基于模糊神经网络的直流蒸汽发生器压力协调控制

针对直流蒸汽发生器水容积小,蓄热能力小,数学模型具有不确定性和非线性,在负荷变化或受到扰动的动态过程中出口蒸汽的压力难于控制的特点,引入了协调控制思想,将蒸汽发生器出口蒸汽流量与给水流量引入到控制系统,将模糊神经网络应用到直流蒸汽发生器出口压力的控制中,在线调整神经网络的权值,在此基础上设计了基于模糊神经网络的直流蒸汽发生器压力协调控制器。仿真结果表明,该控制较PID控制具有更小的超调量和调整时间,对实际控制系统设计具有一定的参考价值。     

直流蒸汽发生器滑模模糊控制

直流蒸汽发生器对控制的要求较高.滑模控制的鲁棒性使系统对不同的负荷变化、不同的外界干扰不敏感,模糊控制简化了控制器的设计,减弱由滑模变结构引起的抖振现象,能实现更好的控制效果.本文主要阐述了一种不用系统模型的滑模模糊控制器对直流蒸汽发生器进行控制的设计方法,仿真结果表明该控制器的控制效果较理想.     

套管式直流蒸汽发生器动态实时仿真研究

基于基本的流体质量、能量和动量守恒原理,建立了套管式直流蒸汽发生器的动态数学模型。该模型采用集总参数和移动边界的建模方法,将直流蒸汽发生器流道分为欠热段、沸腾段和过热段。采用Gear算法求解,对建立的模型进行稳态和动态仿真,并利用RELAP程序进行校验。结果表明：所建立的模型是正确和有效的,能用来进行直流蒸汽发生器的动态特性实时仿真。     

套管式直流蒸汽发生器动态特性仿真研究

套管式直流蒸汽发生器是一种采用双面传热的新型蒸汽发生器.在中心管和环管外侧与环形通道流体间热流密度相等的假设基础上,合理选择集中参数并应用可动边界的处理方法对套管式直流蒸汽发生器传热管进行了动态仿真.仿真结果与热工水力定性机理分析结果及相关的试验结果相符,从而验证了仿真方法是有效的.     

基于模糊自适应参数整定的直流蒸汽发生器PID控制系统研究

在直流蒸汽发生器特性研究的基础上,将模糊自适应整定技术引入常规比例-积分-微分控制系统.采用三冲量控制系统,设计了三冲量模糊自适应整定比例-积分-微分控制系统.仿真结果表明,该控制系统能实现对直流蒸汽发生器的有效控制.     

负荷跟踪中直流蒸汽发生器的动态特性仿真计算

采用集中参数处理方法,把直流蒸气发生器二次侧按流体相变分区,建立了动态热工水力模型。同时该模型在相变交界面上可动边界,使模型更切合实际运行工况。计算表明,用这一处理方法,即满足了一定的精度要求,又缩减了计算时间,是直流蒸汽发生器的动态仿真和进行控制特性分析十分有效的方法。     

直流蒸汽发生器动态特性与小破口故障仿真研究

以B&W直流蒸汽发生器为对象,基于过程仿真软件(APROS)支撑平台中的基本模块,建立了图形化的直流蒸汽发生器仿真模型。对模型进行变工况下的稳态和动态仿真,由结果可知,一次侧入口焓值与二次侧出口压力对稳态特性影响最大,一次侧入口温度对动态特性影响最大。进一步研究直流蒸汽发生器发生换热管破裂事故时,破口位置和破裂程度对其运行特性的影响。结果表明,破口发生位置接近一次侧入口时,对直流蒸汽发生器运行影响最大;换热管破裂对直流蒸汽发生器运行特性的影响随着破裂程度的增加而增大。     

多模块直流蒸汽发生器给水系统特性分析

为给中国示范快堆给水控制系统的控制方案设计及直流蒸汽发生器结构参数设计提供必要参考依据,本文搭建了多模块直流式蒸汽发生器给水系统的仿真模型,对示范快堆给水系统的静态特性和动态特性进行了仿真研究。分析了蒸发器出口钠温和蒸汽发生器一次侧流量偏差等关键参数对各模块工作状态的影响,并得出了系统可靠工作条件下这些关键参数变化的限值。研究结果表明,为防止蒸发器出口蒸汽过热度不足,保证蒸发器可靠工作,需限制蒸发器出口钠温过低,以及蒸汽发生器一次侧流量相对于平均值过高。     

直流蒸汽发生器的广义预测自校正控制仿真研究

为了进一步提高直流蒸汽发生器的动态控制性能,在阐述了直流蒸汽发生器的数学模型的基础上,提出将广义预测自校正控制算法应用于直流蒸汽发生器主要参数的控制中,包括控制结构和控制器设计.仿真结果显示当蒸汽发生器经历较大的变工况负荷扰动时,广义预测自校正控制律比经典PID控制律下的蒸汽发生器主要参数变化响应要快10 s左右,而经典PID控制律下的主要参数值要比广义预测自校正控制律产生较大的超调.表明所采用的广义预测自校正控制算法能够较好的控制直流蒸汽发生器主要参数的输出,可以获得较好的控制效果.     

直流蒸汽发生器建模与仿真研究

以B&W公司直流蒸汽发生器(OTSG)为对象,基于仿真支撑软件APROS平台中的基本模块,建立了图形化的直流蒸汽发生器模型;利用不同的APROS两相流计算模型进行仿真,对比分析后选取六方程计算模型;将2种模拟工况下的仿真结果与压降和传热系数经验关系式的计算结果进行对比,根据对比结果修正模型的压降和传热系数;将设定工况下的稳态及动态仿真结果与国内外实验数据对比,验证了本文模型的准确性。     

直流蒸汽发生器分区域比例积分微分给水控制系统研究

直流蒸汽发生器(OTSG)对给水控制的要求较高。在常规比例-积分-微分(PID)控制系统的基础上,引入分区域控制方法,并结合三冲量控制方法,设计三冲量分区域PID给水控制系统。仿真结果表明,在负荷扰动时,OTSG在该控制系统作用下超调量更小,稳定时间更短,控制性能得到了提高,具有一定的工程应用价值。     

Experiment and Verification Test of the Once-through Steam Generator of the 10 MW High-temperature Gas-cooled Reactor Flow Stability of the Once-through Steam Generator

In January 2003, the 10MW High-temperature Gas-cooled Reactor (HTR-10) reached its full power for continuous operation of seventy-two hours in the Institute of Nuclear Energy Technology, Tsinghua University. The reactor operated smoothlyqbthe design parameters were successfully attained.

The once-through steam generator (SG) is one of key equipments of the HTR-10 reactor. The SG includes 30 modular heating helical tube assemblies. There are two thermal hydraulic requirements to be satisfied for the once-through steam generator: (1) enough heat transfer surface; (2) qualified steam can be produced under rated electrical generation power, and water-steam two phase flow un-stability can be avoided. In order to obtain the thermal hydraulic characteristics of the SG reliably, before design, a numerical code was developed for the design, and a full-scale test loop with two heating tubes as model was established, and series experiments had been carried out.

The purpose of this paper is to introduce the design of SG and researches on the stability of small bending radius helical coil-pipe used in HTR-10, for exempla, the effects of outlet steam pressure, inlet water sub-cooling degree, thermal power and inlet throttling degree. Up to now, the SG has experienced full power operation smoothly, and approvingly reached its original design requirements.

In the paper, some operational experimental data of the HTR-10 S.G have been presented.     

液态金属螺旋管式直流蒸汽发生器数值模拟研究

螺旋管式直流蒸汽发生器(HCOTSG)是一种蒸汽发生器常用形式。得益于其特殊的优势,HCOTSG被广泛用于各类反应堆动力系统中。本文提出了利用计算流体力学软件（FLUENT）对液态金属HCOTSG的壳侧液态铅铋、管侧两相流体进行耦合流动传热计算的CFD方法,并通过与相关实验研究结果的对比验证了数值模拟方法的正确性。在此基础上,本文对HCOTSG在典型工况下开展了数值模拟计算,得到蒸汽发生器内部的热工水力参数分布情况,并对其内部的流动换热特性进行分析。本研究为液态金属HCOTSG流动换热特性研究及结构设计优化提供新的思路方法。     

螺旋管式直流蒸汽发生器热工水力分析模型

基于混合流模型的质量、动量和能量守恒方程,采用可移动边界法建立了压水堆螺旋管式直流蒸汽发生器的稳态和动态分析模型。模型将二次侧传热区域分为预热段、蒸发段和过热段,且考虑了缺液区传热。通过对国际革新与安全反应堆(IRIS)螺旋管式直流蒸汽发生器的模拟,对模型进行了验证。结果表明,本文所建立的稳态和动态模型合理,稳态计算结果与设计值符合良好,动态仿真符合热工水力学及其定性机理分析结果。     

HTR-PM直流蒸汽发生器的建模与分析

球床模块式高温气冷堆核电站示范工程（HTR-PM）采用两座模块式高温气冷堆带一台汽轮发电机组的技术方案,为了开展其运行特性研究,清华大学核能与新能源技术研究院开发了针对HTR-PM的工程模拟机,其中螺旋管式直流蒸汽发生器的模型还需进一步完善。本文深入分析了螺旋管式直流蒸汽发生器的流动、换热规律,明确了蒸汽发生器一次侧和二次侧的流动与换热模型,通过对稳态工况中分布数据的详细分析,说明了模拟结果的正确性。为适应更多模块的高温气冷堆核电站的运行分析要求,通过网格划分方案的讨论与优化,在保证实时性的前提下,提高了蒸汽发生器中流动与换热模拟的准确性,为下一步采用工程模拟机开展其运行特性研究打下基础。     

两相流模型在直流蒸汽发生器热工水力分析中的比较研究

根据组成气液两相流基本场方程数量所反映的流动与传热特性的不同,两相流方程分为三方程、四方程、五方程和六方程模型,结合流动压降模型、传热模型、两相相互作用模型以及流动工质的状态参数和结构材料热物性等辅助关系式,可很好地对蒸汽产生系统进行设计和研究分析。本文分析了不同数量的两相流场方程的特点和局限性,结合直管式直流蒸汽发生器实验装置,分别选取最佳估算程序中4种不同的两相流场方程计算模型进行流动传热计算分析,重点比较了强制流动的单相过冷水被加热至单相过热蒸汽过程中的压力与传热特性,从而给出不同场方程的两相流模型在分析具有较大相变过程中的差异性,验证了RELAP5程序和RETRAN-3D程序计算分析直流蒸汽发生器的能力。结果表明,RELAP5程序的六方程模型更适合模拟直流蒸汽发生器。     

钠冷快堆直流式蒸汽发生器固定网格与滑移网格模型对比分析

根据钠冷快堆核电厂直流式蒸汽发生器(OTSG)的热工水力特性,基于固定网格模型和滑移网格模型编制了OTSG瞬态分析程序OTAC。对美国能源技术工程中心(ETEC)的OTSG停闭实验进行了模拟,并将计算值与实验值作了对比分析。结果发现,两种模型的计算值与实验值吻合较好,其中固定网格模型只有在网格数目足够多时才能避免计算结果的突跳,而滑移网格模型可在较少网格数目下取得很好的计算效果,提高了数值稳定性,避免了计算结果的不连续。     

套管直流蒸汽发生器流动不稳定性研究

由于两相流不稳定性在实际应用中的重要性，许多学者对其本质进行了大量的研究。本文从基本的守恒方程出发，建立了1套完整分析套管直流蒸汽发生器流动不稳定性的数学计算模型。此模型采用均相流和相间热力学平衡假设，并考虑了管壁的蓄热。此模型还被用于研究系统压力，质量流速，进口过冷度，进、出口节流和内、外径之比对流动不稳定性的影响。