Меню

Локальный автоматический регулятор мощности

Локальный автоматический регулятор мощности

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

Автоматический регулятор мощности АРМ-И предназначен для автоматического регулирования мощности реактора.

Функции АРМ-И:

  • автоматическое регулирование мощности РУ и ограничение мощности РУ в зависимости от давления в главных паровых коллекторах (ГПК);
  • автоматическое регулирование давления в ГПК;
  • ввод и архивирование значений технологических параметров и текущих данных (режимы работы и регулирования, управляющие и информационные сигналы во внешние системы, техническое состояние оборудования АРМ-И и т. д.);
  • отображение на экране устройства регистрации и отображения (УРО) данных о ходе технологического процесса;
  • визуальная сигнализация формирования управляющих воздействий АРМ-И, изменения условий эксплуатации, режимов работы и регулирования, изменения технического состояния каналов АРМ-И;
  • отображение трендов параметров, протоколов проверки состояния и настроек каналов АРМ-И;
  • поддержка действий персонала при изменении настроек каналов АРМ-И;
  • отображение на дисплее рабочего места эксплуатационного персонала текущих технологических и диагностических данных о состоянии АРМ-И в текстовой, цифровой и графической форме.

Состав АРМ-И:

  • подсистема автоматического регулирования – формирует управляющие воздействия для поддержания технологических параметров в соответствии с заданными алгоритмами регулирования (состоит из трех каналов автоматического регулирования мощности, реализованных на базе промышленных контроллеров серии МСКУ);
  • подсистема связи с оператором – служит для выбора режима работы и регулирования, сигнализации состояния АРМ-И (реализована на базе ключа выбора режима работы и блока ключей и индикаторов, размещаемых на блочном щите управления);
  • подсистема технического диагностирования и архивирования – служит для хранения, отображения и архивирования технологической и диагностической информации, а также для изменения настраиваемых параметров функционирования АРМ-И (реализована на базе УРО, встроенного в устройство автоматического регулирования мощности, и удаленной рабочей станции);
  • подсистема коммутации – служит для организации внутрисистемных обменов сообщениями между каналами АРМ, УРО и удаленной рабочей станцией (реализована на базе сетевого оборудования устройства автоматического регулирования мощности (УАРМ) – коммутатора и преобразователя локальной сети).

Преимущества АРМ-И:

  • формирование управляющих воздействий по мажоритарному принципу «2 из 3»;
  • возможность автоматического регулирования мощности реактора в трех режимах – поддержание заданного значения плотности нейтронного потока, поддержание заданного значения давления в ГПК, ограничение мощности в зависимости от давления в ГПК;
  • автоматизация выполнения неоперативных проверок работоспособности и калибровки измерительных каналов УАРМ.

Класс безопасности – 3.
Категория безопасности – В.

Объекты внедрения:

Кольская АЭС, энергоблок № 4 (в составе КЭ СУЗ)

Устройство автоматического регулирования мощности

Источник



2.9. Автоматический регулятор мощности реактора (армр)

АРМР (АРМ) предназначен для приведения мощности реактора в соответствии с мощностью турбины при одновременном поддержании заданного давления пара, поддержания заданного значения нейтронной мощности реактора и ограничения увеличения давления пара. Для выполнения этой задачи АРМР обеспечивает в соответствии с заданными алгоритмами формирование и выдачу команд «больше» (вверх) или «меньше» (вниз) в СГИУ для управления рабочей группой. В качестве рабочей группы используется одна из регулирующих групп ОР СУЗ.

Регулирование мощности реактора осуществляется в следующих режимах:

режим «Т» — поддержание постоянного давления пара в главном паровом коллекторе в диапазоне от 20 до 102 % номинальной мощности реактора с зоной нечувствительности ±0,05 МПа;

режим «Н» — поддержание постоянного значения плотности нейтронного потока в диапазоне от 3 до 100 % номинальной мощности реактора с зоной нечувствительности ±1 % от номинальной мощности реактора;

режим «С» — стерегущий режим, при котором регулятор выдает команду на перемещение ОР вниз при превышении давлением пара в ГПК номинального на 0,19 МПа.

В режиме «Н» АРМ также обеспечивает возможность автоматического изменения мощности реактора до заданного значения в диапазоне (3 – 100) % Nном с дискретностью 1 % и с заданной скоростью изменения в диапазоне (минус 10 – плюс 10) %/мин с дискретностью 1 %/мин.

Для обеспечения температурного регулирования в АРМ существует возможность изменения заданного значения давления пара в ГПК с дискретностью 0,05 МПа, а также ширины зоны нечувствительности по давлению пара в ГПК при работе регулятора в режиме «Т» и работе энергоблока в маневренных режимах. Задание указанных значений производится оператором с дисплея рабочей станции КЭ СУЗ в составе автоматизированного рабочего места ВИУР.

Обязательным условием работы энергоблока является работа АРМ в режиме, обеспечивающем следование мощности реактора за изменением электрической нагрузки турбогенератора, определяемой, в свою очередь, изменением частоты в энергосистеме (так называемый режим ОПРЧ).

Условием перехода энергоблока в этот режим является наличие сигнала разрешения от соответствующего виртуального ключа на дисплее рабочей станции КЭ СУЗ. Ключ переводится в соответствующее положение при постановке энергоблока на дежурство в режиме ОПРЧ и дискретного сигнала, свидетельствующего о выходе частоты в сети за границу зоны нечувствительности. АРМ при этом должен перейти в режим «Т» (если он работал в режиме «Н») вышеупомянутым дискретным сигналом. ЭЧСР турбины при этом переходит в режим регулирования частоты при тех же условиях – наличие дискретного сигнала, свидетельствующего о выходе частоты в сети за границу зоны нечувствительности и сигнала из АРМ о переходе его в режим «Т».

При выборе режима автоматического управления с помощью виртуальных органов ручного управления на мониторе рабочей станции пульта оператора БПУ введение режима автоматического управления осуществляется шкафами серверов управления ШСР-У в соответствии заданными алгоритмами управления и режимом работы СГИУ.

Включение регулятора в работу и переход из режима в режим происходит следующим образом. При выборе режима автоматического регулирования и уровне мощности не менее 3 % Nномрегулятор АРМ включается в режим «Н». При срабатывании аварийной защиты реактора (АЗ) регулятор АРМ выключается из режима регулирования. При поступлении команд ПЗ-1, УПЗ регулятор мощности реактора не формирует управляющие команды. После снятия команд УПЗ, ПЗ-1 регулятор переходит в режим «Н» с поддержанием заданного значения нейтронной мощности, равной текущему значению в момент перехода в режим «Н», с одновременным формированием запрета на автоматический переход в режим «Т». Снятие запрета должно производиться оператором.

Читайте также:  Система доведения плановой мощности

При поступлении из АКНП сигнала о превышении допустимого уровня мощности происходит автоматический переход АРМР из режима «Т» в режим «Н» с заданием по нейтронной мощности равном NЗ= Nтек– 2 % Nном. При превышении давления в ГПК более чем на заданную величину при работе в режиме «Н» и отсутствии запрета на переход в режим «Т» регулятор мощности реактора автоматически переходит в режим «Т» с поддержанием номинального значения давления.

Автоматический регулятор мощности обеспечивает формирование запрета на увеличение мощности реактора при:

появление сигнала ПЗ-2;

уменьшение периода реактора ниже заданной уставки;

увеличение уровня мощности реактора выше заданной уставки;

увеличение давления в первом контуре выше заданной уставки.

Автоматический регулятор мощности обеспечивает формирование запрета на снижение мощности реактора при уменьшении давления в первом контуре ниже заданной уставки.

В режиме «С» АРМ формирует команду на перемещение ОР СУЗ вниз при превышении давлением пара в ГПК номинального значения. Регулирование мощности реактора по командам от АРМ осуществляется воздействием на регулирующую группу ОР, выбираемую оператором на видеокадре монитора рабочей станции пульта оператора БПУ, или автоматически в соответствии с заданной жесткой последовательностью движения групп ОР.

Формирование команд управления на перемещение вверх или вниз группы ОР, определенной для работы под управлением АРМ, осуществляется тремя каналами шкафа АРМ7. При этом выходной сигнал каждого канала шкафа АРМ7 формируется после мажоритарной обработки по логике «два из трех» канальных сигналов двух смежных каналов и сигнала данного канала. Обработка канальных команд управления, сформированных шкафом АРМ7, по мажоритарному принципу «два из трех» осуществляется на нижнем уровне ПТК СГИУ. Формирование команд управления в оборудование СГИУ в режиме автоматического управления в соответствии заданными алгоритмами управления осуществляется оборудованием шкафов серверов управления 1,2,3ШСР-У по командам, поступающим от трех каналов шкафа АРМ7.

Шкаф АРМ7 реализует следующие основные функции:

прием и обработку аналоговых сигналов плотности нейтронного потока от аппаратуры АКНП, сигналов от датчиков давления пара в первом контуре, сигналов от датчиков давления пара в ГПК, сигналов заданной мощности турбогенератора, сигналов температуры питательной воды;

прием и обработку дискретных сигналов от двух комплектов аппаратуры АКНП (через УГРС), двух комплектов оборудования исполнительной части АЗ-ПЗ и трех шкафов серверов управления ШСР-У;

прием по сети Ethernet от трех серверов управления шкафов ШСР-У и обработку в соответствии с заданной логикой работы регулятора сигналов от виртуальных органов управления АРМ, представленных на основном видеокадре СГИУ монитора рабочей станции БПУ;

регулирование мощности реактора в режимах «Н», «Т», «С» по заданным программам с формированием дискретных управляющих команд «Больше» или «Меньше» (команды выдаются поканально) и передачу их в шкафы ШСР-У для исполнения;

самодиагностика состояния оборудования шкафа (исправности каналов регулятора) и передача информации по функционированию и состоянию каналов регулятора в шкафы ШСР-У по сети стандарта Ethernet для последующей передачи информации в шкафы серверов диагностики ШСР-Д и в шкаф ШРСП для представления на мониторе оператора БПУ из состава СВБУ;

формирование сигналов индикации собственного состояния, режимов работы, принимаемых и выдаваемых управляющих и информационных сигналов для отображения.

В состав шкафа АРМ7 входят:

три идентичных канала управления;

блоки вторичного электропитания;

встроенная диагностическая система.

Все три канала регулятора АРМ идентичны и включают в свой состав:

блок приема аналоговых сигналов;

блок аналогово-цифрового преобразования;

блок приема дискретных сигналов;

два блока цифрового ввода-вывода;

блоки мажоритарные выходных сигналов;

Процессорный модуль работает под управлением специализированного программного обеспечения, выполняет обработку входных и выходных аналоговых и дискретных сигналов, синхронизацию с другими процессорными модулями и выполняет программу автоматического регулирования мощности реактора. Блок аналогово-цифрового преобразования и два блока цифрового ввода-вывода функционируют под управлением процессорного модуля.

Блок аналогово-цифрового преобразования выполняет преобразование входных аналоговых сигналов в цифровые значения для их последующей обработки процессорным модулем. Блок аналогово-цифрового преобразования функционирует совместно с блоком приема аналоговых сигналов, который обеспечивает прием, гальваническую изоляцию входных аналоговых сигналов. Блок цифрового ввода-вывода обеспечивает прием, выдачу входных и выходных дискретных сигналов. Блок цифрового ввода-вывода функционирует совместно с блоком приема дискретных сигналов, который обеспечивает гальваническую изоляцию входных дискретных сигналов. Блоки мажоритарные выходных сигналов обеспечивают прием выходных дискретных сигналов всех каналов, их обработку по мажоритарной логике «два из трех» и гальваническую изоляцию для передачи в другие системы СУЗ. Блоки связи обеспечивают связь каналов посредством локальной вычислительной сети Ethernet с блоком проверки и индикации шкафа АРМ и информационно-диагностической системой ПТК ИДС.

Каждый канал передает в ПТК СГИУ информацию о своем функционировании и принимает от ПТК СГИУ уставки заданных значений регулируемых параметров. Блок проверки и индикации в режиме нормального функционирования шкафа отображает на мониторе информацию о функционировании каждого канала и шкафа в целом.

Выбор группы для управления приводами в автоматическом режиме осуществляется двумя способами:

автоматически в соответствии с заданной последовательность перемещения групп ОР по групповым сигналам ПВ и ПН, при этом осуществляется передача движения от группы к группе;

Читайте также:  Мощность паяльника для пайки электроники

оператором с помощью виртуального переключателя выбора группы для АРМ, расположенного на видеокадре монитора рабочей станции пульта оператора БПУ, при этом передача движения от группы к группе не осуществляется.

В режиме автоматического группового управления с передачей движения от группы к группе управляющие команды на перемещение группы ОР вверх или вниз формируются шкафом АРМ7, а адресная команда формируется оборудованием системы группового и индивидуального управления в соответствии с заданной автоматической последовательностью перемещения групп ОР. Задание режима автоматического группового управления с передачей движения от группы к группе осуществляется оператором с помощью «виртуального» переключателя выбора групп для АРМ на видеокадре монитора рабочей станции пульта оператора БПУ.

Шкаф АРМ7 имеет связь со следующим оборудованием:

электрической частью системы регулирования турбины ЭЧСР;

оборудованием исполнительной части АЗ-ПЗ;

оборудованием ПТК СГИУ.

Из оборудования УГРС осуществляется прием сигналов нейтронной мощности реактора, сигналов проверок и неисправностей каналов АКНП, сигналов технологических параметров (давления пара в ГПК, давления в первом контуре, температуре питательной воды). Из оборудования ЭЧСР осуществляется прием сигналов заданной мощности турбогенератора. В оборудование ЭЧСР осуществляется передача информации о режимах регулирования. Из оборудования исполнительной части АЗ-ПЗ осуществляется прием четырех сигналов УПЗ, ПЗ-1 и ПЗ-2 для последующей обработки их по мажоритарному принципу «два из четырех» и реализации заданной логики работы АРМ.

Источник

Устройство регулятора мощности своими руками

Устройства, позволяющие управлять работой электрических приборов, подстраивая их под оптимальные характеристики для пользователя, прочно вошли в обиход. Одним из таких приспособлений является регулятор мощности. Применение таких регуляторов востребовано при использовании электронагревательных и осветительных приборов и в устройствах с двигателями. Схемотехника регуляторов разнообразна, поэтому порой бывает затруднительно подобрать себе оптимальный вариант.

Простейший регулятор энергии

Первые разработки устройств, изменяющие подводимую к нагрузке мощность, были основаны на законе Ома: электрическая мощность равняется произведению тока на напряжение или произведению сопротивления на ток в квадрате. На этом принципе и сконструирован прибор, получивший название — реостат. Он располагается как последовательно, так и параллельно подключённой нагрузке. Изменяя его сопротивление, регулируется и мощность.

Ток, поступая на реостат, разделяется между ним и нагрузкой. При последовательном включении контролируются сила тока и напряжение, а при параллельном — только значение разности потенциалов. В зависимости от материала, из которого изготовлено сопротивление, реостаты могут быть:

  • металлическими;
  • жидкостными;
  • угольными;
  • керамическими.

Согласно закону сохранения энергии, забранная электрическая энергия не может просто исчезнуть, поэтому в резисторах мощность преобразуется в теплоту, и при большом её значении должна от них отводиться. Для обеспечения отвода используется охлаждение, которое выполняется с помощью обдува или погружением реостата в масло.

Реостат — довольно универсальное приспособление. Единственный, но существенный его минус — это выделение тепла, что не позволяет выполнить устройство с небольшими размерами при необходимости пропускать через него мощность большой величины. Управляя силой тока и напряжения, реостат часто используется в маломощных линиях бытовых приборов. Например, в аудиоаппаратуре для регулировки громкости. Выполнить такой регулятор тока своими руками совсем несложно, в большей мере это касается проволочного реостата.

Для его изготовления понадобится константовая или нихромовая проволока, которая наматывается на оправку. Регулирование электрической мощности происходит путём изменения длины проволоки.

Виды современных устройств

Развитие полупроводниковой техники позволило осуществить управление мощностью, используя радиоэлементы с коэффициентом полезного действия от восьмидесяти процентов. Это дало возможность их комфортно применить в сети с напряжением 220 вольт, не требуя при этом больших систем охлаждения. А появление интегральных микросхем и вовсе позволило достичь миниатюрных размеров всего регулятора в целом.

На сегодняшний момент производство выпускает следующие типы приборов:

  1. Фазовые. Используются для управления яркости свечения ламп накаливания или галогенных ламп. Другое их название — диммеры.
  2. Тиристорные. В основе работы лежит использование задержки включения тиристорного ключа на полупериоде переменного тока.
  3. Симисторные. Мощность регулируется вследствие изменения количества полупериодов напряжения, которые действуют на нагрузку.
  4. Регулятор хода. Позволяет плавно изменять электрическую мощность, подаваемую на электродвигатель.

При этом регулировка происходит независимо от формы входного сигнала. По своему виду расположения приборы управления разделяются на портативные и стационарные. Они могут выполняться как в независимом корпусе, так и интегрироваться в аппаратуру. К основным параметрам, характеризующим регуляторы электрической энергии, относят:

  • плавность регулировки;
  • рабочую и пиковую подводимую мощность;
  • диапазон входного рабочего сигнала;
  • КПД.

Таким образом, современный регулятор электрической мощности представляет собой электронную схему, использование которой позволяет контролировать количество энергии, пропускаемой через него.

Тиристорный прибор управления

Принцип действия такого прибора не отличается особой сложностью. В основном тиристорный преобразователь используется для управления устройствами малой мощности. Типовая схема тиристорного регулятора мощности состоит непосредственно из самого тиристора, биполярных транзисторов и резисторов, устанавливающих их рабочую точку, и конденсатора.

Транзисторы, работая в ключевом режиме, формируют импульсный сигнал. Как только значение напряжения на конденсаторе сравнивается с рабочим, транзисторы открываются. Сигнал подаётся на управляющий вывод тиристора, открывая и его. Конденсатор разряжается и ключ запирается. Так повторяется в цикле. Чем больше задержка, тем в нагрузку поступает меньше мощности.

Преимущества такого типа регулятора в том, что он не требует настройки, а недостаток в чрезмерном нагреве. Для борьбы с перегревом тиристора используется активная или пассивная система охлаждения.

Используется такого типа регулятор для преобразования мощности, подающейся как к бытовым приборам (паяльник, электронагреватель, спиральная лампа), так и к промышленным (плавный запуск мощных силовых установок). Схемы включения могут быть однофазными и трёхфазными. Наиболее применяемые: ку202н, ВТ151, 10RIA40M.

Читайте также:  Мощность обогрев сидений автомобиля

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для использования в цепи переменного тока. Отличительной чертой прибора является то, что его выводы не имеют разделения на анод и катод. В отличие от тиристора, пропускающего ток только в одну сторону, симистор проводит ток в обоих направлениях. Именно поэтому он используется в сетях переменного тока.

Важное отличие симисторных схем от тиристорных состоит в том, что нет необходимости в выпрямительном устройстве. Принцип действия основан на фазном управлении, то есть на изменении момента открытия симистора относительно перехода переменного напряжения через ноль. Такое устройство позволяет управлять нагревателями, лампами накаливания, оборотами электродвигателя. Сигнал на выходе симистора имеет пилообразную форму с управляемой длительностью импульса.

Самостоятельное изготовление такого вида приборов проще, чем тиристорного. Широкую популярность получили симисторы средней мощности типа: BT137–600E, MAC97A6, MCR 22−6. Схема регулятора мощности на симисторе с использованием таких элементов отличается простотой изготовления и отсутствия необходимости в настройке.

Фазовый способ трансформации

Сам по себе диммер имеет широкую область применения. Одним из вариантов его использования является регулировка интенсивности освещения. Электрическая схема прибора чаще всего реализуется на специализированных микроконтроллерах, использующих в своей работе встроенную электронную схему понижения напряжения. Из-за этого диммеры способны плавно изменять мощность, но чувствительны к помехам.

Фазовые регуляторы мощности не стабилизируются с помощью стабилитронов, а в качестве стабилизатора используют попарно работающие тиристоры. Основа их работы лежит в изменении угла открывания ключевого тиристора, в результате чего на нагрузку поступают сигналы с отрезанной начальной частью полупериода, снижая действующую величину напряжения. К недостаткам диммеров относят высокий коэффициент пульсаций и низкий коэффициент мощности выходного сигнала.

При работе диммеров в широком спектре частот возбуждаются электромагнитные помехи. Такие излучения приводят к снижению КПД из-за появления паразитного тока в проводниках. Для борьбы с такими токами в конструкцию добавляются индуктивно-ёмкостные фильтры.

Практические примеры для повторения

Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

Доминирующая схема

Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

Контроллер нагрева паяльника

Управление мощностью паяльника не только положительно сказывается на сроке его службы, предотвращая жало и внутренние его элементы от перегревания, но и позволяет выпаивать радиоэлементы, критичные к температуре устройства.

Приборы для контроля температуры паяльника выпускаются давно. Одним из его видов был отечественный прибор, выпускающийся под названием «Добавочное устройство для электропаяльника типа П223». Он позволял подключать низковольтный паяльник к сети 220В.

Проще всего выполняется регулятор для паяльника с применением симистора КУ208Г.

Силовые контакты подключаются последовательно к нагрузке. Поэтому ток, протекающий через симистор, совпадает с током нагрузки. Для управления ключевым режимом применяется динистор VS2. Конденсатор C1 заряжается через резисторы: R1 и R2. Индикация работы организовывается под средством VD1 и светодиода LED. Из-за того, что для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, образуется сдвиг фаз между сетевым и конденсаторным напряжением. Изменяя величину сопротивления R2, регулируется величина фазового сдвига. Чем дольше конденсатор заряжается, тем меньше находится в открытом состоянии симистор, а значит и значение мощности ниже.

Такой регулятор рассчитан на подключение нагрузки с мощностью до 300 ватт. При использовании паяльника с мощностью более 100 ватт симистор следует устанавливать на радиатор. Изготовленная плата с лёгкостью помещается на текстолите размером 25х30 мм и свободно размещается во внутренней сетевой розетке.

Originally posted 2018-07-04 07:13:04.

Источник