[發明專利]蒸汽發生器二回路再循環水質量流量估計方法及系統

有效

• 申請號: 202011308103.6
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112417780B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 惠久武;凌君;袁景淇;鄒恒斐;欒振華;孫鑫宇;董賀;鄧冠華;王浩;高仕航
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;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: 徐紅銀

本發明提供了一種蒸汽發生器二回路再循環水質量流量估計方法及系統，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、壓力分布；建立汽水分離器模型，得到汽水分離器出口氣相工質、液相工質的溫度、壓力和質量流量，進而計算當前時刻蒸汽發生器的二回路再循環水質量流量。

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二回路再循環水質量流量實時估計(辨識)方法及系統。

背景技術

蒸汽發生器是核電站的主要設備之一，它既是連接核電站一、二回路之間的樞紐，同時又起到了隔離一二回路的作用。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。

自然循環蒸汽發生器內部結構復雜，在二次側，由給水和再循環水混合成的混合水沿著倒U型管束沖刷倒U型管，被逐漸加熱成飽和蒸汽。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CN201911135338.7，授權公告日為2020年03月17日的中國發明專利《一種立式蒸汽發生器熱力性能評估系統和方法》，提出了一種建立反應堆U型管式蒸汽發生器熱力評估系統，根據每一不同區域的溫差傳熱或壓降損失建立殼側不同區域的殼側下降通道熵產模型、殼側管束上升區域熵產模型、汽水分離混合區域熵產熵產模型以及殼側管束入口區域熵產模型。該專利主要貢獻在于研究了蒸汽發生器內部工質的換熱全過程，但未提及蒸汽發生器二回路再循環水質量流量計算方法。

綜上，現有公開報道均未涉及核電蒸汽發生器二回路再循環水質量流量實時估計問題，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二回路再循環水質量流量實時估計方法及系統，實現了對現有蒸汽發生器二回路不可測量的再循環水質量流量的實時估計。

本發明第一方面，提供一種蒸汽發生器二回路再循環水質量流量估計方法，包括：

獲取給定時刻下蒸汽發生器的實時運行數據；

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，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，求解一回路冷卻劑模型，得到冷卻劑溫度、壓力、流速分布、一次側傳熱系數分布以及倒U型管金屬壁的溫度分布；

利用獲取的蒸汽發生器的實時運行數據、所述倒U型管金屬壁的溫度分布以及得到的下降通道底部出口液相工質的溫度、壓力及質量流量，建立上升通道模型，求解上升通道模型，得到當前時刻沿倒U型管高度的二回路工質的流速、溫度、壓力分布以及二次側傳熱系數分布；所述當前時刻沿倒U型管高度的二回路工質的流速、溫度以及壓力分布包括上升通道頂部出口氣液混合物工質的流速、溫度以及壓力；