Устройство автоматического управ-ления мощностью модели тепловыделяющегоэлемента ядерного peaktopa

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социвлистическик Республики 680470 1) Дополнительн вт, свид-ву 51)М. Кл 22) Заявлено 05.08.77 2516114/18-2 С 05 В 17/02С 21 С 7/36 исоединением заявки Но осударствеиный комитет СССР по делам изобретений и открытий3) Приоритет бликовано 30.0 781, Бюллетень Ио 28 описания 300781 ДК 621,039 5(088.8) Дата опуб ован 2) Авторыизобретения кий и Г,Н. Кособуко Заявител ститут ядернои эн 4) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕН МОЩНОСТЬЮ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство 21 автоматического упр-вления мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора, содер-. жащее имитатор кинетики реактора, схему сравнения, блок управления, под ключенный к силовому блоку, и блок измерения мощности, подключенный к модели тепловыделяющего элемента, и согласующие блоки типа апериодических звеньев.Недостатком (2 ) являются плохие частотные характеристикиустройства, вызванные введением в замкнутую цепь управления согласующих блоков типа апериодических звеньев, представляющих ВС-фильтры на базе операционных усилителей.Влияние согласующих звеньев вызвано необходимостью обеспечения непрерывности тепловыделения во времени, что соответственно накладывает требования к непрерывности сигнала управления.Применение апериодических звеньев ухудшает частотный диапазон в 50- 100 раз по сравнению с основной частотой усредняемого сигнала (в данном случае по отношению к частоте Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для управления мощностью моде ли тепловыделяющего элемента ядерного реактора в соответствии с заданным законом,Устройство может быть использовано и в других случаях, когда требует ся обеспечение точного соответствия с заданным законом электрической мощности, преобразуемой в тепло,например в различных теплофизических исследовательских стендах, имеющих электронагреваемые участки. 0 ядерной энергетиля изучения династик 11,йство содержит имиеактора, усилитель 20 ные усилители,усте величину мощносв, силовой трансный с физической яющего элемента щие звенья.го устройства явля- действие доли-герерционностью магнит 30 е Известна модель ческой установки д мических характери Известное устро татор кинетики р раэбаланса, магнит ройство вычисляюще ти имитатора ТВЭЛо форматор, соединен моделью тепловыдел(ТВЭЛ), и согласую Недостатком это тся низкое быстро ца, объясняемое ин ных усилителей, ики АН Белорусской С100 герц), Ввиду этого в известном устройстве нельзя обеспечить резкого изменения тепловыделения, например при имитации сброса стержней аварийной защиты. В этом случае, как следу-, ет из уравнений. кинематики нейтронон, скорость изменения мощности в на 5 чальный момент весьма велика и моР жет составить величину более 510 й/сек, где й - относительная величина мощности в начальный момент. Указанная скорость изменения мощности 10 Эквивалентна примерно частоте 25 Гц,Кроме того, необходимость получить в известном устройстве возможно более широкую частотную характеристику ведет к допущению ослабления 15 фильтрующих свойств ВС-Фильтров и, следовательно - к значительному уровню пульсаций в системе, Последнее может приводить вложному срабатыванию тиристорон силового блока и со- щ отнетстненно - к неустойчивой работе системы. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. 25указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены дна управляемых интегратора и аналоговое запоминающее устройство, причем операционные входы первого и второго интеграторов соединены с выходом блока измерения мощности,выход первого и второго интеграторов соединен соответственно с первым и вторым входом аналогового запоминающего устройства, выход аналогового запоминающего устройства подключен ко входу схемы сравнения, управляющие входы интеграторов и аналогового запоминающего устройства соединены с блоком управления. 4 ОВведение интеграторов и аналогового запоминающего устройства позволяет вычислить среднее значение мощности на каждом полупериоде изменения мощности и устранить влияние пульсаций, так как вычисленное значение мощности на каждом полупериоде является строго постоянной величиной.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства автоматического управле-ния мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора, на Фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства.Устройство состоит из имитатора кинетики реактора 1, играющего рользадатчика мощности, схемы сравнения 2, блока управления 3, аналогового запоминающего устройства 4, интеграторов 5 и б, блока измерения мощности 7. Один из выходов блока щ управления соединен с силовым блоком 8, обеспечиваюзим питание модели тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) 9, а выход модели ТВЭЛ 9 соединен со входом блока измерения мощности.Откуда Устройство работает следующим образом.Заданный закон изменения но времени мощности теплоныделения моделируется имитаторомкинетики реактора 1 (задатчиком мощности) в ниде электрического сигнала Й(фиг. 2,а) и подается на первый вход схемы сравнения 2 (Фиг. 1). На второй нход схемы сравнения 2 подается электрический сигнал Мс, пропорциональный мощности, Фактически выделившейся на имитаторе теплоныделяющегося элемента 9. усиленная разность между Я,Л подается на вход блока управления 3, который в каждый из полупериодов изменения напряжения питания сети О выС дает импульс, положение которого по отношению к началу полупериода напряжения Ос завизжит от величины разбаланса между Ии ИС. В силовом блоке 8 управляемыми элементами могут служить, например тиристоры, ток через которые проходит на блок 9 только с момента появления управляющего импульса. Фон импульсов мощности Ми, выделяемой на электронагреваемой модели ТВЭЛ, показаны на фиг. 2,в. Блок 7 измеряет электрическую мощность для каждого момента времени и выдает пропорциональный мощности электрический сигнал (фиг. 2,в) на входы интеграторов 5 и б. По сигналам блока управления 3 интеграторы работают поочередно, начиная интегрирование с момента начала полупериода напряжения. сети Ц . По окончании соответствующего полупериода напряжение на выходе интегратора запоминается аналоговым запоминающим устройством 4, а результат интегрирования сбрасывается. Формы напряжения на выходе интеграторов 5 и б и аналогового запоминающего устройства 4 показаны соотнетственно на фиг. 2(г,д,е).По теореме о среднем значении ве- личину напряжения на выходе интегратора к концу полупериода изменения напряжения сети, равного 0,5 Т, можно записывать как3 Нд=)(СФ( )Ооптс ОРт (и(Мот.е. каждый из интеграторов вычисляет среднее значение мощности, выделившейся за полупериод 0,5 Т. Суммарный результат на выходе аналогового запоминающего устройства представляет кусочно-ступенчатую аппроксимацию заданной Функции Мр, причем при большом коэффициенте усиления схемы сравнения 2 функции Я Ъ,и И весьма мало отличаются друг от друга,Нетрудно видеть, что вычисленные интеграторами значения Ис для каждого полупериода сдвинуты во времени от Фактических средних значений на680470 ЗО Формула изобретения Фие 2 И Заказ 5802/42 Тираж 940 Подписно иал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная величину полупериода, так как вычиС- ленная величина Ис фиксируется аналоговым ЗУ только в конце полупериода, для которого она вычисляется, и сохраняется постоянной в течение последующего полупериода. Поэтому функцию йс можно считать эапаэдывающей ло отношению к функции Кц представляющей идеальный результат усреднения на каждом полупериоде. Таким образом можно считать, что звено из интеграторов 5, б и аналогового запоминающего устройства 4 имеет передаточную функцию вида Е, где-р: о,т р- оператор Лапласа. Как известно, звено с такой передаточной функцией15 имеет амплитудную характеристику, равную единице независимо от частоты.Устройство не содержит РС-фильтров типа апериодических звеньев, а введенные элементы 4, 5, б не вносят дополнительных искажений в 2 О амплитудно-частотную характеристику, поэтому контур из элементов 2-3-8-9- -7-6,5-4 в заявляемом устройстве имеет более широкую амплитудно-частотную характеристику, чем подобный 25 контур в известном устройстве, а следовательно, в целом устройство обладает более высоким быстродействием,чем известное. Устройство автоматического управления мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора, содержащее имитатор кинетики реактора,схему сравнения, блок управления,подключенный к силовому блоку и блокизмерения мощности, подключенный кмодели тепловыделяющего элемента исогласующие блоки типа апериодичес"ких звеньев, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышениябыстродействия, дополнительно введены два управляемых интегратора ианалоговое запоминающее устройство,причем операционные входы первого ивторого интеграторов соединены с выходом блока измерения мощности, выход первого и второго интеграторовсоединен соответственно с первым ивторым входом аналогового запоминающего устройства, выход аналоговогозапоминающего устройства подключенко входу схемы сравнения, управляющие входы интеграторов и аналоговогозапоминающего устройства соединеныс блоком управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Селиванов В,М, и др. Модельядерной энергетической установки дляизучения. "Атомная энергияф, т. 27,1969.2. Разработка и исследование устройств для комплексной автоматизациитеплофизических стендов. - Диссертация Н.П. Королева, раздел "Преобразователь мощности на тиристорах".Москва, 1974, рис. 67 (прототип).