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基于Ovation的核电站一回路控制系统研究

作　者: 蔡志云
导　师: 夏国清
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: Ovation 蒸汽发生器 反应堆 模糊控制 Modbus TCP/IP
分类号: TL361
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着核动力系统自动化程度的提高以及近年来数字设备的可靠性和性能的日趋完善,核动力系统的控制和仪器开始逐渐采用数字化集散控制系统。Ovation系统作为典型的第四代数字化集散控制系统被用在了AP1000的非安全级控制中,取得了很好的控制效果。本文在Ovation平台上研究了AP1000一回路系统的控制方法。首先针对一回路主要的能量转化设备反应堆和蒸汽发生器建立其数学模型,研究负荷变化时一回路系统各个设备间的因果关系,以实现模型之间的连接,形成完整的AP1000一回路系统,同时利用仿真运行结果验证所建立的数学模型。然后,在Ovation工程师站上进行一回路过程控制系统的开发,利用Ovation工程师站中的PowerTools软件对反应堆和蒸汽发生器进行点组态、控制组态和图形组态等,建立过程控制系统所需的过程变量、控制逻辑和人机界面。在此基础上研究了基于Modbus TCP/IP协议的PC机与Ovation通信以实现半实物实时仿真,同时实现了PC机与基于Vega的三维视景仿真系统的数据通讯。之后在PC机上研究蒸汽发生器水位模糊控制方法,并将其控制结果与在半实物仿真控制过程中所记录下来的蒸汽发生器的常规PID水位控制数据进行比较,以验证蒸汽发生器模糊控制方法是否有效。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 国内外控制系统的发展现状  10-12
  1.3 Ovation系统的概述  12-13
  1.4 本文研究的主要内容  13-16
第2章 一回路系统数学建模  16-37
  2.1 引言  16-17
  2.2 建立反应堆点堆模型  17-24
    2.2.1 反应堆下腔室  17-18
    2.2.2 反应堆上腔室  18
    2.2.3 燃料芯块的热传导模型  18-19
    2.2.4 包壳的热传导模型  19
    2.2.5 冷却剂热工模型  19-20
    2.2.6 点堆模型  20-21
    2.2.7 氙中毒效应  21-23
    2.2.8 温度负反馈  23-24
    2.2.9 反应性平衡方程  24
  2.3 建立蒸汽发生器的均匀流模型  24-30
    2.3.1 蒸汽发生器数学模型简介  24-25
    2.3.2 基本假设  25-26
    2.3.3 划分控制体  26
    2.3.4 建立相应的方程  26-30
  2.4 模型的验证  30-36
    2.4.1 反应堆数学模型验证  30-32
    2.4.2 蒸汽发生器数学模型验证  32-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章 基于Ovation的控制系统研究  37-58
  3.1 在Ovation中开发控制系统的流程  37-40
    3.1.1 配置Ovation系统的各项参数  37-40
    3.1.2 控制系统的开发流程  40
  3.2 建立过程点  40-44
  3.3 进行一回路系统的控制组态  44-51
    3.3.1 本文中的Ovation控制算法  44-46
    3.3.2 反应堆控制图  46-48
    3.3.3 蒸汽发生器控制图  48-51
  3.4 进行一回路系统的图形组态  51-56
  3.5 站下装  56-57
  3.6 本章小结  57-58
第4章 半实物实时仿真研究  58-79
  4.1 Ovation与PC机的通信  58-63
    4.1.1 通信协议的选择  58-59
    4.1.2 Modbus协议简介  59-60
    4.1.3 Ovation与PC机的Modbus通讯机理  60
    4.1.4 PC机上的Modbus程序编制  60-62
    4.1.5 实时仿真的实现方案  62-63
  4.2 半实物仿真系统与三维视景仿真系统的通信  63-67
    4.2.1 MultiGen Creator建立的三维模型  63-64
    4.2.2 基于Vega的三维视景仿真系统  64-65
    4.2.3 通信方法研究  65-66
    4.2.4 实现数据通信  66-67
  4.3 半实物实时仿真系统运行  67-78
    4.3.1 蒸汽发生器与反应堆接口问题  67-68
    4.3.2 PID参数在线整定  68-69
    4.3.3 半实物实时仿真运行图  69-72
    4.3.4 Vega实时仿真图  72-73
    4.3.5 在半实物仿真基础上研究蒸汽发生器模糊控制  73-78
  4.4 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  84-85
致谢  85-86
附录  86

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中图分类: > 工业技术 > 原子能技术 > 核反应堆工程 > 反应堆安全与控制 > 控制理论与方法
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