Title Проектирование, эксплуатация и инжиниринг атомных станций_5.pdf ✅

457 Раздел V ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ Всю совокупность оборудования электростанции принято объеди- нять в системы — технологические, электротехнические, контроля и управления (СКУ); в число последних входят и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Если технология как наука выявляет физические, химические, механические и другие закономерности применительно к процессу производства конечной продукции (электрической энергии — для электростанции) из исходного сырья, материала или энергии (теп- лоты сгорания топлива), то технологические системы, объединенные в технологическую схему, — это способ организации производства. Все технологические системы электростанции целесообразно подразделить на системы основного технологического процесса (ОТП) и на системы, поддерживающие требуемый уровень ОТП, устанавливаемый значениями его параметров в нормальных усло- виях эксплуатации (НУЭ), а также при нарушении НУЭ. Требуемый уровень ОТП — это его высокая эффективность, т.е. высокие эконо- мичность и надежность. В случае аварийных ситуаций (т.е. в случае выхода значений некоторых параметров за безопасные пределы) в работу должны вступать системы безопасности. Вспомогательные системы нормальной эксплуатации и системы безопасности — это, по своему отношению к ОТП, суть вспомогательные технологиче- ские системы (рис. V.1). Электротехнические системы объединяют в своем составе элек- трические и электромагнитные приводы различных механизмов, установленных в технологической схеме (насосов, механизмов пере- мещения рабочих органов арматуры, стержней системы управления и защиты реактора и т.п.), а также оборудование, обеспечивающее работу этих приводов. Значительная часть электротехнических сис- тем составляет электрическую часть электростанции, связывающую ее с энергосистемой. Управление в общем случае — это действие, обусловленное информацией о функционировании объекта и направленное на под- держание или улучшение функционирования. Основные функции
458 систем контроля и управления электростанции: получение информа- ции от первичных измерительных приборов или измерительных пре- образователей (датчиков), ее обработка и анализ, формирование управляющих сигналов и передача их на исполнительные механизмы — приводы, о которых упоминалось. В первую очередь управление направлено на поддержание контролируемых параметров в заданных пределах в стационарных режимах и скорости их изменения в пере- ходных режимах. Пределы нормальной эксплуатации обеспечивают Рис. V.1. Функциональные системы АЭС Системы АЭС Электротехнические Технологические Контроля и управления Системы основного технологического процесса Вспомогательные технологические системы Вспомогательные системы нормальной эксплуатации Нормальные условия эксплуатации Нарушение нормальных условий эксплуатации Проектные аварии Запроектные аварии Системы безопасности Состояния ОТП
459 экономичность и надежность функционирования технического объ- екта. Если значения параметров вышли за установленные пределы, управление должно быть направлено на соответствующее их измене- ние, на приведение в норму функционирования объекта. На период эксплуатации АЭС техническим проектом предусмат- риваются определенные пределы параметров технологических про- цессов и состояния оборудования, в соответствии с которыми на станции могут иметь место: нормальные условия эксплуатации (контролируемые параметры находятся в заданных пределах, электростанция выполняет свои функции в полном объеме); нарушение нормальных условий эксплуатации (выход каких-либо параметров за пределы нормальной эксплуатации, выполнение функ- ций электростанцией ограничено); проектные аварии (функционирование невозможно); запроектные аварии. Приведем примеры различных ситуаций для АЭС с ВВЭР. К нормальным условиям эксплуатации относятся такие состояния технологического оборудования, как: заполнение рабочей средой и опорожнение с разуплотнением; гидроиспытания на плотность и прочность; плановые разогрев и расхолаживание с заданными скоростями повышения или понижения температуры; стационарный режим работы на всех или части циркуляционных петель реакторной установки при нахождении параметров техноло- гического процесса в заданных пределах; плановые включения и отключения главных циркуляционных насосов, подогревателей высокого давления и другого оборудова- ния; ложное срабатывание аварийной защиты реактора и др. К нарушениям нормальных условий эксплуатации относятся: внеплановые отключения различного числа ГЦН; закрытие стопорного клапана турбины или потеря внешней элек- трической нагрузки; неисправная работа системы питания парогенераторов; нарушения в системе борного регулирования; ложный впрыск в компенсатор давления с напора ГЦН; падение одного органа регулирования системы управления и защиты (СУЗ) реактора и др. К проектным авариям относятся: малые, средние и большие течи теплоносителя первого контура в результате разрыва трубопровода, включая разрыв главного цирку- ляционного трубопровода;
460 непосадка импульсно-предохранительного устройства компенса- тора давления первого контура или парогенератора; выброс органа регулирования СУЗ при разрыве чехла привода; разрыв паропровода; мгновенное повышение нагрузки турбины на 10 % выше номи- нальной; заклинивание или разрыв вала одного из ГЦН; разрыв трубопровода питательной воды; течь в парогенераторе из первого контура во второй; непредусмотренное включение системы аварийного охлаждения активной зоны реактора и др. К запроектным авариям относятся: отказ всех источников электроснабжения, включая аварийные дизель-генераторы; полное прекращение подачи питательной воды в парогенераторы; отказ срабатывания аварийной защиты реактора; разрыв корпуса реактора; отказ активных частей системы аварийного охлаждения активной зоны при возникновении любых течей теплоносителя из первого контура. Для поддержания значений целого ряда параметров в установлен- ных пределах наличие только систем контроля и управления оказы- вается недостаточным. Наряду с СКУ требуются вспомогательные системы нормальной эксплуатации. Так, для поддержания давления в замкнутом контуре с однофазным жидким теплоносителем обяза- тельна установка сосуда (емкости) со свободным уровнем. Такая емкость в различных установках называется по-разному — компен- сатор объема, «дыхательный» сосуд и др. Кроме нее в систему поддер- жания давления войдут другое оборудование, а также трубопроводы и арматура. Как правило, несколько вспомогательных систем необ- ходимы для поддержания качества (химического состава) теплоно- сителя или рабочего тела. Например, если в теплоносителе умень- шилась концентрация какого-либо компонента по сравнению с пределом нормальной эксплуатации, система управления воздей- ствует на механизм вспомогательной системы, включая насос-доза- тор, подающий приготовленный раствор в контур теплоносителя. Система подачи раствора, как и система поддержания давления, непосредственно не участвует в основном технологическом про- цессе. В то же время очевидна их необходимость. Нормальные условия эксплуатации обеспечиваются организаци- онными, конструкторскими и технологическими мероприятиями. Примером организационных мероприятий может быть соблюде- ние нормативно-технических документов, регламентирующих поря-