автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Моделирование теплогидравлических процессов в оборудовании энергоблока с реактором РБМК-1000 для тренажеров

* и»

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЗКЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОГВДРАВЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОБОРУДОВАНИИ ЭНЕРГОБЛОКА С РЕАКТОРОМ РБМК-1ШО ДЛЯ ТРЕНАЖЕРОВ

05.14.03. -Ядерные энергетические установки

Автореферат •диссертации на соискание учепой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ТИХОНОВ Николай Валерьевич

Москва, 1993

Работа выполнена в научно-исследовательском центре "Тренаже Московского ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физическо института

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Похвалов Ю.Е. кандидат технических наук Королев С.А.

- \

Официальные оппоненты: доктор технических наук •

Кроашлин А.Е.

кандидат физико-математических наук Токаренко В.Ф.

Ведущая организация: ордена Ленина научно-исслсдовательскиЯ конструкторский.институт энерготехники

Защита состоится "/'г " 1993г. в '{£ часов на заседай

специализированного совета КОБЗ.03.02 в Московск инженерно-физическом институте по адресу 115409, Москва, Каширск шоссе, 31, тал.324-84-58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Автореферат разослан М&Л 1993р.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв автореферат в одаом экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь . - '

специализированного совета — /Яльцев В.Н./

I

- з -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ■

Актуальность проблемы. Повышение эффективности и езопасности эксплуатации атомных электростанций (АЭС), в аотности АЭС с реактора®! РБМК, является исключительно ашой задачей для отечественной атомной энергетики. В эставе объединенной энергосистемы страны эксплуатируется 11 дергоблоков с реакторами РБМК, на которых в 1991 году было ¿работаю 5755 от общей выработки электроэнергии на АЭС эссии.

Для эффективной и безопасной работы АЭС необходимо зряду с совершенствованием технических систем повышать залификациа операторов энергоблоков. Современные, ¡следования показывают, что, находясь на вершине процесса гравления технологическим процессом на АЭС, 1Ловек-оператор способен правильными . и своевременными |йствиявд повысить коэффициент • нагрузки энергоблока, ©выпить- .износ оборудования, вовремя корректировать клэнения технологического процесса и предотвратить звитие серьезных аварий. "Наиболее эффективным средством вышения квалификации человека-оператора являются тренажеры ераторов различного класса. В постановлении... СМ СССР от .05.87г. N602 "О повышении уровня подготовки кадров для смной энергетики" поставлена, задача расширения и вершенствования отечественного парка тренажеров операторов С, и в первую очередь полномасштабных тренажеров-реплик, итирующих. обстановку на оперативном щите управления зргоблоком, и спещкшгаированных - локальных, на которых ^производится часть оперативного щита управления, и «ционалыю-апалитических тренааиров, предназначенных для ¡вития прежде всего/интеллектуальных навыков управления дальними системами энергоблока.

Разработка моделирующего программного обеспечения тре-вров представляет собой сложную научно-техническую зада-для решения которой необходимо удовлетворить жестким 'бованиям по информационной полноте, адекватности объекту ¡елирования и реальному масштабу времени в условиях огра-енной памяти и быстродействия ЭВМ. В настоящее время циализированные тренажеры для операторов энергоблоков с

реакторами РБМК практически отсутствуют, а полномасштабз тренажер для РВМК-1ООО существует только один и находится эксплуатации в Смоленском учебно-тренировочном центре с 1! года. Поэтому актуальной стала задача создания на базе с< ременных средств вычислительной техники полномасштабных т] нажеров нового поколения, а также специализированных тре; жеров для важнейших систем энергоблока с реактором РБМК, частности контура многократной принудительной циркуля] (КМПЦ) и деаэрационно-питательной установки (ДПУ).

Диссертация посвящена исследованию методов математич! кого моделирования теплогидравлических процессов в обору, вании АЭС для тренажеров и. разработке моделирующего пр раммного обеспечения для функционально-аналитических тре: жеров операторов по системам КМПЦ и ДПУ и полномасштабн тренажера реактора РБМК-1000.

Значимость данной работы подтверждается тем, что ■ проводилась в рамках работ по Отраслевой комплексной науч* технической программе "Совершенствование системы подгото персонала предприятий и организаций Минатомзнергонр СССР". Разработанные автором модели вошли . в сос функционально-аналитических тренажеров, внедренных в <?ист подготовки персонала на Курской АЭС. Применение тренаже позволяет формировать и контролировать навыки управлен повысить профессиональный уровень и качество деятельно операторов. .

Целью работы являлось проведение комплексн программно-ориентированного исследования по созданию программной реализации тренажерных моделей теплогидр лических процессов в технологическом оборудовг энергоблока с реактором РБМК, позволяющих воспроизвод нормальные режимы эксплуатации и режимы с нарушен пределе® и условий нормальной эксплуатации оборудования удовлетворяющих требованиям к . тренатарным моделям (ЗистродаЗствзю, информационной полноте, точности адекватности реальным системам.

Научная новизна. Проведены исследования и анализ ж дов математического моделирования теплогидравлических г цэссов в оборудовании АЭС для тренажеров. Предлог; совокупность физических расчетных соотношений и математик

ких методов моделирования теплогидравлических процессов, па основа icoTopoît вгтервмо разработаны математические логико-данагагчоские модели систем и процессов-в оборудовании КМПЦ, ДПУ и ряда связанных с нпми систем энергоблока с реактором PHffi-l ООО, позволяющие воспроизводить широки,! спектр проектных режимов эксплуатации технологического оборудования, систем автоматики и коптрольпо-измерительной аппаратуры, установленных па энергоблока. Объем моделирования параметров соответствует информационным полям оператора, управляющего дашшми системами.

IIa основе разработанных моделей создано моделирующее программное обеспечение, позволяющее па базе совремотшх персональных ЭВМ моделировать процессы в системах КЫЩ и ДПУ в реальном масштабе времени в составе программных средств функциопально-апалитичослсих тропагоров.

Создашше комплексные математические лопжо-динамическио модели систем К1.ШЦ и ДПУ реактора РЕМК-1000 для тренажеров включены л состав модолирущего программного обеспечения Фушсцяонально-апзлитнчсских тренажеров по дашшм системам.

Проведен« расчетные исследования ряда эксплуатационных режимов, га;лъчая режгш с выходом параметров за пределы нормальной эксплуатации, сравнетте результатов расчета с эксперимепталытими данными и расчетами по известным моделирующим программам, которые показали корректность пнбрагптчх математических моделей процессов и адекватность комплексной модели реальным системам энергоблока.

Ил затакту выносятся следующие основные положения дассортационпий работы;

методика построения математических моделей гешюгндровлических процессов для тренажеров, позволяющих юспроизводить фтичоскио процессы в оборудовании систем энергоблока с реактором РГЖ в нормальных режимах эксплуатации и ряде режимов с порушегглем пределов безопасной эксплуатации;

комплекс программ реального времени для моделировании гоплогиднавлических процессов в оборудовании систем КШЦ и ЩУ энергоблока с реактором РБМК--1000 и результаты' его юрификации;

комплексные математические .модели процессов в системах

контура многократной принудительной циркуляции деаэреционно-питательной- установки энергоблока с реакторо РБМК-1000 для функционально-аналитических тренажеров п данным системам.

Практическая ценность роботы определяется основны подученным в пей результатом: разработанные автором модел технологического процесса и комплекс моделирующих програм включены в состав впервые создаших функционально аналитических тренажеров по системам КШЦ и ДПУ реактор РБМК. ФАТ КШЦ внедрен в опытную эксплуатацию на Курско АЭС, что подтверждено соответствующим актом о внедрении Внедрение функционально-аналитических тренажеров в систем подготовки персонала в учебно-тренировочном пункте Курско АЭС позволяет повысить профессиональный уровень и качеств деятельности операторов.

Разработанные автором комплексные математические модел для тренажеров внедрены в проект полномасштабного тренажер энергоблока с реактором РБМК-1000 и проекты функционально аналитических тренажеров систем КМПЦ и ДПУ для Чернобыльско АЭС.

Апробация работы. Основные результаты диссертационно работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно техническом совещании по тренажерным системам (г.Нововоро неж, 19S9r.), Всесоюзном научно-техническом совещани "Актуальные- проблемы подготовки персонала АЭС" (г.Десно горек, 1990г.), Всесоюзном семинаре по динамике. ЯЭУ н тему:"Тренажеры и моделирующие комплексы для установок ядерными реакторами" (г.Гатчина, 1990г.), Всесоюзной научно технической конференции "Математическое моделирование энергетике" (г.Киев, 1990г.), Всесоюзном научно-тахничесш совещании "Актуальные проблемы подготовки персонала АЭС (г.Десногорск, 1990г.), Всесоюзном семинаре по динамике ЯЗ на тему "Проблема надежности расчетных дзнных по безопас ности реакторных установок" (г.Минск, 1991г.), vil Всесо юзном семинаре по проблемам физики реакторов на тем: "Внутренняя безопасность ЯЭУ" (С0Л"Волга" МИФИ, 1991г.), Г Всесоюзной конференции "Теория и практика имитационное моделирования и создания тренажеров" (г.Пенза, 1991г.) Всесоюзной конференции "Математическое и машинное модели

ювэние" (г.Воронеж, 1991г.), II международной конферепц;н 'Научно-технические проблемы безопасности АЭС и подготовка садров" (г.Сбнинск, 1991г.), Всесоюзном научно-техтпеском ювещашга на тему "Проблемы надежной и безопасной ¡ксплуатации АЗС" (г.Балаково, 1991г.), III Всесоюзной [аучно-тохничоской конференции "Тренажеры и компьютеризация [рофессиональной подготовки" (г.Калининград, 1991г.).

Публикации. По результатам выполненной работы публиковано 12 печатных работ,-3 научно-технических отчета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из ведения, 4 глав, заключения и приложений. Содержит 128 транш; машинописного текста, 29 рисунков, 5 таблиц, иблиографию нэ 118 наименований, приложения на 19 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В диссертационной работе освещена актуальность сследуемой научно- технической проблемы, сформулирована ель диссертационной работы, отражены ее научная новизна и рактическая' ценность, приведены сведения об апробации аботн, публикациях результатов исследований, их внедрении, также структура диссертационной работы..

В работе приведена характеристика современного эстояния проблемы моделирования тагоюгидравличоских процес-эв дяя тренажеров, в том числе систем энергоблока с реакто-эм РЕЧК, показаны основные* особенности класса тренажерных ^тематических моделей, осуществлена постановка задачи.

В настоящее время, по мере повышения надежности зхпологического • оборудования возрастает роль человека-юратора в обеспечении эффективной и безопасной ссплуатации АЭС. Ана.щге причин аварий и инцидентов на АЭС жязивает, что относительно мало отклонений от регламента эзникает во время работы энергоблока в . базовом режиме на мцности, и существешю возрастает во время переходных эоцессов. Неправильная интерпретация аномальных ситуаций, шчиной которой часто является плохое использование ¡формации о технологических процессах, отсутствие навыков аботы в редко рс-треча-дадхся режимах приводят к принятию 'Верных реаений и неправильным управляющим воздействиям. В

настоящее время наиболее аффективным средством обучения, позволяющим на практике проработать сложные последовательности действий в нормальных и аварийных режимах эксплуатации, являются тренажеры различного класса.

На современном этапе программа тренажерной подоготовки персонала включает обучение на специализированных тренажерах (СТ) по отдельным системам базового энергоблока и полномасштабном тренажере (ШИТ). Приведен обзор математических моделей .теплогидравлических процессов в оборудовании АЭС для тренажеров и в частности моделей контура многократной принудительной циркуляции (КМПЦ) реактора РБЖ. Проведенный анализ показал, что существующие модели предназначены для моделирования прежде всего физических эффектов, при этом ряд важных для управления технологических режимов в существующих моделях не может быть воспроизведен в силу, недостаточной полноты моделируемого оборудования, а также физической направленности моделей. Совокупность принятых упрощающих предположений существенно снижает точность расчета ряда теплофизических параметров, приводит к увеличению погрешности моделирования переходных процессов и делает невозможным воспроизведение ряда режимов с нарушением нормальных условий эксплуатации оборудования. Большая часть существующих моделей систем энергоблока с реактором РБМК используют сложные вычислительные методы, требующие больших вычислительных ресурсов, не ориентированы на обеспечение масштаба реального времени и но могут быть использованы для решения задач тренажерного моделирования. Поставлена задача провести комплексное программно-ориентированное исследование по созданию и программной реализации моделей тенлогидравлических процессов в технологическом оборудовании энергоблока с реактором РБЖ, удовлетворяющих требованиям к тренажерным моделям по быстродействий, информационной- полноте, точности и адекватности реальным системам.

Для этого необходимо решить следующие основные задачи: - на основе анализа методов математического моделирования теплогидравлических процессов предложить совокупность физических расчетных соотношений и математических методов описания теплогидравлических процессов, позволяющих

воспроизводить физические процессы, возникающие в технологических системах энергоблока с реактором РБМК в юрмальшх реяямах эксплуатации и при нарушении условий юрмальной эксплуатации оборудования;

- исходя из особенностей технологических процессов и с учетом структуры деятельности операторов определить состав, структуру, спектр режимов и объем технологических тараметров, воспроизведите которых необходимо в тренажерах ю отдельным системам;

- на основе предложенной совокупности физических расчетных соотношений и математических методов описания геплогидравлических процессов разработать комплексные автоматические модели технологического процесса и комплекс эделирующих • программ, удовлетворяющие требованиям к тренажерным моделям по точности, информационной полноте, адекватности реальным системам и обеспечивающие проведение моделирования в реэльном времени;

- провести численные эксперименты с разработанными моделями л на основании их результатов оценить адекватность, точность а эффективность предложенных моделей.

В диссертационной работе проведен анализ характера теплогидравлических процессов в оборудовании энергоблока с реактром РБМК в проектных эксплуатационных режимах, включая ряд режимов с нарушением условий безопасной эксплуатации. Спектр режимов нормальной эксплуатации и нарушений условий безопасной эксплуатации, моделирование которых необходимо в тренажере по системам КШЦ, включает в себя разогрев контура из холодного состояния, подъем мощности и работу на различных уровнях мощности реактора, захолаживание КМПЦ с нормальной и аварийной скоростью, а также ' самопроизвольное включение и отключение главных циркуляционных насосов, непосздку обратных клапанов, заклинивание ■ ■ запорно-регулирущей арматуры, выход из строя контрольно-измерительных приборов. Во всех этих режимах работа систем и элементов КШЦ характеризуется следующими особенностями: на начальном этапе разогрева во всех элементах контура имеет место движение однофазного теплоносителя. По мере подъема мощности реактора в технологических каналах начинается кипение ' теплоносителя, образуются два участка:

экономайзерный (на котором имеет место подъемное движенж однофазного жидкого телоносителя) и испарительный (н< котором движется -восходящий поток пароводяной смеси). I пароводяных коммуникациях имеет место горизонтальноб движение двухфазной смеси. Теплообмен между твэлами 1 теплоносителем в ТК в режимах работы реактора на мощност* характеризуется высокими значениями плотности тепловогс потока. В барабан-сепараторах происходит сепарация пара, отсепарированзшй пар подается на турбину или пароприэмные устройства. Остальная часть теплоносителя смешивается I смесителе с питательной водой и по опускным треубопровода!, движется в узел ГШ! и ' далее в раздаточно-групповые коллекторы (РГК). При этом на участке от БС до 1ТК имеет место нисходящее и горизонтальное движение однофазного теплоносителя. При снижении мощности реактора уменьшаются тепловой поток от твэлов к теплоносителю, прекращается генерация пара, ТК и ПВК заполняются водой. В- случае останова всех ГВД тегоюотвод от активной гоны осуществляется за счет естественной циркуляции при небольшой массовой скорости теплоносителя через ТК.

Проведенный анализ характерных особенностей теплогидравлических процессов в оборудовании и исследование методов их математического моделирования позволил обосновать следующие основные подходы к построению моделей теплогидравлических процессов для Функционально-аналитических тренажеров. В качестве базовой модели теплогидравлики контура циркуляции выбрана модель, основание) на трех уравнениях сохранения: массы,- импульса и энергии теплоносителя:

ф. И!

V.— + 2 С., = О , (1)

Г1 ^ ' V + -^—" рАл =

й% / е^Л^ (2)

V . 2 0 1 - о = о . О)

1 <п ¿=1 13 13 1

- 1Т -

Использование системы трех уравнений приводит к некоторому снижению глубины'описания физических процессов, но позволяет получить существенный выигрыш в размерности задачи и быстродействии моделирующих программ. Для повышения точности расчета локальных параметров необходим учет механической и тепловой неравновесности. Дяя этого в модели использованы эмпирические расчетные соотношения. Истинное объемное паросодержание смеси рассчитывается с учетом коэффициента проскальзывания фаз, кипение недогретой жидкости и связанное с ним изменение средней энтальпии потока определяется по соотношениям

I = I + (I + I -21 )ехр

^в

(4)

где I - удельная энтальпия потока в точке начала поверхностного кипения теплоносителя, определяемая из соотношения

0.08 0.2 (I -1л)ртдат^ = 7.5^Вг/гр'^') (№0Сг/у') . (5)

Данный подход позволяет, используя исходную сйстему малой размерности без существенного увеличения объема вычис-' лений, повысить точность расчета распределения истинного объемного парос-оде ржания, энтальпии и плотности тепло-носителя, в том число в области начала кипения, что особенно важно для расчетов парового коэффициента реактивности.

Для замыкания исходной системы уравнений использовались соотноиегатя для коэффициентов твплоодачи и гидравлического сопротивления, основанные на сложных многорежимных корреляциях, которые позволили корректно описать их в широком диапазоне проектных режимов эксплуатации КМПЦ. Для дискретизации петли КМПЦ применен метод конечных объемов, расчетная схема одной петли КШЦ (рис.1) включает 16 внутрешшх узлов и 21 внутреннюю ветвь. Для числешюго решения системы уравнений (1)-(3) использована следующая полунеявная численная схема

Регулятор Лороприенные

давления устройстба

Рис. I Расчетная схема модели КМПЦ

к-1 t—dt

ЬЪ

др. к к-1 (Эр. к к-1 —(Р.- Р, ) + —(I,- I, )

ар 1 1 д! 1 1

+ 2 С1Г0

(6)

к г-сК

Ьи а13 к к

---(Р.-РЛ + 0.5

А1 1 3

'и

к-1

г 11

к-1

к-1 'и

к к-1 -ь-аъ (С±Г > + Рцб =0

(7)

к-1 к г-аг 1;-<н;

t—dt

t-dt

лг

+ 2 Д, )+ Е (С, )= 01, (8) °и<° °и>0

к к-1

к к-1, к-1 к-1 1,-1. ,, • где 01=(аР)± (Тст-Т1 - ) .

Такая запись сйстеми позволила путем алгебраических преобразований свести ее к системе уравнений для давлений размерностью (И - число внутренних узлов), матрица которой в рамках примененой расчетной схемы является треугольной. Для решения системы (1)-(3) использовался метод прогонки.

Проведенный анализ теплогидравлич'еских процесов в оборудовании деаэрационно-питательной установки позволил выявить следующие характерные особенности:.

- в деаэраторах, являющихся теплообменниками смешивающего типа, происходит контактный теплообмен между большими потоками пара и конденсата, при этом основной конденсат нагревается до .рабочей температуры, необходимой для подачи его в КМПЦ;

- динамика давления в деаэраторе определяется процессами испарения входных штоков конденсата и конденсации входных потоков пара в деазрэционннх колонках;

-•14- питательный узел, представляющий собой разветвленную гидравлическую сеть трубопроводов, не содержит теплообмешшх устройств.

Анализ режимов работы деазрационно-питательного тракта и приведенных особенностей показывает, что динамика теплообмена в системе определяется процессами в деаэраторах, а в протяженных трубопроводах питательного узла тепловые потоки в окружающую среду изменяются незначительно и во всех режимах работы могут считаться постоянными, что позволило разделить тепловую и гидравлическую задачи и существенно понизить размерность исходной задачи и быстродействие моделирущих программ. Модель деазрационной установюг воспроизводит процессы в деаэраторах с учетом процессов испарения/конденсации входных потоков в доаэрациошшх колонках, модель питательного узла воспроизводит работу 5 питательных насосов, 3 аварийных питательных насосов, 62 задвижек, обратных клапанов, фильтров. Расчетная схема (рис. 2) включает 47 узлов, 68 ветвей. Исходная система уравнений, аналогичная (1)-(2) но без учета энтальпии потока, приводится к следующему конечно-разностному виду

„к-1 т)к пк-1 ,

Рч "Рч 1 Р^-Р. п к •

-^--Эо" + £ С±1 =0 (9)

1 лг } м . . з 13

к 1;-<п

к к , к-1 , к-1

= Р,- Р .-0.5 -т-з--; С

« . 1 ' ' р^д/1 « I « к-1, к к-1 к-1

|к-1I К К—1 К-1

Рц (10>

Цутем алгебраических преобразований система (4)-(5) сводилась к системе К'(N=47) уравнений для давлений, которая решается методом Гаусса.

Таким образом, обоснованы следующие основные подходы к построении моделей ■ теплогндрзвляческих процессов для функционально-аналитических тренажеров: использование модели

Рис.2. Расчетная схема питательного тракта ФА] ДПУ.

трех уравнений для описания движения дпухфазного теплоносителя в контуре циркуляции совместно с эмпирическими соотношениями для учета кипения подогретой до температуры насыщения води в технологических копалах и скольжения фаз, применение многорезнмных корреляций для расчета зямыкамцнх соотношений, применение модели смешения для расчета процессов в деаэраторах, использование полуноявных методов для численного решения систем уравнений Теплогидравлшси. На основании проведенных исследований предложена совокупность Физических расчетных соотношений и матемотпчосетгс методов моделнропййдя тогглот-ядравдических процессов в оборудовании энергоблока с реактором РБЖ, создан комплекс мололируюдос программ для фуша^оналыю-апалатжческих тренажеров по системам К5Щ и ДПУ. энергоблока с реактором РБМК-1000.

В диссертационной работе притодеш результаты верификации разработанных. моделей. О целью проверки правильности испожюватшх соотношотй били пр>шде)ш расчеты лпкалышх Парамонов порогечррирувдего канала. Результаты {«счета истинного объемного пзросодержания по внеото кяпапа смачивались о расчетами по прогрела "ТРАКТ", . получено хорошее соотвоте-тшо значения ларпсодзрхяни и на выходе мз т«." (5~), вио-отн ночая-ч кнпидем топжшоейтан в кйнам! (95- для Ю0~ мощности, для ПО»). Расчетный

{«•с!11*-д(<лг<'1.1я илдоэи.ч д.;'Гош.'Гич по высоте ТС сравнивались с да;г-П1]-:л б-чк^ 7А0 кризису х кушоддм и докризисных . "ол-ччгцю короле <х>то,Ч'.-:»>с> результатов, что • псоллви» сдолать в»лол о терроктнооти использованных в • Тренажерной н. 'ДО.РЛ "МПЦ ооп'ПТОШОКлД и

8м*м'рйчиек-и К'.ррги^пдгЧ для ¡та с-колъ:к.>шы фз»- и •№Ш'.<л-о8 ж<р}ш.ч-.'Гг'С:;оС;,гл Г!}.* гс-шпда»» хедогр'-гой ЗМАК'-СГИ. Тосгирмиши комп.11укс-но? модел-т ЖЩ в течешь? 1 ччеа в ст* треском состо'^г.с! показало, что у^Ч'-имасыт--е отклонение Ю*?ет МЗО-ТО ПО ур.-К.-Т..) цг.до В ГС, ОТКЛОПеЧИЯ ОС'-'ЛШШХ "куг^гич^сФ.хърем^тр.в я» ирм&ч&одйт Расчеты

иотгг-г-.'ог^ ^бъекп''-?'.; об-ь-ом.^ пара в По" на

{•о.?.. хчны?. .ч-та (~С-100~> поь.^г-йлч уорж-о (~Г>£)

СО;. «ч-Г'.-Т»^« ДЯЬНЬ'Ч. ТеСТИ| >.|(!8Н,;Й

К'••»г.., ТС.Г^Т г; ро Cu.ro

Г'р.'Ь-д^лО к I. • ■• V Д-КНаОО'^О

расчета переходных процессов upa CS-gíUaoíüu мсздистл реактора (рис. 3), переходу по ГЦН, возмущениях по питательной воде, шдпульсной разгрузке ТГ показали удовлетворительное соответствие экспериментальным данным. Результаты моделирования режимов .АЗ-1, АЗ-2 и АЗ-5 по различит причипам сравтгоались с расчетам по известпым программам комплексам "Астра", "Феникс". На рисунке 4 приведены результаты моделирования давления и уровня в БС в режиме срабатывания АЗ-5 "от кнопки". Проведенные экспорикенты показали, что комплексная тренажерная модель КМПЦ позволяет достичь достаточную для тренажера точность и адекватность моделируемых процессов в режимах пормальпой эксплуатации и в ряде режимов с нарушением условий безопасной эксплуатации.

Верификация комилексной модели ДПУ проводилась по методике, аналогичной использованной для модели КМПЦ. Тестирование модели в статическом состояшги, соответствующем номинальной мощности, в течении 1 часа показало, что максимальный дрейф осповпых параметров систем не превосходит ЗЖ. Проведонные эксперименты по проверке работы комплексной модели ДПУ в динамических режимах (переход по питательным насосам, срабатывание ПК деаэратора, разогрев дказроторой из холодного состояния) показали, что полнота и точность моделирования технологических процессов в системе, удовлетпоряет требованиям к тренажерным моделям. Таким образом, проведеппая верификация подтвердила возможность примопе]шя разработанных моделей в составе функциопзльпо-апалитических трепажеров по системам КШЦ и ДПУ и в составе моделирующего программного обеспечения полномасштабного тренажера.

В диссертационной работеприводено описапие создапных па основе разработанных моделей фупкционзльпо-аналитических тренажеров по рабочему месту ВИУРа реактора РБМК-1000. ^шщиональпо-аналитический трепажер представляет собой программно-технический комплекс, реалпзоваппый па базе ПЭВМ с цветными графическими мониторами. Он продпазпачеп для изучения технологических систем энергоблока, изучения и контроля знаний процессов в технологическом оборудован™, алгоритмов работы штатных систем управления и заняты,

Рис.3 Давление (I) к уровень (2) в барабан-сепараторе при снижении мощности на от номинала , — - тренажерная модель, ---- данные эксперимента

— -тренажерная модель,---: "Феникс"

алгоритмов управления технологически?,!!! системами в предусмотренных регламентом режимах. Структура программного обеспечения ФАТ включает в себя модель технологического процесса (МТП), представляющую собой комплексную логико-динамическую модель входящих в ФАТ технологических систем, графический штерТ^й" модели (ГШ), обеспечивающий связь МТП с обучаемым и программное взаимодействие моделей, систему поддержки учебных задач (УЗ), в рамках которой реализуется протоколирование и оценка деятельности обучаемого, систему разработки УЗ.

Основу МТП функционально-аналитического трепалвра КМПЦ составляют модели тсплогидравличоских процессов, протекающих в технологическом оборудовании двух петель КМПЦ, узла питательной вода, системах САОР и СПиР в нормальных энергетических режимах, режимах пуска/останова,. при срабатывапии аварийных защит. Структура МТП приведена на рлсуттке 5. Объем моделируемого оборудования соответствует эквивалентным технологически.! схемам соответсвующих систем и включает оборудование, управляемое или контролируемое с оперативного щита управлегош блоком, а таюго ряд параметров и оборудование, информация о которых доступна оператору по вызову. Для идентификации текущего состояния комплексной модели КМПЦ и управления технологическими элементами в ФАТ КМПЦ включепы 6 экрашшх форматов с изображением технологических схем и элементов моделируемых систем.

МТП Функционально-аналитического тренажера ДПУ основана на моделях теплогидравлических процессов в деаэрационной установке, узле питательных пасосов, узле питательной воды. Кроме этого в МТП входят модели маслосистечн, системы питания уплотнений и системы охлаждения электродвигателей питательных насосов. В ФАТ ДПУ включены 5 экрашшх форматов, позволяющих идентифицировать текущее состояние комплексной модели ДПУ и управлять технологическим оборудованием. Состояние управляемых элементов (арматуры, насосов, клапапов) индицируется на экранных форматах в соответствии с алгоритмами, принятыми на оперативном щите управления энергоблоком, значения контролируемых параметров модели выводятся на изображения приборов.

В результате проведенных исследований и разработок созданы функционально-аналитические тренажеры по системам

Рис.5 Структура модели технологического процесса ФАТ КМПЦ

энтура многократной принудительной циркуляции и заэрэционно-питательной установки энергоблока с реактором БМК-1000, в которых реализованы разработанные автором одели технологического процесса. ФАТ КМПЦ внедрен в опытную ксплуатащго в систему подготовки персонала в учебно-гренировочпом пункте Курской АЭС, что подтверждено Соответствующим актом о внедрении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные теоретические и практические результаты доссертационной работа заключаются в следующем:

На основании исследования и анализа методов ^тематического моделирования теплогидраапичоекпх процессов 5 элементах оборудования и технологических системах ¡пергоблока с реактором РШК определеш возможпости их фимепепия для построения тренажерных моделей.

2. По результатам проведенного анализа теплогидравлических фоцессов в оборудовании энергоблока с реактором РШК в фоектннх эксплуатационных режимах, включая ряд режимов с крушением условий безопасной, эксплуатации, обоснованы )СНовпие подходы к построению моделей. Предложена совокупность физических расчетных соотношений и «тематических методов моделирования теплогидравлических фоцессов в оборудовании энергоблока с реактором РШК, на >сново которой разработаны тропажарные математические модели жстом и процессов в оборудовании КМПЦ и ДПУ.

3. Проведена верификация разработанных моделей на основе расчетов статических и динамических режимов работы юделируемых систем и сравнения локальных и интегральных юраметров с экспериментальными и расчетами данными. Токазано, что разработанные автором модели технологического фоцесса удовлетворяют требованиям, предъявляемым к греназгарным (.юдолям по быстродействию, информационной толноте, точности и адеквотпости реальным системам.

I. На основании проведешщх исследований автором разработан ¡омндеке. моделиругагих программ по системам КМПЦ и ДПУ, энергоблока с реактором ГБМК-ЮОО, удовлс творя идий гребовашям к моделирующему программному обеспечению

: •■'■;■' . - 22 - Л '.". ,

тренажеров и используемый в функционально-аналитических тренажерах по данпым системам.

5. Впервые создан функциопально-аналитический тренажер по системам контура многократной принудительной циркуляции эпергоблока с реактором РБМК-1000, в котором реализована разработанная автором модель технологического процесса.

6. Создан макет функционально-аналитического тренажера по системам деазрационно-питательной установки энергоблока с реактором РБМК-1000, в котором реализована разработанная автором модель технологического процесса.

7. Разработанпые автором модели внедрены в проект модолирущего программного обеспечения полномасштабного тренажера и функционально-аналитических тренажеров по системам КМПЦ и ДПУ энергоблока с реактором РБМК-1000 для Чернобыльской АЭС.

8. ФАТ КМПЦ внедрен в опытную эксплуатацию в систему подготовки персонала в учебно-тренировочном пункте Курской АЭС, что подтверждено соответствующим актом о внедрении.

По теме диссертации опубликованы елодующие работы:

1. Андрюшенко A.A., Тихонов Н.В. Разработка . модели деаэрациопной установки для тренажера реактора РБМК-1ООО// Тренажеры для операторов ядерных энергетических установок: Сб. ст. - М.:Энергоатомиздат, 1909. -С.39-43.

2. Андрюшенко A.A., Галкин И.О., Тихонов Н.В. Моделирующее программное обеспечение функционального тренажера КМПЦ // Актуольнно проблемы подготовки персонала: Тез. Всесоюзн. паучн.-техн. совещания. - !.!. :0НТИ ВШ'ИАЭС НПО "Энергия", 1990. -0.36-44.

3. Андрюшопко A.A., Тихонов Н.В. Моделирование динамических процессов в деазрэционпо-питателъном тракте // Математическое моделирование .в энергетике: Тез. Всесоюзн. научн'.-техп. конференции. - Киев: ИПМЭ АН УССР, 1990. -4.1. -0.24-29.

4. Тихонов П.В. Верификации моделей теплогидравлики парогеперирующего канала и контура циркуляции // Тез. VII Всесоюзн. семинара по проблемам физики реакторов на тему "Внутренняя безопасность ЯЭУ". - М.:ЦНИИатоминформ 1991. -С.252-260.

5. Тихонов H.В., Галкин И.Э., Андрюшенко A.A. Тренажерная модель контура циркуляции реактора РБМК-1000 // Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров: Тез. iy Всесоюзн. копф. - Пенза ПДНТП, 1991. -С.77-83.

6. Тихонов Й.В. Тренажерная модель теплогидравлики активной зоны реактора РБМК-1000 // Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров: Тез. ПВсесоюзн. конф. - Пенза ЩЩТП, 1S9t. -С.73-77.

. 7. Тихонов Н.В.. Галкин Н.Э., Андрюшопко A.A. Комплексная тренажерная модель коптура циркуляции // Математичоскоо и машинное моделирование: Тез. Всесоюзн. конф. - Воронеж, 1991. -С.226.

8. Андрюшенко A.A., Галкин И.Э., Тихонов Н.В. . Фупк-ционалышй тренажер контура циркуляции реактора РБМК-1000 //Научно- технические проблем; безопасности АЭС и подготовка кадров: Тез. II междунэр. конф. -' Обнинск, ИАТЭ, 1991. -С.60-65.

9. Комплексная модель реального времени реакторной установки МИР.М1 для тренажера / Зайцев B.D., Зимин В.Г., Страшных В.П., Тихонов Н.В. // Теория и практика имитационного моделирования и создания тропажоров: Тез. Г? Всесоюзн. конф. - Пспза, ПДНТП, 1991. -C.78-8S.

.10. Зонов И.В., Тихонов Н.В., Лысов Д.А. Математическая модель для непрерывного коптроля и прогноза парового коэффициента реактивности для эксплуатационных расчетов на ВЦ АЭС // Проблемы падежпой и безопасной эксплуатации АЭС: Сб. Всесоюзн. научн.-техн.совещания. — Москва: ОНТИ БШШАЭС НПО "Энергия", 1991. -С.28-35.

11. Тихонов Н.В. Модель теплогидравлики активной зоны реактора РБМК-1ООО для функционального тренажера // Математическое и машинное моделирование: Тез. Всесоюзн. конф. - Воронеж: ВТИ, 1991.-С.241.

12. Андр;о;вепко A.A., Тихонов Н.В. Организация взаимодействия днпамяческих и инициативных модулей в программном обеспечении функционального тренажера КМПЦ // Тренажеры и компьютеризация профессиональной подгототси: Тез. III Всесоюзп. научн.-техн. конф. - Москва. 19Э1. -С.193-205.

Яосписсгно 6 //êv. Oi. S3 Та/ус *<• 90 ^ i . Ъ**.. i ЧХ