一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法与流程

本发明涉及核电厂给水加热器仿真，尤其涉及一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法。

背景技术：

1、近年来，数字孪生技术在核电领域的应用日益广泛。该技术是一种将实际系统与其虚拟仿真模型相结合的技术，通过建立仿真模型并结合实际运行数据进行模型验证和更新，进而实现对实际系统的实时监测和仿真预测。核电厂给水加热器作为核反应堆热力循环中至关重要的组成部分，其仿真模型的模拟效果直接影响着核电孪生系统的性能。然而传统仿真建模技术根据其机理进行建模，在考虑电厂运行过程中的老化和性能变化方面仍有待优化。因此，针对核电厂给水加热器的运行状态跟踪和优化方法的研究具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，解决了给水加热器因老化和性能变化导致仿真模型难以持续跟踪其运行状态的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，包括：

4、s1：收集核电厂给水加热器及进出口管线测点数据；

5、s2：建立电厂系统的实时仿真模型；

6、s3：建立给水加热器传热效能分析模型；

7、s4：利用传热效能分析模型实时优化仿真模型。

8、s2中，仿真模型的模拟范围覆盖从给水加热器进口管线测点位置到出口管线测点位置的区域。

9、s2中，给水加热器仿真模型采用集总参数法，根据壳侧液面位置将其划分为液相节点和汽相节点，并通过传热管对给水进行加热，传热效率由传热效能确定。

10、s3中，给水加热器传热效能分析模型的输入参数为测点参数集合的子集。

11、s3中，建模方法采用人工智能方法。

12、s3中通过人工智能方法建模包括：

13、s3.1：使用步骤s2建立的电厂系统仿真模型进行仿真计算，通过改变各阀门开度、管线压力和温度值获取不同运行状态下的仿真数据，提取其中的测点数据和给水加热器传热效能数据形成仿真数据样本库；

14、s3.2：计算样本库中传热效能和各测点数据的spearman相关系数，并将相关系数小于0.1的测点从样本库中剔除；

15、s3.3：将测点数据作为输入，传热效能作为输出，采用mlp神经网络方法基于样本库生成传热效能分析模型。

16、s4包括：

17、s4.1：选取机组稳态工况作为跟踪的起始点，根据机组状态调整仿真模型的边界参数和模型性能参数，使得各测点参数的仿真结果与运行值一致；

18、s4.2：确定优化间隔时间，开展间隔时间内的仿真计算；

19、s4.3：采集机组运行数据；

20、s4.4：将运行数据输入s3建立的传热效能分析模型，得到给水加热器的实际传热效能值；

21、s4.5：对仿真模型的传热效能和实际传热效能值进行加权平均，得到最终的传热效能后回代至给水加热器仿真模型进行下一个时间周期的计算；

22、s4.6：监视仿真结果与实际运行参数中给水加热器出口温度的误差，根据误差大小调整上一步加权过程中的权重值。

23、s4.5中，加权公式为：

24、eff＝(1-weight)*effmodel+weight*effann，

25、式中，eff为传热效能加权值；

26、effmodel为给水加热器仿真模型计算的传热效能值；

27、effann为人工智能模型根据运行数据计算的传热效能值；

28、weight为effann的权重，与给水加热器出口温度的仿真误差正相关。

29、s4.6中，若持续存在大幅偏差则优化失效，此时停止优化并回到步骤s4.1重新调整仿真模型的状态；若优化过程存在慢时，增大优化间隔时间；若优化过程无慢时问题但仿真误差扩大时，减小优化间隔时间。

30、与现有技术相比，本发明提供的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法具有以下有益效果：

31、本发明提供的方法利用实时仿真模型生成仿真样本库，并应用人工智能技术基于样本库进行给水加热器测点参数至传热效能的预测。最终通过预测结果实时优化仿真模型。该方法具有可操作性强的特点，能够实现给水加热器仿真模型与机组实际状态的同步跟踪，对于数字孪生系统、给水加热器运行事件分析和运行状态预测等领域具有良好的应用价值。

32、本发明利用实时运行数据同化仿真模型性能，实现给水加热器虚拟仿真模型对物理实体状态的同步跟踪。

技术特征：

1.一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s2中，仿真模型的模拟范围覆盖从给水加热器进口管线测点位置到出口管线测点位置的区域。

3.根据权利要求1所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s2中，给水加热器仿真模型采用集总参数法，根据壳侧液面位置将其划分为液相节点和汽相节点，并通过传热管对给水进行加热，传热效率由传热效能确定。

4.根据权利要求1所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s3中，给水加热器传热效能分析模型的输入参数为测点参数集合的子集。

5.根据权利要求1所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s3中，建模方法采用人工智能方法。

6.根据权利要求5所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s3中通过人工智能方法建模包括：

7.根据权利要求1所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s4包括：

8.根据权利要求7所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s4.5中，加权公式为：

9.根据权利要求7所述的用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，其特征在于，s4.6中，若持续存在大幅偏差则优化失效，此时停止优化回到步骤s4.1并重新调整仿真模型的状态；若优化过程存在慢时，增大优化间隔时间；若优化过程无慢时问题但仿真误差扩大时，减小优化间隔时间。

技术总结
本发明提供了一种用于核电厂给水加热器运行状态跟踪的模型优化方法，包括：收集核电厂给水加热器及进出口管线测点数据；建立电厂系统的实时仿真模型；建立给水加热器传热效能分析模型；利用传热效能分析模型实时优化仿真模型。本发明提供的方法利用实时仿真模型生成仿真样本库，并应用人工智能技术基于样本库进行给水加热器测点参数至传热效能的预测。最终通过预测结果实时优化仿真模型。该方法具有可操作性强的特点，能够实现给水加热器仿真模型与机组实际状态的同步跟踪，对于数字孪生系统、给水加热器运行事件分析和运行状态预测等领域具有良好的应用价值。

技术研发人员：董竖彪,张枭羽,张乾平,张弦,庄莉
受保护的技术使用者：中核武汉核电运行技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17