發(fā)布時間：2020-06-13 09:56

【摘要】：蒸汽發(fā)生器是產(chǎn)生汽輪機所需蒸汽的換熱設(shè)備,在能量轉(zhuǎn)換的過程中,蒸汽發(fā)生器既是一回路設(shè)備,也是二回路設(shè)備,所以被稱為一、二回路的樞紐。由于蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)本身具有非線性、高復(fù)雜性、非最小相位,以及“膨脹”和“收縮”現(xiàn)象使得蒸汽發(fā)生器水位控制變得非常困難。目前CPR1000核電廠中蒸汽發(fā)生器水位的控制方法是傳統(tǒng)的串級PID控制,這種控制方法難以滿足核動力裝置瞬態(tài)情況下的自動控制要求,因此本文考慮將魯棒H∞控制方法應(yīng)用到蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)的設(shè)計中。本文將CPR1000核電廠的蒸汽發(fā)生器水位數(shù)學(xué)模型與線性參數(shù)變化(Linear Parameter Varying, LPV)理論相結(jié)合,研究了魯棒H∞控制問題。首先,建立仿射LPV水位模型,對此蒸汽發(fā)生器水位模型的“虛假液位”現(xiàn)象進行分析。其次,設(shè)計了單PID控制器、雙PID控制器,以及串級PID控制器,仿真驗證了所設(shè)計的PID控制器對水位控制的有效性。然后基于LPV理論,利用魯棒控制理論設(shè)計了分段狀態(tài)反饋凰控制器和分段輸出反饋H∞控制器,仿真結(jié)果驗證了這兩種控制器能夠有效地控制蒸汽發(fā)生器水位,并且滿足一定的性能指標。為了提高控制性能,設(shè)計了分段狀態(tài)反饋H∞控制器與PID結(jié)合的復(fù)合控制器。最后,通過計算所設(shè)計的蒸汽發(fā)生器水位控制器的均方誤差(Mean Square Error,簡稱MSE)性能指標值和最大超調(diào)量(Maximum Overshoot,簡稱MO)性能指標,對控制器的性能進行評價。
【圖文】：

型有壓水反應(yīng)堆、沸水反應(yīng)堆、重水反應(yīng)堆等堆型。在商用的核電廠中用的比較多的逡逑是壓水反應(yīng)堆。壓水堆核動力裝置主要由兩個回路系統(tǒng)組成，即一回路系統(tǒng)和二回路逡逑系統(tǒng)。其原理流程如圖１．１。逡逑汽輪機進氣《逡逑（（＂＾邋＿＿逡逑二目路系統(tǒng)邐ＩＬ—－逡逑ｆ汽輪機逡逑蒸汽發(fā)生器邐拾＾刺《邐＾邋１逡逑控制樣及驅(qū)動機構(gòu)邐邐ｉ＝ｗ＝？＼邐邐？邋Ｉ逡逑邐邋ｙ邐冷凝器逡逑Ｊ１邋—邐ＬＪ廣逡逑＾邐｜｜邐邐邋給水泵逡逑＝ＵＪＩ——逡逑反應(yīng)堆Ｉ邐一回路系統(tǒng)逡逑Ｖ邐／邐主邐）逡逑圖１．１壓水堆核動力裝置流程簡圖逡逑一回路系統(tǒng)由主循環(huán)泵、蒸汽發(fā)生器（Ｓｔｅａｍ邋Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＳＧ）、穩(wěn)壓器、管道以及逡逑閥門組成。反應(yīng)堆堆芯通過裂變反應(yīng)產(chǎn)生出大量的熱量傳遞給主冷卻劑，冷卻劑被主循逡逑環(huán)泵送到蒸汽發(fā)生器內(nèi)，，熱量通過蒸汽發(fā)生器的Ｕ型管管壁被傳遞給二回路水，冷卻之逡逑后再由主循環(huán)泵送回到反應(yīng)堆內(nèi)，如此循環(huán)往復(fù)。逡逑二回路系統(tǒng)是將蒸汽的熱量轉(zhuǎn)換成機械能或者電能的裝置。二回路系統(tǒng)主要由汽輪逡逑機、汽水分離器、冷凝器、給水泵、給水加熱器、除氧器等設(shè)備及相應(yīng)的管道、閥門組逡逑成。二回路的給水在蒸汽發(fā)生器內(nèi)吸收一回路冷卻劑傳給的熱量后變成蒸汽，然后進入逡逑汽輪機做功，最終的乏汽全部進入冷凝器中凝結(jié)成水，然后經(jīng)過低壓加熱器，除氧器，逡逑最終由給水泵送到高壓加熱器，之后再返回到蒸汽發(fā)生器換熱，這樣就構(gòu)成二回路的密逡逑閉循環(huán)［６］。逡逑２逡逑

（１）水位對蒸汽流量階躍變化的響應(yīng)逡逑由圖２．１邋（ａ）可以看出水位對蒸汽流量階躍變化的響應(yīng)，當蒸汽流量階躍增加時，水逡逑是先上升后下降，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因如下，當蒸汽負荷不斷的增加時，ＳＧ的蒸汽逡逑力會快速下降的。那么在上升通道中將會有越來越多的汽泡產(chǎn)生，這將使得循環(huán)水的逡逑環(huán)流動的阻力增加，從而使循環(huán)的流量減小，之后給水將會在下降通道的上部空間積逡逑，這樣就會使得水位上升。另一個原因是蒸汽發(fā)生器流量突然增加，會使再循環(huán)流量逡逑加，那么下降通道環(huán)形空間水位將會上升。逡逑由于上述的兩個原因，我們觀察到水位迅速上升的現(xiàn)象。通常我們稱這一現(xiàn)象為“水逡逑膨脹”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般會出現(xiàn)在水位調(diào)節(jié)器作用之前，過渡過程之后，蒸汽流量逡逑大于給水流量，從而水位會逐漸下降。逡逑（２）水位對給水流量階躍變化的響應(yīng)逡逑如圖２．１邋（ｂ）所示，當給水流量階躍增加時，水位先是稍有上升，然后又降低，后逡逑又恢復(fù)上升，這種現(xiàn)象通常叫作“水位收縮”現(xiàn)象。這是由于給水流量突然增加，ＳＧ逡逑
【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】：2014
【分類號】：TM623

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 伍浩松;;福島核事故基本未改變?nèi)驅(qū)Πl(fā)展核能的態(tài)度[J];國外核新聞;2012年03期

2 程啟明;汪明媚;薛陽;胡曉青;王映斐;;基于自抗擾串級控制的蒸汽發(fā)生器水位多模型控制方法[J];電力自動化設(shè)備;2012年03期

3 汪明媚;程啟明;王映斐;胡曉青;;基于自適應(yīng)GA自抗擾控制在蒸汽發(fā)生器水位控制中的應(yīng)用研究[J];核動力工程;2011年06期

4 周世梁;張鵬;劉玉燕;;基于H_∞回路成形方法的蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)主控制器參數(shù)整定[J];原子能科學(xué)技術(shù);2011年10期

5 廖衛(wèi)強;劉成;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-PID在船舶核動力裝置蒸汽發(fā)生器水位控制中的應(yīng)用[J];船舶工程;2011年S2期

6 張永生;馬運義;;蒸汽發(fā)生器水位的模糊-PID復(fù)合控制[J];船海工程;2011年02期

7 米克嵩;谷俊杰;徐培培;;內(nèi)模控制方法在核電廠蒸汽發(fā)生器水位系統(tǒng)的應(yīng)用[J];核動力工程;2010年06期

8 李鳳宇;陸古兵;張龍飛;劉東;;蒸汽發(fā)生器水位雙PI控制的改進研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2010年S1期

9 張永生;馬運義;高偉;胡剛義;唐瀅;;核動力蒸汽發(fā)生器水位的前饋反饋控制[J];船海工程;2010年04期

10 王衛(wèi);王俊玲;韓偉實;;蒸汽發(fā)生器水位的分段H_∞控制[J];核動力工程;2009年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 劉春容;蒸汽發(fā)生器水位模型預(yù)測控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 王挺;核電蒸汽發(fā)生器水位復(fù)合模糊控制的研究[D];上海電力學(xué)院;2011年

3 米克嵩;核電站蒸發(fā)器水位系統(tǒng)的內(nèi)�？刂品椒ǖ难芯縖D];華北電力大學(xué)（河北）;2010年

4 董子亮;基于PID和H_∞控制方法的蒸汽發(fā)生器水位控制[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 卓秀娟;基于T-S模型的蒸汽發(fā)生器水位模糊控制[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

6 王忠信;基于LMI方法的蒸汽發(fā)生器水位的控制[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

7 張丕鋼;秦山三期蒸發(fā)器液位控制模型的建立與特性研究[D];上海交通大學(xué);2006年

本文編號：2711001