[發(fā)明專(zhuān)利]一種核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210504936.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103853052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 茍曉龍;張龍強(qiáng);董孝勝;彭華清;譚國(guó)成;周衛(wèi)華;董威;田駿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中廣核工程有限公司;中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;易釗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)是壓水堆核電廠核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)控制的核心，也是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。該系統(tǒng)包含多個(gè)控制過(guò)程，控制對(duì)象復(fù)雜，是核電廠設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

反應(yīng)堆控制系統(tǒng)主要包括：功率控制系統(tǒng)、應(yīng)堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)、反應(yīng)堆冷卻劑壓力控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)、蒸汽排放控制系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)等。

反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括對(duì)受控系統(tǒng)的分析和受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，控制系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)，控制參數(shù)的整定與優(yōu)化，控制系統(tǒng)的仿真等。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般需要與設(shè)計(jì)仿真緊密結(jié)合，使用合適的設(shè)計(jì)仿真工具是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素。

在第二代壓水堆核電廠設(shè)計(jì)中采用CATIA2程序完成反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真工作。但CATIA2主要為反應(yīng)堆熱工水力計(jì)算程序，其中對(duì)于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真方法較為單一，不便于進(jìn)行各種控制算法尤其是先進(jìn)控制算法的設(shè)計(jì)與仿真。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真方法較為缺乏、設(shè)計(jì)仿真功能較為局限，不便于進(jìn)行各種控制算法尤其是先進(jìn)控制算法的設(shè)計(jì)與仿真等的缺陷，提供一種核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括：

S1、建立受控系統(tǒng)的Relap5熱工水力模型及數(shù)學(xué)模型；

S2、根據(jù)反應(yīng)堆控制系統(tǒng)性能指標(biāo)和數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)控制方案；

S3、對(duì)反應(yīng)堆控制系統(tǒng)建立Simulink模型；

S4、在反應(yīng)堆控制系統(tǒng)Simulink模型中分別選取不同的控制參數(shù)，通過(guò)Relap5和Simulink完成瞬態(tài)仿真并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；

S5、判斷仿真結(jié)果是否滿(mǎn)足反應(yīng)堆控制系統(tǒng)性能要求；若是，則執(zhí)行步驟S6；若否，則返回步驟S2；

S6、輸出控制參數(shù)整定值。

優(yōu)選的，所述步驟S1具體包括：

在受控系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單時(shí)，采用機(jī)理建模法建立數(shù)學(xué)模型；否則

通過(guò)Relap5建立受控系統(tǒng)的熱工水力模型；并

采用實(shí)驗(yàn)建模法建立熱工水力模型的數(shù)學(xué)模型。

優(yōu)選的，在采用機(jī)理建模法建立數(shù)學(xué)模型后，通過(guò)Relap5建立受控系統(tǒng)的熱工水力模型。

優(yōu)選的，所述控制方案包括提出控制系統(tǒng)所需的測(cè)量參數(shù)、用于控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制通道中的校正裝置。

優(yōu)選的，所述步驟S4具體為：通過(guò)反復(fù)仿真實(shí)驗(yàn)，不斷調(diào)整反應(yīng)堆控制系統(tǒng)Simulink模型中的控制參數(shù)，判斷在各種瞬態(tài)下的被控量的響應(yīng)是否滿(mǎn)足性能要求，得到滿(mǎn)足性能要求的控制參數(shù)值。

優(yōu)選的，所述控制參數(shù)包括PID參數(shù)、濾波器時(shí)間參數(shù)、超前滯后環(huán)節(jié)時(shí)間參數(shù)和函數(shù)發(fā)生器參數(shù)。

優(yōu)選的，所述受控系統(tǒng)包括反應(yīng)堆控制系統(tǒng)、一回路主要熱力系統(tǒng)和二回路主要熱力系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)堆控制系統(tǒng)包括功率控制系統(tǒng)、應(yīng)堆冷卻劑平均溫度控制系統(tǒng)、反應(yīng)堆冷卻劑壓力控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)、蒸汽排放控制系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述一回路主要熱力系統(tǒng)包括反應(yīng)堆本體、冷卻劑泵、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器。

優(yōu)選的，所述二回路主要熱力系統(tǒng)包括汽輪機(jī)主蒸汽閥門(mén)、汽輪機(jī)、冷凝汽、除氧器、高低壓給水加熱器、電動(dòng)給水泵、主給水調(diào)節(jié)閥和旁路給水調(diào)節(jié)閥。

實(shí)施本發(fā)明核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：基于Relap5和Simulink的控制系統(tǒng)建模仿真方法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)引入成熟且功能豐富的Simulink控制仿真工具，可靈活方便的完成反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，尤其是對(duì)控制參數(shù)的整定及優(yōu)化，以及可在設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆控制系統(tǒng)中使用各種先進(jìn)算法。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，附圖中：

圖1是本發(fā)明反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法實(shí)施例的仿真工具示意圖。

具體實(shí)施方式