本文關(guān)鍵詞：用于教學(xué)實(shí)習(xí)的核電站虛擬仿真系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：核電仿真技術(shù)可以模擬真實(shí)核電站的正常運(yùn)行工況和事故狀態(tài),為相關(guān)技術(shù)人員掌握核電站運(yùn)行原理和事故處理方式提供技術(shù)支持。目前,核電仿真領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出全范圍模擬機(jī)、嚴(yán)重事故模擬機(jī)、仿真分析機(jī)、教學(xué)模擬機(jī)等多種虛擬仿真產(chǎn)品。其中,教學(xué)模擬機(jī)一般以個(gè)人計(jì)算機(jī)作為工作平臺(tái),兼容Windows操作系統(tǒng),通過仿真數(shù)學(xué)模型模擬真實(shí)核電站的物理、工藝和控制過程,并通過設(shè)備軟操控制窗、鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行操作。為了向核電類高等院校學(xué)生提供用于教學(xué)實(shí)習(xí)的現(xiàn)代化工具,本文采用圖形化和模塊化的建模方式,建立了田灣VVER-1000型壓水堆核電站主要熱力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,基于B/S模式集成了田灣核電站的虛擬DCS系統(tǒng),從而開發(fā)了一套較為完善的教學(xué)實(shí)習(xí)用核電站虛擬仿真系統(tǒng)。本文的研發(fā)工作和成果如下：①基于B/S模式構(gòu)建了圖形化的熱力系統(tǒng)仿真建模平臺(tái),仿真建模平臺(tái)采用模塊化的建模思想,將壓水堆核電站的仿真建模分為設(shè)備層(模塊層)、系統(tǒng)層和機(jī)組層的工作。設(shè)備模塊的開發(fā)采用ActiveX控件和LIB動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù),通信程序采用共享內(nèi)存和Soket套接字通信技術(shù),使用FrontPage軟件調(diào)用內(nèi)嵌的ActiveX控件繪制系統(tǒng)的圖形建模頁(yè)面,基于模塊捕捉的圖形轉(zhuǎn)換程序?qū)TML頁(yè)面中的圖形建模頁(yè)面轉(zhuǎn)換為C++語(yǔ)言形式的模型程序VPLANT。仿真建模系統(tǒng)的通用性強(qiáng),可移植性強(qiáng),未來可根據(jù)建模對(duì)象對(duì)設(shè)備模塊庫(kù)進(jìn)一步擴(kuò)展。②集成虛擬儀控系統(tǒng)程序VDCS,采用虛擬AP/FDG的模式構(gòu)建了田灣核電站非安全級(jí)儀控系統(tǒng)TXP和安全儀控系統(tǒng)TXS的虛擬控制器程序,采用WEB網(wǎng)頁(yè)內(nèi)嵌動(dòng)態(tài)宏元素的方式創(chuàng)建了虛擬HMI界面,編寫了DCS所需的各類虛擬功能控制模塊和動(dòng)態(tài)宏元素的程序,基于Soket套接字通信方式完成了VPLANT模型程序、TXP及TXS之間的通信。③根據(jù)田灣VVER-1000機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和熱力特性,基于相關(guān)熱工水力方程,運(yùn)用集總參數(shù)法的方式創(chuàng)建了系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,如蒸汽發(fā)生器、汽輪機(jī)透平單元、給水加熱器、調(diào)節(jié)閥等。采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方式,利用C++語(yǔ)言在LIB庫(kù)中編寫了設(shè)備的模型程序,供模型程序總線程調(diào)用。同時(shí)建立了基于節(jié)點(diǎn)壓力法的流體網(wǎng)絡(luò)模型,以利于程序調(diào)用的矩陣方程形式編寫了流體網(wǎng)絡(luò)模型求解程序,利用圖形轉(zhuǎn)換程序識(shí)別了圖形建模頁(yè)面的流網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系并創(chuàng)建其流體網(wǎng)絡(luò)模型。④根據(jù)田灣核電站熱力系統(tǒng)的技術(shù)資料及DCS系統(tǒng)HMI畫面,在仿真建模平臺(tái)上對(duì)核電站重要熱力系統(tǒng)進(jìn)行建模工作,并將各系統(tǒng)模型集成模型總程序VPLANT.然后對(duì)虛擬儀控系統(tǒng)VDCS和模型程序VPLANT進(jìn)行了基本功能測(cè)試,顯示程序較好的滿足了教學(xué)實(shí)習(xí)的基本要求。對(duì)閥門模塊程序、基于節(jié)點(diǎn)壓力法的流體網(wǎng)絡(luò)求解程序進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試,顯示流體網(wǎng)絡(luò)程序能夠模擬熱力系統(tǒng)中壓力、流量的變化情況,閥門模塊程序能夠反映真實(shí)調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線。高壓加熱器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)試驗(yàn)也準(zhǔn)確地模擬了加熱器在給水流量增加和抽氣流量減少兩種情況下的響應(yīng)情況。
【關(guān)鍵詞】：核電站 虛擬仿真 教學(xué)實(shí)習(xí) 熱力系統(tǒng) 虛擬DCS
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623-4;G642;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)12-14
• 1.2.1 電站仿真機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史12-13
• 1.2.2 仿真支撐平臺(tái)的發(fā)展13-14
• 1.2.3 仿真技術(shù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用14
• 1.3 本文的主要工作內(nèi)容14-16
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 核電站虛擬仿真系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)17-23
• 2.1 虛擬仿真系統(tǒng)概述17
• 2.2 仿真對(duì)象17-21
• 2.2.1 田灣核電站熱力系統(tǒng)17-19
• 2.2.2 田灣核電站DCS系統(tǒng)19-21
• 2.3 程序結(jié)構(gòu)21
• 2.4 研發(fā)步驟21-22
• 2.5 本章小節(jié)22-23
• 第三章 熱力系統(tǒng)圖形化仿真建模平臺(tái)23-32
• 3.1 模塊化和分層化設(shè)計(jì)23-24
• 3.2 軟件架構(gòu)24-25
• 3.3 開發(fā)環(huán)境25
• 3.4 模塊層的實(shí)現(xiàn)25-26
• 3.5 模型程序的數(shù)據(jù)通信26-28
• 3.6 模型程序的運(yùn)行流程28-29
• 3.7 設(shè)備圖元模塊的開發(fā)29-31
• 3.8 本章小結(jié)31-32
• 第四章 集成虛擬DCS系統(tǒng)32-41
• 4.1 虛擬DCS系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)32-33
• 4.2 虛擬DCS的仿真步驟33-34
• 4.3 虛擬控制器的程序?qū)崿F(xiàn)34-36
• 4.3.1 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 4.3.2 虛擬功能控制塊開發(fā)35-36
• 4.4 虛擬HMI的程序?qū)崿F(xiàn)36-39
• 4.4.1 虛擬人機(jī)界面的開發(fā)原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)37-38
• 4.4.2 動(dòng)態(tài)宏元素的開發(fā)38-39
• 4.5 虛擬I/O接口的實(shí)現(xiàn)39-40
• 4.6 本章小節(jié)40-41
• 第五章 流體網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)學(xué)模型41-57
• 5.1 流體網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型41-50
• 5.1.1 流體網(wǎng)絡(luò)的基本概念與分類41-42
• 5.1.2 流體網(wǎng)絡(luò)的支路模型42-47
• 5.1.3 流體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)模型47-48
• 5.1.4 流體網(wǎng)絡(luò)的求解方式48-50
• 5.2 關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)學(xué)模型50-56
• 5.2.1 蒸汽發(fā)生器的數(shù)學(xué)模型50-52
• 5.2.2 閥門的數(shù)學(xué)模型52-53
• 5.2.3 泵與風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型53-54
• 5.2.4 回?zé)峒訜崞鞯臄?shù)學(xué)模型54-55
• 5.2.5 汽輪機(jī)透平單元的數(shù)學(xué)模型55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 熱力系統(tǒng)仿真模型的建立57-67
• 6.1 常規(guī)島區(qū)域建模57-64
• 6.1.1 高壓加熱系統(tǒng)仿真57-58
• 6.1.2 凝汽器系統(tǒng)仿真58-59
• 6.1.3 汽水分離再熱系統(tǒng)仿真59-60
• 6.1.4 主凝結(jié)水系統(tǒng)仿真60-61
• 6.1.5 主蒸汽系統(tǒng)仿真61-62
• 6.1.6 汽輪機(jī)系統(tǒng)仿真62-64
• 6.2 核島區(qū)域仿真64-66
• 6.2.1 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)仿真64-65
• 6.2.2 穩(wěn)壓器及泄壓系統(tǒng)仿真65-66
• 6.3 本章小結(jié)66-67
• 第七章 核電站虛擬仿真系統(tǒng)測(cè)試67-80
• 7.1 虛擬DCS系統(tǒng)測(cè)試67-69
• 7.1.1 動(dòng)態(tài)宏元素功能測(cè)試67-68
• 7.1.2 系統(tǒng)通信測(cè)試68-69
• 7.2 調(diào)節(jié)閥仿真模型的試驗(yàn)與動(dòng)態(tài)特性分析69-71
• 7.3 流體網(wǎng)絡(luò)模型的仿真試驗(yàn)71-75
• 7.4 高壓加熱器系統(tǒng)HPH-6A仿真模型的試驗(yàn)與動(dòng)態(tài)特性分析75-79
• 7.4.1 給水流量增加對(duì)給水加熱器特征參數(shù)的影響76-77
• 7.4.2 抽氣流量減小對(duì)給水加熱器特征參數(shù)的影響77-79
• 7.5 本章小結(jié)79-80
• 第八章 總結(jié)與展望80-82
• 8.1 本文總結(jié)80-81
• 8.2 課題展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 作者簡(jiǎn)介86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：289637