核電站冷卻給水泵轉速控制器設計

陳海山

摘 要：給水泵轉速控制系統作為核電給水系統的一部分，其正常運行對整個核電廠的安全運行有著極其重要的意義，優秀的核電站冷卻給水泵轉速控制器對系統的正常運行和可靠工作具有重要的意義。在對核電給水冷卻系統進行模型簡化的基礎上，建立了系統動態原理模型，同時針對系統特點設計了給水泵的PI控制器，并進行了仿真分析，驗證了設計控制器的有效性。

關鍵詞：給水泵 轉速控制 核電給水系統

中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（c）-0047-02

給水泵轉速控制系統作為核電給水系統的一部分，其正常運行對整個核電廠的安全運行有著極其重要的意義。給水泵轉速控制系統與蒸發器液位控制系統以及壓力控制系統相互合作，組成核電站二回路的主給水系統，其主要任務就是維持給水母管壓力的恒定。變頻調速技術是給水系統控制方法中目前應用最普遍、發展前景最好的技術。國內很多學者致力于研究恒壓變流量給水泵在給水泵站方面的應用，并取得了一定的成效。目前一般只是討論幾種調速方式如，電機調速、液力偶合器調速、小汽輪機調速等的優缺點，并沒有真正研究給水泵新型控制方式在核電站上的應用。隨著核電系統的進一步建設，優秀的核電站冷卻給水泵轉速控制器有著良好的現實意義和應用前景。

1 系統模型構建

核電給水冷卻系統模型簡化框圖如圖1所示。

對給水系統建模過程中進行如下假設。

（1）忽略泵的進出口管徑變化和高度差。

（2）假設泵內的液體為粘性可以忽略且不可壓縮的理想流體。

（3）假設給水泵的前置泵、給水泵和給水閥在同一水平線上。

2 給水泵動態特性仿真

3 給水泵控制器設計

按照保證給水回路壓差的穩定，設控制給水回路的壓差在（0.4～1.5）±0.1MPa。給水壓差回路采用PI控制器，其中KP=100，KI=17。圖3（a）、（b）為在給定給水差壓為1.5 MPa時，給水壓差、給水流量的響應曲線。

分別在500 s和1 200 s時加入差壓擾動，模擬冷卻負荷變化的情況，給水差壓、給水流量曲線如圖3（a）、（b）所示，500 s時壓差增大，冷卻增負荷；1 200 s時壓差減小，冷卻減負荷。根據實驗結果可以看出，在給定冷卻負荷的情況下，所設計的PI控制器可以很好地實現給定跟隨。

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