Быстродействующие редукционные установки (БРУ) предназначены для быстрого сброса острого пара в различных аварийных ситуациях, поэтому к ним предъявляют высокие требования по быстродействию. Если РОУ включаются за 30 с, то БРУ — за 2-6 с. На АЭС с ВВЭР используются:
БРУ-К — для сброса пара в конденсатор;
БРУ-РТД — для сброса пара в блочный коллектор собственных нужд;
БРУ-А — для сброса пара в атмосферу.
Обычно БРУ каждой следующей группы включаются после того, как возможности приема пара предыдущей группой исчерпаны.
БРУ-К предназначена для поддержания давления пара в главном паровом коллекторе при резком сбросе нагрузки турбины путем сброса пара в конденсатор. При этом предотвращается срабатывание БРУ-А, аварийной защиты реактора и предохранительных клапанов ПГ. БРУ-К используется, кроме того, при пусках и остановах блока, а также для обеспечения разогрева-расхолаживания блока с заданной скоростью. В зависимости от применения предусмотрено несколько режимов системы регулирования: «P1», «Р2” и «П».
Режим «Р1» предназначен для использования регулятора в начале топливной кампании реактора. В нормальном режиме работы энергоблока клапаны БРУ-К закрыты, регуляторы давления находятся в «стерегущем» режиме (для ВВЭР-1000 имеются 4 клапана и 4 регулятора). Давление пара перед турбиной регулируется (в зависимости от режима) регулятором мощности реактора либо регулятором турбины.
При аварийном отключении давление в ГПК начинает резко возрастать, при достижении определенного значения (уставки срабатывания) клапаны БРУ-К принудительно (по блокировке) открываются, а регуляторы давления подключаются к исполнительным механизмам и поддерживают давление в ГПК в соответствии со статической характеристикой.
Схема регулирования давления с помощью БРУ-К изображена на рисунке:
Принципиальная схема регулирования давления с помощью БРУ-К
Статические характеристики регулятора давления БРУ-К для энергоблока с ВВЭР-1000 изображены на рисунке:
Статические характеристики регулятора давления БРУ-К: 1 — режим “Р1”; 2 — режим “Р2”
В режиме «Р1» регуляторы поддерживают давление в соответствии с характеристикой 1. При понижении давления в ГПК до 6,4 МПа регуляторы закрывают клапаны и с выдержкой времени 15 с переходят в стерегущий режим.
При сбросе свежего пара в конденсатор в него необходимо подать охлаждающую воду. Регулирование подачи охлаждающей воды осуществляется либо специальным регулятором температуры, либо по блокировке. На рисунке выше изображена схема регулирования соотношения «расход пара — расход охлаждающей воды». Для этого на регулятор температуры подаются сигнал положения парового клапана и обратная связь по положению клапана охлаждающей воды.
В некоторых схемах управления имеется регулятор впрыска воды, который работает по следующему алгоритму. При нормальной работе блока регулятор находится в стерегущем режиме. При открытии клапана БРУ-К регулятор впрыска поддерживает заданное значение давления (1,2 МПа) в пароприемном устройстве конденсатора за счет подачи в него конденсата после КЭН второй ступени. Если температура пара в пароприемном устройстве превышает 70 °С, то на регулятор впрыска поступает дополнительный сигнал от корректирующего регулятора температуры.
Из описания работы систем регулирования давления следует, что регуляторы БРУ-К осуществляют регулирование «до себя».
Стерегущий режим работы «Р2» предназначен для использования в середине и конце топливной кампании реактора, когда запас реактивности исчерпан или очень мал и реактор разгружать нельзя, так как при сбросе мощности происходит отравление реактора. В этом режиме к регуляторам БРУ-К подключается устройство, формирующее сигнал по величине сброса нагрузки. Регуляторы находятся в стерегущем режиме и включаются в работу, если величина сброса нагрузки превысила 10 % Nном , и открывают клапаны БРУ-К пропорционально величине сигнала сброса (см. рисунок выше, кривые 2).
В рассматриваемом режиме за счет сброса определенного расхода пара в конденсатор предотвращается разгрузка реактора. Если сброс нагрузки превышает 60 % Nном (сброс до собственных нужд или холостого хода), происходит разгрузка реактора регулятором мощности реактора (АРМ) до уровня мощности 60 % Nном . При этом давление в ГПК поддерживается на номинальном уровне за счет, баланса мощности реактора и пропускной способности четырех открытых БРУ-К (пропускная способность каждого клапана 900 т/ч).
Режим «П» используется при пусках и остановах блока и предназначен для поддержания необходимого значения давления в ГПК, а также для обеспечения разогрева-расхолаживания блока с заданной скоростью. Расхолаживание блока через БРУ-К ведется в том случае, если останов блока произошел без срыва вакуума (в противном случае — через технологический конденсатор или с помощью БРУ-А).
В режиме «П» все блокировки на принудительное открытие или закрытие клапанов БРУ-К выведены.
Заданная скорость расхолаживания (15 или 60 °С/ч) задается с помощью программного устройства.
Регуляторы БРУ-А предназначены для предотвращения повышения давления пара в ПГ за допустимые пределы путем сброса пара в атмосферу в следующих случаях: при отказах или запретах на включение БРУ-К, при закрытии отсечной арматуры на паропроводах, в режимах, когда производительность БРУ-К недостаточна, а также при расхолаживании энергоблока в аварийных режимах.
Производительность и быстродействие клапанов БРУ-А выбираются из условия предотвращения срабатывания аварийной защиты реактора.
Закон регулирования — пропорциональный (за счет охвата ПИ-регулятора жесткой обратной связью по положению регулирующего органа). В нормальном режиме регулятор БРУ-А находится в стерегущем режиме, а его выходные цепи отключены от исполнительного механизма.
При повышении давления в ПГ выше 7,3 МПа (для ВВЭР-1000) регулятор по блокировке переводится в автоматический режим и поддерживает давление пара в соответствии со статической характеристикой: 7,0 МПа — прн полном открытии клапана; 6,8 МПа — при полном закрытии. Через некоторое время после закрытия клапана (например, 100 с) регулятор автоматически переводится в стерегущий режим.
Для повышения надежности включения регулятора измерение давления выполняется обычно по схеме 2 из 3-х.
Регулятор БРУ-А в режиме расхолаживания уменьшает давление пара в ПГ по определенной программе с заданной скоростью (например, 15 и 30 °С/ч).