10.4. Внутренние связи и структурная схема аэу

Для определения внутренних связей атомной энергетичес­кой установки воспользуемся уравнениями, описывающими формирование балансных параметров (п.п.10.1 – 10.3.). В результате получим:

1. для реактора на тепловых нейтронах:

(10.57)

2. для прямоточного парогенератора:

(10.58)

3. для турбозубчатого агрегата:

(10.59)

В левой части каждого уравнения записаны балансные пара­метры. Правая часть представлена суммой влияния возмущаю­щих сил и регулирующих органов на данный балансный пара­метр. Как известно, динамические свойства АЭУ по главному процессу необходимо и достаточно характеризовать измене­нием его балансных параметров, что по сути и сделано в уравнениях (10.57) – (10.59). Входы и выходы отдельных эле­ментов АЭУ связываются между собой, образуя новую сложную динамическую систему. Эта система имеет свои особые динамические свойства, отличающиеся от тех, которыми об­ладали составляющие её элементы. Объединяя отдельные эле­менты АЭУ в единый комплекс, мы получаем принципиально иной динамический объект, обладающий вполне самостоятель­ными характеристиками. Чтобы подчеркнуть это обстоятельст­во в математическом описании АЭУ, перепишем уравнения (10.57) – (10.59) с учетом следующих условий: в левой и правой частях будущей системы уравнений коэффициенты при изображениях переменных должны быть положительными. Кроме того, в левой части уравнений запишем только балансные параметры, в правой – координаты регулирующих органов. Учитывая это, получим следующую систему уравнений:

(10.60)

Структурная схема АЭУ может быть синтезирована на осно­ве структурных схем реактора и парогенератора (см. рис. 10.4 и рис. 10.5) и системы уравнений (10.60). Она представлена на рис. 10.6.

Необходимо иметь в виду то обстоятельство, что на рис. 10.6 формирование балансного параметра дано в зави­симости от расхода пара на турбину (связи и ), тогда как в уравнении (10.37) эти же связи представлены зависимостями частоты вращения турбины от положения регулирующего органа и давления перегретого пара . Очевидно, что частота вращения турбины с учетом редукции тождественна частоте вращения гребного ва­ла. Кроме того, когда рассматривается ТЗА как отдельный объ­ект регулирования, выходным параметром является его часто­та вращения. Когда ТЗА рассматривается в составе АЭУ, нас интересует формирование балансного параметра . Этим и объясняется некоторое различие подходов. Структурная схема АЭУ позволяет проанализировать все возможные вариан­ты формирования балансных параметров качественно и количественно. Так, например, в соответствии со схемой, пока­занной на рис. 10.6, изменение частоты вращения линии ва­ла происходит из-за отклонения от установившихся значений положения регулирующего органа и давления перегретого пара . Влияние отклонений указанных выше величин определено на схеме соответствующими связями, которые име­ют численные выражения. Знаки этих связей определяют направленность, а величина статических коэффициентов – эффективность отдельных воздействий. Показателем инерционности воздействий будут постоянные времени. Таким образом, с по­мощью структурных схем можно исчерпывающе представить за­висимость любого балансного параметра от непосредственно связанных с ним регулирующих органов, возмущающих сил и соседних балансных параметров.

Анализ структурной схемы АЭУ показывает зависимость каж­дого балансного параметра от всех внешних воздействий. Здесь уже не имеет смысла говорить о регулирующих органах реактора, парогенератора, турбины. Все они проявляются как органы АЭУ – самостоятельного единого объекта управления. В этой связи возникает проблема: какой регулирующий орган АЭУ наиболее эффективно влияет на данный балансный параметр. Эта проблема решается оценкой устойчивости и качества происходящих в АЭУ процессов под воздействием конкретного регулирующего органа.