[发明专利]一种核电站立式蒸汽发生器液位控制方法以及系统

说明书

本发明提供了一种核电站立式蒸汽发生器液位控制方法以及系统，该方法包括步骤：S1、建立蒸汽发生器的液位整定值曲线，并获取多个典型功率负荷下的分数阶PID控制器参数的参考值；S2、获取电厂当前功率负荷，计算当前功率负荷下的分数阶PID控制器参数的整定值，并根据液位整定值曲线获取当前功率负荷下的液位整定值；S3、按照整定后的分数阶PID控制器进行蒸汽发生器的给水流量控制；S4、获取蒸汽发生器的真实液位，判断真实液位与液位整定值的差值是否在许可范围内；若否，则更新电厂当前功率负荷，并返回步骤S2，直至差值在许可范围内。本发明引进了分数阶PID控制器，并给出参数整定方法，能够减少跟踪误差，满足蒸汽发生器的水位控制要求。

技术领域

本发明涉及核电站蒸汽发生器技术领域，具体而言，涉及一种核电站立式蒸汽发生器液位控制方法以及系统。

背景技术

蒸汽发生器是压水堆核电站中的重要设备，其主要作用是把一回路冷却剂从反应堆芯带出的热量传递给二回路。蒸汽发生器水位控制系统是压水堆核电站所以关键控制系统当在最为复杂的控制系统之一，也是最为脆弱的控制系统之一，特别是在大幅度快速甩负荷运行和低功率运行时候，时常由于水位过低或过高导致反应堆停堆和汽轮机跳闸，由此带来巨大的经济损失。

为保证核电站运行的安全性和经济性，蒸汽发生器水位必须控制在一定的范围内，蒸汽发生器水位不能过高，否则将导致进入汽轮机的蒸汽湿度过高而对汽轮机叶片带来损害，而过低将导致给水环管露出水面，由此带来水锤；另外，过低还会导致一回路冷却剂温度升高，导致堆芯冷却不足以及蒸汽发生器传热管损坏等严重问题。

目前主流的压水堆核电站蒸汽发生器水位控制系统当中，基本都是采用低负荷的二冲量控制系统和高负荷的三冲量串级加前馈控制系统。同时根据机组的负荷不同，分为低负荷和正常负荷两个调节回路，在低负荷时由旁路给水调节阀，超过此负荷旁路给水阀维持全开，主给水调节阀开始调节水位。

在快速甩负荷和低功率运行期间，由于快速的瞬态变化和测量参数的不确定性，导致控制性能无法达到令人满意的程度。由此，常常需要主控室操作员进行手动干预，如果操作员干预不及时或者判断失误，势必导致水位失控而最终停机停堆。与此同时，一些先进的智能算法开始涌现，例如遗传算法、粒子群算法、神经网络、专家预测等等。然而，这些方法基本完全抛弃了常规的PID算法，彻底重构数学模型，但是因为缺少验证、容易陷入局部极值点、收敛性和稳定性等问题并未实际应用。

发明内容

本发明针对上述现有技术中的问题，提供了一种核电站立式蒸汽发生器液位控制方法以及系统，通过对常规控制器算法进行扩充，同时给定参数整定方法，以减少跟踪误差。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为：一方面，提供一种核电站立式蒸汽发生器液位控制方法，包括步骤：

S1、建立蒸汽发生器的液位整定值曲线，并获取多个典型功率负荷下的分数阶PID控制器参数的参考值；

S2、获取电厂当前功率负荷，根据所述分数阶PID控制器参数的参考值计算当前功率负荷下的分数阶PID控制器参数的整定值，并根据所述液位整定值曲线获取当前功率负荷下的液位整定值；

S3、按照整定后的分数阶PID控制器进行蒸汽发生器的给水流量控制；

S4、获取蒸汽发生器的真实液位，判断所述真实液位与液位整定值的差值是否在许可范围内；若否，则更新电厂当前功率负荷，并返回步骤S2，直至所述差值在许可范围内。

本发明上述的核电站立式蒸汽发生器液位控制方法中，所述步骤S1包括：

根据电厂的负荷需求及工艺运行参数特性，建立所述液位整定值曲线；

采用误差积分准则ITAE建立关于分数阶PID控制器参数的目标函数，并根据所述目标函数计算所述多个典型功率负荷下的分数阶PID控制器参数的参考值。