秦山第二核电厂稳压器压力与液位控制系统仿真研究.pdfVIP

秦山第二攘电厂稳压器压力和液位 控制系统仿真研究 董化平张建民刘辉． (西安交通大学) 摘要本文利用核电厂仿真系统的SimPort平台构建了秦山第二核电厂一号机组稳压器压力 和液位控制系统的仿真模型，并且在该仿真系统上进行了各种工况下的仿真实验和研究，获得了 控制系统的一些最佳整定参数，具有一定的工程实际应用价值。 关键词核电厂稳压器控制系统SimPort仿真 1稳压器压力和液位控制原理 秦山第二核电厂一号机组稳压器压力控制原理如图1所示，它的功能主要是维持稳压器压力 为其设定值15．4MPa，使在正常瞬态下不致引起紧急停堆，也不会使稳压器安全阀动作。控制通 道由比较器、PID控制器、控制特性函数发生器以及驱动装置组成。比较器将稳压器压力测量值 与压力设定值相比较以产生压力偏差，然后经PID控制器运算得到补偿压差。补偿压差通过各自 的控制特性函数发生器分别对喷淋阀和比例式加热器实施连续控制，对通断式加热器实施断续控 制而最终实现稳压器压力的控制。 图1稳压器压力控制原理图 稳压器液位控制原理如图2所示，它的功能主要是使稳压器液位维持在由负荷所确定的设定 值上，从而使稳压器能很好的完成其对一回路压力的控制。液位控制系统是一个串级复杂控制系 统，通过调节上充流量的大小以控制稳压器的液位。液位控制器(PI)处理液位测量值和设定值 的偏差信号，并根据下泄流量计算出上充流量的设定值。流量控制器(PI)以该设定值为基准， 通过控制上充流量阀的开度来调节化学与容积控制系统的上充流量，从而最终实现稳压器液位的 控制 198 上窕蔡 图2稳压器液位控制原理图 2压水堆核电厂仿真系统简介 本文研究所用的工具是美国Data 该系统是基于PCNT／2000／XP环境下的一般压水堆核电厂实时仿真系统，由服务器、教员机和 学员机所组成，可用于模型研究、安全分析以及核电厂操作人员的培训等。系统的核心软件采用 R／T。SimPort为该系统的仿真平台，它提供了 美国核安全分析软件RELAP5的实时版本RELAP5 丰富的工具库和友好的人一机对话界面，采用面向对象的图形建模方式。它的兼容性好，能非常 方便的加载FORTRAN、C和c++等语言程序，同时具有数据快照、远程控制以及过程回放再现等 功能。 本文就是基于SimPort仿真平台构建了秦山第二核电厂一号机组稳压器压力和液位控制系统 仿真模型，然后用该仿真模型替换原核电厂仿真系统的稳压器压力和液位控制系统，并且在所构 建的仿真系统下进行了各种工况下的仿真实验和研究，获得了控制系统的一些最佳整定参数。 3压力和液位控镧系统仿真建模 基于SimPort仿真平台所构建的秦山第二核电厂一号机组稳压器压力和液位控制系统仿真图 分别如图3和图4所示。 图3稳压器压力控制系统仿真图 图4稳压器液位控制系统仿真图 值范围为0～60s。液位控制系统的液位控制器为PI控制器，肠取值范围为0．5～10，乃取值 4压力和液位控制系统仿真实验和研究 4．1汽轮机负荷阶跃变化+10％FP -l曩 6 5 l●●■ 豇 4 雌慧＼R蹬臻鼬爨 I5 3 时间／分 图5负荷阶跃变化+10％FP过程中稳压器压力随不同而变化曲线 图5所示为90％FP稳态运行1分钟后汽轮机负荷发生+10％FP阶跃变化时稳压器压力变化 曲线，图中曲线分别表示在控制器其它参数不变(即赂=1I1=750s)仅改变孙值时曲线变化 情况。微分的作用主要是用来提高压力控制系统的瞬态响应速度，乃的存在对于抑制压力的变 化峰值有利，但它会引起不必要的动力卸压阀动作而对核电厂安全运行不利。故选取To=0．1s 以牺牲小范围的动态性能来提高系统的可靠性和安全性。