VVER atomerőmű primerköri szabályozásainak átalakítása a berendezésekben ébredő hőfeszültségek csökkentése céljából
A dolgozatban azt vizsgáltam, hogy milyen szerepet kaphat az atomerőművek primer köri szabályozási rendszere a gyakori terhelésváltoztatás során fellépő káros hőfeszültségek csökkentésében. Modelleket és kódokat készítettem egy VVER atomerőmű modellezése céljából, ugyanis a típus kiemelt szereppel bír a magyar energiaellátás jelenében és jövőjében.
A szilárd berendezések különböző pontjai közötti hőmérsékletkülönbségek hőfeszültségeket okoznak, ezek anyagfáradást eredményezhetnek, és így csökkenthetik a berendezés élettartamát. Irodalomkutatás során azonosítottam a hőfeszültségek által okozott anyagfáradásnak különösen kitett berendezéseket.
Végeselemes modellt fejlesztettem MATLAB környezetben a fellépő hőfeszültségek modellezése céljából. A végeselemes modellek futtatása számításigényes, emiatt valós idejű szabályozási rendszerben való alkalmazása korlátozott. Különböző megoldásokat javasoltam, amelyek kisebb számítási kapacitást igényelnek, azonban megfelelően pontosak szabályozási rendszer tervezéséhez. Többváltozós optimalizálás segítségével olyan egyenleteket határoztam meg, amelyek egyszerűek, azonban megfelelő pontossággal adják meg az ébredő hőfeszültségeket.
MATLAB-Simulink környezetben készítettem el a VVER típusú atomerőmű primer körének dinamikus modellét, amely egyrészt kiszámítja a primer kör termodinamikai paramétereinek időbeli alakulását, másrészt pedig alkalmas modellreferenciás prediktív szabályozásban (MPC) való használatra a modell linearizálása, vagyis lineáris állapottérmodellé való átalakítása után. A szükséges egyenletek és paraméterek irodalomkutatás során, valamint saját számítások segítségével kerültek meghatározásra
PID szabályozásokat fejlesztettem és hangoltam be a primer kör termodinamikai folyamatjellemzőinek – pl. nyomás, átlagos primer köri vízhőmérséklet, térfogatkompenzátor vízszintszabályozására. Különböző szabályozási stratégiák kerültek kiértékelésre, amelyek előnyösek lehetnek a hőfeszültségek csökkentésében, ilyen például a primer kör átlagos vízhőmérsékletének állandóhoz közeli értéken tartása.
MPC szabályozó került kifejlesztésre a hőfeszültségek minimalizálása, valamint a primer kör előző bekezdésben részletezett szabályozási feladatainak teljesítése céljából. Egy lineáris állapottérmodellt hoztam létre a nemlineáris modellre alapozva MATLAB-Simulink környezetben, ez szolgál az MPC szabályozó beépített modelljeként.
szerző
-
Radnai Róbert
Energetikai mérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Szentannai Pál
, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék -
Fekete Tamás
főtanácsos, MTA Energiatudományi Kutatóközpont (külső)