[发明专利]核电站凝汽器与除氧器水位模糊控制器的工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水位控制方法，特别涉及一种核电站凝汽器与除氧器水位模糊控制器的工作方法。

背景技术

经典模糊控制器的设计，通常以被控变量相对于参考给定值的偏差和偏差变化率作为控制器的输入，这样设计出来的模糊控制器实质上相当于变参数单变量PD调节器，控制对象也限在单变量系统。然而在实际工业过程中，我们常常遇到的控制对象都是MIMO系统，特别是在核电厂中许多被控对象是多变量的。如果将上述设计方法直接推广到多变量系统，会遇到很多问题。首先，由于人对具体事物的逻辑思维通常不超过3维，要形成多维(≥4)模糊控制规则很困难；而且规则数量庞大(控制规则的条数是系统变量个数的指数函数)，建立一个完善的控制规则集往往是不可能的。就算是按照某些文献的介绍方法，总结出了规则并生成了用于控制的模糊查询表及关系矩阵，但这将占据大量计算机内存和计算时间，甚至难以用计算机实现。

图1为核电站除氧器、凝汽器部分简单的工艺流程图。从图中可以看出，凝汽器水位的变化主要受汽机负荷、补给水量、再循环水量、流出凝汽器的凝结水量的影响。另一方面，除氧器水位的变化主要受主给水流量、主凝结水流量的影响。凝汽器水位和除氧器水位之间是存在耦合现象的。

目前，国内机组的除氧器和凝汽器水位控制系统基本采用图2、3所示的两种结构。

如图2：除氧器水位是通过调节进入除氧器的凝结水流量来保证控制要求的，而凝汽器水位则是通过调节补给水流量来满足水位要求的。在控制方案上，凝汽器和除氧器分别采用了常规的PID控制。这种控制方案往往会当除氧器水位投入自动时，使凝汽器水位产生大幅度波动而使凝汽器水位无法长期投入自动。分析原因：当调节除氧器水位时，往往会使凝结水流量在较大范围内变化，因为凝汽器水位的稳定主要取决于凝结水流量、凝汽量和补给水之间的平衡，凝汽量在汽机负荷不变时基本不变，故凝汽器水位主要取决于凝结水流量和补给水流量之间的平衡，由于补给水流量只有凝结水流量的1/10左右，故补给水很难弥补凝结水流量的变化，使凝汽器水位产生较大的变化，从而使除氧器水位无法长期投入自动。

如图3：除氧器水位是通过调节进入凝汽器的补给水流量来保证控制要求的，而凝汽器水位是通过调节凝结水流量和再循环水量来保证的。这种控制方案同样会导致当除氧器水位投入自动时，凝汽器水位会产生大幅度波动而无法正常投入。原因是：当除氧器水位偏离给定值时，首先调节补给水流量，使凝汽器水位偏离正常值，凝汽器水位控制系统动作，改变凝结水流量，从而达到调节除氧器水位的目的。这种控制方法有2个缺点：其一，除氧器水位的调节是建立在凝汽器水位波动即凝汽器水位控制系统动作的基础上；其二，由于凝结水流量的改变远大于补给水流量的改变，必然会使凝汽器水位过调，从而引起凝汽器水位控制系统的反复振荡，使该系统的自动无法长期投入。

鉴于上述原因，目前国内机组的除氧器水位和凝汽器水位的自动控制均难于长时间投入自动。

发明内容

本发明是针对现在核电站凝汽器与除氧器水位控制产生耦合现象导致控制异常的问题，提出了一种核电站凝汽器与除氧器水位模糊控制器的工作方法，依据输出动态曲线总结控制规则，能稳定的控制除氧器和凝汽器的水位，解决耦合现象的产生，并能降低工人的劳动强度。

本发明的技术方案为：一种核电站凝汽器与除氧器水位模糊控制器的工作方法，水位模糊控制器同时控制核电站凝汽器与除氧器两水位，具体方法包括如下步骤：

1)、模糊控制器的输入/输出：模糊控制器的输入变量是凝汽器水位偏差L₁和除氧器水位偏差L₂；模糊控制器的输出变量是补给水阀门开度变化△U₁和凝汽器调节阀开度变化△U₂；

2)、先总结出模糊控制规则：根据被控对象在多种工况下的水位变化输出曲线图，以及工人在线操作阀门的开度曲线图，总结出模糊控制规则；

3)、然后计算出模糊关系R：模糊关系定义为：计算各个模糊关系，其中的L_k(i)、△U_j(i)分别为输入输出的模糊语言值，用模糊向量表示；

4)、根据结构分析法得到的模糊推理公式：任意给输入语言变量L₁和L₂模糊值，可分别计算推理得到△U₁和△U₂的模糊向量；

5)、模糊查询表的生成：利用最大隶属度法，离线计算得到△U₁、△U₂的模糊控制查询表；