[發明專利]一種蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布估計方法

有效

• 申請號: 202011303784.7
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112380713B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 惠久武;凌君;袁景淇;胡詩曲;鄒恒斐;欒振華;王改霞;鄧冠華;王浩;高仕航;董賀;孫鑫宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F119/08;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供了一種蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布估計方法，其中：獲取給定時刻下蒸汽發生器的實時運行數據；計算一回路冷卻劑與倒U型管金屬壁之間的傳熱系數以及倒U型管金屬壁與二回路工質之間的傳熱系數；建立下降通道模型，得到當前時刻下降通道底部出口液相工質的流量、溫度及壓力；建立一回路冷卻劑模型，得到倒U型管金屬壁的溫度分布；建立上升通道模型，得到當前時刻沿倒U型管高度的二回路工質的流速、溫度和壓力分布；建立汽水分離器模型，計算得到汽水分離器出口氣相工質和液相工質的溫度、壓力和質量流量。在實際應用中，蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布無實測值，本發明可用于蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布實時估計。

技術領域

本發明屬于核電站運行優化控制技術領域，具體地，給出了一種機理建模與DCS(運行機組現場分布式控制系統)實時測量數據相結合的核電蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布實時估計(辨識)方法及系統，屬于核電站運行優化控制技術領域。

背景技術

蒸汽發生器是核動力設備的主要設備之一，它既是一回路設備，又是二回路設備，被稱為核電站一、二回路之間的樞紐，它是完成熱量從一回路到二回路的傳遞設備，它的安全運行事關整個核電站的正常運行。在核反應堆中，核裂變產生的熱量由一回路冷卻劑帶出，通過蒸汽發生器倒U型管將熱量傳遞給二回路工質，使過冷狀態水轉變成飽和蒸汽。飽和蒸汽再流入汽輪機中做功，通過同軸發電機轉換為電能。

蒸汽發生器結構復雜，它是由外殼、水室、管束、管板、和蒸汽干燥器等裝置組成。在蒸汽發生器內部存在著復雜的傳熱過程。例如在蒸汽發生器二回路側，過冷水被逐漸氣化變成飽和蒸汽，在氣化過程中，倒U型管向工質的熱量傳遞包括單相對流換熱、過冷沸騰以及飽和沸騰對流換熱。在沸騰對流換熱過程中，二回路工質局部汽化，形成氣液兩相流。氣泡產生、成長、脫離壁面區域的過程強烈擾動二回路水位及傳熱阻力。而在蒸汽發生器一回路側，冷卻劑向倒U型管的熱量傳遞為單相對流換熱。由于蒸汽發生器系統的非線性、非對稱性、時滯以及兩相流換熱過程的復雜性，目前國內外的相關研究以對蒸汽發生器集總參數建模和穩態性能仿真為主，對蒸汽發生器內部工質動態研究較少，故研究成果并不能用于變工況條件下的蒸汽發生器動態特性仿真，也不能用于改進蒸汽發生器實時液位控制系統的控制品質。

經過對現有技術檢索后發現，授權公告號為CN201410373080.5，授權公告日為2014年10月08日的中國發明專利《一種自然循環蒸汽發生器的熱傳導建模與計算方法》，提出了一種建立反應堆U型管式蒸汽發生器熱傳導計算方法，包括建立倒U型傳熱管一次側壁溫、二次側壁溫和污垢表面溫度傳遞函數，實現了自然循環蒸汽發生器熱傳導的快速計算。該專利主要貢獻在于實現了蒸汽發生器內工質熱傳導的實時計算，但未提出蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布計算方法。綜上，現有公開報道均未涉及核電蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布實時估計問題，這一空缺有待填補。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種核電蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布實時估計方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明提供了一種蒸汽發生器倒U型管金屬壁溫度分布估計方法，包括：

獲取給定時刻下蒸汽發生器的實時運行數據；

將蒸汽發生器劃分為熱段、冷段和汽水分離器，其中熱段和冷段又分別劃分為下降通道和上升通道：下降通道是指外殼與內部套筒之間工質流經的空間，工質向下流動；上升通道是指內部套筒與倒U型管金屬壁之間工質流經的空間，工質向上流動；

利用獲取的蒸汽發生器的實時運行數據，建立下降通道模型，采用差分解法求解下降通道模型，得到當前時刻下降通道底部出口液相工質的溫度、壓力及質量流量；

利用獲取的蒸汽發生器的實時運行數據，建立一回路冷卻劑模型，采用差分解法求解一回路冷卻劑模型，得到倒U型管金屬壁的溫度分布；