压水堆核电站蒸汽发生器水位的多模型内模控制

发布时间：2020-09-28 11:03

　　蒸汽发生器为压水堆核电站中动力设备之一,在运行过程中,蒸汽发生器的水位必须控制在一定范围内,过高或过低,都会影响核电站的正常运行。但由于被控对象存在变工况、参数不确定性和非线性,如果采用精确的数学模型来设计控制器,往往难以得到满意的控制效果,甚至会造成无法控制。因此为了实现对蒸汽发生器水位的控制,本文针对被控对象的特点,采用多模型内模控制策略对其进行控制。因内模控制器对于大时滞系统的控制和抗扰性的改善效果显著,且结构简单、易进行在线调整及参数整定等优点,首先利用降阶后的二阶等效模型研究设计了各典型工况下蒸汽发生器水位内模控制器作为子控制器。而后采用基于性能指标的加权策略,在线计算加权系数,最后由各个控制器输出与权值乘积之和作为实际的总控制输出。多模型内模控制具有较好的鲁棒性,也克服了由于对象特性变化带来的输出扰动,计算方便。经仿真证明,此类控制器能达到良好的稳定性和跟踪速度,并能够有效地克服系统连续变负荷对水位的影响。同时针对如何寻取最优加权系数,本文又提出了利用粒子群算法对加权系数进行离线优化的方案,来求取各个工况下的最优加权系数值。根据仿真结果表明,当系统稳定于某一特定工况下,利用粒子群算法离线优化后的加权系数相较于在线计算能得到更好的控制效果。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL353.13
【部分图文】：

蒸汽发生器,网络预测,水位

并达到了令人满意的效果。国内相关文献中，文献[12]应用了一种模糊控制器的系统化设计方法。该方法将控制器逐一分解，设计了多个独立子系统的线性最优控制器(LQR )，既简化了设计又保证了系统的渐进稳定性。仿真实验显示该方法控制效果在反应速度和超调等方面优于先前的分层模糊自适应控制。文献[13]设计的模糊控制器，主要针对于低功率时的水位控制，以水位偏差和将核电站测得变量进行综合计算后得出的流量偏差为输入信号，其隶屈度函数也分别山水位偏差和流量偏差决定。通过仿真分析，在核电厂低功率运行时该模糊控制器能够存效的避免蒸汽发生器水位的大幅度脉动并显著降低紧急停堆的发生概率，卩彳时能够保证给水流量平稳调节1. 3. 2. 2神经网络控制文献[14]采用了递归神经网络，首先利用其建造了多步神经预测器应川厂-蒸汽发生器动态过程建模，采用梯度下降算法和并行学习结构，结合传统的P1控制器，来算取控制器的增益自适应律。并设11?了 U适应PI控制器，利川在线丨'1)5应调节增益优化控制蒸汽发生器水位。

特性图,给水流量,水位动态,阶跃变化

图2-2给水流量阶跃变化时水位动态特性当给水流量出现正阶跃扰动变化时，如上图所示，水位变化先下降后升高，“虚假水位”现象明显。“虚假水位”即在给水流量变化初期，蒸汽发生器水位与给水变化方向相反的现象，这种逆反应现象是水位变化的重要特征。此现象的发z|(，主要是山于增加给水流量时，给水的温度要低于蒸汽发生器堂内原懾的饱和汽水混合物，故从屮吸取…部分热量后使部分液相汽泡瓦解，导致数量城少，从而引起最初水位的下降。经过段时M的适应后，蒸汽流最|」汽泡数定时，山于给水流量大于蒸汽流量，蒸汽发生器水位在一个较低位置开始缓慢上/1。丨I彳时，4<同负荷下各条曲线变化的趋势是相同的，担其变化幅值和滞丨r7时叫都不同，W低负荷下流量相对较小，且难以保证测量精度，反馈信?出现延迟现象，故负荷越低，滞rTT叫越L<:iL变化幅值越大。2.4.2蒸汽流量扰动下的水位特性

特性图,蒸汽流量,水位动态,阶跃变化

图2-3蒸汽流量阶跃变化时水位动态特性同样，如上图所示，可发现当蒸汽流量阶跃变化时，水位的变化也会出现“虚假水位”现象，且与给水流量变化时的变化趋势是相反的。变化初期，水位先呈现短暂丨t升现象，这主要是因为蒸汽流量僧大时，室内汽相应力减小，液闻汽泡体积增大，形成水位上升的假象。达到最高值后，山于蒸汽流量大于给水流量，质量平衡原理导致水位^u始出现F降趋势，且随着负荷增加，水位降低越快，即滞后时叫短，变化幅值也越小，这也是高负荷比低负荷水位更易控制的原W。W负荷变化T，蒸汽流量变化Ijjjiii，蒸汽压；力响应I1IUA变动，故“虚假水位”现象较给水流S变化时更为显2.5本章小结本章t要介绍了现运行核屯站蒸汽发生器的几种主要分类及U形管纟1然循环蒸汽发器的结构，并报掘其结构分析了蒸汽发生器的工作原理。简单了解

【参考文献】