[发明专利]蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度估计方法及装置

说明书

本发明提供了一种蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度估计方法及装置，其中：获取给定时刻下蒸汽发生器的实时运行数据；计算一回路冷却剂与倒U型管金属壁之间的传热系数以及倒U型管金属壁与二回路工质之间的传热系数；建立下降通道模型，得到当前时刻下降通道底部出口液相工质的流量、温度及压力；建立一回路冷却剂模型，得到倒U型管金属壁的温度分布；建立上升通道模型，得到当前时刻沿倒U型管高度的二回路工质的流速、温度、压力以及汽化起始高度；建立汽水分离器模型，计算得到汽水分离器出口气相工质和液相工质的温度、压力和质量流量。本发明开发了蒸汽发生器二回路不可测量的工质汽化起始高度的实时估计方法。

技术领域

本发明涉及核电站运行优化控制技术领域，具体地，涉及一种蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度估计方法及装置。

背景技术

立式倒U型自然循环蒸汽发生器是核电站的主要设备之一。由于蒸汽发生器结构极其复杂，一回路冷却剂在4474根倒U型管内流动，通过复杂的传热过程，将热量传递给二回路过冷水，使其逐渐气化变成饱和蒸汽，输入到汽轮机中带动发电机做功。在蒸汽发生器二回路侧，倒U型管向工质的热量传递包括单相对流换热、过冷沸腾以及饱和沸腾对流换热。在沸腾对流换热过程中，二回路工质局部汽化，形成气液两相流。气泡产生、成长和脱离壁面区域的过程强烈扰动二回路水位及传热阻力。而在蒸汽发生器一回路侧，冷却剂向倒U型管的热量传递为单相对流换热。由于蒸汽发生器系统的非线性、非对称性、时滞以及两相流换热过程的复杂性，目前国内外的相关研究以对蒸汽发生器集总参数建模和稳态性能仿真为主，对蒸汽发生器内部工质动态研究较少，故研究成果并不能用于改进蒸汽发生器结构设计和运行优化，也不利于提高蒸汽发生器实时液位控制系统的控制品质。

经过对现有技术检索后发现，授权公告号为CN201910173085.6，授权公告日为2019 年06月11日的中国发明专利《一种用于蒸汽发生器的内部结构的温度场建模方法》，提出了一种建立反应堆U型管式蒸汽发生器内部结构的温度场建模方法，根据蒸汽发生器的内部结构建立初始有限元模型，并通过优化得到最佳的边界条件。该专利主要贡献在于研究了蒸汽发生器内部工质的温度场分布，但未提及蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度计算方法。

综上，现有公开报道均未涉及核电蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度实时估计问题，这一空缺有待填补。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种核电蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度实时估计方法和装置，是一种机理建模与DCS(运行机组现场分布式控制系统)实时测量数据相结合的方法及装置。

本发明的第一方面，提供了一种蒸汽发生器二回路工质汽化起始高度估计方法，将蒸汽发生器划分为热段、冷段和汽水分离器，包括：

S1,获取给定时刻下蒸汽发生器的实时运行数据；

S2,利用S1得到的所述实时运行数据分别建立热段、冷段的下降通道模型，通过所述下降通道模型得到当前时刻下降通道底部出口液相工质的温度、压力及质量流量；

S3,利用S1得到的所述实时运行数据计算一回路冷却剂与倒U型管金属壁之间传热系数以及倒U型管金属壁与二回路工质之间的传热系数；

S4,利用S1得到的所述实时运行数据以及S3得到的所述一回路冷却剂与倒U 型管金属壁之间传热系数，分别建立热段、冷段的一回路冷却剂模型，计算得到倒 U型管金属壁的温度分布；

S5,利用S1得到的所述实时运行数据、S3得到的所述倒U型管金属壁与二回路工质之间的传热系数、S4得到的所述倒U型管金属壁的温度分布以及S2得到的所述当前时刻下降通道底部出口液相工质的温度、压力及质量流量，分别建立热段、冷段的上升通道模型，通过所述上升通道模型计算得到当前时刻沿倒U型管高度的二回路工质的流速、温度、压力以及汽化起始高度；其中所述当前时刻沿倒U型管高度的二回路工质的流速、温度、压力包括当前时刻上升通道顶部出口气液混合物工质的流速、温度以及压力；