一种铀浓缩供取料系统仿真平台的制作方法

本发明公开涉及铀浓缩，具体地，涉及一种铀浓缩供取料系统仿真平台。

背景技术：

1、铀浓缩供取料系统的功能是以恒定的流量和压力连续可靠地向离心级联供入原料，同时，接收离心级联分离出来的精料和贫料。供取料系统由供料系统、精料系统、贫料系统和真空吹洗系统组成，主要设备有冷(热)风箱、制冷柜、各类专用容器、泵、阀门、过滤器、吸附塔、电伴加热、各类传感器等。供取料系统工艺复杂、设备较多，涉及大量复杂的传热及相变过程，目前对这些过程的理论分析较少，现阶段供取料系统的设计基本是根据已有设计经验并结合现场试验完成。

2、现有技术中，铀浓缩供取料系统正向着模块化方向发展，其运行安全性和经济性在一定程度上依赖于运行控制水平的高低，因此对运行人员的熟练操作及事故处理的能力有了更高的要求，同时随着供取料系统自动化控制水平的提高，运行人员在实际系统上的操作机会将会更少。现有运行人员的培训大多采用传统授课、学习操作手册的方式，短时间内无法获得实际操作的经历和各种工况下处理事故的能力。

3、因此，本领域技术人员亟待研发一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开提供一种铀浓缩供取料系统仿真平台，所述仿真平台包括：供取料设备仿真系统、分布式控制系统、教学评分系统和数学模型仿真系统；

2、所述供取料设备仿真系统与分布式控制系统电连接，用于根据操作员站发出的操作指令和分布式控制系统发出的控制指令，控制所述供取料设备仿真系统中的仿真设备对铀浓缩生产现场进行模拟仿真；以及，

3、所述取料设备仿真系统还用于根据数学模型仿真系统返回的仿生产信息，结合操作指令和控制指令，进行下一步的生产现场模拟仿真；

4、所述教学评分系统与供取料设备仿真系统电连接，用于对所述供取料设备仿真系统中的模拟仿真操作进行评分；

5、所述数学模型仿真系统与供取料设备仿真系统电连接，用于根据所述供取料设备仿真系统中的模拟仿真操作生成对应的仿生产信息，并将所述仿生产信息发送至所述供取料设备仿真系统。

6、可选的，所述供取料设备仿真系统包括：仿真供料装置、仿真离心级联装置、仿真精料加压装置、仿真贫料加压装置、仿真精料取料装置、仿真贫料取料装置和仿真真空吹洗装置，所述仿真供料装置通过仿真管道与仿真离心级联装置相连，所述仿真离心级联装置通过仿真管道分别与仿真精料加压装置和仿真贫料加压装置相连，所述仿真贫料加压装置过仿真管道与仿真精料取料装置相连，所述仿真贫料加压装置通过仿真管道与仿真贫料取料装置相连，所述仿真供料装置、仿真精料取料装置和仿真贫料取料装置分别通过仿真管道与仿真真空吹洗装置相连，所述仿真管道上设置有若干个仿真阀门；

7、所述仿真供料装置内部设置有仿真供料容器，所述仿真精料取料装置内部设置有仿真精料取料容器，所述仿真贫料取料装置内部设置有仿真贫料取料容器，所述仿真供料容器、仿真精料取料容器和仿真贫料取料容器分别设置在仿真冷/热风箱内部，所述仿真精料加压装置内部设置有n台仿真罗茨泵，所述仿真贫料加压装置内部设置有(n+1)台仿真罗茨泵，仿真真空吹洗装置内部设置有仿真旋片泵、仿真涡旋泵和仿真滑阀泵中的至少一者。

8、可选的，所述数学模型仿真系统包括冷/热风箱导热热流仿真模块，所述冷/热风箱导热热流仿真模块用于通过预设的导热热流计算公式确定冷/热风箱与供料容器、精料取料容器或者贫料取料容器之间的导热热流；

9、所述导热热流计算公式为：

10、q＝akδt (1)，

11、其中，k为总传热系数，a为传热面积，δt为传热温差，为导热热阻(m2·h·k/j)，q为导热热流(j/h)，a为导热面积(m2)，δt为最终温差(k)，n为平壁的层数，h1、h2为对流传热系数。

12、可选的，所述数学模型仿真系统包括泵压缩比仿真模块，所述泵压缩比仿真模块用于根据泵压缩比计算公式对所述罗茨泵、旋片泵、滑阀泵和涡旋泵的泵压缩比，所述泵压缩比计算公式为：

13、

14、其中，α为补压机压缩比，pe为补压机出口压强，ps为补压机入口压强，ω为补压机频率。

15、可选的，所述数学模型仿真系统包括管道压强变化确定模块，所述管道压强变化仿真模块用于根据预设的压强变化计算公式确定仿真管道的压强变化，所述压强变化计算公式：

16、

17、其中，mn为节点中的物料质量，gin为物料流入量，gout为物料流出量。

18、可选的，所述数学模型仿真系统包括阀门进出口物质流量仿真模块，所述阀门进出口物质流量仿真模块用于根据预设的阀门进出口物质流量计算公式确定仿真阀门的物流质量，所述阀门进出口物质流量计算公式为：

19、

20、其中，g为物质流量，cv为阀门的流量系数，ρ为物质密度，p1为入口压强，p2为出口压强。

21、可选的，将流体包作为虚拟的物料流输入所述供取料设备仿真系统的仿真供料装置中，进行铀浓缩生产现场进行模拟仿真。

22、可选的，所述铀浓缩供取料系统仿真平台还包括：生产现场场景模型，所述生产现场场景模型与供取料设备仿真系统相连，用于建立所述供取料设备仿真系统中仿真设备的3d模型，并将所述3d模型以2d的形式进行展示。

23、可选的，所述铀浓缩供取料系统仿真平台还包括操作员站；

24、所述操作员站分别与供取料设备仿真系统和数学模型仿真系统电连接，所述数学模型仿真系统根据供取料设备仿真系统中的仿真操作生成对应的仿生产信息后，将所述仿生产信息发送至操作员站；

25、所述操作员站用于将所述仿生产信息展示在显示设备上。

26、综上所述，通过本发明公开中的一种铀浓缩供取料系统仿真平台，能够带来以下有益效果：

27、(1)通过建立供取料设备仿真系统，进行任意调用仿真设备库中的仿真设备并修改特性参数，实现新建铀浓缩供取料工程仿真平台的快速开发，起到验证工艺方案、运行规程和控制逻辑的作用；

28、(2)通过分布式控制系统建立铀浓缩供取料的监控界面、联锁关系及数据的记录、存储等功能；

29、(3)将铀浓缩供取料现场场景集成在仿真平台中，将每个现场设备操作所涉及的操作方式及现象与供取料系统数学模型进行实时数据交互，实现在仿真平台中再现生产现场操作，使培训更加完整、直观；

30、(4)基于铀浓缩供取料系统操作规程，将标准操作拆分为多个子过程、步骤和质量指标，为开展供取料操作工培训、技能鉴定等提供了有效手段。

31、本发明公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述仿真平台包括：供取料设备仿真系统、分布式控制系统、教学评分系统和数学模型仿真系统；

2.根据权利要求1所述的一种铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述供取料设备仿真系统包括：仿真供料装置、仿真离心级联装置、仿真精料加压装置、仿真贫料加压装置、仿真精料取料装置、仿真贫料取料装置和仿真真空吹洗装置，所述仿真供料装置通过仿真管道与仿真离心级联装置相连，所述仿真离心级联装置通过仿真管道分别与仿真精料加压装置和仿真贫料加压装置相连，所述仿真贫料加压装置过仿真管道与仿真精料取料装置相连，所述仿真贫料加压装置通过仿真管道与仿真贫料取料装置相连，所述仿真供料装置、仿真精料取料装置和仿真贫料取料装置分别通过仿真管道与仿真真空吹洗装置相连，所述仿真管道上设置有若干个仿真阀门；

3.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述数学模型仿真系统包括冷/热风箱导热热流仿真模块，所述冷/热风箱导热热流仿真模块用于通过预设的导热热流计算公式确定冷/热风箱与供料容器、精料取料容器或者贫料取料容器之间的导热热流；

4.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述数学模型仿真系统包括泵压缩比仿真模块，所述泵压缩比仿真模块用于根据泵压缩比计算公式对所述罗茨泵、旋片泵、滑阀泵和涡旋泵的泵压缩比，所述泵压缩比计算公式为：

5.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述数学模型仿真系统包括管道压强变化确定模块，所述管道压强变化仿真模块用于根据预设的压强变化计算公式确定仿真管道的压强变化，所述压强变化计算公式：

6.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述数学模型仿真系统包括阀门进出口物质流量仿真模块，所述阀门进出口物质流量仿真模块用于根据预设的阀门进出口物质流量计算公式确定仿真阀门的物流质量，所述阀门进出口物质流量计算公式为：

7.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，将流体包作为虚拟的物料流输入所述供取料设备仿真系统的仿真供料装置中，进行铀浓缩生产现场进行模拟仿真。

8.根据权利要求2所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述铀浓缩供取料系统仿真平台还包括：生产现场场景模型，所述生产现场场景模型与供取料设备仿真系统相连，用于建立所述供取料设备仿真系统中仿真设备的3d模型，并将所述3d模型以2d的形式进行展示。

9.根据权利要求1所述的铀浓缩供取料系统仿真平台，其特征在于，所述铀浓缩供取料系统仿真平台还包括操作员站；

技术总结本发明公开涉及一种铀浓缩供取料系统仿真平台，包括：供取料设备仿真系统、分布式控制系统、教学评分系统和数学模型仿真系统；供取料设备仿真系统用于根据操作员站的操作指令和分布式控制系统的控制指令，控制供取料设备仿真系统对铀浓缩生产现场进行模拟仿真；根据数学模型仿真系统返回的仿生产信息，结合操作指令和控制指令，进行下一步的生产现场模拟仿真；教学评分系统用于对模拟仿真操作进行评分；数学模型仿真系统用于根据模拟仿真操作生成对应的仿生产信息，并将该仿生产信息发送至该供取料设备仿真系统。能够为铀浓缩供取料系统仿真运行、仿真预测、控制策略研究、运行人员培训及考试等提供有效手段，使铀浓缩供取料过程更加完整、直观。技术研发人员：张孟琦,马天骐,牛普,闫昊,李维杰,李东雁,张星,耿境,林安吉,车军,王欢,李竟成受保护的技术使用者：中核第七研究设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9