[发明专利]压水堆核电站稳压器水位和压力复合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种压水堆核电站稳压器水位和压力复合控制方法。

背景技术

在21世纪，核能是解决能源供应不足的主要途径。我国是能源相对短缺的国家，开发核电无疑是解决我国能源不足的可靠手段。近十年来，我国核电事业已实现从无到有，并进入快速发展的阶段。但目前核电在我国总发电量中占的比例还非常少，总装机容量与发达国家相比，还是有很大的差距。随着我国经济建设的快速发展，能源供需矛盾也会日益突出，为解决此问题，我国核电建设必定会取得长足的发展。

调整能源结构，大力开发水电，优化发展煤电，积极推进核电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发电。从“适度”到“积极”，中国核电在中国电力资源中的位置也由于这个规划的披露得到了确切的落实。预计2020年前，中国将新建27个百万千瓦级核电机组，核电总规模将达到建成4000万千瓦，在建1800万千瓦；核电在中国能源供应总量中的比重将由现在的2%左右提升到4%。

我国已经引进了几种核电技术，以压水堆为主的热中子反应堆是主流堆型。如何确保核电机组在服役期间安全正常地运行，充分发挥核电机组的系统热经济性，尽快回收投资成本，是我们当前迫切需要研究的问题。

稳压器是压水堆核动力装置中的一个重要设备，在压水堆核电站的运行过程中，稳压器控制系统作为一个重要的环节,在确保稳压器的压力和水位按照预期规律变化的过程中起到非常重要的作用。

稳压器控制系统的作用是使稳压器的压力(即压水堆冷却剂系统的压力)和水位保持在设定值。负荷的变化或堆芯反应性扰动，都可能导致主冷却剂平均温度发生变化，从而引起冷却剂体积发生变化，稳压器的压力(即一回路系统中冷却剂的压力)、水位也会随之而变。一回路压力、水位过高，或压力、水位过低都不利于反应堆的安全运行。因此，保持稳压器压力、水位在规定的限值以内，对压水堆正常运行具有非常重要的意义。

稳压器控制主要包括压力控制和水位控制两方面。

稳压器压力控制系统的作用是维持稳压器压力为其整定值，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。

稳压器水位控制系统使稳压器水位维持在由负荷决定的整定值上，以保证压力调节的良好特性，同时在调节过程中限制上充流量的最大值和最小值，以避免经热交换器的上充流量太小，使经过下泄孔板的下泄流汽化；或上充流量太大，不能满足主泵的封注水压头。

现有压水堆的稳压器压力、水位控制系统是相互独立的，分别完成稳压器压力、水位控制功能的控制系统。

如图1所示稳压器压力控制系统原理图。其中控制器用来设定不同的压力定值P₀，驱动电路主要完成对喷雾阀、释放阀、电加热器等设备实施驱动。

根据稳压器的压力信号系统自动或手动控制电加热器的通断、喷雾阀、释放阀的开闭，来保证压力在规定范围内变化，当稳压器压力超过规定的限值时，发出报警信号。

如图2所示稳压器水位控制系统原理图。稳压器水位控制系统通过稳压器水位信号控制补水泵的启停和排水阀的开闭，将稳压器水位维持在规定的限值以内，保持冷却剂系统具有恒定的冷却剂装量。当稳压器水位超过规定的限值时，发出报警信号。

稳压器是一个大惯性、非线性、多干扰的被控对象，内部存在喷淋、加热等复杂的热工和流体力学过程，难以获得精确的数学模型，由于理论本身的局限性，以经典控制理论为设计基础的传统控制系统不可避免地存在明显的不足，很难获得满意的控制效果。

采用模糊控制方法来解决压水堆稳压器的压力和水位控制的研究已经取得了一些成果。清华大学模糊控制实验室提出了稳压器压力和水位的模糊综合控制方案；但是在当时的设计中，模糊控制器的设计参数是根据经验选择的；随后又采用了遗传算法(GA)自动生成稳压器压力模糊控制器的设计参数(以下简称GA-FC)；但是，GA算法的实时性较差。其他一些人也对稳压器的特性及控制系统进行了研究。

近年发展起来的智能控制算法显示出了其强大的生命力，可以使得控制系统模仿人类或生物通过在实践中不断学习、积累经验而达到有效的控制，可以在传统控制中加入逻辑推理和启发式知识学习。通过将典型智能控制方法之间互相融合形成的复合控制方法，或典型智能控制方法、先进控制方法和常规控制方法之间交叉综合形成的复合控制方法，逐步逼近所研究问题的最优解。智能控制凭其全局优化性能及适于处理复杂问题的能力得到了人们越来越多的重视。

发明内容