[发明专利]一种核动力系统二回路模块化建模仿真方法

说明书

本发明公开了一种核动力系统二回路模块化建模仿真方法，主要步骤如下：1、将二回路系统分解为以下子系统：汽轮机系统、凝气设备系统、蒸汽管道系统、给水系统；2、将热力系统中的过程分解为流体流动、热量传递和机械能传递三个过程；3、确定各子系统的运行参数与结构参数；4、各子系统动态模型的建立；5、子系统模型连接，进行二回路总体仿真计算；6、计算完成，输出计算结果。本发明根据不同的能量转换原理将二回路系统分为不同的设备，再根据热力过程的不同特性把设备分为不同的模块，实现了二回路系统的模块化建模仿真，在保证仿真准确性的前提下提高了建模的效率，为未来对系统模型的优化提供了便利。

技术领域

本发明属于核反应堆系统技术领域，具体涉及到一种核动力系统二回路模块化建模仿真方法。

背景技术

核动力装置二回路系统作为蒸汽动力转换系统，在核动力装置运行期间，其可靠性与经济性直接影响到整个核动力系统的可靠性与经济性。因此建立二回路系统动态模型，研究和分析其在各种非稳态工况下的运行，对于研究和设计核动力装置，制定运行规程和自动控制策略都具有重要意义。核动力系统二回路是由若干动力机械、连接管路、换热器和其他辅助系统组成的大型复杂热力系统，工质在系统中的流动过程为：蒸汽发生器产生的过热蒸汽在压力差的作用下通过蒸汽管道系统进入主驱动汽轮机以及各用汽设备做功，做功后的乏汽排入共用凝汽器凝结成凝结水并储存在热井中；凝汽器热井中的凝结水通过凝结水泵进入给水系统，经过给水泵加压后被送至蒸汽发生器入口，完成工质在二回路系统中的流动。整个过程涉及不同的设备结构、工质状态、耦合传热，建模难度较高且耗费时间较长。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种核动力系统二回路模块化建模仿真方法，实现对核动力系统的模块化建模仿真，本发明根据不同的能量转换原理将二回路系统分为不同的设备，再根据热力过程的不同特性把设备分为不同的模块，实现了二回路系统的模块化建模仿真，在保证仿真准确性的前提下提高了建模的效率，为未来对系统模型的优化提供了便利。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案予以实施：

一种核动力系统二回路模块化建模仿真方法，将核动力系统二回路复杂的热力过程分解简化为不同的系统和过程，在不同的模块中单独计算，在保证仿真准确性的同时提高建模的效率，不同模块计算过程的分离也有利于各模块的进一步完善和优化；

该方法包含以下步骤：

步骤1：根据工质在不同设备中的流动，将二回路系统分解为以下四个子系统：汽轮机系统，提供驱动功率；凝汽设备系统，作为整个系统的冷端和热力计算的起点；蒸汽管道系统，输送蒸汽至各用汽设备，通过蒸汽排放系统平衡系统压力；给水系统，将凝汽设备的凝结水加压输送至蒸汽发生器入口完成热力循环；

步骤2：将热力系统中的过程分解为流体流动、热量传递和机械能传递三个过程，将不同的过程分别在不同的模块中进行计算：

对于流体流动过程，根据工质在二回路系统中的不同流动状态，以凝汽设备为中点，将其分离为可压缩流体流动和不可压缩流体流动两个流动过程；根据两种流动的不同特点，对可压缩流体应用模块化建模方法，对不可压缩流体采用流体网络建模方法；

在可压缩流体的模块化建模部分，将流体流动的存储特性使用流动存储型模块表示，将流体流动的阻力特性使用流动阻力型模块表示，分别如式(1)和式(2)所示：

式(1)-(2)中：

p——模块内工质压力/Pa；

G_E——模块进口工质质量流量/kg·s^-1；

G_L——模块出口工质质量流量/kg·s^-1；