DE2620887A1

DE2620887A1 - Einrichtung zur regelung eines kernkraftwerkes

Info

Publication number: DE2620887A1
Application number: DE19762620887
Authority: DE
Inventors: Oliver W Durrant
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1975-09-25
Filing date: 1976-05-12
Publication date: 1977-03-31
Also published as: ATA313376A; BE841175A; SE7605981L; JPS5240295A; YU109076A; CH613299A5; FR2326012B1; IL49408A; US4061533A; IL49408A0; BR7602761A; AU1348576A; GB1520069A; IT1059346B; NO145900B; FR2326012A1; PH13087A; ZA762280B; FI761206A; NO762710L

Description

\UipL.-iMng.. sDc. (ZbeehatnL (JCacjied-i 262 088

PATENTANWALT

* 10. Mai 1976

Anw.-Akte: 27.97

PATENTANMELDUNG

Anmelder; The Babcock & Wilcox Company,

161 East 42nd Street, New York, N.Y. 10017 -USA-

Titel: Einrichtung zur Regelung eines Kernkraftwerkes

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung eines Kernkraftwerkes, das einen Reaktor aufweist, in dem ein Kühlmittel, wie z. B. Wasser unter hohem Druck, erwärmt und parallel durch eine Vielzahl Dampferzeuger geleitet wird, die Dampf zu einem Antriebsaggregat, ζ. Β, einem Turbogenerator, liefern. Um eine Vorstellung von der Größenordnung zu verleihen, kann der Reaktor in einer solchen Anlage eine Wärmeleistung von mehr als 3.400 MW und eine Netto-Elektroleistung von l_o200 MW haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Regelung eines Kernkraftwerkes im Hinblick auf eine leichtere Ansprechmöglichkeit und geringe Verzögerung der Übermittlung der Werte zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Vorrichtungen gelöst:

a) eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Aufschaltregelsignals proportional zur gewünschten Energieleistung des Kernkraftwerkes,

b) eine zweite Vorrichtung zur Verstellung der Reaktor-Wärmeabgabe,

e) eine dritte Vorrichtung zur Verstellung der Speise-Wasseraenge zum Dampferzeuger, wobei die zweite und die dritte Vorrichtung nur auf das Aufschaltsignal ansprechen und parallel davon zu betätigen sind, mit der Maßgabe, daß

d) die Reaktorwärmeabgabe und die Speisewassermenge zum Dampferzeuger jeweils in einer bestimmten Funktionsbeziehung zum Aufschaltregelsignal zu halten sind.

In Übereinstimmung mit der Erfindung verstellt ein Primär-Aufschaltregelsignal, das der gewünschten Energieleistung oder der Bedarfs-Energieleistung entspricht, parallel über getrennte Einzelregelkreise die Reaktorwärmeleistung, die erforderlich ist, um den Energiebedarf zu befriedigen, sowie die Gesamtspeisewaseermeng· zu den Dampferzeugern und die Dampfmenge von den Dampferzeugern in der erforderlichen Weise, um kritische Systemparameter auf Sollwert zu halten·

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor_e

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

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Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Kernkraftwerkes, wobei die Geber und Stellglieder der folgenden Figuren bezeichnet werden.

Fig. 2 ein Logikschema eines Regelsystems für das in Figur gezeigten Kernkraftwerk,

Fig. 3 ein Logikschema, das typische Schaltungen zur Ermittlung der Abweichung der kritischen Systemparameter vom Sollwert erläutert.

In Figur 1 ist ein Druckwasserreaktor 1 dargestellt, der durch einen Druckhalter 2 auf einem bestimmten Betriebsdruck gehalten wird. Das Reaktorkühlmittel, d. h. Druckwasser, wird durch den Reaktor 1 und Durchlauf-Dampferzeuger 3 und 4 über parallele Kühlmittelkreisläufe A bzw. B geleitet. Die Kühlmittel strömung durch den Kreislauf A wird durch Umwälzpumpen 7 und 8, welche parallel geschaltet sind, hergestellt und aufrechterhalten, während die Kühlmittelströmung durch den Kreislauf B durch ähnliche Umwälzpumpen 9 und 10 hergestellt und aufrechterhalten wird.

Der Dampf aus den Dampferzeugern 3 und 4 wird durch eine Leitung 11 zu einem Turbinenaggregat 12 geleitet, das aus einem Hochdruckteil (HD) 13 sowie einem oder mehreren Mitteldruck- und Niederdruckteilen (MD und ND) 14 besteht. Der Hoohdruckteil 13 sowie die Mittel- und Niederdruckteile treiben einen Generator 15 an, der elektrischen Strom erzeugt, welcher über Leitungen 16, 17 und 18 weitergeleitet wird. Wahlweise kann jeder Turbinenteil einen getrennten Generator antreiben, wobei dann alle Generatoren in eine gemeinsame Schiene speisen.

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Der Dampf wird zu dem Hochdruckteil 13 über ein Mengenregelventil 19 geleitet und über eine Leitung 20 zu einem Zwischenüberhitzer 21 geführt, der mit Heizdampf aus der Leitung 11 über eine Zweigleitung 22 versorgt wird. Der heiße Zwischendampf wird dann durch eine Leitung 23 zu den Mittel- und Niederdruckteilen 14 und von da in einen Kondensator 24 geleitet. Das Kondensat aus dem Kondensator 24 wird durch eine Kondensatpumpe 25 durch einen Niederdruckvorwärmer-Strang 26 gepumpt, der durch Entnahmedampf aus den Mittel- und Niederdruckteilen 14 beheizt wird. Speisewasser wird parallel aus einem Niederdruckvorwärmerstrang 26 durch Kesselspeisepumpen 27 und 28 angesaugt. Das aus der Kesselspeisepumpe 27 austretende Speisewasser strömt durch Hochdruckvorwärmer 29, die mittels Entnahmedampf aus dem Hochdruckteil 13 beheizt werden, in den Dampferzeuger 3· Das aus einer Kesselspeisepumpe 28 austretende Speisewasser strömt durch Hochdruckvorwärmer 30, die durch Entnahmedampf aus dem Hochdruckteil 13 beheizt werden, in den Dampferzeuger 4.

Wie es in Figur 2 dargestellt ist, die ein Logikschema des Regelsystems zeigt, kann ein Blocklastbedarf durch ein automatisches Lastverteilsysteme 32, oder durch andere automatische oder manuelle Mittel gebildet werden, die einen Primär-Aufschaltregelsignalerzeuger 33 beaufschlagen, dessen Zweck es ist, ein Aufschaltregelsignal zu erzeugen, das der gewünschten oder Bedarfsleistung des Stromerzeugungsaggregats entspricht. Das Primär-Aufschaltregelsignal, mit einer in einem Gerät 33A festgelegten Maximalbegrenzung, die der Leistungsfähigkeit des Reaktors unter maximalen Lastbedingungen entspricht, wenn sich alle Hilfseinrichtungen in Betrieb befinden, wird über den Signalleiter 3^ weitergeleitet und verstellt parallel, über getrennte Einzelregelkreise, die Dampfmenge zum Hochdruckturbinenteil 13,

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die Gesamtspeisewassermenge zu den Dampferzeugern 3 und k sowie die Neutronenleistung oder die Wärmeleistung (Nd) des Reaktors 1, um im wesentlichen die effektive Energieleistung des Energieerzeugungsaggregats gleich der Bedarfsleistung zu halten.

Das Primär-Aufschaltregelsignal beaufschlagt die getrennten Einzelregelkreise über Funktionserzeuger 6lA, 62A und 63A, deren Zweck es ist, das Primär-Aufschaltregelsignal so zu ändern, daß unter normalen Betriebsbedingungen und bei normalen Prozeßwirkungsgrad die Reaktorwärmeentbindung erfolgt, die notwendig ist, um den jeweils bestehenden Energiebedarf zu befriedigen, und daß die Dampferzeuger mit der Gesamtspeisewassermenge beaufschlagtwerden sowie die Gesamtdampfmenge abgeben, die erforderlich sind, um kritische Systemgrößen auf einem Sollwert zu halten. Jeder Regelkreis wird weiterhin mit einzelnen ÄnderungsSignalen, wie sie im einzelnen im folgenden beschrieben werden, beaufschlagt, damit die effektive Energieleistung gleich der Bedarfsleistung gehalten wird und damit die kritischen Systemgrößen auf dem Sollwert gehalten werden, selbst wenn Änderungen am Prozeßwirkungsgrad und/oder an den Betriebsverhältnissen vorkommen.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist darauf hinzuweisen, daß allgemeinem üblichen Regellogik-Sinnbilder benutzt werden. Die durchssolche Sinnbilder dargestellten Regelgeräte - manchmal auch mit "Hardware" bezeichnet - sind handelsüblich und hinsichtlich ihrer Arbeitsweise bekannt. Weiterhin sind übliche Logiksinnbilder benutzt worden, um zu vermeiden, daß das Regelsystem mit einer bestimmten Regelart identifiziert wird, wie z. B. einer pneumatischen, hydraulischen, elektronischen, elektrischen, Digitalregelung

da
oder einer Kombination derselben, der Gegenstand der Erfin-

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dung bei irgeneiner dieser Arten zur Anwendung kommen kann. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die in den Logikschemata dargestellten Geher und Stellglieder auf die Figur i bezogen worden sind.

In Figur 2 sind die Änderungssignale, von denen eines oder mehrere getrennt auf jeden Einzelregelkreis aufgeschaltet werden, mit Megawattfehler (MW ), Drosseldruckfehler (TP ), Speisewassertemperaturfehler (FWT ) und Reaktorkühlmittel-

Temperaturfehler (RCT ) bezeichnet.

Figur 3 ist ein Logikschema der Unterkreise für die Erzeugung dieser Änderungssignale. Das Aufschaltregelsignal wird über den Signalleiter 34 zu den Funktionserzeugern 35» 36, 37 und 39 geleitet, von denen jeder die Aufgabe hat, das Aufschaltregelsignal so aufzubereiten, daß das Ausgangssignal repräsentativ für den richtigen oder den Sollwert der Größe ist, zu der es gehört, und war für die dann vorhandene Größe des Primär-Aufschaltregelsignals.

Der Funktionserzeuger 35 erzeugt ein Sollwertsignal, das dem richtigen Drosseldruck für das vorhandene Primär-Aufschaltregelsignal entspricht und das in einem Differenzgerät 40 mit einem im Drosseldruckgeber 41 erzeugten Signal verglichen wird, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, das dem Drosseldruckfehler (TP ) entspricht.

Ein Fehlersignal· das dem Magawattfehler (MW ) entspricht, wird dadurch erzeugt, daß das Ausgangssignal aus dem Funktionserzeuger 36 mit dem Ausgangssignal verglichen wird, das in dem Megawattgeber 42 erzeugt wird. Dieser Vergleich findet im Differenzgerät 43 statt.

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Ein Signal, das dem durchschnittlichen Speisewassertemperaturfehler (FWT ) entspricht, wird dadurch erzeugt, daß man das Mittel aus den Speisewassertemperaturfehlern (FWT A) und (FWT_eB) in den Kreisen A und B herstellt. Somit wird, wie dargestellt, das Ausgangssignal aus dem Funktionserzeuger 37» das die normale Speisewassertemperatur in Bezug auf den Lastbedarf darstellt, wenn alle Entnahme-Speisewasservorwärmer in Betrieb sind und normal arbeiten, im Differenzgerät h^A mit einem Signal verglichen, das der effektiven Speisewassertemperatur im Kreis A entspricht und im Speisewassertemperaturgeber k6 erzeugt wird. In gleicher Weise wird das Ausgangssignal aus dem Funktionserzeuger 37 im Differwizgerät hhB mit einem Signal verglichen, das der effektiven Speisewassertemperatur im Kreis B entspricht und im Speisewassertemperaturgeber hl erzeugt wird. Die Ausgangssignale aus den Differenzgeräten kkA und hhB werden in das Summiergerät 45 eingeführt, das ein Ausgangssignal (FWT ) erzeugt, welches dem durchschnittliehen Speisewassertemperaturfehler entspricht.

Ein Signal, das dem Reaktorkühlmittel-Temperaturfehler (RCT ) entspricht, wird dadurch erzeugt, daß im Differenzgerät 50 das Ausgangssignal aus dem Funktionserzeuger mit einem Signal verglichen wird, das der durchschnittlichen Reaktorkühlmitteltemperatur entspricht, die im Summiergerät 51 aus Signalen erzeugt wird, welche in den Summiergeräten 52, 53 erzeugt worden sind. Das Summiergerät 52 ermittelt den Durchschnitt der Signale, die in den Temperaturgebern 5^> 55 erzeugt worden sind und der Temperatur des im Kühlmittelkreis A in den Reaktor 1. eintretenden und aus dem Reaktor 1 austretenden Kühlmittels entsprechen. In gleicher Weise ermittelt das Summiergerät 53 den Durchschnitt der Signale, die in den Temperaturgebern 56, 57 erzeugt worden sind und der Temperatur des

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im Kühlmittelkreis B in den Reaktor 1 eintretenden und aus dem Reaktor 1 austretenden Kühlmittels entsprechen.

Wie man der Figur 2 entnehmen kann, werden die einzelnen Fehlersignale in ein oder in mehrere Rechengeräte aufgegeben. Um die Zeichnungen übersichtlich zu halten, sind die Fehlersignalleiter von den Differenzgeräten 40, 43, 45 und 50 nicht dargestellt worden, da es klar ist, daß z. B. das im Differenzgerät 40 erzeugte Signal (TP ) in diejenigen Rechengeräte eingespeist wird, die einen (TP ) - Eingang zeigen.

Was die in Figur 2 für Turbinendampfmenge, Speisewassermenge und Reaktorwärmeleistung gezeigten Einzelregelkreise angeht, ist festzustellen, daß gewisse Fehlersignale über Integriergeräte 58, 59 und 60 eingeführt werden, deren Ausgangssignale an Multipliziergeräte 6l, 62, und 63 weitergeleitet werden und die dazu dienen, eine Beharrungszustand-Eichkorrektur an dem Primär-Aufschaltregelsignal vorzunehmen. Andere Signale werden, wie dargestellt, in Summiergeräte 64, 65 und 66 eingeführt und dienen dazu, Tendenzkorrekturen an dem Primär-Aufschaltregelsignal im Verhältnis zu Übergangsänderungen der Fehlersignale vorzunehmen. Die jeweiligen Fehlersignale, die aufgeschaltet werden, um eine Beharrungszustand-Eichkorrektur oder eine Tendenz- und Übergangszustandkorrektur vorzunehmen, hängen von dem betreffenden Einzelregelkreis ab.

Was den Reaktor-Wärmeleistungs-Regelkreis angeht, so betätigt ein modifiziertes Aufschaltregelsignal, das durch den Funktionserzeuger 63A hergestellt wird, die Regelstaban-

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triebe 102, um die Reaktorwärmeleistung gleich derjenigen zu halten, die erforderlich ist, um den Lastbedarf im Beharrungszustand zu befriedigen. Der Megawattfehler wird eingeführt, um eine Beharrungszustand-Eichkorrektur zu bewirken, und zwar über das Integriergerät 60 und das Multipliziergerät 63. Signale, die eine Tendenz- und Übergangszustands-Korrektur entsprechend dem Reaktorkühlmitteltemperaturfehler, dem Drosseldruckfehler und dem Megawattfehler bewirken, werden über das Summiergerät 66 eingeführt. Die Regelstabantriebe 102 werden, um die effektive Reaktorwärmeleistung in Übereinstimmung mit dem Regelsignal aus dem Summiergerät 66 zu halten, mittels eines örtlichen Rückführungskreises verstellt, der ein Differenzgerät 103 umfaßt, in welchem das Ausgangssignal aus dem Summiergerät 66 mit einem Signal verglichen wird, das der effektiven Neutronenleistung (N.-) entspricht und im Neutronenleistungsgeber 4t8 erzeugt wird. Über das PI-Gerät 104 steuert das Ausgangssignal aus dem Differenzgerät 103 den Betrieb der Regelstabantriebe 102, um die effektive Neutronenleistung gleich derjenigen zu halten, die erforderlich ist, um die Energieleistung des Energieerzeugungsaggregats auf dem Wert zu halten, der durch das Summiergerät 66 festgelegt worden ist.

Was den Turbinendampfmengen-Regelkreis angeht, so betätigt das modifizierte Aufschaltregelsignal die Turbinenregelventile 19. (Das zu den Regelventilen 19 geleitete Regelsignal kann durch Analog-in-Digitalschaltung und dergleichen jeder Art von Turbinenventilregelvorrichtung angepaßt werden). Der Drosseldruckfehler, der durch das Integriergerät 58 eingeführt wird, dient dazu, die Turbinenventilstellung und somit den Dampfmengenbedarf zu verkleinern, wenn der Dampfdruck unter den Sollwert fällt, und umgekehrt. Um falsche

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Beharrungszustandkorrekturen an der Dampfmenge zu vermeiden, wird ein Signal, das Proportional dem Megawattfehler ist, von dem Drosseldruckfehler im Differenzgerät 70 abgezogen. Signale, die dem mittleren Kühlmitteltemperaturfehler, Speisewassertemperaturfehler, Drosseldruckfehler und Megawattfehler entsprechen, werden als einwandfrei hergestellte Tendenzkorrekturen dem Aufschaltregelsignal im Summiergerät 64 aufgeschaltet. Im Betrieb bewirkt eine Verminderung der mittleren Kühlmitteltemperatur eine Verminderung der Turbinendampfmenge; eine Verminderung der Speisewassertemperatur, wie sie z. B. durch den Ausfall eines Speisewasservorwärmers verursacht wird, bewirkt eine Verminderung der Dampfmenge, um die Verminderung der Entnahmemenge auszugleichen, und Vermeidet somit die sonst eintretende vorübergehende Erhöhung der Energieleistung; eine Verminderung des Drosseldrucks bewirkt eine Verminderung der Turbinendampfmenge, und eine Verminderung der Energieleistung bewirkt eine entsprechende Erhöhung der Turbinendampfmenge, Die proportionalen Korrekturen, die über das Summiergerät 64 vorgenommen werden, wirken so, daß sie den Betrieb des Energieerzeugungsaggregats bei Übergangszuständen stabilisieren. Das Regelsignal aus dem Summiergerät 64 wird zu dem Stellglied geleitet, den Turbinenregelventilen 19.

Damit eine konsequente Beziehung zwischen dem Regelsignal aus dem Gerät 64 und der Turbinendampfmenge besteht, wird ein örtlicher Kreis mit Rückführung vorgesehen« Ein Signal, das der effektiven Turbinendampfmenge entspricht, wird in dem erststufigen Druckgeber 71 erzeugt und mit dem Ausgangssignal aus dem Gerät 64 in Differenzgerät 72 verglichen. Das in dem PI-Gerät 73 erzeugte Signal verstellt die Turbinenregelventile in der erforderlichen Weise, um das im Geber 71 erzeugte Signal gleich dem Ausgangssignal aus dem Summiergerät 64 zu halten.

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Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden die Turbinendampfmengen-Regelventile 19 in der erforderlichen Weise verstellt, um die Turbinendampfmenge aufrechtzuerhalten, die durch das Ausgangssignal aus dem Summiergerät 64t verlangt wird. Falls gewünscht, können Begrenzungsregelungen in den Dampfmengen-Regelkreis eingegliedert werden, um die Dampfmenge zur Turbine in der erforderlichen Weise zu verstellen, damit vermieden wird, daß Drosseeldruckabweichungen vom Sollwert festgelegte Grenzen überschreiten.

Bezüglich der Speisewassermengenregelung wird die Gesamtspeisewassermenge im Verhältnis zu einem modifizierten Einzelauf schaltregelsignal gehalten und die Speisewassermenge zu einem Dampferzeuger in Bezug auf die Speisewassermenge zu dem anderen Dampferzeuger in erforderlicher Weise verstellt, um die mittleren Kühlmitteltemperaturen in den Kreisen A und B gleich zu halten.

Das im Funktionserzeuger 62A modifizierte Aufschaltregelsignal betätigt parallel ein Ventil 75» das die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 regelt, und ein Ventil 76, das die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 4 regelt. Die Gesamtspeisewassermenge zu den Dampferzeugern 3 und k wird gleich dem Bedarf durch einen Rückführungskreis gehalten, der den Mengengeber 77, das Differenzgerät 78 und das PI-Gerät 79 umfaßt. Das im PI-Gerät 79 erzeugte Ausgangssignal wird über Leiter 80 und 81 zu den Summiergeräten 82 bzw. 83 geleitet und verstellt somit die Speisewassermenge zu den Dampferzeugern 3 und *k in gleicher Weise. Somit werden unter normalen Bedingungen die Dampfleistungen der Dampferzeuger gleich gehalten.

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Ein örtlicher Rückführungskreis wird für den Dampferzeuger 3 vorgesehen und umfaßt den Mengengeber 84, das Differenzgerät 85 sowie das PI-Gerät 86.Ein gleicher Kreis mit Rückführung wird für den Dampferzeuger 4 vorgesehen und umfaßt den Mengengeber 87» das Differenzgerät 88 sowie das PI-Gerät 89. Somit wird die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 proportional dem Ausgangssignal aus dem Summiergerät 82 gehalten, während die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 4 proportional dem Ausgangssignal aus dem Summiergerät 83 gehalten wird. Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Ibisher beschriebene Speisewasserregelung so wirkt, daß die Gesamtspeisewassermenge zu den Dampferzeugern 3 und 4 im Verhältnis zu dem Signal gehalten wird, das in dem Summiergerät 65 erzeugt wird, während die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 proportional dem Ausgangssignal aus dem «Summiergerät 82 und die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 4 proportional dem Ausgangssignal aus dem Summiergerät 83 gehalten wird.

Eine solche Gleichheit der Speisewassermenge zu den Dampferzeugern 3 und 4 wird jedoch kontinuierlich in erforderlicher Weise geändert, um die mittleren Kühlmitteltemperaturen in den Kreisen A und B gleich zu halten. Wie es in Figur 3 dargestellt ist, ist das Ausgangssignal aus dem Summiergerät 52 proportional dem Mittel der Kühlmitteltemperaturen in Kreis A, die in den Reaktor 1 eintreten bzw. aus dem Reaktor iaustreten, und das Ausgangssignal aus dem Summiergerät 53 ist proportional dem Mittel der Kühlmitteltemperaturen in Kreis B, die in den Reaktor 1 eintreten bzw. aus dem Reaktor 1 austreten. Wie in Figur 2 dargestellt, wird ein Ausgangssignal proportional der Differenz bei den Kühlmitteltemperaturen in den Kreisen A und B im Differenzgerät 90 erzeugt und über das PI-Gerät 91 sowie das Summiergerät 92 in ein Multipliziergerät 93 gegeben, das das Ausgangssignal aus

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dem Summiergerät 65 empfängt. Somit wird das Aufschaltregelsignal, das die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 herstellt, in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen den mittleren Kühlmitteltemperaturen in den Kreisen A und B verändert. Wenn«, die mittlere Kühlmitteltemperatur in Kreis A unter der mittleren Kühlmitteltemperatur in Kreis B liegt, wird die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 vermindert, und umgekehrt.

Gleichzeitig mit der Änderung der Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 bewirkt die Regelung eine gleiche, aber umgekehrte Änderung der Speisewassermenge zum Dampferzeuger 4, Das Ausgangssignal aus dem Multipliziergerät 93» das repräsentativ für den Bedarf an Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 ist, wird über den Signalleiter 94 dem Differenzgerät 95 aufgeschaltet und zieht somit von dem Ausgangssignal aus dem Summiergerät 65 einen Betrag ab, der dem Speisewassermengenbedarf des Dampferzeugers 3 entspricht. Das Ausgangssignal aus dem Differenzgerät 95, proportional der Differenz zwischen Gesamtspeisewasserbedarf und Speisewasserbedarf des Dampferzeugers 3» ist somit der richtige Speisewasserbedarf für den Dampferzeuger 4.

Die überlagerte Regelung bei einer Abweichung von den mittleren Kühlmittelkreislauftemperaturen arbeitet zwar sehr genau, spricht aber verhältnismäßig träge an, weil sie von Temperaturmessungen abhängig ist, die eine verhältnismäßig lange Zeitkonstante haben. Solche Änderungen der mittleren Kühlmitteltemperaturen, wie sie durch eine allmähliche Verschmutzung eines Dampferzeugers gegenüber dem anderen verursacht werden, werden befriedigend beherrscht. TJm schnelle, heftige und möglicherweise katastrophale Änderungen der

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mittleren Kühlmitteltemperaturen zu beherrschen, wie sie z. B. durch den Ausfall einer Kühlmittelpumpe verursacht werden könnten, umfaßt die Erfindung weiterhin die Durchführung sofortiger Änderungen der relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern im Gegentaktverfahren, um sich der entstehenden Änderung an der Differenz der mittleren Kühlmittelkreislauftemperaturen zu nähern. Nach einer solchen Annäherung führt die Regelung, die auf Grund der Differenz bei den mittleren Kühlmittelkreislauftemperaturen in Tätigkeit tritt, eine verhältnismäßig langsame, stetige Änderung durch, bis die Gleichheit der mittleren Kühlmittelkreislauftemperaturen wiederhergestellt ist.

In Figur 2 ist das Prinzip bei einer plötzlichen Änderung der Kühlmittelmenge erläutert, wie sie durch den Ausfall einer Kühlmittelpumpe in Kreislauf A oder B verursacht werden könnte. Irgendeine Änderung der Kühlmittelmenge in einem Kreislauf gegenüber der Kühlmittelmenge in dem anderen Kreislauf erzeugt eine proportionale Änderung der relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern, wodurch die Änderung der mittleren Kühlmitteltemperatüren vorweggenommen wird, die sich aus einer solchen Änderung der relativen Kühlmittelmengen ergeben würde.

Ein Funktionserzeuger 96 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Kühlmittelmenge durch den Kreislauf A entspricht, wie durch einen Mengengeber 97 bestimmt. Ein Funktionserzeuger 98 erzeugt ein Ausgangssignal, das der Kühlmittelmenge im Kreislauf B entspricht, wie durch einen Mengengeber 99 bestimmt. Diese beiden Ausgangssignale werden in einem Differenzgerät 100 verglichen, und das Ausgangssignal daraus wird in das Summiergerät 92 eingeführt. Bei einer Verminderung der Kühlmittelmenge durch den Kreislauf A, wie sie z. B. durch den Ausfall

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der Kühlmittelpumpe 7 verursacht wird, wirkt die Regelung, um proportional die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3 zu vermindern und eine proportionale Erhöhung der Speisewas se rmenge zum Dampferzeuger 4 zu bewirken, und umgekehrt, fianaach ändert die Regelung, die auf die Differenz der Mittleren Kreislauftemperaturen anspricht, die Änderung der relativen Speisewassermengen stetig, bis die mittleren Kreislauf tempera türen gleich sind.

Dieses Prinzip wird weiterhin in Figur 2 bei der Vorwegnahme von Differenzen bei den mittleren Kühlmittelkreislauftemperaturen erläutert, wie sie durch Änderungen bei den relativen Speisewassertemperaturen zu den Dampferzeugern 3 und 4, z.B. durch Ausfall eines Speisewasservorwärmers, verursacht werden. Nimmt man z. B, den 'Ausfall des Speisewasservorwärmers 29 an, so wäre das erwartete Ergebnis eine Senkung der Temperatur des Kühlmittels, das vom Dampferzeuger 3 in den Reaktor 1 eintritt, und somit eine Senkung der mittleren Kühlmitteltemperatur im Kreislauf A. Die Erfindung nimmt diese Änderung vorweg, indem sie eine sofortige Änderung der Speisewasseraengen zu den Dampferzeugern bewirkt. Eine Tendenzregelwirkung aus dem Differenzgerät 101, das über das Summiergerät 92 auf das Multipliziergerät 93 wirkt, erhöht die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 4 und vermindert die Speisewassermenge zum Dampferzeuger 3·

Der Kürze wegen sind in den Zeichnungen und der Beschreibung Einzelheiten fortgelassen worden, wenn dieselben nicht zur Erfindung gehöjiren und durch andere bekannte Ausführungen ersetzt werden können. So werden Z₀ B. in Figur 1 die Dampferzeuger 3 und 4 mit mehrfachen parallelen Rohren ausgestattet, wie es bei Durchlauf-Dampferzeugern üblich ist.

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In gleicher Weise werden die Regelstabantriebe 102 und der Kernenergiegeber 48 im Blockschaltbild dargestellt, um zum Ausdruck zu bringen, daß das Regelsystem bei irgendeiner der verschiedenen Ausführungen angewandt werden kann, die zur Einstellung der Kernenergiehöhe und zur Messung derselben zur Verfügung stehen. Weiterhin sind die üblichen und an sich bekannten Schutzsysteme und Begrenzungsregelungen eingeschlossen, die in einer Kernkraftanlage zum Einsatz kommen. Da solche Systeme und Regelungen nicht zur vorliegenden Erfindung gehören, sind sie aus den Zeichnungen und der Beschreibung fortgelassen worden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

1.) Einrichtung zur Regelung eines Kernkraftwerkes mit einem Druckreaktor, Durchlauf-Dampferzeuger mit Speisewasserzuführungen, Turbogenerator und Vorrichtungen zur Aufrecht erhaltung des Kühlmittelumlaufs durch den Reaktor und den Dampferzeuger, gekennzeichnet durch folgende Vorrichtungen:

a. eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Aufschaltregelsignals proportional· zur gewünschten Energieleistung des Kernkraftwerke?,

b. eine zweite Vorrichtung zur Verstellung der Reaktor-Wärme al) gäbe,

c. eine dritte Vorrichtung zur Verstellung der Speisewassermenge zum Dampferzeuger, wobei die zweite und die dritte Vorrichtung nur auf das Aufschaltsignal ansprechen und parallel davon zu betätigen sind, mit der Maßgabe, daß

d. die Reaktorwärmeabgabe und die Speisewassermenge zum Dampferzeuger jeweils in einer bestimmten Funktionsbeziehung zum Aufschaltregelsignal zu halten sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine weitere vierte Vorrichtung zur Verstellung der Dampfmenge vom Dampferzeuger zur Turbine, wobei diese vierte Vorrichtung nur auf das Aufschaltsignal anspricht und parallel zu der zweiten und dritten Vorrichtung von demselben zu betätigen ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 ge kennzeichnet durch einen Funktionserzeuger, der auf das Aufschaltsignal anspricht und ein geändertes Aufschaltsignal erzeugt, wobei die zweite Vorrichtung auf das geänderte Aufschaltsignal anspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Ansprechen der zweiten Vorrichtung auf das Aufschaltsignal im Verhältnis zum Zeitintegral der Differenz zwischen der gewünschten und der effektiven Energieleistung der Energieerzeugungsanlage ändert.

5. Einrichtung nach Anspruch 2gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das jeweilige Ansprechen der zweiten, dritten und vierten Vorrichtung im Verhältnis zu Änderungen an der Größe einer Vielzahl Parameter des Kernkraftwerkes ändert.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Ansprechen der dritten Vorrichtung auf das Aufschaltsignal im Verhältnis zum Zeitintegral der Abweichung des Mittels der Temperaturen des in den Reaktor eintretenden und aus dem Reaktor austretenden Kühlmittels vom Sollwert ändert.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Ansprechen der dritten Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem Mittel der Temperaturen des in den Reaktor eintretenden und aus dem Reaktor austretenden Kühlmittels vom Sollwert im Verhältnis zur Differenz zwischen der gewünschten und der effektiven

. Energieleistung der Energieerzeugungsanlage ändert.

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8. Einrichtung nach Anspruch !gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Ansprechen der dritten Vorrichtung auf das Aufschaltsignal in funktionaler Beziehung zu Änderungen bei der Kühlmittelmenge durch den Dampferzeuger hindurch ändert.

9. Einrichtung nach Anspruch !gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Ansprechen der dritten Vorrichtung auf das Aufschaltregelsignal im Verhältnis zu Änderungen hei der Temperatur des in den Dampferzeuger eintretenden Speisewassers ändert.

lö. Einrichtung nach Anspruch !gekennzeichnet durch einen zweiten Durchlauf-Dampferzeuger, der mit Speisewasserzuführungsvorrichtungen ausgestattet ist und Dampf zum Turbogenerator liefert, sowie eine Vorrichtung, die die Kühlmittelströmung durch den Reaktor und den zweiten Dampferzeuger aufrechterhält mit einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Gesamtspeisewassermenge zu den Dampf-Erzeugern in einer bestimmten funktionalen Beziehung zum Aufschaltsignale

11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern in Übereinstimmung mit der Differenz an den mittleren Temperaturen des Kühlmittels, das in den erstgenannten und den zweitgenannten Dampferzeuger eintritt bzw. aus denselben austritt.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die die relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern in Übereinstimmung mit dem Zeitintegral der Differenz bei den mittleren Temperaturen verstellte

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13. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Verstellung der relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern in Übereinstimmung mit Änderungen an den relativen Kühlmittelmengen, die die Dampferzeuger durchströmen.

lh. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die die relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern im Verhältnis zur Differenz bei den Temperaturen des zu den Dampferzeugern gelieferten Speisewassers verstellt.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die die relativen Speisewassermengen zu den Dampferzeugern in Übereinstimmung mit der algebraischen Summe aus der Differenz bei dem Mittel der Temperaturen des in die Dampferzeuger eintretenden und aus den Dampferzeugern austretenden Kühlmittels, aus den relativen Kühlmittelmengen durch die Dampferzeuger und aus der Differenz bei der Temperatur des zu den Dampferzeugern gelieferten Speisewassers verstellt.

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