Повышение надежности и маневренности энергоблоков с водо-водяными реакторами за счет регулирования расхода теплоносителя

• Автор: Али Башарат
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задачи

1.1. Энергоблоки АЭС в энергосистеме

1.1.1. Основные принципы участия АЭС в регулировании

частоты и мощности в энергосистеме

1.1.2. Регулирование графика нагрузки энергосистемы.

1.1.3. Регулирование частоты энергосистемы в аварийных ситуациях

1.2. Программы регулирования энергоблоков с ВВЭР

1.2.1. Программа регулирования с постоянной средней температурой

теплоносителя в первом контуре

1.2.2. Программа регулирования энергоблоков ВВЭР с постоянным
начальным давлением пара во втором контуре
1.2.3. Комбинированная программа регулирования
энергоблоков ВВЭР
1.2.4. Компромиссная программа регулирования
энергоблоков ВВЭР.
1.2.5. Программа регулирования энергоблоков ВВЭР со скользящим
начальным давлением пара во втором контуре
1.3. Требования к энергоблокам с ВВЭР при их работе в регулирующем режиме.
.1. Надежность оборудования энергоблоков.
1.3.2. Влияние возмущений энергосистемы на систему
собственных нужд
1.3.3. Примистость и маневренность.
1.3.4. Нестационарное отравление 5Хе
1.3.5. Теплоемкость первого контура.
1.3.6. Экономия потребляемой энергии на собственные нужды.
1.3.7. Ядерное топливо
1.4. Механизм повреждения металлов в условиях циклических температурных изменений.
1.5. Долговечность элементов энергоблоков с ВВЭР при их работе на
переменных нагрузках
1.5.1. Долговечность корпуса реактора.
1.5.2. Долговечность парогенераторов
1.5.3. Долговечность трубопроводов и ГЦТ1.
1.5.4. Старение датчиков
1.5.5. Управление процессом старения элементов ЯЭУ
1.5.6. Продление срока службы АЭС.
1.6. Работа энергоблоков с ВВЭР при возмущениях энергосистемы
1.7. Регулирование расхода теплоносителя в первом конту ре
при изменении нагрузки энергоблоков.
1.8. Методы регулирования расхода теплоносителя
1.9. Возможные способы регулирования частоты вращения насосов
1.9.1. Двигатель постоянного тока.
1.9.2. Механический вариатор скорости или гидравлическая муфта .
1.9.3. Применение турбинного привода
1.9.4. Турбогенератор переменной частоты
1.9.5. Преобразователи частоты
1 Выводы по главе 1
1 Постановка задач исследования в диссертации.
ГЛАВА 2. Анализ характеристик энергоблоков АЭС с ВВЭР при регулировании производительности ГЦН
2.1. Основы регулирования расхода теплоносителя.
2.2. Анализ статических характеристик энергоблока при постоянном
давлении во втором контуре
2.3. Анализ статических характсристик энергоблока при постоянной
средней температуре в первом контуре
2.4. Температурные изменения в активной зоне реактора при
изменении мощности
2.5. Анализ теплопередачи и гидравлических характеристик
первою контура при регулировании расхода
2.6. Анализ экономичноеI и при регулировании производительности ГЦН
2.6.1. Экономия электроэнергии
2.6.2. Экономия средств на ремонт энергооборудования
2.6.3. Затраты на преобразователи частоты
2.6.4. Экономия капитальных средств.
2.7. Регулирование производительности ГЦН как способ повышения маневренности энергоблоков
2.7.1. Работа АЭС при возмущении энергосистемы
2.7.2. Расширение регулировочного диапазона.
2.7.3. Недостаток программ регулирования с постоянным расходом
при маневренных режимах
2.7.4. Недостаток регулирования расхода с отключением ГЦН
2.8. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Анализ и моделирование системы автоматического управления энергоблоком
3.1. Моделирование системы автоматического у правления
энергоблоком с регулированием производительности ГЦН
3.2. Динамические характерце гики энергоблока с регулированием
расхода теплоносителя ПК
3.2.1. Математическая модель энергоблока.
3.2.2. Динамические характеристики при программе регулирования
р2 .
3.2.3. Динамические характеристики при программах регулирования
Тср и комбинированной программе
3.3. Сравнение частотного регулирования расхода с
оценочен нем ГЦН.
3.4. Выводы но главе 3.
Заключение.
Список литерату


Под долговечностью понимают свойство ЯЭУ сохранять работоспособность вплоть до наступления предельного состояния вывода ЯЭУ из эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов . Имеющийся летний опыт эксплуатации атомных электростанций показал, что атомные электростанции могут успешно эксплуатироваться не только в течение проектных сроков, обычно в пределах лет, но и значительно больше. Учитывая эти факторы, утвержденная Правительством России в июле г. Программа развития атомной энергетики Российской Федерации на годы и на период до года предусматривает продолжение эксплуатации атомных энергоблоков еще в течение 5 лег. В период гг. России срок эксплуатации ряда энергоблоков Нововоронежской, Курской, Ленинградской и Кольской АЭС достигнет значений, установленных проектом. АЭС Коядер Холл и Чапелькросс, введенные в эксплуатацию в гг . Мри этом особое внимание следует уделить вопросу безопасности энергоблока, гак как вероятность отказа оборудования увеличивается. При этом возникает необходимость исследовать условия эксплуатации энергоблока, поддерживающие продление срока службы АЭС, повышая е долговечность, безопасность и маневренность . Одним из таких условий является режим эксплуатации с минимальными термоциклическими напряжениями оборудования, за счт уменьшения циклических изменений температур и давления 1ого и 2ого контуров , , , , 6. Диссертация состоит из трех глав. В первой главе проведен обзор способов управления энергоблоков с целью повышения их надежности и маневренности при работе в режимах регулирования мощности и частоты энергосистемы. Во второй главе рассматривалась принципиальная возможность регулирования энергоблоков АЭС с целью уменьшения амплитуды отклонений температур и давления в контурах энергоблока, работающего в маневренных режимах. Рассматривалось регулирование расхода теплоносителя в первом контуре как способ повышения надежности, маневренности и экономичности. Третья глава посвящена анализу системы регулирования энергоблоков с ВВЭР мри регулировании расхода теплоносителя ПК и получению динамических характеристик регулирования. Исследование характеристик энергоблока, в качестве примера АЭС с реактором ВВЭР0, проведено на основе математических моделей. Математическое моделирование элементов энергоблока, принципы которого обоснованы в работах многих авторов I, 4, , , , , , , нашло широкое применение при анализе их статических и динамических
Обоснование разработанных в диссертации моделей основано на сравнении полученных расчетных характеристик с экспериментальными характеристиками энергоблока АЭС. Модель энергоблока включает уравнения тепломассообмена в реакторе, парогенераторах и оборудовании второго контура. Автор выносит на защиту способы управления энергоблоков с реакторами ВВЭР в качестве примера ВВЭР0 с регулированием производительности главных циркуляционных насосов ГЦН. Приводит исследования полученных статических и динамических характеристик энергоблока, принципиальную схему регулирования и анализ экономичности. Обзор литературы и постановка задачи 1. Основным препятствием для повышения качества регулирования частоты и перетоков мощности в ЕЭС России в настоящее время является нехватка источников маневренной мощности, пригодных к эксплуатации в режиме непрерывного автоматического регулирования при знакопеременных управляющих воздействиях нормального режима 9, . Маневренные возможности ТЭС в настоящее время ограничиваю гея неготовностью технологической автоматики котлоагрегатов действующих ТЭС к работе в режиме непрерывного автоматического регулирования при изменении нагрузки по диспетчерскому графику и при знакопеременных возмущающих воздействиях 1. В настоящее время в ЕЭС России для регулирования параметров режима энергосистем не используется располагаемая маневренность действующих АЭС. Имеется опыт успешных приемосдаточных испытаний при эксплуатации АЭС в маневренных режимах в России и за рубежом. Например, при участии ВНИИЭ, ОРГРЭС, ВТИ в эксплуатацию с переменными режимами была сдана АЭС Ловииса с реактором ВВЭР0 в Финляндии.