Общая характеристика переходного процесса
Потеря внешней электрической нагрузки приводит к временному несоответствию между количеством тепла, вырабатываемым в реакторе, и тем количеством, которое отводится из второго контура на турбины. Продолжительность такого несоответствия между вырабатываемым и отводимым теплом, а, следовательно, и отклонение технологических параметров от их номинальных значений зависят от характеристик оборудования и работы систем автоматического регулирования. Устранение несоответствия происходит за счет быстрой разгрузки турбогенераторов до значений, необходимых для покрытия собственных нужд блока, или за счет срабатывания стопорных клапанов турбин.
Если причина потери нагрузки связана только с одним турбогенератором, закрываются стопорные клапаны этой турбины, а блок автоматикой переводится на половинную мощность. Если же причина внешняя, то разгружаются обе турбины. При этом, когда потеря нагрузки приводит к срабатыванию стопорных клапанов обеих турбин, срабатывает быстрая аварийная защита реактора и рассогласование существенно снижается. Если же закрываются клапаны только одной турбины, а системе авторегулирования второй удается справиться со снижением нагрузки до собственных нужд, то будет происходить сравнительно медленное понижение мощности регулятором и рассогласование может быть значительным.
Для предотвращения недопустимого повышения давления во втором контуре, которое может возникнуть в результате срабатывания стопорных клапанов, неправильной работы систем регулирования и т.п., предусмотрены следующие:
быстродействующая редукционная установка для сброса пара в конденсатор турбины (БРУ-К);
быстродействующая редукционная установка для сброса пара в атмосферу (БРУ-А);
предохранительные клапаны ПГ.
БРУ-К и БРУ-А вступают в работу только при достижении давлением в главном паровом коллекторе их уставок включения, после чего степень их открытия определяется статическими характеристиками этих регуляторов. Заметим, что для срабатывания БРУ-К необходимо соблюдение еще некоторых условий, зависящих от заданного оператором режима его работы.
При авариях со сбросом нагрузки в результате падения давления в проточной части турбины происходит отключение подогревателей высокого давления и питательная вода поступает в ПГ с температурой, равной температуре воды в деаэраторе. Снабжение паром деаэратора также изменяется. В нормальном режиме работы пар на деаэратор поступает из паровой магистрали с давлением 0,7 МПа, которая, в свою очередь, питается паром из отборов турбин. При сбросе нагрузки происходит падение давления в отборах и паровая магистраль 0,7 МПа переводится на снабжение паром через редукционные установки. Количество пара, поступающего в деаэратор для подогрева питательной воды до температуры насыщения, увеличивается, т. к. часть подогревателей низкого давления из-за снижения давления в питающих их отборах отключается и температура конденсата, поступающего в деаэратор, уменьшается.
Отключение одной турбины
1 - относительный суммарный расход пара;
2 - относительная тепловая мощность;
3 - давление в паровом коллекторе;
4 - температура воды на выходе из активной зоны;
5 - средняя температура воды в активной зоне;
6 - температура воды на входе в активную зону;
7 - давление в компенсаторе объема
Закрытие стопорных клапанов приводит к резкому (на 50 %) сокращению расхода пара на турбины. Это уменьшение расхода, в свою очередь, ведет к увеличению давления пара в главном паровом коллекторе (ГПК), В начальный момент происходит скачок давления из-за уменьшения перепада давления между парогенераторами (ПГ) и ГНК. При работе на полной мощности этот перепад составляет около 0,2 МПа. При снижении расхода пара наполовину гидравлическое сопротивление парового тракта снижается в 4 раза и соответственно давление в ГПК подрастает на 0,15 МПа.
В дальнейшем изменение давления в ГПК определяется характером изменения суммарного расхода пара из ПГ, который зависит от работы регулятора БРУ-К и характера изменения тепловой мощности реактора. Регулятор БРУ-К включается при достижении давлением уставки начала открытия - 4,9 МПа. Если пренебречь небольшим увеличением расхода пара через работающую турбину, связанным с ростом давления в ГПК, то с момента начала открытия БРУ-К начинается и рост расхода пара из ПГ.
Время открытия клапана БРУ-К составляет около 11 с. В первые секунды расход через него незначителен. Поэтому давление пара в ГПК продолжает расти и к 30-й секунде достигает максимального значения - 5,0 МПа, после чего с учетом снижения к этому времени мощности реактора и соответственно скорости генерации пара оно начинает снижаться.
Расчет (рис. 1) сделан для случая, когда система управления БРУ-К была настроена на открытие редукторов только на отключившейся турбине, а на ней одно из двух БРУ-К не сработало (сопутствующий отказ - в соответствии с требованиями ОПБ). После окончания переходного процесса клапаны БРУ-К закроются, а давление в ГПК будет поддерживаться регулятором работающей турбины.
Ход изменения температур по первому контуру объясняется тем, что при отключении турбогенератора запитанные от него ЩН автоматически переключаются на работающий генератор. Поэтому снижения расхода через активную зону не происходит и температура на выходе из реактора по мере снижения мощности только снижается.
Температура теплоносителя на входе в активную зону определяется температурой на выходе из парогенераторов, но со сдвигом во времени, необходимым для того, чтобы соответствующая порция теплоносителя дошла от ПГ до входа в зону (это так называемое транспортное запаздывание, оно составляет в данном случае около 8-10 с). Рост температуры на выходе ПГ связан с ростом давления в нем и, следовательно, снижением температурного перепада между первым и вторым контурами.
Средняя температура по первому контуру, естественно, начинает расти сразу, как только начинается подъем давления в ПГ. В дальнейшем развитии процесса температуры по первому контуру приходят к более низким значениям, определяемым статическими характеристиками регулирования блока.
Рост средней температуры сопровождается вытеснением воды из контура в компенсатор давления (КД), сжатием паровой подушки и ростом давления в КД. В описываемом процессе давление достигает своей максимальной величины - 12,7 МПа- через 18 с. В дальнейшем при снижении средней температуры в контуре оно снижается, минимальное значение – 11,7 МПа – достигается через 180 с, а затем с учетом тепловой инерции возвращается к нормальному значению системой регулирования давления в КД.
При росте уровня в КД и превышении им нормального значения на 300 мм открывается клапан слива теплоносителя, расход через него составляет 10 т/ч. Клапан остается открытым в течение всего дальнейшего процесса.