[发明专利]基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法

说明书

本发明提供了一种基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法，其中，获取蒸汽发生器的实时运行数据；分别计算一回路冷却剂、二回路工质与倒U型管金属壁之间的传热系数；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、压力分布，并计算二回路工质质量气含率分布；建立汽水分离器模型，计算得到汽水分离器出口气相工质、液相工质的温度、压力和质量流量；建立气室模型，得到气室出口工质温度、压力和流量。本发明可基于仿真结果获得蒸汽发生器的一系列分布参数特征。

技术领域

本发明属于核电站运行优化控制技术领域，具体地，给出了一种机理建模与DCS(运行机组现场分布式控制系统)实时测量数据相结合的基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法。

背景技术

在核电站中广泛采用立式倒U型管式自然循环蒸汽发生器。立式倒U型管式自然循环蒸汽发生器内部有4474根倒U型管，以及一二级汽水分离器。在其内部，有复杂的换热过程，在一次侧，流过倒U型管的冷却剂将堆芯热量通过倒U型金属壁传递给二回路工质；在二次侧，给水和再循环水混合所形成的循环水逐渐被加热气化生成饱和气液两相流。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。

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CN201810141037.4，授权公告日为2018年08月31日的中国发明专利《一种建立核电机组蒸汽发生器机理模型的方法及其系统》，提出了一种建立反应堆U型管式蒸汽发生器分段集总参数模型方法，包括对蒸汽发生器结构进行划分，划分为一回路工质单相段、二回路下降段、二回路预热段、二回路沸腾段、二回路汽水分离器段以及二回路气室段，并根据质量和能量守恒原理，建立所划分区域的集总参数模型。该专利主要贡献在于提出了一种分区划分与机理建模方法，但该建模方法未能反映蒸汽发生器内部工质动态特性，尤其是随倒U型管高度变化的气含率分布和传热系数分布、二回路预热段和二回路沸腾段的界面计算等,该专利均未涉及。

综上，现有公开报道均未涉及基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法，这一空缺有待填补。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法，可基于仿真结果获得蒸汽发生器的一系列分布参数特征。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于核电蒸汽发生器分布参数模型的关键变量估计方法，将蒸汽发生器划分为热段、冷段、汽水分离器和气室，具体包括：

S1,获取给定时刻下蒸汽发生器的实时运行数据；

S2,利用S1得到的蒸汽发生器的实时运行数据，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温度、压力及质量流量；

S3,利用S1得到的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得到的蒸汽发生器的实时运行数据以及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，建立一回路冷却剂模型，得到倒U型管金属壁的温度分布；