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)，控制與計算機(jī)工程學(xué)院,北京,102206, PR 中國）摘要一個核蒸汽發(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)度在實踐中很容易實現(xiàn)。討論了魯棒性，性能反饋和前饋控制器的詳細(xì)分 析和對控制器兩個參數(shù)的調(diào)整。對單一魯棒控制器，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現(xiàn)良好的性能。1.控制系統(tǒng)簡介據(jù)報道，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)行手動控 制。對現(xiàn)有水位調(diào)節(jié)器的性能改善的必要性 是顯而易見的。在為SG設(shè)計一個有效的水位控制系統(tǒng) 的困難是：（1）核電廠動力是高度非線性的。 線性的植物模型在帶有電源運行的情況下 顯示出一些有意義的變量，此現(xiàn)象反映了上訴觀點；（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 別是在低功率運行的情況下；（3）在低功率 下，流量檢測傳感器是不可靠的，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)計方法在文獻(xiàn)中 都有被報道。歐文等人（1980）提出了線性變參數(shù)模型來描述覆蓋整個運行功率 范圍的SG動力模型，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)計了一個類似的PI-本地穩(wěn)定的控制器。相同的模型被Kim等人（1999）

4、 用來設(shè)計本地模型 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量問題。通過設(shè)計自適應(yīng)觀測器，同時估計流錯誤和在低功率模 式下蒸汽發(fā)生器的參數(shù)。這些估計的參數(shù)， 然后被使用于設(shè)計控制作用，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)度的二級控制和增益調(diào)度 控制。預(yù)測控制器的設(shè)計被Kothare等等。（2000 年）；娜（2001 年）；鈉等 （20

5、03 年）所提出。經(jīng)過驗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 益計劃涵蓋整個作業(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。基于神 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，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)計阻止它們被應(yīng)用于實 踐中。在本文中，我們將提出一個簡單的基 于內(nèi)部模型控制（IMC）原理的SG