核电站二回路汽水系统动态在线模型仿真研究

摘要

核能作为一种绿色环保、清洁高效的能源，对优化我国能源结构和促进能源可持续发展具有十分重要的战略意义，安全性在核电发展中至关重要。核电二回路汽水系统在核电总体中占据很大比重，其通过蒸汽发生器与一回路紧密相连，因此二回路的运行同样决定核电站的安全。在核电站运行过程中，采用在线监测和预警技术可以有效提高核电运行的安全性。随着计算机技术和通信技术的不断发展，仿真技术将更多的参与核电站实际系统的控制和在线分析以提高核电站的安全运行系数。因此，对核电站二回路汽水系统进行动态在线模型的仿真研究，对提高核电机组的安全性有着很高的理论和工程价值。
　　本文在分析国内外仿真支撑系统和在线模型的基础上，结合压水堆核电站二回路汽水系统特点，采用图形化建模的设计思想和模块化建模方法开发核电站二回路汽水系统的数学建模软件。本文采用模块化建模思想，以设备为基础进行模块划分，并采用ActiveX控件技术建立二回路系统设备控件模块库。在此基础上，本文采用VisioAutomation技术对流体网络拓扑结构进行分析，建立汽水系统的流体网络模块，解决核电站汽水系统中压力和管路流量的求解问题。本文以KNS（核电站运行数据监测系统）可获得的测点数据为基础，通过分析在线已知参数和待求参数的关系，在已建立的数学模型基础上，对算式和程序进行重新编排，设计汽水系统设备的在线数学模型及相应软件模块，实现汽水系统在线模型仿真。
　　本文在已编制的建模软件中对核电站二回路系统中部分系统进行了阶跃扰动试验和运行时间的试验。阶跃扰动试验结果表明，模型设计正确，动态趋势合理，验证了模型的正确性和可靠性。运行时间试验结果表明，在多核计算机中进行机组的动态在线超实时仿真运行具有很高的可行性，为以后的在线超实时仿真运行研究提供了一条可行的解决方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 仿真支撑环境

1．3 相关领域研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文主要工作

第二章 二回路汽水系统模型需求

2．1 二回路汽水系统流程

2．2 二回路汽水系统设备及运行

2．2．1 主蒸汽系统

2．2．2 再热蒸汽系统

2．2．3 回热加热系统

2．2．4 汽轮机级组

2．2．5 凝汽器和循环水系统

2．3 二回路数字化仪控系统

2．4 二回路汽水系统模型化

第三章 图形化建模软件

3．1 图形化建模软件设计

3．1．1 图形化建模软件设计目标

3．1．2 图形化建模软件的结构

3．1．3 图形化建模软件开发环境和工具

3．1．4 图形化建模软件技术特点

3．2 图形化建模软件的开发

3．2．1 ActiveX控件技术

3．2．2 OCX控件模块库开发

3．2．3 Visio二次开发技术

3．3 图形化建模软件功能实现

3．3．1 Visio页面组态

3．3．2 运行与调试功能

3．3．3 部分数学模型的页面组态

第四章 二回路汽水系统动态数学模型

4．1 模块化建模方法

4．2 设备模块数学模型

4．2．1 管道阻力数学模型

4．2．2 阀门数学模型

4．2．3 泵数学模型

4．2．4 回热加热器数学模型

4．2．5 除氧器数学模型

4．2．6 汽轮机数学模型

4．2．7 汽水分离再热器数学模型

4．2．8 凝汽器数学模型

4．3 热工流体网络建模

4．3．1 流体网络的构成

4．3．2 流体网络支路数学模型

4．3．3 流体网络节点数学模型

4．3．4 流体网络的求解

4．3．5 列主元高斯消去法

4．4 流体网络结构遍历实例

第五章 二回路汽水系统在线模型研究

5．1 在线仿真技术

5．2 二回路汽水系统各模块在线模型

5．2．1 管道阻力在线模型

5．2．2 阀门模块在线模型

5．2．3 泵模块在线模型

5．2．4 加热器在线模型

5．3 系统在线模型运行

第六章 二回路汽水系统模型仿真试验

6．1 仿真建模软件调试

6．2 系统动态在线仿真试验

6．2．1 主蒸汽系统阀门开度阶跃仿真试验

6．2．2 主蒸汽系统边界压力阶跃仿真试验

6．2．3 回热加热器子系统仿真试验

6．3 系统运行时间试验

第七章 结论与展望

7．1 主要工作和结论

7．2 未来工作及展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文