直流蒸汽发生器的控制参考模板范本.ppt

1、234511 控制系统概况2 控制设备及其特性3 控制方案及仿真验证4 控制系统特性分析5 控制系统验证1 控制系统概况 在工作原理上直流蒸汽发生器与自然循环蒸汽发在工作原理上直流蒸汽发生器与自然循环蒸汽发生器（生器（U型管）有本质区别，因而控制方式也不大相型管）有本质区别，因而控制方式也不大相同。自然循环蒸汽发生器的控制系统是同。自然循环蒸汽发生器的控制系统是以控制蒸汽发以控制蒸汽发生器的二次侧的水位生器的二次侧的水位为目标来进行调节的。直流蒸汽为目标来进行调节的。直流蒸汽发生器在工作时，二次侧水容量很小，热容量很小，发生器在工作时，二次侧水容量很小，热容量很小，缓冲能力非常有限，给水流量的

2、控制是按缓冲能力非常有限，给水流量的控制是按维持主蒸汽维持主蒸汽压力不变压力不变来进行调节的。由于主蒸汽压力对扰动的影来进行调节的。由于主蒸汽压力对扰动的影响非常敏感，因此，直流蒸汽发生器在动态过程中，响非常敏感，因此，直流蒸汽发生器在动态过程中，要实现动态平衡，对控制系统有很高的要求。要实现动态平衡，对控制系统有很高的要求。2345123451PIPI堆出口温度定值压力测量压力蒸汽流量给水流量流量偏差压力偏差高选补偿蒸汽压力与堆出口温度关系给水阀门开度图72 SPWR堆蒸汽发生器给水控制系统简化原理图134522 控制设备及其特性 反应堆 给水 V4 蒸汽 V1 冷凝器 给水泵 V2 V3

3、直流蒸汽 发生器 图 75 二回路系统原理图 13452 主蒸汽阀主蒸汽阀V1 PCEGV 其中，G：主蒸汽流量；Ev：主蒸汽阀V1的开度；P：主蒸汽压力；C：阀门系数（常数）。13452 给水调节阀给水调节阀V2 阀门开度（）给水流量（）图76 给水阀的流量特性100100额 定 的 给 水 流 量（）1 0 06 02 0图7 7 给 水 阀 的 水 阻 力 特 性给 水 阀 的 压 降(M P a)1.80.70.313452 调压阀调压阀V3 系统压降V3 的补偿特性实际系统压降补偿后的系统压降二次侧流量图 78 V3 的特性补偿示意图13452给水泵给水泵 压头 Hw4.0MPa3.

4、0MPa100流量 Q()管路系统特性曲线水泵特性曲线图 79 给水泵的特性曲线 和管路系统特性曲线13452给水泵运行方式给水泵运行方式恒速运行恒速运行 调速运行调速运行 QQnnPPnn12121212213452给水泵安全特性要求给水泵安全特性要求 P（泵出口压力）上限特性 下限特性 Nmin Nmax Q(泵流量)图 710 给水泵安全工作特性示意图 13452调速运行调速运行 H H1 H2泵特性n1n2管路特性G2G1G采用这种调节方式，主要有以下两条优点：采用这种调节方式，主要有以下两条优点：低工况，保持给水泵在最小的必需压头工作。低工况，保持给水泵在最小的必需压头工作。调节阀前

5、后压差保持不变，阀门保持理想的流量特性。调节阀前后压差保持不变，阀门保持理想的流量特性。12345完成项目完成项目 3 控制方案及仿真验证方案1（由蒸汽阀引入功率变化）方案2（由给水阀引入功率变化）方案3（由蒸汽阀引入功率变化）方案4（由给水阀引入功率变化）方案5（给水泵变速+蒸汽阀引入）方案6（给水泵变速+给水阀引入）12345完成项目完成项目 方案1（由蒸汽阀引入功率变化）可变增益K3蒸汽压力标准值P2ref蒸汽压力P2蒸汽流量Ws给水流量Wf-+可变增益K2相位补偿推进发电机透平阀开度一阶延迟一阶延迟PI控制器给水控制阀开度变化率信号通向给水控制阀K1(1+)1s13s11+411+s2

6、s1+2s图713 给水控制系统方框图11112345完成项目完成项目 285286287288289290-505101520二次侧出口温度（）时间（S）2.9402.9542.9682.9822.9963.010-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）14.015.016.017.019.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）18.0图715 功率10080阶跃下降控制特性仿真曲线12345281.0282.6284.2289.0-505101520时间（S）二次侧蒸汽温度（）285.8287.42.9903.0023.0143.0263.0383.050

7、-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.005101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）-516.0图716 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12345286.0287.6289.2290.8292.4294.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.9402.9542.9682.9822.9963.010-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.016.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）20.0图717 功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线12345

8、方案2（由给水阀引入功率变化）可变增益 K3蒸汽压力标准值P2ref蒸汽压力 P2蒸汽流量 Ws给水流量 Wf-+可变增益 K2相位补偿给水阀开度一阶延迟一阶延迟PI 控制器蒸汽控制阀开度变化率信号通向蒸汽控制阀K1(1+)1s13s11+411+s2s1+2s图 718 控制方案的控制系统原理图12345286.0286.8287.6288.4289.2290.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.9962.9972.9982.9993.0003.001-505101520时间（S）二次侧蒸汽压力（MPa）14.015.016.017.018.0-505101520二次侧蒸汽

9、流量（Kg/S）时间（S）19.0图719 功率10080阶跃下降控制特性仿真曲线12345281.0282.6284.2289.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）285.8287.42.9802.9852.9902.9953.005-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）3.0000.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图720 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12345286288290292294-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2962.9953.0033.0073.011

10、3.015-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）2.9990.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图721 功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线12345蒸汽压力标准值P2ref蒸汽压力P2蒸汽流量Ws给水流量Wf-+PI控制器给水控制阀开度变化率信号通向给水控制阀K1(1+)1s1图722 给水控制系统方框图PI控制器K2(1+)2s1方案3（由蒸汽阀引入功率变化）12345287.0287.6288.2288.8289.4290.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.9952.9993.007

11、3.0113.015-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）3.0031415161718-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）19图723 功率10080阶跃下降控制特性仿真曲线12345281.0282.6284.2290.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）285.8287.42.9903.0043.0183.0323.046-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）3.0600.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图724 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12

12、345286.0287.6289.2290.8292.4294.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.9402.9542.9682.9822.9963.010-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图725 功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线12345蒸汽压力标准值P2ref蒸汽压力P2蒸汽流量Ws给水流量Wf-+PI控制器 蒸汽阀开度变化率信号通向蒸汽阀K1(1+)1s1图726给水控制系统方框图PI控制器K2(1+)2s1方案4（由给水阀引入功率变化）1

13、2345286.0286.8287.6288.4289.2290.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.99802.99963.00123.00283.00443.0060-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）1415161718-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）19图727 功率10080阶跃下降控制特性仿真曲线12345281.0282.6284.2289.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）287.4285.82.9902.9983.0063.0143.0223.030-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S

14、）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图728 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12345286288290292294-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2962.982.993.003.013.022.97-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0图729 功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线12345方案5（给水泵变速+蒸汽阀引入）12345281.0282.6284.2289.0-50

15、5101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）287.4285.82.9903.0023.0143.0263.0383.050-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0400042404480472049605200-505101520水泵转速（r/min）时间（S）图733 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12345286.0287.6289.2290.8292.4294.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2.852.902.953.003.05-100102

16、03040二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.04000420044004600480050005200-10010203040水泵转速（r/min）时间（S）图734功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线12345完成项目完成项目 方案6（给水泵变速+给水阀引入）12345281.0282.6284.2289.0-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）287.4285.82.9802.9852.9902.9953.0003.005-505101520二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0

17、.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0400042404480472049605200-505101520水泵转速（r/min）时间（S）图736 功率10020阶跃下降控制特性仿真曲线12345286288290292294-505101520二次侧蒸汽温度（）时间（S）2962.972.982.993.003.013.023.033.04-10010203040二次侧蒸汽压力（MPa）时间（S）0.004.008.0012.020.0-505101520二次侧蒸汽流量（Kg/S）时间（S）16.0400042404480472

18、049605200-505101520水泵转速（r/min）时间（S）图737 功率20100阶跃上升控制特性仿真曲线123454 控制系统特性分析 1在水泵恒速运行工况在水泵恒速运行工况 从方案可知，先动蒸汽阀时，过热蒸汽压力超调量稍大。从方案可知，先给水阀时，三种工况下过热蒸汽压力超调量与方案相比较超调量小，但响应较慢。从方案可知，先动蒸汽阀时，三种工况下过热蒸汽压力超调量较大，过渡过程较长。从方案可知，先动给水阀时，蒸汽压力出现较剧烈波动，过渡过程时间较长。从仿真结果来看，方案所采用的控制系统在压力超调量、过渡过程综合特性上优于方案、方案、方案所采用的控制系统。所以在给水泵调速运行时，选用方案所采用的控制系统。扰动量从给水阀引入时，压力的超调量均小于扰动量从蒸汽阀引入时的超调量。123454 控制系统特性分析 2 在水泵变速运行工况在水泵变速运行工况 从方案 可知，典型工况下的压力超调量分别为：0.039MPa，-0.1MPa；从方案可知，典型工况下的压力超调分别为：0.016MPa，0.04MPa；二者的过渡过程基本相等。由此可以得出结论，在水泵变速情况下，先动给水阀的控制方案的控制特性优于方案。最终推荐方案的控制系统就是图7-35所示的控制系统。123455 控制系统验证12345