Устройство автоматического управления мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора

Союз Советских Социалистических Республик(088.8) цковацо 15.04.82. Б и открытий бликования опцсаия 15.04.82(72) Авторы изобретения Кособуко и А. А. Бень(0 гетики АН Белорусской ССРВ. ский, Г,(71) Заявител нститут ядерно 54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ МОДЕЛИ ТЕПЛОВЪДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРАства явя мо Изобретение относится нс ядерной технике и может быть использовано для управления мощностью тепловыделения в электроцагреваемом имитаторе тепловыделяюшего элемента (ТВЭЛ) ядерного реактора в соответствии с заданным законом при статических и динамических испытаниях имитатора ТВЭЛ.Изобретение может быть использовано и в других случаях, например в различных теплофизических стендах, имеющих электроцагреваемые участки.Известно устройство управления физической модели атомного реактора 11. 15Извсстцое устройство предназначено для управления мощностью тепловыделегпя в физической модели ТВЭЛ атомного реактора, в которой в качестве источника эцерпи используется переменный электри ескй ток промышленной частоты. Заданное тепловьделение обеспечивается тем, что в соответствии с сигналом разбалацса между заданным и измеренным значением мощности ток ца модель тепловыделяюще го элемента пропускастся только в течение определенной доли полупериода синусоидальцого тока, зависящей от сигнала разбаланса междл за,аццым и измеренным значением мощности. 30 Недостатком известного устроиляется узкий диапазон изменен щ ности ца нагрузке.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство автоматического управления мощностью модели тепловыделяюшего элемента ядерного реактора, содержащее имитатор кинетики нейтронов, блок управления, интеграторы, запоминающее устройство, схему сравнения, подключенную к силовому блоку, блок измерения мощности, вход которого подключен к модели тепловыделяошего элемента, выход - к первым входам интеграторов, выходы которых соединены с входами запоминающего устройства, выходы блока управления соединены с вторыми входами интеграторов и запоминающего устройства,121. Силовой блок выполнен на тиристорах. Так как ток и напряжение ца нагрузке (имитатора ТВЭЛ), а следовательно, и выделяемая на ней мощность имеют импульсную форму, а сигнал с задатчика - непрерывную форму, то оба известных устроиства содержат согл 1ю" щие звецья, включаемые между измерителем мощности и схемой сравнения и преобразующие импульсный сигнал, снимаемый с измерителя мощности, в непрерывнуо форму, 84563С,с)гсЯс,ощсе зВСПО состоит из иитсгрдтороз и;запоянаюи(его устройства, что позволяет производить усреднение измеренной импульсной моцпости в тсчеис ка)кдого полупсриода изменения цапря)есиця сети и тем самым повысить бьстродсйстиис системы.1.1 сдостатком известного устройства являетс 5 узкий л 1 исйиы Й диац дзоп измсисция мощцости ца нагрузке из-зд цлицсйш)сти хдрдктсристпеи Рр (Р ), где Р,р ,змсрсццое среднее зл полуцсрио. ;3 цячсци О:Ности ц ПЛГрузес,-- зядсцОс зцясцис моицостсй (Вхо,ПОЙ сиГИа 1 Д,151 СИССЪЬ 1) И .31 БЦСИМОСТЬ ХЯРЗЕ .- рцст Ец,Р, гГ С;проГРГ;3 ЕИ..ГП 013 сицос:3 ачсиис мо.:(Ост 0)еиоИРСД.ТД 13 ИТЬ 3 13 ИДС10 Ь-3:иСрс,цсс зцлчсцис хощ ости В интсрва- .С (3 . П- МГОГ ОТЕРЬ 13 ЯЦИ 51 ТИПЦ.ТО- ря 13 с.ОБО;1 бгоес) Оц)сдс;ится Вы,)д:есПИСЗ 1р" Ь"ии)": , ,О/В форму,с (3) принято с . со:УчитыВая, гго соцротивлсПс с заБиспт от температуры иагрспа модели ТВЗ;1, будем иметь для разлц:Пых с ссмсйстзо кривых Р(а).ВылО,125 хяряетс)истиес строЗДБ:".: :СТ", () ДГ". )Д:30.ЕПУг) )той системы тяк)кс имеет нслицсицыц хзрактсь 11 рц охВате элсмсцтоБ устройств;:. обратной Бязью степень нелинейности хл - рактсристики Р,(Р-) умеЬпЯетсч, е 0 с;иисЙиость сохрдц 5 етс 51, имс 5 зиди- тельную величину, особенно на начальном и конечном участке изменения аргумеита.Прцчицои со.сраиеиия испшейности хараетсристцси Р, (Р.,) прц охвате системы обратной связью япляется то, что,Г 51 Миг)В:СЦИЯ СХС)101 СПЛВИСИИ ВЗВССТ 1 Ь 1 Х 5 СТРОЙС Г 13 ДХ ИСПОЛ 1 З (.Т(,5 (. ГЦ 1, ,РОороЯгь. .:лько разноси Р , -з;:,. ВЗВсОсть хдрдктсристиеи Р,5 (Р;,; ) О и;змсцспи 5 соцрОтивлсця 1 ягр 3Ец (1 С МПЕРЯТУ)Ы) ОСЛОХЕИЯСТ ПОЛО)ЕСИС, 5 к езк ця и)Я 1 стикс треост тярирОВки етРОйетБД ДЛЯ РЯЗЛИгШЬХ Зпаиспцй СОПРО- тВлспия цдгрузеи ц прцмецсцця дополцп 1) тельпых )стройстп для вычислецпя сопротиплс 1 я нагрузки цри ) д:сгПих тсмпе:) д т у) д х.1 с,1 ц и с Й и Ость х д р д е с р 1 с 1 и е ц т 3 кБс ",ст к призспецию доиол Птсг,хустройств для сс устрансция, лцримр иЗс,(.ПП 51 и(Пиоидльгых ир(.ОорззОВятегс, Пзг 51)ии , дозол 10 елоеиь.и, Уе,- здичыс цсд,)стдпгх, дн,г Бо,. О,;с стц, Т1(" ;, . , С .1 Г 5:.Е С П С Р,; С1 Т Л .; Г 1)ДП" Ц 1 ЬС 5 Л),Г 10 Е(й " 1 ГЬЮ 3 цы.,;сд:с , ь;" ,;О,;СЬ С ИЬЗ Ир по 11 С :1( МЙ) 1 О ( ) Л 1 Ьи( Й ПОЙ фуиецисй.1)(1,10 1130рССц:15 г 5 сс 51 ;с 11 рС Ц С Д И Ц 1 3 О И Д И:3.1 С Ц С ЦМ О0 СИ 1 0 О С С (".С; Л Б С; 3 (,СОТ СР ОТ 1 ГС 31 и; Г Р , , С:.) Е Д 3 Д 11 Ц Д 51 Ц (.Г Ь . ССТ 1, Ч 1 О Сусрой стпс л 3 О д ссн)1 О мирБ,1 сция МОЦЦОСТЬО М ОДСГ И, С,С С Е ( Ц С С. ИМ ТЯТО,) ЗО е 1 ст 1 е сйтр)и, бс Ге:р 3., с 1я, ., - ТСРЛТОРЫ, .3 О. ЦДОИС ,ТРИПСТ 13, ХСМ .О ДБс 1151,О ДЕЛО 1 ИН) Е Ц(101 ОМ М бс)1 , )Л Е И:ССреп 51 ОПИОСТИ, БХОд КОТОРОИ ИО,ЕЛЮС: ; МОСЛИ СЛ 13 ДСЛ 5 ЮИСГО Э;С.СТД, 13 ЬХОД - 1 С ПСРВЬ," СХО.ЛМ 3:13 СГРЛТОГ)ОБ, 13 ЬХОД:; ЕОТОР 11; (ОС 1 Ц (ЦЫ с зхо. и,яном и илопего мстройтид, Выходы блоед уирдилсия со ;1( ны с Б горы- , 1 ХО,31 ИИТСГРТОРО 3 И:311 ОМ 1; Н)ЦСГО 1)О СТ 3 Д ОЦОГ 1 ЦЦТ,1 Ь133 Г . Ы1- рдтор, иипсртор ц ,ммдтор, цр; ц 1 п- ХОд И 1031 11 Л 10 ц 10; ТроСТВЛ СО(,ИИСИЦ )ЬМ ХО 0)1 (ОИОЦ ЦС "ОО И ЦгсР Я., Т))С 13 Д Д ТО: Л Т ЦС С Е О 10И Р Д БГИ Я ."1 Г) ЦСТЬО О.СЛ И Т(ПГ О 3 ЬДС. иО:ЦС 0 Э.С- М(ЦТ 1 51:,) Ц 010 РСЕТОРЯ.Ъ с);стВО сост(ит из имитатор 1 еис 1;Ец псфгро юи 1, Птсгрдтора , цпсрторл,"), с) мдтор 1, схсмь срдписиця 5. б ОЕДЦ 1)13 СЦЦ 51 6, Диа,ИОВОГО:СЯО,;С:1)- иего устройства 7, цитсграторов 89, (лое; измерсии 5 м 01 циОс 1). Выход схемы срБисця сос:ии(.ц с си(10 Бым 0;и)ком 11, оеспсчивающим питдццс модели тспловыдслп(нцсго элемента 12. Выход последней соединен с блоком измерения мощности 10.Устройство работает следующим обра;30 М.(7)- изи.ср) с " 5Заданный закон изменения во време мощности тепловылелсния моделируется имитатором кинетики нсфтронов 1 (задатчиком мощности) в виле электрического сигнала Р,ад и подается одновременно ца первый вход сумматора 4 и второй вход интегратора 2. На первый вход интегратора 2 подается электрический сигнал Р, р, пропорциональный мощности, фактически выделившейся на имитаторе тспловыделя ющегося элемента 12. Таким образом, на выходе интегратора 2 имеем сигнал К 1=-А( зад - РизсР)1 (4) 15 О а на выходе сумматора 4 сигнал 2==-Рзад +( зад -- 7 изи ср)г. (5) 20 о Здссь 1, - посто 5 нный коэффнцнснт, ттск 1 чцее время.Инвертор 3 служит для обеспечения о 5необходимого знака для сигнала обратнойСВ 5 Зи с изи,ср3 Сигнал с сумматора 4 подастся на Вход схемы сравнения 5, где сравнивается с ли- З 0 нейно-палаОцр напряжением генератора, входящего в схему сравнения 5. В момент равенства (по;,1 одусцо) напряжения Г 2 и линеПс-палаОщего н-пряжсния схема срвцсц 1 ия вырабатывает импульс, открывающий тиристоры силового блока 11, и ток проходит ца нагрузку 12, Мощность на наг 1:узкс нззср 51 стся измсритслсм мощности 10, 1 ооторь 1 й вычисляет в кажль 1 й момент ,гнэдсннсс 31 асинс мо 1 цностн. Элск 40 трцЧССК 11 й СНГН 1121, НроцсрццОНВ,Ьццй Ри, подастся поочередно (через цолупер иод) на вхо и интсграторов 8 и 9. Интсгратор 8 (цли 9), интсгрруя мгновенное значсцце к концу каждого полупериода измсне 1 шя 45 напряжения сети вычисляет среднее значение моцности ца нагрузке за полупериол. Сигналы, нронорциоцальныс срелшгм значениям .; оц)ности за полупсриол, с интеграторов 8 и 9 полаются поочередно на 50 вхо;. аналогового запоминающсго устройства 7. На выходе запоминаощего устройсВа 7 сигнал является напряжением, ПРОПОРЦИОцаЛЬНЫМ Ри,И НМССТ ВИЛ КРЦВОй, ПРСЛСТВВЛЯО.1;С 1 фУНКЦ 1 Ю Ризи,р, а 1- 55 проксимированц 1 до кусочно-ступенчатым образом. Сигнал с Вьгхода запоминающего устройства 7 подастся на первый вход интегратора 2. 60Задачей устройства является обеспечение равенства во всем диапазоне измене- НИЯ Ризи, ср Р,а, ДЛЯ ЧЕГО НЕООХОДИМО Подобрать определенный угол (момент) открывания тиристора силового олока 11. 65 6Подбор угла открывания тиристора сплового блока совершается за несколько тактов (полупериодов напряжения сети).Пусть в исходном состоянии Рд=О, следовательно, тиристорный блок 11 закрыт, ток на нагрузке равен нулю и изм.ср .Залалим Рд = Рд, Тогда в пеРВом такте на входе схемы сравнения подается 1:апряжение Данное выражение получено из уравнения 15). Член Р.р в первом такте отсутствуст, тзк как Он Вычисляется только В конце первого такта (полупериода). Напряжение Г 2 в схеме сравнения сравнивается с линейно-падающим напряжением. 3 момент их равенства (по модулю) С 1 ема сравнения генерирует импульс, открываюгций тиристоры силового блока 11, и ток течет на нагрузку. К концу первого такта интегратор 8 (или 9) вычисляет Ризр, и Выдает сго на вход запоминающего устРОЙСТВа 7, а ПОСЛЕДНЕЕ, ЗаПОМИНаЯ Ри, ср подаст его на интегратор 2.Во втором такте на вход схемы сравнения будет подано напряжение(, 22 =21 т К( зад, Ризи.ср,)Го О.О- Рса - К Рз,д, д-. К ) (Р - о о Это напряжение Вновь сравнивается с линейно-падаю;цим напряжением, момент нх равенства определяет новую точку открывания тирстора силового блока 11 и соотвстствс но новое значение Ри.ср,.В третьем такте процесс повторяется. Управляющий сигнал имеет теперь вид( 22= 022+ Ь,( зад, Ризи,ср,)1 (,8) о ХВРактЕРИСТИКа Р изср (Рза,) НС ЗаВИСИТ от изменения сопротивления нагрузки. Это об ьясцяется принятым принципом работы схемы (подбором напряжения на интеграторе таким образом, чтобы обеспечивалось условие Р - Р, , =О). Данное условие достигается независимо от изменения параметров системы (сопротивления нагрузки, напряжения сети.),Экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в следующем: ввиду линейности характеристики Ризи.ср (Рзад) РаешиРЯЕТСЯ ОбЛаоть ПРнмССостави гслн В. МешковГохфельд Тсхрсд И. Пенчко корректор И. Осипове сдакт Заказ 3667273 1 зд. Ла 199 Тири)к 908НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изо113035, Москва, Ж, Раушскаи наб., д. 4/5 го пписноетений и открыти Тип. Харак фил. пред Патент цсци 51 устройс 1 а, так как измсцсни 51 х 10 ц 1- ности могут Оьть заданы БО Бссм дис. О- нс шкалы устройства ц но любом 1 закону, это расшр 51 ст крг Возможных э 1 сг 1 еримсгпов; Отсутсгвуст завиагмость характсристи 1.и устрОЙства От цзмсцсния соцротБ- лсггия цагрузкц с изменением температуры), что сущсствсцно облегчает и удешевляет проведение экспериментов, так как не требуется проведения сложных матсмат:1- чсских выкладок, связанных с учетом изменения сопротивления, а также цст необходимости применения специальных устройств для измерения сопротивления нагрузкц в процессе эксперимента. Формула изобретения Устройство автоматического управления мощностью модели тепловыделяющего элемента ядерного реактора, содержащее имитатор кинетики нейтронов, блок уцравления, интеграторы, запоминающее устройство, схему сравнения, подключецнуго и силовому блаку, блок измерения мощности, вход которого подключен к модели тецловыделяющсго элемента, выход - х первым входам интеграторов, вых)ды котО.ых сос,1 Бсц 1 с входми зацом "цаю;цс устрОЙст 2, вы хо,гы блока уира .генц;1 соединены с втор1) и Био,12 и; ц цтс р аторов и заио)ицк)цгсг) . с;ройс: Ба. 0 т л ц ч а ю щ с с с я тем, что, с цел,о расширешядиацзоне БЗ)1 снсн 5 моц,цос"ц ц Ооесцсс 5 0321 симостгг От сороти,1 сгБ 51 112- ; р узк;,;юцолтельно Бсдсць; и цтсгр атор, ицвсртор и сумматор, причем выход 10 номиаощсго устройства сосдццсн с первым входом дополнительного интегратора, Быхо, имитатора кинетк нейтронов сое,1 ицсц с гсрым входом сухматора н вторым входом доцолшТельного интегратора, 15 ыхот интегратора срез инвсртор сосдицсц с Бгорым БхОдом с",мматора, выход ,мматора цодк,ючсц к схеме сравнения,Исто 1 гцики информации, црццятыс во20 Бцимаццс цри эксцертизс: 1. Разработка ц исследования усгрОЙства д.151 комн.1 ексцОЙ 2 Втоматизацци тси.Офцзц Сахих стендов, кан,Б)атская 25,11 Сссргаци 51. Л 1., 194, рис. 6.