EP0006040B1 - Procédé de régulation du niveau d'eau dans les chaudières ou générateurs de vapeur - Google Patents

Procédé de régulation du niveau d'eau dans les chaudières ou générateurs de vapeur Download PDF

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EP0006040B1
EP0006040B1 EP79400273A EP79400273A EP0006040B1 EP 0006040 B1 EP0006040 B1 EP 0006040B1 EP 79400273 A EP79400273 A EP 79400273A EP 79400273 A EP79400273 A EP 79400273A EP 0006040 B1 EP0006040 B1 EP 0006040B1
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EP
European Patent Office
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function
signal
level
steam
water
Prior art date
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EP79400273A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP0006040A2 (fr
EP0006040A3 (en
Inventor
Pierre Ruiz
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Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Framatome SA filed Critical Framatome SA
Publication of EP0006040A2 publication Critical patent/EP0006040A2/fr
Publication of EP0006040A3 publication Critical patent/EP0006040A3/xx
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Publication of EP0006040B1 publication Critical patent/EP0006040B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/004—Control systems for steam generators of nuclear power plants

Definitions

  • the invention relates to a process for regulating the water level in boilers or steam generators during operation and more particularly during the start-up phase.
  • the generator In the case of pressurized steam generators, the generator consists of a large enclosure inside which are mounted tubes fixed on a tubular plate and conveying the primary fluid which is pressurized water .
  • the enclosure also receives food water from filling the generator to a certain level and circulating in contact with the tubes carrying the primary fluid during its stay in the steam generator. This contact with the primary fluid tubes allows vaporization of the drinking water at the top of the steam generator, this steam being sent to the turbine. Feed water is introduced into the steam generator to replace the vaporized water.
  • disturbing elements intervene to produce more or less significant variations in the water level.
  • These disturbing elements are, for example, the variations in the steam flow rate as a function of the power required from the turbine, the flow rate and temperature of the feed water and the temperature of the primary circuit, which also depend inter alia on the level of power required by compared to nominal power.
  • Other elements can also intervene accidentally during sudden load variations or faulty operation of the reactor.
  • a level regulation device as described for example in FR - A - 2.312.728 comprises a unit allowing the measurement of the actual instantaneous level in the steam generator, the comparison of this level with a reference level, the preparation a difference signal proportional to the difference ⁇ between the measured water level and the reference level and the introduction of this signal into a regulator making it possible to modify the flow rate of intake of drinking water into the generator steam via valves.
  • Two valves are generally used, one of which is used for flows greater than 15 or 20% of the nominal water flow, and the other for flows between 0 and 15 or 20% of the nominal flow of drinking water.
  • the drinking water is itself recirculated by a circuit collecting the water recovered at the outlet of the turbine condenser and comprising a set of heaters recovering the residual heat of the steam before purging in the condenser.
  • the temperature of the drinking water is thus a function of the power level requested from the turbine.
  • the proportionality factor, or gain, by which we multiply the signal representing the level difference to develop the signal introduced into the regulator allowing the control of the valves is a linear function of the power level compared to the nominal power, c ' that is, the ratio of real power to nominal power.
  • c ' the ratio of real power to nominal power.
  • the linear variation in the loop gain is a function of the main parameter, i.e. the temperature of the drinking water, which directly influences the dynamics of the process and is representative of its level. charge.
  • a very low regulation loop gain is generally imposed at low load so as to ensure good damping.
  • the gain varies between 1 and 8 when the power goes from the value 0 to the nominal value.
  • the gain is minimal, which considerably reduces the performance of the regulating device.
  • This minimum gain does not effectively compensate for transient disturbances to which the installation may be subject, with the consequence of poorly controlled changes in the water level which can have the effect of allowing the process to evolve towards dangerous operating zones requiring activation of the installation's security systems.
  • the supply of water by the low-flow valve used at low load may be insufficient and the steam demand causes a sudden drop in the water in the steam generator which can cause an emergency shutdown of the reactor.
  • the object of the invention is therefore to propose an improvement to the current process for regulating the water level in boilers or steam generators during operation and more particularly during the start-up phase, in which the flow rate is affected.
  • intake of drinking water through a difference signal proportional to the difference between the actual measured water level and a reference level, the proportionality or gain factor being a linear function of the power level of the boiler or generator of steam compared to its nominal power, an improvement which makes it possible to control energetic actions at low load, to carry out fully automatic starts, to improve damping at maximum load, to reduce wear on the regulating members, for example the valves, by reducing their stress on a steady state and avoiding the resumption of manual control in the event of excessive disturbance.
  • this linear deviation signal relative to the power level is modified, for values of ⁇ comprised in a bounded domain surrounding the value zero, by a second signal which is a function of the level difference ⁇ , this non-function linear keeping very low values for low values of ⁇ and increasing very quickly for higher values of E , so as to increase the total gain for low power levels and high values of ⁇ within the bounded domain and one acts on the feed water intake flow rate thanks to the signal resulting from the modification of the linear signal.
  • the single figure schematically represents the control chain associated with the valves for the intake of drinking water into a steam generator of a pressurized water reactor.
  • the steam generator is shown diagrammatically at 1, this generator being supplied with pressurized water by a circuit 2 in communication with the vessel of the nuclear reactor.
  • the steam generator also receives food water at 3 via a circuit 4 and produces steam which is sent to the upper part by a circuit 5 in a steam collector 6 which supplies steam to the turbine. 7.
  • the steam condenses in a condenser 8 which feeds a circuit 9 in which the recovered water is sent by pumps 10 in heaters 12 receiving their calories from the steam leaving the different stages of the turbine.
  • the food water returns to the supply circuit 4 to be admitted via valves 14 and 15, with a controlled flow rate, into the steam generator 1 at 3.
  • valve 14 is a high flow valve and the valve 15 mounted in bypass with respect to the valve 14 is a low flow valve.
  • Valves 14 and 15 can be used alternately depending on the flow rate of food water requested from the steam generator.
  • valves 14 and 15 are part of a device 16 making it possible to supply the steam generator with edible water in a controlled manner.
  • a temperature tap 18 making it possible to measure the temperature of the drinking water and to continuously supply a signal proportional to this temperature to a function generator 19 which generates, from this temperature T, a function f, (T), in the form of a signal which is sent to a signal multiplier 20 which also receives a signal representing the value of the difference between the actual water level in the steam generator and a reference level .
  • the signal representing E is generated by a comparator device 21 which receives on the one hand a signal sent by a device 22 for measuring the water level in the steam generator and on the other hand a reference signal produced by a generator signal 23 from the vapor pressure at the first stage of the turbine and representative of the power of the turbine
  • the multiplier 20 amplifies the signal representing ⁇ with a gain equal to f, (T).
  • the signal representing ⁇ is taken from a branch circuit and sent to a function generator 24 which generates a resulting signal representing ⁇ xf 2 ( E ), or f 2 ( ⁇ ) is a function which will be defined below.
  • the signal representing ⁇ xf 2 ( ⁇ ) is sent to a summator 25 which also receives from the multiplier 20 the signal representing ⁇ xf 1 (T).
  • the adder 25 therefore restores a signal representative of the function
  • This signal is received by a regulator 26 of series structure which allows the control of the device 16 for controlled water supply to the steam generator.
  • a form regulator can be retained.
  • the temperature T of the drinking water is itself a function that the function f 1 (T) is also a function of this power level where W is the instantaneous thermal power requested from the steam generator and Wn the nominal power.
  • the signal generated by the function generator 19 is therefore representative of a function
  • the function f 1 is a linear function of
  • valves 14 and 1 5 which constitute the adjustment elements will be little stressed during normal operation of the steam generator. A significant damping in steady state and in the absence of disturbances is obviously linked to a low precision during this period but this precision is sufficient since the disturbances are then low.
  • this function is symmetrical with respect to the origin 0, that is to say that this function takes opposite values for values + ⁇ and - E.
  • This odd-symmetric function of ⁇ makes it possible to take into account the absolute value of ⁇ and to treat in the same way positive and negative difference signals of the same amplitude, if at the level of the summator 25 we add to the function f1 the absolute value of the function f2 ( ⁇ ).
  • the signal sent to the regulator 26 and used for the control of the controlled supply device 16 then has a significant value to the detriment of the damping, which makes it possible to vary very quickly and with a large amplitude, the intake flow from drinking water in the steam generator. We can then easily follow the demand for drinking water and avoid the operation of safety devices.
  • valve 14 when the feed water flow rates requested from the steam generators are high, the valve 14 is used and when these flow rates are low, the valve 15. In practice, the valve 15 is used, at low flow rate, for flows between 0 and 15% of the nominal flow and the valve 14 for flows greater than 15% of the nominal flow.
  • the generator 24 therefore operates in a bounded domain ⁇ 0 + ⁇ O within which a corrective term is given to the linear gain to allow an effective action of the regulation device in the case of large transients, this corrective term being limited to the value
  • the device according to the invention allows automatic regulation of the water level in the steam generator both in steady state and during transients of large amplitude, for example at the start of the installation which can be performed fully automatically by adding to the linear signal with respect to the power level a corrective signal non-linear function of the level difference.
  • the choice of a serial structure of the regulator allowing a serial injection of the difference signal makes it possible to take full advantage of the characteristics of the two difference functions.
  • the function generator 24 can generate a function of ⁇ of any type different from what is shown in the figure provided that this function f2 ( ⁇ ) keeps low values for ⁇ close to 0 and takes values important as soon as ⁇ deviates from this value, this function f2 ( E ) not being a linear function of the difference E.
  • the method according to the invention can be applied to installations comprising any number of steam generators, an adjustment device being associated with each of these generators which may include a common water supply circuit.
  • the invention can also be applied to boilers or steam generators apart from those used in the field of nuclear reactors, if the field of use of these boilers or steam generators has areas of instability in which however it is desired that the system retains acceptable dynamic performance.

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Description

  • L'inventin concerne un procédé de régulation du niveau d'eau dans les chaudières ou générateurs de vapeur en cours de fonctionnement et plus particulièrement pendant la phase de démarrage.
  • Dans le cas des générateurs. de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression, la régulation de ce niveau d'eau est rendue difficile par l'importance des débits ou taux de recir- culation nécessaires.
  • Dans le case des générateurs de vapeur à eau sous pression, le générateur est constitué par une enceinte de grande dimension à l'intérieur de laquelle sont montés des tubes fixés sur une plaque tubulaire et véhiculant le fluide primaire qui est de l'eau sous pression. L'enceinte reçoit également de l'eau alimentaire venant remplir le générateur jusqu'à un certain niveau et circulant en contact avec les tubes véhiculant le fluide primaire lors de son séjour dans le générateur de vapeur. Ce contact avec les tubes de fluide primaire permet une vaporisation de l'eau alimentaire à la partie supérieure du générateur de vapeur, cette vapeur étant envoyée à la turbine. De l'eau alimantaire est introduite dans le générateur de vapeur pour remplacer l'eau vaporisée.
  • Au cours de ce processus dynamique, une régulation automatique du niveau d'eau dans le générateur de vapeur est nécessaire et des sécurités sont prévues pour le cas où le niveau d'eau s'écarte du niveau de référence/choisi.
  • Pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire, des éléments perturbateurs interviennent pour produire des variations plus ou moins importantes du niveau d'eau. Ces éléments perturbateurs sont par exemple les variations du débit de vapeur en fonction de la puissance demandée à la turbine, le débit et la température de l'eau alimentaire et la température du circuit primaire qui dépendent également entre autres, du niveau de puissance demandé par rapport à la puissance nominale. D'autres éléments peuvent également intervenir de façon accidentelle lors de variations brutales de charge ou d'un fonctionnement défectueux du réacteur.
  • Le rôle du dispositif de régulation automatique de niveau est donc de maintenir ce niveau d'eau dans le générateur de vapeur aussi constant que possible en dépit de ces éléments perturbateurs pendant le fonctionnement du générateur de vapeur. Un dispositif de régulation de niveau tel que décrit par exemple dans le FR - A - 2.312.728 comporte un ensemble permettant la mesure du niveau réel instantané dans le générateur de vapeur, la comparaison de ce niveau avec un niveau de référence, l'élaboration d'un signal d'écart proportionnel à la différence ε entre le niveau d'eau mesuré et le niveau de référence et l'introduction de ce signal dans un régulateur permettant de modifier le débit d'admission d'eau alimentaire dans le générateur de vapeur par l'intermédiaire de vannes. On utilise généralement deux vannes dont l'une est utilisée pour les débits supérieurs à 15 ou 20% du débit nominal d'eau, et l'autre pour les débits compris entre 0 et 15 ou 20% du débit nominal d'eau alimentaire.
  • L'eau alimentaire est elle-même remise en circulation par un circuit recueillant l'eau récupérée en sortie du condenseur de la turbine et comportant un ensemble de réchauffeurs récupérant la chaleur résiduelle de la vapeur avant purge au condenseur.
  • La température de l'eau alimentaire est ainsi fonction du niveau de puissance demandé à la turbine.
  • Le facteur de proportionnalité, ou gain, par lequel on multiplie le signal représentant l'écart de niveau pour élaborer le signal introduit dans le régulateur permettant la commande des vannes est une fonction linéaire du niveau de puissance par rapport à la puissance nominale, c'est-à-dire du rapport de la puissance réelle à la puissance nominale. En réalité, comme il existe une relation univoque entre la température de l'eau alimentaire et le niveau de puissance, dans les conditions normales de fonctionnement, le paramètre qu'on prend en compte pour la détermination du gain est cette température de l'eau alimentaire.
  • Dans les chaines de régulation actuellement utilisées, la variation linéaire du gain de boucle est une fonction de paramètre principal c'est-à-dire de la température de l'eau alimentaire qui influence directement la dynamique du processus et est représentative de son niveau de charge. On impose généralement un gain de boucle de régulation très faible à basse charge de manière à assurer un bon amortissement.
  • Pratiquement, dans les dispositifs de régulation considérés ci-dessus des générateurs de vapeur des réacteurs à eau sous pression, le gain varie entre 1 et 8 lorsque la puissance passe de la valeur 0 à la valeur nominale.
  • Il en résulte qu'à basse charge et à basse température de l'eau alimentaire, le gain est minimal ce qui réduit considérablement les performances du dispositif de régulation. Ce gain minimal ne permet pas de compenser efficacement les perturbations transitoires auxquelles l'installation peut être soumise avec pour conséquence des évolutions mal contrôlées du niveau d'eau qui peuvent avoir pour effet de laisser évoluer le processus vers des zones dangereuses de fonctionnement imposant l'entrée en action des systèmes de sécurité de l'installation.
  • Ces phénomènes sont particulièrement sensibles et gênants dans le case du démarrage de l'installation où la puissance et la température de l'eau alimentaire sont basses si bien que le gain statique faible ne permet pas la production de signaux suffisants pour maitriser les perturbations importantes, pendant la montée en puissance. En réalité, les difficultés liées à l'apparition de perturbations fortuites pendant la période de démarrage conduisent les opérateurs à éviter l'utilisation du dispositif de régulation automatique et à effectuer le démarrage de façon manuelle, et imposent une mobilisation importante de ces derniers.
  • On voit donc que la réduction du gain de la boucle de régulation dans les conditions où les instabilités apparaissent risque d'entrainer des variations de niveau au-delà des limites de sécurité et la mise en fonctionnement des dispositifs de sécurité sur la partie secondaire ou sur la partie nucléaire du réacteur, par insuffisance des actions sur le débit d'eau alimentaire provoquée par des signaux de faible amplitude.
  • En particulier si la montée en puissance demande un accroissement très rapide du débit de vapeur, la fourniture d'eau par la vanne à petit débit utilisée à basse charge peut être insuffisante et la demande de vapeur provoque une baisse brutale de l'eau dans le générateur de vapeur qui peut entrainer un arrêt d'urgence du réacteur.
  • Le but de l'invention est donc de proposer une amélioration au procédé actuel de régulation du niveau d'eau dans les chaudières ou générateurs de vapeur en cours de fonctionnement et plus particulièrement pendant la phase de démarrage, dans lequel on agit sur le débit d'admission d'eau alimentaire grâce à un signal d'écart proportionnel à la différence entre le niveau d'eau réel mesuré et un niveau de référence, le facteur de proportionnalité ou gain étant une fonction linéaire du niveau de puissance de la chaudière ou générateur de vapeur par rapport à sa puissance nominale, amélioration qui permet de commander des actions énergiques à basse charge, de réaliser des démarrages entièrement automatiques, d'améliorer l'amortissement à charge maximale, de réduire l'usure des organes de réglage, par exemple les vannes, par diminution de leur sollicitation an régime permanent et d'éviter le reprise en contrôle manuel en cas de perturbation excessive.
  • Dans ce but, on modifie, pour des valeurs de ε comprises dans un domaine borné encadrant la valeur zéro, ce signal d'écart linéaire par rapport au niveau de puissance par un second signal fonction de la différence de niveau ε, cette fonction de non linéaire gardant des valeurs très faibles pour les valeurs faibles de ε et augmentant très rapidement pour des valeurs plus fortes de E, de façon à augmenter le gain total pour les faibles niveaux de puissance et les fortes valeurs de ε à l'intérieur du domaine borné et on agit sur le débit d'admission d'eau alimentaire grâce au signal résultant de la modification du signal linéaire.
  • On va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, en se référant à la figure unique jointe en annexe, un mode de réalisation de l'invention dans le cas d'un générateur de vapeur d'un réacteur à eau sous pression.
  • La figure unique représente schématiquement la chaine de régulation associée aux vannes d'admission d'eau alimentaire dans un générateur de vapeur d'un réacteur à eau sous pression. Sur la figure, on a représenté schématiquement le générateur de vapeur en 1, ce générateur étant alimenté en eau sous pression par un circuit 2 en communication avec la cuve du réacteur nucléaire.
  • Le générateur de vapeur reçoit également de l'eau alimentaire en 3 par l'intermédiaire d'un circuit 4 et produit de la vapeur qui est envoyée à la partie supérieure par un circuit 5 dans un collecteur de vapeur 6 qui alimente en vapeur la turbine 7.
  • A la sortie de la turbine, la vapeur se condense dans un condenseur 8 qui alimente un circuit 9 dans lequel l'eau récupérée est envoyée par des pompes 10 dans des réchauffeurs 12 recevant leurs calories de la vapeur sortant des différents étages de la turbine.
  • A la sortie de la batterie de réchauffeurs 1.2 l'eau alimentaire revient dans le circuit d'alimentation 4 pour être admise par l'intermédiaire de vannes 14 et 15, avec un débit contrôlé, dans le générateur de vapeur 1 en 3.
  • La vanne 14 est une vanne à grand débit et la vanne 15 montée en dérivation par rapport à la vanne 14 est une vanne à petit débit. Les vannes 14 et 15 peuvent être utilisées alternativement suivant le débit d'eau alimentaire demandé au générateur de vapeur.
  • Les vannes 14 et 15 font partie d'un dispositif 16 permettant d'alimenter le générateur de vapeur eh eau alimentaire de façon contrôlée.
  • Sur le circuit 4 est disposée une prise de température 18 permettant de mesurer la température de l'eau alimentaire et de fournir en permanence un signal proportionnel à cette température à une générateur de fonction 19 qui engendre, à partir de cette température T, une fonction f, (T), sous forme d'un signal qui est envoyé à un multiplicateur de signal 20 qui reçoit par ailleurs un signal représentant la valeur de la différence entre le niveau d'eau réel dans le générateur de vapeur et un niveau de référence.
  • Le signal représentant E est engendré par un dispositif comparateur 21 qui reçoit d'une part un signal envoyé par un dispositif 22 de mesure de niveau d'eau dans le générateur de vapeur et d'autre part un signal de référence élaboré par un générateur de signal 23 à partir de la pression de vapeur au premier étage de la turbine et représentatif de la puissance de la turbine
  • Le multiplicateur 20 réalise l'amplification du signal représentant ε avec un gain égal à f, (T).
  • A la sortie du dispositif 21 le signal représentant ε est prélevé sur un circuit en dérivation et envoyé à un générateur de fonction 24 qui engendre un signal résultant représentant ε x f2 (E), ou f2 (ε) est une fonction qui sera définie ci-dessous. Le signal représentant ε x f2 (ε) est envoyé à un sommateur 25 qui reçoit également en provenance du multiplicateur 20 le signal représentant ε x f1 (T).
  • Le sommateur 25 restitue donc un signal représentatif de la fonction
    Figure imgb0001
  • Ce signal est reçu par un régulateur 26 de structure série qui permet la commande du dispositif 16 d'alimentation contrôlée en eau du générateur de vapeur. A titre d'exemple préférentiel, un régulateur de la forme:
    Figure imgb0002
    peut être retenu.
  • La temperature T de l'eau alimentaire est elle-même une fonction que la fonction f1 (T) est également une fonction de ce niveau de puissance
    Figure imgb0003
    où W est la puissance thermique instantanée demandée au générateur de vapeur et Wn la puissance nominale. Le signal engendré par le générateur de fonction 19 est donc représentatif d'une fonction
    Figure imgb0004
  • Ainsi qu'il est visible sur la figure, la fonction f1 est une fonction linéaire de
    Figure imgb0005
  • La valeur de cette fonction est minimale pour
    Figure imgb0006
    = O et maximale pour
    Figure imgb0007
    = 1 c'est à dire pour la puissance nominale.
  • On choisit les valeurs de cette fonction dans son intervalle de variation pour avoir un amortissement convenable pendant le fonctionnement normal du générateur de vapeur, c'est à dire en dehors des périodes de démarrage ou à fote variation des paramètres de régulation.
  • Ainsi les vannes 14 et 1 5 qui constituent les éléments de réglage seront peu sollicitées pendant la marche normale du générateur de vapeur. Un amortissement important en régime permanent et en l'absence de perturbations est évidemment lié à une précision faible pendant cette période mais cette précision est suffisante puisque les perturbations sont alors faibles.
  • La fonction f2 (ε) engendrée au niveau du générateur de fonction 24 peut avoir la forme .représentée sur la figure caractérisée par une augmentation faible de f2 (ε) au voisinage de ε = 0 et une augmentation très rapide de f2 (ε) pour les ε de valeur un peu plus forte.
  • On voit également que cette fonction est symétrique par rapport à l'origine 0, c'est à dire que cette fonction prend des valeurs opposées pour des valeurs +ε et -E. Cette fonction à symétrie impaire de ε permet de prendre en compte la valeur absolue de ε et de traiter de la même façon des signaux d'écart positif et négatif de même amplitude, si au niveau du sommateur 25 on additionne à la fonction f1
    Figure imgb0008
    la valeur absolue de la fonction f2 (ε).
  • On voit qu'ainsi, en régime permanent, lorsque la puissance est établie à certain niveau, le gain f1
    Figure imgb0009
    étant alors à une certaine valeur permettant d'envoyer un signal d'écart amplifié suffisant pour compenser les faibles perturbations, les écarts de niveaux sont eux-mêmes assez faibles si bien que la fonction f2 (ε) a des valeurs très faibles et que le gain total élaboré par le sommateur 25 a une valeur proche de f1
    Figure imgb0010
    Ce gain ayant été choisi pour que l'amortissement soit important, les vannes de régage 14 et 15 sont peu sollicitées.
  • Par contre, en période de démarrage où f1
    Figure imgb0011
    a une valeur faible et où les perturbations sont importantes, la fonction f2 (ε) prend des valeurs importantes, les écarts ε enregistrés étant eux-mêmes importants.
  • Le gain total obtenu en sortie du sommateur 25, malqré la faible valeur de f1
    Figure imgb0012
    qui est une fonction linéaire de
    Figure imgb0013
    garde une valeur importante venant du fait que ε x f2 (ε) a une valeur importante.
  • Le signal envoyé au régulateur 26 et utilisé pour la commande du dispositif d'alimentation contrôlée 16 a alors une valeur importante au détriment de l'amortissement, ce qui permet de faire varier très rapidement et avec une grande amplitude, le débit d'admission de l'eau alimentaire dans le générateur de vapeur. On peut alors suivre facilement la demande d'eau alimentaire et éviter la mise en fonctionnement des dispositifs de sécurité.
  • Le fait que l'amortissement soit très faible pendant ces phases exceptionnelles ne présente pas de grands inconvénients, l'écart étant de ce fait rapidement corrigé ce qui ramène rapidement la fonction f2 (ε) à une valeur minimale et permet de retrouver des conditions favorables d'amortissement du système.
  • Il est bien évident que lorsque les débits d'eau alimentaire demandés aux générateurs de vapeur sont importants on utilise la vanne 14 et lorsque ces débits sont faibles, la vanne 15. En pratique, on utilise la vanne 15, à petit débit, pour des débits compris entre 0 et 15% du débit nominal et la vanne 14 pour des débits supérieurs à 15% du débit nominal.
  • En dehors des périodes de démarrage, il peut se produire des perturbations qui nécessitent également une augmentation notable du gain par le générateur de fonction 24 produisant un signal représentatif de E x f2 (ε) important, lorsque ε s'écarte des valeurs faibles.
  • Il faut éviter cependant d'utiliser le générateur de fonction dynamique 24 lorsque les écarts ε deviennent trop grands et incompatibles avec un fonctionnement de l'appareillage en toute sécurité. Le générateur 24 fonctionne donc dans un domaine borné ―ε0 + εO à l'intérieur duquel un terme correctif est apporté au gain linéaire pour permettre une action efficace du dispositif de régulation dans le cas de transitoires importants, ce terme correctif étant limité à la valeur |f2 (εO)| de manière à éviter la saturation des organes de réglage.
  • Lorsque l'écart ε passe en dehors de l'intervalle -EO + εO, des systèmes de sécurité sont normalement prévus pour protéger l'installation.
  • On voit donc que le dispositif suivant l'invention permet d'effectuer une régulation automatique du niveau d'eau dans le générateur de vapeur aussi bien en régime permanent que lors de transitoires de grande amplitude, par exemple au démarrage de l'installation qui peut être réalisé de façon entièrement automatique grâce à l'adjonction au signal linéaire par rapport au niveau du puissance d'un signal correctif fonction non linéaire de l'écart de niveau. Le choix d'une structure série du régulateur permettant une injection en série du signal d'écart permet de bénéficier pleinement des caractéristiques des deux fonctions d'écart.
  • Mais l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit, elle en comprend au contraire toutes les variantes et l'on peut imaginer des modifications de points de détail sans pour autant sortir de cadre de l'invention.
  • C'est ainsi que le signal correctif élaboré par le générateur de fonction 24 peut être non plus additionné au signal linéaire f1
    Figure imgb0014
    mais servir de multiplicateur à ce signal, le sommateur 25 étant remplacé par un amplificateur permettant de multiplier le gain f1
    Figure imgb0015
    par f2 (E). En réalité, la fonction f2 étant une fonction à symétrie impaire, on multipliera le gain f1 par la valeur absolue de f2 (E). On pourra obtenir de cette manière des variations de gain extrêmement étendues.
  • La disposition avec addition des signaux a cependant été préférée à la disposition avec multiplication car elle permet un meilleur découpage des deux actions et donc une plus grande facilité de réglage en service.
  • D'autre part le générateur de fonction 24 peut engendrer une fonction de ε d'un type quelconque différent de ce qui est représenté sur la figure pourvu que cette fonction f2 (ε) garde des valeurs faibles pour ε voisin de 0 et prenne des valeurs importantes dès que ε s'écarte de cette valeur, cette fonction f2 (E) n'étant pas une fonction linéaire de l'écart E.
  • Le procédé suivant l'invention peut s'appliquer à des installations comportant un nombre quelconque de générateurs de vapeur, un dispositif de réglage étant associé à chacun de ces générateurs qui peuvent comporter un circuit d'alimentation en eau commun.
  • L'invention peut également s'appliquer à des chaudières ou générateurs de vapeur en dehors de ceux utilisés dans le domaine des réacteurs nucléaires, si le domaine d'utilisation de ces chaudières ou générateurs de vapeur présente des domaines d'instabilité dans lesquels on souhaite cependant que le système conserve des performances dynamiques acceptables.

Claims (4)

1. Procédé de régulation du niveau d'eau dans les chaudières ou générateurs de vapeur en cours de fonctionnement et plus particulièrement pendant la phase de démarrage, dans lequel on agit sur le débit d'admission d'eau alimentaire grâce à un signal d'écart, proportionnel à la différence ε entre le niveau d'eau réel mesuré et un niveau de référence, le facteur de proportionnalité ou gain étant une fonction linéaire du niveau de puissance de la chaudière ou générateur de vapeur par rapport à sa puissance nominale caractérisé par le fait qu'on modifie, pour des valeurs de ε comprises dans un domaine borné encadrant la valeur zéro, ce signal d'écart linéaire par rapport au niveau de puissance par un second signal fonction de la différence de niveau ε, cette fonction (f2) de ε non linéaire gardant des valeurs très faibles pour les valeurs faibles de ε et augmentant très rapidement pour des valeurs plus fortes de ε, de façon à augmenter le gain total pour les faibles niveaux de puissance et pour les fortes valeurs de ε à l'intérieur du domaine borné et qu'on agit sur le débit d'admission d'eau alimentaire grâce au signal résultant de la modification du signal linéaire.
2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on additionne le signal d'écart et le second signal dont la fonction est du type ε + f2 (ε).
3. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on multiplie le signal d'écart par le second signal.
4. Procédé de régulation selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que la fonction f2 (ε) est une fonction à symétrie impaire, c'est-à-dire pour laquelle f2 (ε) = - f2 (_ε), et que le second signal est égal ou proportionnel à la valeur absolue de f2 (E).
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