[發明專利]核反應堆斷電模擬系統及其方法

有效

• 申請號: 201310178387.5
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103246205A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 曹學武;佟立麗;陳金波;宮海光;鄒杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種核反應堆斷電模擬系統，其特征在于，包括：提供系統熱量的熱源、提供系統壓力的穩壓容器、用于系統冷卻的冷源、提供系統介質循環動力的驅動裝置、用于控制熱源功率變化的加熱功率控制模塊、用于系統數據采集和控制的數據控制器、用于控制驅動裝置頻率變化以調節管路流量的頻率控制模塊、第一電動調節閥和第二電動調節閥，其中：

穩壓容器分別與熱源的第一端口、冷源的第一端口相連形成主回路熱段；第一電動調節閥的兩端分別與熱源的第二端口和驅動裝置的輸出端相連，冷源的第二端口與驅動裝置的輸入端相連，第二電動調節閥的兩端分別與驅動裝置的輸入端、輸出端相連，形成主回路旁路；

所述的數據控制器接收外接計算機的指令并同時控制加熱功率控制模塊和頻率控制模塊，或者數據控制器控制加熱功率控制模塊，同時根據設定的目標開度值與時間的對應關系，控制第一電動調節閥的開度，從而實現熱量衰減與流量衰減的聯動控制。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征是，所述的第一電動調節閥的輸入端設置第一壓力變送器以記錄調節前壓力讀書P₁，設置第一流量計以記錄流量數據q，輸出端設置第二壓力變送器以記錄調節后壓力讀數P₂。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征是，所述的驅動裝置的輸入端設置第二流量計以記錄該端口流量數據。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征是，所述的加熱功率控制模塊包括：功率PLC控制模塊和可控硅組件，其中：功率PLC控制模塊與數據控制器相連并發送變電壓信號至可控硅組件，可控硅組件調整熱源的電壓以實現對功率的控制。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征是，所述的頻率控制模塊包括：頻率PLC控制模塊和變頻器，其中：頻率PLC控制模塊與數據控制器相連并發送變頻率信號至變頻器，變頻器調整驅動裝置的頻率以改變其轉速，實現對流量的控制。

6.一種基于上述任一項權利要求所述系統的模擬方法，包括以下步驟：

步驟一、得到初始數據：使用實際核反應堆停堆后熱源的功率隨時間變化的數據，得到時間點與熱源功率值的對應關系表格；使用實際核反應堆主泵失去電源后惰轉流量隨時間變化的數據，得到各時間點與流量值的對應關系；

步驟二、使用步驟一所得的兩組對應關系，于外接計算機中形成熱量衰減與流量衰減的聯動控制模式；

步驟三、進行模擬實驗：使用步驟二的聯動控制模式啟動數據控制器，采集功率數據與流量數據繪制衰減曲線，分別得到加熱功率曲線和流量曲線；

步驟四、數據比對：將步驟三得到的加熱功率曲線與步驟一得到的時間點與熱源功率值的對應關系表格相比較，對發生偏差的數據點進行調整，得到平滑的加熱功率曲線；將步驟三得到的流量曲線與步驟一中的時間點與流量值的對應關系相比較，對發生偏差的數據點進行調整，得到平滑的流量曲線；

所述的步驟一中的時間點與熱源功率值的對應關系表格、時間點與流量值的對應關系均是使用插值法進行離散處理得到的。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征是，所述的聯動控制模式的具體設定方法為：將時間點與流量值的對應關系進行歸一化處理，從而得到驅動裝置所需達到的歸一化目標流量與時間的對應關系，再將目標流量換算成對應的頻率值，從而得到驅動裝置的目標頻率與時間點的對應關系表格；然后將上述對應關系表格與時間點與熱源功率值的對應關系表格一同輸入外接計算機形成聯動控制模式；

或者，將時間點與流量值的對應關系根據閥門開度的計算公式將流量值換算成對應的閥門開度值，從而得到第一電動調節閥的目標開度與時間點的對應關系表格；然后將上述對應關系表格與時間點與熱源功率值的對應關系表格一同輸入外接計算機形成聯動控制模式。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征是，所述的步驟四中，加熱功率曲線的偏差調整是通過調整插值密度實現；流量曲線的偏差調整是通過調整插值密度實現，或者調整第一電動調節閥的目標開度實現。

9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征是，所述的閥門開度的計算公式，即計算閥門開度百分比H%：

ΔP=P1-P2KV=q*(1/ΔP)(12)H%=1-logM/logRM=KVmax/KV,]]>其中：ΔP為第一電動調節閥的壓降損失；P₁為第一電動調節閥的調節前壓力；P₂為第一電動調節閥的調節后壓力；KV為流量參數，是指單位時間內、在測試條件中管道保持恒定的壓力時，系統介質流經閥門的體積流量、或是質量流量；q為對應時間點流量；M為一無量綱的比例系數；R為第一電動調節閥的閥門特性參數；KV_max為第一電動調節閥的閥門最大流通能力，所有參數的單位均采用國際單位制。