一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法与流程

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法。

背景技术：

1、钠冷快堆的冷却剂回路是由一回路主冷却系统、二回路主冷却系统和水/蒸汽(三回路)系统构成。一、二回路主冷却系统是由相互独立的两条环路组成。一回路主冷却系统是将堆芯核裂变产生的热量带出，通过中间热交换器的壳程将热量传输给二回路主冷却系统。二回路主冷却系统在蒸汽发生器模块的壳侧，把热量传输给管侧的水/蒸汽(三回路)系统，产生汽轮机所需要的蒸汽，并将热能转换为动能，带动发电机发电。钠冷快堆热量传导的关键是直流蒸发器出口钠温的控制，他是堆机协调控制的关键一环。快堆直流蒸发器出口钠温很难进行自动控制，主要原因是一、直流蒸汽发生器出口钠温具有很大的惯性环节、滞后性；二是快堆直流蒸汽发生器模块较多、测点多平均温度难控制；三是直流蒸发器内部没有缓冲，当出现给水流量波动或者二回路波动时容易产生震荡；四是直流蒸发器内部流阻在不同功率平台变化较大，在整个系统流阻中占比较大，很难参考压水堆对快堆的水汽母管差压进行控制既而稳定调阀前后差压；五是当发生瞬态工况时直流蒸发器出口钠温波动大，容易发散，很难进行控制；六是快堆直流蒸汽发生器出口温度有过热度保护，当直流蒸汽发生器出口过热度较低时将会隔离相应的蒸汽发生器模块；七是快堆直流蒸汽发生器出口温度在低功率时控制直流蒸汽发生器出口钠温的目标参数值主要为285℃，高功率控制直流蒸汽发生器出口钠温目标参数值为308℃。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，解决了快堆直流蒸发器出口钠温难以控制，容易震荡、发散，堆机无法协调配合的问题，实现了快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制。

2、本发明提供了一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，包括：控制主给水调节阀前后压差以及通过主给水调节阀对直流蒸发器出口钠温进行控制；

3、控制主给水调节阀前后压差的方法为：

4、主给水调节阀前后压差调节回路根据主给水调节阀前后压差设定值与测量值的偏差计算出主给水泵转速的设定值，主给水泵转速调节回路根据计算出的主给水泵转速的设定值，主给水泵转速的设定值与主给水泵转速实测值之差，经过主给水泵转速调节回路控制器计算后输出勺管开度指令，实现主给水泵转速的控制；

5、通过主给水调节阀对直流蒸发器出口钠温进行控制包括：

6、根据主给水大阀和主给水小阀的流量特征曲线，拟合成一个总阀；

7、在低功率下，直流蒸发器出口钠温目标设定值与直流蒸发器出口钠温实测值的偏差经过主调节回路控制器计算出总阀开度指令，由总阀开度指令转换为主给水大阀和主给水小阀的开度指令并驱动相应的阀门，实现主给水流量自动调节；

8、在高功率或者瞬态情况下，二回路钠泵转速和过热入口钠温通过前馈控制器计算阀门的初始开度；

9、直流蒸发器出口钠温目标设定值与直流蒸发器出口钠温实测值的偏差经过副调节回路控制器计算出副调输出值；

10、所述初始开度输出值与副调输出值之和，记为总阀开度指令；

11、由总阀开度指令转换为大主给水大阀和主给水小阀的开度指令并驱动相应的阀门，实现主给水流量自动调节。

12、所述控制主给水调节阀前后压差时，

13、主给水调节阀前后压差调节回路根据主给水调节阀前后压差设定值减去测量值，经过主给水调节阀前后压差调节回路控制器计算后输出主给水泵转速的设定值，控制器计算公式为：其中k3为比例系数；t3是积分时间，s是拉普拉斯算子。

14、所述主给水泵转速调节回路控制器计算的公式为：

15、其中k4为比例系数；t4是积分时间，s是拉普拉斯算子。

16、所述在高功率或者瞬态情况下，

17、副调节回路控制器计算的公式为：

18、

19、k2是比例系数，t2是积分时间，s是拉普拉斯算子，q为前馈控制指令。

20、前馈控制器计算的计算公式为；

21、初始开度＝二环路钠泵转速*(入口钠温-308℃)，初始开度的数值与总阀开度形成函数对应关系。

22、所述在低功率下，

23、主调节回路控制器计算的公式为：

24、其中k1是比例系数；t1是积分时间，s是拉普拉斯算子。

25、所述主调节回路控制器处于工作状态时，副调节回路控制器处于跟踪模式；

26、所述副调节回路控制器处于工作状态时，主调节回路控制器处于跟踪模式。

27、所述总阀开度指令与主给水大阀以及主给水小阀的开度分别形成函数关系f(x)1及f(x)2；

28、由上述的2个函数关系将总阀开度指令转换为主给水大阀和主给水小阀的开度指令并驱动相应的阀门，实现主给水流量自动调节。

29、所述总阀开度指令0-35时小阀在调节，总阀指令在35-40之间时，小阀、大阀在重叠区内调节，总阀指令在40-100之间时，小阀已经全开，大阀在调节。

30、所述低功率为低于28％核功率，所述高功率为28％核功率到100％核功率。

31、与现有技术相比，本发明的一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，具有如下有益效果：

32、(1)采用钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的技术手段，奠定钠冷快堆堆机协调的基础，增强了钠冷快堆的安全性、稳定性、系统抗扰动性的技术效果；

33、(2)采用了钠冷快堆直流蒸发器出口钠温前馈控制的技术手段，实现了在瞬态工况下能够将钠冷快堆直流蒸发器出口钠温稳定在要求的范围内，避免瞬态工况恶化为紧急停堆的工况的技术效果；

34、(3)采用了钠冷快堆直流蒸发器出口钠温前馈控制的技术手段，实现了在紧急停堆下能够将钠冷快堆直流蒸发器出口钠温稳定在要求的范围内，避免正常保护紧急停堆工况恶化为双环路切除紧急停堆工况的技术效果；

35、(4)采用了主给水流量控制的主给水大阀、主给水小阀通过拟合曲线成总阀对钠冷快堆直流蒸发器出口钠温进行控制的技术手段，实现了主给水流量控制的主给水小阀、主给水大阀自动投切对钠冷快堆直流蒸发器出口钠温进行稳定控制的技术效果；

36、(5)采用了主给水流量控制的主给水大阀、主给水小阀通过拟合曲线成总阀对钠冷快堆直流蒸发器出口钠温进行控制的技术手段，实现了主给水流量控制的主给水大阀、主给水小阀可以单独进行自动控制或者进行整体自动控制的技术效果；

37、(6)采用了一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温控制设置主调、副调单个进行控制，同时另一个无扰跟踪的技术手段，实现了钠冷快堆直流蒸发器出口钠温可全过程控制无扰切换的技术效果；

38、(7)采用了一种二回路钠泵转速、过热器入口钠温计算前馈的技术手段，实现了钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的技术效果。

技术特征：

1.一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，包括：控制主给水调节阀前后压差以及通过主给水调节阀对直流蒸发器出口钠温进行控制；

2.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述控制主给水调节阀前后压差时，

3.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述主给水泵转速调节回路控制器计算的公式为：

4.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述在高功率或者瞬态情况下，

5.根据权利要求4所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，前馈控制器计算的计算公式为；

6.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述在低功率下，

7.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述主调节回路控制器处于工作状态时，副调节回路控制器处于跟踪模式；

8.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述总阀开度指令与主给水大阀以及主给水小阀的开度分别形成函数关系f(x)1及f(x)2；

9.根据权利要求8所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述总阀开度指令0-35时小阀在调节，总阀指令在35-40之间时，小阀、大阀在重叠区内调节，总阀指令在40-100之间时，小阀已经全开，大阀在调节。

10.根据权利要求1所述的钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法，其特征在于，所述低功率为低于28％核功率，所述高功率为28％核功率到100％核功率。

技术总结
本发明涉及自动控制领域，尤其涉及一种钠冷快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制的方法。所述方法包括：控制主给水调节阀前后压差以及通过主给水调节阀对直流蒸发器出口钠温进行控制。本发明解决了快堆直流蒸发器出口钠温难以控制，容易震荡、发散，堆机无法协调配合的问题，实现了快堆直流蒸发器出口钠温全过程自动控制。

技术研发人员：洪源平,付中博,薛长江,林志亮,任清泽,傅建军,杨东升,胡善斌,黄道辉,张灯,李博鹏,韩建鸿,刘浩,杨勇,张飞,王勇,张海滨,饶贤明,邢成文,裘家齐,曾伟昊,宁捷,郑祖鹏,陈思洁
受保护的技术使用者：中核霞浦核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12