核蒸汽发生器地水位控制

1、核蒸汽发生器的水位控制Zhux in zhua ng, Dewai（华北电力大学，控制与计算机工程学院,北京,102206, PR 中国）摘要一个核蒸汽发生器水位控制系统（ SG的提出。该控制系统包括反馈控制器和前馈 控制器。反馈控制器是一阶，前馈控制器是二阶的，两个控制器的参数直接关系到核电厂模 型的参数，从而调度在实践中很容易实现。讨论了鲁棒性，性能反馈和前馈控制器的详细分 析和对控制器两个参数的调整。对单一鲁棒控制器，多模型控制器和增益调度控制器的比较 进行了研究。结果表明，增益调度控制器可以在低和高功率水平下实现良好的性能。1.控制系统简介据报道，在基于压水反应堆（PWR核电站的紧急停

2、机中有大约 25%是由于蒸汽发 生器（SG的水位控制不良引起的（欧文等， 1980; Choi等人，1989年）。诸如此类的停 机大大降低了设备的可用性，必须尽量减少。目前，恒增益PI控制器被用于核设施 以达到在高功率运行条件下的蒸汽生成器 的水位控制的目的。在低电源操作（小于额定功率的20%）, PI控制器不能维持正常水 位。因此，水位控制在低电源下进行手动控 制。对现有水位调节器的性能改善的必要性 是显而易见的。在为SG设计一个有效的水位控制系统 的困难是：（1）核电厂动力是高度非线性的。 线性的植物模型在带有电源运行的情况下 显示出一些有意义的变量，此现象反映了上诉观点；（2）由于所谓的

3、“膨胀和收缩”的 影响，核电厂表现出强烈的逆反应行为，特 别是在低功率运行的情况下；（3）在低功率 下，流量检测传感器是不可靠的，这使得前馈控制不可用；（4）给水只能为 SG提供有 限的水吞吐量。这给可用的控制作用强加硬 限制。各种水位控制器的设计方法在文献中 都有被报道。欧文等人（1980）提出了线性变参数模型来描述覆盖整个运行功率 范围的SG动力模型，提出了一种模型参考 自适应比例积分微分（PID）液位控制器。在 控制器设计上该模型成为 SG模型的使用方 面上最被广泛接受的模型。Choi等人（1989） 使用欧文模型设计了一个类似的PI-本地稳定的控制器。相同的模型被Kim等人（1999）

4、 用来设计本地模型 PI控制器以抵消的SG的 逆反应。娜（1995）和Na（ 1992 ）从事于低 功率下不可靠的流量测量问题。通过设计自适应观测器，同时估计流错误和在低功率模 式下蒸汽发生器的参数。这些估计的参数， 然后被使用于设计控制作用，最大限度地减 少二次成本。先进的控制方法适用于SG水平的控制。农和Parlos （1992）提出基于控制器设计的 线性二次高斯（LQG/回路传递恢复（LTR）。 Kim 等人 （1999）和 Parlos 和赖斯（2000） 讨论了增益调度的二级控制和增益调度 控制。预测控制器的设计被Kothare等等。（2000 年）；娜（2001 年）；钠等 （20

5、03 年）所提出。经过验证的非线性的局部线性 SG模型被用于上述方法，局部线性控制器增 益计划涵盖整个作业范围。胡和元（2008A） 提出了一种基于SG系统水位控制的鲁棒MPC算法来解决模型的不确定性和约束的复 合模型。并且基于SG水位变参数线性描述的开关H控制器被胡和元（2008b）提出。 东等（2009）将输出反馈耗散控制（OFDC 应用于低温反应堆的 SG水位控制。基于神 经网络和模糊逻辑的水平控制系统已于大 量的参考消息中被报道，例如， Choa ndNo（1996 年,1997 年）;娜（1998） ; Habibiyan 等。（2004年）；穆纳辛格等。（2005年）； Eliasi 等。 （2007 年）；Fakhrazari 和 Boroushaki （2008）。当先进的控制技术大 大的提高SG水位控制系统性能时，复杂的表一蒸汽生成器各参数Power ledp(X)5|1550100CiO.D5SW0.058mQ.05a血S.G34461.S3剧D山C0.1B1m0,3102150.1Q541,92砧牡4拟凤648.42154.53.63F119.660517.714211J1m381.8664.014别控制结构和程序设计阻止它们被应用于实 践中。在本文中，我们将提出一个简单的基 于内部模型控制（IMC）原理的SG