4. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЯДЕРНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА

Передаточную функцию разомкнутой системы регулирования мощности ядерного энергетического реактора на тепловых нейтронах [см. формулу представим в виде

где

и

В передаточной функции системы регулирования ядерного энергетического реактора примем следующие числовые значения параметров:

Параметры запаздывающих нейтронов, испускаемых при делении приведены в табл. XIV.2 [3]. При принятых числовых значениях постоянных времени имеем

У обеих передаточных функций колебательных звеньев . Поэтому передаточные функции соленоида и силового гидравлического цилиндра (см. гл. X, § 3) можно представить в виде двух апериодических звеньев:

Таблица XIV.2 (см. скан) Для реактора со среднеэффективным временем жизни нейтронов равным сек

для соленоида

для силового цилиндра

Пользуясь приведенными выражениями, перепишем передаточные функции в виде

Анализ устойчивости системы регулирования начнем с рассмотрения ее внутреннего контура. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого внутреннего контура построены на рис. XIV. 17, из которого видно, что при передаточном коэффициенте (или 28 дб) внутренний контур в замкнутом состоянии устойчив, так как избыток фазы при высокой частоте среза составляет 30°. Запас устойчивости по модулю дб. Внутренний контур имеет в области низких частот вторую частоту среза Запас устойчивости по фазе при низкой частоте среза составляет , а по модулю Полученные запасы устойчивости по фазам и модулям обеспечивают надежную устойчивость контура в замкнутом состоянии.

Рассмотрим, каким образом влияют изменения параметров на устойчивость контура. При увеличении коэффициента дб внутренний контур в замкнутом виде теряет устойчивость. Высокая частота среза увеличивается до а избыток фазы при ней становится равным нулю градусов. Соответствующая этому случаю логарифмическая амплитудная характеристика построена штриховой линией на рис. XIV. 17.

Уменьшение постоянной времени корректирующего устройства с одной стороны, приводит к возрастанию сопрягающей частоты амплитудной характеристики и увеличению частоты среза, а с другой — к уменьшению передаточного коэффициента что, в свою очередь, приводит к уменьшению частоты среза.

Рис. XIV. 17. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого контура системы автоматического регулирования мощностью ядерного энергетического реактора

Однако влияние увеличения сопрягающей частоты на частоту среза будет большим, а следовательно, при уменьшении запас устойчивости по фазе внутреннего контура будет падать. При увеличении происходит повышение устойчивости внутреннего контура системы.

На рис. XIV. 18 построены обратные логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого внутреннего контура. Для получения характеристик по передаточной функции нанесем обратную амплитудно-фазовую частотную характеристику внутреннего контура на номограмму (рис. XIV.3). Эта характеристика построена на рис. XIV.3 условным штрих-пунктиром, из которого видно, что амплитудно-фазовая частотная характеристика внутреннего контура имеет две ветви: левую для низких частот и правую для высоких. Перенеся значения амплитуд и фаз с номограммы рис. XIV.3 на полулогарифмическую бумагу (рис. XIV. 19), получим частотные характеристики замкнутого

контура по обратной передаточной функции, т. е. частотные характеристики

Фазовая характеристика замкнутого контура имеет положительные значения в области частот от 1,6 до Максимальная величина подъема фазы составляет около 120°.

Рис. XIV. 18. Обратные логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого контура системы автоматического регулирования мощностью ядерного энергетического реактора

Рис. XIV. 19. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики, соответствующие функции -ядерного энергетического реактора

Положительные фазовые углы полученные за счет замыкания контура, позволяют обеспечить устойчивость всей системы регулирования, компенсируя падение фазовой характеристики в области частоты среза системы. Следует отметить, что подъем фазовой характеристики замкнутого контура образуется от влияния апериодических и колебательных звеньев передаточной функции т. е. звеньев фазозапаздывающего тцпа. Величину параметров можно найти суммированием логарифмических амплитудных и фазовых

частотных характеристик, соответствующих передаточным функциям

Рис. XIV.20. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики элементов системы регулирования мощностью ядерного энергетического реактора, входящих в прямую цепь системы

Рис. XIV.21. Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутой системы автоматического регулирования мощностью ядерного энергетического реактора на тепловых нейтронах

Результирующие частотные характеристики разомкнутой системы автоматического регулирования мощности ядерного энергетического реактора построены на рис. XIV.21. Система имеет частоту среза и ее запас устойчивости по фазе .

Данная система относится к системам астатического типа второго порядка, так как ее логарифмическая амплитудная частотная характеристика при низких частотах имеет наклон Фазовая характеристика пересекает линию — 180° три раза на частотах 0,1; 0,24 и 20 Это указывает на то, что система является условно-устойчивой, т. е. такой, у которой потеря устойчивости может наступить не только при увеличении коэффициента усиления, но и при его уменьшении.

Определим запасы устойчивости системы по модулю дб и дб. Большие запасы устойчивости системы по модулю обеспечивают высокую надежность ее работы в замкнутом состоянии.

Пологий участок фазовой характеристики в районе частоты среза указывает на повышенную стабильность системы, так как при изменении коэффициента усиления запасы устойчивости системы по фазе и по модулю сохраняются постоянными.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)