核动力装置给水系统的控制方法、装置、设备及存储介质 |
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| 申请号 | CN202311534082.3 | 申请日 | 2023-11-15 | 公开(公告)号 | CN117663107A | 公开(公告)日 | 2024-03-08 |
| 申请人 | 中国船舶集团有限公司第七一九研究所; | 发明人 | 李献领; 周天成; 孙衢骎; 柯志武; 郑伟; 郭晓杰; 陶模; 王晨阳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及给 水 控制技术领域，尤其涉及一种核动 力 装置给水系统的控制方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：测定各工况下所述给水系统的系统工作点；调节给水系统中给水集管与 蒸汽 集管之间的设定压差的数值，测定各个工况下的给水系统的噪声，分别测定各个工况下给水系统的噪声最小值对应的给水 泵 转速和给水调节 阀 开度，确定各工况下的噪声最小值时的系统工作点。本发明既有益于给水系统的安静化运行，又避免了传统控制方法面临的给水泵转速控制和调节阀开度控制彼此耦合问题，能够大幅缩短给水调节时间，显著改善 蒸汽发生器 控制过程的动态响应性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种核动力装置给水系统的控制方法，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 核动力装置给水系统的控制方法、装置、设备及存储介质技术领域[0001] 本发明涉及给水控制技术领域，尤其涉及一种核动力装置给水系统的控制方法、装置、设备及存储介质。 背景技术[0002] 蒸汽发生器是核动力装置的主要设备之一，其主要功能是把一回路反应堆产生的热量传递给二回路给水，使二回路给水变为一定温度和压力的蒸汽。在自然循环蒸汽发生器的运行过程中，需要控制自然循环蒸汽发生器的水位在一定范围内，如果蒸汽发生器水位过低则会影响动力系统的运行安全性和蒸汽发生器的传热性能，如果水位过高则导致汽水分离效果差，损害蒸汽发生器中汽轮机叶片的寿命。 [0003] 因此，需要对蒸汽发生器的水位进行准确的控制。 发明内容[0005] 为实现上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种核动力装置给水系统的控制方法，包括： [0007] 调节所述给水系统中给水集管与蒸汽集管之间的设定压差的数值，测定各个工况下的给水系统的噪声，分别测定各个工况下给水系统的噪声最小值对应的给水泵转速和给水调节阀开度，确定各工况下的噪声最小值时的系统工作点； [0008] 通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速的超调不超过第一阈值； [0009] 通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度不超过第二阈值。 [0011] 在本发明的一个实施例中，通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度上升至指定液位高度的时间不超过第二时间阈值。 [0012] 在本发明的一个实施例中，所述通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速上升至指定转速的时间不超过第一时间阈值，包括： [0013] 根据给水泵的设定转速生成所述给水泵的转速指令，并获取所述给水泵的实际输出转速； [0014] 根据所述实际输出转速与所述设定转速转速的差值调整所述转速指令，测量所述给水泵转速达到所述设定转速的时间。 [0015] 在本发明的一个实施例中，所述通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度上升至指定液位高度的时间不超过第二时间阈值，包括： [0016] 根据蒸汽发生器的设定液位高度生成所述给水调节阀开度的控制指令，并获取实际的给水调节阀开度对应的液位高度； [0017] 根据所述实际的给水调节阀开度对应的液位高度与所述设定液位高度的差值调整所述控制指令，测量随给水调节阀开度变化的蒸汽发生器的液位高度达到所述设定液位高度的时间。 [0018] 另一方面，本发明还提供一种核动力装置给水系统的控制装置，包括： [0019] 工况模块，用于测定各工况下所述给水系统的系统工作点，所述工作点包括对应工况下的给水泵转速和给水调节阀开度； [0020] 调节模块，用于调节所述给水系统中给水集管与蒸汽集管之间的设定压差的数值，测定各个工况下的给水系统的噪声，分别测定各个工况下给水系统的噪声最小值对应的给水泵转速和给水调节阀开度，确定各工况下的噪声最小值时的系统工作点； [0021] 第一回路控制模块，用于通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速的超调不超过第一阈值； [0022] 第二回路控制模块，用于通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度不超过第二阈值。 [0023] 在本发明的一个实施例中，所述第一回路控制模块通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速上升至指定转速的时间不超过第一时间阈值。 [0024] 在本发明的一个实施例中，所述第二回路控制模块通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度上升至指定液位高度的时间不超过第二时间阈值。 [0025] 第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，其包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行上述中任一项实施例所述方法的步骤。 [0026] 第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有可由访问认证设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在访问认证设备上运行时，使得所述访问认证设备执行上述中任一项实施例所述方法的步骤。 [0027] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果： [0028] 本发明提供的一种核动力装置给水系统的控制方法、装置、设备及存储介质，在优化给水系统工作点的基础上，对传统的以调节阀开度和给水泵转速为输入、以给水集管与蒸汽集管间的压差和给水流量为输出的两输入两输出的给水系统进行解耦，既有益于给水系统的安静化运行，又避免了传统控制方法面临的给水泵转速控制和调节阀开度控制彼此耦合问题，能够大幅缩短给水调节时间，显著改善蒸汽发生器控制过程的动态响应性能。附图说明 [0029] 为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0030] 图1是相关技术提供的一种核动力装置给水系统的结构示意图； [0031] 图2是本发明实施例提供的一种核动力装置给水系统的控制方法的流程示意图； [0032] 图3是本发明实施例提供的一种核动力装置给水系统的控制回路的结构示意图； [0033] 图4是本发明实施例提供的一种核动力装置给水系统的控制回路的结构示意图； [0034] 图5是本发明实施例提供的一种核动力装置给水系统的参数示意图； [0035] 图6是本发明实施例提供的一种核动力装置给水系统的控制回路的结构示意图； [0036] 图7是本发明实施例提供的一种电子设备的示意图； [0037] 图8是本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。 具体实施方式[0038] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0039] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。 [0040] 需要说明的是，本发明涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。 [0041] 可以理解地，实际运行过程中，通常将给水流量调节作为维持蒸汽发生器水位处于设定高度的控制手段，即通过增大或减小蒸汽发生器的给水流量来维持蒸汽发生器水位以防其过高或过低。 [0042] 相关技术中的一种核动力装置给水系统的组成原理如图1所示，运行过程中，上述给水调节系统是以给水阀开度、给水泵转速为输入，给水集管与蒸汽集管间的压差、给水流量为输出，形成的两输入两输出的耦合系统，两个输入参数和两个输出参数之间是互相影响的。正是由于这种系统的耦合特性才导致给水流量的调节时间长、动态性能差。 [0043] 本发明将传统的给水调节阀开度和水泵电机转速共同作用下蒸汽发生器的给水系统进行工作点优化，有益于给水系统的安静化运行；结合优化后的工作点，将给水系统控制分为给水泵转速控制与调节阀开度控制过程两个独立的控制过程，任一控制过程在所设计的控制器的作用下均可快速达到稳定状态，避免了传统控制方法面临的两个控制过程相互耦合的问题，既有益于给水系统的安静化运行，又避免了传统控制方法面临的给水泵转速控制和调节阀开度控制彼此耦合问题，能够大幅缩短给水调节时间，显著改善蒸汽发生器控制过程的动态响应性能。 [0044] 如图2所示，本发明实施例提供了一种核动力装置给水系统的控制方法，包括步骤： [0045] 测定各工况下所述给水系统的系统工作点，所述工作点包括对应工况下的给水泵转速和给水调节阀开度； [0046] 调节所述给水系统中给水集管与蒸汽集管之间的设定压差的数值，测定各个工况下的给水系统的噪声，分别测定各个工况下给水系统的噪声最小值对应的给水泵转速和给水调节阀开度，确定各工况下的噪声最小值时的系统工作点； [0047] 通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速的超调不超过第一阈值； [0048] 通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度不超过第二阈值。 [0049] 具体地，确定不同工况下给水系统工作点pi(ωi,ki)，其中pi为工况i的工作点，ωi为工况i对应的给水泵转速，ki为工况i对应的给水调节阀开度。针对实际的核动力装置给水系统，假定需要7个功率等级的工况，通过改变给水集管与蒸汽集管间的设定压差值，以给水系统振动噪声值最小化为原则，试验测定满足不同工况下给水需求的ωi和ki，其中i∈{1,2,…,7}。 [0050] 具体地，给水泵的转速控制包括两种控制策略，如图3所示的开环控制策略和如图4所示的闭环反馈控制策略，其中，开环控制策略实施简单，闭环控制策略可以获得更快的响应速度。 [0051] 图3中，ω1为控制器输出的转速指令，ω2为给水泵的实际转速。 [0052] 在一些实施例中，通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速上升至指定转速的时间不超过第一时间阈值。 [0053] 具体地，第一回路为如图4所示的闭环控制回路，其中，ω0为控制器设定的所述指定转速，ω1为控制器输出的转速指令，ω2为给水泵的实际转速。 [0054] 将设定转速输入给水泵转速控制器，控制器C1输出转速指令ω1至给水系统的给水泵调整给水泵的转速，测量得到实际转速ω2； [0055] 具体地，将设定转速ω0作为给水泵转速控制的参考指令信号，设计给水泵转速控制器C1，要求给水泵转速控制回路的闭环极点位于如图5所示的s平面左半平面的剖面线区域，其中参数ξ取为0.5，ωn取值为0.36，其中参数ξ和参数ωn均为本领域的常见参数，可以用于确认控制回路的闭环极点的位置，使得水泵转速的超调不超过16％，从而确保核动力装置给水系统的运行平稳；同时，也保证转速上升至指定转速的上升时间不大于第一时间阈值，例如设定第一时间阈值为5秒。 [0056] 具体地，可以通过第一回路调整所述给水泵转速，使得所述给水泵转速上升至指定转速的时间不超过第一时间阈值，包括： [0057] 根据给水泵的设定转速生成所述给水泵的转速指令，并获取所述给水泵的实际输出转速； [0058] 根据所述实际输出转速与所述设定转速的差值调整所述转速指令，测量所述给水泵转速达到所述设定转速的时间。 [0059] 在一些实施例中，还可以通过第二回路调整所述给水调节阀开度，使得所述给水调节阀开度对应的液位高度上升至指定液位高度的时间不超过第二时间阈值。 [0060] 具体地，可以根据蒸汽发生器的设定液位高度生成所述给水调节阀开度的控制指令，并获取实际的给水调节阀开度对应的液位高度； [0061] 根据所述实际的给水调节阀开度对应的液位高度与所述设定液位高度的差值调整所述控制指令，测量随给水调节阀开度变化的蒸汽发生器的液位高度达到所述设定液位高度的时间。 [0062] 如图6所示的第二回路，第二回路也采用闭环控制策略，具体将蒸汽发生器的液位L作为调节阀开度的参考指令信号，设计调节阀开度控制器C2，要求控制回路的闭环极点位于图5所示的s平面左半平面的剖面线区域，其中参数ξ取为0.5，ωn取值为0.36，使得蒸汽发生器液位的超调不超过16％，确保核动力装置蒸汽发生器系统的运行平稳；同时，也保证变工况时蒸汽发生器液位高度上升至指定液位高度的时间不超过第二时间阈值，例如设定第二时间阈值对应的上升时间为50秒。 [0063] 其中设定液位为L，实际液位为L’。 [0064] 如图7所示，本发明第三实施例还提供一种电子设备30，例如包括：至少一个处理单元31、以及至少一个存储单元32，其中，所述存储单元32存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元执行如上述方法的步骤，且本实施例提供的电子设备30的有益效果与第一实施例提供的基于雨流计数法的电池寿命预测方法的有益效果相同。 [0065] 如图8所示，本发明第四实施例还提供一种计算机可读存储介质40，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤，且本实施例提供的计算机可读存储介质40的有益效果与第一实施例提供的基于雨流计数法的电池寿命预测方法的有益效果相同。 [0066] 需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。 [0067] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。 [0068] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。 [0069] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。 [0070] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。 [0071] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 [0072] 本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。 [0073] 以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。 [0074] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。 |
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