毕业论文PPT-文登宇(最终版) 19页

'核电站蒸汽发生器液位控制的研究学生姓名：文登宇学生编号：1081190517指导老师：钱殿伟学校：华北电力大学学院：控制与计算机工程学院班级：自动化0805班 PPT目录第一章第一章：绪论（论文选题背景及意义）第二章第二章：蒸汽发生器特性介绍及模型仿真第三章第三章：PID控制系统介绍第四章第四章：串级三冲量控制系统在蒸汽发生器水位控制中的仿真结论结论致谢致谢 第一章：绪论论文的选题背景： 论文选题意义从以上的背景分析可以看出，蒸汽发生器故障是制约核电站运行的重要原因，它对核电站的安全运行起着十分重要的作用，而在蒸汽发生器发生的故障中，水位控制的失调则是引起蒸汽发生器出现故障的重要原因。换句话也就是说蒸汽发生器水位控制对核电站的安全、可靠和经济运行起到非常重要的作用，对核电站蒸汽发生器水位控制的研究也具有重要的作用。 第二章蒸汽发生器工作原理及模型仿真蒸汽发生器原理 蒸汽发生器水位模型仿真（模型方程）目前蒸汽发生器的水位主要有几种：一是传递函数模型，但过于简单，很难符合低负荷到高负荷的实际运行数据；二是非线性微分方程，但过于复杂，在实际中很难应用。因此，在本论文中采用的是E.Irving提出的蒸汽发生器分段线性模型，其模型方程如下所示：（2.1）该模型是多线性模型，即它是综合了几个线性模型，每个模型是在一定的额定功率运行点附近建立起来的，比如，在低负荷（0-20%额定功率）的水位特性由5%、15%额定功率点的线性模型来代表，在高负荷区（20%-100%额定功率）分别由30%，50%，100%额定功率的线性模型来表示。 蒸汽发生器水位模型仿真（负荷功率参数表）P(%)515305010057.4180.8381.766014350.0580.0580.0580.0580.0589.634.461.831.050.470.1810.2260.3100.2150.10541.926.343.434.828.648.421.54.53.63.4T(P)119.660.517.714.211.7表2.1蒸汽发生器负载功率的动态参数式（2.1）中，，，，T是与功率相关的。表2.1给出它们在5%，15%，30%，50%，100%额定功率点处的值。当在功率P处于0%-5%，5%-15%，15%-30%，30%-50%，50%-100%之内时，则认为，，，T呈线性变化 5%负荷下给水流量增加20kg/s的水位变化simulink仿真模型5%负荷下蒸汽流量减少20kg/s的水位变化simulink仿真模型为了验证模型的有效性，对模型进行阶跃扰动测试，左图为5%负荷的模型，其它负荷下的仿真模型结构同图左图，只需把相应负荷下的参数带入传递模块即可蒸汽发生器水位模型仿真（simulink仿真模型搭建） 蒸汽发生器水位模型仿真（给水流量增加仿真图）仿真结果分析：当二回路给水突然增加时，开始时，由于蒸汽发生器环形下降管空间水的积累，蒸汽发生器水位稍有上升，后来由于给水流量增加.下降空间中水的过冷度增加，使过渡过程第一阶段水位降低。水位降低之后，由于给水流量大于蒸汽流量水位将不断上升，直到蒸汽流量重新和给水流量相等为止。5%负荷仿真15%负荷仿真30%负荷仿真100%负荷仿真50%负荷仿真 蒸汽发生器水位模型仿真（蒸汽流量减少仿真图）仿真结果分析：当蒸汽流量突然减小时，水位响应曲线如上图所示。这是因为当蒸汽流量突然减小时，蒸汽发生器的蒸汽压力上升。使得气泡产生的数量和尺寸减小，从而使下降通道的水位下降。过渡过程之后，由于蒸汽流量小于给水流量水位将上升。5%负荷仿真15%负荷仿真30%负荷仿真50%负荷仿真100%负荷仿真 蒸汽发生器水位模型仿真（高低负荷仿真图对比）5%给水扰动负荷仿真100%给水扰动负荷仿真5%蒸汽扰动负荷仿真100%蒸汽扰动负荷仿真仿真结果分析：负荷越低，在相同的扰动下水位过渡过程延续时间越长，“虚假水位”现象越严重。给水流量扰动、蒸汽流量扰动及高低负荷仿真结果表明：此水位模型能正确描述蒸汽发生器水位动态特性，可以用于蒸汽发生器水位动态过程分析和水位控制系统设计。 第三章PID控制系统的介绍PID控制是比例、积分、微分控制的简称：它由于具有以下的优点而被广泛应用：原理简单适应性强鲁棒性强上面的优点也正是本论文采用PID控制系统进行控制的原因。因为核电厂所选用设备和控制方法的策略是：“不追求最先进，一定保证最安全，能用简单绝不用复杂。”而PID控制本身优点正是该策略的体现，目前所运行的秦山、大亚湾、岭澳及在建的核电站在蒸汽发生器控制上采用的控制方法基本都是PID控制。 串级三冲量控制系统的整定副回路整定步骤：1）为了使副回路具有快速消除内扰及快速跟踪蒸汽流量的能力，副控制选择比例控制。2）可以设置为任意值，（为了计算方便一般设定为1）得到满意的比例带。如果之后有必要改变，则相应地改变值，使得的比值保持不变，以保证副回路的稳定性主回路整定步骤：1）把副回路等效为，这时主回路等效为一个单回路控制系统。2）将主控制回路按单回路整定方法进行整定 第四章：串级三冲量控制系统在蒸汽发生器水位控制中的仿真5%负荷下蒸汽发生器水位串级控制仿真图（左图为5%负荷下搭建前馈-串级三冲量PID控制的蒸汽发生器控制仿真图，其它负荷下的仿真结构图，只需改变对应参数即可） 蒸汽发生器水位串级PID控制仿真图（主控制器比例增益不随负荷变化，水位设置值发生阶跃扰动）5%负荷仿真15%负荷仿真30%负荷仿真50%负荷仿真100%负荷仿真仿真结果分析：从仿真结果可以看出，随着负荷的增加，水位调节时间不但没有减少反而略为增加，说明主控制器比例增益不随负荷变化不利于水位控制调节，下面将才采用主控制器变比例增益法。 蒸汽发生器水位串级PID控制仿真图（主控制器比例增益随负荷变化，水位设置值发生阶跃扰动）5%负荷仿真15%负荷仿真30%负荷仿真50%负荷仿真100%负荷仿真仿真结果分析：从5%负荷到100%负荷的仿真结果可以看出，主控制器变比例增益可以随负荷升高调节时间明显减少，是一种行之有效有效的控制方法。 结论从以上的仿真结果可以得出以下结论：从主控制器变比例增益和比例增益不变的仿真效果来看，主控制器变增益的控制效果明显优于于主控制器比例增益不变的控制。从负荷变化的仿真控制效果来看，随着负荷的升高，控制器消除水位扰动的调节时间都明显变短，这是由于随着负荷的升高，虚假水位现象逐渐减弱。从负荷变化和主控器比例增益的角度来看，主控制器比例增益随着负荷近似线性变化，主控制器比例增益变化与负荷变化的对应关系如下图所示： 结论（续）但必须指出，蒸汽发生器毕竟是一个复杂多变的控制对象，影响对象特性的因素众多，且各因素之间的影响相互耦合。也因如此，本文所介绍的串级三冲量控制系统仍然存在一些不足之处还有很多工作有待于深入的探讨和不断完善。 致谢感谢我的论文指导老师-钱殿伟老师，从论文的选题、构思、实现以及写作过程，他都给与我无私的帮助和有益的指导。这里也非常感谢刘向杰、马苗苗两位老师在百忙之中抽空参加论文答辩，您们辛苦了！'