- Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Hiệu trưởng nhà trường, Viện khoa học Công nghệ Nhiệt lạnh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện để em được làm luận văn, và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH.VS. - Em xin chân thành cảm ơn! Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, bản luận văn dưới đây là do chính tôi tính toán, thiết kế và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh. - HỌC VIÊN THỰC HIỆN LÊ VĂN HÙNG Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU. - 32 2.1 Sơ đồ hệ thống trao đổi nhiệt nhà máy điện nguyên tử. - 32 2.2 Sử dụng nƣớc để làm mát hệ thống chuyển đổi năng lƣợng. - 35 2.2.2 Sử dụng nước làm mát phục vụ hệ thống an toàn các thiết bị khác. - 36 2.2.3 Sử dụng nước cho các hệ thống loại bỏ nhiệt dư. - 39 2.3 Công nghệ cho hệ thống làm mát. - 40 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 2.3.1 Hệ thống làm mát hở. - 41 2.3.2 Hệ thống làm mát kín. - 49 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỆ THỐNG THEO QUAN ĐIỂM BỀN VỮNG. - 50 3.1 Đánh giá chất lượng hệ thống. - 50 3.1.1 Khái niệm chất lượng quá trình điều khiển. - 54 3.3 Cấu trúc bền vững cao của hệ thống điều khiển. - 57 3.4 Hệ thống điều chỉnh bền vững. - 59 3.4.1 Cấu trúc tựa bền vững của bộ điều chỉnh và hệ thống. - 67 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT NHIỆT CỦA VÒNG SƠ CẤP. - 68 4.1 Mô tả sơ đồ công nghệ nhà máy điện nguyên tử. - 68 4.2 Tổng hợp bộ điều khiển vòng tuần hoàn sơ cấp. - 71 4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển. - 86 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản của nguyên lý phản ứng phân hạch. - 4 Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc cơ bản của LPƯHN. - 5 Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ hai vòng tuần hoàn của lò PWR. - 7 Hình 1.4: Sơ đồ thùng lò PWR. - 8 Hình 1.5: Các bó nhiên liệu của lò PWR theo trường phái Phương Tây và Nga. - 10 Hình 1.6: Thiết bị sinh hơi kiểu đứng (phương Tây) và kiểu ngang (Nga. - 11 Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ một vòng tuần hoàn với lò nước sôi - BWR. - 12 Hình 1.8: Thùng lò nước sôi - BWR. - 13 Hình 1.9: Các bó nhiên liệu và thanh điều khiển của lò BWR. - 14 Hình 1.10: Các bó nhiên liệu và kênh ngang của lò PHWR. - 15 Hình 1.11: Sơ đồ công nghệ của lò nước nặng PHWR. - 16 Hình 1.12. - 17 Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý nhà máy ĐHN dùng lò nước sôi cải tiến. - 21 Hình 1.14: Thùng lò nước sôi cải tiến ABWR. - 22 Hình 1.15: Thiết kế nhà lò AP1000. - 23 Hình 1.16: Bố trí NMĐHN dùng lò EPR. - 24 Hình 1.17: Thùng lò VVER-1000 loại AES-91. - 26 Hình 1.18: Hệ cung cấp hơi của NMĐHN với lò VVER. - 27 Hình 1.19: Thanh nhiên liệu của lò VVER. - 27 Hình 1.20: Hệ thống thiết bị chính của AES-2006. - 29 Hình 1.21: AES-2006 tại Novovoronezh. - 29 Hình 2.1: Sơ đồ khối của một nhà máy điện. - 32 Hình 2.2: Sơ đồ khối của một hệ thống BWR. - 32 Hình 2.3: Sơ đồ khối hệ trao đổi nhiệt của vòng sơ cấp lò PWR. - 33 Hình 2.4: Chuyển đổi năng lượng và tản nhiệt trong quá trình hoạt động đầy tải. - 34 Hình 2.5: Hệ thống tản nhiệt bảo vệ. - 39 Hình 2.6: Hệ thống làm mát hở. - 41 Hình 2.7 Tuần hoàn ao(hồ) làm mát. - 42 Hình 2.8: Sơ đồ tuần hoàn tháp giải nhiệt ướt (gió tự nhiên. - 43 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng Hình 2.9 Sơ đồ tuần hoàn tháp giải nhiệt ướt (gió tự nhiên. - 44 Hình 2.10: Sơ đồ trực tiếp làm mát khô. - 45 Hình 2.11: Làm mát khô gián tiếp. - 45 Hình 2.12: Sơ đồ hệ thống làm mát tháp làm mát tự nhiên. - 46 Hình 2.13: Hệ thống nối tiếp kết hợp làm mát khô và ướt. - 47 Hình 2.14: Sơ đồ hệ thống gián tiếp làm mát khô và ướt kết nối song song. - 47 Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống kết nối song song khô trực tiếp và ướt gián tiếp. - 47 Hình 2.16: Sơ đồ kết nối song song hệ thống khô và ướt gián tiếp. - 48 Hình 2.17: Sơ đồ nối tiếp kết nối với hệ thống khô và ướt gián tiếp. - 48 Hình 2.18: Sơ đồ kết nối với hệ thống khô và ướt bổ xung. - 48 Hình 2.19: Sơ đồ hệ thống khô và ướt kết nối song song. - Đặc tính quá độ của hệ thống thay đổi giá trị đặt (a. - Sai số điều chỉnh bình phương của hệ thống theo kênh đặt (a) và kênh nhiễu (b. - Sơ đồ hệ thống điều khiển điển hình. - Sự phân bố các nghiệm của phương trình đặc tính của hệ thống. - 60 Hình 3.8: Đánh giá dự trữ ổn định theo các điểm cắt giữa đặc tính mềm và parabol. - 63 Hình 3.10. - 66 Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống trao đổi nhiệt chính của một PHWR. - 68 Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống điều khiển áp suất lò PHWR. - 69 Hình 4.3: Áp suất thay đổi theo thời gian. - 70 Hình 4.4: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển. - 75 Hình 4.7 : Sơ đồ hệ thống điều khiển áp suất. - 76 Hình 4.8 : Sơ đồ hệ thống điều khiển áp suất. - 77 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng Hình 4.9. - 78 Hình 4.10. - Đặc tính mềm của hệ hở với các trường hợp cơ sở, xấu nhất, ngẫu nhiên 78 Hình 4.11. - Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh đặt. - 80 Hình 4.12: Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh nhiễu. - 81 Hình 4.13: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển có bộ khử nhiễu. - 82 Hình 4.14: Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh nhiễu (có bộ khử nhiễu. - 82 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các phần tử chính, vật liệu sử dụng và chức năng của chúng. - 30 Bảng 2.1: Chỉ số sử dụng nước của nhà máy điện nguyên tử. - 37 Bảng 2.4: Phân phối hệ thống làm mát. - 70 Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 1 MỞ ĐẦU Ngày nay năng lượng hóa thạch càng ngày càng cạn kiệt do đó cần phải có một nguồn năng lượng mới để thay thế. - Với nhu cầu thiết yếu về năng lượng điện cho phát triển nền kinh tế nước ta, Chính Phủ đã phê duyệt dự án nhà máy điện nguyên tử đầu tiên lắp đặt ở nước ta tại Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 2 tỉnh Ninh Thuận Đây là công nghệ mới đối với nước ta mà trong tương lai ta phải làm chủ công nghệ này. - Đó là lý do tôi chọn đề tài luận văn là: Hệ thống điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử (Control system of nuclear – power plan). - Xây dựng phương pháp chỉnh định bền vững hệ thống điều khiển áp dụng cho phần nhiệt của nhà máy điện nguyên tử. - Tổng quan về nhà máy điện nguyên tử. - Hệ thống trao đổi nhiệt nhà máy điện nguyên tử. - Phương pháp tổng hợp hệ thống theo quan điểm bền vững. - Tính toán chỉnh định hệ thống điều khiển công suất nhiệt của vòng thứ cấp. - Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ 1.1 Tổng quan Theo số liệu mới nhất công bố tháng 1/2011 của Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế, hiện nay trên toàn cầu có 442 tổ máy điện hạt nhân đang vận hành, lượng điện phát điện hạt nhân chiếm 16% sản lượng điện toàn cầu. - Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 4 1.2. - Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản của nguyên lý phản ứng phân hạch 1.2.2 Cấu trúc cơ bản của lò và các vật liệu sử dụng Cấu trúc cơ bản của lò phản ứng hạt nhân (LPƯHN) bao gồm: nhiên liệu hạt nhân, chất làm chậm, chất tải nhiệt, thanh điều khiển, vành phản xạ, thùng lò, tường bảo vệ và các vật cấu trúc khác. - Sơ đồ cấu trúc cơ bản của LPƯHN nêu trong hình 2.1 Các phần tử chính, vật liệu sử dụng và chức năng của chúng được nêu trong bảng 1. - Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 5 Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc cơ bản của LPƯHN Bảng 1.1: Các phần tử chính, vật liệu sử dụng và chức năng của chúng TT Phần tử Vật liệu Chức năng 1 Nhiên liệu U233 , U235, Pu239, Pu241 Chất phân hạch 2 Chất làm chậm H2O, D2O, C, Be Giảm năng lượng của nơtron nhanh thành nơtron nhiệt 3 Chất tải nhiệt H2O, D2O, CO2, He, Na Tải nhiệt làm mát lò 4 Thanh điều khiển Cd, B, Hf Điều khiển mức tăng giảm nơtron 5 Vành phản xạ Như các chất làm chậm Giảm mất mát nơtron 6 Thùng lò Fe &S/S Chịu áp lực và chứa toàn bộ vùng hoạt 7 Tường bảo vệ Bê tông, H2O, Fe, Pb Bảo vệ chống bực xạ 8 Các vật cấu trúc khác Al, Fe, Zn, S/S Hỗ trợ các cấu trúc trong lò Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 6 1.2.3 Phân loại lò phản ứng hạt nhân Tuỳ thuộc vào việc sử dụng các chất tải nhiệt, chất làm chậm và cấu trúc của lò, người ta phân ra các loại lò như nêu trong bảng 2. - Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 7 Cho đến nay, thực chất chỉ mới có ba loại được công nhận là những công nghệ đã được kiểm chứng và được phát triển nhiều nhất, đó là PWR, BWR và PHWR. - Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ hai vòng tuần hoàn của lò PWR Nước trong vùng hoạt có thể đạt tới nhiệt độ 3250C, khi đó nước cần phải ở mức áp suất 150 lần áp suất khí quyển để ngăn chặn việc làm sôi nước, áp suất được duy trì nhờ hơi trong bộ điều áp. - Trong chu trình vòng I nước cũng đóng vai trò của chất làm chậm nên nếu nước trở thành hơi thì sẽ làm cho phản ứng phân Hệ thống điều khiển điều khiển và bảo vệ nhà máy điện nguyên tử HVTH: Lê Văn Hùng 8 hạch bị giảm xuống. - Hệ thống dập lò thứ cấp thực hiện việc bổ sung thêm bo vào vòng sơ cấp. - Hình 1.4: Sơ đồ thùng lò PWR PWR là một loại lò nước nhẹ với nước nhẹ vừa là chất tải nhiệt vừa là chất làm chậm nơtron và có thùng lò chịu áp lực
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt