CPR1000壓水堆核電站模擬量控制整定方法研究與應(yīng)用

楊振興

【摘 要】本研究基于某電廠1號(hào)機(jī)組、某參考電廠的1號(hào)機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定結(jié)果，研發(fā)模擬量控制整定值系統(tǒng)，存儲(chǔ)模擬量控制參數(shù)整定的結(jié)果，存儲(chǔ)參數(shù)整定過程中的曲線，指導(dǎo)CPR1000機(jī)組的模擬量控制系統(tǒng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果及調(diào)試過程證明，本研究所開發(fā)軟件及整理所得數(shù)據(jù)庫(kù)在試驗(yàn)過程中有重大參考價(jià)值，對(duì)后續(xù)在建機(jī)組也有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】PID參數(shù);模擬量整定;CPR1000;控制系統(tǒng);效益

中圖分類號(hào)： TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）25-0162-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.080

The Research And Application Of CPR1000 PZR Analog Control Setting Method

YANG Zhen-xing

（Start-up Department China Nuclear Power Engineering Co.， Ltd.， Shengzhen Guangdong 518124， China）

【Abstract】Based on the PID parameter setting results of the analog quantity control system of no. 1 unit of a power plant and no. 1 unit of a reference power plant， this study developed the analog quantity control value system， stored the results of the analog quantity control parameters setting， stored the curve during the parameter setting process， and guided the simulation quantity control system test of CPR1000 unit. The test results and debugging process prove that the software developed and the database obtained in this research has great reference value in the test process， and also has very important application value for the units under construction.

【Key words】PID parameter; Analog setting; CPR1000; Control system; Benefit

0 引言

控制系統(tǒng)是核電站的中樞神經(jīng)，而模擬量控制系統(tǒng)則是中樞神經(jīng)的核心部分。在模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)試過程中，大量的參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)整定。其中，部分參數(shù)需要通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試進(jìn)行優(yōu)化（如閉環(huán)控制器的PID參數(shù)需多次擾動(dòng)試驗(yàn)優(yōu)化），部分參數(shù)因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)意外事件或問題需要修改，部分參數(shù)需要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)調(diào)整（如穩(wěn)壓器加熱器的啟動(dòng)回差等）。

參數(shù)的整定結(jié)果因機(jī)組不同而不同，不可能通過設(shè)計(jì)變更的方式反饋到設(shè)計(jì)從而反饋到其他機(jī)組，部分參數(shù)整定甚至不體現(xiàn)在試驗(yàn)報(bào)告中，不能通過試驗(yàn)報(bào)告的方式反饋到其他機(jī)組。也就是說，目前上述參數(shù)沒有反饋到CPR1000（中國(guó)改進(jìn)型百萬千瓦級(jí)壓水堆）后續(xù)項(xiàng)目的有效渠道。

1 CPR1000壓水堆核電模擬量控制整定研究

1.1 總體思路

本研究基于某電廠1號(hào)機(jī)組、某參考電廠1號(hào)機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)的參數(shù)整定結(jié)果，研發(fā)模擬量控制整定值系統(tǒng)，指導(dǎo)CPR1000機(jī)組的模擬量控制系統(tǒng)試驗(yàn)。

對(duì)于模擬量控制的參數(shù)整定，某公司針對(duì)非數(shù)字化的儀表系統(tǒng)，開發(fā)了一套儀表定值系統(tǒng)，在某項(xiàng)目調(diào)試中起到了重要作用。由于設(shè)計(jì)方不接受關(guān)于參數(shù)整定的設(shè)計(jì)變更，目前設(shè)計(jì)院尚無基于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的整定值系統(tǒng)。基于模擬量控制的以上特點(diǎn)，研究思路如下：

（1）研發(fā)CPR1000模擬量控制整定值系統(tǒng)并調(diào)試可用。

（2）收集參考機(jī)組數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中調(diào)試應(yīng)用，并進(jìn)行適應(yīng)性修改和數(shù)據(jù)完善。

1.2 技術(shù)方案

模擬量整定值系統(tǒng)調(diào)試流程如下：首先研發(fā)軟件框架，使軟件初步可用，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的進(jìn)展，收集整理某電廠1號(hào)機(jī)組、某參考電廠1號(hào)機(jī)組控制參數(shù)及模擬量參數(shù)數(shù)據(jù)，在試驗(yàn)過程中利用軟件及已經(jīng)取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行曲線對(duì)比分析工作，對(duì)試驗(yàn)提供參考，便于發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)中的異常現(xiàn)象，保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行。

2 壓水堆核電站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

本調(diào)試方法在某電廠1號(hào)機(jī)組、某參考電廠1號(hào)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中得到了廣泛應(yīng)用，通過機(jī)組試驗(yàn)中應(yīng)用的修改經(jīng)驗(yàn)反饋和參考數(shù)據(jù)積累，將在后續(xù)機(jī)組試驗(yàn)中發(fā)揮更重要作用。

2.1 壓力模式下壓力設(shè)定值與功率函數(shù)校驗(yàn)

當(dāng)機(jī)組在壓力模式壓力控制時(shí)，會(huì)通過壓力模式下壓力設(shè)定值與功率對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)來調(diào)整功率控制棒棒位與蒸汽旁路排放閥閥門開度。這兩個(gè)函數(shù)的校驗(yàn)需首先在5%Pn、10%Pn、15%Pn、20%Pn、25%Pn、30%Pn這6個(gè)功率平臺(tái)采集一回路三個(gè)環(huán)路冷熱管段溫度，計(jì)算平均溫度值，再利用功率與一回路平均溫度對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)值來計(jì)算壓力模式下壓力與功率對(duì)應(yīng)關(guān)系。以某電廠1號(hào)機(jī)采集數(shù)據(jù)為例說明。表1為平均溫度計(jì)算。

某電廠1號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)采集完成后，在生效之前將數(shù)據(jù)與某參考電廠1號(hào)機(jī)及另外參考電廠4號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)做比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，壓力模式下壓力與功率對(duì)應(yīng)曲線，相比某參考電廠在15%Pn～30%Pn之間有較大差別，當(dāng)設(shè)定值壓力在7.5Mpa～7.6MPa壓力時(shí)曲線變得更加不平滑，將某電廠1號(hào)機(jī)組與某參考電廠1號(hào)機(jī)組數(shù)據(jù)同時(shí)對(duì)比另外參考電廠4號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)某參考電廠曲線與之更吻合。在發(fā)現(xiàn)這些差異后，首先對(duì)試驗(yàn)采集的原始數(shù)據(jù)以及計(jì)算公式進(jìn)行了重新核對(duì)，發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)無誤將，各個(gè)功率平臺(tái)下的原始數(shù)據(jù)與某參考電廠1號(hào)機(jī)組、另外參考電廠4號(hào)機(jī)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)發(fā)現(xiàn)，15%Pn功率以上時(shí)一回路平均溫度某電廠較某參考電廠與另外參考電廠均偏低，綜合考慮到某電廠核電站的環(huán)境等因素認(rèn)為曲線正確合適，能夠反映機(jī)組的實(shí)際情況。

2.2 汽機(jī)參考開度與電動(dòng)率函數(shù)校驗(yàn)

將某電廠1號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)與某參考電廠1號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。經(jīng)過對(duì)比設(shè)計(jì)值與實(shí)際值分析發(fā)現(xiàn)，曲線走勢(shì)變化基本相同，數(shù)據(jù)合適，待合適窗口即可進(jìn)行函數(shù)的生效工作。

2.3 電功率與功率棒棒位函數(shù)校驗(yàn)

二回路電功率與一回路G棒棒位函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到機(jī)組的穩(wěn)定性，更關(guān)系到機(jī)組首次啟動(dòng)階段期間試驗(yàn)的順利與否，對(duì)于機(jī)組啟動(dòng)調(diào)試的意義極其重大。因?yàn)檎{(diào)試啟動(dòng)試驗(yàn)的需要，首次升功率至100%Pn過程中，需分別在首次達(dá)臨界、30%Pn、50%Pn、75%Pn時(shí)分別引入30%Pn、50%Pn、75%Pn、100%Pn理論曲線，其中30%Pn、50%Pn、75%Pn理論曲線根據(jù)100%Pn理論曲線推算得來，最終100%Pn實(shí)際函數(shù)曲線根據(jù)功率控制棒標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得來。

通過分析比對(duì)各個(gè)功率平臺(tái)以及最終計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，某電廠1號(hào)機(jī)組與某參考電廠1號(hào)機(jī)組同為CPR1000機(jī)組，G棒棒位與電功率對(duì)應(yīng)關(guān)系走勢(shì)基本一致。這對(duì)于在各個(gè)功率平臺(tái)下的瞬態(tài)試驗(yàn)很有參考價(jià)值。

2.4 蒸汽流量對(duì)應(yīng)功率與汽水壓差函數(shù)校驗(yàn)

蒸汽流量對(duì)應(yīng)功率與汽水壓差函數(shù)分別在30%Pn、50%Pn、75%Pn、87%Pn，通過調(diào)整主給水調(diào)節(jié)閥大閥兩側(cè)壓差，來采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。函數(shù)的生效按照調(diào)試計(jì)劃為在87%Pn做完試驗(yàn)后進(jìn)行生效。在87%Pn試驗(yàn)完成采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過比對(duì)分析數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組實(shí)際控制時(shí)采用的設(shè)計(jì)值與試驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)存在較大的偏差，對(duì)比某參考電廠1號(hào)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果也存在此問題，在確定試驗(yàn)采集原始數(shù)據(jù)無誤后，試驗(yàn)負(fù)責(zé)人決定提前對(duì)GD進(jìn)行生效。函數(shù)生效后，汽水壓差波動(dòng)明顯減小，ARE給水控制系統(tǒng)得到優(yōu)化。這對(duì)于穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)以及后面的滿功率瞬態(tài)試驗(yàn)給予了很大支持，同時(shí)對(duì)于后續(xù)機(jī)組的調(diào)試也提供了重要參考，直接縮短了調(diào)試工期。

本研究基于某電廠1號(hào)機(jī)組、某參考電廠1號(hào)機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果，研發(fā)模擬量控制系統(tǒng)整定值系統(tǒng)，存儲(chǔ)模擬量控制參數(shù)整定的結(jié)果，記錄參數(shù)整定過程的曲線，在試驗(yàn)過程中對(duì)曲線進(jìn)行對(duì)比分析，為試驗(yàn)過程提供重要參考。在某電廠1號(hào)機(jī)、某參考電廠1號(hào)機(jī)調(diào)試過程中對(duì)軟件的功能進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)過程解決了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中遇到的大量異常問題，降低了瞬態(tài)試驗(yàn)調(diào)試及參數(shù)整定的風(fēng)險(xiǎn)，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]濮繼龍.大亞灣核電站運(yùn)行教程[M].北京：原子能出版社，1999：115-129.

[2]呂志松，崔振華.穩(wěn)壓器模糊控制系統(tǒng)初步研究[J].核動(dòng)力工程，2001，22（1）：83-86.

[3]桑維良，等.壓水堆控制與保護(hù)監(jiān)測(cè)[M].北京：原子能出版社，1993.