【摘要】：自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器是現(xiàn)有的壓水堆核電廠中連接一回路與二回路的重要換熱設(shè)備。蒸汽發(fā)生器中的水位變量對核安全有著至關(guān)重要的影響。只有將蒸汽發(fā)生器水位控制在容許范圍內(nèi),才能確保核電廠運(yùn)行的安全可靠性�，F(xiàn)有蒸汽發(fā)生器水位控制普遍在E-Irving模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究,雖然使控制算法的研究更加方便,具有一定的適用性,但由于該模型不包含熱工水力過程,不能全面反映出核電站蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行狀態(tài),為了能更好的實(shí)現(xiàn)對核電廠蒸汽發(fā)生器水位的控制,可以利用蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行建模,然而這樣在更加準(zhǔn)確的同時(shí)也使整個(gè)控制系統(tǒng)復(fù)雜度呈指數(shù)增加。由于在蒸汽發(fā)生器實(shí)際運(yùn)行中,水位通常會受到一些因素干擾,在擾動(dòng)情況下由于水位下部氣泡量因局部壓力變化而變化,進(jìn)而出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象,“虛假水位”現(xiàn)象的出現(xiàn)使傳統(tǒng)控制方法在某些情況下不能獲得良好的控制效果,因此蒸汽發(fā)生器水位的動(dòng)態(tài)建模以及先進(jìn)有效的控制方法是本文研究的重點(diǎn)。本文根據(jù)線性參數(shù)變化理論(Linear Parameter Varying,簡稱LPV)建立了基于E-Irving模型的蒸汽發(fā)生器多胞LPV水位模型。參照大亞灣核電廠的蒸汽發(fā)生器的具體參數(shù),基于集總參數(shù)法建立了一種既能反映一定熱工特性又便于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器四階動(dòng)態(tài)水位機(jī)理模型,在100%、70%、50%及30%四個(gè)功率水平條件下,引入了蒸汽流量正階躍以及換熱量正階躍,進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析,驗(yàn)證了模型的有效性。仿真結(jié)果顯示,該模型在擾動(dòng)時(shí),蒸汽發(fā)生器各主要參數(shù)都表現(xiàn)出合理的變化趨勢,準(zhǔn)確的模擬出了“虛假水位”現(xiàn)象。分析了分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性;在歐文多胞LPV水位模型的基礎(chǔ)上,將基于Grunwald-Letnikov(簡稱G-L)定義的分?jǐn)?shù)階算子分別引入蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)主回路、副回路及主副回路中,完成了短記憶分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制器的設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)了基于Oustaloup間接離散化方法改進(jìn)算法的串級分?jǐn)?shù)階水位控制器。由于控制器參數(shù)的整定仍是現(xiàn)階段存在的問題,為了實(shí)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器水位控制器參數(shù)的自動(dòng)整定,本文采用模糊自適應(yīng)以及混沌粒子群兩種不同類型的智能控制算法來自動(dòng)調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)。仿真結(jié)果仿顯示,所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階控制器以及智能調(diào)參算法均是有效的,其中以改進(jìn)的Oustaloup間接離散化串級分?jǐn)?shù)階水位控制器效果最優(yōu)。雖然兩種智能尋優(yōu)方法均取得了較好的效果,但由于混沌粒子群智能尋優(yōu)方法不依賴于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則,更適用于工程模型,根據(jù)已獲得的結(jié)果,對所建立的蒸汽發(fā)生器水位動(dòng)態(tài)機(jī)理模型,設(shè)計(jì)了基于混沌粒子群的改進(jìn)Oustaloup分?jǐn)?shù)階水位控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果顯示,該智能控制系統(tǒng)能有效減弱“虛假水位”,較好的實(shí)現(xiàn)了自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器水位的在線自動(dòng)控制。
【圖文】：

圖 2.1 蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖過冷水，而上升通道流動(dòng)的是溫度差。在相同壓力下，密度差促再循環(huán)水與給水混合后，一起流，被傳熱管里的從堆芯獲取過熱預(yù)熱段由過冷被加熱到飽和，持沸騰狀態(tài)。的水力流動(dòng)特性分析可發(fā)現(xiàn)，沸熱特性與流動(dòng)特性復(fù)雜度大大。冷 卻 劑冷卻劑

在蒸汽發(fā)生器的環(huán)形下降空間中，，使水位稍稍度降低，使其過冷度增加，導(dǎo)致水在上升通道度固定，使沸騰區(qū)間減短，沸騰作用減弱，含速度增加，下降通道水位降低。同時(shí)，因?yàn)楹唤档�。這種現(xiàn)象叫做水位收縮現(xiàn)象。在水循環(huán)流量減少，導(dǎo)致上升通道的沸騰區(qū)間變長于給水流量，水位不斷上升，直到給水流量與量突然減少時(shí)，將出現(xiàn)水位膨脹現(xiàn)象。其原因動(dòng)態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)如圖 2.3 所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM623.91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2681754