[发明专利]一种浮动核电站二回路主要设备体积优化方法

权利要求书

1.一种浮动核电站二回路主要设备体积优化方法，其特征在于，包括：

(1)建立二回路主要设备结构设计的数学模型，包括蒸汽发生器数学模型、汽轮机数学模型和冷凝器数学模型；

(2)选取优化参数，选择对设备体积影响大的参数作为优化参数，包括蒸汽发生器二次侧压力、冷凝器壳侧压力、传热管外径、传热管节径比；

(3)建立目标函数，目标函数值为上述三种二回路设备的总体积，通过寻找最优的优化参数值组合，得到最小目标函数值；

(4)建立约束条件，从参数约束、性能约束和结构约束三方面建立约束条件，保证优化后设备参数合理；

(5)建立二回路热力方案：配置各个设备的连接关系，使之成为完整的二回路系统；

(6)进行热平衡计算，确定二回路负荷功率，建立各设备之间的质量和能量守恒方程，采用迭代法对方程进行求解，得到各设备相互匹配且能满足二回路负荷功率输出需求的热力方案；

(7)计算设备总体积，将热平衡计算得到的热工参数作为二回路主要设备体积的数学模型的输入，结合优化参数，得到目标函数值；

(8)参数优化，根据粒子个体最优位置和粒子群全局最优位置，通过改进粒子群算法对优化参数进行优化，若粒子进入迟滞状态则引入最优位置扰动，计算粒子速度并得到下一代粒子位置，更新个体最优粒子和全局最优粒子；

(9)重复步骤(6)-(8)，直到完成预先设置的迭代次数，将使目标函数值最小的一组优化参数作为最优解；

其中：所述建立二回路主要设备结构设计的数学模型具体包括：

a.蒸汽发生器数学模型：计算的设计参数包括一回路放热量、一回路冷却剂流量、传热管内径、传热管数量、总换热面积、上筒体高度、上筒体外径、下筒体高度、下筒体外径、管板厚度，蒸汽发生器的尺寸为上筒体尺寸与下筒体尺寸之和：

b.汽轮机数学模型：计算的设计参数包括低压缸级数、低压缸第一级喷嘴高度、低压缸末级动叶高度、低压缸平均动叶直径、低压缸轴向长度、倒车级第一级喷嘴高度、倒车级末级动叶高度、倒车级气缸轴向长度、调节级喷嘴高度、调节级动叶高度、非调节级第一级喷嘴高度、非调节级末级动叶高度、高压缸轴向长度、高压缸平均动叶直径，汽轮机的尺寸为高压缸尺寸与低压缸尺寸之和；

c.冷凝器数学模型：计算的设计参数包括冷凝器长度、冷凝器宽度、冷凝器高度、主室总换热面积、冷却倍率、主室传热管长度、冷凝器主室热负荷、管束直径；

所述目标函数是以主要设备总体积为因变量、优化变量为自变量建立起来函数，在浮动式核电站二回路主要设备尺寸优化的问题中，目标函数表示为整体尺寸与蒸汽发生器二次侧压力p_s、冷凝器壳侧压力p_co、传热管外径d_o和传热管节径比τ之间的函数关系，此目标函数为：

V_z(X^*)＝V_z(p_s,p_co,d_o,τ)

优化问题中包括的设备有蒸汽发生器、汽轮机、冷凝器，因此整体尺寸V_z为三个设备尺寸之和：

V_z＝V_sg+V_t+V_co

其中，V_sg表示蒸汽发生器尺寸、V_t表示汽轮机尺寸、V_co表示冷凝器尺寸；

所述参数优化，具体包括：

a.随机产生规模为m初始粒子群；

b.再次随机产生规模为m初始粒子群；

c.最优位置扰动，即迟滞代数是否大于迟滞代数阈值，如果大于则进行扰动；

d.计算粒子速度；

e.更新个体最优位置、个体最优值、全局最优位置和全局最优值。

2.根据权利要求1所述的浮动式核电站二回路主要设备体积优化方法，其特征在于，所述建立约束条件具体包括：

a.变量约束：对优化变量取值范围的限制；

b.性能约束：是对热工水力参加取值范围的限制；

c.结构约束：是对设备的结构参数的约束。