一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法与流程

本发明涉及核电厂汽辅泵仿真领域，尤其涉及一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法。

背景技术：

1、汽辅泵作为核电厂专设安全设施之一，是保证核安全的一道重要屏障，然而在运行和试验过程中，控制系统引起的汽辅泵转速异常波动事件频发，导致无法满足试验要求，影响汽辅泵系统的正常运行。控制系统的控制品质主要取决于控制参数，采用常规的根据经验手动修改调试控制系统控制参数的做法，在调试效率和调试效果上存在不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，为汽辅泵转速控制系统参数调节提供与实际响应一致的仿真被控对象，解决汽辅泵控制系统控制参数的调试效率低和调试效果差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适用于核电厂汽辅泵转速控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，包括以下步骤：

4、步骤1：基于汽辅泵本体结构和工作流程，提取核电厂汽辅泵模型数学模型；

5、步骤2：根据提取的核电厂汽辅泵数学模型，使用fortran程序语言开发流量-扬程特性曲线拟合模型集成到泵模型中，构建核电厂汽辅泵动力学仿真模型，根据接收的汽轮机侧和泵侧参数，实时计算泵转速；

6、步骤3：开发的流量-扬程曲线拟合模型和汽辅泵动力学仿真模型，封装成子程序，集成到仿真平台中，由仿真平台统一调度；

7、步骤4：在仿真平台中构建核电厂汽辅泵系统仿真模型，模拟汽辅泵系统在不同工况下的响应特性；

8、步骤5：在仿真平台中构建核电厂汽辅泵转速控制系统仿真模型，模拟不同工况下，汽辅泵转速的调节控制；

9、步骤6：根据核电厂汽辅泵转速控制特性，选取不同的控制参数代入核电厂汽辅泵转速控制系统模型；

10、步骤7：将新设置的控制参数代入核电厂汽辅泵转速控制系统模型，设置不同的测试场景，快速开展仿真验证，比较新设置的控制参数控制效果与最初设置的参数控制效果，如果控制系统的控制效果更好，则优化结束，若效果不好，则返回步骤6，重新优化。

11、步骤2中，构建核电厂汽辅泵动力学仿真模型的过程为：核电厂汽辅泵动力学仿真模型根据刚体转动动力学基本方程，开发流量-扬程特性曲线拟合模型，集成到泵模型中，模型实时根据蒸汽压力的变化调取不同的流量-扬程曲线代入计算，对于厂商未提供的流量-扬程特性曲线，通过线性插值的方式计算特性曲线系数，以此来模拟所有蒸汽压力下泵的流量-扬程特性曲线，输出的特性曲线系数送到泵模型，用于计算当前转速下，对应的泵流量和扬程；开发汽辅泵动力学仿真模型，与仿真平台中汽轮机本体模型和泵模型集成，实时接收泵管侧水流体和汽轮机侧蒸汽流体的参数变化，计算蒸汽动力矩、水对泵的阻力矩和泵的摩擦力矩，进而求得汽辅泵转速，精细化的模拟汽辅泵转速变化过程。

12、进一步地，蒸汽流体的参数包括蒸汽压力和流量、泵管侧水流体进出口压力和流量。

13、步骤4具体为：根据机组汽辅泵系统的设计和运行参数，在仿真平台图形化建模软件中，基于单相流体网络仿真计算软件、两相流体网络仿真计算软件和大量图像化部件模块，搭建核电厂汽辅泵系统仿真模型。

14、进一步地，核电厂汽辅泵系统仿真模型包括在内的设备：汽辅泵蒸汽管线、疏水管线、注水管线、辅助给水贮水箱、两台电动泵、两台汽辅泵及阀门。

15、进一步地，核电厂汽辅泵系统仿真模型模拟汽辅泵系统运行相关参数，包括蒸汽压力、出口流量、出口压力、调节气阀开度、泵组转速。

16、步骤7中，从振荡次数、超调量以及稳定时间三个方面，比较新设置的控制参数控制效果与最初设置的参数控制效果，整定最优控制参数。

17、与现有技术相比，本发明提供的适用于核电厂汽辅泵转速控制参数优化的汽辅泵模型构建方法具有以下有益效果：

18、本发明结合动力学理论和数字仿真技术，对核电厂汽辅泵本体、汽辅泵系统和汽辅泵转速控制系统进行仿真建模和验证，整定最优控制参数，提高汽辅泵转速控制的平稳性。通过对核电厂汽辅泵精细化建模，提高汽辅泵转速计算的准确度，构建准确的被控对象模型，结合转速控制环节，进行汽辅泵转速控制参数优化。

19、本发明采用仿真技术，构建了核电厂汽辅泵动力学仿真模型和汽辅泵系统仿真模型，提升了核电厂汽辅泵系统仿真的准确性和精确度。

20、本发明得到适用于核电厂汽辅泵转速控制参数优化的高精度核电厂汽辅泵动力学仿真模型和汽辅泵系统仿真模型，为核电厂汽辅泵转速控制系统参数优化和验证提供基础。

技术特征：

1.一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于核电厂汽辅泵转速控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，步骤2中，构建核电厂汽辅泵动力学仿真模型的过程为：核电厂汽辅泵动力学仿真模型根据刚体转动动力学基本方程，开发流量-扬程特性曲线拟合模型，集成到泵模型中，模型实时根据蒸汽压力的变化调取不同的流量-扬程曲线代入计算，对于厂商未提供的流量-扬程特性曲线，通过线性插值的方式计算特性曲线系数，以此来模拟所有蒸汽压力下泵的流量-扬程特性曲线，输出的特性曲线系数送到泵模型，用于计算当前转速下，对应的泵流量和扬程；开发汽辅泵动力学仿真模型，与仿真平台中汽轮机本体模型和泵模型集成，实时接收泵管侧水流体和汽轮机侧蒸汽流体的参数变化，计算蒸汽动力矩、水对泵的阻力矩和泵的摩擦力矩，进而求得汽辅泵转速，精细化的模拟汽辅泵转速变化过程。

3.根据权利要求2所述的一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，蒸汽流体的参数包括蒸汽压力和流量、泵管侧水流体进出口压力和流量。

4.根据权利要求1所述的一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，步骤4具体为：根据机组汽辅泵系统的设计和运行参数，在仿真平台图形化建模软件中，基于单相流体网络仿真计算软件、两相流体网络仿真计算软件和大量图像化部件模块，搭建核电厂汽辅泵系统仿真模型。

5.根据权利要求1所述的一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，核电厂汽辅泵系统仿真模型包括在内的设备：汽辅泵蒸汽管线、疏水管线、注水管线、辅助给水贮水箱、两台电动泵、两台汽辅泵及阀门。

6.根据权利要求5所述的一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，核电厂汽辅泵系统仿真模型模拟汽辅泵系统运行相关参数，包括蒸汽压力、出口流量、出口压力、调节气阀开度、泵组转速。

7.根据权利要求1所述的一种适用于汽辅泵控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，其特征在于，步骤7中，从振荡次数、超调量以及稳定时间三个方面，比较新设置的控制参数控制效果与最初设置的参数控制效果，整定最优控制参数。

技术总结本发明提供了一种适用于核电厂汽辅泵转速控制参数优化的汽辅泵模型构建方法，包括：提取核电厂汽辅泵模型数学模型；构建核电厂汽辅泵动力学仿真模型；开发的流量‑扬程曲线拟合模型和汽辅泵动力学仿真模型；在仿真平台中构建核电厂汽辅泵系统仿真模型，模拟汽辅泵系统在不同工况下的响应特性；在仿真平台中构建核电厂汽辅泵转速控制系统仿真模型，模拟不同工况下，汽辅泵转速的调节控制；根据核电厂汽辅泵转速控制特性，选取不同的控制参数代入核电厂汽辅泵转速控制系统模型；比较新设置的控制参数控制效果与最初设置的参数控制效果。本发明提升了核电厂汽辅泵系统仿真的准确性和精确度。技术研发人员：汤晨瑾,谢成龙,祁蔚,刘纯,杨博男,冯扩磊受保护的技术使用者：中核武汉核电运行技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26