способ контроля регулируемого параметра во время пуска энергоустановки

Формула изобретения

1. Способ контроля регулируемого параметра во время пуска энергоустановки, включающий формирование информационного сигнала, при котором измеряют предварительно выбранный физический параметр энергоустановки, зависящий от уровня мощности источника ее энергии, затем приводят результат этого измерения в соответствие с заданной для информационного сигнала уставкой, включающий также сравнение информационного сигнала с сигналом этой уставки, которое выполняют после стабилизации мощности источника энергии на уровне, соответствующем участку неизменного задающего воздействия мощностного канала управления, при известном расходе теплоносителя контура теплоотвода от источника энергии с нелинейным увеличением мощности теплоотвода по мере роста температуры теплоносителя, далее включающий формирование сигнала предельного режима для оповещения о выходе контролируемой мощности источника энергии за предельно допустимый для пускового процесса диапазон ее изменения, которое осуществляют при отклонении информационного сигнала за допустимый уровень, заданный ограничительной уставкой, отличающийся тем, что при контроле тепловой мощности источника энергии для формирования информационного сигнала измеряют физический параметр энергоустановки, который к моменту сравнения информационного сигнала с сигналом заданной для этого момента ограничительной уставки выходит на установившийся режим своего увеличения со скоростью, зависящей от уровня тепловой мощности, стабилизацию тепловой мощности осуществляют на уровне, не превышающем 50% номинальной мощности, и сравнение информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки выполняют на участке установившегося режима разогрева теплоносителя при мощности теплоотвода не более 3 8% ее номинального значения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует максимально допустимому значению выбранной температуры, а сигнал нижней уставки соответствует минимально допустимому значению этой температуры, затем в процессе пуска выбирают одну из заданных ограничительных уставок, для чего дополнительно вводят промежуточную уставку, сигнал которой перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки соответствует значению выбранной измеряемой температуры при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и перед указанным сравнением с ограничительной уставкой сначала дополнительно сравнивают полученный информационный сигнал с сигналом промежуточной уставки, причем в случае превышения информационным сигналом уровня сигнала промежуточной уставки в качестве ограничительной используют верхнюю уставку, а в случае недогрева энергоустановки, когда информационный сигнал меньше уровня сигнала промежуточной уставки, используют нижнюю уставку, после чего по результату сравнения информационного сигнала с выбранной ограничительной уставкой осуществляется формирование сигнала предельного режима при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует разности между максимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, которое достигается перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки при номинальном режиме разогрева энергоустановки, а сигнал нижней уставки соответствует разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, затем в процессе пуска, приводя результат измерения выбранной температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки получают сигнал рассогласования, соответствующий разности между измеренной температурой и заданным промежуточным ее значением, который используют для формирования информационного сигнала, далее положительный информационный сигнал сравнивается с верхней ограничительной уставкой, а отрицательный информационный сигнал с нижней ограничительной уставкой и в обоих случаях сигнал предельного режима формируется при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки, причем такое отклонение определяют, например, по совпадению знака информационного сигнала со знаком разности между информационным сигналом и сигналом выбранной ограничительной уставки.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что при отрицательном сигнале рассогласования в качестве сигнала нижней ограничительной уставки используют абсолютную величину сигнала, соответствующего разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и значением температуры промежуточной уставки, а отклонение информационного сигнала в момент его сравнения с выбранным сигналом ограничительной уставки за уровень этой уставки, при котором формируется сигнал предельного режима, определяют по положительному сигналу разности между абсолютным значением информационного сигнала и сигналом выбранной ограничительной уставки.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее сигнал ограничительной уставки, соответствующий допустимому увеличению этой температуры в процессе пуска относительно ее начального значения, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая сигнал, соответствующий увеличению этой температуры, который используют для формирования информационного сигнала.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует максимально допустимому увеличению этой температуры в процессе пуска относительно ее начального значения, а сигнал нижней уставки соответствует минимально допустимому увеличению этой температуры, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая сигнал, соответствующий увеличению этой температуры, который и используют для формирования информационного сигнала, кроме того, выбирают одну из заданных ограничительных уставок, для чего дополнительно вводят промежуточную уставку, сигнал которой перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки соответствует увеличению выбранной измеряемой температуры при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и перед указанным сравнением с ограничительной уставкой сначала дополнительно сравнивают полученный информационный сигнал с промежуточной уставкой, причем в случае превышения информационным сигналом уровня сигнала промежуточной уставки в качестве ограничительной используют верхнюю уставку, а в случае недогрева энергоустановки, когда информационный сигнал меньше уровня сигнала промежуточной уставки, используют нижнюю уставку, после чего по результату сравнения информационного сигнала с выбранной ограничительной уставкой осуществляется формирование сигнала предельного режима при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует разности между максимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, которое достигается перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки при номинальном режиме разогрева энергоустановки, а сигнал нижней уставки соответствует разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая увеличение этой температуры относительно ее начального значения, которое перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки дополнительно сравнивают с заданным увеличением температуры, полученным путем уменьшения заданного промежуточного значения выбранной температуры на ее начальное значение при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и в результате этого дополнительного сравнения определяют сигнал рассогласования, соответствующий разности между увеличением выбранной температуры в процессе пуска и ее заданным увеличением, который используют для формирования информационного сигнала, далее положительный информационный сигнал сравнивается с верхней ограничительной уставкой, а отрицательный информационный сигнал с нижней ограничительной уставкой и в обоих случаях сигнал предельного режима формируется при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки, причем такое отклонение определяют, например, по совпадению знака информационного сигнала со знаком разности между информационным сигналом и сигналом выбранной ограничительной уставки, кроме того, верхнее и нижнее допустимые значения температуры и заданное промежуточное ее значение определяют при одной и той же начальной температуре.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стабилизацию мощности источника энергии осуществляют на максимально допустимом уровне, обеспечивающем до момента сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки заданное ограничение тепловой мощности источника энергии и ограничение других параметров энергоустановки в процессе ее разогрева при максимальной положительной погрешности мощностного канала управления, например ограничение максимально допустимой скорости увеличения температуры энергоустановки.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прокачку теплоносителя до момента сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки осуществляют с минимально допустимым расходом, обеспечивающим выполнение ограничений на физические параметры энергоустановки при максимальной положительной погрешности мощностного канала управления, например, на величину подогрева теплоносителя в источнике энергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тепловой энергетики и касается способа контроля регулируемого параметра во время пуска энергоустановки, содержащей источник энергии и контур теплоотвода с нелинейной характеристикой, которая позволяет, практически, пренебречь теплоотводом на начальном этапе установившегося режима разогрева теплоносителя энергоустановки.

Известен способ контроля мощности ядерного реактора по скорости изменения температуры первого контура (см. монографию В.А.Сидоренко "Вопросы безопасности работы реакторов ВВЭР", Москва, Атомиздат, 1977, с.202). В известных публикациях такой способ описан для самого начала энергетического пуска реактора (при мощности менее 3-10% номинального значения) и для режима одновременного увеличения мощности и температуры реактора. При этом затруднительно получить высокую точность расчетно-экспериментального исследования зависимости от мощности: дополнительную погрешность внесет определение скорости изменения температуры.

Учитывая постоянное совершенствование методов градуировки ионизационных камер (ИК) на физических уровнях мощности реактора, можно считать, что для небольших реакторов, допускающих сосредоточенное описание нейтронно-физических процессов, традиционный способ контроля мощности реактора по электрическому току ИК имеет для первого энергетического пуска погрешность того же порядка, что и описанный выше способ. Главное, в традиционном способе не требуется определять скорость увеличения температуры.

Поэтому наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля мощности реактора-преобразователя (РП), используемый во время пуска космической ядерной энергетической установки (КЯЭУ) термоэмиссионного типа "Топаз" в условиях ее натурных стендовых испытаний и включающий формирование информационного сигнала, при котором измеряют предварительно выбранный физический параметр энергоустановки (плотность потока нейтронов), характеризующий уровень мощности источника ее энергии, затем приводят результат этого измерения в соответствии с заданной для информационного сигнала уставкой (с заданием по току ИК), включающий также сравнение информационного сигнала с сигналом этой уставки, которое выполняют после стабилизации мощности источника энергии на уровне, соответствующем участку неизменного задающего воздействия мощностного канала управления, при известном расходе теплоносителя контура теплоотвода от источника энергии с нелинейным увеличением мощности теплоотвода по мере роста температуры теплоносителя, далее включающий формирование сигнала предельного режима (предупредительная сигнализация) для оповещения о выходе контролируемой мощности источника энергии за предельно допустимый для пускового процесса диапазон ее изменения, которое осуществляют при отклонении информационного сигнала за допустимый уровень, заданный ограничительной уставкой (см. журнал "Атомная энергия", том 71, вып.6, 1991, с.575).

Обычно уставка предупредительной сигнализации по максимальной мощности соответствует уровню 1,1хI_зд.ном, где I_зд.ном уставка по току ИК для номинального режима. Если принято, что погрешность определения тепловой мощности по току ИК для первого энергетического пуска составляет N_max= 15% N_ном, где N_ном номинальное значение мощности, то предупредительная сигнализация может сработать на уровнях мощности от

Недостатком известного способа является то, что подобная предупредительная сигнализация фиксирует уже свершившийся факт превышения предельно допустимого уровня мощности энергоустановки. С одной стороны, этот факт может означать, что энергоустановка претерпела повышение термомеханического напряжения, например, при , что снижает ее надежность. С другой стороны, при отрицательной погрешности определения мощности по току ИК, например при , предупредительный сигнал может быть ложным, так как фактическое значение составит лишь 85% предельного уровня.

Задача, на выполнение которой направлено изобретение, повышение точности информации о фактическом состоянии энергоустановки и повышение надежности энергоустановки и реализации пускового процесса в случае отклонения тепловой мощности за предельно допустимый для пускового процесса диапазон ее изменения.

Технический результат заключается в использовании установившегося режима разогрева теплоносителя (при стабилизации тепловой мощности на уровне менее 50% номинального значения и незначительном теплоотводе от источника энергии) для формирования информационного сигнала, что повышает точность определения его зависимости от тепловой мощности, сравнении информационного сигнала с ограничительной уставкой и формировании по результатам этого сравнения сигнала предельного режима (предупредительной сигнализации). Таким образом, предупредительная сигнализация подается на много раньше, чем достигается предельно допустимый уровень мощности, что позволяет принять меры по предотвращению опасности чрезмерных термомеханических напряжений в энергоустановке или опасности ее недогрева. (Выход тепловой мощности за установленный предел на низком уровне означает, что в дальнейшем она выйдет и за предельно допустимый уровень, например, из-за погрешности градуировки ИК по тепловой мощности).

Этот результат достигается тем, что во время управления пуском энергоустановки по мощностному каналу с участком неизменного задающего воздействия и при известном расходе теплоносителя формируется информационный сигнал путем измерения предварительно выбранного физического параметра энергоустановки, зависящего от уровня мощности источника энергии, и приведения его в соответствие с заданной для информационного сигнала уставкой, затем при отклонении информационного сигнала за допустимый уровень, заданный ограничительной уставкой, формируется сигнал предельного режима, для использования которого при контроле тепловой мощности источника энергии измеряют физический параметр энергоустановки, который к моменту сравнения информационного сигнала с сигналом заданной для этого момента ограничительной уставки выходит на установившийся режим своего увеличения со скоростью, зависящей от уровня тепловой мощности, стабилизацию тепловой мощности осуществляют на уровне, не превышающем 50% номинальной мощности, и сравнение информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки выполняют на участке установившегося режима разогрева теплоносителя при мощности теплоотвода не более 3-8% ее номинального значения.

Кроме того, в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует максимально допустимому значению выбранной температуры, а сигнал нижней установки соответствует минимально допустимому значению этой температуры, затем в процессе пуска выбирают одну из заданных ограничительных уставок, для чего дополнительно вводят промежуточную уставку, сигнал которой перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки соответствует значению выбранной измеряемой температуры при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и перед указанным сравнением с ограничительной уставкой сначала дополнительно сравнивают полученный информационный сигнал с сигналом промежуточной уставки, причем в случае превышения информационным сигналом уровня сигнала промежуточной уставки в качестве ограничительной используют верхнюю уставку, а в случае недогрева энергоустановки, когда информационный сигнал меньше уровня сигнала промежуточной уставки, используют нижнюю уставку, после чего по результату сравнения информационного сигнала с выбранной ограничительной уставкой осуществляется формирование сигнала предельного режима при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки.

Также, в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует разности между максимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, которое достигается перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки при номинальном режиме разогрева энергоустановки, а сигнал нижней уставки соответствует разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, затем в процессе пуска, приводя результат измерения выбранной температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки получают сигнал рассогласования, соответствующий разности между измеренной температурой и заданным промежуточным ее значением, который используют для формирования информационного сигнала, далее положительный информационный сигнал сравнивается с верхней ограничительной уставкой, а отрицательный информационный сигнал с нижней ограничительной уставкой и в обоих случаях сигнал предельного режима формируется при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки, причем такое отклонение определяют, например, по совпадению знака информационного сигнала со знаком разности между информационным сигналом и сигналом выбранной ограничительной уставки.

В этом случае возможно, что при отрицательном сигнале рассогласования в качестве сигнала нижней ограничительной уставки используют абсолютную величину сигнала, соответствующего разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и значением температуры промежуточной уставки, а отклонение информационного сигнала в момент его сравнения с выбранным сигналом ограничительной уставки за уровень этой уставки, при котором формируется сигнал предельного режима, определяют по положительному сигналу разности между абсолютным значением информационного сигнала и сигналом выбранной ограничительной уставки.

Кроме того, в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее сигнал ограничительной уставки, соответствующий допустимому увеличению этой температуры в процессе пуска относительно ее начального значения, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая сигнал, соответствующий увеличению этой температуры, который используют для формирования информационного сигнала.

Подобным же образом в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует максимально допустимому увеличению этой температуры в процессе пуска относительно ее начального значения, а сигнал нижней уставки соответствует минимально допустимому увеличению этой температуры, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая сигнал, соответствующий увеличению этой температуры, который и используют для формирования информационного сигнала, кроме того, выбирают одну из заданных ограничительных уставок, для чего дополнительно вводят промежуточную уставку, сигнал которой перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки соответствует увеличению выбранной измеряемой температуры при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и перед указанным сравнением с ограничительной уставкой сначала дополнительно сравнивают полученный информационный сигнал с промежуточной уставкой, причем в случае превышения информационным сигналом уровня сигнала промежуточной уставки в качестве ограничительной используют верхнюю уставку, а в случае недогрева энергоустановки, когда информационный сигнал меньше уровня сигнала промежуточной уставки, используют нижнюю уставку, после чего по результату сравнения информационного сигнала с выбранной ограничительной уставкой осуществляется формирование сигнала предельного режима при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки.

Аналогично в качестве физического параметра энергоустановки выбирают измеряемую температуру контура теплоносителя и задают для нее верхнюю и нижнюю ограничительные уставки, из которых сигнал верхней уставки соответствует разности между максимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, которое достигается перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки при номинальном режиме разогрева энергоустановки, а сигнал нижней уставки соответствует разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, затем перед пуском энергоустановки регистрируют начальное значение выбранной температуры, а в процессе пуска, приводя результат измерения этой температуры в соответствие с сигналом заданной уставки, уменьшают текущее значение выбранной температуры на ее начальное значение, получая увеличение этой температуры относительно ее начального значения, которое перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки дополнительно сравнивают с заданным увеличением температуры, полученным путем уменьшения заданного промежуточного значения выбранной температуры на ее начальное значение при номинальном режиме разогрева энергоустановки, и в результате этого дополнительного сравнения определяют сигнал рассогласования, соответствующий разности между увеличением выбранной температуры в процессе пуска и ее заданным увеличением, который используют для формирования информационного сигнала, далее положительный информационный сигнал сравнивается с верхней ограничительной уставкой, а отрицательный информационный сигнал с нижней ограничительной уставкой и в обоих случаях сигнал предельного режима формируется при отклонении информационного сигнала за уровень ограничительной уставки, причем такое отклонение определяют, например, по совпадению знака информационного сигнала со знаком разности между информационным сигналом и сигналом выбранной ограничительной уставки, кроме того, верхнее и нижнее допустимые значения температуры и заданное промежуточное ее значение определяют при одной и той же начальной температуре.

Кроме того, стабилизацию мощности источника энергии осуществляют на максимально допустимом уровне, обеспечивающем до момента сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки заданное ограничение тепловой мощности источника энергии и ограничение других параметров энергоустановки в процессе ее разогрева при максимальной положительной погрешности мощностного канала управления, например ограничение максимально допустимой скорости увеличения температуры энергоустановки.

В то же время прокачку теплоносителя до момента сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки осуществляют с минимально допустимым расходом, обеспечивающим выполнение ограничений на физические параметры энергоустановки при максимальной положительной погрешности мощностного канала управления, например, на величину подогрева теплоносителя в источнике энергии.

На чертеже схематично показан ряд стабилизируемых уровней тепловой мощности энергоустановки и соответствующих им в момент сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки (в установленный момент времени _уст) уровней измеряемой физической величины, например температуры теплоносителя на выходе из источника энергии (T_вых), которые могут реализоваться из-за погрешности определения тепловой мощности по току ИК (т.е. по плотности потока нейтронов) и из-за погрешности определения уровней ограничительных температурных уставок. Уровни мощности Ni отмечены на левой стороне схемы, а уровни температуры Ti на ее правой стороне. На чертеже

T_зд и N_зд заданные значения измеряемой температуры и тепловой мощности в установленный момент времени _уст, полученные расчетно-экспериментальным путем для номинального режима разогрева энергоустановки, т.е. без учета погрешностей N,T и CpM, где СрМ теплоемкость;

T_г,i и N_г,i заданные значения ограничительных температурных уставок и соответствующие им уровни мощности: i 1 и 2 - верхняя и нижняя уставки соответственно (при T = 0 и CpM=0);

T^j_г,i и N^j_г,i максимальное (j=I) и минимальное (j=II) значение каждой ограничительной уставки и соответствующие им значения уровней мощности, характеризующие погрешность определения уровня каждой уставки и погрешности измерения температуры; примем, что

N^I_пр,max и N^II_пр,min максимальное и минимальное предельные значения уровней тепловой мощности, которые могут реализовываться в прототипе; выше было принято, что N^I_пр,max= 1,11,15N_зд; N^II_пр,min= 0,90,85N_зд.

Пример осуществления способа.

До первого пуска энергоустановки выбирают ее физический параметр (в данном примере используют температуру T_вых() для информационного сигнала и измерительные средства для него, определяют погрешности измерений параметров энергоустановки. (В КЯЭУ "Топаз" информационным сигналом является ток ИК, который градуируют по тепловой мощности РП (обычно на уровне не более 1х10^-5N_ном) с погрешностью N N_max и приводят в соответствие с уровнем ограничительной уставки). Кроме того, к предварительным операциям относятся определение погрешности расчета пускового процесса и изучение особенностей динамики этого процесса, чтобы с их помощью уменьшить погрешность определения зависимости измеряемого физического параметра, то есть Т_вых(уст), от тепловой мощности источника энергии.

В предлагаемом способе такой особенностью является реализация установившегося режима разогрева теплоносителя при стабилизируемом уровне тепловой мощности источника энергии и пренебрежимо малой мощности теплоотвода, например малом теплоотводе с поверхности холодильника-излучателя (ХИЗ) (особенно при использовании тепловых труб) на начальном этапе его разогрева в вакуумной камере. (В двухконтурных энергоустановках малый теплоотвод от первого контура может быть обеспечен за счет отсутствия прокачки теплоносителя по второму контуру).

Характеристику теплоотвода с поверхности энергоустановки определяют расчетно-экспериментальным путем и выбирают момент времени _уст на этапе стабилизации тепловой мощности, до которого выдерживается указанное ограничение мощности теплоотвода (3-8% номинального значения), например до начала "открытия" тепловых труб ХИЗ (или до начала прокачки теплоносителя по второму контуру двухконтурной энергоустановки). В пределах этого ограничения теплоотвод может быть определен с наименьшей погрешностью, и ее вклад в общий тепловой баланс источника энергии будет менее 1% N_ном.

Также расчетно-экспериментальным путем определяют значения ограничительных уставок информационного сигнала, в данном примере температурных уставок. В общем случае это заданные значения верхней Т_г,1 и нижней Т_г,2 уставок, которые определяют диапазон допустимого отклонения измеряемой температуры в установленный момент времени от заданного значения Т_зд. Тем самым с некоторой погрешностью ограничивается и допустимый диапазон изменения тепловой мощности энергоустановки. В частном случае, если предупредительная сигнализация предусмотрена только по превышении верхней ограничительной уставки (т. е. по превышении максимально допустимого уровня мощности), определяется значение только этой уставки. Кроме того, в общем случае (при наличии Т_г,1 и Т_г,2) необходимо дополнительно определить промежуточную температурную уставку, соответствующую значению измеряемой температуры непосредственно перед установленным моментом времени (_уст-_уст) при номинальном режиме разогрева энергоустановки. Как уже отмечалось, этот режим соответствует разогреву энергоустановки точно по заданной программе изменения тепловой мощности N_зд(), то есть при N = 0; также считается T = 0 и CpM = 0; _уст малая величина, необходимая для выполнения дополнительного сравнения. Поэтому заданное значение промежуточной уставки практически равно Т_зд.

Непосредственно во время пуска энергоустановки выводят мощность источника энергии на уровень не более 50% номинального значения, который стабилизируют до момента _уст, и за это время должен наступить установившийся режим разогрева теплоносителя контура теплоотвода. (В общем случае наступает установившийся режим увеличения измеряемого физического параметра, то есть он увеличивается с постоянной средней скоростью). Для конкретной энергоустановки мощность стабилизируют на уровне, при котором в случае реализации погрешности N_max>0 к моменту _уст достигается ограничение на изменение параметра энергоустановки, например на скорость увеличения ее температуры, которая зависит от уровня тепловой мощности (этот уровень не превышает указанных 50% при выходе на него с максимально допустимой скоростью). Начальная прокачка теплоносителя по контуру теплоотвода осуществляется с минимально допустимым расходом, который выбирают из условия достижения к моменту _уст (также в случае реализации N_max) ограничения на параметры энергоустановки, например на величину подогрева теплоносителя в источнике тепловой энергии.

Указанные уровни мощности и расхода позволяют повысить точность информации о фактическом состоянии энергоустановки, так как увеличивают изменение измеряемого физического параметра к моменту _уст по отношению к изменению стабилизируемого уровня тепловой мощности; это отношение можно считать чувствительностью способа



Кроме того, указанные уровни тепловой мощности и расхода обеспечивают условия оптимальности пускового процесса, так как предусматривают достижение установленных для него ограничений, поэтому они не увеличивают продолжительность пуска энергоустановки по сравнению с прототипом.

В момент _уст сравнивают информационный сигнал с сигналом ограничительной уставки, и при отклонении информационного сигнала за допустимый уровень этой уставки формируют и подают сигнал предельного режима (срабатывает предупредительная сигнализация). Понятия информационного сигнала, сигнала ограничительной и промежуточной уставок уточняются в зависимости от пути реализации предлагаемого способа (от использования элементной базы аппаратуры).

Так, при наличии только верхней ограничительной уставки, соответствующей верхнему допустимому значению температуры (Т_г,1), информационным сигналом является выходной сигнал канала измерения температуры.

При наличии двух уставок верхней и нижней сначала выбирают нужную уставку путем дополнительного сравнения информационного сигнала с сигналом промежуточной уставки в момент времени (_уст-_уст), причем в случае превышения информационным сигналом уровня сигнала промежуточной уставки в качестве ограничительной используют верхнюю уставку, а в случае недогрева энергоустановки, когда информационный сигнал меньше уровня сигнала промежуточной уставки используют нижнюю уставку.

В случае использования в качестве информационного сигнала рассогласования, полученного как разность между измеренным значением физического параметра (температурой Т_вых) и заданным промежуточным его значением, которое достигается перед моментом сравнения информационного сигнала с сигналом ограничительной уставки при номинальном режиме разогрева энергоустановки и соответствует промежуточной уставке, нужную уставку выбирают по знаку информационного сигнала: верхнюю уставку при положительном знаке и нижнюю при отрицательном. При этом сигнал верхней уставки соответствует разности между максимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением, а сигнал нижней уставки соответствует разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и заданным промежуточным ее значением. Причем при отрицательном сигнале рассогласования в качестве сигнала нижней ограничительной уставки можно использовать абсолютную величину сигнала, соответствующего разности между минимально допустимым значением выбранной температуры и значением температуры промежуточной уставки, тогда сигнал предельного режима можно сформировать при появлении положительного сигнала разности между абсолютным значением информационного сигнала и сигналом выбранной ограничительной уставки.

С целью повышения точности измерения температур, например, за счет частичного уменьшения систематической погрешности канала ее измерения и уменьшения влияния начальной температуры теплоносителя на погрешность определения температурных уставок целесообразно для формирования информационного сигнала использовать сигнал, соответствующий увеличению измеряемой температуры к моменту _уст. Для этого регистрируют (запоминают) сигнал, соответствующий начальному значению температуры, а в момент _уст уменьшают текущее значение выбранной температуры на величину ее начального значения, получая сигнал, соответствующий измеренному увеличению этой температуры, который и используют для формирования информационного сигнала; сигнал ограничительной уставки при этом соответствует заданному увеличению температуры. На основе указанных понятий измеренного и заданного увеличений температуры вновь рассматриваются перечисленные выше варианты реализации предлагаемого способа контроля (т.е. в формуле изобретения п.6 соответствует п.2, а п.7 п.3).

При любом виде реализации способа значения ограничительных уставок определяются расчетно-экспериментальным путем в результате исследования режимов разогрева энергоустановки при значениях стабилизируемого уровня мощности N_зд, N_г,1 и N_г,2 (см. чертеж). С учетом погрешности определения, например, температурных уставок Т_г,i и погрешности измерения физического параметра, например температуры Т_вых, фактическая величина максимально допустимой температуры может быть равна T^I_г,1= T_г,1+T_г,1, а минимально допустимой T^II_г,2= T_г,2-T_{г,2 u}. Соответственно сигнал предельного режима может быть сформирован при тепловой мощности источника энергии больше N^I_г,1 или меньше N^II_г,2. (В прототипе из-за погрешности градуировки ИК при подаче предупредительной сигнализации мощность РП может быть больше

Предлагаемый способ позволит повысить точность контроля тепловой мощности по сравнению с прототипом, если относительное отклонение фактически реализуемой мощности от установленных пределов N_г,i будет меньше разности относительной погрешности градуировки ИК (N_max) и относительной погрешности определения теплоемкости контура теплоносителя:



Используя соотношение (2), а также приведенное ранее выражение (1) для чувствительности способа К_т, получим следующее соотношение для определения допустимой погрешности Т_г,i:



т. е. чем больше погрешность CpM, тем более жесткие требования предъявляются к допустимой погрешности T_г,i.

Основной вклад (более 65%) в теплоемкость, непосредственно влияющую на разогрев теплоносителя, дают сам теплоноситель и стальные элементы конструкции его контура. Погрешность определения удельной теплоемкости этих материалов (Ср) оценивается величиной порядка 1% Вес (и масса) агрегатов КЯЭУ, как правило, определяется с погрешностью не более 2% На стадии экспериментальной отработки энергоустановки обычно предусматриваются динамические испытания, во время которых возможно уточнение теплоемкости контура теплоносителя, Итак, если принять CpM = 4%(CpM)_зд, a N_max= 15% N_зд, то получим из (3)



Для установившегося режима разогрева КЯЭУ типа "Топаз" к моменту _уст получено К_т 2,7 К/% N_зд, т.е. предлагаемый способ позволит контролировать предельные значения тепловой мощности источника энергии с большей точностью, чем в прототипе, если погрешность будет меньше, чем (15%-4%)х2,7 К/% 29,7 К, что вполне может быть реализовано.

Вследствие перечисленных особенностей разогрева энергоустановки перед моментом _уст происходит практически линейное изменение температуры Т_вых по времени, зависящее от стабилизируемого уровня мощности, и имеется практически линейная зависимость величины Т_вых (_уст) от уровня мощности для диапазона N^II_г,2NN^I_г,1, которая представлена упомянутой ранее чувствительностью способа К_т, что также повышает точность реализации способа.

Более того, можно показать на простом модельном примере, что изменение термического сопротивления между ядерным топливом и коллектором в электрогенерирующем канале РП типа "Топаз" мало повлияет на T_вых(_уст), так как к моменту _уст практически заканчиваются переходные температурные процессы в топливе и других элементах, отделенных от теплоносителя значительным термическим сопротивлением. Так, уменьшение термического сопротивления между ядерным топливом и эмиттером в 3,7 раза повысит температуру T_вых(_уст) на 10К. Также было получено, что погрешность в определении начального расхода теплоносителя, равная 4% изменит температуру T_вых(_уст) всего на 0,5К. Столь малое влияние расхода объясняется тем, что большая часть изменения T_вых(_уст) компенсируется изменением температуры теплоносителя на входе в РП за счет изменения запаздывания в контуре теплоносителя.

Расчетно-экспериментальное исследование энергетического пуска КЯЭУ типа "Топаз" показало, что температурные уставки Т_г,i могут быть определены с погрешностью Т_г,i не превышающей (8-9)K. Если принять , то из (3) получим



что в два раза меньше, чем величина N^max_ном в прототипе (в части влияния на T^yjv_вых() принимается N_зд% CpM_зд). Напомним, что более точный контроль мощности происходит в предлагаемом способе значительно раньше и на более низком уровне тепловой мощности, чем в прототипе.

Таким образом, предложенный способ может быть применен для КЯЭУ. Также он может быть применен для энергоустановок других типов, если в их пусковом процессе может быть осуществлен установившийся режим разогрева с незначительным теплоотводом из источника энергии.