Компенсаторы объема

Система компенсации объема (рис. 3.3) предназначена для предохранения первого контура, а в многоконтурных схемах также всех промежуточных контуров, заполненных жидкими несжимаемыми теплоносителями, от повышения давления при колебаниях температуры. Для водяных контуров (в частности, в блоках с водо-водяными реакторами) обычно применяют паровые компенсаторы объема 3. Водяные и паровые объемы компенсаторов соединены между собой уравнительными линиями 8 и 5.
При стационарных режимах работы блока закрыты все клапаны, кроме запорного 13. Если температура воды в первом контуре повышается на небольшую величину, например при переходе блока от одного режима работы к другому, то соответствующий этому отклонению температуры избыточный объем воды вытесняется по трубопроводам 8 в водяное пространство компенсаторов, повышая давление в их паровом пространстве и соответственно во всем контуре. При этом происходит частичная конденсация в паровом пространстве. Напротив, понижение температуры теплоносителя в контуре и давления в компенсаторе объема сопровождается частичным испарением воды. Благодаря этим свойствам саморегулирования паровой компенсатор объема с достаточной точностью поддерживает заданное давление в контуре.
Для компенсации большого повышения температуры компенсатор объема оборудован специальным регулятором давления, воздействующим на регулирующие клапаны 12. Их перемещение открывает впрыск воды в паровое пространство компенсаторов через сопла 4. В результате конденсации части пара восстанавливается исходное давление в контуре. Большие понижения температуры компенсируют включением электронагревателей 2, вызывающих усиленное парообразование.
В аварийных ситуациях, когда давление в контуре достигает предельно допустимых значений, открываются основные 7 и резервные 6 предохранительные клапаны, через которые пар направляется под уровень воды в барботер, вода из которого сливается в баки «грязного» конденсата. Атмосферное давление в барботере поддерживают путем охлаждения водяного объема технической водой, проходящей по змеевику. Если давление в барбо-тере превысит допустимое, срабатывает взрывной клапан, газообразные выбросы после которого поступают в систему дезактивации.
Так как процессы конденсации пара и испарения воды в компенсаторе объема протекают различным образом, математическая модель компенсатора нелинейна. Будем предполагать, что в любой момент времени пар в компенсаторе объема остается насыщенным вплоть до открытия клапанов впрыска (при этом перегрев пара ликвидируется на стенках компенсатора и границах раздела фаз). Будем считать также, что воздействие теплоносителя первого контура передается жидкости компенсатора объема мгновенно, сжимая пар в последнем подобно поршню; при этом вода компенсатора объема не смешивается с теплоносителем, поступающим из первого контура. Примем, что теплоноситель, впрыскиваемый в паровое пространство компенсатора, нагревается до температуры насыщения. С учетом сделанных допущений запишем применительно к компенсатору объема уравнения материального и теплового балансов для произвольного момента переходного процесса, где VQ — объем основной воды компенсатора; Ц и VBUJt — объемы, занимаемые соответственно теплоносителем, вытесненным из первого контура, и впрыскиваемым теплоносителем; ш. — объем парового пространства (при этом— соответственно плотности и энтальпии насыщенных воды и пара; рг и ir — плотность и энтальпия теплоносителя, вытесняемого из горячей ветви первого контура; Gj и GBnp—массовые расходы теплоносителя, соответственно вытесняемого из первого контура и впрыскиваемого в компенсатор; £х — энтальпия теплоносителя в холодной ветви первого контура. Доставка цветов Салават среди цветов.
Решая совместно приведенные уравнения и имея в виду, что параметры насыщенных воды и пара однозначно определяются давлением рг в компенсаторе объема и первом контуре, объем теплоносителя, вытесняемого из первого контура в компенсатор объема, определяется его средней температурой, а его параметры, как и параметры теплоносителя, впрыскиваемого в компенсатор,— давлением рг и температурой в холодной ветви первого контура, а также что расход впрыскиваемого теплоносителя является в общем случае нелинейной функцией положения клапанов впрыска, получим уравнение компенсатора объема, которое запишем в относительных отклонениях: где лх — относительное отклонение давления в первом контуре; вх и 9Г — относительные отклонения температуры теплоносителя в холодной и горячей ветвях первого контура; ^впр — относительное перемещение клапанов впрыска; W2K и W3K — передаточные функции; черточками, как и раньше, отмечены переменные величины после преобразования Лапласа.
При моделировании процессов, сопровождающихся понижением давления, необходим учет как конденсации пара при снижении давления в паровом пространстве компенсатора, так и испарения жидкости вследствие того, что она стала перегретой по отношению к новому мгновенному состоянию, а также вследствие подвода теплоты от электронагревательных элементов. Массообмен между фазами может быть учтен аналогично тому, как это сделано при моделировании емкостей влажнопаровых турбин и регенеративных подогревателей. Записав уравнения материального и теплового балансов, получим после преобразований
где q9 — относительное количество теплоты, подводимой от электронагревателей; — передаточные функции.
Полученные уравнения следует дополнить уравнениями регуляторов, управляющих клапанами впрыска и электронагревателями. Полученная система уравнений дополняет приведенные выше уравнения первого контура ЯППУ. Наиболее просто решать эту систему методом численного интегрирования, выбирая достаточно малый шаг интегрирования А/ по времени и считая параметры процесса на протяжении этого шага равными их значениям в начале шага.