициент усиления
усилителя У Г который будет меняться до
тех пор, пока значение NK не сравняется
со значением Q, после чего корректировка
прекращается. Перезапись цифрового реги-
стра запрещается до тех пор, пока не за-
кончена разгрузка реактора. При увеличе-
нии NK разность величин NK и Na превы-
шает величину зоны нечувствительности
порогового устройства ПУЗ, что приведет
к срабатыванию ПУЗ и появлению на его
выходе сигнала разгрузки. Этот сигнал
вместе с двумя аналогичными сигналами
из двух других каналов Р0М2, собранны-
ми в схему «2 из 3> вызовет разгрузку
реактора через аварийную защиту АЗ-З
(см. § 7.4). Если возросла не тепловая
мощность, а нейтронная, tq сразу возра-
стет NK и, если она превышает значение
N3, пройдет сигнал разгрузки (без выдерж-
ки времени) При уменьшении N и Q про-
исходит перезапись регистра. При этом
восстанавливается баланс между NK и Q.
Сигнал разгрузки при этом не проходит.
При л отключении одного или нескольких
ГЦН или одного ТПН изменяется N3, по-
является разность между NK и N3 и про-
ходит сигнал разгрузки.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ АГРЕГАТОВ АЭС
8.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Технологические схемы совре-
менных АЭС отличаются значитель-
ным разнообразием. Соответствен-
но различны и их схемы регулиро-
вания. Однако во многих схемах
можно выделить агрегаты, выпол-
няющие сходные технологические
задачи, принципы управления кото-
рыми также близки. Поэтому преж-
де чем перейти к рассмотрению схем
регулирования энергоблоков (гл. 9),
рассмотрим принципы автоматиче-
ского регулирования агрегатов, об-
щих для различных схем энергобло-
ков.
Общими для различных блоков
являются также методы организа-
ции управляющих воздействий на
объект. Для всёх агрегатов энерго-
блоков (кроме реакторов, управля-
ющие воздействия которых рассмот-
рены в гл. 6) управляющие воздей-
ствия осуществляются изменением
притока энергии или изменением
притока (стока) вещества.
Изменение притока энергии при-
меняется редко, обычно там, где в
технологической схеме имеются
электронагреватели (компенсаторы
объема, электрообогрев натриевых
контуров), и производится измене-
нием напряжения или, чаще, вклю-
чением или отключением электрона-
гревателей
Изменение притока (стока) ве-
щества является наиболее распро-
страненным способом реализации
132
управляющих воздействий. Оно мо-
жет осуществляться либо переме-
щением дроссельных регулирующих
органов (см. § 8.2), либо изменени-
ем производительности насосов, пе-
рекачивающих соответствующие
вещества (см §83).
8.2.	РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДОВ
С ПОМОЩЬЮ ДРОССЕЛЬНЫХ
РЕГУЛИРУЮЩИХ ОРГАНОВ
Дроссельные регулирующие ор-
ганы изменяют расход вещества пу-
тем изменения площади сечений
проходящего через них потока. Су-
ществуют различные конструктив-
ные разновидности таких органов.
Часть дроссельного регулирующего
органа, благодаря перемещению ко-
торой происходит изменение про-
ходного сечения, называется (в за-
висимости от конструкции) плун-
жером, золотником или шибером
(рис. 8.1). Площадь щели между
плунжером и неподвижной ча-
стью — седлом — называется про-
ходным сечением F. Площадь попе-
речного сечения в месте присоеди-
нения дроссельного регулирующего
органа к трубопроводу (по фланцу)
называется условным проходным
сечением Fy, а диаметр этого сече-
ния— условным диаметром прохо-
да Dy.
Зависимость площади проходно-
го сечения F от положения плунже-
ра h называется конструктивной
характеристикой клапана. Конст-
Рис. 8 1. Типы дроссельных регулирующих органов
а игольчатый, б — тарельчатый, в — золотниковый с прямоугольными окнами, г — золотниковый с тре-
угольными окнами; д — золотниковый поворотный, е — плунжерный двухседельный, ж — шиберный
руктивные характеристики клапа-
нов, изображенных на рис. 8.1, рас-
считываются из геометрических со-
ображений. Конструктивные ха-
рактеристики удобно выражать в
безразмерном виде как зависимость
Р/Рмакс ОТ Л/Лмакс (Fмакс МаКСИ-
мальная площадь проходного сече-
ния клапана, ЛмаКс — максималь-
ный ход плунжера). Безразмерные
характеристики имеют следующий
вид:
для игольчатого клапана
тЛ=гМ2- А], ’ м
Гмакс "макс L "макс J
где FMaKC = 0,25кОг;
Лмакс = 0,5D Ctg ,
MdKC	9	о у >
для тарельчатого клапана
F/Fмакс — Л/^макс,	(8.2)
ГДе Fмакс = 0,25лО2; ймакс=0,25£),
для золотникового с прямоуголь-
ным сечением окон
F/Fмакс — h/hмакс,	(8.3)
где Гмакс=п&Лмакс; п— число окон;
для золотникового с треуголь-
ным сечением окон
F/Fмакс— (h/hмакс )2, (8.4)
где Гмакс=п(&Л макс /2).
Безразмерные конструктивные
характеристики клапанов показаны
на рис. 8 2.
Расход среды через дроссельный
орган зависит от площади проход-
ного сечения и Перепада давления
на клапане АР. Для несжимаемой
жидкости массовый расход
G=hP/2A^y, (8.5)
где ц— коэффициент расхода (за-
висит от конструкции клапана и
степени его открытия)*; у — плот-
ность жидкости.
Рис 8 2. Безразмерные конструктивные ха-
рактеристики клапанов*
------игольчатого,--------тарельчатого и
золотникового с прямоугольными окнами,
— — золотникового с треугольными окнами
133
Если F выражается в квадрат-
ных сантиметрах, ДР — в килограм-
мах на квадратный сантиметр, у —
в килограммах на кубический метр,
то формулу (8.5) записывают в
виде
G=0,044(хР /ДРу,	(8.6)
где G — массовый расход, кг/с, или
0 = 0,158цР]/ДРу,	(8.7)
где G — массовый расход, т/ч.
Объемный расход Q может быть
определен из (8.5), если учесть, что
Q=G/y по формуле
Q^Fyf^p (8.8)
Для сжимаемых жидкостей (га-
за и пара) необходимо учесть по-
правку на сжатие потока е
С = цеРК2ДРт. (8.9)
Значение е рассчитывается по
формулам
6 = 1	при ДР/Рн<0,5; (8.9а)
г и
6 = 0,95-(8-0,1)
при ДР/Рн>0,5,	(8.96)
где Рн — давление среды перед кла-
паном.
Коэффициент р принимается
равным 0,5 для насыщенного водя-
ного пара, 0,47 — для перегретого
водяного пара и трехатомных газов,
0,45 — для воздуха и двухатомных
газов.
Коэффициент .расхода р, опреде-
ляется для каждого типа клапанов
экспериментально. Так как он сла-
бо зависит от степени открытия, во
многих, расчетах его принимают по-
стоянным (рис. 8.3).
Выбор клапана в конкретной си-
стеме регулирования производится
на основании известного макси-
мального расхода Омаке и перепа-
да на клапане ДРН при расходе
Омаке. В соответствии с формулой
(8.5) имеем
FM= ---------- (8.10)
Рис. 83 Коэффициент расхода ц клапанов
различных типов:
 — игольчатых односедельных,-------------
игольчатых двухседельных и золотниковых;
—---------прочих
Используя найденное таким об-
разом значение F„, по каталогам
серийной регулирующей арматуры
выбирают нужный клапан. При
этом учитываются допускаемые для
данного клапана давление, характе-
ристики среды и другие параметры,
указанные в каталоге. После выбо-
ра клапана необходимо прорести
его поверочный расчет, целью ко-
торого является построение рабо-
чей характеристики клапана, т. е.
зависимости расхода через него от
относительного открытия.
В случае, если перепад на кла-
пане во всех режимах можно счи-
тать постоянным, относительный
расход на основании (8.5)
_ G p.(F)F
&	!*• (Л,) Fm ’
откуда, если принять, что ц не за-
висит от F, следует
g^F/Fw, (8.11)
т. е. относительный расход пропор-
ционален относительному проходно-
му сечению. При этом зависимость
g от h/hK Qynffr также выражаться
формулами (8.1) — (8.4) и графика-
ми рис. 8.2.
В реальных условиях перепад на
клапане ДР не остается постоян-
ным, а зависит от расхода, поэтому
реальные рабочие характеристики
отличаются от показанных на
рис. 8.2.
134
Рис. 8.4. к определению рабочей характе-
ристики клапана:
а —схема с двумя емкостями постоянного давле-
ния: б —схема с насосом и емкостью постоян-
ного давления
Для определения рабочей характери-
стики рассмотрим систему (рис. 8.4,а), со-
стоящую из двух емкостей, в которых
поддерживаются постоянные давления Рх1 и
^2(^1>Р2)« На трубопроводе, соединяю-
щем эти емкости, установлен клапан, регу-
лирующий расход несжимаемой жидкости.
Линия имеет гидравлическое сопротивле-
ние ДРл, которое мы будем считать про-
порциональным квадрату относительного
расхода*
ДРл=^ДРл0,	(812)
где ДРло — сопротивление линии при g=l.
Перепад на клапане ДРКЛ, очевидно,
равен
ДРкл=ДРо—ДРЛ=
=ДР0—£*ДРЛО,	(8.13)
где ДРо=Р1—Р2— перепад давления меж-
ду емкостями.
Относительный расход, через клапан
из (8.5) (p^const)
й = ?/^мКдРкл/ДРклв, (8.14)
где ДРкл — перепад на клапане при рас-
ходе ДРкло — номинальный перепад при
£=1-
Подставляя в (8.14) ДРКЛ из (8.13) и
возводя в квадрат, получим
.	(F\^p,-S4pn,
£ Vм/	КЛО
откуда
2 Fl (-LX f F\2
[ V м / &РКЛО J \^М ) А^КЛО *
(8.15)
или с учетом, что ДР0 = ДРклв + ДЛпо»
(8.16)
Влияние поправки к (8.11) тем боль-
ше, чем больше отношение ДРло/ДРкло
Чаще на АЭС жидкость накачивается
в емкость с давлением Р2 с помощью на-
соса (рис. 8.4,6). Расход жидкости также
регулируется клапаном. Соединительный
трубопровод в номинальном режиме име-
ет сопротивление ДРто В этом случае кро-
ме влияния сопротивления линии необхо-
димо учитывать зависимость давления,
развиваемого насосом, от расхода подавае-
мой жидкости (рис. 8.5). У большинства
насосов, работающих на АЭС, развиваемое
давление Рн монотонно падает с ростом
расхода приблизительно по квадратичному
закону
Pn=P^P^g\ (8.17)
где Ро — теоретическое давление, развивае-
мое насосом, ДРно — коэффициент, завися-
щий от конструкции насоса
Таким образом, перепад на клапане
ДРкл по мере роста расхода уменьшается
как вследствие возрастания гидравличес-
кого сопротивления трубопровода ДРТ, так
и вследствие падения Рн Легко видеть, что
перепад на клапане будет равен
ДРкл = Ро—ДР но£2—Р2—Д^ло£2 =
=ДРо-ДРл э£2,	(8.18)
где	&Pq=Pq—Р2\	ДРл э=ДРно4"Д^ло—
эквивалентное сопротивление линии.
Сравнивая выражения (818) и (8.13),
видим, что перепад на клапане в схеме
рис. 8.4,6 изменяется при изменении рас-
хода по тому же квадратичному закону,
что и в схеме рис. 8.4,а, если вместо ДРло
взять ее эквивалентное значение. Поэтому
уравнение (8.16) справедливо и для линии
с насосом.
На рис. 8.6 показаны рабочие
характеристики клапанов при раз-
личных отношениях ДРло/ДАло.
Расчеты проведены для линейной
[уравнения (8.2) и (8.3)] и квад-
ратичной [уравнение (8.4)] конст-
руктивных характеристик.
Видно, что при линейной кон-
структивной характеристике рабо-
чая характеристика клапана нели-
нейна. Так, перемещение штока
клапана от 0 до 0,2h/hM вызывает уве-
личение расхода от 0 до 60%, а пе-
ремещение штока от 0,8 до
l,0ft/ftM — увеличение расхода от 97
Рис 8 5 Гидравлические характеристики
линии при наличии насоса
135
Рис 8 6 Рабочие характеристики дроссельных регулирую-
щих клапанов
а — с линейной конструктивной характеристикой, б — с квадратичной
конструктивной характеристикой
до 100%. Поэтому при малых от-
крытиях случайные перемещения
штока, вызванные, например, ви-
брациями, будут вызывать большие
изменения расхода Кроме того, не-
линейность характеристики регули-
рующего органа ухудшает работу
систем регулирования. Д’ействи*
тельно, если настроить регулятор,
учитывая средний наклон зависимо-
сти g от А, то при малых открытиях,
когда значение Ag/Aft значительно
больше среднего, контур регулиро-
вания может оказаться неустойчи-
вым, а при больших когда Ag/Ah
мало, будет снижаться динамиче-
ская точность системы
Некоторое улучшение рабочих
характеристик дает использование
клапанов с нелинейными, например
квадратичными, конструктивными
характеристиками (рис. 8.6,6). Сле-
дует иметь в виду, что при малых
открытиях из-за неточности изго-
товления и износа при эксплуата-
ции реальная конструктивная ха-
рактеристика клапана может значи-
тельно отличаться от теоретической,
рассчитанной по формуле (8.4), по-
этому приращения расхода при ма-
лых открытиях могут быть значи-
тельно больше, чем показано на
рис. 8.6,6. Кроме того, если отно-
шение АРло/А^кло велико, то при
снижении расхода перепад на кла-
пане будет резко увеличиваться,
что вызовет его повышенный износ.
Действительно, из (8.13) имеем
ДРкл .
ДР кло	ДР кле
Д^кло ~Н Д^ло —^2ДРло
ДР кло
= 1 + ^Й\(1-£2)-
а/клэ
Таким образом, при малых рас-
ходах (g2<Cl) перепад на клапане
возрастает по сравнению с номи-
нальным режимом приблизительно
в (1+АРло/АРКло) раз (рис. 8.5).
Для улучшения работы АСР при
малых расходах иногда применяет-
ся установка на байпасных линиях
специальных регулирующих клапа-
нов, предназначенных для работы
на малых расходах и больших пе-
репадах (рис. 8.7). При расходах,
близких к номинальным, запорные
задвижки 1 основной линии откры-
ты и регулирование осуществляется
основным регулирующим клапаном
2. При малых расходах задвижки 1
закрываются, задвижки байпасной
линии 3 открываются и регулиро-
вание осуществляется малым кла-
паном 4. Такая схема позволяет
также более точно измерять малые
Рис. 8.7. Регулирование малых расходов
байпасной линией
136
Рис. 8.8. Способы герметизации регулирую-
щих дроссельных клапанов:
а — сильфонное уплотнение; б — сальники с ор-
ганизованными протечками
расходы путем установки своего су-
жающего устройства 6 на байпас-
ной линии; в нормальных режимах
измерение производится с помощью
диафрагмы 5. Отметим, что наличие
запорных задвижек 1 обязательно,
так как регулирующие клапаны в
полностью закрытом состоянии мо-
гут иметь начальный пропуск, со-
ставляющий несколько процентов
номинального расхода.
Более совершенным методом ре-
гулирования малых расходов явля-
ется изменение производительности
насосов, рассмотренное в § 8.3.
, При регулировании потоков ак-
тивных или агрессивных сред кон-
струкция клапана должна полно-
стью исключать протечки из конту-
ра в окружающую среду вдоль што-
ка клапана. Одним из способов ис-
ключения протечки'является приме-
нение сильфонных клапанов (рис.
8.8,а) Сильфон 1 полностью отде-
ляет шток 2 от регулируемой . сре-
ды. Такие клапаны обеспечивают
высокую герметичность Они широ-
ко применяются, в частности, для
регулирования потоков натрия в
технологических схемах реакторов
на быстрых нейтронах. Недостат-
ком сильфонных клапанов являет-
ся возможность усталостных разру-
шений сильфона при частых пере-
мещениях штока. Поэтому они ши-
роко используются как запорные
органы с дистанционным управле-
нием, но их применение в АСР, где
требуется частое перемещение што-
ка, ограничено. Другим способом
герметизации Является применение
сальников с организованными про-
течками (рис. 8.8,6). В этих клапа-
нах шток проходит через два саль-
ника 3, которые хотя и обладают
высокой плотностью, но при боль-
шом перепаде давления не обеспе-
чивают полной герметичности. Че-
рез нижний сальник просачивается
небольшое количество жидкости, ко-
торое через щтуцер 4 сбрасывается
в спецдренаж. Давление жидкости
между сальниками мало отличается
от давления окружающей среды,
поэтому перепад давления на верх-
нем сальнике отсутствует и проте-
чек через него не происходит.
Для привода регулирующих кла-
панов на АЭС, как правило, при-
меняются электродвигатели. Круп-
ные клапаны обычно разрабатыва-
ются и поставляются со встроенным
электроприводом (редукторное со-
членение).
Малые клапаны, как правило,
перемещаются с помощью исполни-
тельных механизмов типа МЭО-Б и
Рис 8 9 Рычажное сочленение регулирую-
щего клапана с сервоприводом
137
МЭО-К. Передача усилия от вала
исполнительного механизма к што-
ку клапана осуществляется рычаж-
ным сочленением (рис. 8.9). Рычаж-
ное сочленение позволяет, изменяя
длину штанги 1, а следовательно,
и взаимное положение рычага 2 ис-
полнительного механизма 3 и рыча-
га клапана 4, получать нелинейную
зависимость хода штока h от по-
ворота вала исполнительного меха-
низма. Благодаря этому можно кор-,
ректировать зависимость открытия
клапана от поворота вала двигате-
ля, что несколько компенсирует не-
линейность рабочих характеристик,
показанных на рис. 8.6.
Так как приводные электродви-
гатели требуют периодического об-
служивания, их необходимо распо-
лагать в обслуживаемых или полу-
обслуживаемых помещениях. В слу-
чае, если регулирующие клапаны
располагаются на трубопроводах с
высокоактивными средами, их ис-
полнительные механизмы распола-
гаются вне активных помещений.
Передача усилий к клапану осу-
ществляется с помощью вала, про-
ходящего в активное помещение че-
рез герметичный сальник.
8.3.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОДАЧИ
НАСОСОВ v
Регулирование подачи насосов
производится путем изменения чис-
ла параллельно работающих насо-
сов, частоты вращения насосов, по-
ложения направляющего аппарата.
Регулирование подачи ГЦН
наиболее распространенных энерге-
тических реакторов ВВЭР и РБМК
осуществляется изменением числа
параллельно работающих насосов.
При этом расход воды через реак-
тор меняется ступенчато и прибли-
зительно пропорционален числу
включенных насосов. В реакторах
на быстрых нейтронах (БН-600,
БОР-60) применяется регулирова-
ние изменением частоты вращения
ГЦН. Изменение положения на-
правляющего аппарата использует-
ся в реакторах с газовым теплоно-
сителем. Дроссельные органы для
138
Рис. 8.10. К расчету характеристик парал-
лельна работающих насосов:
а — схема включения насосов 1 —- регулирующий
клапан, б — гидравлические характеристики 1 —
одного иасоса; 2 —двух насосов: 3—трех насо-
сов; 4 — трубопровода; 5 — трубопровода вместе с
клапаном
регулирования расхода теплоноси-
теля через реактор не применяются.
Регулирование подачи циркуля-
ционйых насосов, подающих охлаж-
дающую воду в конденсаторы тур-
бин, осуществляется изменением
числа работающих насосов.
Наиболее высокие требования
предъявляются к регулированию по-
дачи питательных насосов, подаю-
щих воду в парогенераторы или
(при одноконтурной схеме) непо-
средственно в реактор. Наиболее
распространенным способом явля-
ется сочетание перемещения дрос-
сельных органов и изменения ча-
стоты вращения насосов. При па-
ралельной работе нескольких пита-
тельных насосов на сниженных на-
грузках возможно также регулиро-
вание отключением части насосов.
Рассмотрим регулирование рас-
хода изменением числд параллель-
но работающих насосов. На рис.
8.10,а показана схема включения
трех параллельно работающих на-
сосов, подающих жидкость в ем-
кость с постоянным давлением -Pz.
На общей линии за насосами уста-
новлен регулирующий клапан 1.
Характеристика одного насоса ' по-
казана на рис. 8.10,6 (кривая /).
Характеристика двух (кривая 2) или
трех (кривая 3) параллельно рабо-
тающих насосов может быть легко
построена, если известна характери-
стика одного насоса. Если один на-
сос развивает давление Р при рас-
ходе G, то п параллельно работаю-
щих насосов развйвают то же дав-
ление Р при расходе nG (или, в от-
носительных единицах, ng, рис.
8.10,6). Для определения расхода,
который установится через клапан
при'его полном открытии, построим
характеристики трубопровода 4 и
трубопровода вместе с клапаном 5.
Пересечение этих характеристик
с линиями /, 2 и 3 определяет зна-
чения расхода (g=0,38; 0,71 и 1,00
при одном, двух и трех насосах).
Для' установления промежуточных
значений расхода необходимо при-
крывать клапан, увеличивая пере-
пад на нем. Например, для того
чтобы получить g=0,8, необходима
работа трех насосов и перепад со-
ставит ДР'КЛ (открытие клапана при
этом й//гм^0,5). Расход g=0,6
можно получить как при трех рабо-
тающих насосах (перепад ДР"кл,
/i//iM^=0,3), так и при двух (перепад
&Р"'кл, h/hM^0,4). Таким образом,
при двух насосах перепад на клапа-
не меньше, а его открытие больше.
Кроме того, при отключении насо-
сов экономится электроэнергия.
Однако при малых расходах (g<Z
<0,2) перепад на клапане практи-
чески не Зависит от числа включен-
ных насосов и клапан должен ра-
ботать при очень малой степени от-
крытия.
Более широкие возможности для
регулирования обеспечивает изме-
нение частоты вращения насосов.
Если известна характеристика на-
соса при номинальной частоте вра-
щения пн [она приближенно опре-
деляется уравнением (8.1?)], то
при произвольной частоте
получим
Р=Р0(/г/Лн)2-ДРнгё2, (8-19)
где g— отнесенный к номинально-
му относительный расход.
Таким образом, характеристика
насоса при снижении частоты вра-
Рис. 8 11. Гидравлические характеристики
при изменении частоты вращения насосов:
/ —п/пн-1, 2 —п/пи=о,8, 3 —л/пн=о,6 I 1 —
характеристика трех работающих насосов;
--------характеристика одного работающего
насоса;---------характеристика линии
щения перемещается параллельно
самой себе. Если несколько насосов
работают параллельно с одной и
той- же сниженной частотой враще-
ния, то их суммарная характеристи-
ка строится так же, как и для номи-
нальной частоты. На рис. 8.11 по-
казано изменение характеристик
насосов в зависимости от частоты
вращения. Характеристики построе-
ны для одного и для трех парал-
лельно работающих насосов. Там
же показана характеристика линии
с полностью открытым клапаном;
точки пересечения этой характери-
стики с характеристикой насосов
дают соответствующие значения
расходов. Из рисунка видно, что при
частотах п/пн=1,0; 0,8 и 0,6 рас-
ходы для трех насосов составляют
соответственно g=l,0; 0,68 и 0,2.
Таким образом, изменение частоты
вращения в относительно узком
диапазоне (100—60%) обеспечива-
ет регулирование расхода в преде-
лах 100—20%. На практике из-за
трудности точного и быстрого из-
менения частоты вращения исполь-
зуется комбинированный способ,
при котором точное регулирование
осуществляется регулирующим кла-
паном, а изменение частоты враще-
ния служит для поддержания при-
близительно постоянного перепада
на нем. При постоянном перепаде
на клапане его рабочая характери-
стика совпадает с его конструктив-
ной характеристикой, причем пере-
пад выбирается таким, чтобы обес-
печить наилучший режим регулиро-
139
вания. В некоторых схемах с по-
мощью изменения частоты враще-
ния поддерживается давление пе-
ред регулирующим клапаном. В
этом случае перепад на нем слабо
зависит от нагрузки и рабочая ха-
рактеристика близка к конструк-
тивной.
Способы изменения частоты вра-
щения насосов подразделяют на
две группы: 1) с изменением часто-
ты вращения вала приводного дви-
гателя; 2) без изменения частоты
вращения вала приводного двига-
теля.
Регулирование частоты враще-
ния приводных электродвигателей
насосов можно осуществлять: 1) из-
менением тока цепи возбуждения
двигателя; 2) изменением числа
пар полюсов двигателя с коротко-
замкнутым ротором; 3) изменени-
ем частоты питающего напряжения;
4) изменением нагрузки цепи фаз-
ного ротора.
Первый из перечисленных способов
применим для двигателей постоянного то-
ка, остальные — для двигателей перемен-
ного тока. Насосы с приводами постоянно-
го тока получили распространение только
на небольших экспериментальных реакто-
рах (например, БОР-60). Частота враще-
ния асинхронных двигателей переменного
тока близка к так называемой синхронной
частоте пс, которая равна
nc=60f/m,	(8 20)
где т — число пар полюсов статора; /=
^=50 Гц — частота сети
Осуществляя переключения в электри-
ческой цепи статора, можно менять пг, из-
меняя тем самым частоту вращения вала
двигателя. Например, при т=2, 3, 4, 5
имеем Пс=1500, 1000, 750, 600 об/мин
Такой способ дает ступенчатое изменение
частоты вращения насосов и применяется
для грубого регулирования частоты ГЦН
Благодаря развитию техники сильно-
точных полупроводников разработаны
мощные устройства, преобразующие про-
мышленную частоту 50 Гц в другую за-
данную частоту (статические преобразова-
тели). В соответствии с уравнением (8.20)
это позволяет менять число оборотов дви-
гателя.
У асинхронных двигателей с фазным
ротором можно, меняя нагрузку цепи ро-
тора, менять их частоту вращения при по-
стоянном значении пс Ранее в качестве
нагрузки цепи ротора использовались ак-
тивные сопротивления Поэтому такой ме-
тод регулирования применялся только для
140
двигателей малой и средней мощности (до
нескольких сотен киловатт), так как рас-
сеивать большие мощности на активном со-
противлении крайне неэкономично. В на-
стоящее время на базе сильноточных по-
лупроводников разработаны асинхронно-
вентильные устройства, которые позволя-
ют преобразовывать электрический ток,
текущий в цепи ротора, в напряжение про-
мышленной частоты и направлять его
в питающую сеть, что повышает экономич-
ность такого способа регулирования, и он
может быть применен для регулирования
мощных (до нескольких МВт) двигателей.
В частности, такой метод применяется для
регулирования ГЦЦ установки БН-600.
Питательные насосы ряда мощ-
ных блоков (ВВЭР-1000) приводят-
ся во вращение не электрическим
двигателем, а специальной паровой
турбиной (турбопривод). В этом слу-
чае частота вращения насоса легко
регулируется путем воздействия на
регулирующий клапан приводной
турбины. При прикрытии этого кла-
пана частота вращения снижается,
при открытии увеличивается. На
рис. 8.12 показана типовая схема
регулирования питательного насоса
,с турбоприводом (ТПН). Питатель-
ный насос 1 приводится во враще-
ние турбиной 2, снабженной собст-
венным конденсатором 3. Пар на
турбину подается от первого отбора
основной турбины или, при малой
нагрузке основной турбины, через
быстродействующую редукционную
Рис. 812 Схема регулирования частоты
вращения питательного насоса с турбопри-
водом
установку БРУ ТПН. Регулятор
частоты вращения турбины 4 полу-
чает импульс от датчика числа обо-
ротов 5 и воздействием на регули-
рующий клапан 6 поддерживает за-
данную частоту. Регулирование рас-
хода питательной воды осуществля-
ется регулирующим питательным
клапаном 7, управляемым регулято-
ром питания. Постоянное давление
воды перед клапаном 7 поддержи-
вается регулятором давления 8, по-
лучающим импульс от датчика дав-
ления 9 и меняющим задание регу-
лятору 4. В различных режимах ра-
боты блока давление за питатель-
ным клапаном 7 может существен-
но меняться (например, из-за изме-
нения давления в парогенераторе).
В этом случае при постоянном дав-
лении перед клапаном перепад на
нем также будет сильно меняться,
что нежелательно (см. §8 2) По-
этому в регулятор давления 8 мо-
жет вводиться корректирующий им-
пульс 10, меняющий заданное дав-
ление перед клапаном в зависимо-
сти от давления в парогенераторе
или мощности блока так, чтобы
перепад на клапане 7 сохранялся
приблизительно постоянным.
Если питательный насос приво-
дится во вращение электродвигате-
лем (ЭПН), частота вращения по-
следнего обычно не регулируется.
При необходимости регулировать
частоту вращения насоса на валу,
соединяющем двигатель с насосом,
устанавливается гидромуфта (рис.
8.13), позволяющая уменьшать ча-
стоту вращения насоса при неизмен-
ной частоте двигателя. Гидромуфта
состоит из кожуха 1, частично за-
полненного маслом. В кожухе на
небольшом расстоянии друг от дру-
га находятся две крыльчатки. Элек-
тродвигатель 2 приводит во враще-
ние жестко закрепленную на егова-
’лу ведущую крыльчатку 3. Враще-
ние крыльчатки 3 приводит во вра-
щение масло в кожухе, которое
увлекает за собой ведомую крыль-
чатку 4. Крыльчатка 4 жестко за-
креплена на валу насоса 5. Часто-
та вращения Пъ крыльчатки 4 мень-
Рис. 8.13. Схема регулирования частоты
вращения насоса с помощью гидромуфты
ше частоты вращения пх крыльчат-
ки 3 за счет проскальзывания 5=
= (П2—П1)/П1.
Значение проскальзывания $ за-
висит от массы масла, находящего-
ся в кожухе. При уменьшении ко-
личества масла проскальзывание
возрастает. Масло, находящееся в
кожухе, за счет центробежной силы
отбрасывается в отводящий масло-
провод 6 и через охлаждающий теп-
лообменник 7 поступает в напорный
бак 8. Из бака 8 масло по подво-
дящему трубопроводу 9 поступает
в кожух гидромуфты. Уровень в на-
порном баке определяется положе-
нием верхнего конца черпательной
трубки 10, которая может повора-
чиваться вокруг горизонтальной оси
с помощью исполнительного меха-
низма И. Так как полное количест-
во масла в системе постоянно, уве-
личение его количества в баке 8
при подъеме конца черпательной
трубки приводит к уменьшению его
количества в кожухе и как следст-
вие — к увеличению проскальзыва-
ния.
Обычно на блоке имеется не-
сколько параллельно работающих
ЭПН, поэтому при регулировании их
подачи ставится задача не только
получить заданный суммарный рас-
ход, но и равномерно распределить
его по насосам.*При этом необходи-
мо обеспечить либо одинаковую
мощность электродвигателей, либо
141
одинаковое положение черпатеЛь-
ных трубок. На рис. 8.14 показана
схема регулирования, обеспечиваю-
щая равенство мощностей электро-
двигателей (условно показано два
параллельно работающих ЭПН).
Насосы 1 приводятся во вращение
двигателями 2 через гидромуфты 3.
Импульсы по мощности двигателя
5 поступают на регуляторы 4, ко-
торые, управляя приводами б,чер-
пательных трубок, поддерживают
постоянную мощность двигателя.
Давление перед регулирующим
клапаном 7 измеряется маномет-
ром 9. Сигнал по давлению подает-
ся на регулятор 8, который меняет
задание по мощности одновременно
всем насосам. На регулятор 8, как
и на рис. 8.12, может подаваться
корректирующий импульс 10. В не-
которых схемах на регулятор 4вме-
 го сигнала мощности подаются
гналы отклонения тока и напря-
чйя двигателя от их номиналь-
н , значений, что приблизительно
хг актеризует мощность двигателя.
При регулировании положения чер-
пательных трубок на регулятор 4
подается сигнал от указателей по-
ложения трубок.
Регулирование подачи ряда
вспомогательных насосов (таких
как подпиточные насосы первого
контура ВВЭР) часто осуществля-
ется их периодическим включением
и выключением, чтобы средняя по-
дача за достаточно большой проме-
жуток времени равнялась заданной.
8.4.	РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЯ
В КОРПУСАХ РЕАКТОРОВ,
БАРАБАНАХ-СЕПАРАТОРАХ И
ПАРОГЕНЕРАТОРАХ БАРАБАННОГО
ТИПА
На рис. 8.15 приведены схемы
агрегатов, к регулированию уровня
в которых предъявляются особо вы-
сокие требования. На рис. 8.15,а по-
казан корпусной реактор с кипящей
водой, предназначенный для непо-
средственной подачи пара на турби-
ну. Давление теплоносителя первого
контура воспринимает корпус реак-
тора 1. В реакторе находится актив-
142
Рис. 8.14. Регулирование подачи параллель-
но работающих насосов с помощью гидро-
муфт
ная зона 2, состоящая из топливных
кассет (аналогичных кассетам реак-
торов ВВЭР). Вода поступает в ак-
тивную зону 2, где частично прев-
ращается в пар. Пароводяная смесь
проходит тяговый участок 3. Пар
отделяется от воды и направляется
Ца турбину по паропроводу 4. Вода
в опускном участке 5 смешивается
с питательной водой, поступающей
по питательному трубопроводу 6, и
направляется на вход активной зо-
ны. Пароводяная смесь занимает
только нижнюю часть корпуса реак-
тора, в верхней части — паровом
пространстве 7 — находится пар с
небольшой (до 1%) долей уноси-
мой влаги. Естественная циркуля-
ция теплоносителя осуществляется
вследствие разности средней плот-
ности смеси в тяговом и воды в
опускном участках. Точное поддер-
жание' уровня в опускном участке
реактора очень важно, так как при
снижении уровня может нарушиться
циркуляция в реакторе, а при по-
вышении произойти заброс воды в
турбину.
Подобные процессы протекают в
канальных реакторах (см. ptfc. 9 7),
и необходимость точного регулиро-
вания уровня в канальных реакто-
рах диктуется теми же соображени-
ями, что и в корпусных Однако в
случае применения принудительной
циркуляции тепловые ’процессы в
Рис. 8.15. Схемы основных агрегатов АЭС,
в которых регулируется уровень:
о —корпусной реактор с кипящей водой (одно-
контурная схема); о— барабанный парогенера-
тор
канальных реакторах протекают бо-
лее интенсивно и к точности под-
держания уровня предъявляются
еще более жесткие требования.
На рис. 8.15,6 приведена схема
барабанного парогенератора блока
с реактором ВВЭР. В корпусе паро-
генератора 1 находится вода второ-
го контура. Нагрев воды осуществ-
ляется трубчаткой 8, через которую
прокачивается горячий теплоноси-
тель первого контура, поступающий
в патрубок 9 и отводимый через
патрубок 10. Образующийся в кор-
пусе пар сепарируется от влаги в
паровом пространстве 7 и по паро-
проводам 4 направляется в турбину.
Питательная вода подается по пи-
тательному трубопроводу 6. Подъем
уровня воды в парогенераторе мо-
жет привести к забросу воды в тур-
бину; снижение уровня здесь менее
опасно, чем в реакторах, однако оно
приводит к оголению верхней части
трубчатки, уменьшению поверхности
теплообмена и нежелательному по-
вышению температуры воды первого
контура на входе в реактор.
Во всех рассмотренных схемах
поддержание уровня осуществляет-
ся путем изменения подачи пита-
тельной воды. В стационарных ус-
ловиях подача питательной воды
должна быть равна расходу пара
(если из регулируемой емкости
часть воды забирается на продувку,
то расход питательной воды должен
быть соответственно увеличен). Ре-
гулирование уровня в переменных
режимах осложняется из-за наличия
так называемого «вспухания» (см.
§ 3.8). Например, если увеличить
приток теплоты к жидкости при по-
стоянном расходе питательной f ы
£)пв, то это приводит к времена
подъему уровня (рис. 8.16), а хмгем
к его падению. В силу такегфгха-
рактера изменения уровня регулиро-
вание уровня одноимпульсным ре-
гулятором 2 (рис. 8.17,а), увеличи-
вающим расход питательной воды
при снижении уровня 3 и уменьша-
ющим расход при подъеме уровня,
Рис. 8.16. Динамические характеристики парогенератора.
<2 — возмущение тепловой мощности Dn в«const, Р=» const, б — возмущение по расходу питательной
воды (P=const, Q-const), в —возмущение по давлению (DnB-const, Q«const), г — КЧХ по каналу рас-
ход питательной воды — уровень,------------уровень;------«—объем воды, -------------объем пара,
—О—О------расход пара, —X—X —расход воды, -------------. ——входной сигнал трехимпульсного ре-
гулятора уровня ' \
143
в урегулирование уровня в двух параллельно работающих
в	6'
Рис 817 Схемы регулирования уровня-
а — одноимпульсная, б — трехимпульсвая,
барабанах
неэффективно. Такой регулятор при
увеличении тепловой мощности из-
за вспухания уровня в первый мо-
мент уменьшит расход воды, что че-
рез некоторое время приведет к па-
дению уровня, большему чем без
регулирования. С другой стороны,
при возмущении изменением расхо-
да питательной воды (например,
при изменении режима работы на-
сосов^ сигнал на вход одноимпульс-
ного регулятора придет со значи-
тельным запаздыванием (см.
рис. 8 16,6), что также ухудшает ди-
намическую точность АСР. В значи-
тельной мере эти недостатки ликви-*
дируются при использовании трех-
импульсной схемы регулирования
(рис. 8.17,6). В такой схеме испол-
нительный механизм питательного
клапана 1 управляется регулято-
ром 2, на вход которого подаются
сигналы по уровню 3, расходу па-
ра 4 и расходу воды 5. Знаки сигна-
лов, подаваемых на регулятор, вы-
бираются так, чтобы открытие кла-
пана происходило при снижении
уровня и расхода воды и увеличе-
нии расхода пара. Коэффициенты
усиления каналов по расходу воды
и пара берутся равными. Поэтому
в стационарном режиме эти сигна-
лы уравновешиваются и нулевой
сигнал на входе в регулятор будет
только при значении уровня, равном
заданному.
144
Рассмотрим работу трехимпульс-
ного регулятора при различных
возмущениях. При мгновенном из-
менении расхода питательной воды
сигнал на входе в регулятор по-
является практически мгновенно
(рис. 8.16,6) и будет отработан ре-
гулятором еще до того, как заметно
отклонится уровень. Аналогично при
возмущении тепловой мощностью
на входе в регулятор сразу же по-
является сигнал увеличения расхо-
да пара, требующий уже в первый
момент увеличения расхода воды
(рис. 8.16,а).
При наличии нескольких бараба-
нов в реакторе или парогенераторе
часто исключается возможность их
раздельного питания (рис. 8.17,в).
В этих случаях уровень регулиру-
ется одним регулятором, импульсом
для которого служит средний уро-
вень в нескольких барабанах Если
пар отводится от барабанов по не-
скольким трубопроводам, то на ре-
гулятор подаются сигналы от всех
расходомеров пара. Во избежание
перекосов уровня от развертки гид-
равлических* характеристик парал-
лельно работающие барабаны долж-
ны объединяться перемычками по
воде 6 и пару 7. Уменьшение раз-
вертки частично достигается путем
установки клапанов 8 (управляе-
мых дистанционно) на линии пода-
чи воды в каждый .барабан
При необходимости регулировать
уровень в барабанах при малой
мощности часто устанавливается
отдельный одноимпульсный регуля-
тор, управляющий малым регулиру-
ющим клапаном на байпасной ли-
нии. Применение одноимпульсного
регулятора в данном случае оправ-
дано, так как на малых мощностях
объем пара под уровнем мал и яв-
ление «вспухания» выражено слабо.
Настройка трехимпульсного регулятора
уровня начинается с настройки контура
регулирования питательной воды при от-
ключенных сигналах 4 и 5. Оптимальные
настройки регулятора 2 в этом режиме
сильно зависят от конкретных особенно-
стей объекта (инерции расходомера, люф-
тов в исполнительном механизме и т. п),
трудно поддающихся расчету. Поэтому
обычно этот контур настраивается непо-
средственно на объекте, без предваритель-
ных теоретических расчетов. После опре-
деления коэффициента усиления канала
по расходу воды устанавливается равный
ему коэффициент по расходу пара Кон-
тур регулирования расхода воды мало-
инерционен, и при определении коэффи-
циента усиления по уровню можно счи-
тать, что расход воды мгновенно устанав-
ливается равным суммарному значению
расхода пара и отклонения уровня. Тогда
регулятор 2 при подаваемом ему ца вход
сигнале 5 можно рассматривать как про-
порциональный регулятор, изменяющий
расход воды пропорционально отклонению
уровня 3 от его заданного значения Для
определения оптимального коэффициента
усиления этого регулятора (т. е отноше-
ния коэффициентов усиления по уровню и
по воде) строится комплексная частотная
характеристика (КЧХ) канала регулирую-
щего воздействия (рис. 8.16,г) Эта харак-
теристика определяется по эксперименталь-
ным данным, полученным на объекте, или
на основании теоретических расчетов (см.
гл 3)
По данной КЧХ методами, известными
из теории регулирования, рассчитывается
оптимальная настройка пропорционального
регулятора, что и определяет требуемое
значение коэффициента
После установки полученных коэффи-
циентов необходима проверка работы ре-
гулятора как в нормальных, так и в ава-
рийных режимах
8 5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРЯМОТОЧНЫХ
ПАРОГЕНЕРАТОРОВ
Прямоточные парогенераторы в на-
стоящее время применяются в энергобло-
ках с реакторами, охлаждаемыми жидкими
металлами и газами. Эти парогенераторы
вырабатывают сильно перегретый (до
Ю—3154
500—550 °C) пар. Ведутся разработки пря-
моточных парогенераторов для реакторов
ВВЭР, предназначенных для выработки
слабо перегретого (на 15—20 °C выше тем-
пературы насыщения) пара В настоящем
параграфе рассматривается регулирование-
парогенераторов первого типа
Конструктивно прямоточный парогене-
ратор обычно состоит из двух теплообмен-
ников, в одном из которых (испарителе)
происходит кипение питательной воды, во
втором (пароперегревателе) — перегрев по-
лученного в испарителе пара. Движение
теплоносителя и воды (пара) происходит
по противоточной схеме теплоноситель
сначала поступает в пароперегреватель,
а затем частично охлажденный — в испа-
ритель. Как правило, стали, применяемые
в испарителях, не рассчитаны на работу
при высоких температурах, а стали, при-
меняемые в пароперегревателях, — на ра-
боту при кипении. Это обстоятельство на-
кладывает определенные требования на ре-
гулирование параметров парогенератора.
Если в тепловой схеме турбины предусмат-
ривается промежуточный перегрев пара,
для промежуточного пароперегревателя
выделяется специальный теплообменник,
поток теплоносителя распределяется меж-
ду двумя пароперегревателями, а затем,
смешиваясь, поступает в испаритель
Прямоточные парогенераторы эксплуа-
тируются в двух режимах сепараторном
и бессепараторном. В сепараторном режи-
ме (рис 8 18,а) из испарительной части
парогенератора 1 выходит пароводяная
смесь со значительной (до 5%) влажно-
стью Влага отделяется от пара в сепара-
торе 3 и отводится через дренажную ли-
нию 4, а сухой насыщенный пар поступает
в пароперегреватель 2 Расход влаги из
сепаратора определяется открытием слив-
ного дроссельного клапана на линии 4,
обычно управляемого дистанционно. Зада-
чей регулирования в сепараторном режи-
ме является обеспечение расхода влаги на
выходе из испарительной части, равного
расходу влаги из сепаратора Это дости-
гается поддержанием постоянного уровня
в сепараторе с помощью трехимпульсного
регулятора уровня	*
Регулирование осуществляется регуля-
тором уровня 9, получающим импульсы от
уровнемера 5 и расходомеров воды 6 и
пара 7 и воздействующим на питательный
клапан 8 Работа регулятора аналогична
работе трехимпульсных регуляторов, рас-
смотренных в § 84 Однакб сепараторы
имеют малую площадь зеркала испарения
и явление «вспухания» у них выражено
более сильно, чем в барабанных парогене-
раторах Поэтому соотношение коэффици-
ентов усиления по уровню и расходу у ре-
гуляторов уровня сепараторов обычно вы
бирается меньшим, чем у регуляторов
уровня барабанов, т е они поддержива-
ют расход воды, равный расходу пара при
слабой коррекции по уровню В сепара-
торном режиме при заданных расходе и
145
е)
'Рис. 8.18. Схемы регулирования прямоточ-
ных парогенераторов:
а — регулирование уровня в сепараторе, б —ре-
гулирование температуры теплоносителя на выхо-
де из парогенератора; в — регулирование давле-
ния пара за турбиной
температуре теплоносителя на входе в па-
рогенератор, температуре питательной воды
и сливе влаги из сепаратора температура
теплоносителя на выходе из парогенерато-
ра однозначно определяется статическими
характеристиками парогенератора и не ре-
гулируется.
В бессепараторном режиме питатель-
ная вода целиком испаряется в испарите-
ле, образуя на выходе слабо перегретый
пар. При этом подача воды может ме-
няться в относительно широких пределах,
благодаря чему можно осуществлять ре-
гулирование тех или иных параметров.
В зависимости от особенностей технологии
объекта могут регулироваться температу-
ра теплоносителя на выходе из парогене-
ратора или давление перегретого пара.
Схема, осуществляющая поддержание
температуры теплоносителя на выходе из
парогенератора, показана на рис. 18,6.
Юна состоит из стабилизирующего регуля-
тора расхода питательной воды 10, воз-
действующего на питательный клапан 8
по сигналу расходомера 6 На задание
регулятора 10 действует командный регу-
лятор температуры теплоносителя 12, по-
лучающий импульс от термометра 15 На-
пример, при снижении температуры тепло-
146
«носителя ниже заданной регулятор 12
уменьшает задание регулятору 10, что
вызывает уменьшение расхода воды и воз-
вращает температуру теплоносителе к за-
данному значению. При переменном рас-
ходе греющего теплоносителя для улучше-
ния качества регулирования температуры
применяется опережающий импульс от
расходомера 16, который сразу же изме-
няет задание регулятору 10, не дожида-
ясь, пока произойдет изменение темпера-
туры 15. Во избежание появления темпе-
ратурных напряжений в трубных досках
между испарителем и пароперегревателем
при резких изменениях расхода питатель-
ной воды применяется дифференциатор 14,
работающий по сигналу от термометра 11.
Если, например, при снижении расхода пи-
тательной воды сигнал 11 растет слиш-
ком быстро, дифференциатор подает на
регулятор 10 сигнал, снижающий скорость
изменения расхода. При медленном изме-
нении температуры сигнал на выходе диф-
ференциатора мал и не влияет на работу
регулятора 10.
При настройке этой схемы сначала на-
страивается малоинерционный контур ста-
билизирующего регулятора 10, а затем
определяются настройки регулятора 12.
В реакторах с газовым теплоносите-
лем изменение расхода питательной воды
используется для регулирования давления
острого пара за пароперегревателем. В этой
схеме (рис. 8.18,в) задание стабилизирую-
щему регулятору расхода 10 изменяет ре-
гулятор давления 13, получающий сигнал
от манометра 17. Регулятор 13, например
при снижении давления, увеличивает за-
данное значение расхода.
Существуют и другие схемы регулиро-
вания, обеспечивающие, например, постоян-
ство температуры слабо перегретого пара
за испарителем.
В режимах пуска и останова, а также
в экспериментальных установках малой
мощности часто применяются схемы только
to стабилизирующим регулятором 10, за-
дание которому изменяется оператором
вручную.
При выработке сильно перегретого
пара возникает необходимость регулирова-
ния его температуры. Температура пере-
гретого пара слабо зависит от расхода пи-
тательной воды (0,1—0,2°С/%), поэтому
схемы регулирования температуры путем
воздействия на расход питательной воды
не применяются На котлах с органическим
топливом для регулирования температуры
перегретого пара широко используются
впрыскивающие пароохладители. При этом
пар выходит из пароперегревателя с тем-
пературой несколько выше заданной (на
10—20 °C) и его температура снижается до
требуемого значения путем впрыска воды.
Применение пароохладителей требует, очег
видно, более высокой температуры тепло-
носителя, а следовательно, и температуры
оболочки твэлов в реакторе, кроме того,
возмущения, влияющие на перегрев пара
в парогенераторах АЭС, гораздо меньше,
чем на ТЭС. Поэтому пароохладители на
АЭС не применяются, а регулирование
температуры пара осуществляется воздей-
ствием на температуру или расход тепло-
носителя, поступающего в парогенератор.
Некоторые способы такого регулирования
описаны ниже при рассмотрении схем ре-
гулирования блоков, работающих на пере-
гретом паре (см § 95 и 9.6).
8.6.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ
ВРАЩЕНИЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ
Каждая турбина имеет регуля-
тор частоты вращения1 (РЧВ), ко-
торый поставляется вместе с турби-
ной. Этот регулятор имеет чувстви-
тельный элемейт, связанный с ва-
лом турбины и вырабатывающий
сигнал, пропорциональный отклоне-
нию частоты вращения от заданно-
го, причем заданная частота для
данного типа турбины всегда посто-
янна (в СССР принято 3000 или
1500 об/мин). Сигнал отклонения
частоты поступает на регулятор,
воздействующий на сервомотор
ЦВД, который управляет перемеще-
нием регулирующих клапанов тур-
бины. При увеличении частоты вра-
щения клапаны прикрываются, а
при уменьшении открываются, при
этом меняется расход пара на тур-
бину, а следовательно, и ее мощ-
ность. Зависимость электрической
мощности турбины /V от положения
вала сервомотора z при номиналь-
1 Эти регуляторы называют также ре-
гуляторами скорости.
ном давлении перед турбиной назы-
вается характеристикой парораспре-
деления и имеет вид, изображенный
на рис. 8.19,а. При отклонении дав-
ления от номинального электриче-
ская мощность турбины изменяется
приблизительно пропорционально’
давлению:
JV(Z, P)//VH(z, Рн)«
«Р/Рн, (8.21)
где N (г, р) — электрическая мощ-
ность при положении вала сервомо-
тора z и давлении р; NH(z, р^) —
электрическая мощность при номи-
нальном давлении рв.
К работе РЧВ предъявляется
ряд жестких требований, обуслов-
ленных режимом работы турбогене-
раторов:
1)	высокое быстродействие и ди-
намическая точность: при уменьше-
нии электрической нагрузки турбо-
генератора от номинальной мощно-
сти до уровня собственных нужд
(около 10% номинальной) регуля-
тор не должен допускать увеличе-
ние частоты вращения более чем на
5—10% на время более 1—2 с;
2)	большие развиваемые усилия
(до 300000 Н) и быстрое перемеще-
ние штоков клапанов, регулирую-
щих расходы пара до 300 кг/с;
3)	малая зона статической не-
чувствительности, требуемая для ка-
чественного регулирования частоты
сети: в современных системах она
составляет 1,5—5 об/мин (т. е.
0,05—0,15% значения регулируемой
величины).
Рис. 8.19. Характеристики регулятора частоты вращения турбины:
а — характеристика парораспределения, б *— зависимость положения сервомотора от часто-
ты вращения, в —- зависимость крутящего момента AfKp и момента сопротивления Afc от частоты вра-
щения турбины (режим холостого хода),--------б«2,5%, -^«——6—5%
10*	147
Этим требованиям удовлетворя-
ют специальные гидравлические или
электрогидравлические автоматиче-
ские системы регулирования, раз-
рабатываемые и поставляемые вме-
сте с турбиной. Привод клапанов
осуществляется с помощью гидрав-
лических поршневых сервомоторов,
работающих на давлениях рабочей
жидкости (масла или воды) до
1 МПа.
Все регуляторы турбин реализу-
ют пропорциональный закон регули-
рования, т. е. перемещение вала
сервомотора z пропорционально от-
клонению частоты вращения п от
номинала, и следуют линейной за-
висимости (рис. 8.19,6). Прираще-
ние частоты, %, которое вызывает
полное перемещение сервомотора,
называется степенью неравномерно-
сти регулятора и обычно обознача-
ется через б. Перемещение сервомо-
тора при изменении п может быть
рассчитано по уравнению
г=_ 100(п-п3) +г<> (822)
где Из — номинальная частота вра-
щения; 6 — степень неравномерно-
сти, %, Zq — номинальное открытие
клапана при п=п3.
Для возможности изменения
мощности турбины при неизменном
числе ее оборотов п в РЧВ имеется
механизм управления турбиной
(МУТ) или синхронизатор. При воз-
действии на МУТ можно изменять
в уравнении (8.22) значение п3
(или, что эквивалентно, значение
Zo), смещая зависимости рис. 8.19,6
параллельно самим себе Обычно с
помощью МУТ можно менять п3 на
10—12% (этот диапазон иногда на-
зывают пределами синхронизации).
Роль РЧВ существенно зависит
от того, включен ли турбогенератор
в сеть или работает изолированно
(на собственные нужды) Если тур-
богенератор работает на асеть, то
частота его вращения п жестко за-
дается частотой сети f и равна
n=60f (для турбин С Пн=
= 3000 об/мин) или п=30/ (для тур-
бин с ин= 1500 об/мин) Поэтому
148
воздействие на МУТ приводит к из-
менению мощности турбины при по-
стоянной частоте вращения (для
простоты мы рассматриваем случай,
когда суммарная мощность работа-
ющих в сети генераторов много
больше мощности рассматриваемого
генератора). Такое воздействие на
МУТ может осуществляться дистан-
ционно оператором или автоматиче-
скими регуляторами (см. гл. 9).
Влияние МУТ можно проследить на
рис. 8.19,6, где при изменении с по-
мощью МУТ характеристики серво-
мотора (линЦи 1 и 2, 6 = 5%) его
положение z при неизменном числе
оборотов (п/пн=1) меняется от 0,2
до 0,5. При несоответствии произво-
димой и потребляемой в сети мощ-
ности меняется частота, а следова-
тельно (см. § 2.2), и положение ре-
гулирующих клапанов всех турбин
в соответствии с рис. 8.19,6 и урав-
нением (8 22). При снижении часто-
ты клапаны открываются и мощ-
ность турбогенераторов возрастет.
Турбины, предназначенные для рабо-
ты в базисном режиме (см. § 2.2),
обычно имеют большую степень не-
равномерности (6=44-6%), и пере-
мещение их клапанов меньше, чем
у турбин, работающих в регулирую-
щем режиме и имеющих меньшие
степени неравномерности (6=2,5—
4%). Заметим, что при неизменной
мощности реактора увеличение
мощности турбины будет времен-
ным, так как при возрастании рас-
хода пара на турбину его давление
будет падать, что в соответствии с
(8 21) поведет к снижению мощно-
сти до тех пор, пока расход пара
не возвратится к прежнему значе-
нию. Поэтому, если необходимо,
чтобы данный турбогенератор при
отклонении частоты сохранял новую
мощность в течение длительного
времени, следует менять и мощ-
ность реактора. Кратковременное
изменение мощности всех турбин
(в том числе работающих в базис-
ном режиме), происходящее при
резких колебаниях частоты системы,
является полезным, так как помо-
гает отработке возмущений турби-
нами, работающими в регулирую-
щем режиме. Это является одной из
причин, по которой неравномерность
б не должна превышать указанного
выше значения 6%.
При отключенном от сети гене-
раторе турбина работает либо в ре-
жиме холостого хода (выработка
электроэнергии не производится),
либо на собственные нужды (см.
§ 2.1). Режим холостого хода обыч-
но осуществляется при пуске турбо-
генератора, когда происходит тол-
чок ротора и увеличение частоты
вращения вплоть до номинальной,
соответствующей частоте сети. При
этом частота вращения турбины за-
висит от соотношения крутящего
момента 7ИКр, определяемого расхо-
дом пара и момента сопротивления
вращению Л4С (рис. 8.19,в). Момент
сопротивления увеличивается с воз-
растанием частоты вращения, а кру-
тящий момент падает. Поэтому при
данном открытии регулирующих
клапанов устанавливается частота
вращения, при которой эти моменты
равны (точка а рис. 8.19,в). Если
увеличить открытие регулирующих
клапанов, расход пара и крутящий
момент увеличатся, что приведет к
увеличению частоты вращения, пока
момент сопротивления не уравнове-
сит крутящий момент (точка б)\
Как точка а, так и точка б являют-
ся устойчивыми, так как в них
ЛГкр=2Ис, а при случайном увеличе-
нии частоты вращения момент Мс
становится больше Л4кр, что приве-
дет к торможению ротора турбины
и возврату к прежнему значению.
При уменьшении скорости ротора
Л1с<Мкр, ЧТО приведет к разгону
ротора. При подходе к номинальной
частоте вращения включается РЧВ,
который поддерживает установлен-
ную МУТ частоту вращения внутри
пределов синхронизации 0,94—
1,06 ин. Перед включением генера-
тора в сеть необходимо провести
его синхронизацию, т. е. добиться
точного совпадения частоты напря-
жения, вырабатываемого генерато-
ром, с частотой сети. Это осущест-
вляется небольшим перемещением
МУТ (что и объясняет его другое
название — синхронизатор), после
совпадения частот, определяемого
Специальным прибором — синхро-
скопом, генератор включается в
сеть. В современных системах син-
хронизация и включение генератора
в сеть производятся автоматически.
Если напряжение или частота
сети отклоняется от номинала на
недопустимые величины, генератор
специальными защитами отключа-
ется от сети. При этом мощность и
момент сопротивления генератора
резко уменьшаются и ротор турби-
ны увеличивает частоту вращения.
В этом режиме РЧВ должен быстро
(за время менее 1 с) прикрыть ре-
гулирующие клапаны до значения,
соответствующего уровню собствен-
ных нужд z=204-25% (рис. 8.19,а),
не допустив увеличения частоты
вращения более чем на 5—10%, по-
сле чего РЧВ поддерживает посто-
янную частоту вращения, а следо-
вательно, и частоту напряжения се-
ти собственных нужд при любых
колебаниях ее нагрузки. В силу ста-
тизма регулятора частота сети соб-
ственных нужд установится не-
сколько выше, чем номинальная ча-
стота энергосистемы. Действитель-
но, пусть до отключения генератора
турбина работала при максималь-
ной МОЩНОСТИ ПрИ 2о=1 И П=ПН.
Определим частоту вращения, кото-
рую она будет иметь при z=2c.H.
Из (8.22) получим
~______100(п —пн) |1
Сй— М ’Г ’
откуда
(и — Пн) /^н== (1 — ^с.н) 6/ ЮО.
Например, при zCH=0,25; S =
=4% (и—пн) /ин=0,03, т. е. увели-
чение частоты составит 3%. После
окончания переходного процесса
воздействием на МУТ можно до-
биться, чтобы частота сети собст-
венных нужд , стала равной номи-
нальному значению.
В блоках, работающих в базис-
ном режиме, мощность реактора
которых постоянна и не зависит от
149
Рис 8 20. Регулирование давления пара
перед турбицой воздействием на регулятор
частоты вращения:
а — схема регулирования, б — переходные про-
цессы при скачкообразном увеличении частоты
сети, в — статическая характеристика разгрузки
турбины при снижении давления пара,-----------
процессы без регулятора давления,--------про
цессы с регулятором давления
колебаний частоты сети, РЧВ часто
используется для регулирования
давления пара перед турбиной
(рис. 8.20,а). РЧВ 1, получающий
сигнал по частоте вращения 2, воз-
действует на регулирующие клапа-
ны турбины 3. Заданное'положение
клапанов определяется МУТ 4. На
МУТ действует регулятор давления
5, получающий сигнал от маномет-
ра 6, установленного на трубопро-
воде перед турбиной. При повыше-
нии давления регулятор 5 действует
на МУТ в сторону увеличения от-
крытия клапанов 3, при пониже-
нии — в сторону уменьшения откры-
тия.
• Рассмотрим работу этой систе-
мы (рис. 8.20,6) при скачкообраз-
ном увеличении частоты сети. Это
возмущение воспринимается РЧВ и
практически мгновенно приводит к
прикрытию клапанов г. Уменьшение
расхода пара на турбину при той
же паропроизводительности ЯППУ
вызывает рост давления Р. За счет
роста давления расход пара на тур-
бину и ее мощность W несколько
возрастают. Отклонение давления
воспринимается регулятором 5, ко-
150
торый через МУТ изменяет харак-
теристику регулирующих клапанов
(рис. 8.19,6), смещая ее вправо, так
что при новом, повышенном числе
оборотов клапаны занимают преж-
нее положение, а давление и мощ-
ность возвращаются к значениям,
которые они имели до нане-
сения возмущения. Отметим, что
и без регулирования расход пара
на турбину возвращается к преж-
нему значению, равному паропроиз-
водительности ЯППУ.
Описанная схема регулирования
работоспособна только при работе
турбины на мощную сеть, в которой
имеется большое число генераторов,
меняющих свою мощность в соот-
ветствии с реальным потреблением
энергии в системе. При работе на
сеть малой мощности или на сеть
собственных нужд воздействие на
МУТ приведет к несоответствию
производимой и потребляемой мощ-
ности, т. е. к недопустимому откло-
нению частоты сети. Поэтому в схе-
ме (рис. 8.20,а) должен быть пре-
дусмотрен выключатель 7, отключа-
ющий регулятор 5 от МУТ при от-
ключении генератора от сети по
сигналу из системы защит генера-
тора 8. При отключенном регулято-
ре 5 регулятор 1 обеспечивает та-
’кой расход пара на турбину, при
котором ее электрическая мощность
равна потреблению в сети. Так как
паропроизводительцость ЯППУ при
этом‘может быть больше, чем рас-
ход пара на турбину, давление
должно поддерживаться путем сбро-
са излишка пара через редукцион-
ные установки в пароприемные
устройства (см. § 8.7).
При снижении давления острого
пара .перед турбиной при большой
мощности возникает опасность на-
рушения правильного режима ее ра-
боты. Поэтому во многих турбинах
имеется стерегущий регулятор (не-
зависимый от регулятора давле-
ния), снижающий мощность турби-
ны при снижении давления пара до
допустимого уровня Удоп в соответ-
ствии ' со статической характери-
стикой (рис. 8.20,в). Если действи-
тельная мощность турбины при
этом меньше Удоп, то стерегущий
регулятор не вмешивается в работу
других систем регулирования. Если
при работе стерегущего регулятора
паропроизводительность ЯППУ пре-
вышает его потребление турбиной,
осуществляется сброс излишнего
пара через редукционные установки.
8.7.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ
ПАРА С ПОМОЩЬЮ РЕДУКЦИОННЫХ
УСТАНОВОК
Редукционные установки (РУ)
осуществляют регулирование давле-
ния пара с помощью дроссельных
регулирующих органов. Различают
регулирование «до себя», когда РУ
поддерживает давление в магистра-
ли (емкости), откуда поступает пар
в РУ (рис. 8.21,а), и «после себя»,
когда РУ поддерживает давление в
магистрали (емкости), куда посту-
пает пар из РУ (рис. 8 21,6). Оче-
видно, что в первом случае при
снижении регулируемого давления
необходимо ' прикрывать дроссель-
ный клапан, а во втором — откры-
вать его. Примером установок типа
«до себя» мбгут служить РУ, под-
держивающие давление перед тур-
Рис 8.21. Схемы редукционных установок:
а — регулирование «до себя»; б — регулирование
«после себя»; в — развернутая схема БРОУ, г —
зависимость положения клапанов параллельно
работающих БРУ от давления при наличии жест-
кой обратной связи
биной при внезапных сбросах ее на-
грузки путем пропуска пара в кон-
денсатор и другие пароприемные
устройства. Примером установок
типа «после себя» могут служить
РУ, поддерживающие давление в
паропроводах снабжения собствен-
ных нужд блока (0,9 или 1,2 МПа)
путем подачи в них редуцированно-
го острого пара.
Если параметры пара до дрос-
сельного органа таковы, что темпе-
ратура пара за ним выше допусти-
мой, примеряется его охлаждение
впрыском воды. Устройства, регу-
лирующие давление и температуру
пара, называются редукционно-ох-
ладительными установками (РОУ).
Задачей многих РУ и РОУ яв-
ляется быстрый сброс пара в
различных аварийных ситуациях.
В этом случае к ним предъявляют-
ся требования высокого быстродей-
ствия. РУ и РОУ, предназначенные
для быстрого открытия, называются
быстродействующими РУ и РОУ
(БРУ и БРОУ). Большинство ре-
дукционных дроссельных клапанов
изготовляются с электрическим при-
водом. Для дроссельных паровых
клапанов наиболее мощных БРУ и
БРОУ применяют гидравлический
привод.
Схема РОУ с электрическим
приводом показана на рис. 8.21,в.
Свежий пар редуцируется клапа-
ном 1 и поступает в охладитель па-
ра 2, куда через форсунки 3 впры-
скивается охлаждающая, вода. Ре-
гулирование давления осуществля-
ется регулятором 4, получающим
импульс от манометра 5 (при схе-
ме «после себя») или манометра 6
(при схеме «до себя»). В некоторых
пароохладителях происходит ча-
стичное редуцирование пара. В этих
случаях манометр обязательно дол-
жен быть установлен за пароохла-
дителем. Регулирование температу-
ры редуцированного пара произво-
дится регулятором 7, получающим
импульс от термометра 8 и воздей-
ствующим на клапан 9. Для повы-
шения точности измерения темпера-
туры термометр должен устанавли-
151
ваться на расстоянии 8—10 м после
впрыска, чтобы влага успела пол-
ностью испариться. Во многих схе-
мах давление воды в магистрали
намного превосходит давление ре-
дуцированного пара и для обеспе-
чения нормальной работы клапана 9
устанавливается дроссель 10. Диа-
метр его отверстия выбирается та-
ким образом, чтобы обеспечить тре-
буемый перепад давления на кла-
пане 9. Чтобы сохранить постоянст-
во перепада давления на дроссе-
ле 10, а следовательно, и на клапа-
не 9 в широком диапазоне измене-
ния расходов впрыска, в качестве
клапана 9 применяется трехходовой
клапан постоянного расхода. Такой
клапан обеспечивает изменение по-
дачи воды в пароохладитель путем
сброса части ее в сливную линию 11
при неизменном расходе через дрос-
сель 10. В схемах, где перепад дав-
ления между магистралями воды и
редуцированного пара невелик, в ка-
честве клапана 9 может применять-
ся обычный дроссельный клапан.
В некоторых схемах БРОУ ре-
гулятор температуры отсутствует, а
регулирование температуры осуще-
ствляется приближенно. Для этого
на регулятор 7 подаются сигнал по-
ложения парового клапана 1 и об-
ратная связь по положению клапа-
на 9 В результате открытие кла-
пана 9 пропорционально открытию
клапана /, т. е. расход охлаждаю-
щей воды приблизительно пропор-
ционален расходу пара. Так как ре-
гулирующие клапаны в полностью
закрытом состоянии обычно имеют
начальный пропуск пара, для ис-
ключения протекания пара и воды
устанавливаются запорные задвиж-
ки на паровой и водяной линиях
(12 и 13).
Во время нормальной эксплуа-
тации блока БРОУ находятся в сте-
регущем "'режиме, при котором за-
порные и регулирующие клапаны
закрыты, а выходные цепи регуля-
торов 4 и 7 отключены от своих
исполнительных механизмов, но на-
ходятся под напряжением. Для
ускорения включения БРОУ при
152
возникновении аварийной ситуации
по сигналу от электроконтактного
манометра, измеряющего регулируе-
мое БРОУ давление, или непосред-
ственно по соответствующему ава-
рийному сигналу (например, по сра-
батыванию стопорного клапана тур-
бины) подается сигнал на открытие
регулирующих клапанов 1 и 9 и за-
порных задвижек 12 и 13. После
полного открытия клапана 1 по им-
пульсу от его конечного выключа-
теля автоматические регуляторы 4
и 7 подключаются к своим исполни-
тельным механизмам. Таким обра-
зом, достигается полное открытие
клапана 1 за минимальное время
(возможно, до того, как давление
достигнет уставки регулятора 4).
Это способствует уменьшению пол-
ного выброса давления в данной
аварийной ситуации.
При закрытии стопорных клапа-
нов или резких сбросах нагрузки
турбины, когда паропроизводитель-
ность ЯППУ превышает потребле-
ние пара турбиной, включаются
БРУ, сбрасывающие пар в конден-
сатор турбины или технологические
конденсаторы (БРУ-К), барботеры
(БРУ-Б) или атмосферу (БРУ-А).
Обычно БРУ каждой следующей
группы включаются после того, как
возможности приема пара предыду-
щей группой исчерпаны. При регу-
лировании одного и того же пара-
метра (давления перед турбиной)
параллельно работающими регуля-
торами необходимо обеспечить
устойчивую работу всех БРУ (избе-
жать взаимной «раскачки») и пра-
вильную последовательность их
включения. Для выполнения этого
требования уставки регуляторов
давления выбираются различными.
Если имеется три группы БРУ,
уставки которых равны соответст-
венно Pi, Р2 и Рз, причем Р1<Ръ<
<Р3, то при Р<Р\ регулирующие
клапаны всех БРУ закрыты; при
РХ<Р<Р2 работают клапаны пре-
вой группы; при Р2<Р<Р3 клапа-
ны первой группы открыты полно-
стью, клапаны третьей группы за-
крыты, а регулирование осуществ-
ляется второй группой. При Р>
>Р3 регулирование осуществляется
третьей группой. Разность между
соседними уставками (Р2—Рь Рз—
Р2) должна быть такой, чтобы эта
последовательность работы сохра-
нялась при наличии погрешностей
манометров и задатчиков регулято-
ров.
Другим способом организации
параллельной работы групп БРУ
является введение в регулятор дав-
ления жесткой обратной связи по
положению дроссельного регулиру-
ющего клапана. Тогда положение
клапана h является однозначной
функцией давления и можно орга-
низовать требуемое распределение
расходов пара между различны-
ми пароприемными устройствами
(рис 8.21,г).
8.8.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
УСТАНОВОК ПИТАТЕЛЬНОГО ТРАКТА
В питательный тракт входят
конденсаторы турбин, регенератив-
ные подогреватели, деаэрато-
ры, конденсатные, бустерные и
питательные насосы, конденсато-
очистка.
Регулирование основного пара-
метра тракта — расхода питатель-
ной воды — определяется нуждами
парогенераторов и рассмотрено в
§ 84 и 8.5. В этом параграфе мы
рассмотрим регулирование других
параметров тракта.
Регулирование уровня в конден-
саторах турбин. Насосы, откачиваю-
щие конденсат из конденсаторов
турбины, работают на воде, темпе-
ратура которой близка к темпера-
туре насыщения. Поэтому во избе-
жание кавитации расход конденсата
через насосы во всех режимах дол-
жен быть постоянным и равным но-
минальному независимо от расхода
пара в конденсатор. Кроме того,
постоянство расхода конденсата не-
обходимо для обеспечения нормаль-
ной работы холодильников пара
пароструйных эжекторов, охлаждае-
мых потоком конденсата. В то же
время уровень в конденсаторе дол-
жен поддерживаться в жестких
пределах, так как его снижение мо-
жет вызвать уменьшение давления
на всасе насосов и возникновение
кавитации, а повышение — затопле-
ние части теплообменной поверхно-
сти конденсатора, ухудшение теп-
лообмена и экономичности блока.
Для выполнения этих требований
регулирование уровня в конденса-
торе 1 (рис. 8.22, а) производится
с помощью линии рециркуляции 2
и регулирующего трехходового кла-
пана 3 Сигнал по уровню в кон-
денсатосборнике 4 от уровнемера 5
поступает на регулятор 6, который
управляет клапаном 3. Характери-
стики клапана подобраны таким об-
разом, что при любом его положе-
нии расход через насос (или насо-
сы) 7 и холодильники эжекторов 8
постоянен, а меняется соотношение
расходов через линию рециркуля-
ции 2 и основную магистраль 9. Та-
ким образом, расход конденсата в
линии 9 устанавливается равным
сумме расходов пара Dn и. химиче-
ски очищенной воды DX0B.
Регулирование давления в деаэ-
раторах. Оно необходимо для обес-
печения нормальной деаэрации пи-
тательной воды и правильного ре-
жима питательных насосов и осу-
ществляется путем подачи пара в
головку деаэратора через дроссель-
ный регулирующий клапан (схема
«после себя»). При этом вода на-
гревается до температуры насыще-
ния и растворенные в ней газы пе-
реходят в пар, удаляемый в выпар
деаэратора (деаэрация).
Пар на деаэратор подается из от-
бора турбины, давление в котором
при номинальной мощности превы-
шает давление в деаэраторе не ме-
нее чем на 40—50% (т. е. при дав-
лении в деаэраторе 0,6 МПа номи-
нальное давление в отборе должно
быть не менее 0,8 МПа). Так как
давление в отборах турбины про-
порционально ее мощности, при
снижении мощности до 50—70%
номинальной давление в отборе
становится недостаточным для пи-
тания деаэратора и пар начинает
153
Рис. 8.22. Регулирование параметров установок питательного тракта:
а — регулирование уровня в конденсаторах турбины; б — регулирование давления и уровня в деаэра-
торах, в — регулирование уровня в регенеративных подогревателях; г — схема поплавкового конден-
сатоотводчика
подаваться из другого источника.
В качестве такого источника может
быть использована магистраль соб-
ственных нужд 0,9 или 1,2 МПа.
Система регулирования давления,
обеспечивающая плавный переход
с одного источника на другой как
при снижении, так и при увеличе-
нии мощности турбины, показана
на рис. 8.22,6. Нормально маги-
страль питания деаэраторов 1 снаб-
жается паром из отбора турбины.
, Давление в магистрали поддержи-
вается регулятором 3, получающим
импульс от манометра 4 и воздей-
ствующим на дроссельный клапан
5. Кроме регулятора 3 имеется ре-
гулятор 7, получающий импульс от
манометра 6 и воздействующий на
дроссельный клапан 8. Клапан 8
регулирует подачу пара от маги-
страли собственных нужд 9. Устав-
ка регулятора 7 выбирается не-
сколько ниже,, чем у регулятора 3,
поэтому при подаче пара от отбо-
ра 2 через клапан 5 давление в
магистрали 1 выше устарки регуля-
154
' тора 7 и клапан 8 полностью зак-
рыт. При снижении давления в от-
боре 2 приблизительно до уставки
регулятора 7 он вступает в работу
и открывает клапан 8, после чего
поддерживает давление на задан-
ном уровне (несколько менее номи-
нала). Во избежание обратного пе-
ретока пара из магистрали 1 в от-
бор турбины устанавливается об-
ратный клапан 10. При повышении
мощности турбины давление в от-
боре 2 поднимается, обратный кла-
пан 10 открывается, пар из отбора
2 начинает поступать в магистраль
1 и давление в ней поднимается
выше уставки регулятора 7. Регу-
лятор 7 закрывает клапан 8, и си-
стема переходит на снабжение па-
ром из отбора.
Регулирование уровня в деаэра-
торах. Компенсация потерь рабоче-
го тела в пароводяном контуре про-
изводится подпиткой химически очи-
щенной водой (ХОВ), которая обыч-
но осуществляется в конденсатор
турбины. Сигналом уменьшения
мас<;ы воды в контуре является
снижение уровня в деаэраторе, так
как масса рабочего тела в других
агрегатах контура поддерживается
практически постоянной. Регулятор
уровня в деаэраторе 11 (рис. 8.22,6)
получает сигнал от уровнемера 12
и воздействует на клапан 13, регу-
лирующий подачу ХОВ в конден-
сатор турбины. При этом регули-
рующее воздействие задерживается,
так как увеличение расхода ХОВ
сначала приводит к увеличению
уровня в конденсаторе, что вопри-
нимается регулятором 6 (рис.
8.22,а), и только в результате его
работы увеличивается подача воды
в питательную линию 9. Однако
жестких технологических требова-
ний к динамическим отклонениям
уровня в деаэраторе не предъявля-
ются. Изменение уровня з допусти-
мых пределах происходит за дли-
тельное время (даже при полном
прекращении подачи питательной
воды в деаэратор падение уровня
продолжается не менее 5 мин).
Поэтому описанная схема регулиро-
вания, несмотря на ее невысокое
быстродействие, > получила всеобщее
распространение.
Регулирование уровня воды в ре-
генеративных-подогревателях. В ре-
генеративных подогревателях про-
исходит нагрев конденсата и пи-
тательной воды паром, поступаю-
щим из нерегулируемых отборов
турбины. В подогреватели, распо-
ложенные дальше по ходу пита-
тельной воды, пар поступает от от-
боров турбины ci более высоким
давлением, что и обеспечивает по-
степенный подогрев воды по /мере
ее продвижения от конденсатора к
парогенератору. Дренаж (конден-
сат) греющего пара либо отводится
самотеком в паровое пространство
предыдущего по ходу воды подо-
гревателя, либо подается насосом
в питательную линию (см. рис.
8.22,в, где показано включение подо-
гревателей низкого давления блока
ВВЭР-1000).	'
Снижение уровня конденсата в
подогревателях недопустимо, . так
как при оголении дренажных пат-
рубков в них может появиться пар
(«проскок» пара). Если дренаж по-
дается самотеком в другой подогре-
ватель, проскок снижает термоди-
намический КПД цикла, так как
увеличивается расход пара из отбо-
ров более высокого давления. При
отводе дренажа насосом появление
проскока может вывести насос,
из строя. При повышении уров-
ня конденсат закрывает часть
трубчатки подогревателя, что ухуд-
шает теплообмен. Кроме 'того, боль-
шой запас воды в корпусе подогре-
вателя может вызвать ее вскипание
и аварийный заброс пароводяной
смеси в паровую турбину в случае,
если при резком снижении нагруз-
ки турбины недостаточно быстро
закроют обратные клапаны иа па-
ропроводе отбора.
Уровень во всех подогревателях
поддерживается регуляторами 1
(рис. 8.22,в), получающими им-
пульс от уровнемеров 2 и воздейст-
вующими на регулирующие дрос-
сельные клапаны 3. Динамика это-
го контура достаточно проста • и
обычно не вызывает трудностей в
настройке.
Для регулирования уровня в по-
догревателях у турбин малой мощ-
ности при сливе дренажа самотеком
иногда применяются регуляторы
прямого	действия—поплавковые
конденсатоотводчики (рис. 8.22,г).
Конденсатоотводчик устанавливает-
ся в нижней части подогревателя.
При повышении уровня конденсата
поплавок 1 всплывает, увлекая за
собой шток клапана 2 и увеличивая
расход конденсата из подогревате-
ля. При снижении уровня поплавок
опускается и уменьшает расход.
8.9.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
КОМПЕНСАТОРОВ ОБЪЕМА
РЕАКТОРОВ ВВЭР
Первый контур реакторов ВВЭР
заполнен водой, находящейся при
высокой (около 300° С) температу-
ре. Для предотвращения ее заки-
пания в контуре поддерживается
155
Рис. 8.23. Схема регулирования параметров
парового компенсатора объема
высокое давление (у ВВЭР-440
12,5 МПа, у ВВЭР-1000 16 МПа).
Из-за расширения воды при увели-
чении ее температуры давление в
замкнутом контуре могло -бы до-
стичь недопустимых пределов. Во
избежание этого в первом контуре
устанавливается компенсатор объе-
ма (КО), представляющий собой
для ВВЭР-440 вертикальный ци-
линдрический сосуд высотой 9,8 и
диаметром 2,4 м (рис. 8.23). Ниж-
няя часть КО заполнена водой при
температуре, равной температуре
насыщения при давлении в контуре
(325 °C у ВВЭР-440 и 346 °C у
ВВЭР-1О0О). Верхняя часть запол-
нена насыщенным паром. Водяная
часть соединена с трубопроводом
горячей нитки одной из петель.
Для поддержания воды в КО в го-
рячем состоянии и образования па-
ровой подушки установлены элек-
трические нагреватели 1, мощность
которых может регулироваться. В
стационарном режиме мощность на-
гревателя должна компенсировать
потери теплоты в окружающую сре-
ду (через термоизоляцию компен-
сатора) »и в контур (через водяную
соединительную линию). При умень-
шении температуры теплоносителя
в контуре часть теплоносителя из
КО переходит в контур, пар в КО
расширяется и давление его падает.
Для возвращения давления к
прежнему значению необходимо
увеличить мощность электронагре-
вателей, что вызовет испарение
части воды. При повышении темпе-
156
ратуры воды в контуре часть ее
поступает в КО, сжимает пар и
давление повышается. Для восста-
новления прежнего значения давле-
ния необходимо часть пара скон-
денсировать. При малых повыше-
ниях давления достаточно конден-
сации пара, в результате естествен-
ных потерь теплоты при отключен-
ных нагревателях. При больших и
быстрых повышениях давления для
ускорения конденсации пара исполь-
зуется впрыск воды из холодной
нитки через клапан 2. Подача воды
осуществляется вследствие разнос-
ти давлений в холодной и горячей
нитках, определяемой гидравличе-
ским сопротивлением активной зо-
ны. Если повышение давления не-
смотря на впрыск продолжается,
открывается клапан 3 на линии
сброса, через который отводится
некоторое количество пара и взве-
шенной в нем воды.
Первый контур не представляет
собой полностью герметичную си-
стему. Из него через различного ро-
да неплотности происходят неболь-
шие протечки воды. Кроме того,,
в контур может попадать некоторое
количество воды через уплотнения
ГЦН. Изменения массы воды в кон-
туре при неизменной ее температу-
ре также приводят к колебаниям
уровня в КО. По технологическим
соображениям колебания уровня
ограничены. Его чрезмерное сниже-
ние может привести к оголению на-
гревателей и их пережогу, а повы-
шение—к уменьшению объема пара
в паровой подушке и связанному
с этим увеличению колебаний дав-
ления при изменении температуры
теплоносителя (при отсутствии ре-
гулирования увеличение давления
при том же увеличении температу-
ры воды контура обратно пропор-
ционально объему паровой подуш-
ки).
Для компенсации протечек слу-
жат подпиточные насосы 11. В со-
временных системах расход подпи-
точных насосов плавно не регулиру-
ется и величина подпитки меняется
включением и отключением насосов.
Так как имеется несколько подпи-
точных насосов, можно регулиро-
вать величину подпитки ступенчато.
Если масса воды в контуре растет
(за счет протечек в уплотнениях
ГЦН), то для поддержания посто-
янной массы необходимо слить
часть теплоносителя, что осуществ-
ляется через сливной клапан 12.
Необходимость слить часть те-
плоносителя возникает и при пус-
ках, когда теплоноситель в контуре
разогревается (приблизительно на
250 °C) и сильно расширяется (на
30%). Расходы воды при этом боль-
ше, чем в предыдущем случае, и
для пускового режима выделяется
специальный клапан 15 большего
диаметра, чем клапан 12.
Регулирование давления. Регу-
лирование давления в КО осущест-
вляется на нагреватели 1 и клапа-
ны 2 и 3 (рис. 8.23). В первых ре-
акторах стремились к максималь-
ной точности поддержания давле-
ния, для чего создавались устройст-
ва плавного регулирования мощно-
сти нагревателей. Однако опыт экс-
плуатации таких систем показал,
что достаточную точность можно
получить, меняя мощность нагрева-
телей дискретно, ступенями по не-
сколько сотен киловатт, что упро-
щает систему и делает ее более на-
дежной, причем для регулирования
может быть выбран закон, при ко-
тором мощность нагревателей явля-
ется жесткой функцией давления.
Величина ступеней мощности и дав-
ление, при котором происходит
включение следующей группы на-
гревателей, определяются из дина-
мических расчетов с учетом реаль-
ной конструкции нагревателей. На
рис. 8 24 показана зависимость
мощности нагревателей от давления
для КО ВВЭР-440. Из рис. 8.24 вид-
но, что группа / нагревателей мощ-
ностью 180 кВт включается при
Р= 12,45 МПа и выключается при
Р=12,55 МПа; группа // мощно-
стью также 180 кВт включается при
12,35 МПа, а выключается при
12,45 МПа и т. д. Последняя группа
V мощностью 720 кВт включается
Рис 8 24. Диаграмма дискретного управ*-
ления электронагревателями и клапанами
впрыска
при больших падениях давления
(12,0 МПа) и выключается nptf
12,15 МПа. Для реализации такого
закона управления сигнал давления
в первом контуре, измеряемый ма-
нометром 5 (рис. 8.23), подается
в логическое устройство 4, выраба-
тывающее дискретные сигналы, уп-
равляющие силовыми устройствами
6 нагревателей 1.
В существующих системах
впрыск воды в КО при повышении
давления регулируется одним кла-
паном 2, управляемым электродви-
гателем постоянной скорости, •что
в процессе эксплуатации оказалось
не очень удачным. В частности, на-
личие одного клапана снижает на-
дежность системы. Поэтому разра-
батываются системы управления
впрыском путем установки несколь-
ких параллельных клапанов, управ-
ляемых электромагнитными приво-
дами. Такие клапаны могут нахо-
диться только в двух положениях —
открыто или закрыто, причем пере-
мещение их происходит за время
около 1 с. По оценкам оптимальным
является установка четырех парал-
лельно работающих клапанов
(а—г) с расходом воды 5 кг/с через
каждый клапан. Значение давления^
при котором клапаны должны
включаться и выключаться, также
ь	157-
Рис. 8.25. Схема логического устройства
регулирования давления в компенсаторе
объема
показаны на рис. 8.24. Видно, что,
например, клапан а должен откры-
ваться при Р=12,8 МПа, а закры-
ваться при Р=12,7 МПа. Последний
клапан г открывается при Р=
=13,2 МПа, после чего суммарный
расход впрыска составляет 20 кг/с.
Дискретные сигналы, необходимые
для'управления электромагнитными
клапанами, также вырабатываются
логическим устройством 4 (рис.
8.23), которое управляет пусковыми
устройствами клапанов 7. Управле-
ние клапаном сброса 3 осуществля-
ется независимым логическим
устройством 8, получающим сигнал
от собственного манометра, что по-
вышает надежность всей системы,
так как сброс осуществляется и при
отказе логического устройства 4.
Рабочий диапазон ‘ давлений
устройства 4 составляет около 10%
изменения сигнала манометра, при-
чем в этом диапазоне необходимо
разместить 9 уставок на включение
и 9 уставок на отключение логиче-
ских устройств. Если непосредствен-
но подавать сигнал манометра на
логические устройства, то из-за по-
грешностей приборов правильная
последовательность срабатывания
может быть нарушена. Поэтому сиг-
нал отклонения давления должен
358
быть предварительно усилен. Для
этого применяется схема, изобра-
женная на рис. 8.25. Сигнал давле-
ния Р от манометра 1 поступает на
усилитесь 2, где сравнивается с сиг-
налом заданного давления Р3
(12,5 МПа) от задатчика 3. Сигнал
отклонения давления подается на
интегратор 4, выход которого U
в качестве отрицательной обратной
связи включен на вход усилителя 2
через коэффициент k. Интегратор 4
будет находиться в равновесии при
нулевом суммарном сигнале на вхо-
де усилителя 2, т. е. если
P—P3—kU=0,
откуда
U=(P—P3)/Ji.
Таким образом, выбирая k<l,
можно получить сигнал на выходе
1 интегратора 4 больший, чем на вы-
ходе усилителя 2, и «растянуть»
диапазон, в котором должны сраба-
тывать логические устройства с зо-
ной возврата 5 и 6, управляющие
электронагревателями и электро-
приводами клапанов. Логические
устройства посылают сигналы вклю-
чения ' и выключения на силовые
усилители нагревателей 7 и приво-
'дов клапанов впрыска 8.
Регулирование уровня в КО.
При работе блока в энергетическом
диапазоне стабилизация уровня
обеспечивает поддержание постоян-
ной массы теплоносителя в первом
контуре. При этом колебания уров-
ня, вызванные изменением темпера-
туры теплоносителя (при неизмен-
ной массе теплоносителя в конту-
ре), не должны сказываться на ра-
боте регулятора. Высота КО выби-
рается таким образом, что эти коле-
бания уровня не превосходят техно-
логически допустимых пределов. Та-
ким образом, заданное значение
уровня в КО в этом режиме зависит
от температуры теплоносителя
в контуре. Приближенный вид этой
зависимости можно получить из
следующих соображений. При неиз-
менной массе воды в контуре имеем
1А^К.О~Ь^А^Тр===0,
где ДСк.о — приращение массы во-
ды в компенсаторе объема; AGTp—
приращение массы в остальном кон-
туре (трубопроводах, парогенерато-
ре, активной зоне).
Приращение массы воды А6К0
можно приближенно определить по
формуле
Д Gk O==y'f К.оАДк.О,
где у'—плотность воды в КО; FKo—
площадь поперечного сечения КО;
ДЯК<> — приращение уровня в КО.
В свою очередь
ДО J*LAt
тр ~ v тр ft
где УТр — объем первого контура
(без КО); ду/д/—приращение плот-
ности воды в контуре при измене-
нии температуры на 1 °C (определя-
ется по таблицам термодинамиче-
ских свойств воды); AF— прираще-
ние, средней температуры воды
в первом контуре.
Из приведенных уравнений по-
лучим
Д/7 =__^1Лд/.
"° Т'^к.о dt	(
Так как ду/д/<0 (плотность воды
с ростом температуры падает), за-
данное значение уровня• должно
расти с ростом температуры. Несо-
ответствие уровня заданному значе-
нию свидетельствует об изменении
массы воды в контуре, и необходи-
мо вмешательство регулятора уров-
ня 9 (рис. 8.23). Этот регулятор по-
лучает импульс от уровнемера 10 w
при снижении уровня с помощью
логических устройств (аналогичных
применяемым для регулирования’
давления в КО) включает последо-
вательно подпиточные насосы 11.
При повышении уровня регулятор'
9 открывает клапан слива 12. Для
изменения заданного значения уров-
ня в зависимости от средней тем-
пературы теплоносителя в регуля-
тор 9 через сумматор 13 вводятся
импульсы от термометров, установ-
ленных на холодных и горячих нит-
ках каждой петли.
В пусковых режимах задача си-
стемы регулирования уровня заклю-
чается в поддержании постоянного-
объема теплоносителя (а следова-
тельно, и уровня в КО), что осуще-
ствляется путем слива около 30 %
начальной массы теплоносителя че-
рез клапан 15 (рис. 8.23). Для это-
го имеется пусковой регулятор 14г
получающий импульс от уровнеме-
ра 10 и воздействующий на клапан
15. В процессе пуска сильно (при-
близительно на 300°C) меняется
температура воды в КО, что влияет
на показания уровнемера 10, кото-
рые при том же геометрическом
уровне пропорциональны плотности
воды в КО. Для исключения этого’
влияния в регулятор 14 вводится
коррёктирующий сигнал от термо-
метра 16, измеряющего температуру
среды в КО.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
9.1.	СТАТИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ
ИЗМЕНЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ
ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОБЛОКА
Статической программой изме-
нения параметров называется же-
лаемая зависимость основных пара-
метров установки (расхода, темпе-
ратуры, давления) от ее мощности
в установившихся режимах. Выбор
программы производится на основа-
нии анализа физических, конструк-
тивный, технико-экономических осо-
бенностей установки, режимов ее-
работы в энергосистеме и других
факторов. Особенное значение эта
задача приобретает для блоков-
атомных электростанций из-за их
сложной, часто многоконтурной тех-
нологической схемы и большого ко-
личества взаимосвязанных парамет-
ров. Еще раз подчеркнем, что поня-
15»
тие «программа» относится к уста-
новившемуся режиму работы блока.
В реальных переходных режимах
значения параметров могут откло-
няться от характеристик, задавае-
мых программой
Главное условие, которому дол-
жна удовлетворять статическая про-
грамма атомного энергоблока,—
физическая реализуемость, т. е. про-
грамма должна быть такой, чтобы
при выбранных значениях основных
параметров соответствующее коли-
чество теплоты могло отводиться от
реактора, передаваться от одного
теплоносителя к другому и т. д. На-
пример, «тепловая мощность, отводи-
мая однофазным теплоносителем от
реактора, может быть вычислена по
уравнению
N=Gcp (/вых—/вх) ,	(9.1)
тде G — расход теплоносителя; /вх,
/вых — температура теплоносителя
на входе и выходе реактора соответ-
ственно; ср — средняя теплоемкость
теплоносителя в интервале темпера-
тур (t„, /вых).
В атомной энергетике приняты
схемы как с постоянным (не зави-
сящим от мощности), так и с пере-
менным (зависящим от мощности)
расходом теплоносителя. Практиче-
ски все современные водо-водяные
реакторы имеют постоянный расход
теплоносителя, реакторы с газовым
охлаждением — переменный; реак-
торы с жидкометаллическими те-
плоносителями строятся как с по-
стоянным, так и с переменным рас-
ходом
ЕСЛИ ПрИНЯТЬ Ср(/вх, /Bbix)=const
{что с ддстаточной для наших целей
точностью выполняется практически
для всех применяемых в атомной
энергетике теплоносителей), то урав-
нение (9.1) показывает, что у реак-
тора с постоянным расходом тепло-
носителя перепад температур на
зоне /Вых—/вх является линейной
функцией мощности. Таким обра-
зом, при выбранном законе измене-
ния входной температуры от мощ-
ности /вх(Л^) температура /вых (W)
определяется однозначно и не мо-
160
Рис 9 1. Программы изменения температур
на входе и выходе реактора.
а — при постоянном расходе теплоносителя, б —
при переменном расходе теплоносителя,-—
программа с постоянной температурой теплоноси-
теля на выходе,-------программа с постоян
ной температурой теплоносителя на входе,
— • —----программа с переменными темпера-
турами теплоносителя на входе н выходе.
---------компромиссная программа
жет задаваться произвольно; анало-
гично выбор /вых(Л^) однозначно
определяет /Вх(Л0- В то же время
уравнение (9 1) определяет только
разность /вых—/вх, для полного оп-
ределения хода температур требу-
ется привлечение дополнительных
соображений. На рис. 9.1,а показа-
ны зависимости /ВХ(Л^) и /Вых(Л/)
для реактора с постоянным расхо-
дом теплоносителя при различных
законах изменения /вх и /ВЫх- Для
удобства сравнения принято, что при
номинальной нагрузке (N/NH=1)
значения температур /вх и /ВыХ Для
всех анализируемых программ со-
впадают. В зависимости от техно-
логических особенностей блока мо-
гут быть выбраны программы с по-
стоянной температурой теплоносите-
ля на выходе реактора (/ВыХ=
=const), с постоянной температу-
рой на входе (/BX=const), а также
программы, в которых меняется как
входная, так и выходная темпера-
тура Могут оказаться целесообраз-
ными компромиссные программы,
в которых в одном диапазоне, на-
пример, сохраняется /BX=const,
а в другом /Bbix=const.
При переменном расходе тепло-
носителя обычно принимается, что
G/Gh^V/ATh, (9.2)
т. е. относительный расход теплоно-
сителя примерно пропорционален
мощности. В этом случае, как сле-
дует из (9.1), /вых—^x^const и пе-
репад температур на зоне постоян-
ный. При этом закон	или
/вх(Л/) по-прежнему может выби-
раться произвольным. Примеры за-
висимостей t(N) для G/Gn=N/NB
показаны на рис. 9.1,6.
На выбор программы также на-
кладываются ограничения, вытека-
ющие из законов теплопередачи.
Например, температура теплоноси-
теля на выходе из парогенераторов
реактора ВВЭР-440, одновременно
являющаяся температурой входа
в реактор /Вх, однозначно определя-
ется температурой насыщения пара
второго контура парогенератора t2
и передаваемой мощностью, причем
эта зависимость приближенно мо-
жет быть выражена как
/bx=^+A/h(Wh),	(9.3)
где N, Nn — текущая и номинальная
мощность; Д/н— разность tBX—t2
в номинальном режиме.
Таким образом, для трех темпе-
ратур (/Вх, ^вых и t2) мы имеем два
уравнения (9.1) и (9 3), поэтому
только одна из этих температур мо-
жет быть выбрана произвольно,
а две другие однозначно устанавли-
ваются указанными уравнениями.
Учет приведенных выше сообра-
жений, обусловливающих физиче-
скую реализуемость программы, не-
обходим, но еще далеко недостато-
чен для ее построения, Ограничимся
здесь лишь указанием на основные
технико-экономические факторы, ко-
торые должны учитываться при та-
ких сопоставлениях, тем более что
эти вопросы обычно подробно рас-
сматриваются при проектировании
основного оборудования блока.
От выбора программы, в частно-
сти, зависит соотношение между ка-
питальной и топливной составляю-
щими себестоимости электроэнер-
гии. Например, если при снижении
мощности блока температура пере-
гретого пара перед турбиной снижа-
ется, то это приводит, очевидно,
к ухудшению термического КПД и
повышению топливной составляю-
щей. Установка специальных систем
для поддержания постоянства тем-
пературы может вызвать усложне-
11—3154
ние оборудования, а следовательно,
увеличение капитальной составляю-
щей При взаимном сравнении этих
вариантов приходится учитывать не
только абсолютную величину изме-
нения стоимости, но и числа часов
работы блока на сниженной мощно-
сти. Если блок в основном будет ра-
ботать в номинальном режиме, оче-
видно, следует предпочесть вари-
ант, не связанный с увеличением
капитальных затрат, в противном
случае может оказаться рентабель-
ным удорожание оборудования.
Выбор программы также в зна-
чительной степени определяет мо-
бильность блока. При переменном
расходе изменение температуры
в контуре, как правило, меньше, чем
при постоянном (см. рис. 9.1,а и б),
что способствует уменьшению тем-
пературных напряжений при изме-
нении мощности блока, так как при
одновременном изменении расхода
и мощности можно добиться прак-
тического постоянства температур
теплоносителя в этих режимах.
Приведенные соображения особенно
важны для реакторов, характеризу-
ющихся большим подогревом тепло-
носителя в активной зоне (около
200°C), т. е. для реакторов с газо-
выми и жидкометаллическими теп-
лоносителями. Поэтому для них
обычно выбираются программы
с переменным расходом.
На выбор программы влияют и
физические особенности реактора.
Например, большое изменение тем-
пературы теплоносителя (одновре-
. менно являющегося и замедлите-
лем) в водо-водяных реакторах мо-
жет привести к необходимости ком-
пенсации больших изменений реак-
тивности, что усложнит систему уп-
равления и снизит безопасность экс-
плуатации реактора. Наконец, боль-
шую роль играют и чисто техниче-
ские моменты. Так, на первых эта-
пах развития атомной энергетики
стремление использовать для водо-
водяных реакторов программы с по-
стоянной средней температурой
(а следовательно, и с постоянным
объемом) теплоносителя первого
161
контура в значительной степени
объяснялось недостаточной прора-
боткой систем компенсации объема.
Программа с повышающейся при
уменьшении мощности температу-
рой на входе в реактор (рис. 9.1,а)
может быть отвергнута из-за непри-
способленности ГЦН к работе при
высокой температуре теплоносителя
и т. д.
Реализация выбранной програм-
мы осуществляется путем воздейст-
вия оператора или системы управ-
ления на управляющие параметры
установки.
9.2.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
С ВОДО-ВОДЯНЫМИ РЕАКТОРАМИ
ВВЭР
Технологическая схема блоков
с реакторами ВВЭР описана в § 2.3.
Статические программы регули-
рования. На всех современных бло-
ках с реакторами ВВЭР расход те-
плоносителя первого контура не ре-
гулируется. Его изменение возмож-
но путем отключения одной или не-
скольких петель, что производится
только на блоках средней мощности,
имеющих большое число петель
(ВВЭР-440), если известно, что
мощность блока должна быть по
требованиям энергосистемы сущест-
венно понижена на длительное вре-
мя (не менее нескольких суток).
В большинстве режимов блоки ра-
ботают с постоянными расходами
при изменении мощности в широких
пределах. Поэтому рассмотрим про-
граммы регулирования при посто-
янном расходе. В первых блоках
ВВЭР, в частности на блоке I
НВАЭС, применяется программа
с постоянной средней температурой
в первом контуре /Ср (рис. 9 2,а).
По этой программе температура на
выходе реактора растет с ростом
мощности, а на входе падает,
а среднее значение этих температур
сохраняется ^приблизительно посто-
янным Так как [см. (9.3)] перепад
между температурой теплоносителя
на выходе парогенератора tBX и тем-
пературой насыщения второго кон-
162
тура /2 должен возрастать при уве-
личении количества передаваемой
теплоты, температура и давление
второго контура падают с ростом
мощности блока. При 100%-ной
мощности давление равно номиналь-
ному (на рис. 9.1,а 3,2 МПа). Опи-
санная программа наиболее благо-
приятна для первого контура, так
как по ней для изменения мощности
реактора требуется внести наимень-
шую реактивность и обеспечивают-
ся стабильные температурные усло-
вия для первого контура, что повы-
шает надежность работы его обору-
дования. При работе блока по этой
программе объем теплоносителя
первого контура постоянен, вследст-
вие чего уменьшаются требуемые
размеры компенсаторов объема и
облегчается работа их систем регу-
лирования. Недостатком программы
является необходимость повышения
давления второго контура при сни-
женных мощностях. Для програм-
мы, показанной на рис. 9.2,а, это
повышение составляет 1,6 МПа, что
вызывает необходимость утяжеле-
ния оборудования второго контура.
При этом термический КПД цикла
остается низким на всех мощностях,
так как на номинальной мощности
давление пара, поступающего на
турбину, ниже допускаемого по
условиям работы второго контура, а
на пониженной мощности, когда
давление пара велико, КПД также
низок из-за значительного перепада
давления на регулирующих клапа-
нах, что, кроме того, увеличивает их
износ. Указанные недостатки приве-
ли к тому, что на практике при сни-
жении мощности на длительный
срок заданное значение средней
температуры /Ср снижалось вруч-
ную. Помимо облегчения условий
работы оборудования второго кон-
тура это уменьшает температуру в
активной зоне, что повышает без-
опасность работы реактора.
В последующем на блоках с ре-
актором типа ВВЭР-440 была при-
нята программа с постоянным дав-
лением пара во втором контуре
(рис. 9.2,6). Это позволило при том
же расчетном давлении второго
контура повысить давление пара в
номинальном режиме и термический
КПД блока. Поскольку давление
(и температура) во втором контуре
постоянно, оборудование второго
контура практически не накладыва-
ет ограничений на скорость измене-
ния мощности. Кроме того, иссле-
дования систем регулирования и
маневренности блоков ВВЭР пока-
зали целесообразность регулирова-
ния их мощности по импульсу дав-
ления второго контура, так как этот
параметр быстрее изменяется при
колебаниях мощности сети, чем тем-
пература первого контура. При ис-
пользовании этого импульса систе-
мы, поддерживающие постоянное
давление, оказываются более про-
стыми по структуре, а следователь-
но, и надежными. Недостатком про-
граммы с постоянным давлением
является существенное изменение
температуры на выходе из реактора
при колебаниях нагрузки (прибли-
зительно в 4 раза большее, чем по
программе 9.2,а), что ограничивает
маневренные возможности блока
Также требуется большая эффек-
тивность органов регулирования
реактора для компенсации реактив-
ности, возникающей при изменении
средней температуры контура. Од-
новременно повышаются требования
к системе управления компенсато-
ром объема, так как на переменных
нагрузках объем теплоносителя пер-
вого контура сильно меняется. Не-
смотря на то что скорость измене-
ния мощности на современных бло-
ках ВВЭР лимитируется в основном
не реактором, а турбогенератором,
а современные компенсаторы объ-
ема успешно справляются с под-
держанием давления первого конту-
ра, стремление преодолеть указан-
ные недостатки привело к разработ-
ке компромиссных программ
Одна из таких программ изобра-
жена на рис. 9 2,в В этой програм-
ме ’с ростом мощности средняя тем-
пература растет, но медленнее, чем
по программе 9 2,6, а температура и
давление пара падают, но медлен-
нее, чем по программе 9.2,а. При
этом облегчаются условия работы
как первого (по сравнению с
рис. 9.2,6), так и второго (по срав-
нению с рис. 9.2,а) контура. Другим
примером компромиссной програм-
мы является программа, в которой
на малых мощностях блот? работает
по программе f2=const, а при боль?
ших — на программе /Cp=const
(рис. 9.2,г, д). Мощность, при кото-
рой совершается переход с одной
программы на другую, зависит от
предельно допускаемого давления в
парогенераторах и от ожидаемого
диапазона частых снижений нагруз-
ки. Преимущество программы
рис 9 2,г, д перед программой
рис 9.2,в заключается в том, что
вблизи номинальной мощности пер-
вый контур работает по оптималь-
ной для себя программе /Cp=const.
Все рассмотренные программы
предназначены для блоков, работа-
ющих с барабанными парогенера-
торами, генерирующими насыщен-
ный пар. Их особенностью -являет-
ся постоянство поверхности тепло-
обмена и коэффициента теплопе-
редачи в парогенераторе на всех
уровнях мощности. Именно это об-
стоятельство вызывает необходи-
мость увеличения разности £вх—h
пропорционально мощности блока.
В настоящее время разрабатывают-
ся блоки с прямоточными парогене-
раторами, предназначенными для
выработки слабо перегретого пара.
В таких парогенераторах условия
теплообмена в основных зонах —
экономайзерной, испарительной и
пароперегревательной — существен-
но различны, поэтому, меняя соот-
ношение длин этих зон (например,
путем изменения подачи питатель-
ной воды в парогенератор), можно
менять средний коэффициент тепло-
отдачи и передавать различные ко-
личества тепла из первого контура
во второй при постоянной разности
/вх—/г (рис. 9 2,е). При этом возни-
кает необходимость регулирования
дополнительного параметра — тем-
пературы перегретого пара или тем-
пературы теплоносителя первого
163
Рис 9 2 Программы	регулирования энергоблоков с реакторами ВВЭР
а — д — программы блоков с барабанными парогенераторами (а — /cp=const, б — /2sconst, в,
д — компромиссные программы), е — программа блока с прямоточным парогенератором,--------темпе*
ратура,---------давление
контура на выходе из парогенера-
тора.
Система регулирования мощно-
сти блоков. Для реализации выбран-
ной программы может регулиро-
ваться один из следующих пара-
метров: 1) плотность нейтронного
потока в реакторе; 2) давление во
втором контуре; 3) средняя темпе-
ратура первого контура.
Как отмечалось в гл. 6, поддер-
жание нейтронного потока не обес-
печивает постоянство тепловой мощ-
ности. Поэтому требуется вводить
коррекцию по тепловому параметру
(каскадное регулирование). На
рис. 9.3 показаны каскаднь^е схемы
с корректировкой по давлению во
164
втором контуре (а) и по средней
температуре в первом контуре (б).
Обе схемы предназначены для ра-
боты в регулирующем режиме.
В обеих схемах управление мощ-
ностью реактора осуществляет ста-
билизирующий регулятор 2, получа-
ющий импульс от ионизационной
камеры 1 и воздействующий на по-
ложение регулирующих стержней 3.
Задатчик 4 регулятора 2 получает
сигнал от корректирующего регуля-
тора давления пара второго конту-
ра 5 (рис. 9.3,а) или регулятора
средней температуры теплоносителя
первого контура 8 (рис. 9 3,6). Для
приведения в соответствие электри-
ческой мощности, вырабатываемой
блоком, и мощности, требуемой
энергосистемой, используется регу-
лятор частоты вращения турбины
12, перемещающей регулирующие
клапаны турбины 10 при отклоне-
нии частоты от номинального значе-
ния. Работа схем протекает следу-
ющим образом. При изменении, на-
пример увеличении, частоты в энер-
госистеме клапаны турбины при-
крываются, что вызывает подъем
давления второго контура. В схеме
рис. 9.3,а изменение давления вос-
принимается манометром 6 и регу-
лятором давления 5, изменяющйм
задание регулятору нейтронного по-
тока 2. Последний перемещает регу-
лирующие органы реактора так,
чтобы его мощность, а следователь-
но, и выходная температура тепло-
носителя первого контура несколько
снизились Это вызывает уменьше-
ние генерации пара, и давление воз-
вращается к прежнему уровню при
но*вом положении регулирующих
клапанов. Точное приведение в со-
ответствии мощности реактора и
турбины осуществляется за счет ин-
тегральной составляющей в законе
регулирования регулятора давле-
ния 5.
В схеме рис. 9.3,6 повышение
давления пара второго контура при-
водит к увеличению температуры
теплоносителя первого контура, что
воспринимается термометрами 9 и
регулятором 8. Регулятор 8 умень-
шает мощность реактора, снижая
температуру теплоносителя на вы-
ходе из реактора и возвращая та-
ким образом среднюю температуру
первого контура к прежнему значе-
нию. Уменьшение температурного
перепада между первым и вторым
контурами обеспечивается в резуль-
тате того, что увеличивается давле-
ние второго контура. Изменение за-
данной температуры (рис. 9.3,6)
или давления (рис. 9 3,а) произво-
дится воздействием на задатчики 7.
Изменение мощности, которая вы-
рабатывается блоком при номи-
нальной частоте сети, производится
перемещением синхронизатора тур-
бины 11, вследствие чего произво-
дится открытие или закрытие кла-
панов при неизменной частоте сети.
Описанные схемы обеспечивают
статическое регулирование частоты
сети, при котором отклонение мощ-
ности блока должно быть пропор-
ционально отклонению частоты се-
ти. Коэффициент пропорционально-
сти определяется степенью неравно-
мерности регулятора турбины (см.
§86).
На рис 9 4 показаны схемы ре- -
гулирования, предназначенные для
работы по программам в базисном
режиме, в котором мощность блока
(в статике) постоянна и не зависит
от отклонений частоты сети. На
рис. 9 4,а показана схема, реализу-
ющая программу /2=const, а на
рис. 9 4,6 — схема, реализующая
программу /Cp=const. Отличие их
от схем рис. 9 3 заключается в том,
что регулятор’ давления 5 или тем-
пературы 8 действует не на мощность
реактора, а на расход пара на тур-
бину путем перемещения синхрони-
затора 11 (1—4 те же, что и на
рис. 9.3 и 9.4). При использовании
схемы рис. 9 4 возмущения по час-
тоте сети также приводят к переме-
щению клапанов турбины 10 за счет
Рис. 9 3 Каскадные схемы регулирования
нейтронного потока энергоблоков с реакто-
рами ВВЭР с коррекцией по тепловому
параметру (режим статического регулиро-
вания частоты)
« — регулирование 6, б — регулирование ?ср
165
работы регулятора частоты враще-
ния 12, что вызывает изменение
давления второго контура. В схеме
рис. 9.4,а отклонение воспринимает-
ся регулятором давления 5, кото-
рый, воздействуя на синхронизатор
11, перемещает клапаны в прежнее
положение, что приводит к стабили-
зации давления на прежнем уров-
не. В схеме рис. 9.4,6 изменение
давления второго контура приводит
к изменению средней температуры
первого контура, что вызывает ре-
акцию регулятора 8. При этом'мощ-
ность реактора остается неизмен-
ной Электрическая мощность гене-
ратора в первый момент после на-
несения возмущения несколько из-
меняется за счет аккумулирующей
способности блока (см. рис. 2.3), а
затем возвращается к прежнему
уровню
Изменение заданной мощности
блока производится воздействием
на задатчик 4, а заданного давления
(или заданной температуры) —
на задатчик 7. В схемах рис 9 4
нарушение пропорциональности
между током камер 1 и тепловой
мощностью реактора может привес-
ти к изменению мощности (несмот-
ря на то, что регулятор 2 будет под-
держивать постоянный сигнал ка-
мер), что вызовет изменение мощ-
ности турбогенератора в результате
работы регуляторов 5 или 8 Поэто-
му оператору необходимо следить
за тепловой мощностью блока и
вносить необходимую коррекцию.
Описанные схемы представляют
собой наиболее простые варианты
схем регулирования, применявшие-
ся на первых блоках с реакторами
ВВЭР и реализующие программы
регулирования (fCp=const или /2=
=const). В процессе изучения этих
систем было обнаружено, что регу-
лирование теплового параметра пу-
тем воздействия на задатчик ней-
тронного потока увеличивает инер-
ционность в цепи регулирования,
снижает скорости переходного про-
цесса и может стать источником
неустойчивости процесса регулиро-
вания. Поэтому предпочтительнее
166
Рис. 9 4 Схемы регулирования энергобло-
ков с реакторами ВВЭР со стабилизацией
нейтронного потока (базисный режим):
а — регулирование плотности нейтронов и давле-
ния во втором контуре, б — регулирование плот-
ности нейтронов и средней температуры второго
контура
непосредственное воздействие регу-
лятора теплового параметра на ре-
гулирующие стержни реактора. Им-
пульс по нейтронному потоку сохра-
няется как вспомогательный (см.
гл. 6). При этом безопасность рабб-
ты блока не снижается. Кроме того,
оказалось возможным относительно
быстро менять мощность блока. Все
эти соображения привели к тому,
что дальнейшее развитие систем
управления ВВЭР происходило по
следующим направлениям 1) регу-
лирование с непосредственным воз-
действием по тепловым параметрам
на регулирующие органы реактора;
2) использование в качестве основ-
ного регулируемого параметра дав-
ления пара перед турбиной, что
ускоряет реакцию блока на измене-
ние частоты сети; 3) использование
сигналов по мощности генератора и
частоте сети для улучшения дина-
мики переходных процессов и воз-
можности астатического регулиро-
вания частоты сети; 4) создание
всережимных систем, рассчитанных
на работу в стационарных, пуско-
вых и аварийных режимах.
Рис 9 5 Схема всережимного регулирова-
ния энергоблока с реактором ВВЭР (про-
грамма p2 = CODSt)
На блоках с реакторами типа
ВВЭР широко используется регули-
рование по программе p2=const с
непосредственным z воздействием по
давлению на регулирующие органы.
Принцип такого регулирования по-
казан на рис. 9.5. Регулятор давле-
ния 2, получающий импульс от ма-»
нометра 6 и исчезающий импульс от
ионизационных камер /, воздейст-
вует на привод регулирующих
стержней 3 (подробно схема такого
регулятора описана в § 6.3).
Описанная схема способна обес-
печить статическое регулирование
частоты в нормальных режимах.
Для управления в более широком
диапазоне режимов, а также для
возможности астатического регули-
рования обычно имеется еще ряд
регуляторов, также показанных на
рис. 9.5. Астатическое регулирова-
ние частоты системы (см. гл. 2)
обеспечивается регулятором 9, по-
лучающим задание от регулятора
мощности энергосистемы 10. Регу-
лятор 9 распределяет нагрузку
между турбогенераторами блока с
учетом относительных приростов
расхода теплоты и имеющихся огра-
ничений мощности турбогенераторов
и скорости ее изменения. Сигнал ог-
раничения мощности турбогенерато-
ров вырабатывается устройством 11
на основании данных о числе рабо-
тающих главных циркуляционных
насосов и состоянии других агрега-
тов. Сигнал заданной мощности
турбогенератора N3 поступает из ре-
гулятора 9 на электрогидравличе-
скую систему регулирования турби-
ны (ЭГСР) 12, в которой путем
сравнения заданной N3 и действи-
тельной N% мощностей турбогенера-
тора вырабатывается сигнал рассо-
гласования, управляющий' через
РЧВ 7 приводами клапанов турби-
ны 8 (см. § 8.6). Кроме того, в
функцию системы 12 входит ограни-
чение мощности турбины по сигна-
лам ручного задатчика, давления
в камере регулирующей ступени
турбины 13, технологических защит
и других параметров Быстрое ста-
тическое регулирование частоты осу-
ществляется частотным корректо-
ром 14, изменяющим заданную
мощность турбогенератора в зави-
симости от отклонения частоты се-
ти; корректор представляет собой
статическое звено с регулируемыми
зонами нечувствительности и насы-
щения. В такой схеме кроме основ-
ного регулятора давления 2 имеется
регулятор 5, осуществляющий регу-
лирование путем воздействия на ре-
гулирующие клапаны 8 через ЭГСР
12. Регулятор 5 включается при ра-
боте регулятора 2 в режиме поддер-
жания постоянной плотности нейт-
ронного потока, при срабатывании
защитных систем реактора, снижаю-
щих мощность на заданное значе-
ние, а также обеспечивает разгрузку
турбины при снижении давления па-
ра перед ней ниже заданного преде-
ла (4—4,2 МПа, см. § 8.6, рис. 8.20).
При аварийных повышениях давле-
ния автоматически включается ре-
гулятор максимального давления 4,
управляющий пропуском пара в кон-
денсатор турбины (БРУ-К). Время
полного открытия клапана БРУ-К—
3,5 с
Описанная система обеспечивает
участие блока в астатическом регу-
лировании мощности системы путем
изменения мощности в диапазоне
от 50 до 100% со скоростью до
2%/мин (это ограничение скорости
задается регулятором 9), а также
167
Рис Уб. Схемы регулирования энергоблоков с реактора-
ми ВВЭР, предназначенные для работы по компромиссным
программам (режим астатического регулирования часто-
ты)
а — схема, реализующая программу рис. 9 2,г, б — схема, реализу-
ющая программу рис 9 2,в
участие в статическом регулирова-
нии частоты системы путем быстрых
изменений мощности до 5% номи-
нальной со скоростью до 20 %/мин.
На рис. 9.6,а изображена схема,
реализующая компромиссную про-
грамму (см. рис. 9.1,г). Она имеет
регулятор средней температуры
теплоносителя первого контура 8,
работающий от термометров 9 и не-
посредственно воздействующий на
приводы регулирующих стержней 3.
Изменение давления пара во втором
контуре воспринимается маномет-
ром 6 и через регулятор 5 (с помо-
щью задатчика 10) меняет заданное
значение средней температуры, под-
держиваемое регулятором 8, а сле-
довательно, и мощность реактора
таким образом, чтобы восстановить
прежнее значение давления. С точ-
ки зрения статики регулирования
система при этом работает анало-
гично системам, изобра-
женным на рис. 9.3,а и
9.5, поддерживая посто-
янное давление пара вто-
рого контура. Однако за-
датчик 10 имеет ограни-
чение, благодаря которо-
му это воздействие пере-
дается только при малых
значениях мощности. На-
чиная с некоторой мощно-
сти, регулятор 8 поддер-
живает постоянную сред-
нюю температуру, т. е.
регулятор давления 5
фактически выключается
из работы и схема рабо-
тает аналогично изобра-
женной на рис. 9.3,6 (вы-
бор одноконтурной, рис.
9.6,а, или каскадной, рис.
9 3,6, схемы регулирова-
ния средней температуры
оказывает влияние лишь
на динамику переходных
процессов). Таким обра-
зом, при малых мощно-
стях система поддержива-
ет /2=const, а на боль-
ших — fCp=const, осуще-
ствляя компромиссную
программу. В этой схеме,
рис. 9.5, имеется регулятор
блока 14, который полу-
чает импульс по действительной
мощности блока N^, а также им-
пульс заданной мощности N3 от ре-
гулятора мощности энергосистемы
15 и воздействует на синхронизатор
турбины 11, что позволяет осущест-
влять как статическое, так и аста-
тическое регулирование частоты.
Для работы по компромиссной
программе, показанной на рис. 9.2,в,
может быть использована схема
рис 9.6,6, аналогичная схеме
рис. 9.3,а, но отличающаяся тем, что
заданное значение температуры,
поддерживаемое регулятором 8, ме-
няется при изменении мощности
блока Это воздействие осуществ-
ляется через статический регулятор
10, выходной сигнал которого про-
порционален давлению в камере ре-
гулирующей ступени турбины, а
как и на
мощности
168
следовательно, и ее мощности. В ка-
честве входного сигнала регулятора
10 могут быть использованы и дру-
гие параметры: активная мощность
генератора или расход пара на тур-
бину. В некоторых схемах для
уменьшения колебаний давления
теплоносителя первого контура’в ре-
гулятор мощности вводится допол-
нительный импульс по скорости из-
менения давления через дифферен-
циатор 16 (рис. 9.6,6).
Кроме основных регуляторов,
управляющих мощностью блока, ‘на
блоках ВВЭР имеются локальные
регуляторы, поддерживающие вспо-
могательные параметры — уровень в
барабанных парогенераторах, дав-
ление и уровень в компенсаторах
объема, давление и уровень в деа-
эраторах, уровни в конденсаторах
турбины и регенеративных подогре-
вателях, давление на напоре пита-
тельных насосов и т д Схемы регу-
лирования этих параметров, общие
для блоков различных типов, были
описаны в гл 8.
9.3.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
С РЕАКТОРАМИ КАНАЛЬНОГО
ТИПА, ОХЛАЖДАЕМЫМИ КИПЯЩЕЙ
ВОДОЙ
Технологические схемы и особен-
ности регулирования блоков. Опыт
работы блоков этого типа показал
их высокие эксплуатационные ха-
рактеристики. В частности, на Би-
либинской АТЭЦ продемонстриро-
вана возможность их работы в изо-
лированной энергосистеме малой
мЪщности, где на них возлагаются
задачи астатического регулирования
частоты. В СССР реакторы этого
типа строятся только с графитовым
замедлителем Большинство блоков
выполнено по одноконтурной схеме,
в которой пар из реактора
поступает непосредственно на тур-
бину. Реакторы блоков № 1 и 2
Белоярской АЭС имеют каналы, в
которых осуществляется перегрев
пара за счет . ядерной реакции
(ядерный перегрев). Реакторы дру-
гих блоков вырабатывают насыщен-
ный пар.
Принципиальная технологиче-
ская схема блока с реактором
РБМК-ЮОО, установленного на Ле-
нинградской, Чернобыльской, Курс-
кой и Смоленской АЭС, показана
на рис 9 7. В реакторе 1 располо-
жены 1970 технологических кана-
лов 2, через которые с помощью
ГЦН 3 прокачивается вода. Парово-
дяная смесь из технологических ка-
налов поступает в барабаны-сепара-
торы 4 Всего имеется четыре бара-
бана. Каждые два барабана объе-
динены перемычками по воде и па-
ру. В объединенные барабаны по-
ступает пароводяная смесь от своей
половины реактора. Расход воды
через каждый канал может регули-
роваться вручную с помощью кла-
панов 6, что позволяет иметь рас-
ход, приблизительно пропорцио-
нальный тепловыделению в канале
по мере выгорания горючего.
' Пар из барабанов по системе
паропроводов 7 поступает в две тур-
бины (на рисунке показана одна
турбина). Пройдя через ЦСД 8, се-
паратор 9 и ЦНД 10, пар попадает
в конденсаторы 11. Из конденсато-
ров конденсатными насосами 12 во-
да через систему ПНД 13 подается
в деаэраторы 14. Питательные на-
сосы 15 через систему ПВД 16 по
питательным трубопроводам 5 пода-
ют воду в барабаны-сепараторы 4.
&ля регулирования уровня в бара-
банах расход питательной воды мо-
жет изменяться клапанами 17. При
аварийном повышении давления в
паропроводах 7 пар сбрасывается
в конденсаторы турбин через БРУ-К
18 или в барботеры 19 через
БРУ-Б 20
Принципиальная технологиче-
ская схема реактора Билибинской
АТЭЦ аналогична схеме РБМК-ЮОО
Однако из-за значительно меньшей
мощности (12 МВт) схема упроще-
на В частности, отсутствуют ГЦН,
а циркуляция теплоносителя через
реактор естественная. В схеме
имеется только один барабан-сепа-
ратор, что упрощает систему пита-
ния
169
Рис. 9 7 Технологическая схема энергоблока с реактором РБМК
Программы описанных схем про-
сты, так как выражают зависимость
единственного параметра — давле-
ния пара — от мощности. Обычно
принимается, что это давление
должно быть постоянным и не
должно зависеть от нагрузки.
Ядерно-физические и теплофизи-
ческие характеристики канальных
реакторов с кипящей водой выдви-
гают ряд специфических требова-
ний к их системам управления. Эти
реакторы, как правило, обладают
малым саморегулированием, т. е.
малая внешняя реактивность мо-
жет привести к большим отклоне-
ниям мощности (см. § 3.5). В неко-
торых случаях эти реакторы обла-
дают положительным паровым
эффектом реактивности, т. е увели-
чение паросодержания в каналах,
вызванное увеличением мощности,
приводит к появлению положитель-
ной реактивности и как следствие —
к дальнейшему росту мощности.
В реакторах РБМК из-за больших
размеров зоны возможна простран-
ственная неустойчивость нейтронно-
го поля, в результате чего при по-
стоянной мощности реактора в це-
лом мощность одних частей будет
самопроизвольно расти, а других
падать. Сильное влияние объемного
паросодержания на реактивность
170
выдвигает жесткие требования к
статической и динамической точно-
сти поддержания давления. Кроме
того, колебания давления могут от-
рицательно сказаться на режиме
ГЦН, вызвав вскипание перекачи-
ваемой воды. Определенные труд-
ности вызывает и регулирование
уровня в барабанах-сепараторах.
С одной стороны, большие объемы
пара под зеркалом испарения силь-
но увеличивают эффекты «вспуха-
ния» (см. § 8.4), с другой, измене-
ние подачц питательной воды через
паросодержание влияет на мощ-
ность и другие параметры блрка, что
накладывает определенные ограни-
чения на величину и скорость изме-
нения расхода воды. Кроме того, в
процессе работы наблюдаются зна-
чительные случайные колебания
уровня в барабанах, связанные с
большими паровыми нагрузками
(расход пара из каждого барабана
около 600 кг/с).
Системы регулирования мощно-
сти. В предыдущем параграфе было
указано, что на блоках ВВЭР полу-
чили наибольшее распространение
схемы, в которых осуществляется
воздействие по тепловому парамет-
ру на регулирующие органы реак-
тора. В отличие от этого в каналь-
ных кипящих реакторах применяют-
ся только системы с воздействием
на регулирующие органы по уровню
нейтронного потока. Это связано с
малым саморегулированием этих
реакторов, а также с отсутствием
теплового параметра, по которому
можно достаточно безынерционно
следить за мощностью (изменёние
мощности влияет на паросодержа-
ние на выходе из технологических
каналов, однако в настоящее время
не существует надежныхч методов
его измерения). При стабилизации
среднего по реактору нейтронного
потока возможны описанные выше
пространственные колебания мощ-
ности, стабилизация этих колебаний
производятся оператором вручную.
В настоящее время разработаны
системы локального авторегулирова-
ния потока (ЛАР), предназначен-
ные для стабилизации пространст-
венных колебаний в различных ча-
стях реактора. В данном пособии
рассматриваются только системы,
поддерживающие средний по реак-
тору поток (общую мощность реак-
тора).
Блоки с канальными реакторами
работают как в базисном режиме,
так и в режимах статического и
астатического регулирования часто-
ты. На мощных блоках устанавли-
ваются системы, способные путем
переключения переходить с одного
режима на другой. Схема регулиро-
вания, предназначенная для работы
в базисном режиме, показана на
рис 9.8,а. В этой схеме контуры ре-
гулирования мощности реактора и
контуры регулирования теплотехни-
ческих параметров не связаны меж-
Рис 9 8. Схемы регулирования энергоблоков с реакторами канального типа, охлаждаемы-
ми кипящей водой.
а —схема, предназначенная для работы в базисном режиме б —схема, пЬедназначенная для стати-
ческого регулирования частоты, в — схема, предназначенная для астатического регулирования
частоты путем воздействия на турбину, г — схема, предназначенная для астатического регулирования
частоты путем воздействия на реактор
171
ду собой. Средняя плотность нейтро-
нов в реакторе поддерживается ре-
гулятором 3, получающим сигнал
от ионизационных камер 1 и воздей-
ствующим на регулирующие стерж-
ни 2. Изменение мощности реакто-
ра производится путем ручного воз-
действия на задатчик мощности 4.
Давление в пароводяном контуре
поддерживается регулятором 5, по-
лучающим импульс по давлению в
барабане-сепараторе и воздействую-
щим на синхронизатор РЧВ турби-
ны 6. Уровень в барабане регули-
руется трехимпульсным регулято-
ром уровня 7 (если имеется две
системы барабанов, уровень в них
регулируется самостоятельными ре-
гуляторами).
На рис. 9.8,6 показана схема
регулирования, позволяющая осу-
ществить статическое регулирова-
ние частоты системы. Регулирова-
ние плотности нейтронов в реакторе
регулятором 3 и уровня регулято-
ром 7 осуществляется аналогично
рис. 9 8,а.’ Отклонение частоты вос-
принимается РЧВ турбины 6, пере-
мещающим регулирующие клапаны,
что вызывает изменение давления в
пароводяном контуре. Регулятор
давления 5 воздействует на элект-
ромеханический задатчик мощности
4 реактора, приводя в соответствие
мощность реактора и мощность тур-
бины. Максимальная скорость изме-
нения задания обычно выбирается
достаточно малой (0,2—1 %/с) из
соображений безопасности. В то же
время конструкция реактора и тре-
бования ядерной безопасности допу-
скают небольшие изменения мощно-
сти со скоростью большей, чем мак-
симальная скорость изменения вы-
ходного сигнала электромеханиче-
ского задатчика Чтобы использо-
вать эту возможность, параллельно
основному регулятору давления 5
установлен дополнительный регуля-
тор 8, выходной сигнал которого
пропорционален отклонению давле-
ния Этот сигнал подается непосред-
ственно на элемент сравнения регу-
лятора 3, сразу меняя заданное зна-
чение мощности. Для повышения
172
безопасности работы схемы значе-
ние сигнала от регулятора 8 огра-
ничено. Быстрое регулирование ре-
гулятором 8 осуществляется с оста-
точной неравномерностью. Эта
неравномерность постепенно лик-
видируется за счет работы пропор-
ционально-интегрального регулято-
ра 5, воздействующего на задат-
чик 4. Таким образом, в статиче-
ском режиме Р=Р3 и сигнал на вы-
ходе пропорционального регулято-
ра 8 равен нулю.
В случае’необходимости участия
блока во вторичном (астатическом)
регулировании частоты может быть
применена одна из схем, изображен-
ных на рис. 9 8,в, г. На рис 9.8,в
изображена схема с воздействием
регулятора частоты системы на тур-
бину. Регулирование плотности ней-
тронов, уровня в барабане и давле-
ния перед турбиной осуществляется
аналогично рис. 9 8,6 Для регули-
рования частоты схема имеет дат-
чик 9 мощности А/д генератора и ре-
гулятор мощности системы 10.
Последний на основании .сигнала
частоты системы f вырабатывает
сигнал заданной мощности N3. Для
астатического регулирования часто-
ты закон регулятора 10 должен
иметь интегральную составляющую.
При наличии только пропорцио-
нальной составляющей осуществ-
ляется статическое регулирование
частоты аналогично схеме 9.8,6.
Разбаланс заданной N3 и фактиче-
ской 2УД мощности воспринимается
регулятором мощности блока //,
который перемещает синхронизатор
турбины 6 до полной ликвидации
разбаланса. Возникающие при этом
отклонения давления отрабатывают-
ся регулятором 5 аналогично схеме
рис. 9 8,6. Для уменьшения откло-
нения давления в переходном про-
цессе с регулятора 11 на регуля-
тор 3 может быть подан опережаю-
щий импульс через дифференциа-
тор 12, благодаря которому мощ-
ность реактора начинает изменяться
до появления значительных откло-
нений давления пара перед турби-
ной
На рис. 9.8,г показана схема ре-
гулирования мощности системы пу-
тем воздействия регулятора 11 не
на синхронизатор, а на регулятор 3.
Положение синхронизатора турби-
ны устанавливается регулятором
давления 5. Опережающий импульс
от регулятора 11 подается на регу-
лятор давления 5 через дифферен-
циатор 12.
Статические характеристики
схем рис. 9.8,в и г одинаковы. Схе
ма рис. 9.8,а обеспечивает в дина-
мике более точное поддержание
давления. Однако при этом затяги-
вается регулирование частоты, так
как меньше, чем в схеме рис. 9.8,г,
используется аккумулирующая спо-
собность парового контура. Кроме
того, схема рис. 9.8,г позволяет лег-
че перейти от регулирующего режи-
ма, к базисному, так как для этого
достаточно устранить воздействие
регулятора 11 на регуляторы 3 и 5.
В описанных схемах при резких
сбросах нагрузки (по требованию
сети или в связи с отключением
одной турбины из двух) возможно
повышение давления пара, так как
допускаемая скорость снижения
мощности реактора ограничена. Для
предотвращения увеличения давле-
ния имеются регуляторы, осуществ-
ляющие сброс пара через БРУ-К 18
и БРУ-Б 20 (рис. 9 7). Эти регуля-
торы настраиваются таким обра-
зом, чтобы обеспечить сначала мак-
симально возможный сброс в кон-
денсатор, а затем, если этого ока-
жется недостаточным, направить
часть пара в барботер.
Кроме основных параметров бло-
ка— давления пара, плотности
нейтронного потока, уровня в бара-
банах— необходимо также поддер-
живать большое число вспомога-
, тельных параметров, регулирова-
ние которых осуществляется мето-
дами, описанными в гл 8
9.4	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
С КОРПУСНЫМИ РЕАКТОРАМИ,
ОХЛАЖДАЕМЫМИ КИПЯЩЕЙ ВОДОЙ
Технологическая схема блока с кор-
пусным реактором показана на рис 9 9
Принцип работы реактора Р описан
Рис 9 9. Схема регулирования реактора
ВК-50
в § 8.4. Пар из реактора по паропроводам
поступает в турбину Т Конденсат из кон-
денсатора К по питательному тракту ПТ,
состоящему из конденсатных и питатель-
ных насосов, подогревателей и деаэратора,
возвращается в реактор Существуют кон-
струкции реакторов, в которых осуще-
ствляется принудительная циркуляция во-
ды в реакторе с помощью ГЦН (рис 9 10).
Наряду с описанными одноконтурными
разработаны двухконтурные схемы, в кото-
рых пар из реактора поступает в пароге-
нератор, где вырабатывается вторичный
нерадиоактивный пар. Такая схема значи-
тельно упрощает эксплуатацию турбины и
всего оборудования машинного зала Для
целей теплоснабжения разрабатываются
корпусные реакторы с кипящей водой Теп-
лоносителем второго контура является не-
кипящая вода
В описываемых реакторах вода слу-
жит одновременно замедлителем и тепло-
носителем Кипение замедлителя в актив-
ной зоне приводит к существенной зави-
симости реактивности от мощности, что
обусловливает специфику динамики этих
реакторов. Они имеют значительное само-
выравнивание (их мощность слабо меняет-
ся при внесении внешней реактивности), но
в то же время склонны к нестабильности,
что проявляется, в частности, в большей
амплитуде случайных колебаний плотности
нейтронов В силу этого в большинстве
существующих схем отсутствуют регулято-
Рис 9 10 Схема регулирования кипящего
реактора с принудительной циркуляцией
173
ры плотности нейтронов и основным регу-
лируемым параметром является давление
Изменение мощности реактора, как
правило, осуществляется путем перемеще-
ния регулирующих стержней (кассет) ре-
актора. В реакторах, имеющих принуди-
тельную циркуляцию теплоносителя, уве-
личение мощности может быть достигнуто
путем увеличения расхода циркуляционной
воды (при этом уменьшается паросодер-
жание и, следовательно, возрастает реак-
тивность) Однако и в этих реакторах ре-
гулирующие стержни необходимы для
компенсации выгорания, управления в ре-
жимах пуска и останова реактора, а также
для создания необходимой подкритично-
сти при перегрузках. Возможны схемы с
комбинированным воздействием, в которых
быстрые колебания нагрузки снимаются
регулирующими стержнями, а медленные—
изменением скорости циркуляции.
Статическая программа регулирования
для одноконтурных схем, так же как и
для канальных реакторов (см. § 9 3), про-
ста и сводится к выбору зависимости дав-
ления пара от мощности. Обычно давление
принимается постоянным на всех уровнях
мощности При постоянном давлении тем-
пература элементов блока, лимитирующих
его мобильность (корпус, фланцы, трубо-
проводы ит д), практически не зависит
от мощности, что обеспечивает высокую
мобильность блока (до 40%/мин). Это по-
зволяет применять их для регулирования
частоты даже при неблагоприятных харак-
теристиках энергосистемы, что было дока-
зано специальными экспериментами, про-
веденными на реакторе ВК-50. Для двух-
контурных схем возможны различные про-
граммы, в которых варьируются темпера-
туры как первого, так и второго кон-
тура.
На рис. 9.9 показана схема регулиро-
вания блока ВК-50 При работе блока в
регулирующем режиме давление поддер-
живается воздействием на приводы ис-
полнительных органов реактора 1 с по-
мощью регулятора 2, а регулятор 3 от-
ключен
В базисном режиме регулятор 2 отклю-
чается, а давление пара регулируется воз-
действием регулятора 3 на синхронизатор
турбины 4 Кроме того, большое самовырав-
нивание, присущее реакторам этого типа,
позволяет достаточно эффективно работать
и без автоматического поддержания дав-
ления Уровень в реакторе поддерживается
трех импульсным регулятором питания 5,
воздействующим на питательный клапан 6,
В системе имеются также обычные регуля-
торы вспомогательных параметров, в част-
ности регуляторы аварийного сброса пара
В реакторах с принудительной цирку-
ляцией можно осуществлять регулирование
мощности путем , изменения частоты вра-
щения ГЦН Пример такой схемы приве-
ден на рис 9.10. Регулятор частоты 2, по-
лучающий импульс по частоте f и дей-
174
ствительной мощности блока, выраба-
тывает сигнал заданной частоты вращения
ГЦН, которое поддерживается регулято-
ром 1 Давление в контуре стабилизирует
ся регулятором <?, воздействующим на син-
хронизатор турбины 4 Для уменьшения
отклонений давления при изменении мощ
ности применена опережающая динамиче-
ская связь 5, благодаря которой клапаны
начинают перемещаться до заметного из-
менения давления При воздействии на
привод циркуляционных насосов обычно
удается осуществить изменение циркуля-
ции в диапазоне 60—100%, что дает воз-
можность менять мощность приблизитель-
но на 30%. Более глубокие изменения
мощности достигаются путем дистанцион-
ного перемещения регулирующих стерж-
ней 6 с относительно небольшой скоро-
стью Такое перемещение может быть осу-
ществлено, например, в соответстви с за-
ранее известным диспетчерским графиком
в те периоды суток, когда ожидается из-
менение требуемой мощности Питатель-
ный тракт и регулятор уровня на рис. 9 10
не показаны
9.5.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
С РЕАКТОРАМИ НА БЫСТРЫХ
НЕЙТРОНАХ
Хотя в настоящее время во всем мире
эксплуатируется всего несколько энергети
ческих реакторов на быстрых нейтронах и
выработка электроэнергии на них состав-
ляет небольшую долю от производства
электроэнергии на АЭС, перспективность
этих реакторов делает необходимым опи
сать особенности их систем регулирования
Так как во всех построенных или строя-
щихся энергетических реакторах на быст-
рых нейтронах теплоносителем служит
жидкий натрий, мы рассмотрим системы
управления реакторов только этого типа.
Технологические схемы энергетических
реакторов на быстрых нейтронах показаны
на рис. 9 11 и 9.12 Все реакторы, охлаж-
даемые натрием, имеют трехконтурную
схему первый и второй контуры — натрий,
третий — вода (пар). Это делается во из-
бежание контакта воды с радиоактивным
натрием первого контура при появлении
течей в парогенераторах. Схема установки
БН-350 показана на рис 9.11 Натрий пер-
вого контура прокачивается ГЦН1 через
реактор Р, нагревается и поступает в про
межуточный теплообменник ПТ Через ПТ
с помощью ГЦН2 прокачивается натрий
второго контура, поступающий затем
в парогенератор На установке БН 350
имеется барабанный парогенератор с есте-
ственной циркуляцией. Вода из барабана
Б проходит через испаритель Я, где ча-
стично испаряется Пар, поступающий из
барабана, перегревается в пароперегрева-
теле ПП и направляется в машинный зал.
Натрий движется противотоком, сначала
попадая в пароперегреватель, а затем
Рис 9.11 Схема регулирования энергоблока с реактором БН-350
в испаритель. Подача питательной воды
осуществляется в барабан Всего на уста-
новке имеется шесть петель, каждая из
которых имеет ГЦН1, ГЦН2, ПТ и паро-
генератор
Схема установки БН-600, имеющей
прямоточный парогенератор, показана на
рис 9.12. Основное отличие от рис. 9 11
заключается в схеме парогенератора. По-
ток горячего натрия второго контура раз-
деляется* одна часть поступает в основной
пароперегреватель ПП, а вторая — в про-
межуточный ППП Затем оба потока объ-
единяются и поступают в испаритель И.
Вода питательными насосами ПН подает-
ся в испаритель Я, где образуется слабо
перегретый пар, который перегревается в
пароперегревателе ПП и направляется
в ЦВД турбины. Пройдя ЦВД, пар воз-
вращается в парогенератор (ППП) и, на-
греваясь до температуры, близкой к тем-
пературе свежего пара, направляется
в ЦНД. Всего на установке имеется три
петли, каждая из которых имеет ГЦН1,
ГЦН2, ПТ, парогенератор и турбину с от-
носящимся к ней оборудованием. Важной
особенностью установки является баковая
компоновка первого контура, при которой
реактор, ПТ и ГЦН1 заключены в одном
корпусе Это повышает безопасность, так
как при течах трубопроводов первого кон-
тура потерь теплоносителя не происходит
Программы изменения параметров. Вы-
бор программы различается для устано-
вок с переменным и постоянным расходом
теплоносителя. На установке БН-350 рас-
ход теплоносителя не регулируется. По-
этому подогрев теплоносителя в реакторе
пропорционален мощности (см § 9.1). По
условиям работы парогенератора давление
в нем выбрано постоянным (5 МПа). Тем-
пература теплоносителя второго контура
Рис 9 12 Схема регулирования энергоблока с реактором БН-600
175
Рис 9 13 Программу регулирования энергоблоков с реакторами на быстрых нейтронах.
а - БН-350» б - БН-600
на выходе из парогенератора (на входе
в ПТ) вх слабо растет с ростом мощ-
ности из-за увеличения температурного
напора (рис 9 13,а). Температура на вхо-
де в реактор Л Вх также несколько уве-
личивается Заданная температура вх од-
нозначно определяет для каждой мощно-
сти температуру на выходе реактора по
уравнению (9 1) Температуры теплоноси-
теля на входе в парогенератор /г вых и
перегретого пара растут с ростом мощ-
ности, несколько отставая от Л вых Сни-
жение температуры пара при уменьшении
мощности допустимо для турбин и для
установки опреснения морской воды, кото-
рая также потребляет пар, вырабатывае-
мый парогенераторами.
На реакторе БН-600 применена схема
с регулируемыми (в диапазоне 25—100%)
расходами теплоносителя I и II контуров
Регулирование расхода позволяет иметь
постоянный перепад температуры теплоно-
сителя как по первому контуру, так и по
второму в широком диапазоне мощностей
(см § 9 1). Кроме того, наличие прямо-
точного парогенератора позволяет, как ука-
зывалось выше, в некоторых пределах из-
менять температуру теплоносителя на вы-
ходе из парогенератора. Таким образом,
можно выбрать две температуры, которые
будут постоянными во всем диапазоне ре-
гулирования расходов. В этой установке
по технологическим соображениям приня-
то, что постоянными должны быть темпе-
ратура свежего пара (/Пе) и температура
теплоносителя на выходе из парогенерато-
ра При этом температура теплоносителя
на входе в парогенератор должна слабо
расти с ростом мощности (для увеличения
температурного напора); также растут
температуры теплоносителя первого конту-
ра на входе и выходе реактора Лвх, Лвых
(рис 9 13,6), Расходы теплоносителя пер-
вого и второго контуров практически про-
порциональны мощности В диапазоне не-
регулируемых расходов теплоносителя
(ниже 25% Whom) расход теплоносителя
постоянен и перепад температур I и II кон-
туров меняется пропорционально мощно-
сти При выбранных программах изменения
176
температуры и расхода теплоносителя
в парогенераторе характеристики его по-
верхностей теплообмена обеспечивают по-
стоянство температуры не только свежего
пара, но и пара промежуточного пере-
грева.	г
Можно указать на ряд специфических
ядерно-физических и технико-экономических
особенностей реакторов на быстрых нейтро-
нах, которые накладывают существенный
отпечаток на требования, предъявляемые
к их системам управления: 1) малый объ-
ем и высокая теплонапряженность актив-
ной зоны; 2) большой подогрев теплоно-
сителя в активной зоне; 3) наличие про
межуточного контура теплоносителя (трех-
контурная схема), 4) высокие параметры
генерируемого пара; 5) большие коэффи-
циенты теплоотдачи теплоносителя, способ-
ствующие возникновению тепловых ударов
при изменении температуры конструкций
в переходных режимах, 6) опасность реак-
ции натрия с водой при разрыве трубок
парогенератора, 7) опасность охлаждения
теплоносителя ниже допустимого предела
из-за возможности выпадения окислов нат-
рия
Система регулирования установки
БН-350, осуществляющая программу, изоб-
раженную на рис 9 13,а, показана на
рис 9 11 На этом рисунке не показана
система регулирования турбины, так как
пар, получаемый в парогенераторах, рас-
пределяется между потребителями авто-
номной системой регулирования машзала.
Давление в парогенераторе поддерживает-
ся регулятором «до себя» 7, действующим
на дроссельный клапан Таким образом,
ядерная паропроизводительная установка
практически полностью защищена от внеш-
них возмущений Регулирование мощности
реактора осуществляется каскадной схе-
мой, состоящей из регулятора плотности
нейтронов 4, получающего сигнал от иони-
зационной камеры /, и перемещающего
регулирующей стержень 2, и регулятора
температуры 5, работающего по сигналам
от термометров и воздействующего на за-
датчик 3 регулятора 4 Задание регулято-
ру 5 устанавливается вручную оператором
с помощью задатчика 6, который опреде-
ляет мощность реактора Остальные тем-
пературы не регулируются и устанавлива-
ются в соответствии со статической ха-
рактеристикой теплообменников Питание
парогенераторов регулируется трехимпульс-
ным регулятором уровня 8 Эксплуатация
реактора показала его хорошее саморегу-
лирование и высокую стабильность Поэто-
му оказалась возможной длительная ра-
бота только с регулятором 4 без исполь-
зования коррекции по температуре от ре-
гулятора 5
Особенностью реакторов на быстрых
нейтронах является система электрообогре-
ва контуров, предназначенная для поддер-
жания натрия в расплавленном состоянии
при кратковременных остановах реактора
и для расплавления натрия после дли-
тельных остановов Управление электро-
обогревом осуществляется специальной си-
стемой, измеряющей несколько тысяч зна-
чений температур в различных точках кон-
туров и включающей нагревателя в слу-
чае, если температура в какой-нибудь
точке оказывается ниже заданной Особен-
но сложным является управление нагрева-
телями при разогреве застывшего натрия,
так как при неправильной последователь-
ности расплавления возможны местные по-
вышения давления из-за расширения нат-
рия и вызванные этим разрывы трубопро-
водов
Схема регулирования установки
БН-600, работающей по программе
рис 913,6, изображена на рис. 9.12. Ре-
гулирование мощности реактора осуще-
ствляется объединенным регулятором 3,
получающим импульс по температуре теп-
лоносителя и воздействующим на регули-
рующие стержни 2 Для улучшения дина-
мики переходных процессов в регулятор 3
через дифференциатор 10 вводятся исче-
зающие сигналы по плотности нейтронно-
го потока от ионизационной камеры 11 и
от расходомера 5, измеряющего расход
теплоносителя через реактор (см § 6 3).
Регулирование расхода теплоносителя
производится путем изменения частоты
вращения асинхронных двигателей с фаз-
ным ротором (см § 9 3) Воздействие на
ток ротора осуществляется специальными
регуляторами, входящими в систему
управления ГЦН (СУ ГЦН) Расход пер-
вого контура поддерживается регулятора-
ми 11, установленными на каждой петле
Так как по условиям баковой компоновки
расход первого контура в каждой петле
измерить невозможно (измеряется только
общий расход через реактор), имеется си-
стема вычисления расхода СВР 8, полу-
чающая сигналы по частоте вращения
ГЦН1 всех петель, положению обратных
клапанов петель и общему расходу и вы-
числяющая (с‘точностью около 3%) рас-
ходы по каждой петле Сигнал вычислен-
ного расхода от СВР 8 подается в регу-
лятор И, где сравнивается с сигналом
заданного расхода от задатчика мощности
12—3154
блока 12. При несоответствии заданного и
'Действительного расходов регулятор 11
меняет частоту вращения насоса с по-
стоянным ускорением [0,8 10~2 об/с2] до
тех пор, пока расход, вычисляемый СВР
8, не сравняется с заданным Одновремен-
но с задатчика 12 вводится импульс на
регулятор 3, благодаря чему заданное
значение температуры натрия на выходе
из реактора /щых 'меняется с ростом мощ-
ности в соответстви с программой
рис 9 13,6
В диапазоне 0—25% ^ном мощность
изменяется путем воздействия на задат-
чик 4, благодаря чему меняется выходная
температура при неизменном расходе по
контурам
Расход во втором контуре в каждой
петле поддерживается регулятором 14,
также входящим в СУ ГЦН Он получает
импульсы по непосредственно измеряемому
расходу второго контура и по температуре
/гвых теплоносителя второго контура на
выходу из теплообменника ПТ Соотноше-
ние коэффициентов усиления по этим ка
налам обеспечивает требуемый закон из-
менения температуры /2вых в зависимости
от мощности Для уменьшения времени
переходного процесса и динамических от-
клонений при изменении мощности блока
на регулятор 14 через динамическую связь
15 поступает опережающий сигнал по рас-
ходу первого контура петли Кроме того,
на регулятор 14 поступает сигнал от кор-
ректирующего регулятора температуры
свежего пара 16 на выходе из основного
пароперегревателя ПП данной петли При
отклонении температуры пара регулятор
16 изменяет расход и температуру тепло-
носителя, поступающего в парогенератор, и
приводит перегрев пара к заданному зна-
чению. Существует возможность изменять
температуру пара воздействием на задат-
чик 4 регулятора 3, однако при многопет-
левой схеме установки предпочтительнее
изменение расхода, так как это дает воз-
можность независимого регулирования
температуры пара в различных петлях По-
следнее особенно важно из-за возможной
неравномерности тепловых режимов петель,
например при отключении секций пароге-
нераторов При необходимости одновремен-
ной коррекции температуры пара всех пе-
тель этр может быть сделано вручную за-
датчиком 4 Температура пара промежу-
точного перегрева не регулируется, а под
держивается близкой к температуре све-
жего пара соответствующим выбором ста
тических характеристик парогенератора
Питательный клапан парогенератора
управляется стабилизирующим регулято-
ром расхода 7, задание которому изменяет
корректирующий регулятор 9, поддержи-
вающий постоянную температуру тепло-
носителя на выходе из парогенератора
Так как основным возмущением этой АСР
является изменение расхода натрия, для
улучшения динамики в регулятор 7 по-
дается импульс по расходу во втором
177
контуре. При этом расход питательной
/воды поддерживается пропорциональным
расходу натрия, а регулятор 9 служит для
коррекции возникающих отклонений. Дав-
ление воды перед питательным клапаном
регулируется с помощью гидромуфт пита-
тельных насосов (на рисунке не показаны,
см. § 9 3). Регулирование давления пара
в каждой петле осуществляется воздей-
ствием регуляторов 6 на РЧВ турбины 17.
Для осуществления статического регу-
лирования частоты главный регулятор
мощности 13 получает импульс по частоте
сети f и перемещает задатчик тепловой
мощности 12 Для перехода в базисный
режим достаточно отключить регулятор 13
от задатчика 12, в этом случае мощность
блока меняется вручную
Ввиду высокой интенсивности протека-
ния процессов от системы регулирования
требуется точное поддержание параметров
не только в нормальных, но и в аварий-
ных режимах. При аварийном отключении
петли кроме экстренного снижения мощ-
ности реактора регулятором 3 (см. § 6 3)
необходимо уменьшить частоту вращения
оставшихся в работе ГЦН1, так как при
работе двух насосов на прежних оборотах
расход в петлях первого контура увели-
чивается, что недопустимо Снижение обо-
ротов производится по сигналу СВР 8,
которая вычисляет новый увеличенный
расход и дает команду регулятору 11 на
снижение частоты вращения, пока расход
не станет равным прежнему (до отключе-
ния петли). Для ускорения процесса сни-
жения частоты вращения специальная ло-
гическая система увеличивает ускорение
с 0,8 10-2 до 16 IO-2 об/с2.
В каждой петле имеется три пита-
тельных насоса, из которых два работают,
а один находится в резерве При аварий-
ном отключении питательного насоса дол-
жен включаться резервный, однако возмож-
ны отказы во включении резерва, при этом
расход воды снизится до 60% номиналь-
ного Для сохранения нормального темпе-
ратурного режима парогенератора необхо-
димо снизить расход натрия в данной
петле Это также выполняется СУ ГЦН,
которая по сигналу о невключении насоса
понижает расходы до допустимого уровня
(60% Сном) с повышенной скоростью
Если в момент отключения питательного
насоса расход в петле был меньше 60%,
аварийного снижения не происходит
При аварийном отключении регенера-
тивных ПВД происходит резкое падение
температуры питательной воды, поступаю-
щей в парогенератор, что может привести
к недопустимому снижению температуры
натрия ^2вых Для предотвращения этого
по сигналу отключения ПВД автоматиче-
ски производится уменьшение коэффициен-
та усиления в канале передачи сигнала по
расходу второго контура на регулятор 7
делителем 18, благодаря чему расход воды
уменьшается еще до начала снижения тем-
178
пературы натрия и температура натрия
практически не изменяется.
Кроме описанных основных контуров
система включает ряд регуляторов, стаби-
лизирующих параметры агрегатов пита-
тельного тракта и различных вспомога-
тельных технологических систем. Всего на
блоке установлено более 100 автоматиче-
ских регуляторов
Как и на установке БН-350, на реак-
торе БН-600 имеется система управления
электрообогревом, осуществляющая двух-
позиционное регулирование нескольких ты-
сяч нагревателей
9.6.	РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ
С ГАЗОГРАФИТОВЫМИ
РЕАКТОРАМИ
В СССР строительство реакторов это-
го типа в настоящее время не планирует-
ся Однако рассмотрение методов управ-
ления ими представляет интерес, так как
здесь накоплен значительный опыт, кото-
рый может быть использован при создании
систем управления блоками других типов
(в частности, с прямоточными парогене-
раторами, генерирующими пар высоких
параметров)
Технологическая схема энергоблока по-
казана на рис 914 Реактор Р представ-
ляет собой сферическую металлическую
оболочку, внутри которой находится ак-
тивная зона цилиндрической формы с гра-
фитовым замедлителем Через реактор с по
мощью ГЦН (газодувок) прокачивается
теплоноситель — углекислый газ СОг. Дав-
ление газа держится оболочкой реактора
Нагретый газ из реактора попадает в пря-
моточный парогенератор ПГ и возвращает-
ся в газодувку. Перегретый до высокой
температуры пар из ПГ направляется
в турбину Т. Вода из конденсатора турби-
ны по питательному тракту возвращается
в парогенератор
Основными технологическими особен-
ностями блоков этого типа, определяющи-
ми структуру их систем регулирования,
следует считать
1)	значительные размеры реактора
с возможностью появления пространствен-
ной нестабильности,
2)	высокой уровень температуры теп-
лоносителя первого контура,
3)	регулируемый расход теплоносителя
первого контура,
4)	применение прямоточных парогене-
раторов;
5)	наличие перегрева пара и, в неко-
торых случаях, вторичного перегрева,
6)	необходимость участия (из-за боль-
шого удельного веса в энергосистеме)
в регулировании частоты и мощности
Программы изменения параметров та-
ких блоков строятся с учетом необходи-
мости поддержания температуры перегре-
того пара в широком диапазоне нагрузок
(рис. 9 15). Для этого заданное значение
Рис. 9 14 Схемы регулирования энергоблоков с газографитовыми реакторами
а — схема с поддержанием пара воздействием на расход пара на турбину, б — схема с поддер-
жанием давления пара воздействием на расход питательной воды
температуры теплоносителя на выходе из
реактора ^вых либо слабо растет с ро-
стом нагрузки (чтобы обеспечить постоян-
ство температуры перегретого пара tne,
рис. 9 15,6), либо в более простых схемах
поддерживается постоянным (при этом
температура перегретого пара несколько
снижается с ростом мощности, рис 9 15,а).
Расход питательной воды при задан-
ной температуре перегретого пара tne и
температуре питательной воды однозначно
определяется мощностью блока. Расход
газа обычно меняется пропорционально
мощности (рис. 9 15,а). Более сложный за-
кон рис. 9 15,6 выбран, чтобы поддержать
равенство температур острого и промежу-
точного пара во всем энергетическом диа-
пазоне режимов
Из-за опасности пространственных ко-
лебаний нейтронного потока весь реактор
из которых снабжается своим регулято-
ром, получающим импульс по средней тем-
пературе газа, выходящего из данной зоны.
Регуляторы воздействуют на регулирую-
щий стержень, расположенный внутри со-
ответствующей зоны. Таким образом обес-
печивается одинаковый подогрев теплоно-
сителя во всех каналах реактора Задание
регуляторам температуры может быть по-
стоянным (при реализации программы
/1в bix=const) или меняться по корректи-
рующему сигналу регулятора температуры
перегретого пара (при реализации про-
граммы /ne=const)
Схемы регулирования, осуществляющие
программу /iBbix=const, показаны на
рис 9.14. В схеме рис 9.14,а регуляторы
температуры 1 поддерживают температу-
ру газа на выходе из каждой зоны. Регу-
лятор 2 поддерживает давление пара перед
турбиной воздействием на синхронизатор 3.
Рис 9 15 Программы регулирования энергоблоков с газографитовыми реакторами
а — постоянная температура газа на выходе реактора (/1Вых = const), б — постоянная температура
перегретого пара (/ne = const)
12*	.	179
Температура на входе в реактор регули-
руется регулятором 6, воздействующим на
стабилизирующий регулятор питания 5,
получающий импульс от расходомера 4
Изменение мощности блока производится
регулятором мощности 5, меняющим зада-
ние регуляторам расхода теплоносителя 7
в зависимости от частоты системы f Из-
меняя закон регулятора 5, можно получить
как статическое, так и астатическое регу-
лирование частоты
На рис. 9 14,6 показана схема, пред-
назначенная для статического регулирова-
ния частоты. Регулирование давления осу-
ществляется воздействием регулятора 2 на
регулятор питания 5 Регулирование тем-
пературы газа на входе производится из-
менением задания регулятору расхода
теплоносителя первого контура 7 Регули-
рование температуры на выходе реактора
аналогично рис 9 14,а В этой схеме из-
менение частоты системы вследствие пере-
мещения регулирующих клапанов турбины
приводит к отклонению давления пара.
Давление восстанавливается изменением
подачи питательной воды в парогенератор,
а следовательно, и расхода пара из него.
При этом меняется температура газа на
выходе парогенератора /щых, которая вос-
станавливается регулятором темпёратуры 6.
Мощность реактора меняется при измене-
нии расхода газа в результате работы ре-
гуляторов 1
При реализации программы с /Пе=
=const устанавливается дополнительный
регулятор температуры пара, меняющий
задание регуляторам температуры газа.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЗАЩИТЫ
ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЭС
10.1.	ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ
И НАДЕЖНОСТИ АЭС
Под безопасностью АЭС пони-
маются меры, обеспечивающие за-
щиту персонала АЭС и окружаю-
щего населения от ^вредного, глав-
ным образом радиационного, воз-
действия как в нормальных/ так и
в аварийных режимах. Надежность
АЭС характеризует способность вы-
полнения ею основной задачи —
снабжения потребителей электро-
энергией. При проектировании АЭС
рассматриваемся возможность воз-
никновения различных аварий, от
относительно «малых», таких как
отказ небольшого двигателя собст-
венных нужд или разрыв трубопро-
вода малого диаметра, до наибо-
лее крупных, таких как разрыв
главных циркуляционных трубопро-
водов. Для каждой из этих аварий
предусматривается система мер, на-
правленных на ее предупреждение
и, в случае если она все-таки про-
изойдет, на ее локализацию, т е.
на предотвращение вредных послед-
ствий аварии для оборудования
блока, персонала АЭС и окружаю-
щей среды.	'
Выбор перечня рассматриваемых
аварий до некбторой степени субъ-
180
ективен. Некоторые из аварий не-
возможно предусмотреть, особенно
на стадии проектирования головных
блоков серии, из-за отсутствия опы-
та эксплуатации таких систем.
Кроме того, нормами проектирова-
ния устанавливается так называе-
мая максимальная проектная ава-
рия (МПА), т. е самая тяжелая
авария, последствия которой могут
быть достаточно надежно локализо-
ваны без опасности для окружаю-
щей среды и населения
Естественно, что при возникнове-
нии нарушения, превышающего по
своим масштабам МПА, защитные
устройства могут оказаться недоста-
точно эффективными и последствия
аварии выйдут за пределы, пред-
усмотренные проектом. Однако та-
кие аварии крайне маловероятны,
кроме того, их опасные последствия
могут быть в значительной степени
уменьшены правильным выбором
места расположения АЭС. Из ска-
занного следует, что выбор МПА
зависит и от места расположения
АЭС; при необходимости ее разме-
щения в густонаселенных районах
требования к МПА ужесточаются
В настоящее время, например, для
водоохлаждаемых реакторов в каче-
стве МПА принимается разрыв тру-
бопровода первого контура с макси-
мальным диаметром.
Для каждой группы возможных
аварий рассматрив!ается свой «без-
опасный предел» работы установки.
В зависимости от тяжести (первич-
ного нарушения) рассматриваемой
аварии «безопасный предел» могут
составить полная нейтрализация
нарушения и сохранение установки
в работе на прежней мощности (на-
пример, путем включения резерва);
нейтрализация нарушения и сохра-
нение установки в работе на сни-
женной мощности (например, при
отключении ГЦН); предотвращение
развития нарушения и перерастания
его в более опасное нарушение, что
может сопровождаться остановкой
блока; предотвращение опасного
воздействия на эксплуатационный
персонал; предотвращение опасного
воздействия на окружающую среду
и население.
Такое изменение понятия без-
опасного предела в зависимости от
тяжести аварии вызвано тем, что
при увеличении масштаба первично-
го нарушения техническая слож-
ность и стоимость защитных мер
возрастают и неизбежна тенденция
перехода от мер, сохраняющих
установку в работе, к мерам, на-
правленным на защиту населения.
На случай любой из возможных
аварий предусматриваются защит-
ные и локализующие устройства,
призванные удержать процесс в со-
ответствующих безопасных преде-
лах При этом авария должна быть
локализована и в том случае, если
откажут какие-либо аварийные за-
щитные системы
Следует отметить, что принцип
потенциального совпадения не-
скольких возможных аварий корен-
ным образом отличает проектирова-
ние АЭС от ТЭС, где обычно не
рассматривается совпадение ава-
рий. Это объясняется тем, что ава-
рийные ситуации, которые могут
наблюдаться на ТЭС, в основном
связаны с недоотпуском электро-
энергии и в крайнем случае — с по-
вреждением отдельного оборудова-
ния и не несут опасности окружаю-
щей среде и населению.
В настоящее время при проекти-
ровании АЭС принимается, что
должна быть обеспечена безопас-
ность при любом единичном нару-
шении любого из устройств нор-
мальной эксплуатации, которое мо-
жет совпасть с длительно не обна-
руженным нарушением другого
устройства нормальной эксплуата-
ции (например, резервного насоса
или устройства его автоматического
включения). При этом одновремен-
но с выходом из строя устройств
нормальной эксплуатации должен
рассматриваться выход из строя од-
ного из независимых активных за-
щитных устройств и одного из не-
зависимых активных локализующих
устройств. Под выходом из строя
понимается любое нарушение эле-
ментов, входящих в устройства нор-
мальной эксплуатации, защитные
и локализующие устройства, в том
числе нарушение плотности арма-
туры, незапуск насосов или источ-
ников электроэнергии, разрыв тру-
бопроводов и т. д. вплоть до МПА.
На способы повышения надеж-
ности и безопасности АЭС обра-
щается постоянное внимание на ста-
дии научной проработки, проекти-
рования, изготовления оборудова-
ния, монтажа и эксплуатации АЭС.
Вкратце эти меры сводятся к сле-
дующему:
I)	выбору оптимальной схемы
реактора, конструкций основных
агрегатов, оптимальных ‘схем конт-
роля и управления режимами;
2)	высокому качеству изготовле-
ния основного технологического обо-
рудования и систем управления им
с постоянным контролем в процессе
изготовления; применению при про-
изводстве высококачественных изде-
лий и материалов;
3)	контролю состояния оборудо-
вания на всех этапах его эксплуата-
ции и восстановлению дефектного
оборудования;
4)	дублированию , механизмов
собственных нужд, запорных и ре-
181
гулирующих органов с ручным и ав-
томатическим вводом резерва при
их отказе;
5)	культуре эксплуатации и ре-
монтов оборудования, составлению
четких должностных инструкций,
графиков и регламентов работ; вы-
сокой квалификации обслуживаю-
щего персонала, проверке его зна-
ний и переподготовке;
6)	автоматическому или дистан-
ционному снижению мощности (раз-
грузке) оборудования (реактора,
турбогенератора) при возникнове-
нии нарушений в работе блока,
7)	автоматическому или дистан-
ционному отключению (защите)
оборудования;
8)	применению конструкций и
устройств, локализующих послед-
ствия аварий.
Меры, направленные к повыше-
нию надежности и безопасности
установки, не всегда совпадают, а
иногда и вступают в противоречие
друг с другом. Очевидно, что меры
групп 1—5 служат для повышения
как надежности, так и безопасности
установки В то же время автомати-
ческая разгрузка служит целям по-
вышения только надежности. На- '
пример, при отключении одного или
нескольких ГЦН или одного из
двух турбогенераторов безопаснее
быстро остановить реактор, а не пе-
реводить его на сниженный уровень
мощности. Однако такой путь (ча-
сто применявшийся на первых ЯЭУ)
привел бы к частым отключениям
АЭС и снижению надежности, по-
этому идут на более сложные реше-
ния, которые требуют дополнитель-
ных мер по обеспечению безопасно-
сти в таких режимах.
С другой стороны, срабатывание
аварийных защит реактора приво-
дит к прекращению выработки
электроэнергии, т. е. снижает на-
дежность блока, однако оно в ряде
случаев абсолютно необходимо с
точки зрения безопасности Лока-
лизация аварий в основном влияет
только на повышение безопасности,
так как ее действие начинается тог-
да, когда нарушение уже произо-
182
шло. При авариях отдельного обо-
рудования локализация способст-
вует также и повышению надежно-
сти, так как препятствует распрост-
ранению аварии на другое оборудо-
вание, что помогает сохранить блок
в работе.
По принципу действия устрой-
ства аварийных защит и локализа-
ции аварий можно разбить на две
группы: пассивные и активные.
Пассивные устройства не требуют
постороннего источника энергии, по-
этому всегда готовы к выполнению
своих функций и являются более
надежными. Активные устройства
требуют для функционирования по-
сторонний источник энергии, что
снижает их надежность. Примером
пассивных защитных устройств мо-
гут служить предохранительные
клапаны прямого действия или раз-
рывные мембраны, сбрасывающие
среду при повышении давления,
примером активных защитных уст-
ройств служат предохранительные
клапаны, срабатывающие по сигна-
лам от электроконтактных маномет-
ров. Существуют устройства, кото-
рые могут работать как в активном,
так и в пассивном режиме (им-
пульсные предохранительные кла-
паны). На рис. 10.1 изображены
схемы двух защитных устройств.
Разрывная мембрана (рис. 101,а)
представляет собой простейший
пример пассивного устройства, слу-
Рис 10 1 Предохранительные устройства:
а — разрывная мембрана, б — импульсный пре-
дохранительный клапан
жащего для предотвращения разру-
шения сосуда 1 при повышении в
нем давления. Для этого в корпусе
сосуда делается проем, закрывае-
мый мембраной 2, При повышении
давления Р в сосуде мембрана раз-
рывается, выпуская среду в атмо-
сферу или в пароприемное устрой-
ство. Мембраны выполняются из
листовой стали с постоянными ме-
ханическими и геометрическими ха-
рактеристиками, поэтому отклоне-
ния значения действительного дав-
ления разрыва от номинального
невелики. Такие разрывные мембра-
ны применяются, в частности, для
защиты конденсаторов турбин. На
аналогичном принципе работают так
называемые вышибные проемы в
боксах парогенераторов блоков с
жидкометаллическим теплоносите-
лем. В случае, если произойдет
аварийная протечка воды в натрий,
начнется химическая реакция, со-
провождаемая появлением больших
количеств пара и газа в боксе, что
вызовет повышение давления. Если
другие защитные устройства не сра-
ботают, давление может достигнуть
значений, опасных для целостности
здания, и чтобы этого не произо-
шло, в стене бокса устраивается
специальный ослабленный проем,
, разрушающийся при определенном
значении давления и выпускающий
продукты реакции в атмосферу.
Радиационной опасности эти газы
не представляют, так как натрий
второго контура не является актив-
ным
Схема импульсного предохрани-
тельного клапана показана на
рис 10.1,6 Нормально главный
клапан 3 закрыт, так как его
шток 4 находится под давлением
пара Р. Одновременно закрыт и
вспомогательный клапан 5, так как
сила тяжести груза 6 превосходит
силу давления пара, действующего
на тарелку 7. При повышении дав-
ления выше заданного предела кла-
пан 5 открывается, давление в ка-
мере 8 сравнивается с давлением в
трубопроводе и основной клапан 3
открывается. При снижении давле-
ния груз 6 вернет тарелку 7 в ис-
ходное положение, давление в ка-
мере 8 упадет и клапан 3 также
закроется. Открытие и закрытие
клапана 5, а следовательно, и кла-
пана 3 может производиться при-
нудительно с помощью электромаг-
нитов открытия 9 и закрытия 10,
работающих от электроконтактного
манометра (активный режим).
Устройства локализации аварий
также подразделяются на активные
и пассивные. Примером пассивных
устройств могут служить различного
рода защитные оболочки, препятст-
вующие выходу радиоактивных про-
дуктов за пределы станции, приме-
ром активных — устройства, откры-
вающие арматуру впрыска воды в
оболочку реакторного зала при по-
вышении в ней давления из-за раз-
рывов трубопроводов первого кон-
тура.
Как уже отмечалось, пассивные
устройства проще по принципу дей-
ствия и, как правило, надежнее.
У них практически исключены лож-
ные срабатывания и крайне редки
отказы. Однако они имеют меньшую
точность срабатывания, и требуют
закладывать большие запасы в
технологическое оборудование. Раз-
берем это на примере работы мем-
браны рис. 10.1,а. Очевидно, что
давление срабатывания мембраны
Рм должно удовлетворять условию
Ph^Pm^Pr,	(10.1)
где Рн — номинальное давление в
сосуде; Рк — допустимое давление
для корпуса.
Так как из-за неточностей из-
готовления мембрана может срабо-
тать в некотором интервале давле-
ний РМ±ДР, уравнение (10 1) за-
пишем в виде
Р ном <С Р м АР М < Р м <С Р М“Ь
+АРм<Рк,	(10 2)
или
Рк-Рном>2АРм.	(10.3)
Из (ЮЗ) видно, что из-за по-
грешности ДРМ необходимо либо
183
при заданном Рк снижать РНом
(это, как правило, уменьшает эко-
номичность установки), либо при
заданном Рном увеличивать Рк (это
удорожает корпус). При примене-
нии активных устройств разброс их
уставок срабатывания можно сде-
лать гораздо меньше, чем при при-
менении пассивных.
В современных схемах приме-
няются как активные, так и пассив-
ные устройства, при этом имеется
тенденция увеличивать относитель-
ное число пассивных средств, при-
меняемых для локализации более
тяжелых аварий.
10.2.	ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ЗАЩИТАМ
Технологические защиты автома-
тически производят различного рода
переключения в технологической
схеме, отключение механизмов соб-
ственных нужд, останов или сниже-
ние мощности блока. Технологиче-
ские защиты являются последней
ступенью управления оборудова-
нием и вступают в работу, когда
другие способа управления (регу-
лирование, дистанционное управле-
ние, предупредительная сигнализа-
ция, блокировки) не справились с
поддержанием нормального режима
работы агрегата или блока в це-
лом.
Защиты блока АЭС могут быть
разделены на две основные группы:
1)	общеблочные защиты, приво-
дящие к останову или снижению
мощности блока в целом,
2)	локальные защиты, приводя-
щие к отключениям отдельных агре-
гатов блока.	\
Очевидно, что защиты первой
группы способствуют повышению
безопасности работы АЭС* При
этом введение в данную группу за-
щит, уменьшающих мощность бло-
ка, приводит к увеличению надеж-
ности. Защиты второй группы спо-
собствуют сохранению только дан-
ного агрегата, и должны быть
приняты меры для обеспечения на-
184
дежности или, в крайней случае,
безопасности блока в целом при
срабатывании локальных защит
(например, при отключении ГЦН
его защитами).
Технологические защиты сраба-
тывают как от дискретных сигналов
(концевые выключатели запорных
органов, блок-контакты пусковых
устройств механизмов собственных
нужд), так и от аналоговых сигна-
лов, поступающих ‘ от контрольно-
измерительных приборов. Для ис-
пользования в подсистеме техноло-
гических защит аналоговые сигна-
лы преобразуются в дискретные
(с помощью контактных устройств
вторичных приборов или аналого-
дискретных преобразователей).
Первичные преобразователи и вто-
ричные приборы могут быть теми
же, что и используемые для целей
контроля и других функций АСУ
ТП, или же могут быть установле-
ны специально для нужд аварийной
защиты. В последнем случае вто-
ричные приборы обычно распола-
гаются на неоперативных панелях
БЩУ. Выбор того или иного реше-
ния зависит от степени ответствен-
ности защиты (вариант с независи-
мыми источниками сигналов более
надежен) и надежности применяе-'
мых приборов.
Выполнение программ действия
защит осуществляется логическими
устройствами, выполняемыми, как
правило, на релейно-контактных
схемах, хотя в отдельных случаях
используются бесконтактные полу-
проводниковые логические устрой-
ства. На некоторых зарубежных
АЭС функции защит по массовым
параметрам передаются УВМ
Расчетная оценка надежности
логических схем, а также статисти-
ческая обработка эксплуатацион-
ных данных показывают, что на-
дежность релейных схем техноло-
гических защит значительно выше,
чем надежность первичных преобра-
зователей, получающих исходную
информацию Поэтому надежность
защит определяется в основном на-
дежностью первичных преобразова-
телей. Причина, по которой релей-
но-контактные схемы широко ис-
пользуются в устройствах защит, в
то время как в других подсистемах
в основном используются бескон-
тактные логические элементы, за-
ключается в том, что электромеха-
нические реле рассчитываются на
определенное число срабатываний.
Аварийные защиты срабатывают
крайне редко (несколько раз в год),
и поэтому они медленно вырабаты-
вают свой ресурс. Надежность бес-
контактных элементов определяется
общим временем их работы, и они
выходят из строя через определен-
ное число часов вне зависимости
от того, часто или редко срабатыва-
ла защита.
Так как надежность защиты за-
висит в основном от каналов анало-
говой информации, для повышения
надежности ответственных защит
используются несколько первичных
преобразователей. С помощью ре-
лейных схем организуется срабаты-
вание выходных цепей по принципу
«один из двух», «два из двух»,
«два из трех» и т. д. Сравнительные
характеристики таких схем по от-
ношению к ложным срабатываниям
и к отказам рассмотрены в гл. 7.
Усложнение релейных цепей при
применении таких схем, как уже от-
мечалось, практически не сказы-
вается на надежности системы.
При срабатывании защит необ-
ходимо, чтобы их воздействие на
оборудование — отключение или
снижение нагрузки, открытие или
закрытие запорных органов — было
односторонним. Перевод всех агре-
гатов и устройств в состояние, ко-
торое они имели перед действием
защиты, должно производиться пер-
соналом после устранения причин,
вызвавших срабатывание Выполне-
ние этого требования позволяет
предотвратить повторное включение
оборудования в результате того,
что с действием защиты может ис-
чезнуть и причина (импульс), выз-
вавшая ее срабатывание. Такое
повторное включение (возможно,
неисправного) оборудования в ра-
боту без надлежащего контроля со
j- стороны персонала может усугубить
аварийную ситуацию. Исключение
Составляет срабатывание предохра-
нительных клапанов при повыше-
нии давления, которые должны воз-
вращаться в исходное состояние
(«садиться») при снижении давле-
ния ниже уставки срабатывания.
Имеющие место отказы клапанов,
заключающиеся в том, что они
остаются открытыми при снижении
давления, как правило, усугубляют
аварию, так как приводят к быстро-
му снижению давления, что может
повлечь за собой ряд технологиче-
ских нарушений.
При одновременном срабатыва-
нии защит, вызывающих разную
степень разгрузки оборудования,
должны выполняться только те
операции, которые предусмотрены
защитой, вызывающей наибольшую
степень разгрузки. Это исключает
возможность подачи противоречи-
вых команд Действие защиты
должно сохраняться до полного вы-
полнения самой длительной опера-
ции, что исключает ошибочные дей-
ствия персонала в случае его вме-
шательства в работу защит. При
этом защиты должны иметь приори-
тет по отношению к действиям пер-
сонала, т. е. при одновременной по-
даче команд должна выполняться
команда защиты. В некоторых, наи-
более тяжелых ситуациях автома-
тически осуществляется запрет на
дистанционное управление как тем
оборудованием, на которое непо-
средственно действует защита, так
и оборудованием, связанным с ним
по технологической цепочке. Так,
например, выполнены защиты в ре-
акторе ВВЭР-1000, действующие
при локализации последствий боль-
шой течи первого контура.
При срабатывании любой из за-
щит на щит управления должны
подаваться звуковой и световой
сигналы Действие защиты должно
сопровождаться специальным свето-
вым сигналом (зажигается табло с
соответствующей надписью), опре-
деляющим программу действия за-
185
щит (останов, перевод на холостой
ход, снижение нагрузки). Должно
также зажигаться табло, фиксирую-
щее причину срабатывания защиты.
Часто следствием срабатывания
какой-либо защиты является появ-
ление целого ряда импульсов на
срабатывание других защит. Напри-
мер, срабатывание на реакторах
ВВЭР аварийных защит 1-го, 2-го
и 3-го рода приводит к падению
уровня и давления в компенсаторе
объема, что в свою очередь может
служить причиной срабатывания
защиты. Поэтому наряду с сигнала-
ми, вызывающими срабатывание
защиты, возможно появление ряда
вторичных сигналов. Так как опера-
тивному персоналу необходимо
знать первопричину срабатывания
защиты с целью скорейшего нахож-
дения и устранения неисправности,
применяются схемы сигнализации
первопричины срабатывания защи-
ты. Эти схемы фиксируют «первый»
сигнал, отображают его на свето-
вом табло и блокируют работу уст-
ройств сигнализации от «вторич-
ных» сигналов. В последнее время
функции фиксации первопричины
аварии параллельно поручаются
УВМ, которая одновременно произ-
водит регистрацию изменения ана-
логовых параметров и действий пер-
сонала до и в период аварии
(см. гл. 12). Это позволяет опера-
тивнее принимать меры по ликви-
дации причин аварии и предотвра-
щать ее повторения
При пуске и останове блока
многие параметры выходят за пре-
делы, являющиеся аварийными
уставками при нормальной работе.
Во избежание ложного срабатыва-
ния защиты в этих режимах долж-
ны быть отключены. Применяются
схемы как ручного, так и автомати-
ческого отключения защит. Для
ручного отключения на щите управ-
ления устанавливаются переключа-
тели с тремя фиксированными по-
ложениями. «включено», «отключе-
но», «переведено на сигнал». В по-
следнем положении действие защит
должно быть отключено, а сигнали-
186
зация их срабатывания сохранена.
Одновременно с отключением защи-
ты блокируется работа устройств,
фиксирующих срабатывание защит.
При проведении перегрузки запре-
щается проведение многих опера-
ций (например, у некоторых реак-
торов во избежание всплытия кас-
сет запрещается включение ГЦН).
Для ввода в действие этих защит
обычно устанавливается один пере-
ключатель, имеющий два положе-
ния: «работа» и «перегрузка». В по-
ложении «перегрузка» осуществ-
ляются все необходимые запреты.
Так как возможность отключения
защит таит *в себе опасность, что
они могут оказаться невключенны-
ми в нужный момент, операции с
вышеуказанными переключателями
должны сопровождаться организа-
ционными мероприятиями: обяза-
тельной фиксацией переключений в
оперативном журнале, допуском к
ним только строго определенных
лиц и т. п.
Стремление избежать опасности
невключения защит при ручном
управлении ими привело к разра-
ботке схем, осуществляющих авто-
матический ввод защит при дости-
жении параметром, по которому
действует защита, заданного значе-
ния Однако наличие схемы автома-
тического ввода усложняет и сни-
жает надежность работы защит.
Устройства аварийной защиты
при нормальной работе блока на-
ходятся в бездействии. Поэтому
неисправность в их цепях может
длительное время оставаться неза-
меченной и проявить себя отказом
в момент, когда необходимо сраба-
тывание защиты Для снижения
вероятности таких скрытых отка-
зов проводится периодическая про-
верка защиты Проверка проводит-
ся путем подачи сигнала, имити-
рующего импульс об отклонении
параметра, вызывающего срабаты-
вание защиты При этом выход
цепей блокируется или отключается
от исполнительного устройства.
В некоторых случаях проверяется
вся цепь, вплоть до исполнительно-
го устройства, если его срабатыва-
ние не вызывает останов блока
(предохранительные клапаны). Схе-
мы «два из двух», «два из трех»
и т. п. могут проверяться поканаль-
но без опасности срабатывания
защиты. В полном объеме провер-
ка защит проводится перед пуском
реактора после длительной оста-
новки на ремонт (см. гл 14).
Надежная работа аварийной за-
щиты требует организации беспере-
бойного электропитания всех ее
устройств. Это достигается подклю-
чением цепей защиты к сети собст-
венных нужд первой категории
(см. гл 13), исчезновение напряже-
ния в которой практически исклю-
чено при лЯобых реальных авариях.
10.3.	ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАЩИТЫ
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ЭНЕРГОБЛОКА
Защита турбогенераторов. В за-
висимости от причины нарушения
действие защит турбогенератора
приводит к полному останову турбо-
генератора; к отключению генера-
тора оу сети; к разгрузке турбоге-
нератора; к отключению и другим
защитным операциям по механиз-
мам собственных нужд турбогене-
ратора
Рассмотрим защиты турбогене-
ратора с турбиной К-500-60/1500,
приводящие к ее останову, структу-
ра которых представлена на
рис. 10 2. Одной из наиболее тяже-
лых аварий для турбины является
увеличение частоты ее вращения 1
выше установленного предела
(обычно на 10—15 % выше номи-
нального значения), превышение
которого приводит к разрушению
ротора под действием центробежных
сил Увеличение частоты вращения
может произойти, например, при
резком сбросе электрической на-
грузки генераторов и отказе РЧВ
турбины. Для предотвращения это-
го производится останов турбины
при превышении частоты вращения
на И —12 % сверх номинального.
Импульс ца останов поступает от
Рис. 10 2. Структурная схема защит тур-
бины К-500-60/1500
специального автомата безоспасно-
сти, входящего в комплект постав-
ки турбины.
Вращающийся ротор имеет не-
которую свободу перемещения от-
носительно статора. Допустимый
размер осевого перемещения весьма
мал (до 1 мм). Из-за износа рабо-
чих поверхностей упорного подшип-
ника или увеличения осевых усилий
может произойти смещение, превы*
шающее указанную величину, что
приведет к повреждению турбины.
Осевой сдвиг ротора 2 восприни-
мается сйециальным устройством —
реле осевого сдвига, которое выдает
сигнал на останов турбины. Эта за-
щита является единственной на дан-
ной турбине, действующей по прин-
ципу «один из одного», поэтому на
время проверки защит выход этой
цепи отключается.
Повышение давления (ухудше-
ние вакуума) в конденсаторе 3 уве-
личивает сопротивление вращению
ротора и может привести к разру-
187
шению лопаточного аппарата. Им-
пульс на срабатывание защит по-
ступает от специальных уст-
ройств — вакуум-реле, которые
включены по схеме «два из трех».
Нормальная работа турбогене-
ратора невозможна без постоянной
смазки его подшипника, поэтому
снижение давления масла 4 в систе-
ме смазки контролируется тремя
манометрами, контакты которых по
схеме «два из трех» подают коман-
ду на отключение турбины. Для
уменьшения числа остановов по
этому сигналу в системе смазки
имеется резервный насос, включаю-
щийся при снижении давления. Оче-
видно, что давление, при котором
срабатывает защита (около
115 кПа), должно быть ниже дав-
ления включения насоса (около
125 кПа) Во избежание отключе-
ния турбины во время пуска резерв-
ного насоса импульс на останов тур-
бины по этому сигналу подается с
некоторой задержкой (около 2,5 с).
По маслосистеме также имеется
защита, действующая при сниже-
нии уровня 5 масла в баке, так как
при этом нормальная смазка пре-
кращается
Регулирование частоты враще-
ния турбины, т. е. изменение поло-
жения ее регулирующих клапанов,
производится по давлению масла
(или другой жидкости, используемой
в системе регулирования), разви-
ваемому специальным насосом —
импеллером, ротор которого жестко
связан с ротором турбины Падение
давления за импеллером восприни-
мается системой регулирования тур-
бины как уменьшение частоты вра-
щения и приводит к откры+ию регу-
лирующих клапанов. Поэтому неко-
торые неисправности в системе им-
пеллера, например разрыв линии,
могут привести к разгону турбины.
Чтобы предупредить эту аварию,
устанавливают три электроконтакт-
ные манометра, подающие сигнал
на останов турбины по импульсу
падения давления за импеллером б
по схеме «два из трех». Уставка
188
этих манометров выбирается ниже
минимального давления, которое
может развивать импеллер при ра-
боте турбогенератора на сеть или
на собственные нужды. Во время:
пуска, когда частота вращения тур-
бины много меньше номинальной,
эта защита блокируется.
Защита по понижению давления
пара 7 в главном паровом коллек-
торе предусматривается с целью
предотвращения быстрого расхола-
живания первого контура реактора
в случае, если мощность турбогене-
ратора значительно превосходит
мощность реактора, и при одновре-
менном отказе как регулятора дав-
ления, действующего на мощность
реактора (см. § 64 и 9.2), так и
стерегущего регулятора, разгру-
жающего турбину при понижении
давления перед ней ниже опреде-
ленного предела. Защита осуществ-
ляется от манометров по схеме «два
из трех».
Во избежание разрушения ци-
линдра низкого давления (ЦНД)
турбины, а также сепараторов-паро-
перегревателей имеется защита 8
по повышению давления на выхлопе
ЦВД до 1,6 МПа. Защита работает
по принципу «два из трех» от двух
электроконтактных манометров и
от одного манометра, используемого
в комплекте с вторичным показы-
вающим прибором.
Во избежание заброса влаги в
ЦНД введена защита от повышения
уровня в сепараторах-пароперегре-
вателях 9, работающая от уровне-
меров
Так как прекращение охлажде-
ния обмоток ротора и статора гене-
ратора приводит к их перегреву и
разрушению, введена защита на
останов турбины по понижению рас-
хода охлаждающего дистиллята
статора 10 и ротора'11 от расходо-
меров, включенных по схеме «два'
из трех». Генераторы имеют и дру-
гие защиты, например по неисправ-
ностям в системе маслоснабжения
или по сигналам электрических па-
раметров. Импульсы по этим сигна-
лам не показаны на рис. 10.2.
Подогреватели ПВД и ПНД
имеют собственные защиты, сраба-
тывающие при повышении уровня
конденсата в них и не приводящие
к отключению турбины (см. ниже).
Однако, если работа этих защит не
дала желаемого результата, произ-
водится останов турбины по сигна-
лам повышения уровня до второго
предела, большего, чем уровень
срабатывания локальных защит.
Останов турбины производится при
повышении уровня до второго пре-
дела в любом ПВД 12 или ПНД 13.
Останов турбины также произво-
дится и при повышении уровня в
конденсаторе 14.
Все перечисленные сигналы по-
ступают в логические устройства
системы защиты турбины, где соби-
раются по схеме ИЛИ, т е- каждый
из них приводит к останову турби-
ны. При этом производятся следую-
щие операции Прежде всего закры-
ваются стопорные клапаны ЦВД и
отсечные клапаны ЦНД 15. Закры-
тие отсечных клапанов производит-
ся с целью ускорить останов ротора
турбины, так как пар, накопленный в
ЦНД и сепараторах-пароперегрева-
телях, может, проходя через ЦНД
в конденсатор, некоторое время вра-
щать ротор
Ввиду высокой скорости переме-
щения и больших развиваемых уси-
лий стопорные и отсечные клапаны
всегда выполняются с гидроприво-
дом. К работе стопорных клапанов
предъявляются следующие требова-
ния:
1)	стопорные клапаны должны
закрываться при всех аварийных
ситуациях, в том числе и при паде-
нии давления рабочей жидкости в
системе регулирования. Открывать
стопорный клапан можно только
при нормальном давлении рабочей
жидкости;
2)	стопорные клапаны должны
открываться только при закрытых
регулирующих клапанах, так как
открытие клапана при открытых ре-
гулирующих клапанах может при-
вести к слишком быстрому росту
мощности или частоты вращения
турбины;
3)	как и все запорные органы,,
стопорные клапаны должны исклю-
чать протечки пара;
4)	клапан должен обеспечивать
надежное срабатывание. Так как
при нормальной работе в течение
длительного времени клапан непод-
вижен, из-за возможности отложе-
ния солей и грязи нет уверенности,
что он сработает при аварии. Поэто-
му в конструкций клапана пред-
усматривают расхаживающее уст-
ройство, с помощью которого мож-
но немного прикрывать клапан
(обычно на 25—30 %) при работе
турбины под нагрузкой. При расха-
живании клапана сохраняется воз-
можность действия защиты;
5)	йо избежание быстрого изно-
са клапана должно быть предус-
мотрено демпфирующее устройство,
замедляющее скорость движения
клапана перед его посадкой на
седло.
Одновременно с закрытием сто-
порных клапанов закрываются ре-
гулирующие клапаны ЦВД 17 с
целью страховки на случай отказа
стопорного клапана, а также длят
возможности его последующего от-
крытия. Последующие операции
проводятся как по сигналам из
основной схемы защит турбины, так
и по сигналам о закрытии стопор-
ного клапана (см рис 10 2). Если
в момент аварии на турбине вторая
турбина блока была отключена, то
при закрытии стопорного клапана
подается команда на срабатыва-
ние АЗ-1 реактора 16. При отключе-
нии турбины подается сигнал на
закрытие главных паровых задви-
жек (ГПЗ) и их байпасов 18, а так-
же закрывается арматура на ли-
ниях подачи греющего пара в сепа-
ратор-пароперегреватель 19.
При останове турбины происхо-
дят резкое снижение давления в
ней, что может вызвать нежелатель-
ный обратный ток пара и воды от
агрегатов, подключенных к отборам
турбины Во избежание этого произ-
водится закрытие задвижек 20 на
189^
отборах пара к деаэратору, пита-
тельным турбонасосам и посторон-
ним потребителям, а также закры-
тие обратных клапанов 21 на отбо-
рах к регенеративным подогревате-
лям. Операции 20 и 21 проводятся
также и при отключении генератора
от сети и переходе его на снабже-
ние собственных нужд, так как при
этом также падает давление в тур-
бине.
Одновременно с остановом тур-
бины производится отключение 22
генератора от сети, которое произ-
водится с задержкой времени Т
(около 2 мин), достаточной для за-
крытия главных паровых задвижек.
Это делается для того, чтобы при
отказе стопорного клапана не оста-
вить турбину без электрической
нагрузки при наличии расхода пара,
что может привести к ее разгону.
При срабатывании защит по осево-
му сдвигу 2, повышению давления
в конденсаторе 5, давления масла 4
или снижению его уровня 5 генера-
тор должен отключаться сразу. Это
достигается объединением сигналов
этих защит схемой ИЛИ, выход ко-
торой подается на схему И, на вто-
рой вход которой подается сигнал
об отключении турбины. При отклю-
чении генератора производится от-
крытие впрыска на охлаждение
выхлопных патрубков турбины 23
во избежание их перегрева.
В случае, если отключение гене-
ратора от сети 22 совпадает с сиг-
налами от защит по осевому сдви-
гу ротора 2 или понижению давле-
ния в системе смазки 4, для уско-
рения остановка турбины после
отключения производится срыв ва-
куума в конденсаторе 24, для чего
также используются схемы ИЛИ
и И.
Кроме перечисленных основных
при останове турбины также выпол-
няются некоторые вспомогательные
операции, которые осуществляются
только при определенных сигналах
защит При срыве вакуума 24 за-
крываются задвижки на линиях по-
дачи воды и пара в конденсатор 25.
Закрытие этих задвижек происхо-
190
дит и при повышении уровня в кон-
денсаторе 14 и при понижении в
нем вакуума 5. При повышении
уровня до второго предела в ПВД
12 и ПНД 13 отключаются пита-
тельные насосы 25, а при повыше-
нии уровня в ПНД, кроме того,—
конденсатные насосы 27. Такая за-
щита производится потому, что наи-
более частая причина аварийного
повышения уровня — разрыв трубок,
и указанные насосы качают при
этом питательную воду в паровое
пространство подогревателей.
При повышении давления пара
за ЦВД 8 открываются предохрани-
тельные клапаны сепараторов-паро-
перегревателей 28. При повышении
уровня в конденсаторе 14 для
уменьшения подачи в него воды
отключаются конденсатные насосы
питательных турбонасосов 29.
Как отмечалось в начале пара-
графа, при некоторых авариях про-
исходит разгрузка турбины. Так,
при отключении автомата гашения
поля (АГП) генератора турбина
автоматически разгружается до
40 % номинальной мощности. При
снижении температуры пара перед
ЦСД ниже установленного предела
(235 °C) или при одном работаю-
щем конденсатном насосе происхо-
дит разгрузка до 50 % номиналь-
ной мощности. При закрытом
(вследствие его неисправности) од-
ном из двух отсечных клапанов пе-
ред ЦСД и открытом другом тур-
бина также разгружается до 50 %
номинальной нагрузки
В отличие от описанных в гл. 7
схем АЗ реактора защиты турбины
срабатывают при подаче напряже-
ния на реле, а не при снятии его.
Это объясняется тем, что исполни-
тельные элементы защиты турби-
ны — электромагниты защитного
устройства — срабатывают в случае
подачи напряжения на их обмотки.
Для повышения надежности защит-
ное устройство имеет два электро-
магнита, причем срабатывание лю-
бого из них приводит к срабатыва-
нию защит На каждый электромаг-
нит действует свой независимый
I пвд
'll пвд
ш пвд
На. останов
турбины
Рис. 10 3 Структурная схема защит ПВД
канал защиты. Проверка канала
осуществляется при отключении
его выхода от электромагнита (пе-
реводе на сигнализацию) путем по-
очередного опробования элементов.
Защита по повышению уровня
в ПВД, как отмечалось, имеет два
предела. Уровень в каждом из ПВД
контролируется двумя независимы-
ми электроконтактными уровнеме-
рами, один из которых настроен на
первый, а другой — на второй пре-
дел. При достижении первого пре-
дела подается импульс на отклю-
чение группы ПВД (рис. 10.3), при
этом переключаются быстродейст-
вующие защитные гидроклапаны,
направляющие питательную воду
по байпасной линии в обход всех
ПВД, и закрываются задвижки на
входе и выходе питательной воды в
группу ПВД и на подводе пара от
отборов. Если защита первого пре-
дела не сработает или принятых мер
окажется недостаточно и уровень бу-
дет продолжать подниматься, срабо-
тает второй прибор, который подает
повторную команду на отключение
группы ПВД. Если сигнал от уров-
немера второго предела совпадет с
сигналом первого предела (схе-
ма И), подается импульс на оста-
нов турбины. Таким образом, коман-
да на отключение ПВД подается по
схеме «один из двух», а на отклю-
чение турбины — по схеме «два из
двух».
Аварийный останов питательных
насосов происходит по сигналам
общеблочных защит, а также в ре-
зультате срабатывания собственных
защит насоса. Обычно импульсами
на отключение насоса являются по-
нижение давления масла в системе
смазки, осевой сдвиг ротора насоса,
понижение давления воды на всасе
насоса, повышение давления воды
на напоре насоса. В питательных
турбонасосах в защиту также вво-
дятся импульсы по осевому сдвигу
ротора турбины и по превышению
частоты вращения, в электронасо-
сах— по прекращению тока охлаж-
дающей воды через ротор или ста-
тор двигателя, а также импульсы
электрических защит двигателя.
Так как разогрев электродвигателя
при прекращении охлаждения про-
исходит достаточно медленно, им-
пульсы на отключение по прекраще-
нию расхода охлаждающей воды
вводятся с задержкой до 3 мин, что
дает возможность ликвидировать
нарушения персоналом до срабаты-
вания защиты.
Защиты главных циркуляцион-
ных насосов зависят от их конст-
рукции Например, в насосах
ГЦН-195 блоков ВВЭР-1000 защита
осуществляется по падению давле-
ния масла, подаваемого на подшип-
ники, и по увеличению давления на
сливе запирающей воды, что свиде-
тельствует о повреждении уплотне-
ния насоса. Отключение двигателей
всех ГЦН производится также по
сигналам электрических защит.
10.4.	СИСТЕМЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ
АВАРИЙ
В настоящем параграфе мы
рассмотрим (в основном примени-
тельно к реакторам ВВЭР) системы
локализации наиболее тяжелых ава-
рий, связанных с опасностью выбро-
са активности На АЭС существует
несколько независимых барьеров,
19F
препятствующих выходу активности:
1) герметичная оболочка тепловы-
деляющих элементов, предотвра-
щающая выход продуктов деления
в теплоноситель; 2) герметичная си-
стема первого контура, предотвра-
щающая попадание активного теп-
лоносителя за пределы контура;
3) герметичный объем, включающий
все элементы первого контура и
предотвращающий выход активно-
сти в окружающую среду
Эти барьеры выполняются та-
ким образом, что повреждение каж-
дого из них не должно приводить
к разрушению следующего. Это
обеспечивается как соответствую-
щим выбором конструкции барье-
ров, так и применением мер лока-
лизации, т е пассивных и актив-
ных устройств, препятствующих раз-
рушению следующего барьера.
Например, из-за остановки ГЦН
при нарушении электроснабжения
станции возникает опасность раз-
рушения оболочки твэлов — первого
барьера — вследствие ее перегрева
остаточными тепловыделениями да-
же при сбросе аварийной защиты
реактора. Задача систем локализа-
ции* поддержать теплоотвод на до-
пустимом уровне до тех пор, пока
мощность не упадет настолько, что
возможно будет охлаждать реактор
естественной циркуляцией Это до-
стигается наличием как активных,
так и пассивных устройств. Среди
активных устройств укажем на гене-
раторы собственного расхода (ГСР),
которые предназначены для выра-
ботки электроэнергии на собствен-
ные нужды при авариях в энергоси-
стеме и в основных генераторах
Пассивными устройствами являются
ГЦН с большими маховыми масса-
ми, которые вращаются некоторое
время (до 60 с) и при полном обес-
точивании, обеспечивая принуди-
тельную циркуляцию Кроме того, к
пассивным мерам следует отнести и
питание ГЦН от различных источ-
ников (см гл 13), что делает их
одновременное обесточивание край-
не маловероятным Система элект-
роснабжения ГЦН рассчитывается
192
таким образом, что даже при сов-
падении нескольких аварийных си-
туаций не должно происходить пре-
кращение циркуляции Очевидно,
что устройства управления, обеспе-
чивающие переключения в системе
электроснабжения, а также в техно-
логической схеме, при обесточива-
нии должны обладать очень высо-
кой надежностью.
В случае, если совпадение особо
неблагоприятных условий приведет
к тому, что оболочки некоторых
твэлов разрушатся, вышедшая из
них радиоактивность будет локали-
зована внутри контура (второй
барьер).
При одновременном отключении
нескольких ГЦН в случае обесточи-
вания возможны резкие колебания
давления первого контура, что мо-
жет привести к разрушениям. По-
этому для локализации аварии не-
обходимо стабилизировать давление
контура. Этому служат пассивные
(паровая подушка компенсатора
объема) и активные (система регу-
лирования давления в компенсато-
ре) средства. Так как эффектив-
ность рабочей системы регулирова-
ния давления (см §8 9) может ока-
заться недостаточной, в реакторах
ВВЭР-440 предусмотрено дополни-
тельное пассивное устройство: глав-
ный циркуляционный трубопровод
соединен с паровой частью компен-
сатора объема трубопроводом с
установленным на нем обратным
клапаном При быстром повыше-
нии давления в контуре давление в
компенсаторе не успевает следовать
за ним, на обратном клапане уве-
личивается перепад и происходит
перепуск воды в паровую часть ком-
пенсатора, что снижает давление
контура
Более тяжелыми с точки зрения
безопасности являются нарушения
второго барьера: разгерметизация
контура. Это влечет за собой, во-
первых, выход активности за преде-
лы контура, а во-вторых, при боль-
ших течах может нарушиться тепло-
отвод и вызвать одновременную
разгерметизацию твэлов. Протека-
ние такой аварии и допускаемые
пределы безопасности существенно
зависят от размеров течи.
Малые течи (разрывы импульс-
ных трубок, различного рода не-
плотности и т. п.) компенсируются
(т. е. масса воды в контурах сохра-
няется постоянной) нормальной си-
стемой регулирования уровня в ком-
пенсаторах объема в результате
работы подпиточных насосов. При
этом теплоотвод не ухудшается. По-
падающая в помещения первого
контура вода не увеличивает суще-
ственно давление и температуру в
них, и опасности для конструкций
(разрушения третьего барьера) не
возникает. Однако даже малые течи
являются нежелательными, так как
они могут прогрессировать с посте-
пенным увеличением расхода воды
и, кроме того, происходит активация
помещений и оборудования первого
контура. Поэтому они должны быть
локализованы, т. е. петля, в которой
появилась течь, должна быть от-
ключена. Если течь появилась в не-
отключаемой части контура, может
быть принято решение об останове
реактора.
Следует отметить, что малые
течи могут оставаться незамеченны-
ми персоналом в течение длительно-
го времени, так как будут прояв-
ляться только в некотором учаще-
нии включения подпиточных насо-
сов. Поэтому представляет интерес
автоматический контроль баланса
воды в контуре с помощью УВМ,
который позволяет достаточно быст-
ро определить появление течи с
очень малыми расходами.
Промежуточные течи, имеющие
место при разрывах трубопроводов
диаметром приблизительно до
100 мм, характеризуются расхода-
ми, которые не могут быть скомпен-
сированы подпиточными насосами.
При этом происходит снижение
уровня в компенсаторе объема, это
вызывает срабатывание аварийной
защиты и включение аварийных
подпиточных насосов. Эти насосы
подают из специальных баков в ре-
актор раствор борной кислоты, что
13—3151
делает более быстрым и надежным
гашение цепной реакции. Подпитка
аварийными насосами в режимах
промежуточной течи позволяет со-
хранить циркуляцию в реакторе не-
обходимое время и обеспечить теп-
лоотвод. Попадающие в помещение
первого контура большие количе-
ства воды вызывают повышение
температуры и давления и требуют
срабатывания устройств герметиза-
ции и снижения давления в помеще-
ниях, описание которых дано ниже.
Наиболее тяжелой, максималь-
ной проектной аварией является
большая течь и связанная с этим
частичная потеря теплоносителя из
контура, что может временно зна-
чительно уменьшить теплоотвод.
При этом по сигналу падения дав-
ления в реакторе срабатывает ава-
рийная защита и включаются ава-
рийные подпиточные насосы высо-
кого давления. Для надежности
срабатывание защиты осуществляет-
ся по двум параметрам: по скорости
и по значению падения давления.
По каждой из этих величин приме-
няется схема «два из трех». В слу-
чае отказа аварийных подпиточных
насосов, а также если их действие
окажется недостаточным, в системе
аварийного охлаждения активной
зоны (САОЗ) также имеются гидро-
емкости и аварийные насосы низко-
го давления. В гидроемкостях со-
держится раствор борной кислоты,
находящийся под давлением азот-
ной подушки. На линиях, соединяю-
щих гидроемкости с реактором, рас-
положены клапаны, автоматически
открывающиеся при уменьшении
давления в реакторе в 2—3 раза по
сравнению с номинальным. Аварий-
ные насосы низкого давления вклю-
чены параллельно насосам высокого
давления и автоматически вклю-
чаются (по схеме «два из трех»)
при снижении давления в контуре до
1,5 МПа. После опорожнения баков
борированной воды насосы как низ-
кого, так и высокого давления ка-
чают воду непосредственно из при-
ямков помещений, куда она попа-
дает из первого контура.
193
Попадание больших количеств
горячей воды в герметичные поме-
щения первого контура вызывает
повышение в них давления и тем-
пературы. Для предотвращения
разрушения третьего барьера и вы-
хода активности эти помещения
делаются герметичными и рассчиты-
ваются на избыточное давление. На-
пример, железобетонная оболочка
помещений реактора ВВЭР-1000
рассчитывается на избыточное дав-
ление 0,4 МПа и способна удержать
весь теплоноситель, выходящий из
реакторной установки в аварийных
условиях Все проходки через обо-
лочку (кабели, трубные коммуника-
ции) выполняются с герметичными
уплотнениями. Трубные коммуника-
ции, выходящие из герметичных
помещений, снабжаются специаль-
ной отсечной арматурой, автомати-
чески перекрывающейся по импуль-
су повышения давления в помеще-
ниях или по сигналам с БЩУ и
РЩУ.
Снижение давления в герметич-
ных помещениях после выброса
теплоносителя осуществляется
спринклерной системой, впрыски-
вающей в помещение холодную
воду. Включение насосов спринк-
лерной системы осуществляется
автоматически по сигналу повыше-
ния давления Ввиду особой важно-
сти систем обеспечения безопасно-
сти необходимо проектировать их
таким образом, чтобы любая ава-
рийная ситуация, которая могла бы
вывести из строя одну из систем,
никаким образом не отражалась на
работоспособности остальных. Это
особенно важно при больших течах»
так как истечение пароводяных
струй, вылет осколков оборудования
могут повлечь за собой механиче-
ское повреждение систем безопас-
ности. Поэтому все механизмы, ар-
матура, теплообменники, источники
энерго- и водоснабжения, системы
контроля, сигнализации и управле-
ния не должны иметь общих точек ни
в технологической схеме, ни в элект-
рических цепях. С этой же целью
предусматривается размещение обо-
рудования независимых систем в
различных помещениях, а также
прокладка трубопроводов, силовых
и контрольных кабелей независи-
мых систем по разным трассам.
В качестве сигналов для включения
независимых систем в работу по
возможности должны выбираться
различные физические величины.
Оборудование систем, предназначен-
ных для работы в аварийных ситу-
ациях, в том числе аппаратура
контроля и управления, должно
быть рассчитано на работу в усло-
виях повышенной температуры, дав-
ления и 100%-ной влажности, ко-
торые могут возникнуть в герметич-
ных помещениях при больших течах.
На блоках с жидкометалическим
теплоносителем принимаются до-
полнительные меры безопасности,
так как при разрывах их контуров
и выходе натрия в атмосферу неиз-
бежно его возгорание, и предусмат-
риваются различные меры пожаро-
тушения и обеспечения сохранно-
сти устройств управления, располо-
женных в помещениях, в которые-
возможно попадание натрия.
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ДИСТАНЦИОННОЕ И
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРУППОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ
11.1.	ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ
ОБОРУДОВАНИЕМ АЭС
Передача управляющих воздей-
ствий от операторов или автомати-
194
ческих устройств в технологическую
схему объекта производится путем
изменения состояния механизмов
собственных нужд, управляющих
электронагревателей, запорных и
регулирующих органов.
К механизмам собственных нужд
относятся электроприводы насосов
и вентиляторов. Управляющие
электронагреватели применяются,
как указывалось в гл. 8, для под-
держания давления в первом кон-
туре реакторов ВВЭР и для регу-
лирования температуры натриевых
контуров реакторов БН. Как элект-
роприводы механизмов собственных
нужд, так и электрические нагрева-
тели могут иметь два состояния —
«включено», «выключено»; управле-
ние двигателями с регулируемым
числом оборотов (см. гл. 8) в на-
стоящей главе не рассматривается.
Запорные органы (задвижки)
предназначены для полного пере-
крытия потока жидкости или газа
по трубопроводам и, как правило,
могут находиться в одном из край-
них положений — «открыто», «за-
крыто». Регулирующие органы
предназначены для изменения рас-
хода жидкости или газа путем его
дросселирования (см. гл. 8); они
могут находиться в любом проме-
жуточном положении. Некоторые
задвижки также допускают работу
в промежуточных положениях и мо-
гут одновременно работать как за-
порные и как регулирующие органы
(многопозиционные задвижки). За-
порные и регулирующие органы
АЭС, как правило, оснащаются
электроприводами. Отдельные, ред-
ко управляемые органы имеют толь-
ко ручное управление по месту
(примером могут служить клапаны
регулирования расходов в техноло-
гических каналах реактора РБМК,
изменение положения которых про-
изводится не чаще одного-двух раз
в год). Некоторые органы имеют
пневматические или гидравлические
приводы, однако общая доля их
мала (не более 1 %) Кроме того,
передача воздействий к ним от опе-
ратора осуществляется электриче-
скими сигналами Поэтому в данной
главе рассматриваются только
электрические схемы управления.
Электроприводы механизмов соб-
ственных нужд имеют большую
мощность (до 3—5 МВт) Мощность
13*
электроприводов запорных и регу-
лирующих органов значительно
меньше, но и она может достигать
10—20 кВт. Для управления дви-
гателями требуются большие токи
и напряжения. Поэтому на пультах
и щитах оператора не производится
коммутация цепей, по которым ток
поступает в двигатели (первичная
коммутация), а переключаются
только сигналы (вторичная комму-
тация), управляющие силовой
аппаратурой первичной комму-
тации. При этом силовая аппарату-
ра первичной коммутации распола-
гается по месту в непосредственной
близости от управляемого привода
и соединяется с ним сильноточным
кабелем. Связь пультов и щитов с
аппаратурой вторичной коммутации
осуществляется слаботочными кабе-
лями, рассчитываемыми на мень-
шие токи и в ряде случаев на мень-
шее напряжение, чем силовые кабе-
ли. Такое разделение цепей первич-
ной и вторичной коммутации умень-
шает расход дорогого силового ка-
беля; уменьшает, габариты аппара-
туры, устанавливаемой на пультах
и щитах; облегчает выполнение тре-
бований техники безопасности в
БЩУ; упрощает построение логиче-
ских схем блокировок и защит
электропривода.
Для передачи управляющих воз-
действий на пульте (щите) распола-
гаются аппараты управления (клю-
чи и кнопки управления, переклю-
чатели и т д). Выбор конкретного
типа аппарата зависит от алгорит-
ма управления данным приводом,
количества коммутируемых линий,
общей компоновки пультов и т. п.
На рис. 11.1 показаны блок-схемы
управления приводами. Схема
рис. 11.1,а соответствует индивиду-
альному управлению, когда каждый
привод имеет свой аппарат управ-
ления /, размещаемый в оператив-
ном помещении щита управления.
Сигнал от аппарата управления по-
ступает в логические схемы 2, где
определяется допустимость включе-
ния (выключения), вводятся сигна-
лы от устройств блокировок, выра-
195
Рис 11 1 Блок-схемы дистанционного уп-
равления*
а — индивидуальное, б — вызывное, в — группо-
вое, АЗ и Б — аварийные защиты и блокировки
батывается необходимая последова-
тельность и длительность управляю-
щих сигналов и т. д. Логические
схемы обычно размещаются в шка-
фах релейной аппаратуры, находя-
щихся в неоперативных помещениях
БЩУ. Сигнал релейных схем посту-
пает к устройствам первичной ком-
мутации 3, которые подают напря-
жение по силовому кабелю к приво-
ду 4. Оператор осуществляет конт-
роль состояния привода с помощью
сигнального устройства 5 (сигналь-
ные лампы, указатели положения).
В сложных схемах управления
(управление мощными насосами)
на сигнальном устройстве может
контролироваться и состояние
схем 2, а также силовой аппарату-
ры 3.
Для сокращения площади опе-
ративных пультов БЩУ на совре-
менных АЭС широко применяется
вызывное управление (рис. 11.1,6).
При этом один командный аппарат 1
196
может управлять несколькими при-
водами 4. Для осуществления тако-
го управления схема имеет вызыв-
ное устройство 6, с помощью кото-
рого можно подключить к аппарату
любой из закрепленных за ним при-
водов. Вызывное устройство может
быть предметным и адресным
(рис. 11.2). В первом случае каж-
дому приводу соответствует своя
кнопка (клавиша), при нажатии ко-
торой осуществляется подключение
привода к командному аппарату
(рис. 11.2,а). На клавише может
иметься надпись, поясняющая но-
мер и назначение данного привода.
При адресном вызове каждому при-
воду присваивается двух- или трех-
значный номер, который набирает-
ся на номеронабирателе (рис. 11.2,6).
Очевидно, что при том же габари-
те вызывного устройства при адрес-
ном вызове за ним можно закрепить
больше приводов, чем при предмет-
ном, но адресный вызов менее удо-
Рис 11 2 Командные аппараты вызывного
управления
а — предметное (на 18 приводов), б — адресное-
(двухразрядное), 1 — указатель положения, 2 —
клавиши предметного вызова, 3 — кнопка «сгоп»
для остановки задвижек в промежуточном по-
ложении, 4 — ключ управления, 5 — кнопки но-
меронабирателя
бен, так как требует запоминания
адресов управляемых приводов.
Сигнал с вызывного устройства 6
(рис. 11.1,6) поступает в логиче-
ские схемы выбора 7, которые на-
правляют сигнал аппарата 1 к нуж-
ному приводу 4. Факт вызова дан-
ного устройства индицируется на
мнемосхеме зажиганием специаль-
ных символов. Если вызываемый
привод управляет регулирующим
органом, то в момент вызова он
подключается к указателю положе-
ния 1 (рис. 11.2). Состояние приво-
дов (включено — выключено, откры-
то— закрыто) обычно контролирует-
ся на сигнальных устройствах 5
(рис. 11.1) вне зависимости от того,
вызван данный привод или нет. По-
скольку вызывное управление при-
меняется для приводов малой и
средней мощности с относительно
простой логикой управления, состоя-
ние релейных схем и силовых уст-
ройств обычно не сигнализируется.
Если управление несколькими
приводами во всех технологических
режимах подчиняется жесткой ло-
гике, они могут быть объединены в
группу, управляемую одним
командным аппаратом 1 (рис.
11.1, в), сигнал от которого посту-
пает в схему 2, обеспечивающую
управление подчиненными ей приво-
дами в требуемой последовательно-
сти по заданному алгоритму. Для
правильного функционирования
схемы 2 в нее вводятся сигналы
обратной связи от подчиненных ей
приводов и их силовых устройств.
Контроль правильности работы
группового управления, состояния
силовых устройств и приводов осу-
ществляется по сигнальному устрой-
ству 5. Если группа приводов долж-
на управляться по сложным алго-
ритмам с учетом действительных
значений технологических парамет-
ров, использованием временных
программ и т. д., то для управления
применяются схемы, включающие
разветвленную логику, автоматиче-
ские регуляторы и т. д. Такие схе-
мы получили название устройств
функционально-группового управле-
ния (ФГУ) (см. § 11.5).
Для повышения надежности все
схемы управления электропривода-
ми должны удовлетворять опреде-
ленным общим требованиям. Дейст-
вия, которые должен производить
оператор, должны быть простыми,
исключающими ошибочные включе-
ния и отключения. Должна быть обе-
спечена световая сигнализация со-
стояния привода включен — отклю-
чен, открыто — закрыто и т. д., а
для приводов с вызывным управле-
нием'— световая сигнализация вы-
зова. Сигнализация положения не
должна зависеть от того, подается
или не подается в данный момент
команда управления. Должна быть
обеспечена светозвуковая сигнали-
зация автоматических включений и
отключений объекта, а также свето-
звуковая сигнализация неисправно-
стей самой схемы управления. Зву-
ковые сигналы для этих видов сиг-
нализации должны быть разного
тона.
Необходимо обеспечить надеж-
ное питание схем управления опе-
ративным током, которое должно
сохраняться при потере силового на-
пряжения электроприводов. С дру-
гой стороны, потеря напряжения в
цепях управления механизма соб-
ственных нужд не должна приво-
дить к его отключению. Для запор-
ных и регулирующих органов, у ко-
торых мощность двигателя не пре-
вышает нескольких киловатт, пита-
ние схем управления может осу-
ществляться непосредственно от
источника силового напряжения
электроприводов, при этом должны
сохраняться высокие требования к
бесперебойности этого питания
(см. гл. 13).
Для защиты цепей управления
должны использоваться автомати-
ческие выключатели, обеспечиваю-
щие сигнализацию отключения и
оперативное повторное включение.
Применение плавких предохраните-
лей не допускается.
197
11.2.	КОМАНДНЫЕ АППАРАТЫ
ВТОРИЧНОЙ КОММУТАЦИИ
Наиболее употребительные для
управления механизмами собствен-
ных нужд, задвижками и регули-
рующими органами являются ключи
(переключатели). Выпускаются
ключи двух типов — с самовозвра-
том рукоятки в нейтральное положе-
ние под действием пружины (обыч-
но они имеют букву В в условном
обозначении) и фиксированные, ру-
коятка которых остается в положе-
нии, в которое ее поворачивает опе-
ратор (обозначение Ф). Все ключи
должны иметь удобные для пользо-
вания рукоятки при небольших раз-
мерах лицевых фланцев. Сила, тре-
буемая для поворота рукоятки,
должна равняться 1—2 Н, так как
при меньших усилиях возможны
случайные повороты ключа, а при
больших при частых поворотах клю-
чей наступает утомление оператора.
Такие ключи используются в самых
разнообразных схемах, поэтому они
отличаются числом контактов, а так-
же таблицами переключений, т. е.
порядком замыкания контактов при
различных положениях рукоятки.
На рис 11.3 в качестве примера по-
казан ключ с тремя положениями
рукоятки (+45, 0, —45°) (рис.
11 3,а), которые могут соответст-
вовать, например, командам «вклю-
чить», «нейтрально», «выключить»
или «открыть», «нейтрально», «за-
крыть». Ключ имет три пары кон-
тактов (1-2, 3-4, 5-6). Монтажное
изображение расположения выво-
дов контактов и их нумерация по-
казаны на рие. И 3,6 Ключ управ-
ляет тремя цепями А, Б, В. Замкну-
тое состояние каждой цепи при дан-
ном положении рукоятки отмечено в
таблице переключений (рис. 11.3, в)
знаком X- Из таблицы видно, что,
например, в положении 0 соединены
цепи А (контакты 1-2) и Б (контак-
ты 3-4). В положении +45° соеди-
нены цепи А и В, в положении
—45° — цепь В. В принципиальных
электрических схемах контакты
ключей изображаются, как показа-
но на рис. 11.3, г Штриховые линии
соответствуют положениям рукоят-
ки (их число равно числу возмож-
ных положений), а жирные точки
указывают на то, что цепь при дан-
ном положении рукоятки з'амкнута.
Так, цепь А замкнута при 0 и +45,
цепь В — при 0. На пунктирных ли-
ниях часто пишут не угол поворота
рукоятки, а обозначение, соответст-
вующее гравировке на фланце клю-
ча, например О («открыть»), 3 («за-
крыть»), В («включить»), О («от-
ключить»). Для удобства изобра-
жения принципиальных схем часто
контакты одного и того же ключа
располагаются в различных местах
схемы, причем у каждой группы
контактов ставится условное обо-
значение (например, КУ1), показы-
вающее, что данные контакты отно-
сятся к этому ключу.
Также широко используются в
схемах управления кнопки (кнопоч-
ные выключатели). По конструкции
различают кнопки с фиксацией,
остающиеся в утопленном положе-
нии при нажатии, и кнопки с воз-
вратом, возвращающиеся в исходное
положение при прекращении нажа-
Контак- ты	Цепь	Положение рукоятки.		
		+ 45	0	-45
1-2	А	X	X	
5-4	Б		X	
5-6	В	X		X
8)
Рис 11 3 Изображе-
ния ключей в схемах
дистанционного уп-
равления
а — лицевой фланец с
рукоятхой б — монтаж
ное изображение выво-
дов, в — таблица пере-
ключений, г — изображе-
ние контактов в принци-
пиальных схемах
198
Рис 11.4. Изображение кнопочных выклю-
чателей в принципиальных схемах
а — по ГОСТ 2 755-74. б — ГОСТ 2 725-68, 1 — за-
мыкающие контакты, 2—размыкающие контакты
тия. Для возврата фиксирующейся
кнопки в исходное положение необ-
ходимо ее повторно нажать. Кнопки
имеют одну или несколько пар кон-
тактов, причем контакты могут быть
замыкающие или размыкающие
цепь при нажатии. Изображение
кнопки в соответствии с ГОСТ
2.755-74 приведено на рис. 11.4, а.
Учитывая, что во многих схемах
встречается изображение в соответ-
ствии с утратившим силу ГОСТ
2.725-68, оно приведено на рис. 11.4,6.
При наличии у кнопки нескольких
пар контактов они, так же, как и у
ключей, могут изображаться в раз-
ных местах схемы.
Если вызывное устройство распо-
лагается компактно (как показано
на рис. 11.2), то обычно используют-
ся кнопки с фиксацией. При этом
применяется механическая блоки-
ровка- при нажатии любой кнопки,
относящейся к данному устройству
предметного вызова или к данному
разрыву цифрового номеронабирате-
ля, ранее нажатая кнопка возвра-
щается в исходное положение Для
отмены вызова, т е. для возврата
всех кнопок в исходное положение,
достаточно слегка нажать любую
ненажатую кнопку
Если кнопки предметного вызова
располагаются на мнемосхеме у
мнемознаков соответствующих уст-
ройств, то обычно применяются
кнопки без фиксации. Блокировка
выполняется электрически, т. е при
нажатии любой кнопки, относящей-
ся к данному устройству вызова,
привод, вызванный ранее нажатой
кнопкой, отключается. Для полной
отмены вызова у ключа управления
обычно имеется кнопка общего
сброса, при нажатии которой от-
ключаются все приводы.
Для устройства предметного вы-
зова, а также для других целей при-
меняются кнопки-клавиши с под-
светкой, которые имеют встроенные
лампочки. Подсветка клавиши озна-
чает, что данное устройство вызва-
но на управление. Если кнопка ис-
пользуется для подачи команды
(включить — отключить, открыть —
закрыть), а также для подачи сиг-
нала аварийного останова, она
должна иметь утопленный штифт
(для исключения случайных нажа-
тий).
Для управления электропривода-
ми механизмов собственных нужд
применяются ключи и кнопки. В про-
стейшем случае может быть исполь-
зован ключ с фиксацией, одно по-
ложение которого соответствует
состоянию «включено», а другое со-
стоянию — «выключено». Однако по-
скольку большинство механизмов
собственных нужд управляется не
только дистанционно, но и автома-
тически (от устройств аварийных за-
щит и блокировок), такие команд-
ные аппараты применяются в сов-
ременных схемах управления край-
не редко Чаще используется ключ с
возвратом, нормально находящийся
в нейтральном положении и имею-
щий два крайних положения (как
на рис 113) (включить —отклю-
чить). Сигнализация состояния ме-
ханизма осуществляется сигналь-
ными лампами. Для управления
могут быть использованы две не-
фиксирующие кнопки (включить —
отключить).
Многие ответственные механиз-
мы собственных нужд имеют схемы
автоматического включения резерва
(АВР). Например, питательные
тракты многих блоков имеют три
питательных насоса, при номиналь-
ной мощности два должны рабо-
тать, а третий находиться в резерве
и автоматически включаться в слу-
чае отказа любого из работающих
насосов. В некоторых режимах, на-
пример при сниженной мощности,
АВР происходить не должен. Таким
'	199
образом, система управления нера-
ботающего насоса может находить-
ся в двух состояниях — «резерв»,
при котором насос должен вклю-
чаться по АВР, и «отключено», при
котором АВР запрещен. Установка
схемы в одно из этих состояний
осуществляется ключом с фикса-
цией, имеющим два положения (ре-
зерв, отключено). Собственно управ-
ление насосом (включить — отклю-
чить) осуществляется ключом с воз-
вратом или двумя кнопками.
С целью экономии площади опера-
тивных панелей вместо этих двух
ключей может применяться один
ключ с возвратом и фиксацией (та-
кие ключи имеют обозначение ВФ).
Такой ключ имеет два фиксирован-
ных положения, например горизон-
тальное и вертикальное, и два опе-
ративных положения под углами
±45° с самовозвратом (которые
могут соответствовать командам
включить — отключить).
Так как большинство запорных
органов (задвижек) имеют кроме
дистанционного управление от авто-
матических защит и блокировок,
для них в качестве командных ап-
паратов применяются ключ с само-
возвратом или две кнопки без фик-
сации. Контроль положения задви-
жек осуществляется по сигнальным
лампам. Управление запорными
органами осуществляется по им-
пульсному принципу, т. е. достаточ-
но на короткое время повернуть
ключ или нажать кнопку, как за-
движка придет в движение и будет
продолжать его и тогда, когда ключ
(или кнопка) вернется в нейтраль-
ное положение; задвижка будет дви-
гаться до полного открытия или за-
крытия. Если задвижка допускает
останов в промежуточном положе-
нии, то ее останов производится
поворотом ключа в сторону, проти-
воположную ходу. Для того чтобы
снова привести задвижку в движе-
ние (в любую сторону), необходи-
мо вернуть ключ в нейтральное
положение, а затем снова повернуть
ею в нужную сторону. При кнопочном
управлении для останова задвижки
200
в промежуточном положении при-
меняется третья кнопка «стоп».
Для управления регулирующими
органами применяются ключи с са-
мовозвратом. Управление осуществ-
ляется по потенциальному принци-
пу, т. е. регулирующий орган дви-
жется только тогда, когда ключ по-
вернут. При достижении крайних
положений орган автоматически
останавливается. Контроль положе-
ния регулирующего органа осуще-
ствляется по стрелочному указателю
положения. Если регулирующий
орган имеет автоматический регу-
лятор, то дистанционное управление
осуществляется с помощью специ-
альных блоков управления БУ, по-
ставляемых совместно с аппарату-
рой регулирования.
Как мы видели, управление ме-
ханизмами собственных нужд, за-
порными и регулирующими органа-
ми осуществляется по общему пра-
вилу с помощью ключей с самовоз-
вратом. Поэтому при вызывном
управлении на одном вызывном уст-
ройстве могут быть объединены
приводы всех перечисленных типов.
Однако обычно механизмы собст-
венных нужд комплектуются в са-
мостоятельные группы, имеющие
свое вызывное устройство. В целях
упрощения электрических схем оста-
нов в промежуточном положении
задвижек, управляемых по вызову,
осуществляется не поворотом ключа
в сторону, противоположную ходу,
а нажатием кнопки «стоп», общей
для данного вызывного устройства
(см. рис. 11.2).
11.3.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ
МЕХАНИЗМОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
Для управления мощными двигателя-
ми с напряжениями 3 и 6 кВ применяются
масляные выключатели, имеющие сложные
цепи управления и сигнализации, а для
двигателей средней мощности — более про-
стые воздушные выключатели В настоя-
щем параграфе мы рассмотрим управление
нереверсируемыми трехфазными асинхрон-
ными двигателями малой (до нескольких
кВт) мощности, в качестве аппарата пер-
вичной коммутации для которых исполь-
зуются магнитные воздушные пускатели
ПМ.
Рис. 11 5 Схема управления электродвигателем
а — силовая часть, б — схема управления
с применением магнитного пускателя:
Магнитные пускатели могут находить-
ся во включенном состоянии только при
непрерывном обтекании их катушек током,
что должно быть обеспечено схемой управ-
ления двигателем при условии, что управ-
ление как от ключа с самовозвратом КУ,
так и от схем блокировок и защит произ-
водится кратковременными импульсами.
При кратковременном (длительностью до
нескольких секунд) снижении напряжения
и отпадании подвижной системы пуска-
теля схема должна обеспечить обратное
включение аппарата при восстановлении
напряжения. Во время таких посадок
должна быть исключена ложная подача
сигнала об аварийном отключении двига-
теля. При длительном (более 10—20 с)
исчезновении или снижении напряжения
собственных нужд схема должна отклю-
чить пускатель
Схема управления приводом приведена
на рис. 11 5. Схема состоит из двух ча-
стей. силовой и схемы управления. Эти
схемы могут питаться от одного или раз-
личных источников питания. Воздушные
защитные автоматы В и 1В служат для
защиты схем от токов короткого замыка-
ния (при превышении заданной уставки
они размыкают контакты). Они имеют
кнопки ручного отключения, что позволя-
ет обесточить схему при проведении ре-
монтных и профилактических работ. Вклю-
чение обмотки пускателя ПМ происходит
через контакты реле фиксации положения
РФ Это двухобмоточное реле имеет ме-
ханическую фиксацию якоря в двух поло-
жениях и автоматический разрыв цепей
катушек. При этом верхнюю катушку ре-
ле РФ можно рассматривать как вклю-
чающую, а нижнюю — как выключающую
пускатель Если реле РФ переведено в со-
стояние «включено» подачей тока в верх-
нюю катушку, то после снятия напряжения
оно останется *в этом положении Для пе-
ревода его в исходное состояние необхо-
димо подать импульс напряжения на ниж-
нюю катушку.
Ключ управления КУ в положении «В»
замыкает цепь катушки реле 1РК, которое
через замыкающие контакты 1РК1 подает
ток в верхнюю катушку РФ, переводя его
в положение «включено». Благодаря фик-
сации реле РФ оно остается в этом поло-
жении и после возвращения КУ в ней-
тральное положение Контакт РФЗ подает
питание на катушку пускателя ПМ, кото-
рый своими контактами подключает дви-
гатель к трем фазам А, В, С силового на-
пряжения. Катушка ПМ остается под то-
ком и при обесточении схемы рис. 11.5,6,
т. е. при обесточении в цепях управления
работающий двигатель продолжает рабо-
тать.
Отключение двигателя производится
кратковременным переводом ключа КУ
в «положение «0», благодаря чему запиты-
ва*ется катушка реле 2РК, которое через
контакты 2РК1 подает питание на ниж-
нюю катушку РФ, что приводит к обес-
точению катушки ПМ Пуск двигателя
может также осуществляться при замыка-
нии контактов в схеме АВР, а отключе-
ние — при замыкании контактов в цепях
защиты.
При кратковременном исчезновении
или глубоком снижении напряжения на
шинах А, В, С, достаточных для отпада-
ния подвижной системы ПМ, РФ не пере-
ключается и магнитный пускатель вклю-
чается вновь после восстановления напря-
жения. Отключение РФ при длительных
снижениях напряжения осуществляется с
помощью реле времени РВ При отклю-
ченном двигателе катушка РВ подключе-
на к силовой сети через размыкающий
контакт РФ2 и контролирует наличие на-
пряжения Если при отсутствии силового
напряжения перевести ключ КУ в поло-
жение «В», то, хотя РФ кратковременно
перейдет в положение «включено», после
201
возвращения КУ в положение «О» через
размыкающие контакты 1РК2 и РВ2 бу-
дет подано напряжение на нижнюю катуш-
ку РФ и оно возвратится в положение
«выключено». При работающем двигателе
РВ запитывается через контакт РФ1 и
контролирует не только наличие напряже-
ния, но и состояние контакта ПМ При
исчезновении питания, срабатывании авто-
мата В или отпадании ПМ. на время, боль-
шее уставки реле РВ, оно после выдержки
времени через контакт РВ2 перефиксирует
реле РФ Кроме цепей управления в схе-
ме имеются цепи, обеспечивающие сигна-
лизацию состояния двигателя, не показан-
ные на рис 11 5.
Цепи АВР проектируются независима
от цепей управления двигателем и могут
управлять различными схемами, в которых
предусматривается ввод сигнала АВР
Рассмотрим пример типовой схемы АВР,
предназначенной для нескольких парал-
лельно работающих насосов На рис 11 6,а
показана технологическая схема подключе-
ния трех (I, II, III) насосов 1 Давления
в выходных патрубках каждого насоса
контролируются электроконтактными ма-
нометрами ЭКМ2, контакты которых за-
мыкаются при превышении заданной
уставки. На напорных трубопроводах
установлены обратные клапаны 3, кото
рые закрываются при отключении насоса;
таким образом, давление, показываемое
ЭКМ отключенного насоса, практически бу-
дет равно давлению на всасе, т. е. значи-
тельно меньше заданной уставки. Кроме
ЭКМ работа насоса контролируется по со-
стоянию аппаратуры силовой коммутации,
для этого в ней имеются специальные кон-
такты (например, в схеме рис. 115 для
этого могут быть использованы контакты
реле РВ). Выбор резервного насоса осуще-
ствляется переключателем с фиксацией
ПФ, который имеет четыре положения
три (I, II, 1Щ указывают насос, который
должен включаться по АВР при отключе-
нии работающего насоса, четвертое (0) от-
ключает схему АВР (т е при аварийном
отключении работающего насоса резерв-
ный насос не включается)
Схема АВР приводится в действие
автоматически при включении рабочих
(одного или двух) насосов (рис 11 6,6).
Контакты манометров работающих насо-
сов (1ЭКМ1—ЗЭКМ1) замыкаются после
того, как насосы разовьют нормальное
давление В катушки реле РИ работаю-
щих насосов (1РИ—ЗРИ) поступает ток,
они замыкают свои контакты РИ1 и ста-
новятся на самоподпитку. В случае отклю-
чения двигателя какого-либо работающего
насоса (замыкаются блок-контак'ты его вы-
Рис. 116 Схема автоматического ввода резерва-
та — технологическая схема, б — общие цепи АВР, в — выходные цепи АВР в схемы управления двигате-
лями, г — цепи выдачи сигналов о неисправности АВР
202
ключателей 1В1—ЗВ1) или при падении
давления на его напоре (замыкаются раз-
мыкающие контакты ЭКМ2) срабатывает
одна из «цепочек несоответствия» пере-
ключатель ПФ — контакт В1 или контакт
ЭКМ2 — замыкающий контакт РИ2 — ка-
тушка выходного реле РА После замы-
кания РА через его замыкающие контакты
(РА 1—РАЗ) и соответствующие пары кон-
тактов переключателя ПФ (рис. И 6,в) по-
дается сигнал на включение двигателя, на-
ходящегося в резерве Одновременно РА
размыкает контакт РА4, обесточивая все
реле РИ После отпускания РИ цепь питания
РА размыкается и схема возвращается в ис-
ходное состояние Реле РА и РИ имеют
задержку на отпускание (это отмечено со-
ответствующим знаком у их контактов, по-
этому контакты РА1—РАЗ при срабаты-
вании РА остаются замкнутыми в течение
суммарного времени отпускания этих реле
(около 2 с), после чего импульс на вклю-
чение двигателя снимается; при нормаль-
ной работе схем управления резервным
двигателем этого времени достаточно для
его включения. Кратковременность импуль-
са на автоматическое включение двигателя
является обязательным требованием для
схем АВР. Длительные «жесткие» импуль-
сы (потенциальный принцип управления)
могут привести к произвольным неожи-
данным включениям резервных двигателей,
которые по какой-либо причине не включи-
лись своевременно. Такое включение недо-
пустимо по правилам техники безопасно-
сти, так при невключении по АВР резерв-
ный агрегат ревизуется персоналом По-
скольку реле РИ включается от контакт-
ного манометра, необходимо быть уверен-
ным, что контакты ЭКМ1 и РИ1 всех ра-
ботающих насосов замкнуты Для этого
имеется цепь сигнализации о неисправно-
сти АВР (рис 11.6,г), имеющая пару кон-
тактов ПФ, замкнутую, если любой из на-
сосов поставлен на АВР, и три параллель-
ные цепи, состоящие из замыкающих блок-
контактов силовых выключателей 1В2—ЗВ2
и размыкающих контактов реле 1РИЗ—
ЗРИЗ Если при пуске насоса блок-кон-
такт В2 сработает, а реле РИ останется
обесточенным, на выход цепочки несоответ-
ствия пройдет сигнал в схему сигнализа-
ции. В схемах сигнализации имеется за-
держка, рассчитанная на время, за которое
насос должен развить необходимое для
замыкания контактов ЭКМ1 давление
Если по истечении этого времени реле РИ
не замкнется, оператору будет выдан сиг-
нал, свидетельствующий о неисправности
АВР или насоса
Из вышеприведенного описания АВР
легко видеть, что аналогичная схема мо-
жет быть использована и при большем
числе насосов, для чего необходимо уве-
личить число реле РИ и пар контактов
(пакетов) переключателя ПФ, Кроме соб-
ственно управления необходимо осущест-
влять светозвуковую сигнализацию рабо-
ты АВР, для чего имеются специальные
цепи сигнализации, не показанные на
рис 116
11.4.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ЗАПОРНЫМИ
ОРГАНАМИ
Электрифицированные запорные органы
(задвижки) представляют собой наиболее
обширную группу управляемых электропри-
водов АЭС Для привода запорных орга-
нов используют трехфазные асинхронные
двигатели Запорные органы оснащаются
коробкой концевых выключателей, в кото-
рой находятся четыре выключателя, меха-
нически связанные со штоком; два из них
размыкаются при подходе штока к крайне-
му верхнему положению (верхние конце-
вые выключатели), два — при подходе к
нижнему положению (нижние концевые
выключатели) Задвижки, предназначенные
для длительной работы в промежуточном
положении в режиме дроссельного регули-
рующего органа, кроме концевых выклю-
чателей оснащаются датчиками указате-
лей положения (сельсинами или потенцио-
метрами), позволяющими передавать ин-
формацию оператору о положении зад-
вижки
Обычно для запорных органов требует-
ся плотное закрытие, с тем чтобы исклю-
чить пропуск среды. Настройка нижнего
концевого выключателя с требуемой точ-
ностью невозможна — он либо остановит
шток до того, как произойдет плотное за-
крытие, либо не будет размыкаться и тог-
да, когда шток дойдет до нижнего упора.
Для отключения привода при полном за-
крытии используются муфты предельного
момента или электрические токовые реле.
Муфта предельного момента при дви-
жении штока между крайними положения-
ми жестко связывает через редуктор шток
с двигателем При плотном закрытии мо-
мент на валу резко возрастает и муфта от-
соединяет двигатель от штока Одновре-
менно имеющийся на муфте электрический
выключатель отключает питание двигателя,
Более простой по конструкции является
схема с токовым реле в одной из фаз дви-
гателя. При плотном закрытии асинхрон-
ный двигатель привода останавливается?
отчего ток его статора резко возрастает.
При достижении током уставки срабатыва-
ния реле отключает двигатель от сети.
При остановке задвижки в нижнем поло-
жении (за счет работы конечного выклю-
чателя, муфты или токового реле) в схе-
му ее управления должны проходить
команды только на открытие. Аналогично
при остановке задвижки в верхнем поло-
жении в схему управления должны прохо-
дить команды только на закрытие.
Многие типы задвижек имеют ручной
привод, с помощью которого ими можно
управлять при неисправностях в цепях
управления или отсутствии силового на-
пряжения Некоторые из них имеют меха-
203
Рис 11 7 Схема индивидуального дистан-
ционного управления задвижкой
нический контакт, размыкающийся при руч-
ном управлении, чем исключается возмож-
ность включения электропривода.
Положение (открыто, закрыто, проме-
жуточное) и состояние (ход вверх, ход
вниз, стоп, отказ цепи управления) запор-
ных органов сигнализируются ровным или
мигающим светом двух ламп — красной
и зеленой — в соответствии с табл. 11.1
Таблица 11.1. Сигнализация
состояния запорных органов
(задвижек)
Состояние и положение задвижки	Характер свечения лам	
	красной	| зеленой
Закрыта	Погашена	Горит
Открыта	Горит	Погашена
Промежуточное поло-	Г орлт	Горит
жение Ход на открытие	Мигает	Горит
Ход на закрытие	Г орит	Мигает
Обрыв цепи управления	Погашена	Погашена
Схема управления и сигнализации для
задвижки, имеющей индивидуальный ключ
управления, показана на рис 117 Пита-
ние силовых цепей и цепей управления осу
ществляется от одних и тех же шин на-
пряжением 380/220 В через автоматический
выключатель АВ Подача силового напря-
жения на двигатель осуществляется по-
204
средством реверсивного магнитного пуска-
теля ПМ, который имеет две катушки
ПМЗ и ПМО. Каждая катушка управляет
своей подвижной системой с группами кон"
тактов ПМО и ПМЗ соответственно. Пус-
катель имеет блокировку подвижных си-
стем, исключающую возможность одновре-
менного включения контактов «открыть»
ПМО и «закрыть» ПМЗ Для защиты от
подачи напряжения на катушку, если дру-
гая в это время находится под током, в
цепи каждой катушки имеются контакты
(ПМ34 и ПМ04), размыкающиеся при сра-
батывании другой катушки
При повороте КУ в положение 0, если
при этом задвижка не находится в край-
нем верхнем положении (контакт 1ВК
замкнут), ток через контакты 1 и 3 КУ
поступает в катушку ПМО магнитного
пускателя. При этом силовые контакты
ПМО1—ПМОЗ замыкаются и двигатель Д
приходит в движение. Одновременно за-
мыкается блок-контакт ПМО5, включен-
ный параллельно КУ, после чего движение
двигателя будет продолжаться и по воз-
вращении ключа в нейтральное положение.
При полном открытии конечный выключа-
тель 1ВК разомкнется и катушка ПМО
обесточится, в результате чего двигатель
остановится.
Для остановки двигателя при ходе
в сторону открытия в промежуточном по-
ложении следует повернуть ключ в сторо-
ну 3 При этом через контакты 2—4 КУ
ток поступает в катушку реле PC, кото-
рое, размыкая контакт РС1, рвет цепь пи-
тания ПМО, в результате чего двигатель
останавливается. Благодаря самоподхвату
через контакт РС2 реле PC остается под
током и после размыкания ПМ05 до тех
пор, пока ключ находится в положении 3
Это сделано для того, чтобы после оста-
новки двигателя не произошел его реверс,
т. е. не началось движение в обратном на-
правлении за счет питания ПМЗ через
контакты 6—8 КУ В описанной схеме
ПМЗ при этом не запитывается, так как
контакты РСЗ при положении ключа -3
разомкнуты. При возвращении КУ в ней-
тральное положение схема приходит в ис-
ходное состояние и двигатель может на-
чать движение в любую сторону при со-
ответствующем повороте ключа
Аналогично происходит работа при
повороте ключа в положение 3 При этом,
если задвижка не находится в крайнем
нижнем положении, концевой выключатель
2ВК замкнут и пойдет ток в катушку
ПМЗ Замыкаются контакты ПМ31—
ПМЗЗ, и двигатель приходит в движение
При этом из-за того, что порядок подклю-
чения 'фаз А и С меняется, осуществляет-
ся реверс двигателя Контакты 6—8 КУ
шунтируются блок-контактами ПМ35 Ос-
танов двигателя в промежуточном поло-
жении при повороте ключа в сторону 0
(замыкание 5—7 КУ) осуществляется с по-
мощью реле PC В отличие от движения
в сторону открытия при размыкании ниж-
«его концевого выключателя 2ВК двига-
тель не остановится, так как блок-контакт
ПМ35 при этом останется под током.
Останов двигателя происходит при плот-
ном закрытии задвижки по сигналу от то-
кового реле РТ, которое при заклинивании
двигателя и возрастании тока статора
размыкает контакт РТ, обесточивая цепь
ПМ35 и катушки ПМЗ Поскольку пуско-
вые токи двигателя также превышают
уставку срабатывания РТ, его контакты
шунтируются конечным выключателем ЗВК
и размыкаются только при подходе штока
к нижнему положению, поэтому при дру-
гих положениях задвижки РТ не вызывает
останова двигателя Размыкание 2ВК
в нижнем положении задвижки препят-
ствует прохождению команды на закрытие
при ошибочном повороте ключа
В схеме управления предусмотрен
ввод сигналов цепей автоматических бло-
кировок от контактов, подключенных па-
раллельно контактам 1—3 КУ и 6—8 КУ.
Схема сигнализации положения задвиж-
ки работает от концевых выключателей
1ВК и 2ВК с использованием блок-кон-
тактов магнитного пускателя. Если двига-
тель не работает, контакты ПМ36 и ПМ06
разомкнуты, а ПМ37 и ПМ07 замкнуты
Если задвижка находится в верхнем по-
ложении, горит только красная лампа ЛК,
так как на нее подается напряжение от
шины А через 2ВК, ПМ07 и шину ровного
свечения ШС Зеленая лампа при этом не
горит, так как контакт 1ВК разомкнут.
Аналогично в полностью закрытом поло-
жении горит зеленая лампа (1ВК замк-
нут), а красная погашена. В промежуточ-
ном положении 1ВК и 2ВК замкнуты и
горят обе лампы. Если задвижка находит-
ся в промежуточном положении и двига-
тель вращается, например, в сторону от-
крытия, то ЛЗ горит ровным светом, а ЛК
отключается с помощью ПМ07 от ШС и
через ПМ06 подключается к шине мигания
ШМ При исчезновении питания обе лам-
пы гаснут.
11.5.	ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРУППОВОЕ
УПРАВЛЕНИЕ
Управление современным атом-
ным энергоблоком требует проведе-
ния большого числа операций по
переключению в технологических
схемах, включению и отключению
регуляторов, изменению их настроек
и т. п. Проведение этих операций
вручную затруднительно, даже при
размещении всех командных аппа-
ратов на относительно компактных
пультах. Особенно возрастает на-
грузка на операторов при пусках,
остановах и авариях блока, когда
операторам необходимо осуществ-
лять до 400 операций в час. Реше-
ние этой проблемы возможно при
передаче основного объема управ-
ляющих функций управляющим вы-
числительным машинам (см. гл. 12),
однако недостаточная надежность
вычислительной техники, а также
ряд трудностей технического харак-
тера затрудняют в настоящее время
широкое использование УВМ для
непосредственного управления. По-
этому интенсивно разрабатывается
и внедряется функционально-груп-
повое управление. Все оборудование
блока разбивается на ряд функцио-
нальных групп, представляющих со-
бой один или несколько агрегатов,
выполняющих четко определенную
технологическую функцию. В функ-
циональной группе работа отдельных
агрегатов и механизмов во всех ре-
жимах блока протекает по заранее
известной программе (или несколь-
ким программам).
В отличие от дистанционного
группового управления (см. § 11.2)
управление объектами функцио-
нальной группы происходит не по
жесткой программе, когда следую-
щая операция проводится непосред-
ственно после завершения предыду-
щей, а по гибкой, когда операция
проводится по достижении некото-
рой величиной (например, давления,
развиваемого насосом) заданного
значения или по истечении опреде-
ленного времени после проведения
предыдущей операции. При этом
программы ФГУ могут автоматиче-
ски изменяться в зависимости от
проводимого на блоке режима или
ситуации в самой управляемой
группе.
Устройства ФГУ должны выпол-
нять следующие операции: включе-
ние и отключение механизмов соб-
ственных нужд, открытие и закры-
тие запорных органов; автоматиче-
ское регулирование величин; вклю-
чение и отключение автоматических
регуляторов, изменение заданных
значений регулируемых параметров;
переключения в контурах АСР, из-
менение параметров настроек; пере-
ключения в схемах автоматических
205
Рис 11 8. Структурная схема ФГУ
------аналоговая информация,--------дис-
кретная информация,-------управляющие ко-
манды
блокировок; управление другими
объектами, входящими в группу.
Алгоритмы ФГУ строятся по ша-
говому принципу. Весь процесс (пус-
ка, останова, перехода с режима
на режим) разбивается на ряд эта-
пов (шагов). Окончание каждого
шага характеризуется определенны-
ми значениями параметров и со-
стоянием агрегатов или временем,
прошедшим со времени предыдущей
операции Например, при пуске пи-
тательного электронасоса выделяют-
ся следующие этапы: 1) пуск мас-
лосистемы насоса; 2) открытие
задвижки на всасе; 3) включение
двигателя насоса; 4) открытие за-
движки на напоре; 5) включение
автоматического регулятора произ-
водительности насоса.
Структурная схема ФГУ показа-
на на рис. 11 8 Аналоговая и дис-
кретная информация от первичных
преобразователей 1 и от блок-кон-
тактов схем управления объектами
поступает к оператору 2 и в управ-
ляющие устройства ФГУ. Управляю-
щие устройства ФГУ сгруппирова-
ны в два (или три) уровня. К ниж-
нему уровню I относятся силовые
устройства первичной коммутации 3,
схемы управления ими (блоки ком-
мутации) 4, а также автоматиче-
ские регуляторы 5. Устройства
уровня I управляют регулирующи-
ми 6 и запорными 7 органами, ме-
ханизмами собственных нужд 8 и
206
другими объектами группы. На
рис. 11.8 условно показано по одно-
му объекту каждого типа, в дей-
ствительности их обычно бывает в
группе до нескольких десятков.
Устройства уровня I осуществляют
функции АСР и дистанционного
управления. Формирование команд
на включение и отключение обору-
дования осуществляется логически-
ми устройствами ЛУ уровня II. Эти
устройства воздействуют на управ-
ляемые объекты через блоки комму-
тации 4.
Обычно на уровне II выделяют-
ся отдельные устройства технологи-
ческих защит ТЗ, которые срабаты-
вают при неисправностях как в тех-
нологическом оборудовании группы,
так и в ЛУ.
Кроме информационных и управ-
ляющих функций ФГУ выполняют и
вспомогательные функции, которые
в основном сводятся к самоконтро-
лю исправности. В современных си-
стемах функции контроля исправно-
сти ФГУ часто передаются УВМ.
При использовании ФГУ преду-
сматривается возможность управле-
ния от оператора. Если ФГУ рабо-
тает нормально, то роль оператора
сводится только к подаче команды
на пуск или останов функциональ-
ной группы. В перспективе предпо-
лагается, что подача таких команд
будет производиться от УВМ 9
(рис. 11.8). В случае отказа ФГУ
или необходимости проведения опе-
раций, не предусмотренных програм-
мами ФГУ, оператор может вмеши-
ваться в его работу. При этом воз-
можны два режима управления.
В первом, так называемом шаговом
режиме, все операции в пределах
данного шага выполняются ЛУ, ко-
торое сообщает о выполнении шага
оператору; переход к следующему
шагу требует команды оператора,
подаваемой в ЛУ. Во втором режи-
ме ЛУ отключается и оператор по-
дает команды непосредственно в
блоки коммутации 4 и на регулято-
ры 5. Технологические защиты в
этих режимах остаются в работе
В некоторых системах ФГУ
имеют трехуровневую структуру.
В них функции устройств нижнего
уровня I совпадают с изображенны-
ми на рис. 118 Над уровнем I
имеются два уровня: уровень. II и
уровень III. Устройства уровня II
(уровень подгрупп) выполняют опе-
рации, связанные с определением
правильной последовательности по-
дачи команд на блоки коммута-
ции 4. Устройства уровня III (уро-
вень группы) определяют требуе-
мый режим работы подгрупп или
агрегатов, входящих в группу в за-
висимости от режима работы блока.
С появлением микро-ЭВМ по-
явилась возможность сосредоточить
всю логику управления функцио-
нальной группой в одной микро-
ЭВМ и расположить ее непосредст-
венно у управляемых агрегатов
(встроенные системы управления).
Одна такая ЭВМ выполняла бы все
операции, поручаемые блокам ком-
мутации 4, регуляторам 5, логиче-
ским устройствам ЛУ, а также ча-
стично устройствам технологической
защиты ТЗ (рис. 11.8). Однако не-
смотря на перспективность таких
решений, они пока еще не вышли из
стадии лабораторных разработок.
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
УПРАВЛЯЮЩИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
В АСУТП АЭС
12.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Как было указано в гл. 1, основ-
ной подсистемой АСУ ТП является
управляющий вычислительный
комплекс УВК (или управляющая
вычислительная система УВС),
включающий электронно-вычисли-
тельную машину ЭВМ с относящи-
мися к ней устройствами, обеспечи-
вающими необходимые связи с объ-
ектом и операторами. В качестве
управляющих ЭВМ используются
только цифровые машины, инфор-
мация в которых представляется в
виде двоичных чисел.
Первоначальные попытки исполь-
зования ЭВМ для целей контроля
технологических процессов в атом-
ной энергетике относятся к концу
50-х годов. Малая производитель-
ность и низкая надежность приме-
няемых тогда ЭВМ, недостаточная
изученность технологического про-
цесса ограничивали функции этих
машин задачами сбора и система-
тизации информации и в отдельных
случаях определения некоторых
расчетных параметров. По мере
улучшения характеристик машин и
особенно с появлением мини-ЭВМ
на интегральных элементах непре-
рывно расширялись задачи ЭВМ и
АСУ ТП энергоблоков АЭС. В на-
стоящее время они выполняют мно-
гочисленные информационные и
управляющие функции В некото-
рых экспериментальных системах
ЭВМ передаются такие ответствен-
ные функции, как непосредственное
управление регулирующими стерж-
нями реактора и даже аварийная
защита.
Первой системой с ЭВМ в отечествен-
ной атомной энергетике явилась информа-
ционно-вычислительная система (ИВС)
«Карат» блока № 2 Белоярской АЭС, раз-
работанная на базе вычислительных машин
УМ-1-НХ. Впоследствии несколько инфор-
мационно-вычислительных машин ИВ-500
было введено в действие на ряде серийных
блоков с реакторами ВВЭР-440 Из-за ма-
лых вычислительных возможностей эти
машины выполняли функции сбора инфор-
мации, а также расчета отдельных технико-
экономических показателей В 1974 г на
блоке № 1 Ленинградской АЭС с реакто-
ром РБМК была пущена ИВС «Скала», по-
строенная на базе ЭВМ ВНИИЭМ-ЗМ, вы-
полняющая кроме функций сбора инфор-
мации большой объем необходимых для
управления блоком расчетов Аналогичные
системы установлены на других блоках с
реакторами РБМК В 1980- г на блоках
№ 3 Белоярской АЭС и № 5 Нововоронеж-
ской АЭС были введены в эксплуатацию
207
УВС «Комплекс-Уран», использующие ЭВМ
серии АСВТ-М М-7000. Эти системы пред-
назначены для выполнения большого объ-
ема информационных и управляющих функ-
ций. Система «Комплекс-Уран» является
серийной и внедряется на ряде блоков с
реакторами типа ВВЭР-440 и ВВЭР-1000.
Производится разработка УВС на базе ма-
шин серии СМ ЭВМ.
В настоящее время все вновь
вводимые атомные энергоблоки
оснащаются УВС. Их применение
позволяет повысить эффективность
работы блока в основном за счет
следующих факторов:
улучшения представления опе-
раторам информации о состоянии
управляемого объекта;
оптимизации статических режи-
мов блока;
сокращения времени пусков,
остановов 'И перегрузки топлива;
улучшения мобильности блоков,
связанной с требованиями энерго-
системы;
предотвращения и локализации
аварийных ситуаций;
облегчения анализа нормальных
и особенно аварийных процессов.
Технико-экономические оценки
показывают, что несмотря на зна-
чительную стоимость разработки и
изготовления современных УВС,
срок их окупаемости на АЭС не пре-
восходит 1—2 лет.
12.2.	СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЯЮЩИХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Как было указано в гл. 1, управ-
ление заключается в получении ин-
формации о состоянии технологиче-
ского объекта, переработке этой ин-
формации, выработке и передаче
управляющих воздействий на объ-
ект. Все эти функции <и должны осу-
ществляться УВК. Кроме того, для
выполнения информационных функ-
ций УВК должен предоставлять
оператору как первичную, так и пе-
реработанную информацию.
Основу УВК составляет собст-
венно ЭВМ или ядро вычислитель-
ного комплекса (рис. 12.1). В него
входит процессор Пр, который про-
изводит арифметические и логиче-
208
ские операции в соответствии с за-
данной программой. Программа*
представляющая собой последова-
тельность команд, а также числа,
над которыми производятся опера-
ции, хранятся в оперативном запо-
минающем устройстве ОЗУ. Хотя
ОЗУ современных ЭВМ ' обладает
очень высоким быстродействием
(время выборки числа из памяти
составляет 1—2 мкс), такая ско-
рость проведения многих операций
считается недостаточной и наиболее
часто встречающиеся в расчетах по-
следовательности команд — микро-
программы— хранятся не в ОЗУ, а
во вспомогательном запоминающем
устройстве ВсЗУ, время выборки из
которого меньше и составляет 0,2—
0,4 мкс. Кроме того, во ВсЗУ хра-
нятся программы, обеспечивающие
первоначальный запуск УВК и его
запуск после аварийных остановов
(рестарт) В некоторых ЭВМ ВсЗУ
носит название «устройство расши-
рения арифметическое» РАУ
Каждая ЭВМ снабжается инже-
нерной панелью ИП. На ИП распо-
ложены лампы индикации, показы-
вающие состояние устройств процес-
сора, а также клавиши, с помощью
которых осуществляется ручное
управление ЭВМ. Инженерная па-
нель служит для первоначального
запуска процессора, проверки его
работы и других вспомогательных
целей.
Объем выполняемых современ-
ными УВК функций настолько ве-
лик, что емкости ОЗУ бывает недо-
статочно для1 хранения всех необхо-
димых программ и обрабатываемых
ими данных. Поэтому кроме ОЗУ в
УВК имеются внешние запоминаю-
щие устройства (ВЗУ) (магнитные
диски и магнитные ленты). Они
способны хранить значительно боль-
шие, чем ОЗУ, объемы информации,
но время выборки у ВЗУ значитель-
но больше (до 0,1—10 с). Поэтому
в ВЗУ хранятся программы и ис-
ходные данные задач, которые ре-
шаются относительно редко (раз в
несколько десятков секунд и реже).
Рис. 12.1. Общая структура УВК
1 — устройства ввода аналоговых сигналов, 2— устройства ввода дискретных сигналов, 3 — устройства
ввода инициативных сигналов, 4 —устройства кодового управления, 5 — устройства вывода аналоговых
сигналов, 6 — операторы-технологи
При необходимости решения такой
задачи необходимая информация по
команде процессора передается в
ОЗУ, задача решается, а затем ин-
формация отправляется снова в
ВЗУ до следующего момента реше-
ния.
Для ввода программ и исходных
данных, их отладки и коррекции в
процессе работы УВК, а также для
вывода неоперативной информации
вблизи ЭВМ располагаются устрой-
ства ввода-вывода данных УВВ.
Автоматизированные системы
управления технологическими про-
цессами работают как часть раз-
ветвленной системы АСУ. Поэтому
необходим обмен данными с други-
ми УВК. Так, УВК блока должен
обмениваться информацией с УВК
АЭС, УВК АЭС — с УВК энергоси-
стемы и т. д. Для этих целей в со:
ставе УВК имеются устройства пе-
редачи данных УПД. Передача
14—3154
информации от внешних устройств:
ВЗУ, УВВ, УПД и др. (они часто
объединяются общим названием
терминалы, или периферийные уст-
ройства) — к собственно ЭВМ осу-
ществляется через устройства со-
пряжения ввода-вывода УСВВ. При
необходимости передать информа-
цию какому-либо терминалу про-
цессор выдает из ОЗУ на УСВВ эту
информацию, а также указывает,
какой из подключенных к ЭВМ
терминалов должен ее принять Тер-
минал, получивший команду о прие-
ме, приводится в состояние готовно-
сти и воспринимает информацию
Аналогично организуется прием ин-
формации ЭВМ. Процессор через
УСВВ дает команду терминалу вы-
дать информацию, тот отправляет ее
на линии связи, откуда информация
через процессор отправляется в
ОЗУ. При передаче больших масси-
вов информации описанная органи-
209
зация обмена нецелесообразна, так
как все время передачи процессор
занят этими операциями и не мо-
жет выполнять других функций.
Поэтому передача больших масси-
вов осуществляется с помощью ка-
налов прямого доступа в память
{КПДП). При использовании
КПДП процессор в соответствии с
программой указывает КПДП тер-
минал, которому надо передать
(или от которого надо принять) ин-
формацию, и адрес передаваемого
массива в ОЗУ (откуда или куда
должна быть передана эта инфор-
мация), после чего КПДП выпол-
няет все операции обмена между
терминалом и ОЗУ без участия про-
цессора, который в это время ре-
шает другие задачи.
Все вышеперечисленное оборудо-
вание (оно размещается в помеще-
нии УВК) применяется не только в
АСУ ТП, но и в ЭВМ общего назна-
чения, предназначенных для прове-
дения научных, инженерных и эко-
номических расчетов, а также в
ЭВМ, используемых в АСУ высоких
уровней. Особенностью УВК, при-
меняемых в АСУ ТП, является на-
личие в них терминалов, предназна-
ченных для непосредственной связи
УВК с технологическим объектом.
Эти терминалы называются устрой-
ствами связи с объектом (УСО).
Кроме того, УВК АСУ ТП должны
иметь специальные устройства свя-
зи с операторами-технологами бло-
ка или АЭС {УСОП), находящиеся
в оперативном зале БЩУ (назва-
ние оператор-технолог подчеркивает
их отличие от операторов ЭВМ, на-
ходящихся в помещении УВК и
обеспечивающих правильность функ-
ционирования самого УВК).
Устройства связи с объектом
подразделяются на информацион-
ные ИУСО, предназначенные для
ввода информации от технологиче-
ского объекта управления ТОУ в
ЭВМ, и на управляющие УУСО,
предназначенные для передачи
управляющих воздействия от УВК
на объект.
210
Основной информацией о техно-
логическом объекте являются зна-
чения аналоговых величин (давле-
ния, расхода, температуры, нейтрон-
ного потока и т. п.), которые посту-
пают от первичных преобразовате-
лей в виде сигналов электрического
тока или напряжения различных па-
раметров. Задачей устройств ввода
аналоговых параметров является
преобразование этих сигналов в
цифровой код и передача его в
ЭВМ. Преобразование аналоговых
сигналов в цифровой код осуществ-
ляется аналого-цифровыми преоб-
разователями {АЦП). Так как ко-
личество аналоговых входов в УВК
достигает нескольких тысяч, иметь
такое количество АЦП в УВК неце-
лесообразно Поэтому между пер-
вичными преобразователями и АЦП
включаются коммутаторы К, по оче-
реди подключающие к АЦП один
из входов, это в несколько десятков
раз уменьшает требуемое количе-
ство АЦП. Быстродействие совре-
менных коммутаторов и АЦП поз-
воляет одному АЦП преобразовы-
вать в цифровую форму и переда-
вать в ЭВМ до ста и более аналого-
вых сигналов в секунду.
Другой группой сигналов, посту-
пающих в УВК, являются дискрет-
ные сигналы. Эти сигналы могут
принимать только два значения
«да» или «нет» (0 или 1). Примера-
ми могут служить сигналы от конеч-
ных выключателей задвижек, от вы-
ключателей насосов (все они могут
быть либо замкнуты, либо разомк-
нуты). Дискретные сигналы также
поступают на коммутаторы, кото-
рые по очереди подключают их к
преобразователям, присваивающим
сигналам 1, если контакт замкнут,
или 0, если контакт разомкнут (или
1 при наличии напряжения и 0 при
его отсутствии), и передающим эти
данные в ЭВМ. Опрос каждого дис-
кретного сигнала производится 1 раз
в 1—2 с Несмотря на столь высо-
кое быстродействие, для некоторых
целей задержка ввода сигнала в
ЭВМ даже на 1 с недопустима. Это
прежде всего относится к аварий-
ным сигналам, которые требуют не-
медленной реакции ЭВМ (обычно
допускается задержка не более
0,1 с). Поэтому часть дискретных
сигналов, требующих немедленной
реакции, вводится через устройство
ввода инициативных сигналов ИС.
При появлении одного из сигналов
на входе (замыкании или размыка-
нии контакта, появлении или исчез-
новении напряжения) эти устрой-
ства прерывают выполнение теку-
щей программы процессором и за-
пускают программы, необходимые
для отработки данного сигнала.
Управляющие сигналы, переда-
ваемые от УВК к технологическому
объекту, также могут быть дискрет-
ными и аналоговыми. Дискретными
являются сигналы типа «включить»
или «выключить» («открыть» или
«закрыть»). С помощью таких сиг-
налов включаются или выключают-
ся насосы, двигатели, открываются
и закрываются задвижки, регули-
рующие органы и т. п. Эти сигналы,
таким образом, эквивалентны пово-
роту ключа или нажатию кнопки
оператором. Передача дискретных
сигналов от УВК к ТОУ осуществля-
ется с помощью устройств кодового
управления (У КУ). Такое устрой-
ство содержит большое количество
выходов, каждый из которых под-
ключен к определенному исполни-
тельному механизму. По команде
процессора производится замыкание
(размыкание) контакта или появ-
ляется (исчезает) электрическое на-
пряжение.
Аналоговые выходные сигналы
применяются в том случае, если на-
до задать уставку регулятору, выве-
сти сигнал из ЭВМ на показываю-
щий стрелочный или самопишущий
прибор и т. п. Выдача таких сигна-
лов производится с помощью преоб-
разователей код — ток ПКТ, которые
по команде процессора выдают на
заданном выходе сигнал постоянно-
го тока, соответствующий величине
переданного процессором кода.
Терминалы связи с операторами-
технологами состоят из различного
14*
рода печатающих устройств, цифро-
вых и аналоговых, показывающих и
регистрирующих приборов, элект-
ронно-лучевых индикаторов (ЭЛИ).
На все эти устройства может выда-
ваться разнообразная информация
о состоянии ТОУ как по требованию
оператора, так и по инициативе
ЭВМ. Оператор также может воз-
действовать на работу ЭВМ, запус-
кая или останавливая некоторые
• программы. Следует отметить, что на
оператора технолога в отличие от
оператора машины функции ввода,
отладки программ и контроля ра-
боты отдельных устройств ЭВМ не
возлагаются и предназначенные для
этих целей терминалы в оператив-
ном зале не устанавливаются
Описанный набор устройств ха-
рактерен для всех УВК, работаю-
щих в АСУ ТП. Следует отметить,
что УВК, работающие в АСУ ТП
АЭС, имеют меньшее количество
устройств связи с объектом, так как
большинство данных в них посту-
пает через УПД от УВК АСУ ТП
блоков. Непосредственная связь осу-
ществляется только с общестанци-
онными технологическими система-
ми. Отдельные подсистемы АСУ ТП
блоков, располагающие собственны-
ми ЭВМ, также имеют подобный
набор устройств. Однако если они
выполняют только информационные
функции (как, например, ВРК), то
управляющие УСО в них отсутст-
вуют. Для повышения надежности
функционирования УВК широко
применяется дублирование как ЭВМ
в целом, так и отдельных устройств
комплекса При этом в случае вы-
хода из строя отдельных элементов
УВК их функции автоматически
берут на себя другие элементы, а
отказавшие элементы могут быть
заменены или отремонтированы
12.3.	ФУНКЦИИ УПРАВЛЯЮЩИХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
В АСУ ТП
Как и функции АСУ ТП в целом,
функции УВК можно разделить на
информационные, управляющие и
вспомогательные (см. § 1.2).
211
Информационные функции. Ос-
новной информационной функцией,
выполняемой всеми вычислительны-
ми комплексами АСУ ТП, является
централизованный сбор информа-
ции, который производится путем
опроса аналоговых и дискретны^
•сигналов первичных приборов, под-
ключенных к ЭВМ через информа-
ционные устройства связи с объек-
том ИУСО. Опрос дискретных и
аналоговых сигналов производится
периодически с циклом от 0,1 до
10 с, некоторые дискретные сигналы
заводятся в УВК через устройства
ввода инициативных сигналов. Хра-
нящаяся в ОЗУ информация о со-
стоянии технологического объекта
является основой для выполнения
всех других функций УВК (как ин-
формационных, так и управляю-
щих). Для выполнения информаци-
онных функций необходима выдача
операторам-технологам информа-
ции, хранящейся в ОЗУ.
Простейшей формой выдачи опе-
раторам собранной УВК информа-
ции является представление инфор-
мации по вызову. Вызов осуществ-
ляется либо по адресному принци-
пу, когда параметру (или группе
параметров) присваивается опреде-
ленный цифровой или цифро-бук-
венный код, набираемый на специ-
альных наборных полях, либо по
предметному принципу, когда каж-
дому параметру (или группе пара-
метров) соответствует свой орган
вызова (кнопка), расположенный в
определенном месте мнемосхемы
или снабженный соответствующей
надписью. Представление информа-
ции осуществляется на цифровых
или аналоговых показывающих
(стрелочных) приборах; в послед-
нее время для представления как
цифровой, так и аналоговой инфор-
мации стали широко использоваться
электронно-лучевые индикаторы
Более сложной, но и более эф-
фективной функцией контроля яв-
ляется представление предваритель-
но отобранной информации. При
осуществлении этой функции ЭВМ
по заданным ей признакам отбирает
‘212
наиболее опасные параметры, т. е.
те из них, которые приближаются
к допустимым значениям или выхо-
дят за их пределы. По инициативе
ЭВМ или по требованию оператора
ему выдаются сведения с указа-
нием, в каких именно элементах
оборудования достигаются наиболее
опасные значения параметров. Есте-
ственно, что наряду с реализацией
этой функции у оператора должна
сохраняться возможность контроля
всех параметров по вызову.
К функции контроля близка по
своему характеру централизованная
сигнализация отклонений парамет-
ров. При выполнении этой функции
периодически происходит сравнение
цифровых значений аналоговых па-
раметров, хранящихся в ОЗУ ЭВМ,
с заданными уставками. Факт от-
клонения представляется оператору
с помощью специальных сигналов
на мнемосхеме (на панелях или
пультах), подсветкой кнопок пред-
метного вызова параметров, изме-
нением цвета или миганием пара-
метров на экранах ЭЛИ. Сигнали-
зация может быть индивидуальной,
когда сигнализирующий элемент со-
общает об отклонении одного па-
раметра, или групповой, когда сиг-
нализируется факт отклонения хотя
бы одного параметра в группе. При-
менение ЭВМ позволяет сигнализи-
ровать об отклонении большого ко-
личества параметров (без увеличе-
ния используемого оборудования),
автоматически менять уставки, улуч-
шать способы представления инфор-
мации об отклонениях. При этом
число сигнализируемых параметров
и объединение их в группы легко
может быть изменено без переделки
системы путем смены программ
ЭВМ.
На основании непосредственно
измеренных и занесенных в ОЗУ
ЭВМ значений параметров произво-
дится расчет косвенно определяе-
мых показателей. Такие расчеты
позволяют операторам определять
запасы до опасных значений пара-
метров, оптимизировать работу бло-
ка Косвенно определяемые показа-
-гели на АЭС подразделяют на фи-
зические, теплофизические, тепло-
технические и технико-экономиче-
ские.
Косвенное определение физиче-
ских параметров включает в себя
расчеты характеристик активной
зоны реактора: распределения ней-
тронного поля, содержания различ-
ных изотопов, распределение энер-
говыделения.
Теплофизические расчеты слу-
жат для определения температуры
оболочек твэлов, запасов до кризи-
са кипения, распределения паросо-
держания в каналах и других пара-
метров активной зоны.
В результате теплотехнических
расчетов получают показатели, ха-
рактеризующие работу тепломеха-
нического оборудования АЭС, на-
пример тепловую мощность блока.
Технико-экономические показате-
ли, вычисляемые с .помощью ЭВМ,
в основном совпадают с показателя-
ми, вычисляемыми в настоящее
время «вручную» на ТЭС и АЭС в
соответствии с действующими нор-
мативными документами. Преиму-
ществом выполнения этих функций
с помощью ЭВМ является большая
оперативность расчетов, а также
возможность увеличения числа опре-
деляемых показателей.
Расчеты косвенно определяемых
показателей могут служить и целям
диагностики состояния технологиче-
ского оборудования. Под диагности-
кой понимается определение перво-
причины нарушения нормальной
работы агрегата, вероятного места
появления неисправностей, а также
возможности дальнейшей эксплуата-
ции агрегата при выявлении неис-
правностей. Диагностика может
быть пассивной, при которой не на-
носится специальных возмущений на
ТОУ, или активной, при которой на-
носятся возмущения и излучаются
реакции объекта на них.
Для улучшения управления и
анализа прошлых режимов исполь-
зуется функция регистрации техно-
логических параметров и состояния
объекта. По роду используемых но-
сителей информации регистрацию,
применяемую в УВК, можно под-
разделить на следующие • виды:
запись в оперативные запоминаю-
щие устройства (ОЗУ); запись во
внешние запоминающие устройства
(ВЗУ); регистрацию на печатаю-
щих устройствах.
Запись в ОЗУ производится так
же, как при централизованном
контроле. Отличие заключается в
том, что при централизованном
контроле для каждого опрашивае-
мого параметра отводится одна
ячейка памяти. При каждом новом
цикле опроса предыдущее значение
стирается и заменяется вновь изме-
ренным. При регистрации в ОЗУ
для каждого параметра отводится
несколько ячеек и при новом цикле
опроса стирается самое «старое»
значение, а все последующие
остаются, таким образом, в ОЗУ
хранится не только текущее значе-
ние, но и некоторая предыстория.
Для уменьшения требуемых объ-
емов ОЗУ обычно регистрируются
не все контролируемые УВК пара-
метры, а только главнейшие из них
Кроме того, цикл обновления реги-
стрируемой в ОЗУ информации
обычно выбирается большим, чем
цикл опроса параметров. Несмотря
на эти меры количество информа-
ции, которую можно зарегистриро-
вать в ОЗУ, обычно невелико, и для
увеличения объема регистрации
применяются ВЗУ. Современные
ВЗУ позволяют регистрировать на
магнитных лентах и дисках практи-
чески неограниченные объемы ин-
формации за весьма длительные
промежутки времени, вплоть до все-
го периода эксплуатации установки
Однако для уменьшения стоимости
ВЗУ как полное количество регист-
рируемых параметров, так и интер-
вал времени между записями обыч-
но ограничивают.
Зарегистрированные в ОЗУ и
ВЗУ записи не могут быть непо-
средственно восприняты операто-
ром Поэтому для ознакомления с
этой информацией она должна быть
переведена в доступную форму
213
С этой целью необходимая инфор-
мация может быть вызвана на ЭЛИ.
Однако для целей регистрации ча-
ще используются печатающие уст-
ройства. Последний способ имеет то
преимущество, что отпечатанные на
бумаге записи могут храниться в
архивах неограниченно долго, а со-
ответствующая информация может
быть стерта из памяти ЭВМ.
По функциональному признаку
все виды регистрации можно под-
разделить на периодическую регист-
рацию; регистрацию по вызову (од-
нократную и многократную); реги-
страцию отклонений; регистрацию
результатов диагностических про-
грамм; регистрацию действий опе-
ратора; регистрацию предаварий-
ных и аварийных ситуаций.
Периодическая регистрация осу-
ществляется путем записи в ОЗУ,
ВЗУ или печати на бумажные носи-
тели через определенные интервалы
времени заданного набора парамет-
ров вне зависимости от состояния
технологического объекта. В настоя-
щее время периодически печатаются
в основном технико-экономические
параметры со значительными интер-
валами (до 1 раза в смену).
Более эффективной, чем перио-
дическая регистрация, для опера-
тивного анализа работы объекта яв-
ляется регистрация отклонений па-
раметров. При этом значение пара-
метра регистрируется (в памяти
ЭВМ или на печатающих устройст-
вах) только в том случае, если оно
вышло за допустимые значения.
Близкой по характеру к регист-
рации отклонений является регист-
рация результатов диагностических
программ. Если эти программы об-
наруживают неправильности в ра-
боте какого-либо агрегата, эта ин-
формация автоматически выводится
на печатающие устройства с указа-
нием агрегата и характера наруше-
ния. Обычно такая регистрация
сопровождается выводом на другие
устройства (табло сигнализации,
ЭЛИ).
Для анализа правильности
управления блоком в память ЭВМ
214
заносится информация о воздейст-
виях операторов на запорные, регу-
лирующие органы и механизмы соб-
ственных нужд. Эта информация
хранится в ВЗУ в течение заданного
времени (смены, суток). При необ-
ходимости данные могут быть напе-
чатаны с указанием характера опе-
раций и времени их проведения
Одной из важнейших функций
ЭВМ является регистрация пред-
аварийных и аварийных ситуаций»
необходимость которой вызывается
тем, что традиционные методы ре-
гистрации и сигнализации парамет-
ров в аварийных ситуациях далеко
не всегда позволяют определить
первопричину аварий, проанализи-
ровать правильность действий пер-
сонала и работы аварийных защит.
Значительный интерес представляет
изучение поведения технологических
параметров в течение некоторого
времени (нескольких минут) до
срабатывания первой аварийной за-
щиты. До появления ЭВМ это про-
водилось по показаниям самопишу-
щих приборов, но объем и точность
такой регистрации недостаточны, а
также не удается полностью восста-
новить последовательность срабаты-
вания защит
Для регистрации предаварийных
и аварийных ситуаций в память
ЭВМ с заданным циклом постоянно
заносится некоторый определенный
набор параметров. Цикл записи
обычно устанавливается в пределах
от 10 до 60 с. Количество запомина-
емых параметров в различных си-
стемах колеблется от 100 до 500.
Время ТМакс, в течение которого
хранится «предыстория», составляет
от 10 до 20 мин. Запись в память
осуществляется по «кольцевому»
принципу, т. е каждый новый мас-
сив параметров записывается на
место самого «старого» массива,
записанного Тмакс времени тому на-
зад. Хранение этой информации
осуществляется в ВЗУ. При появле-
нии первого аварийного сигнала
стирание «старой» информации пре-
кращается и начинается запись в
специально отведенные зоны ОЗУ
значений текущих параметров с
циклами, меньшими, чем при записи
«предыстории». Одновременно фик-
сируются положения запорных и ре-
гулирующих органов и действия
оператора. Особое внимание уделя-
ется правильной записи последова-
тельности и времени срабатывания
защит (требуемая точность — около
0,1 с), для чего эти сигналы вводят-
ся через устройства ввода инициа-
тивных сигналов; при срабатывании
защит прерывается работа процес-
сора и эти моменты точно фиксиру-
ются специальными программами
После окончания аварийного ре-
жима информация, описывающая
поведение установки как до начала
аварии (за время Тмакс), так и пос-
ле ее возникновения, печатается и
анализируется оперативным персо-
налом.
К информационным функциям
УВК также относится обмен инфор-
мацией с вышестоящими и (если у
данной АСУ имеются подчиненные
системы) нижестоящими УВК.
Обычно в вышестоящие АСУ пере-
дается специально обработанная
обобщенная информация, характе-
ризующая общее состояние техноло-
гического оборудования. От выше-
стоящих АСУ принимается инфор-
мация, задающая требуемый режим
работы ТОУ (необходимая мощ-
ность, команды на останов, пуск
ит п.). На АЭС некоторые слож-
ные неоперативные задачи, относя-
щиеся к управлению блоком, выпол-
няются не ЭВМ блоков, а более
мощными ЭВМ АСУ ТП АЭС, в
этом случае УВК блока должен пе-
редавать ЭВМ АСУ ТП АЭС всю
необходимую исходную информа-
цию и принимать результаты расче-
та, на основании которых ведется
управление блоком. Если в составе
АСУ ТП имеется несколько ЭВМ,
между ними также организуется
обмен информацией.
Управляющие функции УВК мо-
гут реализоваться выдачей советов
оператору, воздействием УВК на ло-
кальные системы управления и не-
посредственным воздействием на ис-
полнительные органы и механизмы
собственных нужд. На первых эта-
пах применения УВК предпочти-
тельным считается управление пу-
тем выдачи советов оператору, так
как при таком способе отказы и
случайные сбои ЭВМ не приводят к
выдаче ложных команд на объект.
Наиболее распространенной формой
такого управления является выдача
инструкций по ведению переходных
режимов на экранах ЭЛИ Опера-
тор, получая сообщение, имеет воз-
можность дополнительно проконтро-
лировать его правильность и осуще-
ствить рекомендуемую операцию
(рис 12.2,а). Запуск программ, осу-
ществляющих подготовку и выдачу
таких инструкций, производится
оператором при необходимости про-
извести какие-либо изменения в
объекте (например, увеличить мощ-
ность, включить или отключить пет-
лю); так же может производиться
автоматический запуск программ
при появлении нарушений в работе
объекта, которые требуют вмеша-
тельства оператора (например, ава-
рийное отключение петли при отка-
зе ГЦН). Управление с помощью
советов применяется и для оптими-
зации режима работы блока. При
этом ЭВМ рассчитывает оптималь-
ные значения параметров (положе-
ние регулирующих стержней, число
работающих насосов и т. д ) и вы-
дает это сообщение на экран ЭЛИ.
Реализацию рекомендованного ре-
жима производит оператор.
Другой формой участия УВК в
управлении является ведение опера-
ций под контролем машины. При
этом ЭВМ при каждой проводимой
оператором операции проверяет ее
допустимость и в случае, если про-
ведение операции при данном со-
стоянии объекта недопустимо, выда-
ет команду на блокирующее устрой-
ство, запрещая ее проведение
(рис. 12 2,6). Одновременно на ЭЛИ
выдается сообщение о причинах за-
прета. Обычно оператор имеет воз-
можность отменить запрет, налагае-
мый ЭВМ, и, если считает операцию
необходимой, провести ее
215
Рис 12 2 Способы реализации управляющих воздействий УВК*
а — управление выдачей советов, 6 — управление выдачей советов и блокировкой неправильных опера
ций, в — изменение задания локальным регуляторам параметров их настроек, г — включение и выклю-
чение локальных автоматических устройств, д — непосредственное автоматическое управление, е — ди-
станционное управление с помощью УВК, / — оператор, 2 — ключ управления, 3 — усилитель мощности,
4 — исполнительный орган, 5 — блокирующее устройство,6 — регулятор, 7 — первичный преобразователь,
--------—текстовая информация,------------дискретные сигналы,------------аналоговые сигналы
Управление путем воздействия
на локальные системы может осу-
ществляться изменением задания
автоматическим регулятором с по-
мощью аналогового выходного сиг-
нала в целях оптимизации техноло-
гического режима (рис. 12.2,в).
Управляющие сигналы УВК могут
использоваться для оптимизации
работы автоматических регуляторов
путем расчета и автоматического
изменения их параметров настроек.
При изменении технологического
режима может производиться с по-
мощью дискретных сигналов вклю-
чение или отключение автоматичес-
ких регуляторов (рис. 12.2,г) или
запуск устройств ФГУ.
При непосредственном воздей-
ствии УВК с помощью устройств
кодового управления передает ко-
манды на усилители мощности, уп-
равляющие задвижками, регулиру-
ющими органами, механизмами соб-
ственных нужд (рис. 12.2,д). При
такой организации управления (она
называется централизованной) ло-
кальные системы (регуляторы,
ФГУ) могут отсутствовать
В целях сокращения оператив-
ных пультов управления в некото-
216
рых системах с помощью УВК в
порядке эксперимента реализуется
также функция дистанционного уп-
равления. При этом у оператора
отсутствуют индивидуальные или
вызывные органы дистанционного
управления, а передача воздействия
на объект производится через тер-
миналы связи с УВК. Код требуе-
мой операции набирается, например,
на клавиатуре ЭЛИ. УВК воспри-
нимает эту информацию и пе-
редает воздействие на соответству-
ющее исполнительное устройство
(рис. 12 2,е). Одновременно УВК
может контролировать допустимые
операции.
Вспомогательные функции необ-
ходимы для обеспечения нормаль-
ной работы УВК и АСУТП в целом.
К ним относятся начальный ввод,
трансляция, редактирование и .от-
ладка программ ЭВМ; диспетчери-
зация, т. е. обеспечение правильной
последовательности выполнения
ЭВМ различных задач; автомати-
ческий перезапуск (рестарт) прог-
рамм при случайных сбоях; контроль
работы устройств ЭВМ; автомати-
ческий ввод резерва при отказе от-
дельных устройств и ЭВМ в целом;
контроль работы первичных преоб-
разователей, регуляторов, ФГУ и
других технических устройств АСУ
ТП, не относящихся к УВК; атома-
тическая защита от использования
в расчетах недостоверной информа-
ции, а также от воздействия УВК
на неисправные локальньие системы
и исполнительные органы.
Большинство вспомогательных
функций УВК выполняется с ис-
пользованием специальных прог-
рамм (программным способом), не-
которые выполняются аппаратным
способом, т. е. в УВК имеются
специальные устройства, обеспечи-
вающие эти функции. Соответствую-
щие программы и устройства зави-
сят от конкретного исполнения УВК
и применяемого комплекса прог-
рамм и описаны в §12.5—12.7
12.4.	ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
6 УВК
Вся информация, хранящаяся в ЗУ
УВК, подразделяется на программы, содер-
жащие сведения о требуемых операциях, и
операнды, т. е. данные, с которыми произ-
водятся эти операции. Основной объем опе-
рандов составляет числовая информация.
Для записи чисел в ЭВМ используется
двоичная система счисления, при которой
используются две цифры — 0 и 1. Говорят,
что элементарная ячейка памяти ЭВМ, в
которой можно разместить один разряд
(цифру) двоичного числа, содержит один
Зит информации. Бит представляет собой
очень малую единицу, например для записи
числа 16 требуется 4 бита, а 1024 —
10 бит), поэтому часто рассматривают дру-
гую единицу — байт, который равен восьми
битам (т. е это информация, которая со-
держится в восьмиразрядном двоичном
числе).
Основной единицей информации, кото-
рой оперирует ЭВМ, является слово
В мини-ЭВМ, используемых в УВК, в од-
ном слове содержится 16 двоичных разря-
дов (2 байта) Ч Объем памяти ОЗУ обычно
измеряется в килословах (ксловах). В од-
ном килослове содержится 1024=210 слов,
т. е если ОЗУ имеет, например, емкость
в 4 кслов, это означает, что в нем можно
разместить 4096 шестнадцатиразрядных
двоичных чисел Соответственно один ки-
лобайт (кбайт) равен 1024 байтам Емкость
ВЗУ обычно измеряется в мегабайтах
(Мбайт); один мегабайт равен 10е байтам.
Числовая информация может быть
представлена в УВК в форматах целых,
вещественных чисел и в специальных фор-
матах
При записи в формате целых чисел под
число отводится одно шестнадцатиразряд-
ное слово (2 байта). Один разряд отводит-
ся под знак числа, а остальные 15 — под
его значение (рис. 12.3,а) В пятнадцати
разрядах можно записать максимальное
положительное двоичное число, равное
111111111111111 = 1 -214+
+ 1-213+ ... +Ь21+1=32 767.
Таким образом, положительные числа
(они содержат 0 в знаковом разряде) мо-
гут быть представлены в диапазоне 0<ЛГ<
<32 767.
Запись положительных чисел произво-
дится в прямом коде. Отрицательные числа
(они содержат единицу в знаковом разря-
де) представляются в ЭВМ в дополнитель-
ном коде. Для получения дополнительного
кода следует все единицы в записи двоич-
ного числа заменить нулями, нули — едини-
цами и к полученному результату приба-
вить 1
При использовании дополнительного ко-
да в формате целых чисел могут быть за-
писаны значения, лежащие в диапазоне —
32 768<7V<32 767.
Это диапазон недостаточен для прове-
дения многих расчетов, кроме того, многие
величины выражаются не только целыми,
1 В больших вычислительных машинах
серии ЕС ЭВМ принято, что одно слово
содержит 4 байта В настоящем пособии
рассмотрены только управляющие ЭВМ
серии М-7000 и СМ ЭВМ
0 1...............................
Значение числа
Знак числа
О .... 5 6
Служебная
информация
Код параметра
0 1 ...................15	0.......7 8 ...... 14 15
41	.	1	—Д
Знак числа Мантисса б)	Порядок Знак порядке
Рис 12 3 Представление чисел в УВК
а — целые, б — вещественные; в — специальный формат

217
но и дробными значениями Поэтому в
ЭВМ также широко используют формат
вещественных чисел. В этбм формате число
записывается в виде
А= + Л4-2±Р,
где М — мантисса числа; Р — порядок
При записи в памяти ЭВМ под веще-
ственное число отводится 2 слова (4 бай-
та) (рис. 12 3,6). Из них 3 байта отводят-
ся для записи мантиссы М (один разряд
под знак и 23 — под значение мантиссы),
а один байт — для записи порядка Р (один
разряд — знак порядка, 7 — значение).
Предполагается, что мантисса записана в
виде двоичной дроби с запятой, стоящей
перед левым разрядом (т. е Л4<1) В па-
мяти ЭВМ вещественные числа хранятся
в нормализованном виде, при котором абсо-
лютное значение мантиссы удовлетворяет
условию 0,5< |М | < 1,0
Нормализацию всегда можно произвес-
ти, изменяя значение порядка Р Поря-
док Р записывается как целое семиразряд-
ное число и может изменяться в. диапазо-
не—128<Р<127
Таким образом, при записи как поло-
жительных, так и отрицательных чисел
число А, записанное в вещественном фор-
мате, может меняться в диапазоне
0,5 • 2-128 < | А | <1-2127 или 1,5- 10"39С
< | А | <1,7-1038.
Такой диапазон обычно достаточен
для проведения любых расчетов Следует,
однако, указать, что точность записи ман-
тиссы (23 двоичных разряда, что прибли-
зительно соответствует семи десятичным)
не всегда достаточна Поэтому в необходи-
мых случаях прибегают к формату веще-
ственных чисел двойной точности, в кото-
ром одному числу отводится три слова
Дополнительные 16 разрядов отводятся под
мантиссу, которая имеет, таким образом,
39 разрядов (что приблизительно соответ-
ствует 12 десятичным)
В программах, по которым совершают-
ся операции над числами, указывается, в
каком формате они записаны Поэтому в
зависимости от указанного формата про-
грамма выбирает из памяти одно, два или
три слова, описывающие данное число, и
проводит с ними операции по правилам
действий с целыми, вещественными или ве-
щественными с двойной точностью числами
Кроме чисел в ЭВМ необходимо хра-
нить символьную информацию, например
тексты, выдаваемые на экран ЭЛИ или на
печатающие устройства Для хранения од-
ного символа отводится один байт (т е.
в одном слове содержится два символа).
С помощью 8 разрядов можно закодиро-
вать 28 = 256 различных символов, этогр
достаточно, чтобы кодировать русские и
латинские буквы, десятичные цифры и
спецсимволы (плюс, минус, скобки, знаки
препинания и т п) Никаких преобразова-
ний этих символов в ЭВМ не производится,
они вводятся в память с внешних носите-
лей и выводятся на устройства вывода для
большей ясности выдаваемых оператору со-
общений, т е тексты хранятся в памяти в
виде наборов символов, а ЭВМ вычисляет
численные значения параметров, преобразу-
ет их из двоичного в десятичный код и вы-
дает на печать вместе с текстовой инфор-
мацией
Описанные форматы используются в
большинстве современных мини-ЭВМ (в
частности, СМ-1, СМ-2, М-6000, М-7000),
и программы их обработки составляются
вместе с конструированием соответствую-
щих ЭВМ (они входят в общее программное
обеспечение, см § 12 7).'У ЭВМ, применя-
емых в АСУ ТП, возникает необходимость
оперирования числами, записанными в раз-
личного рода специальных форматах, ха-
рактерных для данного типа АСУ или для
ряда близких по назначению АСУ Прежде
всего это касается хранения информации
о значении аналоговых параметров Как
отмечалось в § 12 2, аналоговая информа-
ция вводится с помощью аналого-цифровых
преобразователей АЦП В зависимости от*
типа АЦП аналоговые сигналы кодируют-
ся 10-, 11-, 12- или 13-разрядным двоич-
ным кодом Для примера рассмотрим пред-
ставление аналоговой информации при
использовании 10-разрядных АЦП Как из-
вестно, каждый аналоговый сигнал изменя-
ется в определенном диапазоне, например,,
унифицированный сигнал постоянного тока
/ имеет диапазон 0</с5 мА. При этом
максимальному сигналу /макс =5 мА соот-
ветствует двоичная дробь.
0,1111111111 (2)=0,9990233(H))«1,0
При меньшем значении Входного сигна-
ла будет получаться пропорционально
меньшее число Для определения, какому
аналоговому сигналу соответствует данный
код %(2), необходимо вычислить
7 = Я(2)7макс/0,1111111111(2)
или, так как 0,1111111111« 1,0,
/ ~ Я(2)/макс.
В табл 12 1 приведены примеры пере-
счета двоичного десятичного кода в ана-
логовый сигнал при /макс «5 мА.
Таблица 12 1 Пересчет двоичного
кода в аналоговый сигнал (/макс = 5 мА>
Двоичный код	Десятичная дробь	Аналоговый сигнал, мА
0010000000	0,125	0,62
0100000000	0,250	1,25
1000000000	0,500	2,50
1010000000	0,625	3,12
1100000000	0,750	3,75
1110000000	0,875	4,38
1111110000	0,984	4,92
Аналогично производится пересчет кода
в исходный сигнал для других типов ана-
логовых сигналов Например, если первич-
218
ный преобразователь дает сигнал постоян-
ного напряжения в диапазоне 0—'t/макс, то
истинное значение входного напряжения,
соответствующее коду х(2), находится из
выражения
U = Х(2)^макс
Кроме того, для каждого параметра,
хранящегося в ОЗУ, требуется знать не
только значение соответствующих тока или
напряжения, но и его истинное значение.
Например, если известно значение измеря-
емого тока /, то при линейной зависимости
тока от параметра имеем
•^==7Рмакс//макс =
= Х(2)Р макс,
где Р— истинное значение параметра;
Рмакс — максимальное значение параметра,
соответствующее максимальному току дат-
чика
Значение Рмакс называется шкалой
данного параметра, а нахождение значения
параметра по двоичному коду х<2)— мас-
штабированием В программах ЭВМ содер-
жатся указания, какая шкала соответству-
ет каждому из поступающих в УВК ана-
логовых параметров
Для первичных преобразователей, вы-
ходной сигнал которых нелинейно связан
с измеряемым параметром, кроме масш-
табирования исходного электрического сиг-
нала необходимо по специальным форму-
лам провести линеаризацию Например,
для термоэлектрических термометров, ЭДС
которых нелинейно зависит от температу-
ры, по коду, полученному с помощью АЦП,
определяется значение ЭДС, а затем по
ЭДС и хранящимся в ОЗУ таблицам
рассчитывается температура
Вычисленное значение входного сигна-
ла обычно получают в формате веществен-
ных чисел, и дальнейшая их обработка
производится так же, как и других веще-
ственных чисел
Десятиразрядный код входного сигна-
ла (так же как и 11-, 12- и 13-разрядные
коды) занимает в памяти ЭВМ только
часть слова'. Для экономии памяти свобод-
ные разряды используют для записи другой
информации, относящейся к данному пара-
метру Такой информацией может быть
признак выхода за допустимую зону (вверх
или вниз), признак необходимости мерцания
цифр при вызове на ЭЛИ, признаки недо-
стоверности значения параметра, получен-
ные в результате обнаружения ЭВМ неис-
правности в работе канала, по которому
вводится данная информация, и т п.
(рис 12 3,в). Конкретный набор таких
признаков зависит от функций, выполняе-
мых ЭВМ в данной АСУ ТП, и от разряд-
ности кода параметров
Кроме аналоговой информации в памяти
ЭВМ содержится большое количество дис-
кретной информации Каждый дискретный
«сигнал («да» — «нет») содержит 1 бит ин-
формации и может быть размещен в одном
разряде, поэтому для экономии памяти
дискретную информацию «упаковывают»,
т е размещают в одном слове памяти
16 различных дискретных параметров Та-
ким образом, одно слово может содержать
информацию о состоянии, например, ^на-
сосов (включено — выключено) Если ка-
кой-либо программе необходима информа-
ция о состоянии одного из насосов, в ней
должно быть указано, какое слово следует
извлечь из памяти и какой разряд в нем
показывает состояние этого насоса
Для повышения достоверности переда-
чи информации между устройствами УВК
вводится побайтный контроль по четности.
При передаче 16-разрядного слова факти-
чески передается 18 разрядов Два допол-
нительных разряда являются контрольны-
ми, причем каждый разряд соответствует
1 байту Если число единиц в передаваемом
байте четное, в контрольном разряде запи-
сывается 1, если нечетное — 0 При приеме
слова сравнивается число принятых единиц
байта со значением контрольного разряда,
и при несовпадении делается заключение
об ошибке при передаче слова
12.5.	ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
УПРАВЛЯЮЩИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Как отмечалось в § 12.1, совре-
менные УВК строятся на базе се-
рийных мини-ЭВМ (М-7000, СМ-2
и др.).Технологические особенности
автоматизируемых объектов требу-
ют различного объема ОЗУ, разного
набора устройств связи с объектом,
терминалов связи с оператором и
т. д Для возможности удовлетво-
рения этих требований с помощью
серийных ЭВМ они выполняются
по агрегатированному принципу.
Это означает, что ЭВМ фактически
представляет собой набор усройств,
предназначенных для выполнения
различных функций. Эти устройства
могут соединяться между собой в
разных сочетаниях, образуя вычис-
лительный комплекс, соответствую-
щий требованиям ТОУ. Устройства,
выполненные по агрегатированному
принципу, должны удовлетворять
условиям конструктивной унифика-
ции, а также электрической и алго-
ритмической унификации сопряже-
ний. Конструктивная унификация
означает, что различные устройства
должны иметь одни и те же разме-
ры, одинаковые разъемы и способы
крепления (на практике имеется
ограниченное число типоразмеров).
219
Это позволяет иметь в одинаковых
шкафах различный набор блоков, а
в блоках — различный набор функ-
циональных плат (модулей).
Электрическая унификация со-
пряжений означает, что информа-
ция между различными устройства-
ми передается с помощью электри-
ческих импульсов со стандартными
напряжением, длительностью и пос-
ледовательностью, линии связи
между устройствами имеют одина-
ковое число проводов. Алгоритми-
ческая унификация сопряжений оз-
начает, что одинаковы как способы
кодирования информации, переда-
ваемой к различным устройствам и
принимаемой от них, так и коман-
ды, которыми процессор управляет
различными устройствами. На прак-
тике полная унификация сопряже-
ний нецелесообразна и используют-
ся 2—3 варианта сопряжений, при-
чем существуют устройства, автома-
тически преобразующие сигналы од-
ного сопряжения в сигналы друго-
го. Стандартизация сопряжений
позволяет в зависимости от требо-
ваний ТОУ в разных комплексах
вставлять в один и тот же разъем
различные устройства (например,
устройство ввода или вывода ин-
формации). Правильность управле-
ния этими устройствами обеспечи-
вается с помощью программ, в ко-
торых указывается, как надо управ-
лять устройством, подсоединенным
к данному разъему.
Стандартизация конструкций и
сопряжений ЭВМ закреплена в
стандартах СССР и стран — членов
СЭВ, многие из них совпадают с
международными рекомендациями.
Благодаря этому в УВК имеется
возможность использовать кроме
изделий СССР продукцию многих
стран СЭВ.
В настоящем параграфе описы-
вается основная выпускаемая в на-
стоящее время в СССР совместно
со странами СЭВ система мини-
ЭВМ СМ-2. Учитывая, что на мно-
гих АЭС действуют системы с ма-
шинами М-7000, даются сведения о
технических средствах и этой систе-
мы. Кроме того, описывается систе-
220
ма М-60, используемая в качестве
информационного УСО в УВК, по-
строенных на базе М-7000.
Основным конструктивом СМ-2
являются автономные блоки, в каж-
дом из которых помимо собствен-
ных устройств размещаются собст-
венные источники питания и венти-
ляторы. Блоки устанавливаются в-
шкафах или монтируются на спе-
циальных подставках. Некоторые
блоки, относящиеся к периферий-
ному оборудованию, предназнача-
ются для настенного монтажа.
Функциональное назначение многих
автономных блоков может изме-
няться путем установки модулей в
имеющиеся в них разъемы Модули
не являются автономными и пита-
ются от источников блока.
При разработке СМ-2 уделялось
особое внимание надежности, кото-
рая достигается как путем повыше-
ния надежности используемых уст-
ройств, так и введением резервиро-
вания. Структура средств СМ-2
позволяет использовать в» одном
комплексе два или больше процес-
соров, подключать периферийные
устройства сразу к двум процессо-
рам, вводить в УВК аналоговые
сигналы от одного датчика по двум
независимым каналам. Благодаря
этим мерам при отказе отдельных
устройств УВК в целом полностью
или частично продолжает выпол-
нять свои функции.
Ядро вычислительного комплекса, СВВ
и РИМ. Процессор СМ-2П конструктивно
выполняется в виде автономного блока с
габаритами 482,6X310,3X799 мм. Кроме
собственно процессора и источников пита-
ния в блоке размещаются восьмиканальный
, коммутатор (КМР-8) и впомогательное
ЗУ. Четыре канала КМР-8 предназначают-
ся для связи с устройствами оперативной
памяти УОП, три — для связи с внешними
устройствами через согласователи ввода-
вывода СВВ, один — для связи со вторым
процессором комплекса через блок контро-
ля (рис. 12.4).
Во вспомогательном ЗУ хранятся мик-
ропрограммы, по которым производится вы-
полнение часто встречающихся вычислений.
Благодаря значительной емкости ВсЗУ
(8 кслов) существует возможность расши-
рения исходного набора микропрограмм
путем записи дополнительных программ,
необходимых потребителю.
В ОЗУ УВК одновременно хранятся
программы многйх задач, поэтому случай-
ный сбой в одной из них может привести
к неправильному обращению к памяти и к
разрушению информации других программ.
Во избежание этого в процессоре
имеется система защиты памяти. Каж-
дой задаче отводится определенная
область, и при обращении к памяти
каждый раз анализируется, находится ли
запрашиваемое или записываемое слово в
допустимой области. В случае несоответст-
вия команда не выполняется, а выполнение
данной программы прекращается
Процессор ЭВМ М-7000 близок по сво-
им характеристикам к СМ-2П, отличаясь
конструктивным исполнением (он встроен
в шкаф), несколько меньшим быстродейст-
вием и объемом ВсЗУ
Устройство оперативной памяти УОП
(А211-18) представляет собой автономный
блок (габариты 755X310,3X482,6 мм), со-
держащий 32 18-разрядных килослов (16
разрядов используются для хранения ин-
формации и два — для контроля).
Всего к процессору может быть под-
ключено до четырех УОП. В УОП имеется
четырехканальный коммутатор КМР-4, че-
рез который каждый блок УОП может свя-
зываться с процессором или КПДП
(рис 12.4).
Канал прямого доступа в память
КПДП (А 152-6) выполнен в виде автоном-
ного блока (размеры 482X221X755 мм),
который кроме собственно КПДП включает
в себя коммутатор КМР-8, через который
КПДП связывается с тремя СВВ и четырь-
мя УОП. Два внешних устройства ПУ
(обычно требующих наибольшей скорости
обмена) подключаются к КПДП непосред-
ственно (рис 12 4). Скорость обмена для
непосредственно подключенного терминала
700 кслов/с, для терминала, подключенно-
го через СВВ, — 350 кслов/с
Согласователь ввода-вывода СВВ
(А491-6) конструктивно выполняется в виде
автономного блока (482,6X354,8X693 мм)
и содержит 16 разъемов, в каждый из ко-
торых может быть подключен интерфейс-
ный модуль (ИМ) периферийного устрой-
ства Интерфейсный модуль представляет
собой печатную плату, с двух сторон кото-
рой имеются разъемы, один из которых
подключается к СВВ (или РИМ, см. ниже),
а к другому разъему подключается кабель
связи с периферийным устройством На
печатной плате ИМ размещены микромо-
дульные схемы, обеспечивающие необходи-
мое преобразование сигналов, поступающих
от процессора к периферийному устройству
(или от периферийных устройств к про-
цессору). Так как к процессору подключа-
ются три СВВ, общее число периферийных
устройств, которые могут быть подключены
к процессору через СВВ, равно 48 (16X3).
Кроме того, число устройств, подключаемых
к СВВ, ограничено форматом команд,
управляющих вводом-выводом. В команде
на кодировку номера периферийного уст-
Рис. 12.4. Структурная схема ядра УВК
СМ-2
ройства отводятся шесть двоичных разря-
дов, и, следовательно, может быть закоди-
ровано не более 2е=64 номеров
Для увеличения числа подключаемых
периферийных устройств используется'
разветвитель интерфейсов мультиплексный
РИМ-1 (А714-5), который представляет со-
бой автономный блок (482X354X693 мм).
С помощью специальных модулей внутри-
системной связи (МВС) А723-5 РИМ под-
ключается к вычислительному комплексу
УВК (рис. 12 5). Электрические параметры
линии связи между РИМ и УВК позволя-
ют относить РИМ на расстояние до 3 км,
т. е. РИМ-1 можно размещать вблизи тер-
минальных устройств, экономя, таким об-
разом, кабель. Конструкция РИМ-1 позво-
ляет одновременно подключить его к двум
УВК (рис. 12.5), что дает возможность
производить обмен информацией с термина-
лом при отказе одного из ВК. Периферий-
ные устройства подключаются непосредст-
венно к РИМ-1 (до 16 шт.), кроме того,
к одному РИМ-1 можно подключить да
8 устройств РИМ-2, к каждому из которых
также подключается до 16 периферийных,
устройств. Как и РИМ-1, РИМ-2 конструк-
тивно выполнен как автомный блок.
Допускаемое расстояние между РИМ-1
и РИМ-2 — 8 м. Для кодировки подключа-
Рис. 12.5. Схема подключения
лей интерфейсов РИМ к УВК
разветвите-
221
-емых к УВК периферийных устройств ис-
пользуется двухступенчатая адресация, при
которой для поиска нужного терминала в
программе отводятся две команды, с по-
мощью одной из них кодируется номер
РИМ, а с помощью второй — номер устрой-
ства, подключенного к данному РИМ, с Ко-
торым следует установить связь
В системе М 7000 для подключения
терминалов используются расширители
ввода-вывода (РВВ), расширители связи с
объектом (РСО) и разветвители сопряже-
ний (PC), выполняющие функции, анало-
гичные СВВ и РИМ
Особенностью УВК является необходи-
мость выполнения задач в заданные момен-
ты или через заданные промежутки време-
ни Для возможности работы в таком ре-
жиме в состав УВК включается специаль-
ное устройство — таймер, которое выраба-
тывает сигналы точного времени Таймер
А124-2, применяемый в СМ-2 и М-7000,
выдает серии импульсов'с интервалами от
0,01 до 10 000 мс Таймер может контроли-
ровать исправность процессора, выдавая
в него специальные сигналы При отсутст-
вии реакции на такой сигнал таймер сооб-
щает об отказе процессора. Кроме того,
таймер может ограничивать время реше-
ния каждой задачи во избежание их за-
цикливания в случае сбоев в программе
Внешние запоминающие устройства.
В современных УВК наибольшее распро-
странение получили ВЗУ — накопители на
магнитных дисках (НМД) и на магнитных
лентах (НМЛ)
В настоящее время существует НМД
с подвижными и неподвижными магнитны-
ми головками В НМД с подвижными го-
ловками для каждой стороны диска выде-
ляется одна головка, которая с помощью
специального устройства (суппорта) может
^наводиться на нужную дорожку диска.
Рис 12 6. Блок-схема устройств ввода ана-
логовых сигналов-
1 — первичные преобразователи с унифицирован-
ным сигналом напряжения, 2 — первичные преоб-
разователи с унифицированным токовым сигналом,
3 — термоэлектрические термометры; 4 — термо-
метры сопротивления, 5 — первичные преобразо-
ватели с неунифицированными сигналами
222
В НМД с неподвижными головками для
каждой рабочей дорожки выделяется своя
головка. Из-за отсутствия движущегося
суппорта НМД с неподвижными головками
имеют более высокую надежность, кроме
того, время выборки и записи информации
у них меньше, так как не требуется ожи-
дать, пока суппорт подойдет к нужной
дорожке, но НМД с подвижными головка-
ми имеет большую емкость Поэтому в
НМД с неподвижными головками обычно
записывается более важная и часто требу-
ющаяся информация, а в НМД с подвиж-
ными головками — большие массивы менее
ответственной информации В НМД с под-
вижными головками диски выполняются
сменными, на них можно записывать ин-
формацию, относящуюся к редко проводи-
мым (1 раз в несколько суток) расчетам,
при необходимости их выполнения диск
устанавливается в НМД
Накопители на магнитной ленте НМЛ
характеризуются более высокой надеж-
ностью и меньшей стоимостью, чем НМД,
однако они имеют большее время доступа
к информации (требуется перемотать значи-
тельную длину пленки для нахождения
нужной записи) и меньшую скорость обме-
на информацией В СМ ЭВМ применяются
НМЛ с бобинами и с кассетами, последние
имеют большую надежность, но меньшую
емкость
Информационные устройства связи с
объектом предназначены для ввода в УВК
аналоговых и дискретных сигналов, харак-
теризующих состояние ТОУ Для ввода
аналоговых сигналов служат аналого-
цифровые преобразователи АЦП (см.
§ 12 2 и 12 3) В СМ ЭВМ в качестве АЦП
используется модуль А611-19 Модуль
представляет собой плату с габаритными
размерами 235X140X32 мм, которая
вставляется в разъем СВВ или РИМ
Один из контактов этого разъема предна-
значен для ввода в АЦП преобразуемого
аналогового сигнала, а другие — для полу-
чения команд о работе АЦП и для выдачи
цифровой информации Аналого-цифровой
преобразователь преобразует нормирован-
ные сигналы напряжения (0—5 или 0—
10 В) в ll-разрядный двоичный код (см
§ 12 4) Время преобразования сигнала —
30 мкс, погрешность преобразования — не-
более 0,1%
Аналоговые сигналы подаются в АЦП
через коммутатор (рис 12 6) В СМ ЭВМ
нормированные сигналы напряжения (0—
10 В) подаются непосредственно в комму-
татор сигналов среднего уровня КССУ
А612-11. Токовые нормированные сигналы
(0—5 мА) подаются в коммутатор через
модули нормализации МН, где преобразу-
ются в нормированные сигналы напряже-
ния В КССУ А612-11 имеются 32 бескон-
тактных полупроводниковых ключа Вход-
ные сигналы могут подключаться к КССУ
по двухполюсной схеме (рис 12 7,а), ког-
да оба провода, идущие от первичных
преобразователей (ПП), подключаются к
КССУ
Рис 12 7. Принцип работы коммутатора
а — двухполюсная схема подключения, б — однополюсная схема подключения
ключам, или по однополюсной схеме, ког-
да один провод подключается к ключу,
а второй — к общей шине (земле)
(рис 12.7,6). В первой схеме к одному
КССУ можно подключить 16 ПП, а во вто-
рой—32 Бесконтактные ключи (на
рис. 12 7 они условно обозначены как кон-
такты реле) замыкаются по команде про-
цессора При подключении по двухполюс-
ной схеме одновременно замыкаются два
соседние ключа, а при однополюсной схе-
ме— один, таким образом сигнал одного из
ПП передается на выход КССУ. Благодаря
применению бесконтактных ключей КССУ
А612-11 имеет малое время переключения
(4 мкс). Конструктивно коммутатор
А612-11 представляет собой модуль
(235X144X14,5 мм), имеющий с одной
стороны разъем, с помощью которого он
вставляется в СВВ или РИМ (рис 12 8)
На другой стороне модуля имеются клем-
мы, к которым подключаются провода,
передающие коммутируемые сигналы
В СВВ (или РИМ) может быть вставлено
несколько КССУ, обслуживающих один
АЦП (рис 12 8)
Работа КССУ и АЦП происходит
следующим образом Процессор по систе-
ме управляющих шин (проводов) ШИН-К
передает в СВВ (или РИМ) управляю-
щий сигнал УС о подключении к АЦП од-
ного из аналоговых входов с указанием
номера КССУ и номер входа в данном
КССУ Эти УС через разъемы поступают
во все КССУ, и тот коммутатор, код кото-
рого соответствует полученной команде,
подключает требуемый входной аналоговый
информационный сигнал АИС к шине (про-
воду) аналогового сигнала ШАС, также
проходящей через все разъемы СВВ
(РИМ), откуда он поступает и в АЦП.
Затем процессор дает команду на начало
преобразования данного АИС в дискрет-
ный информационный сигнал ДС. По за-
вершении преобразования ДС в виде
И-разрядного двоичного кода передается
по системе информационных шин ШИН-Т
в процессор
Бесконтактные ключи коммутатора
А612-11 вносят некоторую погрешность
(около 2 мВ) в коммутируемый сигнал.
Для сигналов среднего уровня возникаю-
щая при этом относительная погрешность
невелика (0,05%) Однако для преобразова-
ния сигналов низкого уровня (например, от
термоэлектрических термометров), значение
которых составляет несколько милливольт,
такая погрешность недопустима, так как
она становится сравнимой с полезным сиг-
налом
Для ввода сигналов низкого уровня
применяются индивидуальные и групповые
нормирующие преобразователи. Индивиду-
альные преобразователи ИНП постоянна
подключены к первичному преобразователю*
Рис. 12 8. Подключение АЦП и КССУ к?
СВВ или РИМ
223
К процессору или. СВВ
Дискретные сигналы
Аналоговые сигналы
Рис.
12 9.
Подключение устройств ввода
аналоговой и дискретной информации в СМ-2
и преобразуют его выходной сигнал в нор-
мированный сигнал среднего уровня (обыч-
но 0—10 В), который может подаваться
в КССУ (рис 12.6). Разработаны различ-
ные разновидности ИНП, которые могут
нормализовать входные сигналы различных
электрических параметров. Хотя схемы с
индивидуальными первичными преобразо-
вателями для всех сигналов низкого уров-
ня и применялись в первых ИВС, работав-
ших на тепловых и атомных электростан-
циях, наличие нескольких тысяч преобра-
зователей повышает стоимость и снижает
надежность системы В современных систе-
мах с помощью ИНП вводятся сигналы от
небольшого числа преобразователей обычно
с нестандартными выходными сигналами.
Для ввода сигналов термоэлектриче-
ских термометров и термометров сопро-
тивления, которые составляют подавляю-
щую часть сигналов низкого уровня (около
40% всех измеряемых параметров блока),
применяются групповые преобразователи
ГП, которые содержат в себе коммутатор
сигналов низкого уровня КСНУ и норма-
лизующий преобразователь НП Коммута-
тор последовательно подключает к НП
входные сигналы, которые преобразуются
в нормированные сигналы и подаются за-
тем на КССУ (рис. 12.6). В СМ ЭВМ для
измерения температуры разработаны ГП-З
А614-3 и ГП-4 А614-4. Преобразователь
ГП-З предназначен для коммутации и нор-
мализации сигналов 16 термометров сопро-
тивления или изолированных от земли
реохордов с пределами изменения сопро-
тивления 0—100, 0—120 и 0—300 Ом.
Преобразователь ГП-4 предназначен для
коммутации и нормализации сигналов тер-
моэлектрических термометров типов ТПП,
ТХК, ТХА или сигналов постоянного на-
пряжения 0—10, 0—20, 0—50, 0—100 мВ.
Оба преобразователя дают на выходе
унифицированный сигнал 0—5 мА или
Ю—10 В, который подается на один из вхо-
дов КССУ. Благодаря применению полу-
224
проводниковых бесконтактных ключей,
построенных на полевых транзисторах,
КСНУ вносят малую погрешность при ком-
мутации, не превышающую 0,4%. Преоб-
разователи ГП-З и ГП-4 имеют одинаковое
конструктивное исполнение и предназначе-
ны для настенного монтажа (габариты
540X240X280 мм). Они питаются непос-
редственно от сети 50 Гц, 220 В.
Для экономии кабеля имеется возмож-
ность относить ГП от КССУ на расстоя-
ние до 1 км и располагать их в непосред-
ственной близости от соответствующих
термометров. Управление коммутаторами
(подключение требуемого сигнала) осуще-
ствляется процессорами с помощью пяти-
разрядного двоичного сигнала. Для усиле-
ния управляющего сигнала процессора ис-
пользуются модули кодового управления
(МКУБ), описание которых дано ниже.
Подключение различных устройств ввода
аналоговой информации показано на
рис 12.9.
При построении УВК большое значе-
ние имеет обеспечение надежности по-
ступления аналоговой информации. Для
этого осуществляется контроль информа-
ционных каналов (коммутаторов, АЦП,
РИМ). Одним из методов контроля яв-
ляется подача| эталонного, заранее извест-
ного сигнала на один из входов коммута-
тора и сравнение его двоичного кода
с информацией, имеющейся в ОЗУ. Для
этого в СМ ЭВМ имеются модули, выдаю-
щие эталонные сигналы, имитирующие нор-
мированные сигналы, сигналы термоэлек-
трических термометров, термометров со-
противления и т. п. Несовпадение сигнала
с эталонным значением свидетельствует
о неисправности канала. Если не совпадает
с эталоном сигнал от одного коммутатора,
это свидетельствует о неисправности ком-
мутатора, если же не совпадают .сигналы
от всех коммутаторов, подключенных к
данному АЦП, то вероятнее отказ АЦП.
При этом информация, получаемая от всех
5^ 2208	90 BA
Дискретные сигналы	Аналоговые сигналы
Рис. 12 10. Подключение устройств вывода дискретных и аналоговых управляющих сигна-
лов в СМ-2
каналов, подключенных к данному комму-
татору или АЦП, не должна выдаваться
оператору или использоваться в расчетах
Для возможности получения информации
от данного первичного преобразователя
при отказе одного из устройств канала
ввода ш информации в СМ ЭВМ имеется
возможность дублирования ввода При
этом сигналы среднего уровня от первич
ных и индивидуальных нормирующих пре-
образователей одновременно вводятся в два
КССУ (рис 12 6), также имеется возмож-
ность одновременно вводить сигнал одного
термоэлектрического термометра или тер-
мометра сопротивления в два ГП Если
построить систему так, чтобы сигналы от
резервных КССУ и ГП вводились через
независимые АЦП, РИМ и СВВ, то надеж-
ность получения информации практически
определяется надежностью первичных и ин
дивидуальных нормирующих преобразова-
телей Для некоторых, особо ответствен-
ных параметров желательно дальнейшее
повышение надежности, что достигается
установкой двух одинаковых первичных
преобразователей, измеряющих один и тот
же параметр, информация от которых вво-
дится по различным каналам При дубли
ровании ввода информации в процессоре
периодически запускаются программы,
сравнивающие информацию, получаемую
по независимым каналам, и сигнализирую
щие о неисправности каналов при несовпа-
дении показаний
Ввод дискретной информации в СМ-2
осуществляется с помощью модулей ввода
инициативных сигналов МВвИС А622-8 и
модулей ввода-вывода дискретных сигна-
лов МВВДС А641-12. МВвИС работает
в одном из двух режимов В режиме 1
модуль реагирует (прерывает работу про-
цессора) при изменении состояния сигнала
из 0 в 1 либо из 1 в 0 по любому из под-
ключенных к нему 16 каналов Возможен
режим, в котором модуль реагирует на лю-
бое изменение сигнала, в этом случае
к одному модулю подключается 8 сигна-
лов. В режиме 2 опрос модуля осущест-
15—3154
вляет процессор в заданные программой
моменты времени вне зависимости от того,
произошло ли изменение состояния входов
или нет В МВвИС входная информация
подается в виде сигналов постоянного на-
пряжения (например, напряжение в диапа-
зоне 2,0—5,25 В воспринимается как 1, а
в диапазоне 0—0,8 В — как 0) Режим,
в котором работает МВвИС (1 или 2),
определяется программой процессора Ре-
жим МВВДС по вводу не отличается от
режима 2 МВвИС На вход МВВДС также
может быть подано до 16 дискретных сиг
налов в виде напряжения двух уровней,
соответствующих 0 и 1 Оба эти модуля
вставляются в разъемы СВВ или РИМ
Для ввода дискретной информации
в УВК М 7000 служит МВвИС А622-4,
предназначенный для восьми входов, и мо-
дуль ввода дискретной информации
МВвДИ (А662 2), предназначенный для
ввода 16 неинициативных сигналов
Большое количество дискретных сиг-
налов поступает от ТОУ не в виде напря-
жения, а в виде замыкания (или размыка-
ния) контактов реле, тумблеров, конечных
выключателей, запитывать напряжением
которые удобнее от УВК (так называемые
«сухие» контакты) Ввод таких сигналов
в СМ ЭВМ осуществляется через комму-
татор дискретных сигналов КДС, к кото-
рому можно подключить до 256 «сухих»
контактов Коммутатор подключается к
МВВДС, причем его можно относить от
МВВДС на расстояние до 1 км. В УВК
М 7000 сигналы от «сухих» контактов (не-
инициативные) вводятся через информа-
ционную подсистему М-60
Схема подключения устройств ввода
дискретной информации к СМ-2 представ-
лена на рис. 12 9
Управляющие устройства связи с объ-
ектом. Для осуществления управляющих
функций необходима передача управляю-
щих сигналов от УВК к ТОУ. Для управ-
ления насосами и другими механизмами
собственных нужд, задвижками и регули-
рующими органами постоянной скорости
225
Рис. 12.11. Режимы работы устройств ко-
дового управления:
а —управление с запоминанием, б —импульсное
управление, в — кодовое управление, 1 — коман-
да «включить»; 2 — команда «выключить», Ат —
время
применяются устройства кодового управ-
ления, дающие сигнал типа включить-вы-
ключить. Подача таких сигналов осущест-
вляется замыканием (размыканием) бес-
контактных ключей или контактов реле
В системе СМ-2 для этой цели служит мо-
дуль кодового управления бесконтактный
МКУБ, модуль ввода-вывода дискретных
сигналов МВВДС, модуль вывода дискрет-
ных сигналов МВДС, модуль управления
бесконтактный МУБ и коммутатор релей-
ных сигналов КРС (рис. 12 10).
* Модуль МКУБ А641-9 предназначен
для коммутации по командам УВК элек-
трических цепей постоянного тока Пере*
ключение осуществляется бесконтактно
с помощью тиристорных оптронов. Коли-
чество выходов 16. Коммутируемый ток —
до 0,2 А при напряжении до 48 В. Модуль
предназначен для управления сигнальны-
ми лампами, цифровыми индикаторами,
реле и (при наличии промежуточных уси-
лителей мощности) запорными и регули-
рующими органами и механизмами соб-
ственных нужд. Модуль вставляется
в СВВ или РИМ и осуществляет запоми-
нание информации, поступающей от УВК»
т е. после принятия команды «включить»
данный вход остается во включенном со-
стоянии до поступления команды «выклю-
чить» (рис. 12.11,а). Такой принцип удобен
при управлении механизмами собственных
нужд, запорными оргайами, устройствами
сигнализации, но неудобен при управлении
регулирующими органами постоянной ско-
рости, которые иногда приходится вклю-
чать на короткое время (несколько деся-
тых долей секунды). Прохождение прог-
рамм, дающих команду на включение и
отключение через такой малый промежу-
ток времени, вызывает определенные труд-
ности. Поэтому для кодового управления
используются модули импульсного управ-
ления, которые после получения от УВК
команды «включить» замыкают цепь и
оставляют ее включенной в течение задан-
ного промежутка времени Ат, определяемо-
226
йтВК1 0тВК2
у | Команда
Г“| Г^Вдерх*
I__I ।___I
КМ1 КРС2 ,
Рис. 12.12 Повышение надежности управ-
ления путем дублирования дискретных уп-
равляющих сигналов:
а — схема И, б — схема ИЛИ
го модификацией модуля, после чего цепь
размыкается (рис^ 12 11,6). В системе
СМ-2 эту функцию выполняет МВВДС
А641-12, который также может работать
и в режиме запоминания.
В некоторых случаях значение Ат вре-
мени включения исполнительного устрой-
ства должно быть переменным и опреде-
ляться программами УВК. В этом случае
прибегают к кодовому управлению с по-
мощью МВДС, каждый из которых может
управлять 16 выходами Для управления
МВДС УВК выдает две команды, одна из
которых указывает номер включаемого вы-
хода, а вторая — длительность времени
включения Ат (рис. 12 11,в)
Управление мощными цепями постоян-
ного и переменного тока (коммутируемый
ток — до 5 А, напряжение—от 24 до 220 В)
осуществляется с помощью МУБ А641-8,
который управляется от МКУБ и может
быть отнесен от него на расстояние до
1 км, т. е. непосредственно размещаться
у исполнительных органов.
Во многих случаях необходимо выда-
вать из УВК управляющие сигналы замы-
канием или размыканием «сухих» контак-
тов реле, запитываемых из схем управле-
ния исполнительными устройствами. Для
этой цели служит коммутатор КРС. Ком-
мутатор содержит 128 выходных реле
типа РЭС-9, которые позволяют коммути-
ровать мощность до 90 В-А Управляющий
сигнал на КРС формируется с помощью
МКУБ или МВВДС, от которых он может
быть отнесен на расстояние до 1 км. Ре-
лейный выход часто преобразуется с ис-
пользованием схем И и ИЛИ в целях по-
вышения надежности управления в систе-
мах, где на УВК возлагаются функции уп-
равления особо ответственными исполни-
тельными устройствами. Например, при уп-
равлении регулирующими органами реакто-
ра очень опасна подача ложного сигнала на
подъем регулирующего органа (увеличение
мощности реактора). В этом случае коман-
да на подъем может подаваться последова-
тельно через две пары контактов реле
двух различных КРС, независимо управ-
ляемых от двух ВК (рис. 12.12,а). Управ-
ляющий сигнал проходит только в том
случае, если оба ВК дают команду «вверх»
и возможность ложного подъема практиче-
ски исключена, однако при отказе одного из
ВК (или КРС) сигнал на подъем не фор-
мируетсЯ и в tex случаях, когда следует
поднять мощность С другой стороны,
опасно не подать команду на снижение'
мощности, если это диктуется технологи-
ческой необходимостью. Поэтому в этом
случае команда подается через две пары
контактов, соединенных параллельно
(рис. 12 12,6). Команда на снижение мощ-
ности сформируется при исправности хотя
бы одного из КРС, но при отказе КРС
(или ВК) возможна подача ложного сиг-
нала.
Повышение надежности управления
обеспечивается также введением обратной
связи. После подачи команды на исполни-
тельное устройство с помощью анализа
аналоговых или дискретных сигналов про
цессор контролирует его действительное
состояние, если оно не соответствует по-
данной команде, это свидетельствует о не
исправности цепи управления, о чем вы
дается соответствующий сигнал Кроме
того, для контроля работы КРС можно
выделичь одно из реле, на которое процес-
сор периодически дает комайды (замкнуть
разомкнуть). Сигнал о состоянии этого
реле вводится в ВК через МВвДС или
КДС и сравнивается процессором с подан-
ной командой При несовпадении делается
заключение о неисправности канала
(МВВДС, линии связи, КРС) до того, как
возникает необходимость управлять’ меха
низмами, подключенными к данному КРС.
В УВК М-7000 для вывода дискрет-
ных сигналов с запоминанием также ис-
пользуются модули МКУБ (А641-2) и МУБ.
Импульсное управление осуществляется
модулями импульсного управления МИУ
(А641-4). Выход на «сухие» контакты
реле осуществляется модулем кодового
управления контактами МКУК (А641-5).
Вывод аналоговых управляющих сиг-
налов в системе СМ-2 осуществляется
с помощью преобразователей код-ток
ПКТ-3 и ПКТ-6 Они превращают посту-
пающий от ВК двоичный код в нормиро-
ванный сигнал постоянного тока (0—5 мА).
Преобразователь ПКТ-6 вставляется непо-
средственно в разъемы СВВ или РИМ,
а ПКТ-3 управляется с помощью импуль-
сов от МКУБ или МВВДС и может быть
отнесен от них на расстояние до 500 м.
Устройства ввода-вывода и аппаратура
передачи данных. Устройства, предназна-
ченные для ввода-вывода программ при
их первоначальном вводе, трансляции, от-
ладке и редактировании, унифицированы
в СМ ЭВМ, АСВТ-М и ЕС ЭВМ. Ввод
программ осуществляется с пяти- и вось-
мидорожечных перфолент с помощью
устройства ввода (УВвПЛ) А411-4. Оно
построено на базе фотосчитывателя FS-1501
(производство ЧССР) и обеспечивает счи-
тывание со скоростью 1500 строк/с. Вывод
информации на перфолентах производится
устройством (УВПЛ) А421-2 (ленточный
перфоратор ПЛ-150) и обеспечивает вывод
информации на перфоленту со скоростью
15*
150 строк/с Первичная пробивка перфо-
лент осуществляется вручную программис-
тами на устройстве подготовки данных на
перфолентах УКЗ-З
Кроме этих устройств для ввода-вы-
вода данных используются алфавитно-циф-
ровые дисплеи и печатающие устройства,
описанные в § 12.6.
Выбор устройств, предназначенных для
передачи данных от ВК в ЭВМ других
АСУ, зависит от расстояния между ЭВМ,
объемов передаваемой информации, а так-
же от типов сопрягаемых ЭВМ. При пе-
редаче информации в пределах АЭС
(между АСУ ТП блоков и АСУ ТП АЭС),
т е. на расстояние до 3 км, связь осуще-
ствляется, как и между ВК и терминала-
ми, с помощью различных модификаций
модулей внутрисистемной связи (МВС)
А-723, обеспечивающих передачу информа-
ции по симметричной паре линий коакси-
ального кабеля или паре скрученных про-
водов (скорость передачи на расстояние до
1 км—1000 кбайт/с, до 3 км—300кбайт/с).
Если сопрягаются ЭВМ различных типов
(например, в АСУ ТП АЭС используются
ЭВМ М-4030 или ЕС ЭВМ), для преобра-
зования сигналов одного стандарта в дру-
гой используются согласователи интерфей-
сов А-711.
Для передачи информации на большие
расстояния (между АСУ ТП АЭС и АСУ
энергосистемы или ЦДУ) используется
специальная аппаратура передачи данных
(АПД), позволяющая осуществлять обмен
информацией между ЭВМ практически на
неограниченные расстояния (до 14 тыс. км)
по обычнщм телеграфным линиям связи.
Информационный комплекс М-60. Ком-
плекс разработан в основном для приме-
нения в АСУ ТП мощных тепловых и
атомных станций в качестве информацион-
ного УСО ВК М 7000. Благодаря своей
универсальности и гибкой структуре ком-
плекс может быть использован в качестве
автономной информационной системы, на-
пример для автоматизации вспомогатель-
ных цехов АЭС. Комплекс М-60 может ав-
тономно выполнять функции сбора первич-
ной переработки информации в случае
отказа ВК, что повышает надежность си-
стемы.
Информационный комплекс выполняет
следующие функции:
опрос первичных преобразователей
с аналоговым выходным сигналом И преоб-
разование их сигналов в 10-разрядный дво-
ичный код, передаваемый в ВК;
опрос первичных приборов с дискрет-
ным выходным сигналом и передача ин-
формации от них в ВК;
контроль параметров по вызову опера-
тора на показывающих приборах;
контроль параметров по вызову опе-
ратора на цифровых приборах;
регистрацию параметров по вызову
оператора на графических регистрирую-
щих и цифровых печатающих приборах;
227
световую и звуковую сигнализацию от-
клонений параметров путем сравнения дей
ствительных значений параметров с посто
янными уставками, хранящимися в инфор
мационном комплексе или по сигналам,
передаваемым из ВК,
передачу в ВК данных об отклоне-
ниях параметров с указанием адреса па
раметра и знака отклонения,
сигнализацию неисправности устройств
комплекса
Требования к помещениям вычисли-
тельных комплексов. Для обеспечения на-
дежной работы вычислительных комплек
сов они располагаются в специальных по-
мещениях, в которых осуществляется кон-
диционирование воздуха, благодаря чему
в них поддерживается заданная темпера-
тура (20±5°С), влажность (65±15%) и
давление (850—1050 ГПа) Помещения ВК
не должны располагаться рядом с сильно-
точной аппаратурой, создающей большие
электромагнитные помехи Нежелательно
расположение ВК под технологическим
оборудованием, в котором возможны
большие протечки воды (деаэраторы), а
также под душевыми комнатами При не-
обходимости такого расположения приме-
няется гидроизоляция потолков Высота
помещений — не менее 2,6 м, высота двер-
ных проемов — не менее 2 м, их ширина—
не менее 1,5 м
Обычно при монтаже, наладке и экс-
плуатации системы необходимо изменение
прокладки системных жгутов (информа-
ционных жгутов и жгутов питания). Для
удобства проведения этих работ в поме-
щениях УВК делается фальшпол Фаль-
шпол состоит из плит, уложенных на спе-
циальные конструкции и поднятых на 250—
300 мм над уровнем основного («черного»)
пола Жгуты прокладываются между чер-
ным полом и фальшполом Плиты фальш-
пола могут подниматься, открывая доступ
к жгутам Покрытие фальшпола делается
из материала, исключающего накаплива
ние статического электричества
В помещении УВК предусматривается
автономный контур защитного заземления,
не связанный с контуром заземления про-
мышленных помещений Сопротивление
между корпусами устройств УВК и землей
(грунтом) не должно превышать 4 Ом
в любое время года
Для проведения монтажно наладочных
и ремонтных работ устанавливаются ро
зетки питания с напряжением 220 и 36 В
Шкафы устройств располагаются так,
чтобы расстояние перед лицевой стороной
шкафа или устройства было не менее 1,5 м,
а перед монтажной стороной — не менее
0,8 м
12.6 УСТРОЙСТВА СВЯЗИ
С ОПЕРАТОРОМ-ТЕХНОЛОГОМ.
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
Устройства связи вычислитель-
ных комплексов с операторами-тех-
нологами предназначены для вы-
полнения двух основных функций
представления оператору информа-
ции из УВК и передачи в УВК уп-
равляющих сигналов от оператора
'Связь с операторами-технологами
должна удовлетворять следующим
основным требованиям
объем информации должен быть
необходимым и достаточным для
ведения данного технологического
режима;
информация должна представ-
ляться в легко воспринимаемой на-
глядной форме;
Таблица 122. Основные характеристики устройств печати
Устройство	А531-3	А522-5	А521 4	А521 5	А521 7	А521 8
Исполнительный механизм	Коне ул-260	ЕС-7184А	МП-4	МП-5	DZ-180	DZ-180
Принцип печати	Последова-	Параллель-	Последова-	Последова-	Последова-	Последова-
	тельный	ный знако-	тельный	тельный	тельный	тельный
Скорость печа- ти, знаков/с	знакопеча- тающий	печатающий	знакосинте- зирующий	знакосинте- зирующий	знакосинте- зирующий	знакосинте- зирующий
	10	253 строк/с	100	100	180	180
Ма ксимальное число знаков в строке	106	80	128	32	158	158
Число различ- ных символов	92	96	96	96	96	96
Наличие управ- ляющей клавиа- туры	Да	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
228
Таблица 12. 3. Бланк адресной периодической печати
1432	2432	3432	4432	5432	6432	1017	2017	3017	4017	5017	6017
10	09	449 5	452 4	448 3	447 6	448 6	450 7	268 7	260,9	267 5	268.4	267,2	267 7
1432	2432	3432	4432	5432	6432	1017	2017	3017	4017	5017	6017
10	14	450 2	45370	440 6	447 9	449 2	451.0	268 5	269 9	268 0	268 5	267 1	268 0
передаваемые команды должны
быть простыми и легко запоминать-
ся операторами,
устройства связи должны быть
компактны и удобно размещены в
оперативных помещениях, на пуль-
тах и щитах;
устройства связи должны быть
надежными
Представление информации осу-
ществляется следующими устройст-
вами печатающими устройствами,
электронно-лучевыми индикатора-
ми (дисплеями), табло сигнализа-
ции, сигнальными лампами, клави-
шами 'с подсветкой и т. п
Передача управляющих сигна-
лов в УВК осуществляется со сле-
дующих устройств* клавиатур печа-
тающих устройств и электронно-лу-
чевых индикаторов; специальных
устройств типа имеющихся в комп-
лексе М-60 наборных полей.
В настоящем параграфе рас-
сматриваются устройства печати и
электронно-лучевые индикаторы
Устройства печати. Эти устрой-
ства позволяют воспроизводить на
бумаге алфавитно-цифровую инфор-
мацию (прописные русские и ла-
тинские буквы, цифры, знаки пре-
пинания, спецсимволы) По спосо-
бу печати знака устройства делят-
ся на знакопечатающие и знакосин-
тезирующие В знакопечатающих
устройствах для каждого знака
имеется заранее выполненная копия
этого знака (так же, как и в обыч-
ных пишущих машинках) В знако-
синтезирующих устройствах таких
копий нет, а каждый знак генери-
руется по командам устройства уп-
равления Благодаря малой инер-
ционности знакогенераторов эти
устройства имеют высокую скорость
печати (до 200 знаков/с)
Знакопечатающие устройства де-
лятся на последовательные и па-
раллельные Последовательные
устройства одновременно печатают
один знак Бумага перемещается по
горизонтали при ^печати строки и
по вертикали при переходе на но-
вую строку (так же, как и в пишу-
щих машинках). Параллельные
устройства одновременно печатают
всю строку, а бумага перемещается
по вертикали
Последовательные знакопеча-
тающие устройства обладают малой
скоростью печатания и обычно
предназначаются для вывода не-
больших массивов информации Для
вывода больших массивов предназ-
начаются быстродействующие па-
раллельные и знакосинтезирующие
устройства Последовательные зна-
копечатающие устройства имеют
управляющую клавиатуру Опера-
тор, печатая на клавиатуре опре-
деленные команды, может запус-
кать различные программы в УВК,
запрашивать необходимую инфор-
мацию и т д Основные характери-
стики применяемых в АСВТ-М и
СМ ЭВМ печатающих устройств
приведены в табл 12 2
Основные формы представле-
ния информации на печатающих
устройствах* адресная печать; пе-
чать с указанием натуральных обо-
значений параметров (технологиче-
ские бланки); печать картограмм;
печать текстовых сообщений.
Адресная печать (табл 12 3) яв-
ляется наиболее простой, при ней
печатается условный код (номер)
параметра, а под ним—его значе-
ние, в начале строки указывается
время (ч, мин) Программы, по ко-
торым производится такая печать,
относительно просты и могут хра-
ниться в ОЗУ Однако расшифров-
ка таких записей требует запоми-
нания оператором значений адресов
или использования специальных
справочников Более удобной для
оператора является печать, при ко-
торой 'каждому параметру предпо-
сылается его натуральное обозначе-
229
Таблица 124 Бланк технологической периодической печати
ПАРОГЕНЕРАТОР № 3
СРЕДНИЕ ПАРАМЕТРЫ 12 Ч 00 МИН —14 Ч 00 МИН
РАСХОД ПАРА	Т/Ч	448 3
ДАВЛЕНИЕ ПАРА	МПА	4 65
УРОВЕНЬ	ММ	-62.4
РАСХОД ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ	Т/Ч	6495
Т-РА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ВХОДЕ	ГРАД	298.2
Т-РА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ВЫХОДЕ	ГРАД	269.8
ние и размерность (табл. 12.4). В
этом случае параметры удобно
группировать по признаку принад-
лежности к определенному техноло-
гическому узлу (технологический
бланк). Так как время печати од-
ного параметра и расход бумаги
при печати в виде технологических
бланков больше, чем при адресной
Таблица 125 Бланк печати картограмм
13 Ч 17 МИН ТЕМПЕРАТУРА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
кассет реактора)
267.5 267.6 270.9 272.1
печати, последняя обычно исполь-
зуется при необходимости часто пе-
чатать какой-либо параметр или
группу параметров Для печати
технологических бланков требуется
хранить в программах помимо зна-
чений печатаемых параметров мно-
го дополнительной информации
наименование параметра, размер-
(температура теплоносителя на выходе из
268.6 272.1 271.9 280.0 294.5 278.5 281.I
265.3 270.9 272.1 280.0 290.1 300.4 295.6 281.I 280.2 275,5
270.9 282.2 281.3 275.4 300.5 302.5 302.4 298.9 295.6 293.4 291.3
261.9 264.2 280.5 304.6 300.7 303.2 304.6 295.6 284.4 281.I 275.4 275 2
260.8 265.3 295.6 300.3 306.9 306.8 310.0 309.2 305.8 290.1 282.2 277.6 275.4
259.3 280.4 290.6 305.2 315.5 3II.7 308.0 309.8 305.7 300.9 290.2 287.4
264.1 265.7 290.5 300.6 305.9 308.1 307.6 308.3 307.9 303.4 296.0 290.1 275.3
264.4 265.0 272.8 287.4 292.6 306.5 303.1 300.8 290.4 279.6 268.2 268.0
268.3 271.4 272.5 275.6 281.2 289.8 291.5 295.5 296.4 275.6 270.5 269.4 268.8
269.6 270.2 270.3 277.7 282.2 289.9 292.3 295.6 291.2 273.8 267.3 263.6
268.3 271.3 272.4 273,5 275.6 281.2 289.8 271.5 265.5 268 3 295.2
265 6 27С.4 275.1 280.9 282.3 272.8 268.9 261.0 260.3 258.2
264.6 268. X 270.5 272.3 265.5 261.4 257.9
267.4 266.9 267.1 265.2
230
ность, заголовок бланка Поэтому
эти программы занимают большие
объемы памяти и их обычно хранят
в ВЗУ (на дисках).
Для вывода массовых парамет-
ров, относящихся к тепловыделяю-
щим сборкам реактора (темпера-
туры и расхода теплоносителя,
мощности сборки, максимальной
температуры оболочек), удобны
картограммы, в которых место пе-
чати каждого параметра прибли-
женно соответствует положению
данной сборки на поперечном раз-
резе реактора (табл. 12 5). Некото-
рые печатающие устройства могут
производить двухцветную печать,
при этом отклонившиеся от нормы
параметры выделяются красным
цветом.
Печать текстовых сообщений
производится для оповещения опе-
ратора о различного рода техноло-
гических ситуациях в ТОУ, выяв-
ленных диагностическими програм-
мами неисправностей в работе аг-
регатов, советов по оптимизации
режима и т п.
По времени вывода информации
печать можно подразделить на пе-
риодическую печать, печать по вы-
зову, печать отклонений.
Периодическая печать осущест-
вляется через заданные промежут-
ки времени вне зависимости от си-
туации в ТОУ и требований опера-
тора В первых ИВС обычно при-
нимались малые интервалы печати
(15—30 мин) Практика показала
нецелесообразность такой частой
печати, и в настоящее время при-
нимаются более длительные интер-
валы (смена, сутки) Наиболее
употребительная форма вывода—
технологические бланки и карто-
граммы. Если в специальных слу-
чаях необходимо иметь малые ин-
тервалы печати, применяется адрес-
ная печать
Печать по вызову осуществля-
ется по требованию оператора, -ког-
да он желает подробно ознакомить-
ся с состоянием какого-либо узла
Эта печать может быть однократ-
ной или периодической, в послед-
нем случае оператор должен ука-
зать интервал печати и число цик-
лов (или общее время). Применя-
ется вызов как отдельных парамет-
ров (в этом случае необходимо ука-
зать их код), так и групп парамет-
ров (бланков, картограмм).
При печати отклонений УВК ав-
томатически определяет вышедшие
за уставки параметры и выдает их
на устройства печати. Обычно при
этом печатается код (реже наиме-
нование) параметра, время выхода
за уставку и значение параметра.
От момента выхода за уставку до
момента возврата в допустимую
зону может автоматически осущест-
вляться периодическая печать с за-
ранее заданным циклом.
Как правило, анализируются от-
клонения не всех параметров, конт-
ролируемых УВК, а относительно
небольшой их части (10—20%)
Близкой по назначению к печати
отклонений является регистрация
результатов диагностических прог-
рамм, на основании которых печа-
таются текстовые сообщения.
Вывод на печать параметров
предаварийных и аварийных про-
цессов (см §12 3) осуществляется
автоматически по завершении ава-
рийного процесса или по вызову
оператора
Электронно-лучевые индикаторы
ЭЛИ (дисплеи). Эти устройства
благодаря высокому быстродейст-
вию, компактности, бесшумности,
способности представлять информа-
цию в различных формах получи-
ли большое распространение в со-
временных АСУ и с успехом вытес-
няют другие способы представле-
ния информации аналоговые и циф-
ровые приборы, табло сигнализа-
ции, оперативную печать
По способу представления ин-
формации ЭЛИ, применяемые в
АСУ ТП, подразделяются на алфа-
витно-цифровые и мнемоскопы. Ал-
фавитно-цифровые ЭЛИ способны
представлять на своих экранах про-
писные русские и латинские буквы,
цифры и специальные символы
(знаки препинания, математические
231
знаки). Эта информация может пе-
редаваться на ЭЛИ из УВК. Кроме
того, все алфавитно-цифровые ЭЛИ
снабжаются клавиатурами, с по-
мощью которых можно набирать
на экране тексты, а также редак-
тировать их частично стирать, до-
бавлять, сдвигать и т д Все кла-
виши клавиатуры можно разделить
на пять групп. 1) символьные кла-
виши; 2) клавиши редактирования,
3) клавиши перемещения светового
указателя (маркера), 4) клавиши
управления, 5) технологические
клавиши
При нажатии на символьную
клавишу на экране появляется один
из имеющихся в наборе ЭЛИ сим-
волов Клавиши редактирования
служат для изменения имеющегося
на экране текста, с их помощью
можно стереть или сдвинуть часть
текста вправо или влево На
экране ЭЛИ имеется световой
указатель (маркер), который ука-
зывает, на каком месте появится
символ при нажатии символьной
клавиши Кроме того, при редакти-
ровании этот же маркер показыва-
ет, какие символы следует стереть
или какую часть текста сдвинуть
При наборе текстов оператором
после нажатия каждой символьной
клавиши указатель автоматически
сдвигается на одно место вправо
С помощью клавиш перемещения
маркера он может быть установлен
в произвольном месте, что исполь-
зуется как при наборе, так и при
редактировании текстов
Клавиши управления служат
для передачи в УВК команд о го-
товности ЭЛИ к приему информа-
ции («прием») или о необходимос-
ти передать в ВК информацию с
экрана («передача»).
Технологические клавиши не ис-
пользуются в схеме управления
ЭЛИ. Сигнал об их нажатии непо-
средственно передается в УВК и
служит для запуска тех или иных
программ. Характер этих программ
определяется задачами каждой
конкретной АСУ, где используется
данное ЭЛИ.
232
Основные характеристики алфа-
витно-цифровых дисплеев, применя-
емых в АСУ ТП, представлены в
табл 12 6
Таблица 12G. Характеристики
алфавитно-цифровых дисплеев
Характеристики	ДМ 340 (Видеотон 340)	ДМ 500	coos W#
Размеры изображения, мм Количество символов	140Х Х200 80	юох XI40 32	180Х Х250 80
в строке Количество строк Количество символов	16 1280	16 512	24 1920
на экране Максимальная ско-	1000	30 000	30 000
рость ввода-вывода, символ/с			
Сообщения, выдаваемые на эк-
раны алфавитно-цифровых ЭЛИ,
близки по своей форме к технологи-
ческим бланкам и текстовым сооб-
щениям, печатаемым на печатаю-
щих устройствах, однако гибкость
представления информации на ЭЛИ
открывает более широкие возмож-
ности их использования В основ-
ном информация представляется на
экраны по вызову оператора, для
этого он должен набрать на экране
код необходимой группы парамет-
ров и нажать управляющую клави-
шу «передача» Отмстим, что в от-
личие от печати при вызове на
ЭЛИ определенных параметров они
обновляются на нем с циклом, рав-
ным их поступлению в УВК (обыч-
но 2 с).
При появлении нарушений в ра-
боте ТОУ УВК может выдавать по
своей инициативе сообщения об
отклонении параметров или об от-
казах технологических агрегатов В
последнем случае ЭЛИ работает
аналогично обычным табло сигна-
лизации, но имеет то преимущест-
во, что на один экран может быть
последовательно выведено практи-
чески неограниченное количество
сообщений.
Опыт использования алфавитно-
цифровых ЭЛИ в АСУ ТП показал,
что представление информации на
них не всегда удобно для целей
оперативного управления Во мно-
гих случаях целесообразно пред-
ставлять информацию в более на-
глядной форме. Поэтому в АСУ ТП
также нашли применение ЭЛИ, ко-
торые наряду с алфавитно-цифро-
вой информацией могут представ-
лять мнемосхемы, графики, карто-
граммы и т д Для представления
информации применяются различ-
ные принципы Например, в ЭЛИ
А543-11 экран разбит на 86 400
точек (270 строк по 320 точек) В
соответствии с командами, переда-
ваемыми из УВК, эти точки могут
засвечиваться одним из семи цве-
тов (синим, красным, зеленым, ком-
бинацией этих цветов по двое и бе-
лым цветом) или оставаться не-
засвеченными. Подбирая комбина-
ции засвеченных точек, можно соз-
давать на экране практически лю-
бые изображения (например, мне-
мосхемы), включая при необходи-
мости и алфавитно-цифровые сооб-
щения.
Наиболее удобным способом вы-
зова необходимой оператору инфор-
мации на мнемоскоп является пред-
метный, осуществленный, например,
в ЭЛИ «Орион», установленном на
ряде АЭС. В этом ЭЛИ вызов не-
обходимой информации осущест-
вляется нажатием клавиш на блоке
клавиатуры (БК), каждая из кото-
рых соответствует определенному
технологическому агрегату (напри-
мер, «реактор», «компенсатор объе-
ма»). Код требуемого изображения
передается в УВК, откуда поступа-
ет запрошенная информация На
энергоблоках, имеющих многопет-
левую схему, для уменьшения тре-
буемого количества клавиш вызов
осуществляется нажатием двух кла-
виш Одна из них указывает назва-
ние требуемого агрегата (напри-
мер, ГЦН или ПАРОГЕНЕРАТОР),
а другая—номер петли.
Рассмотрим основные способы
представления информации на мне'-
Рис. 12.13. Способы представления инфор-
мации на экране ЭЛИ:
а — технологическая мнемосхема, б — символьная
картограмма активной зоны, в — картограмма
фрагмента активной зоны, / — синий цвет, 2 —
зеленый цвет; 9 — красный цвет, 4 — фиолетовый
цвет
моокопах, примеры которых изобра-
жены на рис. 12 13. Наиболее рас-
пространенным способом являются
мнемосхемы (рис. 12.13,а). Стати-
ческая часть изображения включа-
ет в себя условные обозначения и
наименования технологических аг-
233
регатов, трубопроводов, запорных
и регулирующих органов. На мне-
мосхему вблизи соответствующих
мест измерения выводятся значения
параметров (в виде десятичны^ чи-
сел). Отклонение параметров за
уставку выделяется цветом (крас-
ный—больше, фиолетовый—мень-
ше, зеленый—норма), а также мер-
цанием. Положение запорных орга-
нов указывается цветом спецсимво-
ла, располагаемого внутри мнемо-
знака органа («открыто»—красный,
«закрыто»—зеленый, «движение»—
мигание символа цвета конечного
положения, «остановка в промежу-
точном	положении»—фиолето-
вый). Степень открытия регулирую-
щих органов показывается двумя
десятичными цифрами (в %). Со-
стояние механизмов указывается
цветом символа, расположенного
внутри мнемознака механизма
(красный—«включено», зеленый—
«выключено»).
Для контроля массовых пара-
метров тепловыделяющих сборок
реактора используются картограм-
мы. На рис. 12.13,6 показан обра-
зец символьной картограммы, ко-
торая продставляет собой упро-
щенный поперечный разрез ре-
актора, каждой топливной сбор-
ке которого соответствует символ,
цвет которого меняется в зависи-
мости от величины параметров. На
экране также выводятся уставки, по-
казывающие величины параметра,
при которых меняется цвет спец-
символа. На такую картограмму
без изменения статической части
могут вызываться различные изме-
ренные и расчетные параметры сбо-
рок (максимальная температура
теплоносителя, горючего и оболоч-
ки; мощность сборки; расход теп-
лоносителя; паросодержание и
т. п.). Вызов картограммы произ-
водится нажатием двух клавиш:
одной, вызывающей статическую
часть, и другой—уточняющей пара-
метр. С помощью описанной карто-
граммы удобно следить за распре-
делением параметра в реакторе,
например во время выравнивания
234
энерговыделения органами управле-
ния реактором.
Для представления истинных
значений контролируемых массовых
параметров служат числовые кар-
дограммы (рис. 12.13,в), на которых
параметры изображаются десятич-
ным числом. На таких картограм-
мах можно представить информа-
цию о 50—60 сборках. Так как ре-
акторы обычно имеют большое чис-
ло сборок, на одной картограмме
нельзя разместить всю информацию
и активная зона разделяется на
части, каждую из которых можно
вызвать на экран. Части, на кото-
рые разделена зона, изображаются
на символьной картограмме жир-
ными линиями (рис 12.13,6). Вы-
зов числовой картограммы осуще-
ствляется нажатием двух клавиш,
одна из которых указывает требуе-
мую зону, а другая—требуемый
параметр. Для задания параметра
используются те же клавиши, что
и для вызова символьной карто-
граммы. Отклонившиеся парамет-
ры, так же как и на символьной
картограмме, выделяются цветом.
Мнемоскопы могут использо-
ваться и для представления инфор-
мации в других формах (графики,
таблицы, тексты и т. п.).
12 7. ОБЩЕЕ ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УВМ.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
Под программным обеспечением
(ПО) УВМ понимается совокуп-
ность программ, обеспечивающая
выполнение всех информационных,
управляющих и вспомогательных
функций УВМ. Общие принципы
составления программ одинаковы
для всех цифровых ЭВМ, однако
УВМ имеют ряд особенностей,
предъявляющих специфические тре-
бования к их ПО:
1)	задачи контроля и управле-
ния в УВМ должны решаться в ре-
альном масштабе времени, т. е
каждая задача должна решаться в
строго определенные моменты и за
ограниченный интервал времени,
причем задержка между поступле-
нием требования на решения зада-
чи и ее выполнением не должна
снижать технико-экономические ха-
ректеристики процесса управления,
2)	задачи УВМ должны решать-
ся многократно в течение длитель-
ного промежутка времени, что тре-
бует обеспечения стабильности про-
грамм; кроме того, экономически
целесообразно проводить оптимиза-
цию времени решения и занимае-
мой -памяти, затрачивая на эту оп-
тимизацию значительное -время и
средства,
3)	необходимо обеспечить пра-
вильную и надежную взаимосвязь
(обмен данными, порядок прохож-
дения) между задачами;
4)	необходимо обеспечить обмен
информацией с большим числом
внешних устройств (УСО, УВВ,
устройствами связи с оператором);
5)	необходимо осуществить ав-
томатический ввод резерва и авто-
матический перезапуск программ
(рестарт) при сбоях в системе.
Современное ПО УВМ включает
в себя десятки и сотни тысяч ко-
манд, и их разработка требует зна-
чительного времени и средств.
Стоимость ПО головных УВК в 2—
3 раза может превосходить стои-
мость технических средств. Поэтому
важной задачей является унифика-
ция ПО различных УВК, благода-
ря чему стоимость ПО одной систе-
мы существенно снижается. В пер-
вых информационных и управляю-
щих ВК все ПО (обычно включав-
шее не более 10 тыс. команд) писа-
лось в кодах машины применитель-
но к данному конкретному объек-
ту. По мере развития УВМ в них
используется все большее число
стандартных программ и програм-
мных модулей, а также применяют-
ся методы автоматизации програм-
мирования.
Программное обеспечение при-
нято подразделять на общее и спе-
циальное. Общее программное обе-
спечение представляет собой сово-
купность программ, предназначен-
ных для автоматизации подготовки
программ, организации и контроля
вычислительного процесса в УВК
Общее ПО разрабатывается и по-
ставляется совместно с комплексом
технических средств заводами-изго-
товителями. Специальное программ-
ное обеспечение предназначено для
нужд конкретной АСУ ТП или
ряда близких по характеру
АСУ ТП и создается разработчика-
ми АСУ ТП. Опыт разработки спе-
циального ПО показал, что его це-
лесообразно делить на две группы*
ПО функционирования вычисли-
тельного комплекса и технологиче-
ское ПО Выделение ПО функцио-
нирования связано с тем, что по-
ставщик технических средств, оче-
видно, не может предусмотреть
всех возможных конфигураций аг-
регатированных вычислительных
комплексов, а также возлагаемых
на них задач и разработать полное
ПО. В то же время УВК одной и
той же конфигурации и с близкими
функциями могут быть применены
для автоматизации ряда близких
по технологии объектов, например
блоков АЭС различной мощности.
Многие программы, используемые
в этих -комплексах, будут совпадать
или отличаться только конкретны-
ми списками опрашиваемых пара-
метров, значениями констант и т. д.
При разработке этих программ сле-
дует стремиться к тому, чтобы они
легко могли быть перестроены при-
менительно к нуждам конкретного
ТОУ. Технологическое ПО непо-
средственно привязано к объекту и
учитывает все его особенности. По
мере увеличения числа однотипных
АСУ ТП многие программы ПО
• функционирования, пригодные для
широкого класса ТОУ, включаются
в общее ПО и поставляются вместе
с техническими средствами.
Общее программное обеспечение.
Общее ПО включает в себя за-
грузчики, трансляторы, стандартные
подпрограммы, преобразователи,
отладочные программы, драйверы,
программы обнаружения и обработ-
ки неисправностей, супервизор ре-
ального времени.
235
Загрузчики предназначены для
ввода через УВВ и размещения в
ОЗУ машины программ, они под-
разделяются на абсолютные и пе-
ремещающие Абсолютные загруз-
чики загружают программу в за-
данную группу ячеек ОЗУ, поэтому
в программе должны быть заранее
известны адреса всех данных, с ко-
торыми она будет оперировать
На практике при составлении
программы часто нельзя заранее
сказать, какие именно области па-
мяти будут выделены для нее Кро-
ме того, в процессе эксплуатации
бывает необходимо изменить состав
ПО, исключить или добавить неко-
торые программы Поэтому боль-
шинство программ составляется в
относительных адресах (перемещае-
мые программы). Загрузка таких
программ производится перемещаю-
щим загрузчиком, который, исходя
из имеющегося распределения па-
мяти, отводит каждой программе
определенные ячейки, одновремен-
но присваивая всем относитель-
ным адресам их абсолютные зна-
чения.
В настоящее время практически
все программы составляются не не-
посредственно в машинных коман-
дах, а на универсальных машинно-
или проблемно-ориентированных
языках Перевод программ, напи-
санных на этих языках, в програм-
мы, записанные в машинных коман-
дах, осуществляется автоматически
с помощью трансляторов Трансля-
ция может проводиться как на ма-
шинах, используемых непосредст-
венно в АСУ ТП, в свободное от
решения основных задач время, так
и на специальных ВК (например, в
организациях, занимающихся раз-
работкой АСУ) Технологические
программы обычно составляются на
языках высокого уровня (АЛГОЛ,
ФОРТРАН), что облегчает их со-
ставление и отладку Однако ис-
пользование языков высокого уров-
ня приводит к некоторому увели-
чению используемой программами
памяти и времени их решения
Поэтому простые, часто повторяе-
236
мые программы (в основном отно-
сящиеся к ПО функционирования)
обычно составляются на машинно-
ориентированных языках (мнемо-
коде)
Стандартные подпрограммы ис-
пользуются для выполнения часто
встречающихся однотипных опера-
ций, таких как вычисление стан-
дартных математических функций
(sin, cos, Шит д), сложения и
умножения вещественных чисел и
т д В ЭВМ, имеющих вспомога-
тельные ЗУ, многие из стандарт-
ных подпрограмм хранятся во вспо-
могательных ЗУ (микропрограм-
мы).
Преобразователи (форматте-
ры) используются для преобразова-
ния данных при их переносе с од-
ного носителя на другой или при
переходе от одного формата к дру-
гому Примером таких программ
могут служить преобразователи це-
лых чисел в вещественные (и об-
ратно, см § 12 4), двоичных чисел в
десятичные и т д Как отмечалось
в §12 4, часть информации хранит-
ся в УВК в специальных форматах,
связанных с особенностями работы
УСО Преобразователи этих форма-
тов могут не входить в общее ПО,
а разрабатываться в рамках спе-
циального ПО функционирования
Отладочные программы приме-
няются на стадии отладки отдель-
ных программ и математического
обеспечения в целом Они служат
для контроля правильности состав-
ленных программ и внесения в них
исправлений Отладочные програм-
мы по требованию оператора-про-
граммиста осуществляют распечат-
ку содержимого заданных областей
памяти или регистров, останавли-
вают программу в контрольных точ-
ках по адресу команды или опе-
ранда. Для исправления программ
существуют программы-редакторы,
с помощью которых можно встав-
лять, заменять и удалять отдель-
ные символы или целые записи в
программе.
Драйверы управляют обменом
информацией между ВК и внешни-
ми устройствами Ё их задачи вхо-
дят выставление требований на
прием и выдачу информации, про-
верка правильности передаваемой
информации, а также согласование
во времени работы процессора и
внешних устройств Последняя
функция особенно важна в связи
с тем, что внешние устройства, как
правило, имеют быстродействие зна-
чительно меньшее, чем процессор,
при э*гом каждая пересылка долж-
на содержать относительно малый
объем информации, ограниченный
размерами буферного ЗУ внешнего
устройства Поэтому такие обмены
целесообразно организовывать па-
раллельно с решением процессором
других задач В этом случае драйвер
должен следить за готовностью
внешнего устройства и при получе-
нии сигнала готовности прерывать
задачу и осуществлять пересылку
необходимой информации, после че-
го восстанавливать прерванную за-
дачу Во многие драйверы входят
блоки, осуществляющие повторную
передачу сообщений от внешних
устройств (или к устройствам) при
обнаружении ошибки в сообщении
(с помощью контроля по четности,
см. §12 4). В случае применения в
составе УВК внешних устройств, не
поставляемых изготовителем вычис-
лительной машины, их драйверы
входят в состав специального ПО
функционирования.
В УВК из-за тяжелых техноло-
гических последствий, к которым
может привести неправильная вы-
дача информации или управляю-
щих воздействий, особое место за-
нимают программы обнаружения
и обработки неисправностей. Комп-
лекс таких программ включает
тест-программы, обнаруживающие
неисправности отдельных устройств
или группы устройств; программы
обработки ошибок, в задачу кото-
рых входит принятие определенных
мер при обнаружении отказов; диаг-
ностические программы, конкрети-
зирующие неисправность, как пра-
вило, с точностью до сменного эле-
мента, что облегчает быстрое вос-
становление работоспособности ВК.
Принцип работы тестовых и диаг-
ностических программ заключает-
ся в сравнении действительной ре-
акции системы с заранее известной
(эталонной) реакцией При совпа-
дении реакции с эталоном тест счи-
тается выполненным, в противном
случае делается заключение о не-
исправности проверяемого оборудо-
вания. Простейшие тест-программы
проводят ряд арифметических и ло-
гических действий с числами, запи-
санными в ОЗУ, и сравнивают ре-
зультат с эталоном, также храня-
щимся в ОЗУ. Другим примером
является опрос значений эталонных
аналоговых сигналов, подаваемых
в коммутаторы и АЦП УСО (см
§12.5), и сравнение их с данными,
хранящимися в ОЗУ
Тест-программы подразделяются
на программы периодического и
эпизодического действия. Периоди-
ческие программы запускаются че-
рез заданные интервалы времени,
причем наиболее ответственное обо-
рудование контролируется частотой
основного цикла работы ВК (обыч-
но 2 с). Тест-программы эпизоди-
ческого действия запускаются опе-
раторами ЭВМ при наладке комп-
лекса и во время профилактических
работ. Диагностические програм-
мы запускаются автоматически или
вручную в случаях, если тест-про-
граммами установлена неисправ-
ность. При обнаружении неисправ-
ностей устройств УВК, которые
имеют резерв (ОЗУ, ВЗУ, каналы
ввода информации), автоматически
запускаются программы, включаю-
щие резервное оборудование. В
случае, если информация о наибо-
лее важных параметрах постоянно
вводится по двум независимым ка-
налам, программы обработки оши-
бок обеспечивают при неисправнос-
ти одного канала использование ин-
формации, получаемой по исправ-
ному каналу. При невозможности
получения правильной информации
программы обработки должны пре-
кратить выполнение расчетов, ба-
зирующихся на данной информа-
237
Цйи, и блокировать ес выдачу опе-
ратору.
Для запуска программ в маши-
не в реальном масштабе времени в
состав общего программного обес-
печения включается супервизор ре-
ального времени. В СМ-2 суперви-
зор работает с абсолютным приори-
тетом задач. Это означает, что
каждой задаче указывается интер-
вал времени между двумя последо-
вательными выполнениями /1И, на-
чальная задержка перед первым
выполнением задачи (фаза /%) и
степень важности задачи (приори-
тет). Таким образом, каждая зада-
ча должна запускаться в заданные
моменты времени:
/‘з==/‘ф+п/ги (n=0, 1, 2,...).
Супервизор постоянно сравнива-
ет текущее значение астрономиче-
ского времени /, получаемое от
таймера, с временами запуска
всех задач и запускает ту из них,
время выполнения которой наступи-
ло. При этом, если .наступает вре-
мя /Ч двух или более задач, супер-
визор запускает ту из них, которая
имеет более высокий приоритет. В
процессе выполнения задачи супер-
визор продолжает сравнивать tl3 и
и t и, если наступает время реше-
ния задачи с более высоким прио-
ритетом, прерывает решение и за-
пускает эту задачу, после выполне-
ния которой продолжается решение
прерванной задачи.
Кроме запуска программ по вре-
мени супервизоры предусматрива-
ют возможность запуска по требо-
ванию оператора, по прерыванию
от МВвИС и по запросам от дру-
гой программы.
При выборе интервалов, фаз и
приоритетов задач следует иметь в
виду особенности обмена информа-
цией между ними. Например, неце-
лесообразно устанавливать для за-
дач выдачи информации на ЭЛИ
интервал меньший, чем интервал
опроса первичных приборов; с дру-
гой стороны, фаза этих задач долж-
на быть такой, чтобы информация
выдавалась на ЭЛИ непосредст-
238
вепно после опроса, что улучшает
оперативность представления ин-
формации оператору.
Программное обеспечение функ-
ционирования. Как уже отмечалось,
многие программы ПО функциони-
рования аналогичны по назначению
программам общего ПО. Кроме
того, программы ПО функциониро-
вания выполняют и ряд других
функций.
Специальные драйверы и преоб-
разователи выполняют те же функ-
ции, что и в обгцем ПО в тех слу-
чаях, когда обслуживаемые ими
устройства или получаемые от них
(или требуемые для них) форматы
данных не предусмотрены основным
набором технических средств.
Программы диагностики ПО
функционирования в основном от-
носятся к проверке УСО и опира-
ются на знания их конкретной кон-
фигурации. Например, в случае по-
лучения информации от датчиков
по двум независимым каналам мо-
жет проводиться сравнение полу-
ченных кодов, что гарантирует про-
верку всего канала, исключая сам
датчик. Если на объекте для изме-
рения одного ответственного пара-
метра имеются два независимых
датчика, такое сравнение обеспечи-
вает и проверку датчиков. Провер-
ка устройств вывода управляющих
воздействий может проводиться пу-
тем периодической подачи сигнала
на один из контактов КРС (см.
§ 12.5) и опроса его состояния,
сравнения реального положения
регулирующих и запорных органов
с заданным и т. п.
Описанные в § 12.6 бланки печа-
ти параметров и формы выдачи ин-
формации на ЭЛИ не зависят от
технологических особенностей объ-
екта. Поэтому составляются уни-
версальные программы подготовки
данных для выдачи оператору. На-
пример, программа выдачи мнемо-
схем на ЭЛИ по заданному ей спи-
ску параметров выбирает необхо-
димые данные, присваивает опре-
деленный цвет, мигание и подготав-
ливает буферный массив, пригодный
для передачи (с помощью драйве-
ра) в ЗУ ЭЛИ. Такая программа
хранится в одном экземпляре. Для
каждой мнемосхемы, кроме того,
задаются списки параметров, кото-
рые необходимо вызвать, и ука-
зываются их адреса на экране
ЭЛИ. Эти списки относятся к тех-
нологическому ПО и могут состав-
ляться специалистами в области
технологии объекта, незнакомыми с
особенностями программирования
на ЭВМ.
Аналогично могут быть состав-
лены универсальные программы пе-
чати стандартных бланков, карто-
грамм и т. п. Изменения техноло-
гической схемы объекта, количест-
ва параметров на бланке, мнемо-
схеме или картограмме не требуют
переработки этих универсальных
программ (меняются только конк-
ретные списки).
В универсальном виде также
могут быть оформлены программы
сигнализации отклонений парамет-
ров, программы автоматического
регулирования и управления При-
вязка всех этих программ к конк-
ретной технологии объекта также
осуществляется заданием специаль-
ных списков. Например, для осу-
ществления непосредственного циф-
рового автоматического регулиро-
вания такой список должен указы-
вать для каждого регулирующего
контура тип закона регулирования
(из реализуемых универсальной
программой), номер регулируемого
параметра, номер выходного уст-
ройства, осуществляющего управ-
ляющее воздействие, и параметры
настройки.
12.8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Программы, относящиеся к этой
группе, являются наиболее важны-
ми, так как именно они непосредст-
венно осуществляют выполнение
информационных и управляющих
функций УВК. Программы общего
ПО служат, как мы видели, в ос-
новном для обеспечения работы
Рис. 12.14. Расчетная схема парогенерато-
ра для определения тепловой мощности
технологических программ. Прог-
раммное обеспечение функциониро-
вания также не может непосредст-
венно выполнять возложенные на
УВК функции, так как требует
«привязки» к конкретному объек-
ту. Технологическое ПО современ-
ных УВК обычно включает многие
десятки задач различной степени
сложности (см. §12.3). В настоя-
щем параграфе приводятся приме-
ры, относящиеся к теплотехниче-
ским, технико-экономическим, фи-
зическим и теплофизическим расче-
там.
Расчет тепловой мощности реак-
тора ВВЭР. Эта величина важна для
правильного ведения технологичес-
кого процесса; ее непосредственное
определение по тепловому балансу
первого контура невозможно из-за
отсутствия методов точного измере-
ния расхода теплоносителя через
реактор. Поэтому мощность опре-
деляется по балансу второго конту-
ра. Тепловая мощность Qnr, получа-
емая парогенератором, если прене-
бречь уносом влаги с паром Dy
(рис. 12.14), равна
iDnr	—Dn вЬт в, (12.1)
где Д, Др, Дв—расход пара, про-
дувочной и питательной воды;
i', in в — энтальпия насыщенного па-
ра, насыщенной и питательной воды.
Измерение расхода насыщенно-
го пара производится с большей
погрешностью Поэтому расход па-
ра принимается равным
Д=Д.В -Опр. (12.2)
239
Подставляя последнее соотно-
шение в (12 1), получим
Qnr—DnB(i in в)	(12 3)
где r=i"—i'—скрытая теплота па-
рообразования/
Величины ДПв и jDnp определя-
ются >по результатам измерений со-
ответствующих расходомеров. При
этом вводится поправка на откло-
нение плотности воды от номиналь-
ного значения:
^пв=^’пв/Тп в/у’пв;
Мф-я-пр ГтТГ.
(12.4)
где у, уИв — действительные значе-
ния плотности насыщенной и пита-
тельной воды; у'0, у°п в — их номи-
нальные значения; £>°пв, £>°пр — ре-
зультаты измерения расходов.
Значения у", Г и г определяют-
ся по специальным уравнениям, ап-
проксимирующим уравнения состоя-
ния воды, как функции измеряемого
давления в парогенераторе. Значе-
ния упв и /пв определяются также
по специальным уравнениям как
функции давления и температуры
питательной воды.
Мощность реактора определяет-
ся на основании мощности пароге-
нераторов по формуле
п
Qp“2 (^nr"l"Qn.K @ГЦн)/4“
/ж!
+ Qnp + Qoc, (12.5)
где Qnp, Qn к и Qo с — потери тепло-
ты с водой продувки первого конту-
ра, водой промежуточного контура
о 1
3 «г,мин
Рис. 12 15. К расчету тепловой мощности
реактора в нестационарных режимах:
------действительное значение Qp; О —расчет
Qp по (12 5); X—расчет Qp по (12 6), V — мо-
мент расчетов
240
ГЦН и в окружающую среду;
Qrun — теплота, вносимая в контур
за счет работы ГЦН, п — число пе-
тель в блоке.
Теплота, вносимая ГЦН, прини-
мается равной их электрической
мощности Qnp и Qn к определяются
как произведения расходов на раз-
ность энтальпий подаваемой и ухо-
дящей воды, Qo с определяется на
основании тепловых испытаний бло-
ка и обычно принимается постоян-
ной.
Уравнение (12.5) справедливо
только в стационарном состоянии.
В переходных режимах оно не вы-
полняется, так как изменение мощ-
ности реактора сказывается на из-
менении расхода пара со значи-
тельным отставанием (см. гл. 3) На
рис. 12 15 показано действительное
изменение мощности реактора и
значение, рассчитанное по (12.5).
Расхождение определяется тем, что
при повышении тепловой мощности
часть теплоты идет на нагрев теп-
лоносителя и конструкций, т. е. ак-
кумулируется в контуре. Эта тепло-
та может быть учтена, если в (12.5)
добавить член Q акк
п
QP=2 ^пг ”Ь’ ^п к @гцн) 4~
+ Qnp + QocQaKK	(12-6)
Аккумулированную теплоту QaKK
можно приближенно определить по
значению тока ионизационных ка-
мер
где Т — коэффициент, зависящий
от шага расчета и динамических
свойств блока; Q; , Q/-1—значе-
’ акк ^акк
ние аккумулированной теплоты на
шаге расчета / и /—1; //, /3~1—зна-
чения тока ионизационных камер;
k — коэффициент пропорциональ-
ности.
Значение k определяется по дан-
ным стационарного режима отно-
шением
6=QP//.	(12.8)
Из рис 12.15 видно, что учет
факк обеспечивает хорошее совпаде
ние расчетного и истинного значе
ний Qp
Расчет КПД и удельных расхо-
дов теплоты. Эти технико-экономи-
ческие показатели являются основ
ными при определении экономич-
ности работы установки Обычно .
технико-экономические показатели
рассчитываются за достаточно дли-
тельный промежуток времени (сме-
ну, сутки). Коэффициент полезного
действия нетто блока г] определяет-
ся как
т]=(Е0ТП/Ер) • 100%,	(12 9)
где Еотп — отпущенная за период
расчета Т электроэнергия, Ер— теп-
лота, выработанная реактором за
время Т.
Отпущенная электроэнергия
£'оТП = -£'тг-^сн, (12.10)
где Етг — энергия, выработанная
электрогенераторами; Ес н — энер-
гия, затраченная на собственные
нужды.
Значения ЕТг, Ес н определяются
путем суммирования значений изме-
ряемой мощности и Nc н за пе-
риод Г:
п
E^bT^N^;
1
п
(12.11)
1
где ДТ — интервал измерения и вы-
числения N (обычно принимается
значительно меньшим, чем Т, на-
пример 1 мин); п=АТ/Т— число
суммируемых значений.
Теплота Ер определяется путем
суммирования тепловой мощности
Qp, определяемой по (12.5) или
(12.6).
п
Ef = bT%Qp.	(12.12)
1
Расчет распределения энерговы-
деления по реактору. Методику
такого расчета мы рассмотрим на
упрощенном примере для одной
16—3054
Рис 12 16 Сравнение методов определения
энерговыделения
а — эмпирический, б — расчетный и расчетно-эм-
пирический; --------действительное значение,
---------эмпирический метод (линейная интерпо-
ляция), -расчетный метод, О — расчетно-
эмпирический метод, V “—точки расположения
детекторов, X — значения kit-----------интер-
полированные значения k(x)
тепловыделяющей сборки реактора.
Существуют различные способы вы-
числения тепловыделения, эмпири-
ческий, расчетный и расчетно-эм-
пирический. Эмпирический метод
базируется на показаниях детекто-
ров внутриреакторного контроля,
размещенных в различных точках
реактора. Такие детекторы дают
значения энерговыделения в неболь-
шом числе сечений сборки; опреде-
ление тепловыделения в промежу-
точных точках производится мето-
дом интерполяции. В частности, при
линейной интерполяции тепловыде-
ление в сечении х, расположенном
между детекторами с координатами
хг--1 и Xi (рис 12 16,а) равно*
“ 1
+	(12-13)
где q3i, q9i-i — значения тепловыде-
ления, определенные по показаниям
детекторов.
Из-за неточности интерполяции
погрешность эмпирического метода
составляет не менее 6—7% даже
при использовании более точных,
чем (12.13), соотношений, учитыва-
ющих показания большего числа
детекторов.
241
В расчетном методе используют-
ся те же программы, что и для опре-
деления энерговыделения пр<и кон-
струировании реактора. Однако при
оперативных расчетах, осуществляе-
мых УВК, учитывается реальный
состав топлива в активной зоне*
положение органов СУЗ, температу-
ра зоны и т. д. Тем не менее по-
грешность расчетного метода велика
и может превосходить 10—15%
(рис. 12.16,6). Поэтому расчетный
метод применяется в тех случаях,
когда по конструктивным соображе-
ниям расположить детекторы в зоне
невозможно.
Наибольшую точность дает рас-
четно-эмпирический метод, при ко-
тором для каждой i-й точки, в ко-
торой установлен детектор, опреде-
ляется расчетное и измеренное
с помощью детекторов значения
энерговыделения и вычисляется по-
правка-
ki=q^/q^.	(12.14)
Тепловыделение в каждом сече-
нии х определяется путем умноже-
ния расчетного тепловыделения в
этом сечении ?р(х) на поправку
k(x):
q(x)=qf(x)k(x).	(12.15)
Значение k(x) (рис. 12.16,6)
определяется путем линейной интер-
поляции между двумя сечениями
аналогично (12.13):
*1— *1-1	*1*1-1
(12.16)
Погрешность такого метода не
превосходит 4—5% и практически
определяется погрешностью опреде-
ления тепловыделения детекторами,
а также местными искажениями по-
ля вблизи регулирующих органов и
на границе активной зоны, трудно
учитываемыми в расчете.
Все перечисленные методы рас-
чета дают относительное значение
энерговыделения. Для определения
абсолютного значения q&(x) относи-
тельную величину умножают на
нормировочный коэффициент е:
?а(х)==е9(х).	(12.17)
Коэффициент е определяется из
предположения, что сумма тепловы-
делений во всех расчетных сечениях
реактора q(x) равна его полной теп-
ловой мощности Qp
<7/(х/)Дх
/ *
где Дх— расстояние между двумя
расчетными сечениями; суммирова-
ние по / ведется по всем каналам
реактора.
Расчет температуры оболочки
твэлов. Температура оболочки твэ-
лов во многих типах реакторов оп-
ределяет предельную мощность,
поэтому ее знание позволяет опера-
тору судить о допустимости режи-
ма, а также возможности дальней-
шего подъема мощности реактора.
В то же время прямое измерение
этой температуры невозможно по
конструктивным соображениям и
ее необходимо определять расче-
том. Мы рассмотрим такой расчет
на упрощенном примере для одной
тепловыделяющей сборки реакто-
ра в предположении, что реактор
охлаждается некипящим теплоноси-
телем.
В начале определяется расход
теплоносителя через сборку. Из-за
невозможности непосредственного
измерения расхода он обычно вычи-
сляется, исходя из известного пере-
пада давления ДР на сборках. Из-
вестно, что для каждой /-й сборки
гидравлический перепад ДР/ равен
ДР/=Л;С;24-В;О/1’75,	(12.19)
где Gi—расход через сборку; Аз и
Вз—коэффициенты местных и рас-
пределенных гидравлических со-
противлений, определяемые на ос-
новании гидравлических испытаний
сборок до их установки в реактор.
В (12.19) необходимо подобрать
такой расход G, при котором пере-
пад ДР/ будет равен ДР. Решение
(12.19) проводится итеративным ме-
тодом с использованием формулы
о^/др/^+В/г0;25). (12.20)
Решение (12.20) сходится при
242
любом начальном приближении
Оо>0; .практически удобно брать
значение расхода из предыдущего
расчета; итерации в (12.20) прово-
дятся до совпадения G/,n и G;,n-i с
заданной точностью.
По известному расходу G, и теп-
ловыделению во всех сечениях сбор-
ки qa (х) можно рассчитать темпе-
ратуру носителя в любом сечении:
X
= G^4>(x)dx-\-tBX, (12.21)
о
где ср—теплоемкость теплоносите-
ля; /вх—температура теплоносителя
на входе в сборку.
Поскольку значения да(*) из
физического расчета определяются
для конечного числа сечений, ин-
теграл в (12.21) заменяется суммой
и интегрирование производится по
формулам приближенного интегри-
рования
В случае,\ если температура теп*
лоносителя на выходе из канала
измеряется, результат, полученный
на основании (12.21), может быть
проверен путем сопоставления рас-
считанной и измеренной температу-
ры.
Наконец, для каждого сечения
определяется температура наруж-
ной поверхности оболочки //о6(х):
//об (х) =// (х) +^а (х) /Да, (12.22)
где L—периметр теплообмена всех
твэлов сборки; а=а(О, /, q) —
коэффициент теплоотдачи, который
определяется по формулам тепло-
передачи, уточняемым по испытани-
ям на реальных сборках
Сравнение действительного зна-
чения температуры оболочки и теп-
лоносителя с расчетным приведено
на рис 12.17. Значение энерговы-
деления вычислялось расчетно-эм-
пирическим методом. Расхождение
составляет около!% максимально-
го подогрева теплоносителя В дей-
ствительности расхождение обычно
несколько больше (до 2—3%) из-за
неточности определения расхода по
формуле (12.20), погрешности вы-
числения а в (12.22) и других при-
чин.
16*
-------действительное значение.------------рас-
четное значение
12.9. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ
УВК. СТРУКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Отдельные устройства совре-
менных УВК третьего поколения
характеризуются высокой надеж-
ностью, и их время наработки на
отказ (см. § 2.4) составляет десят-
ки и сотни тысяч часов. Однако
УВК включает в себя большое ко-
личество устройств, причем выход
из строя многих из них приводит к
выходу из строя УВК. Поэтому вре-
мя наработки на отказ УВК состав-
ляет обычно несколько сотен (до
тысячи) часов, что недостаточно
для эксплуатации энергоблоков
АЭС. Для повышения надежности
дублируют как отдельные устройст-
ва, так и ЭВМ в целом.
На рис. 12.18,а изображена схе-
ма «две машины на блок». В этой
схеме одна из ЭВМ выполняет все
наиболее важные оперативные рас-
четы по блоку, а вторая находится
в состоянии «нагруженного резер-
ва», производя менее важные рас-
четы, а также расчеты, для выпол-
нения 'которых требуются большие
интервалы (десятки часов) време-
ни. Обмен информацией между
ЭВМ (выдача в первую ЭВМ дан-
ных неоперативных расчетов, вы-
дача во вторую ЭВМ данных опе-
ративных расчетов) производится
I 243.
Рис 12 18. Схемы резервирования ЭВМ
а — схема
«две машины на блок», б — схема «три машины на два блока»
чере^ устройство связи УС. Каждая
из ЭВМ периодически проводит са-
мопроверку путем запуска тест-про-
грамм и в случае исправности сооб-
щает об этом второй ЭВМ через
УС. Отсутствие такого сигнала в
течение заданного промежутка вре-
мени воспринимается любой из
ЭВМ как сигнал отказа другой
При неисправности первой ЭВМ
вторая прекращает выполне-
ние неоперативных расчетов и на-
чинает выполнять функции первой
ЭВМ. Для этого в нее вводится из
ВЗУ (НМД) копия программного
обеспечения первой ЭВМ, а кана-
лы ввода и вывода информации,
подключенные к первой ЭВМ, под-
ключаются ко второй. При отказе
второй ЭВМ первая продолжает
выполнять порученные ей задачи,
а выполнение неоперативных расче-
тов, естественно, прекращается
После ремонта отказавшей ЭВМ
восстановление нормальной работы
осуществляется по команде опера-
тора ЭВМ
При расположении двух одно-
типных блоков в одном или двух
близко расположенных зданиях
иногда применяется схема «три ма-
шины на два блока», позволяющая
уменьшить количество используе-
мых ЭВМ (рис. 12.18,6). В этой
схеме две ЭВМ выполняют опера-
тивные задачи «своих» блоков, а
третья производит неоперативные
расчеты для обоих блоков При от-
казе первой или второй ЭВМ их
функции начинает выполнять тре-
тья ЭВМ, которая подключается к
соответствующему УСО, а выполне-
ние неоперативных расчетов пре-
244
кращается. При отказе третьей
ЭВМ прекращается выполнение не-
оперативных расчетов При приме-
нении схемы «три машины на два
блока» требуется больший расход
кабеля и затрудняется профилак-
тика ЭВМ, которая в схеме «две
машины на блок» может осуществ-
ляться при остановленном блоке
Кроме того, производительности
«полутора» ЭВМ может не хватить
для выполнения всех необходимых
задач.
Наработка на отказ 7Р функции
оперативных расчетов при наличии
резервной ЭВМ определяется веро-
ятностью выхода из строя одновре-
менно двух ЭВМ и может быть
рассчитана по формуле
Тр = Гн/(2тв),	(12.23)
где Тн—наработка на отказ одной
ЭВМ; Тв—время восстановления.
При развитом программном ди-
агностическом обеспечении, доста-
точном количестве исправных запас-
ных блоков и круглосуточном де-
журстве ремонтного персонала вре-
мя восстановления составляет око-
ло 1 ч. Если Тн одной ЭВМ состав-
ляет 1000 ч (около 1,5 мес), то из
(12.23) имеем
'-^=500 000 ч
Такое Гр (около 55 лет) превос-
ходит обычно требуемую надеж-
ность функции, и можно упростить
эксплуатацию введением односмен-
ной работы ремонтного персонала
В этом случае тв возрастает (за
счет более длительных простоев
при отказах в ночное время, когда
плекс-Уран»
показаны по одному). Так, УСВК
ремонтный персонал отсутствует)
до 6 ч. Тогда
гр _ 1000-1000 QQ QQQ Q С гггчгп
™  =83333 ч У,о лет,
что является допустимым значени-
ем.
На рис. 12.19 приведена упро-
щенная схема двухмашинного УВК
«Комплекс-Уран», применяемого
для управления блоками с реакто-
рами ВВЭР и БН-600. В ней име-
ются две ЭВМ типа М-7000. В ка-
честве информационной подсистемы
используется ИВС М-60, через ко-
торую вводится 2 тыс. аналоговых
и 2 тыс. дискретных сигналов Кро-
ме того, 480 инициативных сигналов
вводится через МВвИС. Управляю-
щие сигналы (370 сигналов) выво-
дятся через МКУК и МНУ. Под-
ключение УСО осуществляется че-
рез РСО, а устройств связи с опе-
ратором УСОП—через PC Для
повышения надежности применяет-
ся несколько PC и РСО (на схеме
М-60 одновременно подключается
к двум РСО; ЭЛИ одного рабочего
места оператора также подключа-
ется к различным PC. Переключе-
ние каналов ввода и вывода инфор-
мации при отказе ЭВМ осущест-
вляется программным путем с по-
мощью расширителей ввода-вывода
РВВ.
На рис. 12.20 представлена уп-
рощенная блок-схема системы,
предназначенная для управления
блоком РБМК-1500, которая пол-
ностью выполнена на технических
средствах СМ-2. Система осущест-
вляет ввод 9 тыс. аналоговых (че-
рез УСО-А), 9 тыс. дискретных (че-
р’ез УСО-Д) и вывод 4 тыс. управ-
ляющих (через УВ) сигналов. Ввод
и вывод сигналов осуществляется
восемью ЭВМ СМ-2, причем каж-
дое УСО обслуживается двумя не-
зависимыми ЭВМ Две ЭВМ, пред-
назначенные собственно для расче-
тов (оперативных и неоператив-
ных), работают по схеме «две ма-
шины на блок».
ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И
УПРАВЛЕНИЯ ЯЭУ
13.1.	ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
СОБСТВЕННЫХ НУЖД БЛОКА
На блоках АЭС имеется боль-
шое количество различного рода
17—3154
механизмов и устройств, которые
для нормальной работы необходимо
обеспечить электрической энерги-
ей К ним относятся механизмы
собственных нужд (главные цирку-
245
ляционные, питательные и другие
насосы, вентиляторы и т. п.), дви-
гатели электроприводов запорных
и регулирующих органов, устройст-
ва контроля и управления. Для
снабжения всех этих потребителей
на блоке организуется электриче-
ская сеть собственных нужд. В про-
цессе работы блока -возможны раз-
личного рода аварии как в сети
собственных нужд блока, так и в
сети, в которую выдается энергия
Эти аварии могут привести к пере-
рывам или даже прекращению пи-
тания потребителей, что может выз-
вать серьезные повреждения агре-
гатов блока вплоть до их полного
разрушения. Например, одновре-
менное прекращение работы всех
ГЦН даже при срабатывании АЗ и
прекращении цепной реакции при-
ведет из-за наличия остаточных
тепловыделений (см. § 3.4) к рас-
плавлению активной зоны реакто-
ра. Также недопустимы перерывы
в работе устройств, осуществляю-
щих контроль мощности реактора
и срабатывание аварийной защиты.
Поэтому принимаются специальные
меры, задачей которых является
организация питания ответствен-
ных потребителей собственных нужд
таким образом, чтобы исключить
возможность их полного обесточи-
вания при всех реальных неисправ-
ностях в электрических се-
тях. Для этого наиболее ответствен-
ные потребители подсоединяются к
автоматизированной резервирован-
ной сети надежного питания. На-
личие сети надежного питания поз-
воляет при возникновении малове-
роятных аварий, связанных с нару-
шением электроснабжения блока,
обеспечить вращение ГЦН до мо-
мента, когда мощность снизится на-
столько, что ее можно будет отвести
с помощью естественной циркуля-
ции. Обеспечивается также работа
питательных насосов, подающих
воду в парогенераторы, что необхо-
димо для отвода остаточных тепло-
выделений после прекращения цеп-
ной реакции. От сети надежного
246
питания питаются устройства сис-
тем управления.
Так как сети надежного пита-
ния достаточно сложны и дороги,
для снижения их мощности все по-
требители энергии на АЭС разби-
ваются на категории в зависимости
от требований, которые предъявля-
ются к надежности их электроснаб-
жения. Каждая категория питается
от своих сетей. К первой категории
относятся потребители, не допу-
скающие перерывов питания более
1 с, ко второй—потребители, допу-
скающие перерыв питания до 3 мин
с обязательным восстановлением
питания, к третьей—остальные по-
требители. Благодаря этому удает-
ся понизить мощность источников
питания наиболее надежных сетей
первой и второй категорий.
От сети первой категории на-
дежности питаются устройства
СУЗ, электроприводы задвижек,
осуществляющих переключения в
технологических схемах в аварий-
ных ситуациях, большинство конт-
рольно-измерительных приборов и
устройств автоматики, управляю-
щая вычислительная система, уст-
ройства системы дозиметрии, часть
аварийного освещения, ряд вспомо-
гательных механизмов собственных
нужд. Обычно мощность сети собст-
венных нужд первой категории не-
достаточна для того, чтобы питать
все ГЦН реактора в течение дли-
тельного времени. Поэтому ГЦН
подключаются к различным источ-
никам питания, что практически
исключает внезапную одновремен-
ную остановку всех ГЦН. В случае
применения ГЦН с большими ма-
ховыми массами, которые обеспечи-
вают минимальную циркуляцию в
течение некоторого времени после
полного прекращения питания, их
можно отнести к третьей категории.
К сетям второй категории под-
ключаются механизмы собственных
нужд, обеспечивающие аварийное
расхолаживание реактора, часть
аварийного освещения и другие по-
требители.
Для обеспечения необходимой
надежности сетей первой и второй
категорий они питаются от различ-
ных источников, одновременный вы-
ход из строя которых практически
невозможен. В качестве таких ис-
точников используются трансформа-
торы собственных нужд, питающие-
ся от энергосистемы; специальные
генераторы собственного расхода^
(ГСР), вращающиеся от вала ос-
новного генератора; основные тур-
богенераторы, отключаемые от энер-
госистемы при авариях в ней; ди-
зель-генераторы, автоматически за-
пускаемые за время 0,5—2 мин при
авариях энергоснабжения; аккуму-
ляторные батареи; генераторы сред-
ней мощности на близкорасполо-
женных ГЭС (или ТЭС), не под-
ключаемые к-энергосистеме, а ра-
ботающие только на сети собствен-
ных нужд данной АЭС.
Система автоматики основных
турбогенераторов и ГСР выполня-
ется таким образом, что они способ-
ны вырабатывать электроэнергию в
течение некоторого времени после
срабатывания стопорного клапана
турбины, используя механическую
энергию вращения роторов турбины
и генератора («механический вы-
бег»). Возможна также выработка
электроэнергии при срабатывании
АЗ реактора за счет тепловой энер-
гии, накопленной в парогенераторе
и паропроводах («тепловой выбег»).
Использование теплового и механи-
ческого выбега позволяет питать
ГЦН и другие потребители в пер-
вые моменты после аварии.
13.2.	ОРГАНИЗАЦИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ
На АЭС предусматриваются сле-
дующие сети электроснабжения по-
требителей собственных нужд, сеть
6 кВ, 50 Гц для питания ГЦН
и других мощных электродвигате-
лей, а также для понижающих
трансформаторов 6/0,4 кВ, сеть
380/220 В, 50 Гц для питания
электродвигателей мощностью до
200 кВт, а также сварки и освеще-
ния; сети 6 кВ и 380/220 В, 50 Гц
17*
надежного питания II категории
для питания потребителей, допуска-
ющих перерыв в питании на время
до 3 мин, сеть 380/220 В, 50 Гц на-
дежного питания I категории для
питания потребителей, не допуска-
ющих перерыв в питании более 1 с;
сеть 380/220 В, 50 Гц I категории
для питания управляющей вычисли-
тельной системы; сеть 220 В посто-
янного тока для питания потребите-
лей, не допускающих перерыва пи-
тания (I категория).
Прежде чем перейти к рассмот-
рению сетей и источников надежно-
го питания, дадим некоторые опре-
деления.
Ввод электрический — устройст-
во для ввода электрического кабеля
внутрь помещения, состоящее из
самого силового кабеля и диэлек-
трической проходки (в некоторых
случаях—герметичной проходки).
Силовой ввод может заканчиваться
автоматическим выключателем или
болтовыми соединениями непосред-
ственно на шинах.
Шины электрические — медные
(реже алюминиевые или стальные)
прямоугольные полосы, к которым
с одной стороны присоединяется
источник электроэнергии, а с дру-
гой—провода (линии), отходящие в
питаемую сеть.
Короткое замыкание (КЗ) —рез-
кое уменьшение сопротивления
электрической цепи до очень мало-
го значения, возникающее вследст-
вие случайного соединения прово-
дов цепи, порчи изоляции и т п.
Автоматическое повторное вклю-
чение (АПВ) — автоматическое
включение линии электропередачи,
отключенной перед этим (автома-
тически) вследствие КЗ или других
повреждений
Режим обесточения АЭС—нару-
шение нормального электроснабже-
ния АЭС в результате каких-либо
аварийных ситуаций, выражающее-
ся в полном исчезновении напряже-
ния собственных нужд или его про-
садке ниже 0,7—0,8 номинального
значения.
247
К шинам ОРУ
От тин ОРУ
Рис. 13 1. Схема организации питания собственных нужд 6 кВ-
— ——секционный выключатель выключен; —□-секционный выключатель включен
Рассмотрим некоторое варианты
сетей и источников надежного пи-
тания.
Сеть надежного питания 6 кВ.
Пример выполнения сети надежно-
го питания 6 кВ показан на
рис. 13.1. Такая схема применяется
в случае использования ГЦН с ма-
лыми маховыми массами, часть ко-
торых должна обязательно питать-
ся энергией в течение 30—60 с по-
сле обесточении станции. Сеть на-
дежного питания 6 кВ (как и дру-
гие сети собственных нужд)
разбивается на секции шин, ко-
торые могут иметь между собой
гальваническую связь через сек-
ционные выключатели. Для увели-
чения надежности шины 6 кВ пита-
ются от пяти независимых источни-
ков: двух рабочих трансформато-
ров 1, подключенных к шинам ос-
новных турбогенераторов 5 до по-
вышающих трансформаторов 4- пу-
скорезервного трансформатора 2,
питаемого через распределительное
устройство ОРУ от. энергосистемы,
и двух ‘ ГСР 3. Пускорезервный
трансформатор в аварийных ситуа-
циях может питаться от генерато-
248
ров близкорасположенных ГЭС или
ТЭС по не зависимой от основной
энергосистемы линии. При такой
схеме в случае аварий в энергоси-
стеме (прекращается питание через
трансформаторы 1) в работе оста-
ются четыре ГЦН (из шести), пи-
таемые от ГСР 3.
При эксплуатации возможны по-
вреждения ГСР. Чтобы не преры-
вать работу блока при аварии од-
ного из ГСР, он отключается от
своей секции В, а ГЦН этой секции
запитываются через секционный вы-
ключатель от соответствующей сек-
ции А.
С применением ГЦН с больши-
ми маховыми массами число секций
6 кВ можно уменьшить, благодаря
чему упрощается автоматика и ком-
мутация секций, что повышает на-
дежность работы АЭС в целом.
Сеть надежного питания I и II
категорий1 0,4 кВ. Основным источ-
ником электроснабжения сетей I и II
категорий являются рабочие транс-
форматоры собственных нужд и
трансформаторы надежного пита-
ния 6/0,4 кВ, а резервным источни-
ком — пускорезервные трансформа-
II категорий (обозначения секционных выклю-
Рис 13 2 Схема сетей надежного питания I и
чателей те же, что и на рис 13 1)
торы блоков и резервные трансфор-
маторы 6/0,4 кВ.
На рис. 13.2 показан пример ор-
ганизации надежного питания 0,4 кВ
I и II категорий Секции 1Н, 2Н
образуют сеть 3 6 кВ. К этим сек-
циям подключаются рабочий 4 и
резервный 13 трансформаторы на-
дежного питания 6/0,4 кВ. При нор-
мальных режимах электропитания
секции 1Н и 2Н запитываются че-
рез выключатели рабочих секций
1Б и 2Б от генераторов 17 через
рабочие трансформаторы 16. При
отсутствии напряжения генераторов
эти секции могут питаться от энер-
госистемы (или генераторов других
станций) через пускорезервный
трансформатор 15. Если отсутствие
напряжения на генераторах 17 сов-
падает с авариями, из-за которых
питание через трансформатор 15
невозможно, секции 1Н и 2Н запи-
тываются от рабочего 1 или резерв-
ного 2 дизель-генератора (ДГ). При
этом секции 5 и 14 отключаются от
других источников
Так как напряжение от ДГ мо-
жет быть подано только после их
запуска, что составляет в зависимо-
сти от типа ДГ от 30 с до 3 мин, при
переходе на питание от ДГ на ши-
нах 1НН и 2НН возможны пере-
рывы питания, поэтому к ним могут
быть подключены только потреби-
тели II категории,
249
Для питания потребителей I ка-
тегории имеются секции 6 0,4 кВ
1НН1 и 2НН1. Нормально они под-
ключены к секциям 5 0,4 кВ II ка-
тегории. От секций 6 питаются по-
требители, а также двигатели 11
обратимых двигателей-генераторов
(ОДГ). Эти двигатели вращают ге-
нераторы 12 постоянного тока, под-
заряжающие рабочую 9 и резерв-
ную 10 аккумуляторные батареи че-
рез щиты постоянного тока 7 и 8.
При исчезновении напряжения на
секциях 6 они отключаются от сек-
ций 5, ОДГ «переворачиваются»,
при этом генератор 12 работает в
двигательном режиме от батареи,
вращая двигатели 11, вырабатыва-
ющие переменный ток 0,4 кВ. Та-
ким* образом обеспечивается нали-
чие переменного напряжения на
секциях 6. Благодаря наличию двух
ОДГ напряжение на одной из сек-
ций сохранится, даже если один из
ОДГ в режиме обесточения отка-
жет.
Недостатком схемы рис 13 2
является наличие гальванических
связей между секциями 1IIH1 и
2НН1, что повышает требования к
надежности переключений в режи-
1НТ
КРУ-6М
1НТ-1
-iKPy-0№
1НН t J кат
1ВУ
Нагрузка"-L- j-C	□—L
.. t $ 1TK0
~F j	_i_ inn-1
нагр
I кат
механиз-
моб тк0
1НПУ-
1НПМ~\1АИН \1АИТ
1АБЛ
ШТ
Рис. 13.3. Схема агрегата бесперебойного
питания АБП
ZEZ 1АБ
д____
L.
ме обесточивания, а также приме-
нение вращающихся обратимых
двигателей-генераторов
В последнее время на вновь
проектируемых блоках применяют-
ся схемы, имеющие три независи-
мых агрегата бесперебойного пита-
ния (АБП) первой категории и
использующие вместо ОДГ полу-
проводниковые статические преоб-
разователи. Такие преобразователи
надежнее, дешевле, проще в экс-
плуатации, у них дольше срок
службы и выше КПД Примером
может служить схема, представлен-
ная на рис. 13 3, на которой пока-
зан один (их трех) АБП. Каждый
АБП, а также кабельные потоки
располагаются в разных помещени-
ях и разнесенных кабельных трас-
сах
В нормальных условиях эксплуа-
тации от секции КРУ 6 кВ собст-
венных нужд через рабочие транс-
форматоры 1НТ — ЗНТ (6/0,4 кВ)
запитаны выпрямительные устрой-
ства 1ВУ — ЗВУ, которые подзаря-
жают аккумуляторные батареи
1АБ — ЗАВ через щиты постоянного
тока 1ЩПТ — ЗЩПТ. От батарей
запитаны автономные инверторы
тока 1АИТ — ЗАИТ, дающие пере-
менный ток с синусоидальной фор-
мой кривой, и автономные инверто-
ры напряжения 1АИН — ЗАИН, к
форме кривой тока которых особых
требований не предъявляется На-
грузкой упомянутых устройств яв-
ляются соответственно секции шин
надежного питания систем управле-
ния 1НПУ — ЗНПУ и систем меха-
низмов 1НПМ — ЗНПМ. От секций
1НПУ через отключающие тири-
сторные коммутаторы 1ТКО — ЗТКО
и переключающие тиристорные ком-
мутаторы 1ТКП — ЗТКП запитаны
секции надежного питания 0,4 кВ
первой категории 1НП-1 — ЗНП-1.
Тиристорные коммутационные
устройства 1ТКО-1 — ЗТКО-1 при
обесточении или кратковременной
посадке напряжения до определен-
ной уставки на шинах надежного
питания систем управления 1НПУ —
ЗНПУ частично отключают нагруз-
250
ку I категории (шины 1НП-1 —
ЗНП-1). При этом тиристорные ком-
мутационные устройства 1TKJI —
3TKJI, работающие на переключе-
ние, переключают питание нагрузки
первой категории (шины 1НП-1—
ЗНП-1) с шин 1НПУ — ЗНПУ на
шины надежного питания II катего-
рии 1НП — ЗНП, обеспечивая пита-
ние -наиболее ответственных потре-
бителей от одного из двух незави-
симых источников напряжения
При аварийном обесточении сек-
ций КРУ 6 кВ в первый момент
времени (в течение разворота ди-
зель-генераторов) АБП работает от
аккумуляторной батареи АБ, время
разряда которой около 30 мин.
В случае, если дизель-генераторы
сразу (1—2 мин) не запустятся, то
шины 1НП-1 могут отключиться.
Затем, при успешном запуске ди-
зель-генераторов, схема питания на-
грузки на шинах 1НП-1 восстанав-
ливается
13.3.	ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ СУЗ
Электропитание СУЗ реакторов
ВЁЭР-440 осуществляется от двух
внешних источников напряжением
380/220 В, 50 Гц и напряжением
постоянного тока 220 В
Потребители	напряжения
380/220 В, 50 Гц делятся на две
группы*
первая (надежное питание I ка-
тегории)— приборы контроля уров-
ня нейтронной мощности и скорости
ее нарастания, а также приборы,
формирующие сигналы АЗ по ней-
тронной мощности и скорости ее на-
растания и по различным техноло-
гическим сигналам;
вторая (надежное питание II ка-
тегории) — силовые потребители
(преобразователи низкой частоты,
выпрямительные устройства и др.)
Потребители напряжения 220 В
постоянного тока (эта сеть относит-
ся к I категории) также делятся на
две группы* к первой группе отно-
сятся исполнительные цепи АЗ, ко
второй группе — схемы управления
исполнительными механизмами СУЗ
и все остальные потребители,
Каждая группа потребителей на-
пряжения 380/220 В, 50 Гц и на-
пряжения 220 В постоянного тока
питается от двух вводов со 100%-
ной пропускной способностью каж-
дый. Перерыв в питании па одном
из вводов не должен быть более
1 с кроме вводов 380/220 В, 50 Гц,
запитывающих вторую группу по-
требителей и допускающих перерыв
в питании до 3 мин. Оперативное
отключение питания потребителей
любой группы по двум вводам од-
новременно не допускается При до-
пустимых перерывах питания и ко-
лебаниях напряжения сети на одном
из вводов 380/220 В, 50 Гц, питаю-
щих силовые потребители, самопро-
извольное перемещение кассет СУЗ
не допускается. Способность ава-
рийной защиты к срабатыванию не
должна нарушаться в момент пере-
рыва питания или при колебаниях
напряжения сети
Питание синхронных электродви-
гателей СУЗ ВВЭР-440 еГсуществля-
ется статическими преобразователя-
ми низкой частоты (ПНЧ), которые
преобразуют напряжение перемен-
ного тока 50 Гц сети 380/220 В в
напряжение 120—180 В низкой ча-
стоты 4 Гц Фиксация несамотормо-
зящихся двигателей в промежуточ-
ных положениях осуществляется
подачей постоянного тормозного
напряжения, также снимаемого с
ПНЧ. Фиксация двигателей в край-
• них положениях осуществляется по-
стоянным напряжением 100 В, вы-
рабатываемым выпрямительным
устройством (ВУ).
Для управления реактором име-
ются четыре ПНЧ и два ВУ. Из них
два ПНЧ используются для пита-
ния четных и нечетных групп элек-
тродвигателей, третий преобразова-
тель— резервный, для подмены пер-
вых двух в случае выхода их из
строя, четвертый преобразователь
применяется для индивидуального
перемещения приводов Мощность
каждого преобразователя рассчита-
на на питание одной группы элек-
тродвигателей, т. е. не более семи
двигателей, Одно из выпрямитель-
251
Ввод!
K12
Секция Ш
K22
PH21
Ввод 2
[0,4кВ
/ВА21
'К21
Секция Л
ВУ-2
/7//У-¥
? Индивиду-
альный.
/К1Ь Mb /
ЛНЧ-в
Резерв-
ный. L
РН12
К15
/Ш^Гц
= 100 В
РН22
К25
—
7^------
------
ЛНЧ-2
РН23
КГ 37,
/КГ37
Рис 13 4 Схема питания силового электрооборудования СУЗ реактора ВВЭР-440 с помощью
ПНЧ:
КГ-1 — КГ-37 — контакторы группового управления, КИ-1 — КИ-37 — контакторы индивидуального уп-
равления; КТ-1 — КТ-37 — контакторы включения тормозного тока; PH — реле напряжения, К-П — К-25 —
контакторы переключения источников питания, М-1 — М-37 — двигатели приводов АРК; — И — двухпро-
водная линия (постоянный ток); —III — трехпроводная линия (переменный ток)
ных устройств находится в работе,
второе — в «горячем» резерве. Мощ-
ность каждого ВУ рассчитана на
питание тормозным током всех 37
электродвигателей СУЗ.
На щите СУЗ предусмотрено две
секции шин секция I, питающая
Рис 13 5. Схема питания силового элект-
рооборудования СУЗ реакторов ВВЭР-440
с помощью ПНЧИ
ПНЧ-1 и ВУ-1 (рис. 13.4), и сек-
ция II, питающая ПНЧ-2 и ВУ-2
(ПНЧ-1 запитывает нечетные груп-
пы электродвигателей, ПНЧ-2 —
четные). Во время работы энерго-
блока обе секции шин щита СУЗ
находятся под напряжением. В слу-
чае исчезновения напряжения на
одной из секций схема управления
(на рис. 13 4 не показана) переклю-
чает преобразователи на другую
секцию. Контроль напряжений на
основных участках схемы произво-
дится с помощью реле напряжения
(PH).
На особом положении находится
питание электромагнитов механизма
расцепления рейки с реечной ше-
стерней, даже кратковременный
перерыв в питании которых может
привести к падению кассет в актив-
ную зону реактора и погасить цеп-
ную реакцию Для обеспечения на-
дежности электропитания электро-
магнитов и устройств АЗ они запи-
тываются через диодные развязки
от двух аккумуляторных батарей.
В случае исчезновения напряжения
252
на одном из вврдов схема будет
продолжать питаться от другого
ввода. При срабатывании АЗ раз-
мыкаются контакты, результатом
чего является расчленение электро-
магнита с реечной шестерней и па-
дение кассет.
В настоящее время реакторы ти-
па ВВЭР-440 оснащены так назы-
ваемым тихоходным приводом ис-
полнительных органов, питание ко-
торых осуществляется от индиви-
дуальных статических преобра-
зователей низкой частоты (ПНЧИ),
т е. каждый привод имеет свой
преобразователь. Преобразователи
запитываются напряжением посто-
янного тока 220 В I категории от
двух независимых шин Ш1 и Ш2
(рис. 13.5) через диодные развязки.
На выходе ПНЧИ имеется перемен-
ное напряжение 127 В, 1 Гц или
постоянное напряжение при оста-
новленном двигателе
При наличии переменного напря-
жения II категории 380/220 В, 50 Гц
на вводах 1 и 2 питание ПНЧИ осу-
ществляется от двух выпрямитель-
ных устройств (1ВУ и2ВУ), каждое
из которых рассчитано на полную
мощность потребителей постоянного (
тока В качестве резервного выпря- ’
мительного устройства используется
устройство ЗВУ, подключаемое кон-
такторами КЗ — Кб. При кратко-
временном исчезновении напряже-
ния переменного тока 380/220 В,
50 Гц на обоих вводах питание пре-
образователей ПНЧИ осущест-
вляется от аккумуляторных батарей
А1 и А2 напряжением 220 В На
шинах Ш1 и Ш2 в нормальном экс-
плуатационном режиме во избежа-
ние разрядки аккумуляторных ба-
тарей поддерживается напряжение
230 В. В случае исчезновения пере-
менного напряжения на вводах бо-
лее чем на 3 с происходит отключе-
ние батарей контакторами KI, К2
по аварийному сигналу АЗ-1. При-
воды не имеют механизмов расцеп-
ления, при обесточенных ПНЧИ
происходит раскручивание электро-
двигателей под действием силы тя-
жести кассеты.
Питание приводов исполнитель-
ных органов реактора ВВЭР-1000
V НВАЭС осуществляется напря-
жением 380/220 В, 50 Гц через
трансформаторы ТСЗП (по четыре
привода на один трансформатор) и
панели силового управления ПСУ1.
В каждой из панелей ПСУ разме-
щены четыре электронных тиристор-
ных коммутатора, от каждого из
которых осуществляется питание
одного привода. Коммутатор в за-
висимости от направления движе-
ния привода поочередно подключает
те или иные катушки электромагни-
тов привода к источнику питания,
поддерживает нужные значения то-
ков в них и обеспечивает форсиро-
вание токов в момент начала дйиже-
ния, т. е. нужную форму импульсов
тока. При подаче от этой панели на
катушки электромагнитов привода
постоянного напряжения обеспечи-
вается удержание привода в нуж-
ном положении. При исчезновении
напряжения силового питания
380/220 В, 50 Гц панель ПСУ авто-
матически переводит питание приво-
да на источник постоянного напря-
жения ПО В (аккумуляторная ба-
тарея), что обеспечивает удержание
приводов в занимаемом ими поло-
жении за исключением приводов
последней, 14-й группы, которые
вследствие работы коммутатора в
особом режиме движутся в течение
3 с вниз с рабочей скоростью. Через
3 с, если силовое питание 380/220 В,
50 Гц не восстанов1ится, проходит
сигнал аварийной защиты первого
рода, постоянное напряжение 110 В
отключается и все приводы сбрасы-
ваются вниз под действием силы
тяжести
Силовое питание приводов осу-
ществляется от двух независимых
вводов, каждый из которых рассчи-
тан на обеспечение полной нагруз-
ки. Нормально к каждому из этих
вводов подключается половина при-
водов исполнительных органов При
обесточении одного из вводов при-
воды, получавшие от него питание,
автоматически подключаются к вво-
ду, оставшемуся в работе. Предот-
253
вращение падения приводов в мо-
мент переключения осуществляется
за счет постоянного напряжения
110 В Обесточение обоих вводов
приводит к возникновению аварий-
ного сигнала первого рода с за-
держкой 3 с на случай восстанов-
ления напряжения.
13.4.	УСТРОЙСТВА И АГРЕГАТЫ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
Дизель-генераторная станция (ДГС).
ДГС является источником надежного
электропитания на АЭС и включается в
работу для снабжения электроэнергией наи-
более ответственных потребителей АЭС во
время полкой потери напряжения от всех
источников (кроме аккумуляторных бата-
рей) Полное время пуска ДГС из прогре-
того состояния до принятия 100%-ной на-
грузки составляет от 30 с до 3 мин в зави-
симости от типа и конструкции Мощность
ДГС выбирается исходя из суммарной
мощности потребителей сети надежного пи-
тания АЭС и из условия обеспечения 100%-
ного резерва На АЭС обычно устанавли-
вают три ДГ на блок, которые распола-
гаются в полностью изолированных друг от
друга по топливу, маслу, воздуху, электри-
ческим связям и т п ячейках Два ДГ яв-
ляются рабочими, третий — резервный
Автоматика ДГС позволяет поддержи-
вать ДГ в режиме постоянной готовности
к автоматическому включению в работу
Питание цепей управления, устройств авто-
матики и освещения при потере напряже-
ния в системе собственных нужд осуществ
ляется от аккумуляторных батарей, уста
новленных в каждой ячейке ДГС имеет не
сколько автономных систем, в том числе
систему топлива, масляную систему, систе
му охлаждающей воды, систему пускового
воздуха, систему автоматического управле
ния и автоматических защит, систему воз-
буждения и регулирования напряжения ге
нератора, а также систему сигнализации и
КИП Схемой предусмотрено включение или
переключение резервного генератора на лю
бую из секций шин надежного питания
АЭС при неисправности или неуспешном за-
пуске основных ДГ
Обратимый двигатель-генератор Это
устройство является источником надежно-
го питания I категории АЭС и представ-
ляет собой двухмашинный агрегат, состо-
ящий из машины постоянного тока (МПТ)
и синхронной машины (СМ) Обе машины
соединяются между собой с помощью муф
ты Возбуждение обеих машин осуществ-
ляется от ЩПТ посредством широтно-им
пульоного прерывателя ШИП, который
представляет собой тиристорный прообразе
ватель постоянного тока одного напряже-
254
ния в постоянный ток другого напряжения
Обратимый двигатель-генератор пред-
назначен для работы в одном из двух ре-
жимов 1) в режиме преобразования пере-
менного тока 0,4 кВ в постоянное напряже-
ние 220—230 В для подзаряда аккумуля-
торных батарей и одновременного питания
потребителей постоянного тока (выпрями-
тельный режим), 2) в режиме преобразо-
вания постоянного тока 220 В от ЩПТ в
переменный ток 380/220 В, 50 Гц для пи-
тания потребителей I категории (инвертор-
ный режим)
Обычно устанавливается три ОДГ на
блок (два рабочих и один резервный) При
компоновке двух блоков в одном здании
могут устанавливаться пять ОДГ на два
блока (чатыре рабочих и один резервный)
При таком количестве мощность каждого
ОДГ должна быть достаточна для пита-
ния всей нагрузки I категории
При работе ОДГ в инверторном режи-
ме автоматическая система регулирования
(АСР) возбуждения синхронной машины
поддерживает напряжение на шинах I ка-
тегории на установленном уровне, а АСР
возбуждения машины постоянного тока
поддерживает частоту вращения агрегата,
а тем самым и частоту переменного тока
на уровне 50 Гц
Переход из одного режима в другой
происходит автоматически по сигналу из
системы автоматики контроля напряжения
секций надежного питания II категории или
по сигналу из схемы тиристорного прерыва-
теля, который выполняет функции бескон-
тактного выключателя между системами
шин надежного питания 0,4 кВ I и II кате-
горий
13.5.	КОНТРОЛЬ СИСТЕМ ПИТАНИЯ
И АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА
Как указывалось ранее, надеж-
ность электропитания осуществляв
ется в основном путем резервиро-
вания источников энергии и прове-
дения необходимых переключений
при отказе одного или нескольких
из них. Вот почему большое значе-
ние имеет надежный контроль и
самоконтроль исправности систем
питания и надежное сбрасывание
устройств автоматического ввода
резерва (АВР)
Как правило, системы питания
имеют щитовые приборы контроля
и сигнализацию электропитания, ос-
новными из которых являются при-
боры для измерения тока, напряже-
ния, активной мощности, частоты, а
также разнообразные варианты све-
товой и звуковой сигнализации.
Оперативным персоналом по
обслуживанию систем электропита-
ния производится обход устройств
систем питания и контроль их
работоспособности согласно ут-
вержденным должностным инструк-
циям.
Первичными преобразователями
системы АВР служат реле напря-
жения, реле обрыва фаз, реле пони-
жения (повышения) частоты, транс-
форматоры тока и напряжения. Для
выяснения первопричины срабаты-
вания АВР применяются указатель-
ные реле, после срабатывания кото-
рых отпадает блинкер и появляет-
ся табличка с надписью (например,
«Потеря питания ввода № 1»).
При аварийных отключениях
выключателей в цепях переменного
и постоянного тока часто применя-
ется автоматическое повторное
включение АПВ, которое обычно
осуществляется через определенное
время задержки от блок-контактов
привода выключателя или реле по-
ложения выключателя. Устройства
АПВ отличаются от АВР тем, что
они могут несколько раз произво-
дить повторное включение одного
и того же ввода электропитания
при, например, коротком замыка-
нии со стороны нагрузки (чаще
всего одно-, двукратное включение)
Система АВР приходит в дейст-
вие при исчезновении напряжения
на шинах по любой причине (ава-
рийном, самопроизвольном или
ошибочном отключении рабочего
электропитания), но отстраивается
пусковой орган АВР таким обра-
зом, чтобы дать возможность вна-
чале сработать АПВ. Действие АВР
происходит однократно в целях
предотвращения многократного
включения резервного питания на
устойчивое короткое замыкание со
стороны нагрузки.
Системы АВР срабатывают при
исчезновении напряжения на ши-
нах основного питания. Если при
этом автоматический выключатель
основного питания остался вклю-
ченным, то в схемах АВР включа-
ются в работу специальные защиты
в целях исключения подачи питания
от резервного ввода на поврежден-
ный участок
В схемах АВР предусматривает-
ся контроль наличия напряжения
на включаемом вводе или секции.
Если в момент обесточения на ра-
бочей секции оказывается, что
напряжение на включаемом вводе
или секции отсутствует, то устрой-
ство АВР не срабатывает, так как
в данном случае включение не мо-
жет быть успешным.
Схемы АВР обеспечивают воз-
врат схемы к первоначальному ре-
жиму после устранения поврежде-
ния отключившегося рабочего ввода.
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И
УПРАВЛЕНИЯ ЯЭУ
14.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Организация цеха тепловой авто-
матики и измерений. Обеспечение
исправного состояния систем конт-
роля и управления ЯЭУ возлагает-
ся в основном на персонал цеха теп-
ловой автоматики и измерений
(ТАИ). Цех ТАИ подчиняется в ад-
министративном отношении дирек-
тору АЭС, а в производственно-тех-
нической деятельности — главному
инженеру АЭС В задачи цеха ТАИ
входят текущее обслуживание обо-
рудования КИП и А (импульс-
ные линии, первичные и нормирую-
щие преобразователи, вторичные
приборы, устройства АСР, техноло-
гических защит и сигнализации),
СУЗ, УВС; ремонт оборудования,
изъятого из эксплуатации по гра-
фику или вследствие неисправности;
периодическая ведомственная по-
верка приборов, а также предостав-
255
Рис. 14.1. Структура цеха ТАИ
ление их в установленные сроки
для государственной проверки; изъ-
ятие из эксплуатации изношенных
приборов, учет и паспортизация
средств автоматизации, имеющихся
на АЭС; разработка инструкций по
эксплуатации систем контроля и
управления ЯЭУ применительно к
условиям работы данной АЭС; про-
мышленное и опытное испытание
новых образцов оборудования си-
стем контроля и управления, подго-
товка рекомендаций и заключений
о конструкции и работе этого обо-
рудования; составление заявок на за-
мену изношенных приборов, отдель-
ных блоков систем, на необходимые
для ремонта и эксплуатации запас-
ные части, инструмент, принадлеж-
ности (ЗИП) и материалы; органи-
зация технической учебы персонала
цеха и др.
256
Для выполнения перечисленных
задач цех ТАИ располагает произ-
водственной базой и штатами, опре-
деляемыми характером производст-
ва и объемом оборудования, обслу-
живаемого цехом.
Примерная структурная схема
организации цеха ТАИ приведена
на рис. 14.1. Эта структура на раз-
личных АЭС может несколько изме-
няться в соответствии с выполняе-
мыми цехом конкретными функция-
ми. Возглавляют цех начальник и
его заместители по эксплуатации и
ремонту. В состав цеха ТАИ входят
оперативный персонал, а также ряд
групп и лабораторий
Группа ведомственной поверки
производит поверку рабочих изме-
рительных приборов, находящихся
в эксплуатации на АЭС и выпускае-
мых после ремонта мастерскими
цеха ТАИ. Она должна быть заре-
гистрирована в местных органах
Государственного Комитета стан-
дартов, мер и измерительных при-
боров при Совете Министров СССР.
Группа ППР составляет планы,
графики и другую документацию
для проведения планово-предупре-
дительного ремонта оборудования
цеха ТАИ ч в момент перегрузки
ядерного топлива.
Лаборатория КИП проводит об-
служивание и ремонт технологиче-
ского оборудования цеха ТАИ и
включает в себя группы по обслу-
живанию и ремонту приборов пиро-
метрии, давления, расхода, уровня,
а также группу по обслуживанию и
ремонту устройств спецхим конт-
роля.
Лаборатория , автоматики про-
водит работы по обслуживанию и
ремонту схем управления, электро-
приводов запорной арматуры,
средств тепловой автоматики, схем
электропитания, технологических
защит и блокировок, сигнализации
(включая охранную).
Лаборатории СУЗ-Э и СУЗ-М
обслуживают и производят ремонт
электрооборудования СУЗ и элект-
роприводов органов регулирования
соответственно.
Лаборатория ИВМ (УВС) вклю-
чает в себя группу по обслужива-
нию и ремонту ЭВМ на блоках, а
также группу по обслуживанию уст-
ройств регистрации. На вновь строя-
щихся и вводимых в эксплуатацию
блоках АЭС, где имеются управ-
ляющие вычислительные системы
(УВС), в лабораторию УВС вклю-
чают группу вычислительных подси-
стем, группу инженеров-программи-
стов, группу по обслуживанию и ре-
монту информационных подсистем.
Цех ТАИ имеет ряд ремонтных
мастерских, относящихся к той или
иной лаборатории или к группам
по ремонту и обслуживанию обору-
дования. Ремонтные мастерские яв-
ляются производственным подраз-
делением цеха ТАИ и подчиняются
начальнику цеха. Непосредственное
руководство мастерскими осущест-
вляет начальник мастерских или
старший мастер по ремонту.
Общецеховой персонал вклю-
чает в себя складских работников,
работников снабжения, работников
табельного учета и пр.
Весь ремонтно-эксплуатационный
персонал лабораторий и групп ра-
ботает в одну смену. Так как АЭС
работает круглосуточно и оборудо-
вание требует непрерывного контро-
ля и обслуживания, часть персона-
ла цеха ТАИ разбивается по сменам,
входит в состав смен станции и на-
зывается оперативным персоналом.
На оперативный персонал возла-
гаются функции поддержания дей-
ствующих систем КИП и А, СУЗ,
ИВМ в исправном состоянии, про-
ведения переключений в ^системах,
а также их профилактическое об-
служивание. Оперативный персонал
имеет двойную подчиненность.
Административно и технически он
подчинен начальнику цеха ТАИ, а
оперативно — начальнику смены
АЭС. Административно-техническое
подчинение связано с тем, что опе-
ративный персонал входит в штат
цеха ТАИ и им же комплектуется.
Цех ТАИ осуществляет руководство
работой оперативного персонала.
Через цех производится материаль-
но-техническое обеспечение опера-
тивного персонала исправным обо-
рудованием, запасными частями,
инструментом и материалами. Цех
производит также подготовку ра-
ботников, проверяет их знания, про-
изводит инструктажи по радиацион-
ной безопасности и технике безопас-
ности и обеспечивает повышение
квалификации работников. Опера-
тивное подчинение означает, что
оперативный персонал выполняет
работы на действующем оборудова-
нии основных цехов только по ука-
заниям или с ведома начальника
смены станции, исходя из потребно-
стей, возникающих при ведении тех-
нологического процесса. Состав и
численность смен ТАИ устанавли-
ваются в зависимости от характера
и объема эксплуатируемого обору-
дования. Смену возглавляет дежур-
257
ный инженер цеха ТАИ, в подчине-
нии которого находится весь осталь-
ной оперативный персонал смены
Для выполнения работ по профи-
лактическому обслуживанию обору-
дования, замене приборов и регуля-
торов, устранению неисправностей,
возникающих «а действующем обо-
рудовании основных цехов, в состав
смены включаются дежурные элект-
рослесари ТАИ, квалификация кото-
рых должна быть в пределах 3—
5-го разрядов 6-разрядной сетки.
Все работы, выполняемые опера-
тивным персоналом ТАИ на протя-
жении смены, условно делят на две
категории: плановые и внеплановые.
В плановые работы входят си-
стематический и планомерный обход
рабочих «смещений, где установле-
но действующее оборудование цеха
ТАИ, наблюдение за работой этого
оборудования и ликвидация заме-
ченных неполадок, устранение кото-
рых входит в обязанности оператив-
ного персонала; выполнение работ,
связанных с профилактическим об-
служиванием; выполнение заданий
начальника смены станции по пе-
реключениям и проверкам оборудо-
вания, контроля и управления ЯЭУ;
ведение вахтенных журналов, где
фиксируются состояние оборудова-
ния и работы, проводимые персона-
лом смены ТАИ на протяжении де-
журства.
Внеплановые работы проводятся
при обнаружении неисправностей
оборудования, электрических схем и
коммутаций, а также в связи с пере-
ключениями, необходимыми при
возникновении аварий на технологи-
ческом оборудовании энергоблока.
Оборудование эксплуатационного
участка. Для каждого работника,
входящего в состав смены ТАИ,
должно быть оборудовано рабочее
место, оснащенное всем необходи-
мым для выполнения работ, преду-
смотренных должностными инструк-
циями. Рабочие места размещаются
как в зоне свободного доступа
(«чистая» зона), так и в зоне стро-
гого режима («грязная» зона). Под
оснащением рабочего места пони-
258
мается наличие необходимого инст-
румента, материалов, запасных ча-
стей, контрольно-измерительных
приборов, резервных рабочих при-
боров, защитных средств, докумен-
тации всех видов и т. д. Помещения,
отводимые для организации рабо-
чих мест, должны удовлетворять
санитарным нормам и правилам
техники безопасности. Рабочие места
должны быть оборудованы сред-
ствами оперативной связи.
Контрольно-измерительные при-
боры, находящиеся в расположении
оперативного персонала, по своему
назначению делятся на две группы:
штатные приборы технологического
контроля, регулирования и сигнали-
зации и контрольно-измерительные
приборы лабораторного типа, слу-
жащие для проверки исправности
штатных приборов. К первой группе
также относятся резервные блоки
и устройства штатных приборов,
которые предназначены для замены
рабочих, выходящих из строя вслед-
ствие неисправности или снимаемых
по графику для проведения восста-
новительного ремонта в ремонтных
мастерских цеха ТАИ. Они должны
быть в полной исправности, иметь
паспорта, свидетельства, аттестаты
и клейма ведомственной поверки.
Хранение резервного оборудования
производится вблизи рабочих мест
для оперативной замены. Демонти-
руемые неисправные приборы пере-
даются в ремонтные мастерские
цеха ТАИ.
Техническая документация, хра-
нящаяся в смене ТАИ, состоит из
проектных материалов, содержащих
принципиальные и монтажные схе-
мы систем, монтажно-эксплуатаци-
онных инструкций заводов-изготови-
телей на оборудование ТАИ, долж-
ностных (по рабочему месту) инст-
рукций для дежурного персонала,
графиков текущего обслуживания и
восстановительного ремонта, эксплу-
атационных инструкций ТАИ. В сме-
не должны быть также оперативный
журнал для ведения записей на
протяжении смены, журнал дефек-
тов оборудования для регистрации
отказов оборудования и причин воз-
никновения, журнал допусков для
регистрации разрешений на вывод
действующего оборудования в ре-
монт, инструкции по технике без-
опасности, инструкции по регламен-
тации действий персонала в случае
возникновения аварийной обстанов-
ки и др.
Эксплуатация систем контроля
и управления ЯЭУ проводится в со-
ответствии с «Правилами техниче-
ской эксплуатации АЭС» и склады-
вается из четырех основных этапов,
приуроченных к пускам, нормаль-
ной эксплуатации, остановам и ре-
монтам. Характер эксплуатации си-
стем при этом меняется. Порядок
выполнения и объем работ, прово-
димых на каждом из перечисленных
этапов, регламентируются соответ-
ствующими эксплуатационными ин-
струкциями.
Наиболее сложные работы в си-
стемах управления АЭС проводятся
перед первым выпуском блока,
когда проводится монтаж и налад-
ка всех систем. При этом стремятся
к тому, чтобы возможно большее
число устройств было налажено
и проверено перед пуском блока.
Те устройства, которые невозмож-
но полностью наладить до пуска
или до выхода на мощность,
опробуются и налаживаются пос-
ле пуска (например, уточняют-
ся настройки автоматических
регуляторов). Все эти работы про-
водятся по специальным графикам,
составляемым на стадии проектиро-
вания и строительства блока совме-
стно персоналом АЭС, научным ру-
ководством, конструкторами и на-
ладчиками. Эти же организации
совместно осуществляют монтажные
и пусконаладочные работы.
Ремонтные работы, проводимые
во время останова, зависят от при-
чины останова. Различают плано-
вые и аварийные остановы. Плано-
вые остановы проводятся 2—3 раза
в год для перегрузки топлива и про-
ведения планово^предупредительных
ремонтов (ППР). Если конструкция
реактора допускает перегрузку топ-
лива «на ходу», реактор останавли-
вается специально на планово-пре-
дупредительные ремонты в соответ-
ствии с графиками обслуживания
оборудования. Аварийные остановы
происходят, как правило, из-за сра-
батывания аварийной защиты или
производятся персоналом при серь-
езных авариях технологических си-
стем. Если причина аварийного
останова может быть быстро ликви-
дирована, то блок выводится снова
на мощность. В противном случае
может быть принято решение о про-
ведении внеочередного ППР Во
время ППР проводятся регламент-
ные работы на системах управления
и контроля по заранее составленным
графикам При этом обращается
особое внимание на проведение ра-
бот, которые невозможно выполнить
при работе реактора на мощности
Поскольку время проведения ППР
определяется временем перегрузки
топлива и ремонта основного техно-
логического оборудования, ремонт
системы управления должен прово-
диться в те же сроки Так же как и
при первом пуске блока, во время
ППР должно быть проверено мак-
симальное число устройств, с тем
чтобы не проводить этих операций
при выходе на мощность Во время
пуска энергоблока окончательно
проверяется функционирование уст-
ройств и систем и, если необходимо,
уточняются настройки систем регу-
лирования, сигнализации, блокиро-
вок и т. п
Во время нормальной эксплуата-
ции все основные работы, связанные
с обслуживанием систем контроля и
управления, могут быть разделены
на три вида: оперативные, контроль-
но-осмотровые, профилактическое
обслуживание. Под оперативными
принято понимать работы, проводи-
мые в связи с пуском, остановом
или изменением режима работы
установки, отдельных устройств или
систем управления. Сюда входит
подготовка приборов, их включение
или отключение, изменение режимов
работы (уставок сигнализации, на-
строек регуляторов и т. п.), провер-
259
ка исправности работы и т. д. Эти
работы выполняются по указанию
или с разрешения начальника сме-
ны АЭС. Контрольно-осмотровые ра-
боты проводятся с целью своевре-
менного выявления возникающих
неисправностей оборудования. Они
выполняются оперативным персона-
лом во время обхода оборудования.
Профилактическое обслуживание си-
стем контроля и управления ЯЭУ
включает в себя комплекс профи-
лактических работ, проводимых в
целях поддержания правильности и'
бесперебойного функционирования
систем. Работы по профилактиче-
скому обслуживанию ведутся ре-
монтно-эксплуатационным персона-
лом соответствующих лабораторий
в плановом порядке по графикам.
14.2.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ СУЗ
Одной из самых ответственных
систем контроля и управления ЯЭУ
является система СУЗ, эксплуата-
ция которой имеет свою специфику
и связана с рядом трудностей. Для
получения полной уверенности в ис-
правности системы СУЗ производит-
ся проверка ее работоспособности
как вручную, так и автоматически.
Однако для некоторых подсистем
СУЗ, таких как схема управления
приводами АРК, а также кабельных
разводок возможность проверок
при работающем реакторе исключе-
на, так как в этих случаях прове-
дение проверок связано с опас-
ностью сброса органов регулиро-
вания.
Если имеется возможность про-
верки отдельных устройств, то это
устройство исключается из системы
путем блокировки его контактов в
выходных цепях. Это относится к
тем устройствам СУЗ, которые
имеют многоканальное исполнение.
Следует иметь в виду, что всякое от-
ключение какого-нибудь устройства
СУЗ повышает вероятность лож-
ных срабатываний защиты из-за
возможных ошибок оперативного
персонала при выполнении опера-
ций проверок. Проекты СУЗ послед-
260
них лет согласно возросшим требо-
ваниям правил ядерной безопасно-
сти имеют многоканальное исполне-
ние рабочих схем АЗ (две) и схем
управления органами регулирова-
ния (тоже две). Это позволяет один
из комплектов выводить в любое
время в ремонт или проверку.
Основной объем обязательных
профилактических работ, как пра-
вило, приурочивается к моментам
плановых остановов реакторной
установки.
Эксплуатация системы СУЗ при
работе энергоблока АЭС на мощно-
сти. Под эксплуатацией системы
СУЗ при работе энергоблока на
мощности понимают комплекс ра-
бот, выполняемых персоналом ТАИ
для обеспечения бесперебойной и
надежной работы всех ее подсистем.
В этот комплекс входят контрольно-
осмотровые работы, профилактиче-
ское обслуживание, текущий ремонт
и текущая проверка отдельных уст-
ройств подсистем СУЗ.
Нормальное функционирование
подсистем СУЗ предполагает ис-
правную работу всех узлов, входя-
щих в состав подсистемы. В связи
с этим в понятие эксплуатации под-
систем СУЗ входит не только экс-
плуатация ее в целом, но и эксплу-
атация всех устройств системы. Так
как система СУЗ находится в опе-
ративном подчинении начальника
смены АЭС, то все работы, связан-
ные с выявлением или устранением
неисправностей в системе СУЗ, про-
изводятся только по его распоряже-
нию. '
Все неисправности, связанные с
отказом отдельных узлов (блоков),
а также сигнальных ламп и предо-
хранителей, устраняются оператив-
ным персоналом цеха ТАИ, для
чего у начальника смены ТАИ
имеется комплект резервных блоков
и запасных частей Неисправные
блоки и приборы сдаются для ре-
монта в лабораторию СУЗ-Э цеха
ТАИ. В обязанности оперативного
персонала цеха ТАИ входят конт-
роль наличия и значения напряже-
ний на всех вводах и секциях щита
СУЗ, выходных напряжений выпря-
мительных устройств и преобразова-
телей низкой частоты, блоков низко-
го напряжения (для питания логи-
ческих схем) и высокого напряже-
ния (для питания ионизационных
камер), блоков надежного питания, .
контроль за состоянием контакто-
ров, за работой приборов, измеряю-
щих нейтронный поток и скорость
его изменения, за температурным
режимом на щите СУЗ. Для облег-
чения этих операций панели СУЗ
снабжены необходимой сигнализа-
цией и электроизмерительными при-
борами.
Так как на щите СУЗ нет посто-
янного дежурного персонала, то сиг-
нализация об исправности (подси-
стем и узлов СУЗ выводится * на
пульт оператора БЩУ. Доступ на
щит СУЗ посторонним лицам, кроме
оперативного персонала, категори-
чески запрещен.
Вывод системы СУЗ в ремонт.
Система СУЗ выводится в ремонт,
как правило, после останова энерго-
блока на планово-предупредитель-
ный ремонт Систему СУЗ разре-
шается выводить в ремонт только
на «заглушенном» всеми органами
регулирования реакторе и после
расхолаживания При этом все кас-
сеты АРК находятся в крайнем
нижнем положении
Ремонтно-эксплуатационный пер-
сонал подготавливает к работе си-
стему контроля нейтронного потока
при перегрузке (СКП) Один комп-
лект аппаратуры устанавливается
на БЩУ, второй — в центральном
зале Эта система на все время оста-
нова, перегрузки и пуска реактора
находится во включенном состоя-
нии.
После соответствующего распоря-
жения начальника смены АЭС от-
ключаются все подсистемы СУЗ,
отсоединяются все разъемы АРК на
крышке реактора, производится
расцепление приводов СУЗ с пром-
штангами и все рейки приводов под-
нимаются в транспортное положе-
ние. Если останов реактора произ-
водится только для ремонта систе-
мы СУЗ или ремонтов, не связан-
ных с разуплотнением реактора, то
вывод системы из работы произво-
дится по отдельной программе,
утверждаемой главным инженером
АЭС. При этом система СКП также
должна находиться во включенном
состоянии.
Организация ППР СУЗ. Во вре-
мя ППР выполняются работы про-
филактического характера, ревизии,
а также устранение неисправно-
стей, возникших между двумя ППР,
которые не могут быть устранены
на действующем реакторе. Прово-
дятся также работы по модерниза-
ции отдельных устройств и подси-
стем. Все работы по модернизации
предварительно оформляются тех-
ническим решением, утверждаемым
главным инженером АЭС Все ра-
боты проводятся по плану-графику,
определяющему сроки и последова-
тельность выполнения профилакти-
ческих работ, а также лиц, ответст-
венных за их исполнение. На время
ППР для проведения определенных
работ кроме ремонтно-эксплуатаци-
онного персонала может привле-
каться персонал других подразделе-
ний АЭС
На щите СУЗ организовываются
в необходимом количестве рабочие
места, куда переносятся провероч-
ные стенды, приспособления, необ-
ходимый инструмент и материалы,
а также рабочая документация
Согласно положению по технике
безопасности при обслуживании
электроустановок все работы на
щите СУЗ проводятся по нарядной
системе, определяющей место, вре-
мя, условия производства работ, не-
обходимые защитные средства, а
также лиц, ответственных за без-
опасное проведение работ Проведе-
ние профилактических работ с под-
системами СУЗ в зоне строгого ре-
жима оформляется дозиметрическим
нарядом
Одной из самых трудоемких ра-
бот является ревизия релейно-кон-
тактной аппаратуры, к которой от-
носятся автоматические выключате-
ли, рубильники, контакторы, реле.
261
Производится их разборка и чист-
ка контактов, некоторые из которых
заменяются при необходимости но-
выми, настраиваются реле времени
После сборки устройств релейно-
контактной аппаратуры производит-
ся их проверка на работоспособ-
ность («прогрузка»). Для проверки
применяются специальные стенды,
которые позволяют определить 'Вре-
мя и ток срабатывания реле. Все
наружные поверхности электрообо-
рудования, шины электропитания,
кабельные линии связи тщательно
очищаются от пыли, проверяется их
маркировка, а также состояние
электромонтажа. Проверяется со-
противление изоляции всего кабель-
ного хозяйства СУЗ
Блоки электрооборудования под-
систем СУЗ после их внешнего
осмотра и очистки от пыли подвер-
гаются ревизии (стендовой повер-
ке), целью которой является сличе-
ние параметров' электрооборудова-
ния с паспортными данными, и в
случае расхождения значений про-
изводится их подстройка. Особое
внимание при этом уделяется повер-
ке подсистемы АКНП, в частности
блоков, выполняющих защитные
функции по нейтронному потоку и
скорости его изменения ,
Поверка предусилителей, усили-
телей и логарифматоров аппарату-
ры контроля нейтронного потока
осуществляется при помощи имита-
торов тока камер.
Ревизия устройств автоматиче-
ского регулирования мощности за-
ключается в проверке соответствия
коэффициентов передачи карте на-
строек, проверке срабатывания по-
роговых схем и т п.
Ремонтные работы на электроме-
хайических устройствах СУЗ (сель-
синные указатели положения) за-
ключаются в очистке их от пыли,
разборке, смазке и регулировке.
При этом обращается внимание на
то, чтобы при вращении роторов не
было затираний.
После ремонта сцловых уст-
ройств питания приводов (ПНЧ и
ПНЧИ) производится проверка их
262
работы под нагрузкой— «прогруз-
ка». При этом к их выходным клем-
мам подключается эквивалентная
нагрузка.
Работы на электроприводах СУЗ,
верхнем блоке электроразводок, на
детекторах (ионизационных каме-
рах) и их подвесках проводятся в
зоне строгого режима.
Электроприводы СУЗ извлекают-
ся, подвергаются дезактивации и
размещаются в специально отведен-
ном месте реакторного зала, где
проходят^тщательную ревизию При
этом проводится дефектоскопия наи-
более напряженных узлов привода,
измеряется сопротивление изоляции
обмоток электродвигателей, прове-
ряется целостность датчиков поло-
жения и электромагнитов и герме-
тичность змеевика-охладителя. Из-
носившиеся детали и узлы при этом
заменяются на новые. После этого
электроприводы проходят проверку
на вертикальном стенде поверки
приводов (стапеле). Каждый элект-
ропривод один раз в течение 5 лет
подвергается подной ‘ разборке, ре-
визии и испытанию на стапеле.
При ревизии ионизационных ка-
мер, их подвесок и линий связи
(см. гл 5) проверяется ток иониза-
ции с помощью источника нейтро-
нов, а также сопротивление изоля-
ции (мегаомметром на 2,5 кВ или
тераомметром). Ионизационные ка-
меры и подвески, вышедшие из
строя или ухудшившие свои пара-
метры (ток ионизации, сопротивле-
ние изоляции), а также камеры,
срок службы которых истек, извле-
каются (совместно с кабельной ли-
нией связи) и отправляются в бас-
сейн выдержки, а затем в могиль-
ник. На их место устанавливаются
новые камеры с новыми линиями свя-
зи. Обычно ионизационные камеры
энергетического диапазона, которые
постоянно находятся в зоне высоко-
го нейтронного потока, служат одну
кампанию и заменяются новыми
Ионизационные камеры периодного
диапазона и диапазона источника,
которые поднимаются вверх в зону
малых потоков при работе реактора
на мощности, служат в течение не-
скольких кампаний.
Профилактические работы на ме-
ханизмах перемещения ионизацион-
ных камер заключаются в очистке
их от пыли и протечек масла, пра-
вильной установке сельсина-датчи-
ка и конечных выключателей, про-
мывке электроразъемов, проверке
герметичности каналов и механиз-
мов перемещения
Верхний блок электроразводок
после дезактивации подвергается ре-
визии — проверяются электроразъе-
мы и целостность металлорукавов.
При этом производится чистка спир-
том разъемов, подпаивание отстав-
ших проводников, замена подгорев-
ших силовых разъемов. Производит-
ся «прозвонка» силовых линий. За-
меряется сопротивление изоляции
между проводниками линии и меж-
ду проводниками и землей при по-
мощи мегаомметра с напряжением
500 В
Все работы в период ППР
оформляются соответствующей до-
кументацией (записями в журна-
лах), актами ревизии, испытания,
поверки и т. д.).	।
Вывод СУЗ из ремонта. После
завершения всех работ система СУЗ
подвергается предварительной про-
верке. Проверяется правильность
подключения и фазировка всех си-
ловых линий, наличие и значения
питающих напряжений, работа АВР
и т. п. Затем по очереди вводятся
в работу все подсистемы СУЗ. Си-
стема СУЗ готова к комплексному
опробованию. К этому времени со-
гласно плану-графику ППР все ра-
боты на технологическом оборудо-
вании энергоблока должны быть за-
кончены.
Для комплексного опробования
СУЗ согласно приказу по АЭС соз-
дается комиссия из представителей
всех цехов. Комплексное опробова-
ние начинаете* согласно графику
ППР за трое суток до выхода реак-
тора на минимально контролируе-
мый уровень (МКУ) и производит-
ся под руководством начальника
смены ТАИ и оператора БЩУ. Оно
заключается в проверке выполнения
функций каждой подсистемой и
всей системы СУЗ в целом. Особое
внимание при этом обращается на
сохранение функций многоканаль-
ных подсистем при имитации отказа
одного из входящих в нее каналов.
Для проверки каналов контроля
нейтронного потока на вход пред-
усилителей подаются тестовые сиг-
налы, имитирующие ток ионизаци-
онной камеры, и контролируется ра-
бота всего тракта вплоть до выход-
ных устройств. Ионизационные ка-
меры диапазонов источника проме-
жуточного проверяются облучением
нейтронами от источника. Работа
трактов выходных устройств аварий-
ной защиты проверяется путем по-
дачи сигналов от первичных прибо-
ров (или их имитаторов).
14.3.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСР
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
На некоторых действующих
энергоблоках АЭС еще сохранились
автоматические регуляторы серии
РПИБ и РПИК. В АСР, введенных
в эксплуатацию в последнее время,
используются технические средства
«Каскад» и АКЭСР, имеющие боль-
шие функциональные возможности
и позволяющие создать более эф-
фективные системы регулирования.
Включение и отключение автоматиче-
ских регуляторов. Работы, проводимые при
включении регулятора в работу, зависят
от типа включения Различают первое
включение, которое производится при на-
ладке всего технологического оборудования
блока, Включение после простоя оборудо-
вания, включение после ремонта или пере-
наладки регулятора, включение после крат-
ковременного отключения регулятора
Наибольший объем работ производится
при первом включении системы. При этом
проводится лабораторная проверка всех
устройств на соответствие их паспортным
данным, «прозваниваются» электрические
измерительные и управляющие цепи и про-
веряется правильность сочленения регули-
рующих клапанов с исполнительными меха-
низмами, отсутствие люфтов в механиче-
ских передачах, настройка путевых и кон-
цевых выключателей регулирующих органов
Выставляются ориентировочные (получен-
ные расчетным путем или по опыту эксплу-
атации аналогичного оборудования) пара-
263
метры статической и динамической настрой-
ки устройств автоматики Подается питаю-
щее напряжение и проверяется работа ре
гулирующих клапанов в дистанционном и
автоматическом (при имитации сигналов
первичных преобразователей) режимах
Окончательная откладка производится пос-
ле выхода блока на соответствующий ре-
жим, причем лишь после того, как работа
технологического оборудования опробована
на ручном управлении (переключатель ре-
жимов работы регуляторов ставится в по
ложение «ручное»)
Перед включением регулятора в рабо-
ту блок вводится в стационарный режим
(значение регулируемого параметра должно
быть приблизительно постоянным) Изме-
няют сигнал задатчика, с тем чтобы задан-
ное значение регулируемой величины рав-
нялось ее действительному значению При
этом лампочки «больше» и «меньше», пока-
зывающие наличие выходного сигнала ре-
гулятора, должны погаснуть Затем регуля-
тор включается в автоматический режим и
производится проверка его функционирова-
ния Для этого выходной сигнал задатчика
изменяется на небольшую величину, произ-
водится регистрация и оценивается каче-
ство процесса перехода регулируемого па-
раметра на новое значение В случае необ-
ходимости уточняются параметры статиче-
ской и динамической настройки АСР мето-
дами, изучаемыми в теории автоматическо-
го регулирования
При пусках регулятора после ремонтов
устройств АСР проводятся в основном те
же операции, что и перед первым пуском
Однако, если на каком-либо устройстве
данной АСР ремонтные работы не проводи-
лись, проверка соответствующих устройств
может осуществляться в меньших объемах.
Также может не проводиться уточнение
параметров настройки АСР. При включении
регулятора в работу после кратковременно-
го отключения все описанные проверки мо-
гут не проводиться, а проводится только
заключительная проверка функционирова-
ния после включения регулятора в работу
Перевод регулятора из автоматическо-
го режима в ручной производится при об-
наружении персоналом неисправностей в
его работе, а также если технологическое
оборудование переходит в режим, при ко-
тором работа автоматического регулятора
не предусмотрена. В современных АСУ
контроль исправности регуляторов осуще-
ствляется помимо операторов с помощью
УВК При обнаружении неисправностей в
регуляторах УВК автоматически произво-
дит отключение неисправного контура и
(или) сообщает об этом оператору.
В случае отказа исполнительного дви-
гателя или усилителя мощности (пускате-
ля) невозможна работа как в автоматиче-
ском, так и в дистанционном режиме
Управление регулирующим органом может
при этом проводиться вручную обходчиком
264
по месту с помощью штурвала, имеющего-
ся на приводе исполнительного органа
Во всех случаях переключений регуля-
тора с автоматического режима на дистан-
ционный или полного его отключения опе-
ративый персонал заносит в журнал дефек-
тов и в оперативный журнал запись о при-
чине отключения
Оперативное обслуживание АСР. Опе-
ративный персонал цеха ТАИ по установ-
ленному графику производит внешний
осмотр устройств систем регулирования
(включая периферийное оборудование дат-
чики, импульсные линии, запорные вентили,
исполнительные механизмы и пр). При об
наружении неисправностей, влекущих за со-
бой выход из строя .регулятора, оператив-
ный персонал переводит регулятор в ди-
станционный режим с соответствующим
оформлением записи в оперативном жур-
нале
Небольшой ремонт проводится опера-
тивным персоналом, в основном путем за-
мены устройств и элементов (например,
электронных ламп) годными и поверенными
из состава ЗИП
Во время ППР все системы автомати-
ческого регулирования подвергаются реви-
зии, поверке и необходимому ремонту
14.4.	ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ
КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Эксплуатация как основного
электрооборудования, так и элект-
рооборудования систем контроля и
управления ЯЭУ ведется персона-
лом электроцеха АЭС в соответст-
вии с «Правилами технической экс-
плуатации АЭС». Для каждого ра-
бочего места существует должност-
ная инструкция, утверждаемая
главным инженером АЭС, в которой
устанавливаются границы ее рас-
пространения, перечень электрообо-
рудования цеха, с которым должен
быть знаком данный работник, и его
действия в нормальных и возмож-
ных аварийных ситуациях.
Некоторые виды электрооборудо-
вания могут быть переданы в по-
стоянную эксплуатацию другим це-
хам АЭС. Так, например, панели
питания, АВР обслуживаются цехом
ТАИ. Границы разделения оборудо-
вания между цехами обычно прохо-
дят в местах установки автоматиче-
ских выключателей $вода питания.
На оперативный персонал цехов,
обслуживающих устройства элект-
роснабжения систем контроля и
управления, возлагается обязан-
ность производить во время дежур-
ства обходы и осмотры электрообо-
рудования на своих участках.
В обязанности оперативного пер-
сонала электроцеха входит еже-
дневный осмотр аккумуляторных ба-
тарей системы надежного питания,
при этом проверяется целостность
сосудов и уровень электролита в
них, отсутствие течи, отсутствие
сульфатации, коробления и замыка-
ния пластин, исправность подзаряд-
ных устройств и пр.
Эксплуатация агрегатов беспере-
бойного питания АБП производится
высококвалифицированным обслу-
живающим персоналом. Оператив-
ным персоналом электроцеха еже-
сменно производится осмотр обору-
дования. При этом обращается вни-
мание на показания контрольно-из-
мерительных приборов, на исправ-
ность сигнализации. Благодаря тому
что два АБП могут постоянно нахо-
диться в резерве («горячем» и «хо-
лодном»), всегда можно, не дожи-
даясь ППР, вывести в ремонт один
из них или произвести его ревизию.
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
РЕМОНТ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ контроля и
УПРАВЛЕНИЯ ЯЭУ
15.1.	ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТОВ
Цех ТАИ включает все относя-
щееся к нему оборудование в систе-
му технического обслуживания
(ТО). Система ТО представляет со-
бой комплекс организационно-тех-
нических мероприятий для поддер-
жания работоспособности изделия
при хранении и транспортировке,
при подготовке к использованию, а
также ремонт, поверку и профилак-
тическое обслуживание.
Ремонтом называется комплекс
работ для поддержания и восста-
новления работоспособности изде-
лия. Необходимость ремонта прибо-
ров и систем контроля ЯЭУ вызы-
вается, главным образом, измене-
нием их характеристик в процессе
эксплуатации, приводящим к сни-
жению точности, в результате чего
погрешность приборов и систем
контроля ЯЭУ со временем выходит
за допустимые пределы. Обусловле-
но это в первую очередь увеличе-
нием сил трения, в подвижных эле-
ментах приборов и систем в резуль-
тате износа и изменения формы тру-
щихся поверхностей, разрушения
18—3154
смазки и постепенного загрязнения
узлов кинематики в местах сочле-
нения, изменения характеристик
упругих элементов. На изменении
характеристик сказывается также и
процесс естественного старения, со-
провождающийся изменением пара-
метров электронных ламп, полупро-
водниковых элементов, резисторов, а
также увеличением переходных
сопротивлений электрических кон-
тактов.
Процессы износа и старения во
многих случаях зависят от условий
и характера эксплуатации прибо-
ров. Наличие вибраций и ударов,
повышенная влажность, высокая
температура, радиоактивная и
агрессивная среда, запыленность в
местах установки приборов уско-
ряют указанные процессы. В неиз-
менных эксплуатационных усло-
виях можйо оценить влияние этих
процессов на точность показаний
приборов и установить межремонт-
ные сроки, по истечении которых
прибор должен быть подвергнут
ремонту, прежде чем его погреш-
ность выйдет за допустимые пре-
делы.
265
Необходимость в ремонте при-
боров и узлов систем контроля мо-
жет возникнуть также вследствие
небрежного обращения со стороны
персонала, неправильного выбора
или включения приборов и узлов.
Подобные случаи, когда приборы
выходят из строя преждевременно,
планировать невозможно, и их
следует рассматривать как аварий-
ные.
Приведем некоторые определе-
ния, относящиеся к ремонту и на-
дежности приборов.
Отказ — событие, заключаю-
щееся в полной или частичной
утрате изделием (прибором или
системой в целом) работоспособ-
ности. Отказы в работе приборов и
систем автоматики подразделяются
на два основных вида: постепенные
и внезапные
Постепенные отказы являются
следствием старения, изнашивания,
температурных и механических пе-
регрузок, коррозии, разрушения и
т. д. Все эти необратимые процессы
приводят к постепенным измене-
ниям технических характеристик
прибора или системы в целом. Вне-
запные отказы характеризуются
резким скачкообразным изменением
технических характеристик прибора,
они могут возникать как при не-
удовлетворительном качестве при-
бора и его конструкции, так и при
работе в недопустимых режимах,
на которые его конструкция не рас-
считана.
Отказ прибора, механизма или
системы в целом является случай-
ным событием, в связи с этим вре-
мя работы прибора до первого от-
каза, число отказов за определен-
ное время эксплуатации и время
работы между отказами также
являются случайными величинами.
Отказы принято делить на три
группы: конструкционные, произ-
водственные, эксплуатационные.
Конструкционные отказы вызы-
ваются несовершенством конструк-
ции, неправильным выбором основ-
ных технических параметров и ха-
рактеристики прибора,неправильно-
266
стыо составления функциональной
или структурной схемы узлов и бло-
ков прибора, пониженной надежно-
стью самих деталей, неправильным
выбором типов и номиналов. Вслед-
ствие этого возникает напряженный
режим узлов и деталей приборов,
что приводит к ускоренному старе-
нию и выходу из строя.
Производственные отказы воз-
никают из-за несовершенства тех-
нологических процессов сборки,
монтажа, регулировки и испытаний
прибора в условиях производства.
Эксплуатационные отказы свя-
заны с неправильным выбором типа
прибора, отклонением от требований
по монтажу и эксплуатации во вре-
мя как хранения, профилактики,
так и ремонта. Эксплуатационные
отказы вызываются также ошибка-
ми и недостаточной квалификацией
обслуживающего персонала.
Виды ремонтов оборудования си-
стем контроля и управления на
АЭС. Планово-предупредительный
ремонт (ППР)— система заплани-
рованных мероприятий по уходу,
надзору и ремонту, направленных
на предотвращение прогрессивного
нарастания износа, на предупреж-
дение аварий и поддержание обору-
дования в состоянии постоянной
эксплуатационной готовности. Си-
стема ППР включает проводимые
по графику текущие, средние и ка-
питальные ремонты, а также осмот-
ры и проверки оборудования.
Средние и капитальные ремонты
называются восстановительными
Планово-предупредительный ре-
монт энергоблока проводят по об-
щему плану-графику, определяюще-
му сроки и последовательность,
выполнения ремонтных работ, а
также лиц, ответственных за их
выполнение. График обычно разра-
батывает производственно-техничес-
кий отдел (ПТО) АЭС на основа-
нии заявок цехов и служб. План-
график ППР по системам цеха ТАИ
по устранению неисправностей раз-
рабатывает группа ППР цеха ТАИ
во главе с заместителем начальни-
ка цеха ТАИ по эксплуатации.
‘Объем работ определяется на осно-
вании записей о дефектах оборудо-
вания (за время между ППР),
зафиксированных в журналах де-
фектов оборудования цеха ТАИ и
в оперативных журналах начальни-
ка смены АЭС и старших инжене-
ров по управлению реактором и
"турбогенераторами. Профилакти-
ческие работы на время ППР на-
мечаются в соответствии с утвер-
жденными объемами текущего
обслуживания. Объем ремонтных и
наладочных работ, включаемых в
план ППР, не должен превышать
фонд рабочего времени персонала,
имеющегося для этой цели в рас-
поряжении начальника цеха ТАИ.
Для выполнения плана ППР ис-
пользуется в основном персонал
ремонтных мастерских цеха ТАИ.
В случае необходимости по разре-
шению главного инженера АЭС или
заместителя главного инженера по
ремонту к выполнению работ при-
влекается и эксплуатационный пер-
сонал цеха ТАИ.
На время ППР целесообразно
выключать все приборы, работа ко-
торых не вызывается необходимо-
стью. Импульсные линии, уравни-
тельные сосуды и другие элементы
измерительных схем освобождаются
от воды. Приборы и регуляторы,
отборные устройства, запорная и
регулирующая арматура, электри-
ческие и трубные соединительные
линии, установленные на технологи-
ческом демонтируемом оборудова-
нии или связанные с ним механи-
чески, должны быть сняты. На все
перечисленные элементы навешива-
ются бирки с указанием номеров
позиций оборудования по проекту;
принимаются меры, обеспечивающие
сохранность и защиту элементов
оборудования от повреждений.
В местах производства работ по
ремонту технологического оборудо-
вания необходимо заблаговременно
"позаботиться о защите оборудования
цеха ТАИ от повреждений, а также
от попадания пара или воды на
приборы или электрические соеди-
нительные линии.
38*
Наиболее сложным участком с
точки зрения организации и прове-
дения ремонтных работ является
реактор и внутрикорпусные устрой-
ства. Вероятность повреждения обо-
рудования КИП и А, расположенно-
го в пределах реактора, велика, уст-
ранение же повреждений может быть
выполнено лишь по окончании тех-
нологических операций на реакторе,
когда до конца ППР остается не-
много времени. Работы на реакторе
выполняются в условиях воздейст-
вия ионизирующих излучений, при
повышенных температурах, обуслов-
ленных остаточным тепловыделе-
нием реактора, и требуют примене-
ния индивидуальных средств защи-
ты. По соображениям радиационной
безопасности зачастую ограничива-
ется и время проведения ремонтных
работ. Эти обстоятельства еще бо-
лее усложняют работы на реакторе
и требуют тщательной их организа-
ции.
Ремонт оборудования, находяще-
гося в зоне воздействия нейтронно-
го потока, рекомендуется начинать
как можно позднее, чтобы макси-
мально снизилась наведенная ра-
диоактивность. Ремонт или демон-
таж первичных преобразователей
может проводиться только после
соответствующей подготовки техно-
логически/с аппаратов, устройств
или коммуникаций и получения
разрешения лица, координирующего
работы по общестанционному ППР
(начальника смены АЭС).
Демонтированные контрольно-из-
мерительные и регулирующие при-
боры должны храниться в условиях,
обеспечивающих их сохранность и
исключающих доступ к ним посто-
ронних лиц. Демонтированное тя-
желое оборудование (регулирую;
щие клапаны больших размеров,
электроприводы СУЗ, исполнитель-
ные механизмы и т. и.) рекоменду-
ется хранить вблизи места установ-
ки, обеспечив его сохранность.
По мере выполнения ремонт-
ных работ контрольно-измеритель-
ные и регулирующие приборы и их
вспомогательные устройства, ре-
267
гулирующие и запорные органы
устанавливают на штатные места и
подключают к соединительным ли-
ниям. Импульсные плинии предвари-
тельно опрессовывают, а у кабель-
ных линий связи проверяют сопро-
тивление изоляции. Проверяют на-
личие питающего напряжения на
приборах и их функционирование.
Проверяют работу регулирующих
органов АСР, воздействуя на них
дистанционно.
После завершения всех работ по
плану ППР. цеха ТАИ, проверки и
опробования всех подсистем АСУ
ТП начальник смены АЭС делает
соответствующие отметки в обще-
станционном плане-графике ППР,
а также удостоверяет записью го-
товность всех систем контроля и
управления ЯЭУ к выходу энерго-
блока на мощность. Перед пуском
энергоблока весь эксплуатационный
персонал цеха ТАИ распределяется
по сменам.
Текущий ремонт, как правило,
производится без снятия прибора с
места установки сразу же после вы-
явления неисправности. Он не свя-
зан с разборкой прибора и заклю-
чается в замене отдельных деталей,
например замене полупроводнико-
вых элементов, реле, пишущих перь-
ев и т. д. Кроме того, может произ-
водиться чистка реохордов, восста-
новление оборванных проводников
или нарушенных паек, чистка кон-
тактов и пр. Текущий ремонт вы-
полняется ремонтно-эксплуатацион-
ным персоналом цеха ТАИ, реже
привлекаются в этих случаях ра-
ботники ремонтных мастерских.
Текущий ремонт не планируется
и производится по мере необходи-
мости. В объем текущего ремонта
могут входить и работы, относящие-
ся к -профилактическому обслужи-
ванию, проводимому в плановом
порядке.
Среднему ремонту подвергаются
приборы и системы, имеющие износ
деталей, загрязненность, нарушение
характеристик механических и элек-
трических элементов и как след-
ствие перечисленного—повышенную
268
погрешность. Периодичность этого
вида ремонта может быть различ-
ной для однотипных приборов и
устанавливается в зависимости от
характера и условий эксплуатации.
Средний ремонт заключается в
полной чистке прибора с частичной
его разборкой, смазке трущихся по-
верхностей, замене подшипников и
мелких второстепенных деталей.
Предусматривается регулировка ки-
нематики, подстройка электрических
элементов, чистка контактных по-
верхностей, замена радиоламп, ба-
тарей и др. После среднего ремонта
прибор подвергается ведомственной
или государственной поверке.
Капитальному ремонту подвер-
гаются приборы и узлы, имеющие
значительный износ деталей, а так-
же приборы, вышедшие из строя
вследствие серьезных повреждений
из-за неправильной или небрежной
эксплуатации. Ремонт изношенных
приборов и узлов производится в
плановом порядке по графикам, со-
ставляемым цехом ТАИ и другими
цехами, ответственными за обору-
дование систем контроля и управ-
ления ЯЭУ, исходя из установлен-
ных для АЭС сроков капитальных
ремонтов приборов и систем. Ре-
монт аварийных приборов и систем
заранее не планируется. Однако,
используя статистические данные за
ряд лет эксплуатации приборов и
систем контроля, следует учитывать
вероятный объем таких работ. По
окончании капитального ремонта
приборы, как и после среднего ре-
монта, подвергаются ведомственной
или государственной поверке. Сред-
ний и капитальный ремонты выпол-
няются в ремонтных мастерских це-
ха ТАИ.
Работы по восстановительному
ремонту (среднему и капитальному)
при небольших объемах работ вы-
полняются силами ремонтно-экс-
плуатационного персонала цеха
ТАИ соответствующих лабораторий
и групп. При больших объемах ре-
монтных работ, связанных с рекон-
струкцией систем контроля и управ-
ления ЯЭУ, могут привлекаться ра-
ботники других подразделений как
АЭС, так и сторонних организаций.
При значительном объеме обо-
рудования цеха ТАИ, установленно-
го на АЭС, все приборы, узлы и
регуляторы могут направляться в
ремонт или поверку, проходя через
специальные кладовые (раздельно
в зоне строгого и свободного режи-
мов), которые принимают в ремонт,
выдают после ремонта и хранят
приборы, находящиеся в обращении.
При приемке приборов проверяют
их комплектность, наличие докумен-
тации (паспортов, свидетельств, ат-
тестатов, формуляров), обеспечива-
ют выдачу их по принадлежности,
а также ведут их учет и регистра-
цию. t Единой формы и методики
учета не существует, они разраба-
тываются цехом ТАИ применитель-
но к конкретным условиям станции.
При небольшом объеме оборудо-
вания группа эксплуатации сдает
приборы непосредственно в ремонт-
ные мастерские В этом случае учет
и регистрацию приборов ведет от-
ветственное лицо, выделяемое на
ремонтном участке, или начальник
мастерской. В момент ППР или ка-
питального ремонта ремонтно-экс-
плуатационный персонал привлека-
ют к выполнению работ по ремонту
и ревизии систем цеха ТАИ на ме-
сте установки.
Ремонтные мастерские цеха ТАИ.
Для обеспечения ремонта всех при-
боров, узлов и автоматических ре-
гуляторов тепловых процессов в со-
ставе ремонтной мастерской цеха
ТАИ организуется два отделения:
одно предназначается для ремонта
радиоактивных приборов и разме-,
щается в зоне строгого режима, в
другом ремонтируют приборы, не
имеющие радиоактивных загрязне-
ний. Помещение этого отделения
находится в зоне свободного режи-
ма. Между отделениями могут быть
кабельные связи для калибровки и
тарировки приборов.
В первом отделении ремонтиру-
ют практически все приборы техно-
логического контроля и автоматиче-
ские регуляторы реакторной уста-
новки. Помещение должно быть
оборудовано в соответствии с сани-
тарными правилами и оснащено со-
гласно требованиям техники без-
опасности при работе с источника-
ми ионизирующих излучений. В ма-
стерской должно быть предусмотре-
но место для дезактивации прибо-
ров, имеющих радиоактивную за-
грязненность, должны быть дозиме-
трические приборы для проверки
уровня Загрязненности и мощности
дозы. Помещение должно иметь
специальную отделку, предусматри-
вающую возможность удобной и -
быстрой промывки или дезактива-
ции загрязненных поверхностей, и
должно быть оборудовано приточно-
вытяжной вентиляцией.
Контрольно-измерительные при-
боры, образцовые приборы и инст-
румент, как правило, постоянно на-
ходятся в отделении мастерской
строгого режима. Их вынос в зону
свободного режима допускается
лишь после тщательного удаления
радиоактивных загрязнений под
контролем службы дозиметрии.
Приборы с радиоактивной за-
грязненностью наружных поверхно-
стей целесообразно подвергать дез-
активации в технологических по-
мещениях, где это допустимо по
условиям техники безопасности и
эксплуатационным инструкциям.
Дезактивация внутренних поверхно-
стей приборов, если таковая необ-
ходима, требует разборки прибора
и может быть выполнена лишь в
ремонтной мастерской.
В мастерской выделяются участ-
ки ремонта приборов измерения
температуры, приборов измерения
расхода, давления и уровня, авто-
матических регуляторов теплотех-
нических параметров. Автоматиче-
ские регуляторы СУЗ ремонтируют-
ся в лаборатории СУЗ-Э.
В состав мастерской входит сле-
сарно-механический участок, где вы-
полняются все станочные работы,
необходимые при ремонте оборудо-
вания ТАИ, а также изготовляются ’
некоторые запасные части к обору-
дованию. Слесарная группа подго:
269
тавливает заготовки для механиче-
ской мастерской, выполняет ремонт
каркасов приборов, изготовляет де-
тали, требующие ручной обработки.
Персонал слесарной группы может
привлекаться к выполнению мон-
тажных работ по установке обору-
дования ТАИ.
Ремонтные мастерские оснаща-
ются оборудованием и инструмен-
том, необходимыми для проведения
поверок отремонтированных уст-
ройств и приборов в соответствии
с инструкциями или техническими
условиями заводов-изготовителей.
На материальном складе АЭС
хранятся материалы, необходимые
при работе цеха ТАИ: электроизо-
ляционные материалы, провода, ка-
бели, химикаты, мелкий прокат ме-
таллов (фольга, прутки, уголки и
пр.), импульсные трубки, электро-
установочные изделия и т. д. Кроме
материалов на складе хранятся за-
пасные части к приборам, а также
радиодетали, полупроводниковые
приборы, микросхемы, клеммы, ру-
коятки и т. п. Материалы выдаются
на складе по требованиям, подпи-
санными мастерами участков, а при-
боры — по требованию начальника
цеха ТАИ или его заместителя.
Приборы и аппаратура, применяемые
лри ремонте. При производстве ремонтных
работ систем контроля и управления ЯЭУ
применяются разнообразные средства ре-
монта: приборы, аппаратура и инструмент
Они позволяют обеспечить повышение про-
изводительности труда и точности изме-
рений
Кроме ряда специальных испытатель-
ных стендов (заводских и изготовленных
в цехе ТАИ) ремонтные участки укомплек-
товываются следующими приборами уни-
версальными мостами МВУ-49, одинарно-
двойными мостами Р-39 для измерения со-
противлений элементов электрических схем
и блоков, магазинами сопротивлений типа
Р4041, Р4042 для использования в изме-
рительных схемах, переносными потенцио-
метрами ПП 63 для измерений ЭДС термо-
электрических термометров, поверки авто-
матических потенциометров и милливольт-
метров, измерительными установками типа
У309, У355 и УЗ 13, предназначенными для
точных Измерений ЭДС, напряжений, токов
и электрических сопротивлений, комбиниро-
ванными приборами Ц4313, Ц4315 для из-
мерения токов, напряжений и сопротивле-
ний, проверки электрических схем и цепей,
270
мегаомметрами типа Ml 101 для измерения
сопротивлений изоляции электрических це-
пей, а также терраомметрами, ламповыми
вольтметрами типа ВК-7-9 для измерения
параметров электронных схем и регулято-
ров, цифровыми вольтметрами Щ1312 для
измерения напряжений постоянного тока в
пределах 0—500 В, электронно-лучевыми
осциллографами для визуального наблюде-
ния электрического напряжения, измерения
амплитуд и длительности электрических
сигналов, шлейфовыми осциллографами для
записи на фотобумагу электрических про-
цессов
Перечень рекомендуемой технологиче-
ской оснастки рабочего места электросле-
саря приводится в прилож 2—4
15.2.	техника безопасности
В ЦЕХАХ И НА ТЕРРИТОРИИ АЭС
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕМОНТНЫХ И
ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
Основные виды инструктажа по
технике безопасности (ТБ) и радиа-
ционной безопасности (РБ). Кон-
троль за состоянием техники без-
опасности и за соблюдением законо-
дательства об охране труда на АЭС
возлагается на администрацию. Ад-
министрация АЭС должна постоян-
но обеспечивать безопасные условия
производства, составлять производ-
ственные инструкции, инструкции
по технике безопасности и радиаци-
онной безопасности. Каждый работ-
ник обязан периодически проходить
инструктажи по вопросам охраны
труда и безопасным приемам рабо-
ты. Рассмотрим коротко основные
виды инструктажей.,
Вводный инструктаж проводит
инженер по технике безопасности
при оформлении работника на АЭС.
Задача инструктажа — ознакомле-
ние со спецификой предприятия, с
правилами внутреннего распорядка,
с правилами пользования защитны-
ми средствами, с противопожарны-
ми мероприятиями, электробезопас-
ностью и приемами оказания пер-
вой медицинской помощи.
Первичный инструктаж проводят
для вновь принятых работников.
Его задача — ознакомление со спе-
цификой производства данного цеха
или участка, с правилами техники
безопасности, промышленной сани-
тарии и пожарной безопасности.
Первичный инструктаж проводит
начальник цеха или его замести-
тель, начальник участка или (по их
письменному распоряжению) инже-
нерно-технический работник цеха
Инструктаж на рабочем месте
проводят с принятыми на АЭС ра-
ботниками с целью ознакомления
их с рабочим местом, оборудовани-
ем, технологией производства и без-
опасными приемами труда, а так-
же с инструкциями, отйосящимися
к данной профессии Инструктаж
на рабочем месте проводит началь-
ник лаборатории, начальник участ-
ка или мастер
Периодические плановые инст-
руктажи проводят со всеми работ-
никами АЭС (с оперативным и экс-
плуатационно-ремонтным персона-
лом 1 раз в месяц, с персоналом
вспомогательных цехов, рабочими —
не реже 1 раза в 3 мес) с целью
повышения знаний по технике безо-
пасности и совершенствования безо-
пасных приемов работы Инструк-
таж включает противоаварийные
тренировки, разбор и обобщение
причин происшедших несчастных
случаев, проверку знания действую-
щих на АЭС инструкций по технике
безопасности и радиационной безо-
пасности для данной профессии.
Инструктаж проводят начальник
смены, начальники лабораторий,
мастера или начальники участков.
Для вновь принятых работников
производится обучение на рабочем
месте с целью получения ими навы-
ков безопасной работы на АЭС, по-
сле чего квалификационная комис-
сия АЭС проверяет знание работни-
ками правил техники безопасности
и радиационной безопасности и
присваивает им квалификационную
группу и оценку по ТБ и по РБ.
Проверяется также знание работни-
ками «Правил технической эксплуа-
тации АЭС». Только после этих
проверок и занесения записей об их
успешном прохождении в «Удосто-
верение энергетика» вновь приня-
тый работник АЭС допускается к
самостоятельной работе. На АЭС
установлена следующая периодич-
ность проверки знаний работников*
проверка знаний по ТБ и РБ —
1 раз в год, проверка знаний по
ПТЭ АЭС— 1 раз в 2 года.
Порядок допуска к ремонтным
работам в зоне строгого режима.
При ремонтных и других работах
в зоне строгого режима АЭС чело-
век подвергается воздействию иони-
зирующего излучения. Следователь-
но, необходимо создание защитных
ограждений, которые снижали бы
дозу внешнего облучения до допу-
стимых уровней, и неукоснительное
соблюдение работниками правил и
норм радиационной безопасности.
Все виды работ в зоне строгого
режима проводятся только по дози-
метрическим нарядам За выдачу
дозиметрического наряда и произ-
водство работ по нему отвечают*
лицо, выдающее дозиметрический
наряд; ответственный руководитель
работ; производитель работ; на-
чальник смены, цеха, давший раз-
решение на работу; начальник сме-
ны отдела техники безопасности
(ОТБ); допускающий (наблюда-
тель); дежурный дозиметрист, чле-
ны бригады.
.Все лица, выдающие дозиметри-
ческий наряд и производящие рабо-
ты по нему, несут ответственность
за радиационную безопасность при
выполнении работ. Дозиметриче-
ский наряд выписывается в одном
экземпляре с пофамильным соста-
вом бригады и передается началь-
нику смены ОТБ для регистрации
в специальном журнале и подготов-
ки дополнительных средств индиви-
дуальной защиты и контроля. Де-
журный дозиметрист перед началом
работ в зоне строгого режима ин-
структирует всех членов бригады по
конкретным радиационным услови-
ям производства данной работы,
организует вместе с производителем
работ расстановку защитных экра-
нов, дисциплинирующих барьеров и
знаков радиационной опасности.
В процессе проведения работ де-
журный дозиметрист осуществляет
контроль за работающими бригада-
ми путем периодических осмотров
271
рабочих мест и проведения измере-
ний радиационной обстановки. При
значительных загрязнениях рабоче-
го места бригада перед началом ре-
монтных работ производит его де-
зактивацию.
При проведении ремонтных ра-
бот по дозиметрическому наряду
необходимо соблюдать следующие
условия: инструмент и приспособле-,
ния должныч храниться в специаль-
но отведенных местах, после окон-
чания работ они должны дезакти-
вироваться; перед разборкой за-
грязненное оборудование должно
дезактивироваться, при разборке
сложного оборудования произво-
дится поэтапная дезактивация; ин-
струмент, демонтированные детали
и отходы должны складываться на
поддоны, противни, листы из не-
ржавеющей стали, пластикат, бума-
гу; во всех случаях необходимо при-
нимать меры по сокращению радио-
активных отходов.
После полного окончания рабо-
ты по наряду рабочее место тща-
тельно убирается и дезактивируется
членами бригады, проверяется де-
журным дозиметристом и сдается
начальнику смены цеха, после чего
наряд закрывается начальником
смены ОТБ. Закрытые дозиметриче-
ские наряды хранятся у начальника
смены ОТБ 30 дней, после чего мо-
гут быть уничтожены.
Меры индивидуальной защиты
и личной гигиены при работах в зо-
не строгого режима. Правильно
организовать ремонт или профилак-
тику оборудования АЭС в зоне
строгого режима — это значит пре-
дусмотреть такой комплекс меро-
приятий по обеспечению радиацион-
ной безопасности, при котором лу-
чевые нагрузки от источников излу-
чения не будут превышать регла-
ментируемые для соответствующих
категорий лиц К этим мероприяти-
ям относятся создание защиты от
внешних потоков излучения, предот-
вращение распространения радио-
активных веществ в рабочие поме-
щения и внешнюю среду, соответ-
ствующая планировка и отделка по-
272
мещений, организация необходимого
радиационного контроля и санитар-
но-пропускного режима, обеспече-
ние необходимых условий транспор-
тировки радиоактивных веществ,
сбор и захоронение радиоактивных
отходов, использование средств ин-
дивидуальной защиты и т. д.
Для защиты персонала цеха,
ТАИ, как и всех работников АЭС,
от ионизирующего излучения при
ремонтных и профилактических ра-
ботах используются следующие за-
щитные средства и мероприятия:
стационарная биологическая защи-
та, в местах высоких мощностей доз
нейтронного и у-излучения; перенос-
ные защитные экраны; дезактива-
ция оборудования; герметизация по-
мещений; специальные технологиче-
ские вентиляционные устройства и
местные отсосы при ремонте обо-
рудования, загрязненного радиоак-
тивными веществами; временные и
постоянные хранилища твердых ра-
диоактивных отходов, аппаратура
контроля радиационной обстановки
и облучения персонала; хранилища
демонтированного радиоактивного
оборудования и отдельных деталей;
средства индивидуальной защиты.
Средствами индивидуальной за-
щиты принято называть спецодеж-
ду, обувь, различные приборы и
приспособления (респираторы, пнев-
мокостюмы, противогазы, щитки),
применяемые индивидуально и обес-
печивающие защиту работающего
от тех или иных вредных факторов
внешней среды. Использование при
работе с радиоактивными вещества-
ми средств индивидуальной защиты
дает возможность предохранить че-
ловека от попадания радиоактив-
ных веществ в органы дыхания, пи-
щеварения и на кожу.
Персонал, находящийся в зоне
строгого режима, должен соблюдать
правила радиационной безопасности
и все производственные инструкции,
правильно пользоваться средствами
индивидуальной защиты и индиви-
дуального контроля. Проход из зо-
ны свободного режима в зону стро-
гого режима и обратно производит-
ся только через санпропускники,
которые размещаются в отдельно
стоящем здании, соединенном с ре-
акторным отделением закрытой га-
лереей. В состав санпропускника
входят душорые, гардероб домаш-
ней одежды, гардероб рабочей
одежды, помещение для дозиметри-
ческого контроля кожных покровов
и спецодежды, помещение для ин-
дивидуальных средств защиты, раз-
дельные кладовые чистой и трязной
спецодежды.
При проходе, через санпропуск-
ник в зону строгого режима необ-
ходимо полностью раздеться в гар-
деробе домашней одежды, надеть
переходные пластиковые тапочки и
перейти в гардероб спецодежды;
в гардеробе спецодежды переодеть-
ся в спецодежду и пройти зону
строгого режима, получить и укре-
пить на спецодежде спедства инди-
видуального дозиметрического кон-
троля (фотокассету и конденсатор-
ную ионизационную малогабарит-
ную камеру КИД-1).
Спецодежда состоит из нижнего
белья, белого костюма или комби-
незона, белой шапочки, белых нос-
ков, легкой обуви или ботинок, пер-
чаток, бумажных полотенец и но-
совых платков разового пользова-
ния.
При работе с радиоактивным
оборудованием систем контроля и
управления ЯЭУ для защиты от по-
падания радиоактивных веществ в
организм, а также для предупреж-
дения загрязнения тела, рук и спец-
одежды необходимо применять до-
полнительные индивидуальные сред-
ства защиты: респираторы, пленоч-
ную защитную одежду, резиновые
перчатки, нарукавники, фартуки,
бахилы, полухалаты, полукомбине-
зоны, косынки и т. д. В случае про-
изводства ремонтных работ в по-
мещениях с радиоактивными газа-
ми, парами и аэрозолями необхо-
димо применять изолирующие за-
щитные средства пневмокостюмы,
кислородные изолирующие приборы.
При проведении работ в зонах
с высоким уровнем ионизирующего
излучения (реактор, приводы орга-
нов регулирования, ГЦН, ГЗЗ, па-
рогенератор, компенсатор объема и
пр.) в обязательном порядке необ-
ходимо выполнять следующие тре-
бования: все операции должны про-
водиться быстро, но без лишней по-
спешности и быть заранее известны,
хорошо продуманы; на рабочих ме-
стах должны находиться только ли-
ца, непосредственно принимающие
участие в данной работе; обсужде-
ние результатов работ и разработка
планов выполнения дальнейших опе-
раций должны производиться в ме-
стах, где уровни излучения не пре-
вышают допустимых значений.
Так как в процессе работы с
оборудованием, загрязненным ра-
диоактивными изотопами, происхо-
дит радиоактивное загрязнение тела
работающих, их спецодежды, обу-
ви и индивидуальных средств за-
щиты, то необходимо периодически
в течение смены проверять загряз-
нение рук, спецодежды и 'обуви.
Если есть загрязнение рук, то их
следует отмыть и повторно прове-
рить на приборе. При загрязнении
спецодежды выше допустимого
уровня с разрешения дозиметриста
ее необходимо заменить. Во избе-
жание загрязнения рук необходимо
коротко стричь ногти, следить за
эластичностью кожи, а перед вхо-
дом в зону строгого режима смазы-
вать руки специальной легкоотмы-
ваемой пастой.
В зоне строгого режима курить
разрешается только в специально
отведенных местах, перед чем ре-
комендуется прополоскать рот из
питьевого фонтанчика, вымыть руки
и проверить их на дозиметрическом
приборе. Пить воду разрешается
только из питьевых фонтанчиков,
предварительно прополоскав рот.
Пить воду из любых других кранов,
а также принимать пищу и пользо-
ваться косметическими средствами
строго запрещается. При всех слу-
чаях травм с открытыми ранениями
(порезы, уколы, переломы и т д.)
следует немедленно обратиться к
дозиметристу и в здравпункт.
273
При ремонте активированных
приборов и узлов систем контроля
и управления ЯЭУ, работавших в
поле нейтронного потока большой
плотности, последние должны быть
подвергнуты «выдержке» в течение
промежутка времени («защита вре-
менем»), обеспечивающего сниже-
ние интенсивности излучения до без-
опасного значения (естественный
распад радиоактивных изотопов).
К таким ремонтируемым узлам и
приборам относятся, например, тер-
моэлектрические термометры вну-
триреакторного контроля ВРК, от-
борные устройства уровнемеров, ио-
низационные камеры. Для сниже-
ния уровня поверхностной загряз-
ненности и удаления нефиксирован-
ных загрязнений ремонтируемые
приборы и узлы подвергаются дез-
активации специальными моющими
растворами.
Выход в спецодежде и спецобу-
ви, а также вынос загрязненных
приборов и инструментов за преде-
лы зоны строгого режима категори-
чески запрещается
При ремонтных и профилакти-
ческих работах радиоактивное за-
грязнение спецодежды, индивиду-
альных средств защиты и кожных
Таблица 15.1. Допустимое загрязнение
радиоактивными веществами
индивидуальных средств защиты
и кожных покровов, частица/(см2 мин)
а-излучаю
щие изотопы
Объект загрязнения
3 s
со о
Кожные покровы
Полотенца
Спецбелье
Внутренняя поверхность
индивидуальных средств
защиты
Основная спецодежда
Дополнительные индиви-
дуальные средства за-
щиты:
внутренняя поверх-
ность
наружная поверх-
ность
5
5
5
5
10
10
100
100
100
100
100
40	800
40	800
400 8000
покровов персонала не должно пре-
вышать значений, приведенных в
табл. 15.1.
При выходе из зоны строгого
режима в зону свободного режима
необходимо снять дополнительные
средства индивидуальной защиты;
произвести проверку загрязненности
рук и основной спецодежды в сан-
шлюзе (при наличии загрязнений
основной спецодежды выше пре-
дельных уровней сообщить об этом
дозиметристу); пройти в санпро-
пускник, раздеться в гардеробе
спецодежды, надеть пластикатовые
тапочки, отмыться под душем до
допустимых уровней загрязненности,
вытереться полотенцем и проверить
загрязненность кожных покровов на
установке дозиметрического контро-
ля, снять тапочки перед входом в
гардероб личной одежды, после че-
го одеться в личную одежду; при
наличии загрязненности кожных по-
кровов выше предельно допустимых
уровней после повторной обработки
обратиться к дозиметристу.
Благодаря большому вниманию,
которое уделяется ядерной и радиа-
ционной безопасности, на АЭС, где
созданы эффективные средства за-
щиты, число несчастных случаев и
профессиональных заболеваний зна-
чительно меньше, чем в любой дру-
гой отрасли промышленности. До-
статочно указать, что подавляющее
большинство работников, посещаю-
щих зону строгого режима, облуча-
ются в дозах, меньших предельно
допустимых. Следует отметить, что
при равномерном облучении в пре-
делах допустимой дозы (5 бэр/год)
на протяжении всей трудовой дея-
тельности человека (40 лет) совре-
менными методами не было обнару-
жено изменений в состоянии здоро-
вья как самого облучаемого, так и
его потомства.
15.3.	РЕМОНТ И НАСТРОЙКА
УСТРОЙСТВ СУЗ
Аппаратура контроля нейтронного по-
тока (АКНП). Как было указано в гл 5,
основными устройствами АКНП являются
детекторы (ионизационные камеры), под-
вески с приводами, линии связи, электрон-
274
иые предусилители и усилители, вторичные
приборы
Детекторы (ионизационные камеры) и
их подвески при выходе из строя (умень-
шение тока ионизации, потеря изоляции)
обычно заменяются новыми Неисправности
механизмов перемещения подвесок (выход
из строя электродвигателей, сельсинов-дат-
чиков, износ шестеренок редуктора) устра-
няются путем замены износившихся дета-
лей и узлов новыми После ремонтных и
профилактических работ или после замены
ионизационных камер производится на-
стройка конечных выключателей и сельси-
нов-указателей положения ионизационных
камер, для чего при нахождении камеры в
крайнем нижнем положении ротор сельси-
на-датчика устанавливается так, чтобы
стрелка сельсина-приемника, установленно-
го на БЩУ, находилась на нуле
Обнаружение неисправностей в усили-
телях, логарифматорах и дифференциато-
рах производится такими методами, как
проверка режима по карте напряжений, по- ‘
каскадная проверка прохождения сигналов,
визуальная проверка навесного и печатного
монтажа, Сравнение электрических парамет-
ров и режимов двух однотипных схем
и пр. При этом используются соответствую-
щая измерительная аппаратура генераторы
стандартных сигналов, ламповые вольтмет-
ры с высоким входным сопротивлением,
широкополосные и низкочастотные осцил-
лографы, измерители амплитудно-частотных
характеристик, проверочные стенды, а так-
же специальные и общие инструменты и
приспособления После ремонта и в период
профилактических работ отдельные блоки
подвергаются статической настройке в ла-
боратории, включающей снятие выходных
характеристик блоков, установку коэффи-
циентов усиления, уровней срабатывания
пороговых устройств, нулей усилителей, ре-
гулировку дрейфа интеграторов, установку
расчетного значения постоянной времени
дифференциаторов, установку порогов пре-
дупредительной и аварийной защиты по
мощности и скорости (периоду). После
статической настройки отдельных блоков и
устройств аппаратура проверяется в комп-
лексе при помощи встроенных блоков ка- *
либровок, которые выдают сигналы, имити-
рующие сигналы ионизационных камер
При этом уточняются настройки блоков,
проверяется функционирование системы в
целом при искусственно вызываемом отказе
одного из каналов Проверяется помехо-
устойчивость каналов с помощью специаль-
но создаваемых помех
Автоматические регуляторы мощности
реактора. Регуляторы мощности реактора
представляют собой наиболее сложные и
ответственные устройства СУЗ Их ремон-
том и наладкой занимается высококвали-
фицированный (обычно инженерный) персо-
нал Дальнейшее описание относится, глав-
ным образом, к регуляторам мощности
реакторов ВВЭР типа АРМ, по которым
накоплен большой опыт эксплуатации
Можно отметить, что основные непо-
ладки регуляторов происходят в УПТ (опе-
рационных усилителях) и пороговых уст-
ройствах (ПУ), в меньшей степени—в раз-
личных узлах формирования сигналов
Основная, часто встречающаяся неис-
правность блоков — это выход из строя
транзисторов или ухудшение их парамет-
ров При этом вышедший из строя блок
заменяется резервным Поврежденный
блок ремонтируется в лаборатории СУЗ.
Методика обнаружения неисправности та-
кая же, как и при ремонте блоков АКНП.
Обнаруженный неисправный элемент заме-
няется новым, заведомо исправным
После ремонта блоки проходят лабо-
раторную проверку и статическую настрой-
ку При этом снимаются их хракатеристи-
ки, регулируются коэффициенты усиления
и устанавливаются нули усилителей по-
стоянного тока, проверяется их линей-
ность, регулируется дрейф интеграторов и
устанавливается требуемая постоянная вре-
мени интегрирования, обеспечивающая
оптимальность процесса регулирования
Проверяются и регулируются уровни сра-
батывания и зона возврата пороговых уст-
ройств. Настройка блоков давления (БД)
осуществляется с помощью гидравлическо-
го пресса на 10 МПа, образцового мано-
метра и манометров МЭД, с которыми ра-
ботает регулятор. Для настройки БР в ка-
честве входных сигналов применяют либо
собственные источники тока, либо внешний
регулируемый источник
После проверки и настройки отдельных
блоков регулятор проверяется в целом во
всех режимах его работы Окончательные
динамические испытания регулятора про-
водятся при пуске энергоблока на установ-
ленных программой испытаний уровнях
мощности После включения регулятора в
работу проверяется эффективность стаби-
лизации регулируемого параметра, а затем
наносятся возмущения со стороны реактора
(перемещение исполнительного органа на
5—10 см) и проверяется качество переход-
ного процесса при отработке возмущения.
Во время динамических испытаний уточ-
няют настройку регулятора и добиваются
требуемого качества регулирования
Релейно-контактная аппаратура подси-
стемы аварийной защиты реактора. К ха-
рактерным неисправностям этой аппарату-
ры можно отнести выход из строя реле,
шунтирующих диодов, балластных резисто-
ров При отыскании неисправности и ее
ликвидации соответствующий канал выклю-
чается из работы Метод отыскания неис-
правности производится «прозвонкой» це-
пей схемы Работы по ремонту и настройке
релейно контактной аппаратуры в общем
случае выполняются в следующем объеме
внешний осмотр, проверка изоляции токо-
ведущих частей, измерение сопротивлений
катушек постоянному току, регулировка ме-
ханической части, проверка электрических
характеристик и настройка аппарата под
током, проверка и подрегулировка аппара-
275
тон в общей схеме устройства при различ-
ных режимах работы
При ^внешнем осмотре обращается вни-
мание на состояние контактов и их пру-
жин, гибких соединений и выводов реле,
наличие немагнитной прокладки, крепежных
болтов, паек, отсутствие посторонних пред-
метов в зазорах между якорем и сердечни-
ком, легкость хода и отсутствие заеданий
и перекосов в подвижной системе и т п
Сопротивление изоляции катушек и контак-
тов не должно быть менее 1 МОм Сопро-
тивление катушек постоянному току долж-
но находиться в интервале ±10% номи-
нального значения. При обнаружении
дефектов в механической части реле выпол-
няется необходимая регулировка или заме-
на их из состава ЗИП Для устранения
«дребезга» контактов при включении реле
нужно иметь некоторый прогиб контактов.
Регулировка напряжения или тока втя-
гивания и отпадания производится измене-
нием натяжения пружины с помощью ре-
гулировочного устройства, изменением воз-
душного зазора между якорем и сердечни-
ком с помощью регулировочного винта,
изменением толщины немагнитной проклад-
ки и т п Грубая регулировка напряжения
отпадания выполняется подбором латунных
прокладок, тонкая — изменением натяже-
ния пружины К регулировке контактов
приступают после окончания регулировки
якоря Давление контактных пружин друг
на друга создается подгибанием контакт-
ных пружин в месте выхода их из крепя-
щих колодок Сами контактные пружины
должны быть совершенно прямыми, а рас-
стояние между контактами регулируется
только подгибанием упорных пружин.
В аппаратуре АЗ применяются реле вы-
держки времени. В последних выдержка
времени на срабатывание и опускание до-
стигается замедлением нарастания или
спада магнитного потока' (магнитным
демпфированием). Для этой цели приме-
няется магнитная система с двумя обмот-
ками рабочей и короткозамкнутой (демп-
фирующей) Демпфирующая выполняется в
виде медной гильзы или медных колец,
которые насаживаются на сердечник вместе
с рабочей катушкой Регулирование вы-
держки реле времени осуществляется изме-
нением зазора между якорем и сердечни-
ком, т е изменением толщины немагнитной
прокладки (грубая регулировка), и измене-
нием натяжения пружины. Выдержка вре-
мени уменьшается с увеличением толщины
немагнитной прокладки и натяжения пру-
жины Ремонт и настройка электронных
реле времени, применяемых в последнее
время, намного проще и сводится к обще-
известным методам ремонта и наладки
электронных схем
Во время ППР производится полная
или частичная ревизия релейно-контактно-
го оборудования АЗ Сюда входит разбор-
ка, чистка и регулировка реле, замена под-
горевших балластных резисторов, проверка
276
диодов, чистка от пыли всего оборудова-
ния АЗ, измерение сопротивлений изоляции,
«прогрузка» реле и автоматических выклю-
чателей под током. Завершающим этапом
ремонта и настройки релейно-контактной
аппаратуры является проверка функциони-
рования аппаратуры АЗ в целом согласно
установленной программе испытаний. При
этом имитируются входное сигналы аппа-
ратуры АЗ из других систем и схем защи-
ты по технологическим параметрам. Про-
веряется прохождение и размножение этих
сигналов в каналах АЗ вплоть до выход-
ных исполнительных реле
После общей проверки функционирова-
ния релейно-контактная аппаратура плом-
бируется и составляется соответствующая
документация.
Аппаратура управления приводами
СУЗ. Ремонт и настройку этой аппаратуры
рассмотрим на примере приводов реактора
ВВЭР-440. Основные неисправности схемы
управления приводами СУЗ возникают в
блоках управления группами кассет, блоках
БУД и ПНЧИ, выполненных на логических
модулях Обнаружение неисправностей про-
изводится на специальных стендах, на ко-
торых размещаются переключатели, имити-
рующие входные сигналы, измерительные
приборы и сигнальные лампы для опреде-
ления состояния проверяемых элементов,
узлов или блоков Имеется также возмож-
ность подачи выходных сигналов блоков на
электронный осциллограф для наблюдения
за характером переходных процессов. Для
повышения оперативности проверки на
каждый логический блок составляется кар-
та-программа подачи входных тестовых ло-
гических сигналов, в которой указывается,
в каком состоянии должны находиться вы-
ходы блока при данной комбинации вход-
ных сигналов. Логические блоки, как пра-
вило, органов настройки не имеют и регу-
лировке не подлежат. Вышедшие из строя
логические элементы подлежат замене
Причиной отказа блока ПНЧИ кроме
неисправностей в догических элементах яв-
ляется выход из строя силовых тиристо-
ров инвертора и ключа Проверку тиристо-
ров производят измерением прямого и об-
ратного сопротивлений, предварительно от-
соединив подводящие проводники, а также
проверяют сопротивление изоляции тиристо-
ра по отношению к корпусу блока
Наиболее вероятной причиной отказа
работы датчиков линейных указателей по-
чожения УПД является нарушение сопро-
тивления изоляции катушек. Замену кату-
шек производят только при остановленном
реакторе, чаще всего в момент ППР.
При ремонте или регулировке преобра-
зователей низкой частоты снимают осцил-
лограммы изменения во времени выходных
параметров, а также производят подстрой-
ку значения тока движения (1 Гц) и тормо-
жения (0 Гц) при подключенной эквива-
лентной нагрузке Во время ППР произво-
дится проверка и подтягивание всех вин-
товых контактов соединений на рядах за-
жимов панелей щита СУЗ. Проверка уст-,
ройств питания заключается в определении
соответствия всех напряжений номиналам,
а также в проверке правильности срабаты-
вания АВР.
Ремонт электромеханических приводов
<УЗ. Этот вид ремонта относится к числу
наиболее важных и трудоемких работ на
АЭС В качестве примера рассмотрим ос-
новные работы по ремонту оборудования
механизмов перемещения исполнительных
органов СУЗ реакторов ВВЭР
Как известно, электромеханические при-
воды СУЗ работают в среде радиоактив-
ного теплоносителя первого контура, нахо-
дящегося под большим давлением, при вы-
сокой температуре теплоносителя, и имеют
наведенную активность.- Естественно, такие
условия сказываются на работоспособности
электромеханических приводов СУЗ Реак-
торная вода содержит естественные приме-
си, продукты коррозии материалов кон-
струкции и газы, образующиеся вследствие
радиолиза воды. При разрушении оболочек
твэлов в воду могут попасть продукты де-
ления ядерного топлива Эти примеси обра-
зуют на поверхности деталей электропри-
водов, расположенных в среде первого кон-
тура реактора, твердые отложения, которые
ухудшают работу механизма, особенно тру-
щихся пар (шестерен, подшипниковых уз-
лов, направляющих и т п) К тому же
твердые отложения ухудшают тепловой ре-
жим и затрудняют дезактивацию конструк-
ции механизма Присутствие борной кисло-
ты (Н3ВО3) в теплоносителе первого конту-
ра еще более активизирует процесс кор-
розии
В условиях повышенной температуры
электроприводы СУЗ подвергаются термо-
циклическим напряжениям, изменяются
магнитные характеристики электротехниче-
ских сталей и сплавов, сопротивление об-
моток электротехнических узлов, электро-
изоляционные свойства материалов. Влия-
ние нейтронного потока и уизлучейия на
конструкционные материалы проявляется в
изменении пределов прочности, текучести,
пластичности и твердости Под воздейст-
вием излучения ухудшаются изоляционные
свойства электротехнических материалов
Основные ремонтные работы с электро-
приводами СУЗ приурочиваются к ППР
Объем таких ремонтных работ определяет-
ся количеством замеченных дефектов в про-
цессе эксплуатации, занесенных оператив-
ным персоналом в оперативный журнал в
течение кампании Ремонтные работы на
электроприводах СУЗ производятся силами
штатного эксплуатационно-ремонтного пер-
сонала лаборатории СУЗ-М, высококвали-
фицированными электрослесарями и элект-
ромеханиками. В некоторых случаях могут
привлекаться специалисты цеха централизо-
ванного ремонта АЭС
После снятия верхнего блока реактора
с установленными на нем электропривода-
ми СУЗ и установки его на шахту ревизии
производится дефектация электроприводов
СУЗ (снимаются рабочие характеристики,
измеряется сопротивление изоляции элект-
родвигателей, датчиков указателей положе-
ния и пр). Дефектный электропривод СУЗ
извлекается из чехла и подвергается дезак-'
тивации. Режим дезактивации: обработка
в 2°/о-ном растворе НС1 при /=204-80°C
в течение 3 ч, обмывка дистиллированной
водой, обработка 2%-ным раствором КОН
или NaOH при /=20-$-80°C в течениеЗч,
обмывка дистиллированной водой.
Ремонт электропривода производится
на специально отведенной ремонтной пло-
щадке согласно дефектной ведомости. При
этом применяются специнструмент и опец-
приспособления, предназначенные только
для ремонта и установки (съема) элект-
роприводов. Следует отметить, что все ра-
боты, связанные с ремонтом и ревизией
приводов, и их испытания проводятся толь-
ко по дозиметрическому наряду с соблю-
дением всех мер безопасности.
В полностью отремонтированном элект-
роприводе ответственные узлы подвергают-
ся проверке цветной дефектоскопией. Цвет-
ная дефектоскопия — это простой метод
обнаружения микротрещин, который заклю-
чается в следующем: место возможного
возникновения микротрещин шлифуется, на-
носится красящее вещество красного цвета,
затем стирается, наносится красящее веще-
ство белого цвета и после его высыхания в
месте расположения микротрещин четко
видны следы красного цвета на белом фоне.
После проведенной дефектоскопии и ликви-
дации микротрещин (если таковые имеют-
ся) электропривод подвергается испытанию
на вертикальном стенде проверки приво-
дов — стапеле Сначала в «сухом» гнезде
производится наружный осмотр электропри-
вода, проверяется надежность сочленения
с имитатором кассеты АРК (сцепление,
расцепление) Проверяется состояние изо-
ляции электрооборудования электроприво-
да (двигатель, датчик положения, электро-
магнит ит п ) плавность вращения электро-
двигателя и редуктора (от руки)
> В «мокром» гнезде, находящемся под
давлением, соответствующим давлению в
реакторе, производится комплексная про-
верка электропривода При этом на элект-
роразъемы подают соответствующие питаю-
щие напряжения, производят несколько
двойных ходов с имитатором кассеты АРК,
убеждаются в надежной работе датчика
положения, конечных и промежуточных
выключателей Измеряется рабочая ско-
рость перемещения рейки с имитатором
кассеты АРК, производится пробный сброс
рейки с имитатором кассеты методом обес-
точеиия электромагнита и проверяется ско-
рость падения в режиме обесточения.
После комплексной проверки сливается
вода из «мокрого» гнезда стапеля и произ-
водится обезвоживание электропривода эти-
ловым спиртом. Отремонтированный и ис-
пытанный электропривод может устанавли-
277
ваться на крышку реактора или в бассейн
хранения приводов Все ремонтные работы
оформляются соответствующими докумен-
тами
Исходя из опыта эксплуатации элект-
роприводов СУЗ можно кратко перечис-
лить их основные неисправности — как
электрические, так и механические
электрооборудование привода попада-
ние влаги в датчик положения, увлажнение
обмоток электродвигателя, подгорание кон-
тактов на электроразъемах привода, обрыв
жил проводов датчика положения, катуш-
ки электромагнита, электродвигателя, меж-
витковое замыкание Ремонт этих неисправ-
ностей производится сушкой подогретым
воздухом, чисткой спиртом, пайкой, заме-
ной вышедших из строя электроузлов;
механические узлы привода разгерме-
тизация статора электродвигателя, заеда-
ние байонетного узла сочленения; разгер-
метизация полости электродвигателя; за-
клинивание регулирующего органа; малая
перетечка воды из чехла в полость над
рейкой привода; износ фторопластовых гид-
ротормозных втулок на узле рейки; износ
подшипников и зубьев редуктора, реечной
шестерни Ремонт механических узлов про-
изводится регулированием, уплотнением
герметичных полостей, заменой вышедших
из строя механических узлов.
В целях создания лучших условий для
ремонта электроприводов СУЗ предусмат-
риваются специальные крепежные элемен-
ты для транспортировки привода или его
частей, разъемы для отделения активируе-
мых элементов привода; монтажные уст-
ройства, позволяющие в помещениях с вы-
соким уровнем ионизирующих излучений
дистанционно производить монтаж и де-
монтаж приводов, их извлечение из реакто-
ра и транспортировку, комплект запасных
деталей, наиболее часто заменяемых при
оемонте; комплект специального ^инструмен-
та и приспособлений для замены деталей,
разборки и сборки привода Метод ремонта
электроприводов других типов в основном
идентичен рассмотренному
Поглощающие элементы исполнитель-
ных органов СУЗ работают в больших
нейтронных потоках и полях у-излучений
Поэтому они обладают высокой радиоак-
тивностью, их ремонт не производится, а
при выходе их из строя они заменяются на
новые Свежие поглощающие элементы
опасности не представляют, перед установ-
кой в реактор они подвергаются осмотру
и в случае необходимости мелкому ремон-
ту (зачистка царапин на узлах сочлене-
ний и т п )
15.4.	РЕМОНТ И НАСТРОЙКА
УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
На действующих энергоблоках АЭС в
автоматических системах регулирования
278
ЯЭУ применяются регулирующие приборы,
серии РБИБ, которые к настоящему вре-
мени морально устарели. Современные
АСР строятся на основе приборов системы
«Каскад» и АКЭСР Подробное описание
этих приборов приводится в специальной
учебной литературе, здесь мы остановимся
только на их ремонте и настройке
Характерные неисправности блоков, их
ремонт и настройка. Общими причинами
выхода блоков из строя являются отклоне-
ния напряжения питания, обрыв проводни-
ков гибкого ленточного кабеля и жгута,,
соединяющего узел входных цепей с меж-
модульной печатной платой; нарушение
контактов в штепсельном разъеме и в ме-
стах соединения модулей с модульной
печатной платой, неисправность модулей
вследствие выхода из строя микросхем,
транзисторов, диодов и других радиодета-
лей
В основном поиск неисправностей и их
устранение сводятся к определению неис-
правного элемента, восстановлению нару-
шенных цепей, замене вышедшего из строя
элемента или всего модуля К каждому
прибору прилагается ЗИП, который исполь-
зуется во время ремонта Обрывы проводов
и нарушения контактов обнаруживают с
помощью омметра при выключенном напря-
жении питания, руководствуясь принципи-
альными электрическими и монтажными
схемами данного блока или модуля. При
поисках неисправностей в полупроводнико-
вых схемах обычно пользуются таблицей'
режимов напряжений. При этом исполь-
зуются измерительные приборы, рекомендо-
ванные в техническом описании данного^
блока Замену вышедших из строя элемен-
тов, установленных на печатных платах,
производят с осторожностью, не допуская
перегрева печатных дорожек паяльником^
так как последние могут отслоиться и при-
вести в негодность весь модуль.
При замене интегральных схем необхо-
димо пользоваться специальной насадкой
жала паяльника, при помощи которой
можно выпаять в одно касание неисправ-
ную микросхему и заменить новой Это со-
храняет исправными дорожки печатных
плат и не допускает излишнего перегрева*
выводов микросхем при их установке За-
мену полярных конденсаторов и диодов
следует производить по монтажной схеме
данного модуля с соблюдением полярности
заменяемых деталей
После ремонта, а также в период ППР
основного технологического оборудования и
не реже одного раза в год в обязательном
порядке производится лабораторная провер-
ка блоков В заводских инструкциях на
приборы приводятся рекомендации и схемы
испытаний с указанием соответствующей
измерительной аппаратуры Испытуемые
блоки подвергаются следующим видам про-
верки. внешнему осмотру блоков, проверке-
сопротивления изоляции мегаомметром с ис-
пытательным напряжением 500 В, при этом.
проверяется изоляция входных и выходных
зажимов по отношению к общей точке
{/?из>40 МОм); проверке потребляемой бло-
ками мощности, проверке входного сопро-
тивлейия блоков, проверке балансировки
блоков (корректоров «грубо» и «точно»);
измерению коэффициентов пропорциональ-
ности блоков, проверке пульсации выходно-
го сигнала, проверке диапазона изменения
выходного сигнала, проверке работы узла
смещения, проверке диапазона изменения
зоны возврата, проверке максимального
значения постоянной времени демпфирова-
ния, проверке времени интегрирования;
проверке зон нечувствительности измере-
нию погрешностей, проверке действия об-
ратных связей Ти и Vo.c
После лабораторных проверок произво-
дится статическая настройка регулятора,
под которой понимается настройка измери-
тельных блоков регулирующего устройства
на заданное значение регулируемого пара-
метра, выбор требуемого диапазона дейст-
вия и цены деления задатчика и зоны не-
чувствительности блока. Статическую наст-
ройку блоков производят на специальных
стендах, рекомендованных заводом-изгото-
вителем, описание которых приводится в
инструкциях по эксплуатации Все упомяну-
тые статические характеристики могут быть
уточнены при наладке АСР непосредствен-
но на объекте
Динамическая настройка регуляторов
заключается в установке органов этой на-
стройки (коэффициенты передачи измери-
тельных и регулирующих блоков, скорость
связи, время изодрома и предварения) в
положение, обеспечивающее оптимальное
качество работы АСР.
Если настройка производится после вы-
вода устройств АСР в ремонт или поверку,
то динамическая настройка упрощается, так
как достаточно установить те значения па-
раметров настройки приборов, которые они
имели до вывода в ремонт. Если же наст-
ройка данной АСР производится первый
раз, то обычно сначала устанавливают
приближенные значения параметров, кото-
рые затем уточняются при испытаниях
АСР. Приближенные значения параметров
определяются на основании динамических
характеристик объекта, получаемых либо
расчетным, либо экспериментальным путем
(см гл 3) По этим характеристикам ме-
тодами теории регулирования определяются
параметры динамической настройки. Для
наиболее распространенных АСР с пропор-
ционально-интегральным законом регулиро-
вания такими параметрами являются коэф-
фициент передачи регулятора £р и время
изодрома Ти (Ти измеряется в секундах и
устанавливается с помощью органов наст-
ройки регулирующего блока независимо от
статических настроек других устройств
АСР) Коэффициент передачи kp имеет раз-
мерность ед управляющей величины/ед.
управляемой величины или ед хода регу-
лирующего органа/ед управляемой вели-
чины и зависит от статических характерис-
тик всех устройств контура регулятора Ко-
эффициент усиления первичных преобразо-
вателей Лп.п зависит от их типа и имеет
размерность мА/ед. управляемой величины.
Если выбран коэффициент усиления изме-
рительного блока &и.б (B/мА), то общий
коэффициент передачи устанавливается
подбором значения скорости обратной свя-
зи Vo.c (В/с), которая при £р, рассчитан-
ном в единицах хода регулирующего орга-
на, равна
гЛи.б^р о
О С = h Т	>
р о
где Тр.о — время полного перемещения ре-
гулирующего органа (с); Zp.o — полный ход
регулирующего органа (см или м)
Если kp выражается в единицах управ-
ляемой величины, то V0.c равна
тЛи.б^р.о^р.о
17О.С ~ h т	*
р.0
где kp,Q — коэффициент усиления регулиру-
ющего органа, равный приращению значе-
ния управляемой величины при изменении
положения регулирующего органа на еди-
ницу
Если регулирующий орган является
дроссельным клапаном, то величина &р.о
рассчитывается методами, описанными в
§ 83.
После отладки АСР производится ис-
пытание ее работы в различных режимах.
При этом может оказаться, что принятая
настройка системы из-за изменения динами-
ческих характеристик объекта от режима
к режиму не обеспечивает необходимого
качества во всех режимах В этом случае
настройку ведут, исходя из динамических
характеристик самого тяжелого режима,
который характеризуется наибольшими зна-
чениями коэффициента передачи или запаз-
дывания объекта
По результатам испытаний делается
вывод о работоспособности АСР во всех
эксплуатационных режимах. К сдаче’предъ-
являются АСР, успешно прошедшие испы-
тания и бесперебойно проработавшие не
менее 72 ч
15.5.	РЕМОНТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ, ПУСКОВЫХ
УСТРОЙСТВ И РЕГУЛИРУЮЩИХ
ОРГАНОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ
Ремонт исполнительных механизмов и
пусковых устройств. Основные ремонтные
работы, связанные с восстановлением рабо-
тоспособности исполнительных механизмов,
приурочиваются к ППР Исключение со-
ставляют случаи отказа в работе, которые
требуют внепланового ремонта Вывод ре-
гулятора из работы для проведения ремон-
та производится по заявке цеха ТАИ
Кратковременные работы по устранению
мелких дефектов могут производиться опе-
279
ративным персоналом ТАИ с разрешения
оперативного персонала РТЦ В большин-
стве АСР устанавливается по одному регу-
лятору с одним регулирующим органом.
При выходе из строя электронных блоков
оператор БЩУ переводит управление тех-
нологическим процессом на дистанционное,
в результате чего имеется возможность
произвести замену или ремонт регулирую-
щего блока
В исполнительных механизмах часто
наблюдается износ зубьев редуктора сер-
вопривода, образование люфтов как в ре-
дукторе, так и в элементах сочленения,
износ подшипников. Подшипники ремонту
не подлежат, их заменяют новыми Образо-
вавшиеся люфты, если возможно, устраня-
ют подтяжкой отдельных узлов При за-
метном износе зубьев в исполнительных ме-
ханизмах МЭО имеется возможность по-
вернуть червячную передачу на 90°. В ре-
зультате этого изношенная четверть зубча-
того венца заменяется неизношенной и ре-
дуктор может продолжать нормально рабо-
тать Прежнее положение выходного рыча-
га сохраняется благодаря дополнительным
шпоночным пазам в ступице рычага.
Правильное положение червячных колес
относительно червяков устанавливается
при помощи регулировочного винта,
гайки и прокладок. Посадка рычага на вы-
ходной вал исполнительного механизма
производится рукой или деревянным мо-
лотком После уточнения положения рычага
последний стопорится с помощью устано-
вочного винта. Штанги, сочленяющие ис-
полнительный механизм с регулирующим
органом (клапаном), устанавливаются на
свое место, при этом обращается внимание
на то, чтобы не было усилий, действующих
вдоль оси серводвигателя.
После ремонта сервопривода корпус
редуктора промывается керосином и запол-
няется специальным маслом, обычно для
этой цели употребляют автотракторное
масло марки АК-Ю (автол-10). Для смаз-
ки подшипников и шарнирных сочленений
применяют смазку УТВ (смазка 1-13), при
этом корпуса подшипников заполняют
смазкой не более чем на 2/3 свободного
объема
Соединения отдельных частей корпуса
сервопривода цосле ремонта покрывают
снова уплотняющей жидкостью — жидким
стеклом или шеллаком
Электромеханическая аппаратура ис-
полнительных механизмов, так же как и
механическая часть, В процессе эксплуата-
ции подвергается износу, разрегулирова-
нию, образованию люфтов. Люфт передачи
иа дифференциально-трансформаторный
датчик устраняется перемещением штанги
и фиксацией крепящим винтом.
Часто наблюдается износ витков рео-
статного датчика, так как по их поверх-
ности скользит подвижный контакт При
этом поверхность тщательно протирается
от грязи и промывается этиловым спиртом
Замеряется сопротивление резистора. В слу-
280
чае заметного износа витков датчика и от-
клонения сопротивления от номинального
датчик заменяется новым из ЗИП Кон-
такты конечных выключателей зачищаются,,
промываются этиловым спиртом, при не-
обходимости подстраиваются регулировоч-
ными винтами Вышедшие из строя транс-
форматоры питания или диоды выпрями-
тельного мостика заменяются новыми-
Клеммная планка тщательно очищается от
грязи.
Перед пуском механизма в эксплуата-
цию он подвергается испытаниям При этом
проверяется червячная передача редуктора,,
проворачиваемая от руки Проверяется пра-
вильность установки конечных выключате-
лей, сопротивление изоляции электроузлов,,
фазировка электродвигателя Если во время
работы сервопривод перегревается, то про-
веряется уровень масла в редукторе, пра-
вильность установки электродвигателя и
величина осевых люфтов. Осевой люфт
валов должен быть в пределах 0,05—
0,15 мм.
После окончания ремонтных работ и
проведения испытаний составляется акт
испытания и заносятся соответствующие за-
писи в оперативные журналы смен РТЦ,
и ТАИ
Ремонт магнитных пускателей (кон-
такторов) в основном заключается в зачи-
стке контактных поверхностей (мелкой на-
ждачной бумагой и полировкой на шлифо-
вальном войлочном круге с применением
специальных паст), регулировке положения*
контактов, мелком ремонте подвижной
системы магнитопровода. Индуктивные ка-
тушки с междувитковыми замыканиями или
сгоревшие' заменяются новыми После про-
изведенного ремонта проверяется состояние
электроизоляции пускателя и проводятся
его испытания.
Неисправности в тиристорных усилите-
лях определяют по заводским принципиаль-
ным и монтажным схемам. К вероятным от-
казам данного устройства можно отнести
выход из строя транзисторов, диодов, ти-
ристоров; пробой электролитических кон-
денсаторов в блоке питания, неполярных
конденсаторов в блоке защиты, выход из
строя силового трансформатора в блоке
питания, трансформатора в схеме блокинг-
генераторов, дросселей в блоке защиты
(междувитковые, междуобмоточные про-
бои); выход из строя резисторов; подгора-
ние контактных соединений и печатных
дорожек модулей
Тиристорные усилители построены по-
блочно-модульному принципу, поэтому лю-
бой вышедший из строя модуль заменяет-
ся новым из комплекта ЗИП При отсутст-
вии модуля в ЗИП неисправный элемент
модуля заменяется новым Полупроводни-
ковые элементы проверяют на исправность
приборами типа Ц4341, Ф434 и др Номи-
налы резисторов и состояние конденсаторов
определяют омметром При полном пробое
конденсатора его сопротивление практичес-
ки равно нулю, при частичном пробое оно»
лежит в пределах нескольких тысяч ом.
Неисправные резисторы часто имеют види-
мые следы нарушения теплового режима —
обугливание, разрушение и отставание про-
водящего слоя. Такие элементы легко об-
наруживаются, по принципиальной электри-
ческой схеме уточняются их номиналы и
заменяются новыми. Труднее обстоит дело
с обнаружением неисправности и заменой
силового трансформатора или трансфор-
матора блокинг-генератора, особенно в тех
случаях, когда запасного модуля не ока-
жется в наличии. В таком случае прибега-
ют к перемотке трансформаторов и уста-
новке их на прежнее место Подгоревшие
печатные дорожки плат зачищают от лака,
лудят, накладывают на их место луженый
проводник и пропаивают.
После ремонта тиристорного усилителя
производится проверка его работоспособ-
ности. При замене вышедших из строя эле-
ментов на исправные (с соблюдением по-
лярности и фазировки) тиристорный усили-
тель восстанавливает работоспособность
Подстроечных элементов он не имеет, по-
этому прост в настройке и эксплуатации
После окончания испытаний составляется
акт испытаний.
Ремонт дроссельных регулирующих ор-
ганов. Ревизию, ремонт и настройку дрос-
сельных регулирующих органов выполняют
слесари высокой квалификации того цеха
или участка, за которым закреплено дан-
ное оборудование. Основные ремонтные
работы на регулирующих клапанах произ-
водятся в период ППР согласно спискам
замеченных дефектов. К характерным не-
исправностям регулирующих клапанов мож-
но отнести ухудшение состояния поверхнос-
тей соприкосновения плунжера (золотни-
ка, иглы, тарелки) с седлом; образование
люфтов в сочленении штока и плунжера,
образование течи через сальниковые уплот-
нения и фланцевые соединения
Перед производством ремонтных работ
на регулирующих клапанах перекрывается <
запорная арматура, после чего снимается
регулирующий орган и переносится на от-
веденный для ремонта участок. Опорные
поверхности соприкосновения узлов клапа-
на притираются или шлифуются Выявление
зазоров между поверхностями производит-
ся нанесением специальных паст на одну
из поверхностей, в результате чего
после соприкосновения с другой поверх-
ностью на последней остается след
пасты По характеру отпечатка на другой
поверхности судят о неровностях соприка-
сающихся поверхностей и производят их
доводку
Люфты в сочленении штока и плунже-
ра устраняются заменой соединительного
штифта или регулируются при помощи спе-
циальной соединительной гайки Протечки
через сальниковые уплотнения устраняются
подтягиванием регулировочных гаек сальни-
ка или установкой нового сальника
Протечки воды между соединительны-
ми фланцами устраняются подтягиванием
винтовых соединений фланцев или заменой
прокладки После окончания ремонтных
операций регулирующие клапаны малых и
средних диаметров проходят стендовые
испытания на начальный пропуск, т е.
допустимый пропуск среды при их закры-
тии, который указан в паспорте регулирую-
щего клапана Для большинства клапанов
и поворотных заслонок начальный пропуск
должен составлять не более 5% максималь-
ного значения. Для проверки используется
специальный стенд, состоящий из гидрав-
лического пресса и имеющий универсаль-
ный фланец, к которому можно крепить
клапаны различного диаметра Клапан
устанавливается на стенде и полностью
закрывается С помощью, гидравлического
пресса на нем создается номинальный
перепад На выходе клапана устанавлива-
ют мерную емкость и определяют объем
жидкости, протекающий через клапан в
единицу времени. При этом контролируются
также протечки через фланцевые соедине-
ния и сальники.
Ремонт электронагревателей компенса-
торов объема. Ответственным за состояние
этих нагревателей является электроцех.
В период кампании реактора ремонт нагре-
вателей не производится. Если оперативный
персонал блока или персонал цеха ТАИ
обнаруживает выход из строя нагревателей,
то по их заявкам персонал электроцеха
подключает к системе регулирования ре-
зервный нагреватель. В период ППР вы-
шедшие из строя нагреватели заменяются
новыми Как правило, ремонту они не под-
лежат.
19-3154
Приложение 1
"Величины для расчета динамики блока с реактором ВВЭР-440 в номинальном
режиме (к гл. 3)
Величина	Обозначение	Размерность	Значение
Номинальное тепловыделение в реакторе	Q.	МВт	1375
Среднее удельное тепловыделение в реакторе (на	Qvo	МВт/м3	192
единицу объема твэлов) Средняя теплоемкость горючего	сг	кДж/(кг °C)	0,208
Эффективная теплопроводность горючего	хг	Вт/(м-°С)	1,25
Средняя плотность горючего		кг/м3	9000
Радиус твэла (наружный)	R	мм	4,55
Полная поверхность твэлов	Ft	м2	3150
Средняя дифференциальная реактивность рабочей		1/см	5 10-5
группы АР			
Средняя скоростная эффективность рабочей труп-	р'	1/с	Ю-4
пы АР			
Постояннай времени твэлов [см. (3.81)]	JT	с	4,0
Средняя температура горючего	tr'	°C	690
Коэффициент теплоотдачи от твэлов	а	Вт/(м2-°С)	23 700
Температура теплоносителя на входе в реактор	^вх	•с	269
Температура теплоносителя на выходе из реактора	^вых	°C	296
Средняя темпеpatура теплоносителя в реакторе	/т°	°C	282,5
Расход теплоносителя через реактор	Яр	кгс	9440
Средняя плотность теплоносителя в реакторе	Ут	кг/м3	750
Средняя теплоемкость теплоносителя в реакторе	С г	КДж/(кг’°С)	5,22
Средний тепловой поток с поверхности твэла	Яп	МВт/м2	0,437
Коэффициент kq [см. (3.133)]	kq	МВт/°С	3,37
Эквивалентная постоянная времени твэлов	Т ТЭ	с	4,2
Масса воды в подреакторном объеме		кг	21 900
Постоянная времени подреакторного объема	т.	с	2,32
Масса воды в надреакторном объеме	G2	кг	34 700
Постоянная времени надреакторного объема	Т2	с	3,67
Коэффициент реактивности по температуре воды: а) концентрация борной кислоты 0 г/кг	а1	1/°С	—6,010“*
б) то же 8,6 г/кг Коэффициент реактивности по Температуре горю-			—0,5-10-*
чего.			
а) концентрация борной кислоты 0 г/кг	аг	1/°С	—2,3 10-’
б) то же 8,6 г/кг Коэффициент Кг [см. (3 56)]	Кг	°С/МВт	—2,8 10“5 0,307
Коэффициент Кт [см. (3 56)]	кт	°C/МВт	0,0048
Мощностной коэффициент реактивности [см. (3.58)]: а) концентрация борной кислоты 0 г/кг	aQ	1/МВт	—1,28-10“’
б) то же 8,6 г/кг Температурный коэффициент реактивности [см.			-0,75-10“’
(3 58)].			—6,2-10-*
а) концентрация борной кислоты 0 г/кг	атвх	1/°С	
б) то же 8,6 г/кг Время прохода теплоносителя по горячей нитке	Тпр1	с	—.0,8-10-* 1,93
Время прохода теплоносителя по холодной нитке	ТПр2	с	1,98
Тепловой поток в одном парогенераторе	Qu	МВт	230
Средняя теплоемкость теплоносителя в парогене-	с	КДж/(кг-*С)	5,22
раторе		кг/с	1580
Расход теплоносителя через один парогенератор	DT		
Эквивалентная постоянная времени греющих труб	Тгп	с	2,8
парогенератора Давление во втором контуре парогенератора	Ъ	МПа	4,61
Вес воды второго контура в парогенераторе	GJ	кг	26 700
Вес пара второго контура (отнесенный к одному	Gn°	кг	900
парогенератору) Расход питательной воды в парогенератор	Gn...	кг/с	126
282
Продолжение прилож 1
Величина	Обозначение	Размерность	Значение
Расход продувочной воды из парогенератора	^пэо	кг/с	1,2
Расход пара на -одну турбину		кг/с	375
Давление пара перед турбиной Физические параметры насыщенных воды и пара (при Р=4,61 МПа).	Р-ГО	МПа	4,22
плотность воды	V	кг/м3	785,7
плотность пара	у"	кг/м3	23;28
температура насыщения	is	°C	258,9
энтальпия воды	1'	кДж/кг	1130,4
энтальпия пара	i"	кДж/кг	2798,9
теплота парообразования	г	кДж/кг	1668,5
производные	dy'/dP	кг/(м3-МПа)	^20, а
	d^n/dP	кг/(м3-МПа) °С/МПа	5,28
	dts/dP		13,3
	dV/dP	кДж/(кг-МПа)	66,2
Энтальпия питательной воды	diu/dP	кДж/(кг-МПа)	• 6,4t
	^n.B	кДж/кг	972,1
Коэффициент В9 [см. (3.152), (3.118)]	B.	м3/МПа	55,0
Постоянная времени давления второго контура	Tp	с	14,0
Коэффициенты усиления в уравнении (3.153)	Ki	МПа	1,39
	Kt	МПа/°С	0,053
	к.	МПа-с/кг	1,15-10“*-
	Kt	МПа - с/кг	5,5-10“5
Площадь зеркала испарения в парогенераторе	F3	м»	36,1
Среднее паросодержание в плоскости зеркала ис- парения Эффективный объем пара под зеркалом испарения	?з	—	0,23
	>z,n	м3	8,5
Постоянная времени изменения уровня	ти	с	1,6
Приложение 2
Перечень рекомендуемой технологической оснастки рабочего места электрослесаря
(на бригаду из 4 чел.)
Наименование	Единица измере- ния	Коли чество	Наименование	Единица измере- ния	Коли- чество
Контрольные приборы			Нож монтерский Ножницы Дрель ручная Дрель электрическая Сверла разные	шт.	4
Мост постоянного тока	ШТ.	3		шт.	2
Комбинированный прибор ти- па II или ТТ Мегаомметр на напряжение	ШТ. шт.	4 2		шт шт. комп- лект	1 1 1
500 В Мегаомметр на напряжение2,5 кВ Потенциометр постоянного тока Милливольтметр переносной Источник регулируемого на-	шт. шт. шт шт.	1 2 2 2	Метчики и лерки разные Ключи гаечные разные Ключи торцевые разные Ключи разводные Молоток 200 г	» я я шт. шт.	1 2 2 2 2
пряжения Тахометр ручной	шт.	1	Зубило Ножовки	шт. комп-	9 2
Магазин сопротивлений	шт.	1		лект	
Манометры и мановакуумметры	комп-	1	Надфили	комп-	2
контрольные	лект			лект	
Стеклянные термометры	комп-	1	Переносная лампа 12 В	шт	2
	лект		Фонарь аккумуляторный	шт	4
Инструмент и приспособления			Телефонный гарнитур (для	комп-	4
Паяльник электрический 90 Вт Паяльник электрический 130 Вт	ШТ. шт.	2 1	„прозвонки") Набор ключей к приборам	лект комп- лект	1
Пинцет медицинский	шт.	2			
19*
283-
Приложение 3
Перечень рекомендуемых защитных средств на рабочем месте электрослесаря
«(на бригаду из 4 чел.)
Наименование	Единица измерения	Коли- чество	Наименование	Единица измерения	Коли- чество
Резиновые диэлектрические пер- чатки	пара	4	Предохранительный монтер- ский пояс	шт.	1
Резиновые диэлектрические боты Резиновые диэлектрические ков- рики и изолирующие подставки Переносные заземления Клещи изолирующие	пара шт. комп- лект шт.	4 2 1 2	Рукавицы Инструмент елесарно-монтаж- ный с изолирующими руко- ятками: плоскогубцы комбиниро- ванные	пара шт.	4 4
Клещи электроизмерительные	шт.	1	кусачки 120 мм	шт.	4
Указатели напряжения до 1 000 В	шт.	4	бокорезы 120 мм	шт.	2
Каски защитные	шт.	4	круглогубцы 120 мм	шт.	4
Очки защитные Противогаз Наушники противошумные	шт. шт. пара	4 4 4	отвертки При	комп- лект [ложек	4 [ ие 4
Перечень инструмента и защитных средств, при обходе оборудования			которые должен иметь электрослесарь		
Наименование	Единица измерения	Коли- чество	Наименование	Единица измерения	Коли- чество
Плоскогубцы комбинированные с изолирующими рукоятками 150 мм	шт.	1	Отвертка с изолирующей ру- кояткой 100 мм Набор ключей от приборов и	ШТ. комп-	1 1
Прибор для «прозвонки*	ШТ.	1	и сборок задвижек	лект	
Индикатор переносной низкого напряжения Отвертка с изолирующей ру- кояткой 300 мм	шт. шт.	1 1	Каска текстолитовая Наушники противошумовые	шт. пара	1 1 1
предметный указатель
Аварий локализация 181, 191
Авария максимальная проектная 180
Автомат безопасности 187
Автоматизированная ^система управления
технологическим процессом 10
Автоматизированный технологический ком-
плекс 12
Агрегат бесперебойного питания 250
Аппараты командные (управления) 195
198
Барботер 152, 169
Батареи аккумуляторные 251
Безопасность:
АЭС 8
радиационная 180
Блокировки автоматические 14, 199, 204
Ввод резерва'автоматический 254
Ввод электрический 247
Включение:
повторное автоматическое 247, 255
резерва автоматическое 14, 199, 202
Величина:
аналоговая 210
выходная 8, 34
контролируемая 8, 13, 28
Воздействия:
задающие 9, 12
управляющие 9, 13, 28, 34, 194
Возмущения 9, 34
Время-
восстановления 244
жизни нейтронов 39
наработки на отказ 32, 244
собирания электронной составляющей
срабатывания 31
удвоения мощности 67
Выгорание топлива 48
Генератор собственного расхода 192, 247
Гидромуфта 141
Группа функциональная 205
Двигатель-генератор обратимый 249, 254
Действие ионизирующее 75, 271
Детекторы:
динамическое сопротивление 79
калибровка 80
чувствительность 78
Диагностика 213	z
Диапазон*
источника 74
периодный 74
энергетический 74
Дизель-генератор 249, 254
Дискриминатор амплитудный 85	5
Драйвер 236
Живучесть 65
Загрузчик 236
Защита
аварийная реактора 182
теплоэнергетического оборудования 16,
180, 206
Зона строгого режима 258, 269, 271
Излучение реакторное 73
Индикатор электронно-лучевой 212, 214,
231
Интервал задачи 238
Ионизация 75
Кабель радиочастотный 85
Камера ионизационная 75
ремонт и наладка 274
Канал прямого доступа в память 210, 221
Кинетики уравнения 41
Картограмма 230, 233
Клапан дроссельный 132
герметичный 137
характеристика конструктивная 133
рабочая 136
Клапан предохранительный 182
Кластер 91
Ключ управления 19, 195, 198
Кнопки управления 195, 198
Коммутаторы тиристорные силовые 250,
253
Коммутаторы УВК 210, 222
Коммутация первичная и вторичная 195
285
Компенсатор объема 28, 155, 192
ремонт нагревателей 281
Комплекс вычислительный управляющий 17,
207
лаборатория 257
Колебания ксеноновые пространственные 92
Конденсатор технологический 192
Контроль*
исправности устройств СУЗ 68
нейтронного потока 67
Коэффициент
готовности 70
компенсации у-фона 79
размножения нейтронов 39
реактивности 47
Критерий управления 10
Мастерские ремонтные 257, 269
Механизм управления турбиной 148
Механизмы собственных нужд 194, 214
схемы управления 200
электропитание 245
Микро-ЭВМ 207
Мнемосхема 18, 212, 233
Модуль интерфейсный 221
Надежность
АЭС 8, 180
СУЗ 65, 69
Насос подпиточный 28, 142, 156
Нейтроны деления 39
запаздывающие 40
Обеспечение программное 218, 234
Обесточение 247
Объект управления технологический 8, 12,
210
Оптимизация управления 10, 14, 27
Органы исполнительные 9, 194, 214
дроссельные 132, 195
реактора 39, 68
ремонт и наладка 276, 277, 278
схемы управления 203
Отказ 32, 65, 69, 120, 244, 266
Отравление реактора 48
Парогенераторы
барабанные 28, 63, 175, 239
прямоточные 175
Период реактора 40, 74
Персонал цеха ТАИ 255
Плотность нейтронов 39
Погрешность 30
Подвеска ионизационной камеры 81
ремонт 274
Подсистемы.
АСУ ТП 15
СУЗ 68
Предел безопасной работы АЭС 181
Помещения вычислительных комплексов 228
Преобразователь:
аналого-цифровой 210, 218, 222
цифро-аналоговый («код-ток») 211,227
частоты питания насосов 140
----приводов СУЗ 251, 253
Приоритет задачи 238
Программы:
вычислительных комплексов 208, 217,
234
регулирования блоков статические 159,
162, 170, 174, 175
Процесс:
технологический 8
управления 8
Процессор 208, 220
Пульт управления 17
Пускатели магнитные 200
ремонт и наладка 280	।
Радиатор 76
Реактивность 39, 67
Реактиметр 67
Регистрация 82, 213, 229
Регулирование 14, 16
давления пара 150, 153, 157, 169, 174,
176, 178, 180
подачи насосов 135
прямоточных парогенераторов 145, 177,
180
температуры перегретого пара 146, 177,
180
уровня 142, 145, 153, 158, 171, 174, 177
частоты вращения насосов 140
----турбогенераторов 147, 167
— сети 26, 148, 169, 178
энергоблоков 24, 164, 171, 174, 179
Регулятор мощности реактора 68, 92
ремонт и настройка 261, 274
Режимы работы блока:
базисный 26
выдачи энергии 22, 24
на собственные нужды 22, 147, 149
пиковый 26
полупиковый 26
. пуска и останова 22
пусконаладочные 20
ремонтные 21, 265
стояночные 21
холостого хода 147, 149
Рекомбинация 75
Ремонт 266, 268
Ремонтопригодность 32
286
Санпропускник 273
Сеть собственных нужд 246
Сигналы 210
аналоговые 222
дискретные 225
инициативные 225
управляющие 227
Синхронизация генератора 149
Система:
аварийного охлаждения активной зоны
193
технического обслуживания 265
управления ГЦН БН-600 177
—	и защиты реактора 16, 65
—	лаборатории 257
—	ремонт и настройка 274
—	эксплуатация 255
— электроснабжение 250
управляющая вычислительная 17, 207
человеко-машинная 10
Стапель проверки приводов СУЗ 277
Супервизор 238
Сухой канал 91
Счетчик:
Гейгера 76
пропорциональный 76
Таймер 222
Тепловыделение в реакторе 45
остаточное 46, 192
Терминалы 209, 214
Тест программы 237, 244
Техника безопасности 270
Транслятор 236
Трансформаторы собственных нужд 248
Турбопривод питательных насосов 140, 190
Управление’
дистанционное 14, 16, 195
логическое 14
органами СУЗ 68
распределением мощности в реакторе
68, 92
функционально групповое 16, 197, 205,
216
Уровень минимально контролируемый 74
Установка редукционная 151, 173
Устройства вычислительного комплекса.
ввода — вывода данных 209, 227
запоминающие 208, 221, 222
передачи данных 209
периферийные 209, 222, 228
связи с объектом 210, 222
связи с оператором 210, 212, 228г 231
Устройства защитные и локализующие 181
Участок эксплуатационный 258
Фаза задачи 238
Фидер 247	'
Функции АСУ ТП 12
вспомогательные 15, 216
информационные 13, 212
управляющие 13, 215
Характеристики
АСУ ТП 25
ТОУ динамические 34
Цели управления 10
Цех ТАИ 255, 265
Шина электрическая 247
Щит управления 17, 34
Экономичность АЭС 8, 33
Экран электромагнитный 85
Эксплуатация
технических средств АСР 263
устройств СУЗ 260
— электроснабжения АСУ 264
Электрообогрев контуров 17, 21, 177
Эргономика 33
Эффективность исполнительного органа ре-
актора 90
Ядро вычислительного комплекса 208, 220
287
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1.	Беляев Г. Б., Кузищин В. Ф., Смир-
нов Н. И. Технические средства автомати-
зации в теплоэнергетике. — М.: Энерго-
издат, 1982 —320 с.
2.	Леснов В. А. Регулирование и ав-
томатизация турбин —М: Машинострое-
ние, 1980 —232 с.
3.	Маргулова Т. X. Атомные электри-
ческие станции. — М.: Энергоиздат, 1982 —
264 с.
4.	Плетнев Г. П. Автоматическое ре-
гулирование и защита теплоэнергетических
установок. — 2-е изд. — М.: Энергия,
1976. — 424 с.
5.	Смирнов Н. И., Хитров Б. В., Лю-
тиков Ю. А. Информационные и управ-
ляющие машины, применяемые на электро-
станциях.— М: Энергия, 1980. — 240 с.
6.	Чистяков С. Ф. Монтаж приборов
теплотехнического контроля и средств ав-
томатизации на электростанциях —М.:
Энергия, 1976. — 352 с.
Дополнительная литература
7.	Алексеев В. С. Реле защиты —М.:
Энергия, 1976. — 463 с.
8	Автоматизация крупных тепловых
электростанций/ Под общ ред.
М. П. Шальмана. — М.: Энергия, 1974 —
240 с.
9.	Атомные электрические станции/
Сб. статей под общей редакцией Л. М Во-
ронина— М: Энергия, Вып. 1. /1977.—
224 с., Вып. 2. 1979, 232 с; Вып. 3. 1980,—
228 с; вып. 4. 1981,—240 с.
10.	Барласов Б. 3., Ильин В И. На-
ладка приборов и средств автоматиза-
ции.— М: Высшая школа, 1975. — 344 с.
11.	Барзам А. Б. Системная автома-
тика. — М.: Энергия, 1973. — 260 , с
12.	Беркович В. М., Горохов В. Ф.,
Татарников В. П. О возможности регули-
рования мощности энергосистемы с по-
мощью атомных электростанций —Тепло-
энергетика, 1974, № 6, с 16—'19.
13.	Бредни С. А., Маслюк С. А., Со-
почкин Л. А. Устройства связи с объек-
том управляющих вычислительных комп-
лексов СМ-1 и СМ-2 —Управляющие си-
стемы и машины, 1980, № 2, с 133—137.
14	Воронин Л. М., Болдырев В. М.
О работе АЭС в системах. — Электриче-
ские станции, 1974, № 7, с. 7—9.
288
15.	Галкина Т. Н., Кряжевский В. В^
Ольшевский Ю. Н Обобщение результа-
тов анализа показателей надежности элек-
трооборудования СУЗ водо-водяных реак-
торов—Тр. ВНИИЭМ—М: 1978, т. 55,
с. 50—55.
16.	Главные контуры регулирования
АЭС «Ловииза» в Финляндии/ П. Салми-
нен, П. Хаапинен, М. Винтер и др. — Теп-
лоэнергетика, 1976, № 8, с 16—20.
17.	Гольцман В. А. Приборы контроля
и автоматики тепловых процессов. — М.:
Высшая п!кола, 1976 —240 с
18.	Голянд Л. Н. Анализ и синтез си-
стем управления энергоблока, с реактором
ВВЭР. — Вопросы атомной науки и техни-
ки. Серия* Динамика ядерных энергетиче-
ских установок. — М ЦНИИАтоминформ,
1971, вып 1, с. 91—100.
19	Голянд Л. Н. Динамика теплооб-
мена и массообмена в активной зоне реак-
тора типа ВВЭР. —Тр ВНИИЭМ—М г
1975, т 42, с 95—110.
20	Городинский С. Н. Средства инди-
видуальной защиты — М . Атомиздат,
1979 — 290 с
21	Даненберг В. В., Шугам Р. А., Мо-
лочков В. И. Системы автоматического ре-
гулирования атомных электростанций с
кипящими реакторами канального типа —
Вопросы промышленной кибернетики. Тр.
ЦНИИКА — М: 1971, —вып. 30, с 12—15.
22	Дементьев Б. А. Кинетика и регу-
лирование атомных реакторов —М.. Атом-
издат, 1973 —283 с
23.	Дискретный контроль распределе-
ний энерговыделений в активных зонах
ядерных реакторов / ИЯ- Емельянов,.
В. Н. Ветюков, Л. В Константинов и др —
Атомная энергия, 1973, т. 34, вып 2, с 75—
81
24.	Дмитриев А. Б., Малышев Е. К.
Нейтронные ионизационные камеры для
реакторной техники — М	Атомиздат,
1979—241 с
25	Емельянов И Я., Воскобойни-
ков В. В., Масленок Б. А. Основы проекти-
рования механизмов управления ядерных
реакторов — М : Атомиздат, 1978 — 271 с
26.	Емельянов И. Я., Гаврилов П. А.,.
Селиверстов Б. Н. Управление и безопас-
ность ядерных энергетических реакторов. —
М : Атомиздат, 1975. — 280 с.
27.	Емельянов И. Я., Ефанов А. И.,
Константинов Л. В. Научно-технические
основы управления ядерными реакторами.
Учебн. пособие для вузов Под общ. ред
акад. Н. А Доллежаля. — М : Энергоиздат,
1981. —360 с.
28	Жарковский Б. И. Приборы авто-
матического контроля и регулирования —
М: Высшая школа, 1978. — 271 с
29.	Защита от ионизирующих излуче-
ний/ Под ред Н. Г. Гусева т 2 Защита
от излучений ядерно-технических устано-
вок— М..‘ Атомиздат, 1973. — 344 с
30	Казачков В. И. Анализ методов из-
мерения нейтронного потока в присутствии
гамма-излучения. — Приборы и техника
эксперимента, № 4, Л973, с 45
31.	Казачков В. И., Клокова Т. Ф. Ре-
гулятор температуры теплоносителя реак-
тора БН-350 —Вопросы, промышленной
кибернетики Тр ЦНИИКА. — М 1971,—
вып. 30, с 23—25
32	Казачков В. И., Плютинский В. И.
Принципы построения систем управления и
защиты ядерных реакторов на быстрых
нейтронах —Вопросы промышленной ки-
бернетики. Тр ЦИНИКА— №•	1971,
вып. 30, с. 7—12
33.	Калашников В. К, Голянд Л. Н.,
Шугам Р. А. Регулирование мощности
атомных электростанций с легководяными
реакторами. — Вопросы атомной науки и
техники Сер Динамика ядерных энергети-
ческих установок. М.: ЦНИИАтоминформ,
1972,—Вып 1(2), с 13—17
34.	Калашников В. К , Шугам Р. А.,
Ольшевский Ю. Н. Системы управления
атомных электростанций с применением
управляющих вычислительных машин —
Вопросы атомной науки и техники Сер
Динамика ядерных энергетических устано-
вок. — М : ЦНИИАтоминформ, 197-1, —
вып 1, с 53—66.
35.	Клюев А. С., Глазов В. В, Мин-
дин М. Б. Техника чтения схем автомати-
ческого управления и технологического
контроля —М.. Энергия, 1977 —296 с
36.	Комаров А. Н., Артемов А. С
Опыт автоматизации блоков Белоярской
АЭС.— Электрические станции, 1975, № 3,
с 39—43
37.	Крамеров А. Я., Шевелев Я. В. Ин-
женерные расчеты ядерных реакторов. —
М: Атомиздат, 1964. — 273 с.
38.	Лезнов С. И., Тайц А. А. Обслу-
живание электрооборудования электриче-
ских станций и подстанций — М • Высшая
школа, 1972.— 220 с.
39	Левченко М. Т., Хомяков М. Н.
Автоматическое включение резерва. — М.:
Энергия, 1971. —178 с
40.	Мануйлов П. Н. Теплотехнические
измерения и автоматизация тепловых про-
цессов. — М : Энергия, 1976. — 241 с
41.	Маргулис У. Я. Радиация и защи-
та. — М : Атомиздат, 1974. — 160 с.
• 42. Маргулова Т. X. Атомные электри-
ческие станции. — 3-е изд. — М/ Высшая
школа, 1978.—,360 с.
43	. Международная система малых
электронных вычислительных машин —
СМ. ЭВМ (тематическая подборка)/
Б Н Наумов, В. В. Резанов, В М Косте*
лянский и др —Приборы и системы уп-
равления, 1977, № 10, с. 3—17, № 11,
с 7—12, № 12, с 1—6
44	Детекторы для внутриреакторных
измерений энерговыделения/ М Г Митель*
ман, Б. Г. Дубровский, В Ф. Любченкоц
др. — Атомиздат, 1977. — 236 с.
45	. Некоторые алгоритмы системы уп-
равления с УВМ реакторной установки
ВВЭР-1000. — Вопросы атомной науки и
техники. Сер. Динамика ядерных энергети-
ческих установок / Ю. Н. Ольшевский,
Р. А Шугам, Т. Н. Галкина. — М.:
ЦНИИАтоминформ, 1975, вып. 1, с. 52—64.
46	. Некоторые вопросы автоматизации
атомных электростанций с применением
УВМ и перспективы развития комплексных
систем управления и контроля/ В. И. Адась-
ко, В. К. Калашников, Ю. Д. Преферан-
сов и др. — Изв. АН СССР. Энергетика и
транспорт, 1973, № 6, с. 74—81.
47	. Нормы по составу и периодично-
сти технического обслуживания средств
измерений и автоматизации на тепловых
электростанциях. — М.: СЦНТИ, ОРГРЭС,
1974. —6 с.
48	Нормы радиационной безопасно-
сти НРБ-76. — М.: Атомиздат, 1978.—55 с.
49	. Основные санитарные правила ра-
боты с радиоактивными веществами и
другими источниками ионизирующих излу-
чений ОСП-72.—М: Атомиздат, 1973.—
55 с
50	Петросьянц А. М. Ядерная энерге-
тика 2-е изд. — М.: Наука, 1981. — 272 с.
51	. Плютинский В, И. Статические и
динамические характеристики ядерных энер-
гетических установок. — М.: МЭЙ, 1980.—
82 с
52	Плютинский В. И., Казачков В. И.,
Вишняков В. И. Некоторые пути повыше-
ния надежности и улучшения статистиче-
ских характеристик систем автоматическо-
го регулирования ядерных реакторов. —
В кн. Управление ядерными энергетически-
ми установками —М.: Атомиздат, 1967,
вып. 2, с 12—22.
53	. Попов А. Ф. Эксплуатация при-
боров и регуляторов на атомных элек-
тростанциях. — М.: Атомиздат, 1970. —
190 с .
54	. Преображенский В. П. Теплотехни-
ческие измерения и приборы. — 3-е изд. —
М. Энергия, 1978 — 702 с.
55	Правила ядерной безопасности
атомных электростанций. ПБЯ-04-74. — М.:
Атомиздат, 1976 —23 с.
56	Правила технической эксплуатации
электрических станций и сетей. — М • Энер-
гия, 1977.—286 с
57	. Правила радиационной безопасно-
сти при эксплуатации атомных электро-
станций (ПРБ АЭС). —М.: ВТИ, 1974.—
75 с
58	. Рассохин Н. Г. Парогенераторные
'	289
установки атомных электростанций —М
Атомиздат, 1972 —384 с
59	Ротач В. Я. Расчет динамики про-
мышленных систем регулирования — М
Энергия, 1973 —416 с
60	Сидоренко В. А. Вопросы безопас-
ной работы реакторов ВВЭР. — М • Атом-
издат, 1977 —216 с
61	Система контроля за распределе-
нием энерговыделения в реакторе РБМК/
И Я Емельянов, Л В Константинов,
В В Постников и др —Атомная энергия,
1973, т 34, вып 5, с 331—334
62	. Справочник по наладке автомати-
ческих устройств контроля и регулирова-
ния/ А Д Нестеренко и др — Киев : Нау-
кова думка, 1976, с 463—831
63	Стефани Е. П. Основы расчета на-
стройки регуляторов теплотехнических про-
цессов — 2-е изд — М Энергия, 1972 —
376 с
64	Стефани Е П. Основы построения
АСУ ТП—М- Энергоиздат, 1982 —352 с
65	Технические проблемы реакторов на
быстрых нейтронах/ Под ред Ю Е Баг-
дасарова—М Атомиздат, 1969 —611 с
66	Унифицированная система управле-
ния и защиты ядерных реакторов/В К Ка-
лашников и др — Тр. ВНИИЭМ, т 42 —
М 1975, с 125—133
67	Управляющий вычислительный ком-
плекс М-7000 АСВТ М/ И. И Интенбург,
Л В Гомон, Г М Лехнова и др —При-
боры и системы управления, 1976, № 2,
с 54-57
68	Управляющая вычислительная си-
стема для атомных энергоблоков Мате-
риалы Всесоюзного научно-технического
совещания «Автоматизированные системы
управления непрерывными технологически-
ми процессами», секц I-П/ В. И. Грицков,
Б Я Нечаев, В И Плютинский и др —
М: 1973, с 9—11
69	Усовершенствование систем и теп-
лоэнергетического оборудования атомных
электростанций — Тр ВТИ, т. 11 — М :
1974, 206 с
70	Харрер Дж. Техника регулирова-
ния ядерных реакторов/ Пер. с англ. — М •
Атомиздат, 1967 —492 с
71	Чистяков С. Ф. Проектирование,
монтаж и эксплуатация систем управления
теплотехническими объектами — М : Энер-
гия, 1980 —280 с
72	Шальман М. П., Плютинский В. И.
Контроль и управление на атомных элект-
ростанциях— М* Энергия, 1979 —
272 с
73	Шугам Р. А., Плютинский В. И.,
Молочков В. И. Автоматическое регулиро-
вание мощности атомной электростанции с
кипящими канальными реакторами при ра-
боте в изолированной энергосистеме —
Вопросы промышленной кибернетики.
Тр ЦИНИКА — М 1971, вып 28,
с 23—27
74	Экспериментальные исследования
системы регулирования мощности первого
и второго блоков Нововоронежской АЭС —
Вопросы атомной науки и техники. Сер
Динамика ядерных энергетических устано-
вок/ Л Н Голянд, О Н Ольшевский,
А. Ю Борисов и др —М ЦНИИАтомин-
форм, 1972, вып 1 (2), с 33—41
75	Эксплуатационные режимы водо-
водяных энергетических реакторов/Ф Я Ов-
чинников, Л И Голубев, В Д Добрынин
и др —М Атомиздат, 1977 —280 с
76	Эксплуатация реакторных устано-
вок Нововоронежской АЭС/ Ф. Я. Овчин-
ников, Л М Воронин, Л И. Голубев и
др —М* Атомиздат, 1972 —230 с.
77	Электропривод органов регулиро-
вания систем управления и защиты водо-
водяных энергетических реакторов /
Э А Бехман и др —Тр ВНИИЭМ —М:
1975, т 42 —221—230 с
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................	3
Список принятых обозначений и сок-
ращений ................ .	.	4
Глава первая Автоматизирован-
ные системы	управления АЭС . .	8
1 1 Основные	понятия и определения	8
1 2 Функции	и подсистемы АСУ ТП	12
1 3 Щиты управления АЭС .	17
Глава вторая. Режимы работы
АЭС и требования к автоматизиро-
ванным системам управления .	.	20
2.1. Режимы работы блоков АЭС 20
2 2 Режимы работы блоков при вы-
даче электроэнергии в сеть .	.	24
2 3. Основные управляемые и управ-
ляющие величины энергоблока	28
2.4. Характеристики автоматизиро-
ванных систем управления .	29
Глава третья Динамические ха-
рактеристики ядерных энергетических
установок.............................34
3 1. Методы исследования динамики
ядерных энергетических уста-
новок ...	.	.	34
3 2	Физические основы кинетики и
управления реактором	.	39
3.3.	Динамические характеристики
реактора .	.	42
3 4	Физические основы динамики
реактора, работающего в энерге-
тическом диапазоне мощности	45
3 5 Динамические характеристики
реактора, работающего в энер-
гетическом диапазоне мощности	49
3 6 Динамика тепловых процессов в
элементах конструкций ЯЭУ	52
3 7 Динамика тепловых процессов в
потоках жидкого и газообразно-
го однофазного теплоносителя 54
3 8 Динамика теплогидравлических
процессов в пароводяных смесях 58
3 9 Расчет динамики ЯЭУ с реак-
тором ВВЭР-440 .	50
Глава четвертая Системы уп-
равления и защиты энергетических
реакторов...........................65
4 1 Требования, предъявляемые к
системам управления и защиты	65
4 2 Функции и подсистемы СУЗ	66
4 3. Надежность СУЗ ...	.	69
Глава пятая Контроль нейтрон-
ного потока в реакторе ....	,73
5 1 Общие требования к системам
контроля нейтронного потока	73
5 2 Детектирование заряженных ча-
стиц и нейтронов ...	75
5 3 Методы и аппаратура регистра-
ции сигналов детекторов нейт-
ронного потока...................82
Глава шестая Управление мощ-
ностью ядерного энергетического ре-
актора ..........................,	89
6 1 Исполнительные органы .	89
6 2 Электромеханические	приводы
исполнительных органов реак-
тора	...	.	.	95
6 3 Автоматические системы регу- ,
лирования мощности реактора	101
6.4 Дублирование и резервирование
систем управления мощностью	108
6 5. Электронные устройства управ-
ления мощностью	...	ИО
6 6 Устройства управления реакто-
ром .	...	.	118
Глава седьмая Аварийная за-
щита реактора.......................120
7 1. Требования к аварийной защите	120
7 2. Надежность систем аварийной
защиты .	....	123
7 3 Организация защит в различ-
ных режимах.....................125
7 4 Аппаратура системы защиты	127
7 5 Устройства, обеспечивающие
разгрузку реактора при отказах
агрегатов энергоблока .	.	130
Глава восьмая Автоматическое
регулирование агрегатов АЭС .	.	132
81. Общие положения	.	132
8 2	Регулирование расходов с по-
мощью дроссельных регулирую-
щих органов	....	132
8 3	Регулирование подачи насосов	138
8 4	Регулирование уровня в корпу-
сах реакторов, барабанах-сепа-
раторах и парогенераторах ба-
рабанного типа ....	142
8.5 Регулирование прямоточных па-
рогенераторов	...	.145
8 6. Регулирование частоты враще-
ния турбогенераторов .	.	147
8 7, Регулирование давления пара с
помощью редукционных устано-
вок ...............................151
8 8. Регулирование параметров уста-
новок питательного тракта .	153
8 9 Регулирование параметров ком-
пенсаторов объема реакторов
ВВЭР	.	.	155
Глава девятая Автоматическое
регулирование энергоблоков .	.	.	159
91 Статические программы измене-
ния регулируемых параметров
энергоблока .	.	.159
9 2 Регулирование энергоблоков с
водо-водяными реакторами ВВЭР	162
9 3 Регулирование энергоблоков с
реакторами канального типа,
охлаждаемыми кипящей водой	169
9 4.	Регулирование энергоблоков	с
корпусными реакторами, охлаж-
даемыми кипящей водой .	•	173
9 5	Регулирование энергоблоков	с
реакторами на быстрых нейтро-
нах	174
9 6 Регулирование энергоблоков с
газографитовыми реакторами 178
Глава десятая Безопасность и
автоматические защиты тепломехани-
ческого оборудования АЭС .	.	180
101 Обеспечение безопасности и на-
дежности АЭС	180
10 2 Общие требования к техноло-
гическим защитам	.	.	184
10 3 Технологические защиты тепло-
энергетического оборудования
энергоблока	187
10 4 Системы локализации аварий 191
Глава одиннадцатая Дистан-
ционное и функционально-групповое
управление..........................194
11 1 Общая характеристика схем
управления технологическим
оборудованием АЭС .	194
11 2 Командные аппараты вторичной
коммутации .	.198
11 3 Электрические схемы управле-
ния двигателями механизмов
собственных нужд .	. 200
11 4 Электрические схемы управле-
ния запорными органами	. 203
11 5 Функционально-групповое уп-
равление .	.	.	.	205
Глава двенадцатая. Управ-
ляющие вычислительные машины в
АСУ ТП АЭС..........................207
12 1 Общие сведения
12 2 Структура и основные элемен-
ты управляющих вычислитель-
ных комплексов
12 3 Функции управляющих вычис-
лительных комплексов в АСУ
ТП .	...
207
^08
211
12 4 Представление информации в
12 5 Технические средства управ-
ляющих вычислительных комп-
лексов ...................... 219
12 6 Устройства связи с оператором-
технологом Способы представ-
ления информации .	.	.	228
12 7 Общее программное обеспече-
ние УВМ Программное обеспе-
чение функционирования .	234
12 8 Технологическое программное
обеспечение ...	.	239
12	9 Повышение надежности УВК
Структура вычислительных ком-
плексов ........................243
Глава тринадцатая. Электро-
оборудование систем контроля и уп-
равления ЯЭУ....................245
13	1. Требования, предъявляемые к
системе электроснабжения соб-
ственных нужд блока .	245
13	2 Организация электрического пи-
тания	....	247
13 3 Электроснабжение СУЗ	251
13 4 Устройства и агрегаты электро-
снабжения собственных нужд .
АЭС .	. .	254
13.5- Контроль систем питания и ав-
томатический ввод резерва	254
Глава четырнадцатая Экс-
плуатация систем контроля и управ-
ления ЯЭУ ......................255
14 1 Общие положения	.	* 255
14 2 Эксплуатация СУЗ .	260
14 3 Эксплуатация АСР теплотехни-
ческих параметров .	.	263
14 4 Эксплуатация электрооборудо-
вания систем контроля и уп-
равления	.	.	264
Глава пятнадцатая Ремонт
устройств систем контроля и управ-
ления ЯЭУ.......................265
15 1 Организация ремонтов .	265
15 2. Техника безопасности в цехах
и на территории АЭС при про-
ведении ремонтных и профилак-
тических работ .	.	270
15 3 Ремонт и настройка устройств
СУЗ	....	274
15 4 Ремонт и настройка устройств
автоматического регулирования
теплотехнических параметров 278
15 5 Ремонт исполнительных меха-
низмов, пусковых устройств и
регулирующих органов автома-
тических систем регулирования 279
Приложения	.............282
Список литературы .	285
ВЛАДИСЛАВ ИВАНОВИЧ ПЛЮТИНСКИЙ,
ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ ПОГОРЕЛОВ
Автоматическое управление и защита
теплоэнергетических установок АЭС
Редактор М. А. Панько
Редактор издательства Т. И. Мушинска
Художественный редактор Б. п. Ту мин
Технический редактор Г. С. Соловьева
Корректор Г. А. Полонская
ИБ № 2253
Сдано в набор 11 05.83 Подписано в печать 10.08.83	Т-1734&
Формат 70X100Vie	Бумага типографская № 3 Гарнитура литературная
Печать высокая Усл. печ. л. 24,05 Усл. кр - отт. 24.05 Уч -изд л. 27,94
Тираж 4000 экз	Заказ 3154	Цена 1 р. 20 к.
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, ШлюзоВая наб., 10
Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Зна-
мени Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Союзпо-
лиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам изда-
тельств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-54, Валовая, 2S
УВАЖАЕМЫЙ ЧИТАТЕЛЬ!
Магазин № 170 Москниги имеет в продаже и высылает нало-
женным платежом (без задатка) следующие книги издательства
«Энергия»:
Бугай Н. В., Шкляров М. И. Неразрушающий контроль метал-
ла теплоэнергетических установок. 1977. — 120 с. — 35 к.
В книге описаны неразрушающие методы определения механи-
ческих, жаропрочных и структурных характеристик металла энер-
гетического оборудования. Приведены сведения об условиях рабо-
ты основных элементов котлотурбинного оборудования электро-
станций. Систематизированы данные об изменении структуры и
свойств металла в процессе длительной его работы при высоких
температурах. Освещены новые методы контроля и наблюдения
за металлом энергетического оборудования.
Книга предназначена для инженерно-технических работников
электростанций, монтажных и ремонтных предприятий, научно-
исследовательских институтов, занимающихся контролем и наблю-
дением за изменениями свойств металла энергетического оборудо-
вания в процессе эксплуатации.
Савкив С. В., Жаровский М. С., Лямичев А. И. Ремонт ошипо-
ванных экранов паровых котлов. 1977. — 104 с.— (Б-ка тепломон-
тажника).— 20 к.
В книге рассматриваются способы приварки шипов к экранным
трубам, применяемые при ремонте паровых* котлов. Особое внима-
ние уделяется оборудованию и технологии, обеспечивающим хоро-
шее качество сварных соединений при высокой производительности
процесса. Освещены вопросы подготовки экранов под ошиповку,
организации сварочных работ и контроля сварных соединений.
Книга предназначена для рабочих и мастеров, ремонтирующих
котельное оборудование тепловых электростанций.
Гинзбург-Шик Л. Д. Современные котлоагрегаты и их конст-
рукция. 1979.— 112 с.— (Б-ка тепломонтажника). — 20 к.
В книге описано устройство мощных котлоагрегатов, конструк-
ции отдельных их элементов и их монтажных характеристик.
Приведены сведения о принципах работы котлоагрегатов, описаны
происходящие в них физические процессы.
294
Книга предназначена для повышения квалификации бригади-
ров и слесарей-монтажников.
Гирнис В. В., Корольков П. М. Контроль качества монтажных
и сварочных работ на атомных электростанциях. 1980. — 96 с.—
(Б-ка тепломонтажника). 25 к.
Перечислены требования, предъявляемые к качеству сварки и
монтажа оборудования АЭС. Описана структура службы техниче-
ского контроля, приведена классификация контрольных операций,
изложены правила оформления учетной и отчетной документации.
Приведены сведения об основных нормативных технических мате-
риалах, которыми следует руководствоваться при проведении кон-
трольных операций.
Для инженерно-технических работников, специализирующихся
на приемке оборудования АЭС после монтажа и ремонта.
Кранцфельд Я. Л., Кривошеин Д. И. Конструкции главных кор-
пусов тепловых электростанций. 1979. — 104 с.— (Б-ка тепломон-
тажника). — 20 к.
В книге описаны конструкции главных корпусов как с металли-
ческим, так и с железобетонным каркасом. Рассмотрены строи-
тельные конструкции, объединенные с подвесным оборудованием,
и опорные конструкции. На примере наиболее распространенных
компоновок объяснены причины повреждений и разрушений кон-
струкций и способы обеспечения их прочности.
Книга предназначена для повышения квалификации бригади-
ров и мастеров, занятых на монтаже оборудования тепловых элек-
тростанций.
Смирнов Г. М. Трубопроводы тепловых электростанций (Уст-
ройство и монтаж). 1979.— 96 с.— (Б-ка тепломонтажника).— 20к.
В книге описаны схемы и устройство трубопроводов различно-
го назначения. Рассмотрены технология сборки трубопроводов в
монтажные блоки и способы крепления блоков между собой.
Книга предназначена для подготовки и повышения квалифика-
ции слесарей и бригадиров-монтажников.
Гинзбург-Шик Л. Д., Зарипов М. 3. Техника безопасности при
монтаже тепломеханического оборудования электростанций: (В во-
просах и ответах). 1980.— 128 с.— (Б-ка тепломонтажника).—
35 к.
Описан порядок проведения инструктажа, обучения и проверки
знаний рабочих по технике безопасности. Изложены основные тре-
бования техники безопасности, которые необходимо выполнять
при монтаже котлов, турбин, вспомогательного оборудования элек-
тростанций, при проведении опробований, гидравлических испыта-
ний, химических очисток, продувок и промывок механизмов и аг-
регатов. Весь материал книги излагается в форме вопросов и от-
ветов.
Книга является пособием для обучения и повышения квалифи-
295
кации рабочих, занятых на монтаже оборудования тепловых элек-
тростанций.
Пособие для изучения «Правил технической эксплуатации
электрических станций и сетей». Раздел 4. Тепломеханическое обо-
рудование электростанций и тепловых сетей. Раздел 5. Специаль-
ное оборудование атомных электростанций. 1980.— 464 с. — В пер.:
2 р. 10 к.
Содержит подробные разъяснения разделов IV и V «Правил
технической эксплуатации электрических станций и сетей»
(XIII издание, главы 15—32) в объеме, необходимом для эксплуа-
тационного персонала электростанций (тепловых и атомных) и
тепловых сетей, а также работников служб и отделов районных
энергетических управлений (производственно-энергетических объ-
единений) .
Для инженеров, техников, мастеров и квалифицированных ра-
бочих, изучающих «Правила технической'эксплуатации электриче-
ских станций и сетей».
Заказы направлять по адресу: 121096, г. Москва, ул. Василисы
Кожиной, 10. Магазин № 170 Москниги.