核蒸汽發(fā)生器地水位控制

1、核蒸汽發(fā)生器的水位控制Zhux in zhua ng, Dewai（華北電力大學(xué)，控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,北京,102206, PR 中國(guó)）摘要一個(gè)核蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)（ SG的提出。該控制系統(tǒng)包括反饋控制器和前饋 控制器。反饋控制器是一階，前饋控制器是二階的，兩個(gè)控制器的參數(shù)直接關(guān)系到核電廠模 型的參數(shù)，從而調(diào)度在實(shí)踐中很容易實(shí)現(xiàn)。討論了魯棒性，性能反饋和前饋控制器的詳細(xì)分 析和對(duì)控制器兩個(gè)參數(shù)的調(diào)整。對(duì)單一魯棒控制器，多模型控制器和增益調(diào)度控制器的比較 進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，增益調(diào)度控制器可以在低和高功率水平下實(shí)現(xiàn)良好的性能。1.控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介據(jù)報(bào)道，在基于壓水反應(yīng)堆（PWR核電站的緊急停

2、機(jī)中有大約 25%是由于蒸汽發(fā) 生器（SG的水位控制不良引起的（歐文等， 1980; Choi等人，1989年）。諸如此類的停 機(jī)大大降低了設(shè)備的可用性，必須盡量減少。目前，恒增益PI控制器被用于核設(shè)施 以達(dá)到在高功率運(yùn)行條件下的蒸汽生成器 的水位控制的目的。在低電源操作（小于額定功率的20%）, PI控制器不能維持正常水 位。因此，水位控制在低電源下進(jìn)行手動(dòng)控 制。對(duì)現(xiàn)有水位調(diào)節(jié)器的性能改善的必要性 是顯而易見(jiàn)的。在為SG設(shè)計(jì)一個(gè)有效的水位控制系統(tǒng) 的困難是：（1）核電廠動(dòng)力是高度非線性的。 線性的植物模型在帶有電源運(yùn)行的情況下 顯示出一些有意義的變量，此現(xiàn)象反映了上訴觀點(diǎn)；（2）由于所謂的

3、“膨脹和收縮”的 影響，核電廠表現(xiàn)出強(qiáng)烈的逆反應(yīng)行為，特 別是在低功率運(yùn)行的情況下；（3）在低功率 下，流量檢測(cè)傳感器是不可靠的，這使得前饋控制不可用；（4）給水只能為 SG提供有 限的水吞吐量。這給可用的控制作用強(qiáng)加硬 限制。各種水位控制器的設(shè)計(jì)方法在文獻(xiàn)中 都有被報(bào)道。歐文等人（1980）提出了線性變參數(shù)模型來(lái)描述覆蓋整個(gè)運(yùn)行功率 范圍的SG動(dòng)力模型，提出了一種模型參考 自適應(yīng)比例積分微分（PID）液位控制器。在 控制器設(shè)計(jì)上該模型成為 SG模型的使用方 面上最被廣泛接受的模型。Choi等人（1989） 使用歐文模型設(shè)計(jì)了一個(gè)類似的PI-本地穩(wěn)定的控制器。相同的模型被Kim等人（1999）

4、 用來(lái)設(shè)計(jì)本地模型 PI控制器以抵消的SG的 逆反應(yīng)。娜（1995）和Na（ 1992 ）從事于低 功率下不可靠的流量測(cè)量問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)觀測(cè)器，同時(shí)估計(jì)流錯(cuò)誤和在低功率模 式下蒸汽發(fā)生器的參數(shù)。這些估計(jì)的參數(shù)， 然后被使用于設(shè)計(jì)控制作用，最大限度地減 少二次成本。先進(jìn)的控制方法適用于SG水平的控制。農(nóng)和Parlos （1992）提出基于控制器設(shè)計(jì)的 線性二次高斯（LQG/回路傳遞恢復(fù)（LTR）。 Kim 等人 （1999）和 Parlos 和賴斯（2000） 討論了增益調(diào)度的二級(jí)控制和增益調(diào)度 控制。預(yù)測(cè)控制器的設(shè)計(jì)被Kothare等等。（2000 年）；娜（2001 年）；鈉等 （20

5、03 年）所提出。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的非線性的局部線性 SG模型被用于上述方法，局部線性控制器增 益計(jì)劃涵蓋整個(gè)作業(yè)范圍。胡和元（2008A） 提出了一種基于SG系統(tǒng)水位控制的魯棒MPC算法來(lái)解決模型的不確定性和約束的復(fù) 合模型。并且基于SG水位變參數(shù)線性描述的開(kāi)關(guān)H控制器被胡和元（2008b）提出。 東等（2009）將輸出反饋耗散控制（OFDC 應(yīng)用于低溫反應(yīng)堆的 SG水位控制?；谏?經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的水平控制系統(tǒng)已于大 量的參考消息中被報(bào)道，例如， Choa ndNo（1996 年,1997 年）;娜（1998） ; Habibiyan 等。（2004年）；穆納辛格等。（2005年）； Eliasi 等。 （2007 年）；Fakhrazari 和 Boroushaki （2008）。當(dāng)先進(jìn)的控制技術(shù)大 大的提高SG水位控制系統(tǒng)性能時(shí)，復(fù)雜的表一蒸汽生成器各參數(shù)Power ledp(X)5|1550100CiO.D5SW0.058mQ.05a血S.G34461.S3劇D山C0.1B1m0,3102150.1Q541,92砧牡4擬鳳648.42154.53.63F119.660517.714211J1m381.8664.014別控制結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)阻止它們被應(yīng)用于實(shí) 踐中。在本文中，我們將提出一個(gè)簡(jiǎn)單的基 于內(nèi)部模型控制（IMC）原理的SG