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蒸汽发生器水位控制系统仿真研究

余小权  
【摘要】: 蒸汽发生器是连接压水堆一、二回路的重要热交换设备,被称为一、二回路的枢纽。蒸汽发生器的主要功能是把一回路冷却剂从反应堆堆芯带走的热量经蒸汽发生器管壁传给二回路中的水,使之产生蒸汽,带动汽轮机作功。蒸汽发生器水位的高低直接影响出口蒸汽的品质和蒸发器的安全。因此,对蒸汽发生器水位的控制问题进行深入研究具有重要意义。 蒸汽发生器水位控制对象具有明显的非线性和时变特性,难以获得系统的精确数学模型,特别是动态过程中存在的“虚假水位”现象使蒸汽发生器水位控制成为一个难题,采用传统PID控制方法有时并不能得到令人满意的效果。模糊控制技术不依赖于数学模型,具有较强的鲁棒性,适于蒸汽发生器水位的控制。 在分析蒸汽发生器运行原理的基础上,本文提出了一种带监督项的模糊前馈-串级水位控制策略。该控制系统主控制器为FUZZY-I混合控制器,模糊主控制器的输入为水位偏差及偏差变化,实现水位的准确、快速控制,积分控制器的引入是为了消除稳态误差。模糊副控制器的输入为给水流量设定值与实测值的偏差,实现对控制量(给水流量)自身扰动的快速响应。同时引入模糊前馈环节,实现对可测干扰(蒸汽流量)的前馈补偿控制。最后通过考虑系统中非最小相位环节的影响,引入压力偏差监督控制环节,从而自动调整主模糊控制器控制作用的权重,以抑制控制对象的非最小相位特性对控制系统的影响。 将本文提出的控制策略应用于某一具体蒸汽发生器水位对象,并作了仿真试验。试验结果表明,在水位扰动、给水扰动、负荷扰动等各种条件下,所设计的模糊前馈-串级水位控制系统可有效控制蒸汽发生器的水位,无静态偏差,超调量小,优于传统前馈-串级PID水位控制系统,是一种有效的控制方法。


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