PCTRAN Westinghouse AP1000 Power Control of Pressurized Water Reactor Using Simulink of MATLAB

This paper introduces the simulation, and controls using Simulink of MATLAB for PCTRAN (Personal Computer Transient Analysis) of the power control system (PWR) type pressurized water reactor of PWR WESTINGHOUSE AP1000. The power controller model produces mathematical model description in nonlinear relation form in Simulink of MATLAB which is an important and popular program used at most universities for education. The power controller is described by a block diagram in this paper and some details introduce to clearly understand the work function. The results of action control compared with the PCTRAN programme in modes of automatic and manual control.

C92K型数控全液压模锻锤常见故障分析与维护

数控全液压模锻锤是目前世界上最先进的模锻设备,既可以实现打击能量及工序的数字化控制,也可以实现自动化连线。结合对数控全液压模锻锤工作原理及结构特点,对其常见故障的排除方法及日常维护进行归纳总结。

基于时频特征融合与GWO-ELM的棒控电源早期故障状态辨识方法

针对核电棒控系统电源(PWE)早期故障状态辨识问题,提出一种基于融合时域与时频域的故障特征和灰狼优化算法(GWO)的极限学习机(ELM)辨识方法。首先,根据棒控电源PWE工作原理和控制棒驱动机构的驱动电流,利用电流上升时间分析了早期波形形态与早期故障模式。然后,构建融合电流上升时间、均方根-差分和和小波包奇异熵的故障时频特征,分析了特征的可区分性。进而,采用GWO算法进行ELM分类器参数择优,建立GWO-ELM模型实现PWE早期故障状态的辨识,以提高辨识精度。最后,通过开展不同特征组合和辨识模型比对试验,结果表明所提方法能有效实现棒控电源早期故障识别诊断,且平均辨识准确度可达98.86%。

GENONE不调硼负荷跟踪模型改进研究

不调硼负荷跟踪运行可通过棒控系统自动完成,负荷跟踪过程基本不需要频繁地调硼操作,可减轻操作员负担,允许简化化容系统设计,可降低废水处理成本。国内自主研发的ACP600将开发具有不调硼负荷跟踪能力的MODE-C运行与控制模式。在新的控制模式下,不调硼负荷跟踪过程中可对ΔI进行更精确的控制,具有运行带和控制死区双重嵌套的控制方式。研究表明:一维程序GENONE对该种控制模式不调硼负荷跟踪模拟上存在不足,通过对GENONE程序模型及功能分析,研究MODE-C运行模式的搜索策略、运行带和控制死区双重嵌套的控制方式以及集成式输入的模型实现方式,并将上述模型集成至GENONE程序中形成改进程序。改进后的程序继承了GENONE程序功能,并很好地完成了MODE-C模式下不调硼负荷跟踪的模拟。

核电站控制棒电源系统发电机失磁故障解析

核电站控制棒电源(简称棒控电源)是控制棒驱动机构的唯一供电系统,确保该系统的安全可靠运行对提高核电站安全性具有重大意义。实际运行的棒控电源系统中发电机的失磁保护判据原理简单,现场发生了多起失磁保护失配事件,且棒控电源系统中发电机的运行状态不同于常规并网发电机;为了有效解决失磁保护失配问题,需对棒控电源系统中发电机的失磁故障进行重新解析。首先,根据转差率和功角特点将失磁发展历程划分为等功角阶段、异步运行阶段和周期异步运行阶段;其次,以发电机等效电路及相量图为基础,以q轴电动势为切入点,结合发电机基本方程,由各阶段q轴电动势的变化解析得到各电气量稳态表达式;最后,通过实际机组的失磁实验数据以及基于PSCAD平台的失磁故障仿真,全面验证了解析结果的正确性。该文给出的失磁故障解析过程为棒控电源系统发电机失磁保护方案的制定奠定了理论基础。

某压水堆核电站控制棒驱动机构电流负载特性浅析

随着某压水堆核电站棒控棒位系统(RGL)的逐步老化及备件停产,拟采用成熟的数字化技术进行整体改进。由于主流数字化技术的控制电源功耗增大,有必要对现有系统的负载和容量进行分析论证。通过控制棒驱动机构(CRDM)和控制系统在极限负载工况下对控制棒驱动机构电源(RAM)系统的负载特性及功耗进行简化分析和仿真。仿真结果表明,随着新系统控制电容量的增大,原系统供电方案不利于RAM系统的稳定运行,存在潜在风险。为确保RGL系统整体改进后系统供电容量及品质满足RGL的正常稳定运行需求,提出可行的电源系统改进方案,将原有RGL的RAM两相控制电转移至交流不间断电源系统(LNE)。该方案在有效降低RAM发电机组三相不平衡现象的同时,有利于RAM发电机组的稳定运行,确保改进后RGL控制电源系统的可靠性。

核电站控制棒电源系统相复励发电机短路故障的解析计算

针对核电站控制棒电源系统,现有保护仅采用以额定电流为定值的定时限过流保护作为短路后备保护,导致该系统已发生多起过流保护抢先动作与失磁保护失配的事件。解决保护失配问题的关键在于对控制棒电源系统发电机短路故障电流的准确解析,解析重点在于考虑发电机实际采用的相复励无刷励磁方式对故障电流的影响,而相复励励磁电流由并励电压对应的励磁分量和复励电流对应的励磁分量合成产生。经过合理的假设与模型简化,结合发电机基本方程和励磁系统数学模型,推导得到了并励电压分量作用下的三相短路电流。引入复励电流分量作用,根据励磁电流变化对短路电流进行修正,得到了包含暂态分量和稳态分量的相复励发电机三相短路电流时域解析表达式。由正序等效定则扩展得到两相短路电流的时域解析表达式。基于PSCAD/EMTDC平台建立了控制棒电源系统电磁暂态模型,对理论分析结果进行了验证,进一步对保护优化方法进行了讨论。

汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台测控系统的研制

【目的】当前国内汽车转向外拉杆总成试验台存在机械传动结构复杂、试验参数通用性差以及自动化水平较低等问题。【方法】课题组设计了一种全新的汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台,取消了机械传动的四连杆运动机构,同时设计了全新的测控系统,采用工控机作为上位机,定制温控箱为试件提供高低温及湿度环境,三菱PLC作为下位机,通过伺服驱动器控制伺服电机旋转实现试件的转动与摆动,利用研华数据采集卡采集转动与摆动信息并反馈给上位机,最后对外拉杆进行测试,并以图表的形式显示测试数据。【结果】试验结果表明,该试验台测控系统满足试验要求。【结论】该系统机械传动结构简单、试验参数通用性强、自动化水平高,可以为国内相关同类产品提供一定的技术参考。

核电站控制棒驱动机构电源系统建模及故障分析

大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成,励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁,与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型,为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险,有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发,理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系,然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合,并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点,提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性,同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因,为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。

CAN总线在棒控系统通信网络中的优化设计

为满足核电厂功能需求,对棒控系统的通信网络进行优化设计,重点优化棒控系统中逻辑柜与多个电源柜之间的控制器局域网(CAN)通信稳定性和可靠性。设计中,采用CAN总线通信实现逻辑柜与电源柜之间一对多的网络数据交互。对设计的CAN总线拓扑结构,从硬件设计和软件设计两方面进行通信优化设计,以提高CAN总线在棒控系统的通信能力。在CAN通信硬件优化方面,为减小通信距离的影响,主要采用在CAN总线分支中增加CAN中继器的方法。在CAN通信软件优化方面:一是根据电源柜上位机软件的显示特点,分别对机柜信息显示界面和插件信息显示界面设置CAN通道数据接收滤波模块;二是针对上位机软件更新控件太多而导致软件运行卡顿的情况,在上位机软件中添加前面板延时刷新模块。经验证,提出的CAN通信硬件优化和软件优化方案能有效提高棒控系统的通信性能,满足核电厂对棒控系统通信稳定性和可靠性的要求。

棒线材生产线穿水冷控制系统设计

穿水冷控制是轧钢生产过程中的关键工艺,它通过调节水冷工艺的温度实现对轧件力学性能、组织结构以及成材率等方面的改进。重点介绍棒线材生产线穿水冷控制系统的配置和工作原理,并详细描述温度自动控制系统。经生产表明,控制系统的投入使得温控自动化目标达标率超过98%,且有效避免了因水箱问题而导致的堵钢、弯钢、红钢及冷却不均等问题。

模糊控制在核电厂棒控系统中的应用

当前,核电厂棒控系统在大幅变温工况下,存在驱动电流控制效果不佳、经常需技术人员调节控制器参数的问题。针对此问题,设计了一种模糊控制器用于驱动电流时序波形的控制方法。该方法对当前误差和误差的变化进行模糊化,并经过模糊规则计算及清晰化处理后作用于电流驱动电路。借助模糊控制对非线性系统控制效果较好的优点,可提高驱动电流在不同工况下的控制性能。通过仿真验证,相对于常规比例积分微分(PID)控制,模糊控制器在大变温工况下性能优异,无需调节控制参数即可满足现场性能指标要求。

二回路系统控制棒失步仿真与处置策略研究

核动力系统主机降工况时反应堆控制棒失步是二回路系统的一类特有危险故障,一旦发生会造成主蒸汽管路系统压力迅速上升,进而造成一系列故障响应,严重影响核动力系统的安全运行。论文通过分析故障发生时总管压力,蒸汽发生器压力,喷嘴流量的变化情况,研究了此故障模式下PID和乒乓开关两种不同的泄放阀控制策略对系统的影响,并进行了仿真试验验证;得出了乒乓开关策略的响应速度要高于传统PID控制,在极端状况下可以快速降低总管压力;而PID控制虽然响应速度较慢,但调节稳定性较好的结论,对实际装备研究有一定的参考价值。

基于自抗扰控制的混凝土浇筑轨迹跟踪控制

为实现混凝土泵车高性能浇筑轨迹跟踪控制,抑制浇筑过程中由于混凝土泵送、风力等干扰对浇筑轨迹跟踪的影响,研究了混凝土泵车臂架系统的数学建模、浇筑轨迹跟踪控制问题。在分析臂架系统组成并建立连杆坐标系的基础上,应用拉格朗日方法建立了臂架系统的动力学模型。建立了泵送过程中混凝土与各臂架之间的摩擦力以及作用于臂架系统末端反向冲击力的数学模型。考虑混凝土泵送以及外部不可测量、不可预期的干扰作用于混凝土泵车臂架系统的情况,设计自抗扰控制(ADRC)方法。仿真结果表明,所设计的ADRC方法,对混凝土泵送干扰以及外部不确定干扰具有较好的抑制作用,实现了混凝土泵车臂架系统末端快速高精度轨迹跟踪控制,满足混凝土浇筑要求。

核电站反应堆控制棒试验一键顺控系统的设计

为了解决核电站操纵员在频繁手动提插反应堆控制棒过程中极易出现的人因操作失误问题,开发了反应堆控制棒一键顺控系统,以实现对反应堆控制棒束可用性的定期检查工作。利用数字控制系统平台的可编译、可拓展特性,对反应堆棒控系统的逻辑组态、数据库、人机界面三方面进行纯软件设计。该顺控系统包括了启动前先决条件的自动判断、自动顺序控制、自动异常终止、堆芯监测、人工介入等功能。经过软件验证和确认评估、模拟机验证、实体机组再鉴定,以及系统在实体机组满功率运行期间的试运行,证明了该系统在反应堆控制棒操作过程中对于降低人因失误风险和提高效率方面的有效性。此设计理念可广泛应用于工业中各种复杂人工操作的防人因失误优化,以实现复杂的工业过程由人控到机控的转变。

控制棒驱动机构电源系统欠励磁保护与过电流保护配合的仿真分析

介绍了某核电站因为控制棒驱动机构的电源系统(即RAM系统)故障导致反应堆停堆,从RAM系统保护动作入手,深入分析此次RAM系统故障导致反应堆停堆的原因,通过计算分析提出了解决类似问题的建议。通过在不同负载工况下对故障过程进行仿真,复现了故障工况下的电流大小,验证了建议措施的正确性,为RAM系统保护定值的修改提供了依据。

核电厂棒控棒位系统状态监测诊断研究与实现

核电厂棒控棒位系统是调节核功率和堆芯温度的重要设备,其可靠运行对核电厂安全有着重要的意义。为提高系统的稳定性和可观测性,对棒控棒位系统运转特性、状态监测、故障诊断等方面进行研究,并对其状态监测诊断系统进行设计并应用于核电厂现场。本文研究对提高棒控棒位系统运行可靠性有着重要意义,具有较好参考价值。

定子冷却水贫氧控制方式下的水质监督

电厂发电机定子冷却水的水质控制方法有很多种,本文从标准控制要求、实际腐蚀情况、存在问题等方面进行分析,探究定子线棒腐蚀机理。结合东芝发电机手册要求,提出一种经过实践检验的、可行的贫氧控制水质处理方式,对内冷水运行控制有一定参考意义。

煤矿救援钻机换杆系统研制及应用

煤矿救援钻机在大直径救援孔施工中需要进行大量换杆作业。针对传统溜槽式换杆机构存在劳动强度大、安全性差、工作效率低等问题,研究适用于常规钻具的钻杆运移和快速存取方法。设计举升式钻杆运移装置和自动排杆装置,实现钻杆在钻杆箱与井口平台间的往返输送和自动排放;采用电液远程控制系统完成钻机换杆作业的远程控制,最终形成一套适用于地面救援孔钻进的煤矿救援钻机换杆系统。结构力学分析及现场工业性应用表明,换杆系统可实现钻机换杆作业由人力参与向人工控制的转变,减轻了工人劳动强度、提高了安全操作水平,提高了起下钻效率,为救援孔快速施工提供了装备保障。

TMSR核功率控制系统的PID设计与仿真

功率控制系统(Power Control System,PCS)是反应堆控制系统(Reactor Control System,RCS)的重要组成部分,它完成功率提升、功率保持与功率调节的作用。在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核能系统固态堆设计方案中,功率控制器根据实测功率与设定功率值之间的偏差和偏差的变化趋势,按照经典的比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制算法,给出调节控制棒的运动距离和运动方向等信号。PCS的PID算法设计与基于反应堆中子物理、热工及控制棒的传动性能构成的闭环控制系统的特性有关,其不同参数的确定与系统的静态和动态性能指标的要求相对应。本文从控制的角度出发,在已有的控制棒样机中设计的棒控棒位系统及相关中子物理的基础上对PCS的PID算法进行多层次仿真与参数分析,并对系统的可控性与可测性进行分析验证。分析及仿真结果表明两种控制模型下的系统均是完全可控及完全可测的,在合适的PID参数集下均能体现响应的快速性及系统的良好鲁棒性和抗干扰能力,具有实际的应用意义。