Erőművek Szabályozása

Az előadások a következő témára: "Erőművek Szabályozása"— Előadás másolata:

1 Erőművek Szabályozása
1. Erőműautomatizálási ismeretek 2. Blokkszabályozás 3. Gőzkazánok szabályozása 4. Atomerőmű szabályozásai 5. Gőzturbinák szabályozása

2 PWR atomerőmű kapcsolása és jellemzői
4. Atomerőmű szabályozásai PWR atomerőmű kapcsolása és jellemzői Gőztermelési folyamat Szabályozási feladatatok: - reaktorteljesítmény (különböző megold.) - primer hűtőközeg nyomása és szintje - gőzfejlesztő vízszint (tápvíz)

3 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
Fluxus és technológiai paraméter szerint, de: beavatkozás mindig szabályozórúddal Jellemzői: Fluxus szabályozás dinamikája kedvező és gyors P szabályozó, de a hajtással együtt I jelformálás (igen kedvező szakasz) A turbina nyomás-szabályozással igazodik a reaktorhoz A nyomásszabályozás is igen jó minőséggel működik (szakaszdinamika itt is kedvező) Tárolt energia kihasználására nincs mód Minden jellemző állandó, kímélő üzemmód, alapterhelésre jó. Átlagfluxus szabályozás (Passzív turbinás blokkszabályozáshoz)

4 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
(Aktív turbinás blokkszabályozáshoz) Szekunderoldali gőznyomás szabályozás Kapcsolás és statikus jelleggörbe A gőztermelés és a gőzfogyasztás egyensúlyán alapszik Jellemzői: Primer körben hőfeszültség a változó hőmérséklet miatt Nagyobb rúdmozgatás szükséges Térfogat-kompenzálás nehezebb Primer oldal energiatárolása a terhelés függvényében nő A szekunder oldal/turbina szempontjából jó (állandó nyomás és hőmérséklet) A szakasz késleltetése nagyobb (nehezebb szabályozni) 1: Nyomásszabályozó 2: Fluxus-szabályozó ≈állandó ≈állandó

5 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
Primerköri átlaghőmérséklet szabályozás Jellemzői: Kisebb rúdmozgatás az állandó hőmérséklet miatt Könnyebb térfogat kompenzálás, kisebb edény Szekunderoldali berendezések túlméretezése szükséges (részterhelés felé nő a nyomás) Változó gőzhőmérséklet, hőfeszültség A szekunder oldal hőtárolása csökkenő jellegű, segíti a teljesítménynövelést A szakasz beavatkozási dinamikája kedvezőbb (könnyebb szabályozni) A hőfelszabadítás és a gőztermelésre fordított hőteljesítmények egyensúlyán alapszik: Szabályozott jellemző: Statikus jelleggörbe

6 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
Primerköri átlaghőmérséklet szabályozás kapcsolásai: a.) Kaszkád: a fluxus kisegítő jellemző 1- hőmérséklet szabályozó 2- fluxus szabályozó b.) Közvetlen rúdmozgatással

7 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
Kombinált szabályozás: A kombinált szabályozás jellemzői: Egy szabályozási kör (nyomásra v. hőmérsékletre), de terhelésfüggő alapjelre Nagyobb terhelésen kedvező hőtárolási tulajdonság a primer és szekunder oldalon egyaránt Kisebb térfogat kompenzáló szükséges A szekunder oldal méretezési nyomása kisebb lesz Állandó nyomás a sec. oldalon Állandó hőmérséklet a prim. oldalon

8 4.1. Reaktorteljesítmény szabályozás
Reaktorteljesítmény szabályozás a PA-ben A reaktorteljesítmény szabályozás módjainak elvi vázlata 1: nyomásszabályozó (RT), 2: fluxus-szabályozó (RN)

9 Az RN szabályozó működését demonstráló szimulációs eredmények
A fluxus-szabályozási kör átmeneti függvényei alapjel változásra (d = 2 %, h = 1 %)

10 4.2. A primer hűtővíz szabályozásai
A primerköri nyomás szabályozása Elvi kapcsolása: Főbb jellegzetességek: Diszkrét eltéréseknél diszkrét beavatkozások (állásos szabályozás) Lényegében P-szabályo-zó, de nemlineáris és progresszív jelleg Névleges nyom.nál is van fűtés (ok: bef.vez. melegentartása, hővesz-teség) A szabályozó statikus jelleggörbéje (KKW Stade)

11 4.2. A primer hűtővíz szabályozásai
A primerköri nyomás szabályozása A paksi szabályozó statikus jelleggörbéje Blokk teljesítménynöveléssel módosult: Fűtés be-ki értékek 0,75 bar-al nőttek Első 180 kW folytonos LQ-szabályozás

12 4.2. A primer hűtővíz szabályozásai
Térfogat kompenzáló szintszabályozása Cél: 3-komponensű szintszabályozás 2 eset van: HTK = állandó HTK = terhelésfüggő Terhelésfüggő alapjel-komponens Integráló Arányos

13 4.3. A gőzfejlesztő vízszint-szabályozása
Szabályozási kapcsolás 1. Normál-üzemi szintszabályozás: 3-komponensű zavarkompenzáció (MG-MT)~dH/dt KT, KG szerepe 2. Indítási szintszabályozás: 1-komponensű, alapjele 50 mm-el kisebb 3. Üzemzavari szintszabályozás: nagy zavarásra 1-komponensű, alapjele 100 mm-el kisebb betáplálás az üzemzavari tápszivattyúval

14 4.3. A gőzfejlesztő vízszint-szabályozása
A vízszint dinamikai viselkedése Átmeneti függvények: Lásd a kazándobnál! Mérlegek a sec.oldali közegre:

15 4.4. Az atomerőművi folyamat dinamikája
(Reaktorteljesítmény szabályozási szakasz dinamikája) A szakasz fő részfolyamatai blokkvázlatban:

16 4.4. Az atomerőművi folyamat dinamikája
Reaktordinamika - keverőterek (AK,FK) - reaktorzóna (RZ): igen gyors, gyors, lassú dinamika Az RZ részfolyamatai: NK: neutronkinetika ZT: zóna termodinamika (hőátadás) RT: reaktivitás tényezők SzR: szabályozórúd

17 4.4.1. Reaktordinamika a.) Reaktorzóna: NEUTRONKINETIKA
Pontkinetikai modell, pontreaktor kinetika NEUTRONKINETIKA r n NK (Neutronsűrűség változás) = (Keletkezés) - (Fogyás) n : neutron sűrűség (n/cm3) k : eff. sokszorozási tényező l : átlagos neutron élettartam (s) Külső forrás, a fluxustól független b : későneutron frakció C : anyamag koncentráció l : bomlási állandó

18 bi NEUTRONKINETIKA Későneutron paraméterek termikus hasadásra (U-235)
Csoport (i) bi li(s-1) Ti=1/li;(s) 1 0,000266 0,0127 78,75 2 0,001492 0,0317 31,54 3 0,001317 0,1150 8,69 4 0,002851 0,3110 3,22 5 0,000897 1,40 0,71 6 0,000182 3,87 0,26 Effektív 0,007005 0,0784 12,76 Szimulációnál problémák!

19 A modell összefoglalása
NEUTRONKINETIKA A modell összefoglalása Végleges egyenletek: Kezdeti feltételek: Megoldás: Függ a kiinduló állapottól (nemlineáris jelleg miatt) 2-féle út: numerikus (szimuláció) és analitikus

20 Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink)
NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) b=0,0075; l=0,080 s-1; l=10-3 s értékek mellett Indítási tartomány: k <1 és r <0; esetünk: S =10-1 neutron/s/cm3 Stacioner esetben: n = - S·l/r Önbeálló viselkedés Szubkritikus reaktor

21 Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink)
NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) Indítási tartomány: k <1 és r <0 (mint az előbbi, csak most egymás után)

22 Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink)
NEUTRONKINETIKA Az egyenletek megoldása szimulációval (Matlab/Simulink) Üzemi tartomány. Kiinduló egyensúlyi állapot: k =1 és r =0 (kritikus reaktor)

23 HŐÁTADÁS (ZT) Átlagos hűtőcsatorna

24 Lineárisan, ha DJzb = 0, DJm << DJü:
HŐÁTADÁS Cm=Vmrmcm Fizikai modell: PAKS, 1-hűtőcsatornára: Cü = 0,35 kJ/K CB = 0,09 kJ/K Cm = 0,76 kJ/K RüB = 10,24 K/kW RBm= 0,73 K/kW Cü=Vürücü CB=VBrBcB Egyszerűsített modell: Cü* Cm* Lineárisan, ha DJzb = 0, DJm << DJü:

25 REAKTIVITÁS TÉNYEZŐK (RT)
Visszacsatoló mechanizmus: a reaktor állapota visszahat a reaktivitásra Visszacsatoló reaktivitás: Reaktivitás tényezők Értékük függ a munkaponttól a.) Üzemanyag hőmérséklet-tényező munkapont-függése:

26 REAKTIVITÁS TÉNYEZŐK b.) Moderátor hőmérséklet-tényező munkapont-függése:

27 SZABÁLYOZÓ RÚD (SzR) Statikus jelleggörbe:
A szabályozórúd átviteli tényezője:

28 Reaktordinamika A reaktor eredő viselkedése, blokkvázlat:

29 Reaktordinamika, reaktor eredő viselkedése rúdhelyzet-változásra

30 Reaktordinamika, reaktor eredő viselkedése belépő-hőmérséklet változásra: +5°C

31 Mit vizsgáltunk eddig a szakaszból
Mit vizsgáltunk eddig a szakaszból? (az elvégzettek áttekintése a továbbiak egyértelműsége miatt)

32 4.4.2. A teljesítmény szabályozási szakasz további részei
Fizikai modell a teljes szakaszra: Egyszerűsített reaktormodell (a reaktormodellből kikerült a víz; ábra Simulink-ből):

33 4.4.3. A teljesítmény szabályozási szakasz: összegzés
BLOKKVÁZLAT-ban:

34 Reaktorteljesítmény szabályozási szakasz
A szakasz válaszai rúdkihúzásra (szimuláció) yR DF QR . Jm mG . pG

35 4.5. A gőztermelés mért átmeneti függvényei
Beavatkozási dinamika

36 4.5. A gőztermelés mért átmeneti függvényei
Zavarási dinamika