[发明专利]一种蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布估计方法

说明书

本发明提供了一种蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布估计方法，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、温度和压力分布；建立汽水分离器模型，计算得到汽水分离器出口气相工质和液相工质的温度、压力和质量流量。在实际应用中，蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布无实测值，本发明可用于蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布实时估计。

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核电蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布实时估计(辨识)方法及系统，属于核电站运行优化控制技术领域。

背景技术

蒸汽发生器是核动力设备的主要设备之一，它既是一回路设备，又是二回路设备，被称为核电站一、二回路之间的枢纽，它是完成热量从一回路到二回路的传递设备，它的安全运行事关整个核电站的正常运行。在核反应堆中，核裂变产生的热量由一回路冷却剂带出，通过蒸汽发生器倒U型管将热量传递给二回路工质，使过冷状态水转变成饱和蒸汽。饱和蒸汽再流入汽轮机中做功，通过同轴发电机转换为电能。

蒸汽发生器结构复杂，它是由外壳、水室、管束、管板、和蒸汽干燥器等装置组成。在蒸汽发生器内部存在着复杂的传热过程。例如在蒸汽发生器二回路侧，过冷水被逐渐气化变成饱和蒸汽，在气化过程中，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、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变工况条件下的蒸汽发生器动态特性仿真，也不能用于改进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CN201410373080.5，授权公告日为2014年10月08日的中国发明专利《一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法》，提出了一种建立反应堆U型管式蒸汽发生器热传导计算方法，包括建立倒U型传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢表面温度传递函数，实现了自然循环蒸汽发生器热传导的快速计算。该专利主要贡献在于实现了蒸汽发生器内工质热传导的实时计算，但未提出蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布计算方法。综上，现有公开报道均未涉及核电蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布实时估计问题，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倒U型管金属壁温度分布实时估计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种蒸汽发生器倒U型管金属壁温度分布估计方法，包括：

获取给定时刻下蒸汽发生器的实时运行数据；

将蒸汽发生器划分为热段、冷段和汽水分离器，其中热段和冷段又分别划分为下降通道和上升通道：下降通道是指外壳与内部套筒之间工质流经的空间，工质向下流动；上升通道是指内部套筒与倒U型管金属壁之间工质流经的空间，工质向上流动；

利用获取的蒸汽发生器的实时运行数据，建立下降通道模型，采用差分解法求解下降通道模型，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；

利用获取的蒸汽发生器的实时运行数据，建立一回路冷却剂模型，采用差分解法求解一回路冷却剂模型，得到倒U型管金属壁的温度分布；