[發明專利]一種基于遺傳算法的核級管道自動優化布置方法

有效

• 申請號: 201711337095.6
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109960816B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 白曉明;艾紅雷;鄭連綱;王新軍;盧喜豐;張銳;楊杰
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F113/14
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于反應堆結構力學技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的核級管道自動優化布置方法，包括：步驟一：通過管道分析軟件的命令流文件中的注釋行添加優化參數；步驟二：通過預處理程序對含有待優化參數的命令流文件進行重新處理，自動修改待優化參數，生成新的命令流文件；步驟三：通過定義適應度函數將不同工況下的多個評價方程進行后處理，獲得最終布置方案及應力計算結果。利用本發明提供的基于遺傳算法的管道布置優化方法，能夠高效、便捷地獲得核級管道最優布置方案，有效提高核級管道的安全裕量，確保了核動力系統的安全運行。

技術領域

本發明屬于反應堆結構力學技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的核級管道自動優化布置方法。

背景技術

在核動力系統中，核級管道起到連接設備形成完整回路的作用。核級管道數量眾多且布置復雜，在核電站運行過程中，管道破裂成為其事故的主要原因之一。在核能發展的過程中，由于管道破裂引起的事故層出不窮，對人類生命安全、財產安全和環境安全都造成了巨大的危害。因此，如何有效提高核級管道系統的安全性一直是核動力系統設計中的重要問題。

在核級管道的設計過程中，根據規范準則提高安全裕量是有效避免管道破裂事故的重要措施。對管道支吊架的位置、功能或管道走向的優化是提高管道系統安全裕量的主要手段。

但是，由于管道布置晚于廠房結構和主設備的布置，使得管道和支吊架的調節面臨著眾多空間限制。

同時，在力學分析上，需要確保核級管道在自重、熱膨脹和地震等多種載荷的作用下均滿足相應的設計規范要求。

此外，對于有抗震等級的管道和閥門，還需要滿足特殊的評定準則。在傳統的管道布置設計過程中，設計人員需要綜合考慮空間限制因素和各個規范要求，進行大量的人工試算和調節以完成管道優化布置。雖然有經驗的設計人員能夠通過多次的試算找到滿足力學規范的布置方案，但該方法的缺點也十分明顯：

1)通過人工試算得到的布置方案只能保證滿足規范要求，很難得到最優布置方案，獲得最大的安全欲量。

2)人工試算每次只能修改一個參數進行調整，不適用于復雜管道的調整。

3)在人工試算過程中，需要消耗大量人力和時間。

為了解決管道人工優化布置中存在的上述問題，本發明中提出了一種管道自動優化布置方法。

發明內容

本發明目的在于提出一種基于遺傳算法的核級管道自動優化布置方法，用于解決現有人工試算進行管道優化布置時無法獲得最優方案的技術問題。

本發明的技術方案是：

一種基于遺傳算法的核級管道自動優化布置方法，包括：

步驟一：通過管道分析軟件的命令流文件中的注釋行添加優化參數；

步驟二：通過預處理程序對含有待優化參數的命令流文件進行重新處理，自動修改待優化參數，生成新的命令流文件；

步驟三：通過定義適應度函數將不同工況下的多個評價方程進行后處理，獲得最終布置方案及應力計算結果。

如上所述步驟一：通過管道分析軟件的命令流文件中的注釋行添加優化參數，還包括：

步驟1.1：利用管道力學分析軟件建立管道模型，將優化參數以注釋行的形式添加在命令流文件中，所述優化參數包括：待優化的管道參數及其允許變化范圍。

如上所述步驟二：通過預處理程序對含有待優化參數的命令流文件進行重新處理，自動修改待優化參數，生成新的命令流文件還包括：

步驟2.1：通過計算機程序識別命令流文件中的優化參數，并生成一組布置參數；

若為第一次運行，該布置參數采用初始布置方案或隨機生成；