компенсация давления в системе class

q Угол поворотной шайбы насоса смеща:
ется в сторону крайней максимальной
позиции, если разность давлений LS
(EPLS) ниже, чем установленное давление
к л а п а н а L S ( п р и в ы с о к о м д а в л е н и и
нагрузки исполнительного механизма).
q Если же эта величина становится выше
установленного давления (при низком
давлении нагрузки исполнительного меха:
низма) угол поворотной шайбы насоса
смещается в сторону минимального край:
него положения.
Разность давлений LS (EPLS) и угол пово
ротной шайбы насоса

q Клапан компенсации давления установлен
со стороны выпускного канала распреде:
лительного клапана, чтобы уравновеши:
вать нагрузку.
q Если два исполнительных механизма
работают совместно, разница давлений
(EP) между потоком на входе (на впускном
канале) и потоком на выходе (на выпуск:
ном канале) золотника каждого клапана
становится одинаковой, невзирая на вели:
чину нагрузки (давления).
q Поток масла из насоса делится (компенси:
руется) пропорционально площади отвер:
стий (S1) и (S2) каждого клапана.

a На иллюстрации представлен исполни:
тельный механизм (7) в режиме суммиро:
вания при разгрузке в конце хода.

1. Передний насос
2. Задний насос
3. Главный разгрузочный клапан
4. Клапан разгрузки
5. Делительный клапан
6. Распределительный клапан
7. Исполнительный механизм
8. Контур насоса
9. Контур LS
10. Контур бака
11. Клапан
12. Пружина
13. Обводной клапан LS
14. Клапан LS
15. Клапан PC

Источник

LS регулирование

Принцип работы пропорционального распределителя с LS регулированием.

Преимущества применения распределителей с LS регулированием.

Рассмотрим принцип работы пропорционального гидравлического распределителя серии PDV с LS – регулированием (далее ПР_LS).
Под сокращением LS («load sensing» – чувствующий нагрузку) понимается система, в которой мгновенное давление в гидросистеме от нагрузки со стороны исполнительного механизма, служит сигналом обратной связи для управляющего устройством, устанавливающего необходимое давления насоса. При этом расход жидкости на исполнительный механизм остаётся постоянным.

Для понимания принципа работы ПР_LS рассмотрим рис. 1:

Рис. 1. Схема потока жидкости через дроссель сечением А.

Уравнения расхода жидкости в этом случае имеет вид:

Из этого уравнения можно сделать вывод, что объемный расход зависит от площади проходного сечения А и перепада давления ΔP.
Если перепад давления ΔP поддерживается постоянным (в реальных гидросистемах Re всегда больше 4000), то

Это значит, что величина потока Q прямо пропорциональна площади А проходного сечения золотника, т.е. его степени открытия.

Таким образом, при поддержании постоянного перепада давлений на дросселе, независимо от нагрузки со стороны рабочего органа, в любом заданном положении золотника, можно достаточно точно обеспечить необходимый расход жидкости (Q) для соблюдения корректной работы гидравлических приводов.

В отличие от простых систем с открытым контуром и дроссельным регулированием, системы с LS регулированием имеют более высокий КДП и более высокую точность управления.
Рассмотрим этот тезис на примере:
На рис. 2 изображена гидравлическая система с открытым контуром и график энергетического баланса привода двух исполнительных механизмов с насосом постоянной производительности и без LS регулирования.
Предположим, что для совершения полезной работы обоих механизмов требуются значения расхода Q_1 и Q_2 соответственно, при возникающим во время их работы давлении P_1 и P_2, обусловленных соответствующими нагрузками. При этом, постоянная подача насоса составляет величину Q_н, а давление возникающее в насосе при прохождении через золотник (дроссель) составляет величину P_н, которое ограничивается только предохранительным клапаном в напорной линии насоса. В таких системах, мощность, вырабатываемая насосом, расходуется не эффективно, и большая ее часть уходит в тепло, не совершая полезной работы.

Рис. 2. Гидравлическая система открытого контура с дроссельным регулированием.

На рисунке 3, рассмотрим гидравлическую систему с нерегулируемым насосом постоянного рабочего объема и LS регулированием. Условия по нагрузке те же, что и в предыдущей схеме.

Рис. 3. Гидравлическая система с нерегулируемым насосом и LS регулированием (открытый центр).

В отличие от системы, показанной на рисунке 2, при такой же постоянной подаче насоса Q_н, создаваемое насосом давление будет не выше, чем сумма максимального давление нагрузки со стороны исполнительного механизма (в данном примере это P_2) и величины перепада давления ΔP на регуляторе расхода в напорной секции распределителя. Следовательно, вырабатываемая мощность используется гораздо эффективнее, будет меньше тепловых потерь.
Ну и наконец, на рисунке 4 рассмотрим систему с регулируемыми насосами и LS регулированием.

Рис. 4. Гидравлическая система с регулируемым насосом и LS регулятором (закрытый центр).

В такой системе, величина подачи насоса Q_н будет именно такой, какая будет требоваться для работы исполнительных механизмов, а максимальное давление в насосе, как и в предыдущем рассмотренном случае, будет не больше, чем сумма максимального значения давления со стороны исполнительного механизма и значения давления ΔP (в этом случае, ΔP – это давление связи, настроенное на LS регуляторе насоса). Следовательно, мы получаем систему, в которой практически вся вырабатываемая насосом мощность будет эффективно использоваться исполнительными механизмами, и тепловые потери будут минимальны.

Как уже упоминалось, в основе принципа LS управления лежит независимость распределения расхода между исполнительными механизмами от их давления нагрузки. Тем не менее в системах, где одновременно работают несколько потребителей, поток жидкости может делиться не точно и проявляться это будет на менее нагруженных потребителях. Для предотвращения таких явлений, необходимо использовать компенсаторы давления. Если компенсаторы давления установлены до рабочих золотников, то такие системы называется «пред-компенсированными», если компенсаторы установлены после рабочих золотников, то «пост-компенсированными».

Вывод:
Машины, оснащенные гидравлической системой с пропорциональным LS-регулированием, эффективнее расходуют мощность, потребляют меньше топлива, меньше засоряют окружающую среду, имеют больший ресурс гидравлических компонентов, а также гораздо более корректную и точную управляемость исполнительных механизмов.

Автор: инженер I категории Чернов Е. В.

Источник

Анализ систем компенсации давления в реакторной установке с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР)

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 16.12.2018 2018-12-16

Статья просмотрена: 559 раз

Библиографическое описание:

Горбатов, С. А. Анализ систем компенсации давления в реакторной установке с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР) / С. А. Горбатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 50 (236). — С. 45-46. — URL: https://moluch.ru/archive/236/54928/ (дата обращения: 26.11.2021).

Система компенсации изменения давления теплоносителя первого контура предназначена для поддержания давления теплоносителя первого контура в заданных пределах при изменении средней температуры теплоносителя в контуре в процессе работы установки. В процессе работы реакторной установки объём теплоносителя первого контура неизбежно меняется в результате изменения его температуры. При разогреве теплоноситель увеличивается в объёме в результате чего избыточный объём воды вытесняется из системы циркуляции, а при расхолаживании установки вновь поступает в систему циркуляции теплоносителя первого контура.

Для правильного функционирования система компенсации давления теплоносителя должна иметь две независимые группы элементов. Первая группа должна компенсировать изменение объёма теплоносителя, вторая — создавать необходимого избыточного давления в первом контуре и поддерживать его в заданных пределах во время работы ЯЭУ. [3]

В состав паровой системы компенсации давления входят компенсаторы объёма, контрольно-измерительная система, трубопроводы и арматура, соединяющие компенсатор объёма и основной циркуляционный тракт между собой. В «горячих» компенсаторах объёма поддерживается температура на уровне температуры кипения для давления первого контура. В «холодных» температура примерно равна рабочей температуре в первом контуре. Объём пара в компенсаторе объёма обеспечивается за счёт испарения части теплоносителя теплом, выделяемым в специальных электрогрелках, расположенных в нижней части компенсатора объёма. При увеличении средней температуры теплоносителя и следовательно увеличении объёма и давления избыток теплоносителя сбрасывается в «горячий» компенсатор объёма через регулирующие устройство, расположенное в верхней части этих компенсаторов. В случае переполнения «горячих» компенсаторов объёма избыток теплоносителя может перетекать в «холодный» компенсатор объёма. Такая схема распределения теплоносителя по компенсаторам объёма реализуется за счёт системы обратных клапанов, расположенных в трубопроводах, соединяющих компенсаторы объёма и первый контур. Уменьшение паровой подушки достигается как за счёт конденсации пара на струях теплоносителя, поступающего в компенсатор объёма, так и за счёт автоматического снижения мощности электрогрелок. В случае уменьшения средней температуры, а также давления и объёма, недостаток теплоносителя будет компенсироваться теплоносителем «холодного» компенсатора объёма. Необходимое при этом увеличение объёма паровой подушки происходит автоматическим увеличением мощности электрогрелок. Система компенсации объёма рассчитана на поддержание давления в пределах 5 % от номинального, именно из этих соображений выбирается объём теплоносителя и пара в компенсаторе объёма. В случае постоянной средней температуры теплоносителя мощность электрогрелок будет затрачиваться на компенсацию неизбежных потерь тепла на установку.

К достоинствам паровой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:

‒ недостаток паровых компенсаторов давления:

‒ необходимо производить постоянную сдувку парогазовой смеси из верхней части парового объема компенсатора давления, принимать эту парогазовую смесь во внешние системы и восполнять потери теплоносителя вместе с необходимым объемом содержащихся в нем химических элементов;

‒ необходимость затрачивать дополнительную энергию на испарение жидкости.

Газовая система компенсации объёма имеет такое же назначение, как и паровая и включает в себя компенсаторы объёма, дополнительный компенсатор объёма (баллон перекачки газа), ресиверные баллоны с сжатым газом, трубопроводы и арматуру. Система компенсации объёма по газу через блок перекачки соединена с ресиверными баллонами, а по теплоносителю со сливной камерой реактора, причем вход трубопровода системы компенсации объёма в реакторе располагается выше переливных окон реактора. При большом изменении средней температуры теплоносителя (изменении давления) компенсация изменения давления осуществляется путем подключения ресиверных баллонов с целью увеличить или уменьшить давление газа в компенсаторе объёма (в зависимости от знака изменения температуры). При небольших изменениях температуры изменение давления газа в компенсаторе объёма осуществляется через промежуточное подключение баллона перекачки. Объём компенсатора объёма рассчитывается из условия обеспечения поддержания давления в 1-м контуре с точностью 5МПа. Для локализации аварий, связанных с разгерметизацией первого контура предусмотрено автономное отключение работающих групп газовых баллонов от первого контура. Для исключения заброса теплоносителя в группы газовых баллонов предусмотрено отключение их от системы компенсации давления по показанию датчика активности на трубопроводе, соединяющим группу газовых баллонов с системой компенсации объёма. Перед вводом установки в работу в компенсаторе давления устанавливается начальный уровень теплоносителя и газа. В процессе разогрева теплоноситель первого контура переливается в компенсатор объёма и выдавливает газ из компенсатора давления в группы газовых баллонов. В результате при выходе на рабочую температуру в первом контуре давление теплоносителя достигает рабочей величины. При выводе установки из действия система компенсации давления остаётся подключенной к первому контуру и по мере снижения температуры теплоносителя уровень теплоносителя и давление газа в компенсаторе давления возвращается к начальным значениям.

К достоинствам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:

‒ постоянная готовность к действию;

‒ отсутствие необходимости в обслуживании в процессе работы ППУ (за исключением контроля параметров, характеризующих работоспособность системы);

‒ отсутствие необходимости в какой-либо энергии в процессе работы ППУ.

К недостаткам газовой системы компенсации изменения объёма теплоносителя относятся:

‒ достаточно большие объемы газовых баллонов;

‒ растворимость газов в жидкостях, увеличивающаяся с ростом температуры.

В парогазовой системе компенсации объёма создания и поддержания необходимого давления в первом контуре обеспечивается парогазовым компенсатором давления, представляющим собой пространство в верхней части корпуса реактора, заполненное парогазовой смесью из рабочего газа и азота.

Выбор типа системы компенсации изменения объёма теплоносителя производят исходя из свойств требований, предъявляемых к ядерной энергетической установке.

Источник

Система компенсации давления

Система компенсации давления первого контура предназначена для:

• ограничения давления в первом контуре, вызываемого изменением температурного режима во время работы ЯЭУ;

• защиты первого контура от повышения давления, для создания давления в первом контуре в период пуска ЯЭУ;

• снижения давления в первом контуре при расхолаживании.

Система компенсации давления включает в себя сосуд высокого давления – компенсатор давления в первом контуре (КД), импульсно-предохранительные устройства (ИПУ), специальный бак для сброса пара и газа (барботер) и трубопроводы с арматурой.

Система обеспечивает поддержание давления в первом контуре в стационарных режимах и ограничение отклонений давления в переходных и аварийных режимах.

Компенсатор давления (КД) выполнен в виде вертикального сосуда, установленного на кольцевой опоре. В верхнем днище имеются люк и штуцеры под трубопроводы впрыска, под трубопроводы сброса пара через ИПУ в барботер. В нижнем днище имеется патрубок под трубопровод, соединяющий «горячую» нитку первого контура с КД. Внутри КД установлено разбрызгивающее устройство, защитный экран и блоки термоэлектрических нагревателей (ТЭН). Внутренний диаметр соединительного трубопровода выбран из условия ограничения приемлемой величины перепада давления между КД и ГЦТ в нестационарных режимах 0,39 МПа (4 кгс/см2) без разуплотнения первого или второго контуров. Из «холодной» нитки под № 1 теплоноситель отводится трубопроводом 219х20 мм для впрыска в КД. Впрыск в КД осуществляется для быстрого снижения давления в реакторе при его внезапном аварийном увеличении. Снижение происходит за счет частичной конденсации паровой подушки над уровнем в КД. На рис. 15 показано схематическое изображение системы компенсации с пояснениями по отдельным компонентам, а в табл. 10 приведены основные характеристики КД.

За счет тепла электронагревателей достигается кипение воды, а образующийся пар собирается в верхней части КД, создавая паровую подушку. Созданное в КД давление по трубопроводу ДУ-350, соединяющему нижнюю часть компенсатора с «горячей» ниткой

циркуляционной петли, передается в первый контур. По этому трубопроводу происходит перетекание части теплоносителя из первого контура в компенсатор или из компенсатора в первый контур в нормальных переходных режимах (разогрев, расхолаживание, изменение мощности) и при нарушениях работы оборудования, приводящих к изменению мощности реакторной установки.

Ограничение отклонений давления от номинального значения достигается за счет сжатия или расширения паровой подушки в КД. При снижении давления вода в компенсаторе испаряется, способствуя тем самым поддержанию давления в системе. При увеличении давления паровая подушка сжимается, в результате чего происходит конденсация пара на поверхности воды и ограничивается рост давления в системе.

При значительном снижении давления в КД паровая подушка не в состоянии полностью восстановить исходное давление в контуре, тогда включаются дополнительные группы электронагревателей. При значительном увеличении давления через сопла, расположенные в верхней части КД (в паровой подушке), подается теплоноситель из холодной нитки циркуляционной петли и происходит сжатие паровой подушки за счет конденсации пара, что замедляет или прекращает рост давления в контуре. Если, несмотря на подачу

теплоносителя в сопла, давление продолжает расти, то открываются ИПУ и сбрасывают пар в барботер, где он конденсируется. Пропускная способность ИПУ выбрана из расчета не превышения 110 % расчетного давления.

Рассмотрение работоспособности системы компенсации и выбор основных параметров оборудования, входящего в нее, был проведен из анализа проектных режимов работы реакторной установки. В результате проведенного анализа были выявлены определяющие режимы с точки зрения работоспособности системы. В качестве определяющего режима был принят режим сброса нагрузки энергоблока со скоростью 200 % от номинальной мощности в секунду со 100 % номинальной мощности до уровня собственных нужд. Определяющими режимами с максимальной потерей объёма теплоносителя были приняты режим ложного срабатывания аварийной защиты реактора (аварийная защита первого рода) и режим разрыва паропровода из КД в барботер.

Размеры компенсатора давления выбраны так, что не допускается:

• кипение теплоносителя ни в одной точке первого контура, за исключением незначительного неравновесного кипения в верхней части активной зоны;

• срабатывание импульсно-предохранительных клапанов;

• обнажение электронагревателей, или срабатывание аварийной подпитки, или появление сигнала на пуск системы аварийного охлаждения активной зоны в следующих режимах:

• плановые изменения мощности в пределах от нагрузки собственных нужд до полной мощности и от полной мощности до нагрузки собственных нужд;

• быстрое отключение реактора;

• сброс нагрузки турбин до уровня собственных нужд без бы-строго отключения реактора;

• отключение одного или двух главных циркуляционных насосов без плановых изменений мощности в пределах от нагрузки собственных нужд до 100 % номинала и обратно;

• быстрое отключение реактора;

• сброс нагрузки турбин до уровня собственных нужд без быстрого отключения реактора;

• отключение одного или двух главных циркуляционных насосов без быстрого отключения реактора.

Пределы изменения давления в КД в вышеперечисленных режимах составляют 17,6 – 11,7 МПа (180–120 кгс/см2). Компенсатор давления может обеспечить поддержание давления в первом контуре в режимах с нарушениями условий нормальной эксплуатации и в аварийных ситуациях без некомпенсированных течей, заранее оговоренных проектом. В случае некомпенсированных течей первого контура, течей из первого контура во второй и ложного впрыска в КД из системы подпитки при температуре воды 60-70 °С КД перестает выполнять свои функции. Соотношение водяного и парового объемов КД выбрано из условия, что ни в одном из проектных режимов, за исключением режимов аварийного разуплотнения первого и второго контуров, не происходит заброса пара в первый контур из КД и оголения электронагревателей. Мощность электрических нагревателей обеспечивает проектную скорость разогрева КД в период пуска реакторной установки и поддержание давления во время работы на мощности. КД совместно с системой подпитки продувки обеспечивает снижение давления в первом контуре при расхолаживании установки в плановых и аварийных режимах без некомпенсированных течей.

В систему компенсации входит устройство под названием: барботер. Барботер обеспечивает прием пара из КД без разрыва предохранительной мембраны в режимах нормальной эксплуатации и в режимах с нарушением нормальных условий эксплуатации. Суммарная пропускная способность разрывных предохранительных мембран выбрана из условия обеспечения принятия пара при расходе через все предохранительные клапаны КД.

Барботер – горизонтальный цилиндрический сосуд с эллиптическими днищами. В его водяном объеме размещены два коллектора, в которые сбрасываются пар при срабатывании ИПУ и протечки пара через ИПУ. На каждом коллекторе имеются сопла для эффективной конденсации пара. Барботер имеет две мембраны, которые разрываются, если ИПУ не закрывается после срабатывания. Полный объем барботера равен 30 м3, из них 20 м3 занимает вода. Газовый объем барботера постоянно вентилируется азотом для исключения образования взрывоопасной смеси водорода.

Импульсно-предохранительное устройство состоит из главного предохранительного клапана, двух импульсных клапанов, электротехнических устройств и трубопроводов связи. Главный предохранительный клапан открывается после открытия импульсного клапана. Импульсный клапан получает сигнал на открытие от датчиков давления при повышении давления установки. На КД установлено три ИПУ, одно является контрольным и настроено на давление 17,76 МПа. Два других являются рабочими и настроены на давление 18,24 МПа. Одно из трех ИПУ снабжено устройством для принудительного открытия главного предохранительного клапана оператором в тех случаях, когда аварийная ситуация требует принудительного снижения давления в контуре.

Сопла КД соединены трубопроводом с холодной ниткой петли ГЦТ. Впрыск теплоносителя в паровое пространство КД производится или с напора работающего ГЦН, или от системы подпитки первого контура.

Источник

• ← компенсация гсм что это такое
• компенсация давления при нырянии →