[發明專利]蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計方法及系統

有效

• 申請號: 202011308067.3
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112417680B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 惠久武;凌君;袁景淇;鄒恒斐;欒振華;董賀;孫鑫宇;鄧冠華;王浩;高仕航
• 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;F22B1/08;G06F119/08;G06F119/14
• 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: 劉翠

本發明提供了一種蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計方法及系統，獲取蒸汽發生器的實時運行數據；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；計算一回路冷卻劑與倒U型管金屬壁之間以及倒U型管金屬壁與二回路工質之間的傳熱系數；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，得到沿倒U型管高度的二回路工質的流速、溫度、壓力分布，計算沿倒U型管高度的二回路工質質量氣含率分布。本發明用于蒸汽發生器二次側虛假水位甄別，改進水位安全限控制，為蒸汽發生器運行優化及監測提供支撐。

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，涉及一種蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計方法及系統，同時提供了一種相應的終端和存儲介質。

背景技術

蒸汽發生器是核電站的樞紐設備之一，它既是一回路設備，又是二回路設備，是連接一二回路之間的紐帶。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。

蒸汽發生器內部結構極為復雜，內部有4474根倒U型管，以及一級旋葉式汽水分離器和二級蒸汽干燥器。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，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改進蒸汽發生器結構設計和運行優化，也不利于提高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CN110020476B，授權公告日為2020年06月26日的中國發明專利《一種反應堆U型管式蒸汽發生器全三維耦合模型建立方法》，提出了一種建立反應堆U型管式蒸汽發生器全三維耦合模型方法，包括管束區域的幾何模型簡化、管側及殼側計算域的計算節點劃分、管側能量源項處理、殼側能量源項處理、管殼一次側和二次側相同坐標位置通過管壁耦合處能量數據交換處理以及一次側和二次側各節點與周圍節點之間能量數據的交換以及能量源項的相互迭代過程。該專利主要貢獻在于提出了一種蒸汽發生器全三維耦合建模方法，但未提出蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布計算方法。

綜上，現有公開報道均未涉及蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計問題，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蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計方法及系統，同時提供了一種相應的終端和存儲介質。

本發明是通過以下技術方案實現的。

根據本發明的一個方面，提供了一種蒸汽發生器二回路工質質量氣含率分布估計方法，將蒸汽發生器劃分為熱段、冷段和汽水分離器，包括：

獲取給定時刻下蒸汽發生器的實時運行數據；

利用獲取的所述蒸汽發生器的實時運行數據，分別建立熱段、冷段的下降通道模型，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；

利用獲取的所述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，其中一回路冷卻劑與倒U型管金屬壁、預熱段倒U型管金屬壁與二回路工質之間的傳熱系數采用迪圖斯-貝爾特公式計算，沸騰段倒U型管金屬壁與二回路工質之間的傳熱系數采用Chen公式計算；

利用獲取的所述蒸汽發生器的實時運行數據以及得到的所述一回路冷卻劑與倒U型管金屬壁之間傳熱系數，分別建立熱段、冷段的一回路冷卻劑模型，得到倒U型管金屬壁的溫度分布；