CPR1000壓水堆核電站模擬量控制整定方法研究與應用

楊振興

【摘 要】本研究基于某電廠1號機組、某參考電廠的1號機組模擬量控制系統的PID參數整定結果，研發模擬量控制整定值系統，存儲模擬量控制參數整定的結果，存儲參數整定過程中的曲線，指導CPR1000機組的模擬量控制系統試驗。試驗結果及調試過程證明，本研究所開發軟件及整理所得數據庫在試驗過程中有重大參考價值，對后續在建機組也有著十分重要的應用價值。

【關鍵詞】PID參數;模擬量整定;CPR1000;控制系統;效益

中圖分類號： TH3 文獻標識碼： A 文章編號： 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

控制系統是核電站的中樞神經，而模擬量控制系統則是中樞神經的核心部分。在模擬量控制系統的調試過程中，大量的參數需要現場整定。其中，部分參數需要通過現場調試進行優化（如閉環控制器的PID參數需多次擾動試驗優化），部分參數因為現場意外事件或問題需要修改，部分參數需要根據試驗結果進行反復調整（如穩壓器加熱器的啟動回差等）。

參數的整定結果因機組不同而不同，不可能通過設計變更的方式反饋到設計從而反饋到其他機組，部分參數整定甚至不體現在試驗報告中，不能通過試驗報告的方式反饋到其他機組。也就是說，目前上述參數沒有反饋到CPR1000（中國改進型百萬千瓦級壓水堆）后續項目的有效渠道。

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號機組、某參考電廠1號機組模擬量控制系統的參數整定結果，研發模擬量控制整定值系統，指導CPR1000機組的模擬量控制系統試驗。

對于模擬量控制的參數整定，某公司針對非數字化的儀表系統，開發了一套儀表定值系統，在某項目調試中起到了重要作用。由于設計方不接受關于參數整定的設計變更，目前設計院尚無基于現場調試的整定值系統。基于模擬量控制的以上特點，研究思路如下：

（1）研發CPR1000模擬量控制整定值系統并調試可用。

（2）收集參考機組數據，存儲數據庫。

（3）現場試驗過程中調試應用，并進行適應性修改和數據完善。

1.2 技術方案

模擬量整定值系統調試流程如下：首先研發軟件框架，使軟件初步可用，根據現場實際的進展，收集整理某電廠1號機組、某參考電廠1號機組控制參數及模擬量參數數據，在試驗過程中利用軟件及已經取得的試驗數據，進行曲線對比分析工作，對試驗提供參考，便于發現試驗中的異常現象，保證試驗的順利進行。

2 壓水堆核電站現場應用情況

本調試方法在某電廠1號機組、某參考電廠1號機組現場調試過程中得到了廣泛應用，通過機組試驗中應用的修改經驗反饋和參考數據積累，將在后續機組試驗中發揮更重要作用。

2.1 壓力模式下壓力設定值與功率函數校驗

當機組在壓力模式壓力控制時，會通過壓力模式下壓力設定值與功率對應關系函數來調整功率控制棒棒位與蒸汽旁路排放閥閥門開度。這兩個函數的校驗需首先在5%Pn、10%Pn、15%Pn、20%Pn、25%Pn、30%Pn這6個功率平臺采集一回路三個環路冷熱管段溫度，計算平均溫度值，再利用功率與一回路平均溫度對應函數關系設計值來計算壓力模式下壓力與功率對應關系。以某電廠1號機采集數據為例說明。表1為平均溫度計算。

某電廠1號機數據采集完成后，在生效之前將數據與某參考電廠1號機及另外參考電廠4號機數據做比對分析發現，壓力模式下壓力與功率對應曲線，相比某參考電廠在15%Pn～30%Pn之間有較大差別，當設定值壓力在7.5Mpa～7.6MPa壓力時曲線變得更加不平滑，將某電廠1號機組與某參考電廠1號機組數據同時對比另外參考電廠4號機數據，發現某參考電廠曲線與之更吻合。在發現這些差異后，首先對試驗采集的原始數據以及計算公式進行了重新核對，發現原始數據無誤將，各個功率平臺下的原始數據與某參考電廠1號機組、另外參考電廠4號機原始數據進行比對發現，15%Pn功率以上時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境等因素認為曲線正確合適，能夠反映機組的實際情況。

2.2 汽機參考開度與電動率函數校驗

將某電廠1號機數據與某參考電廠1號機數據進行比對。經過對比設計值與實際值分析發現，曲線走勢變化基本相同，數據合適，待合適窗口即可進行函數的生效工作。

2.3 電功率與功率棒棒位函數校驗

二回路電功率與一回路G棒棒位函數對應關系曲線的準確與否直接關系到機組的穩定性，更關系到機組首次啟動階段期間試驗的順利與否，對于機組啟動調試的意義極其重大。因為調試啟動試驗的需要，首次升功率至100%Pn過程中，需分別在首次達臨界、30%Pn、50%Pn、75%Pn時分別引入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100%Pn理論曲線推算得來，最終100%Pn實際函數曲線根據功率控制棒標定試驗結果計算得來。

通過分析比對各個功率平臺以及最終計算結果發現，某電廠1號機組與某參考電廠1號機組同為CPR1000機組，G棒棒位與電功率對應關系走勢基本一致。這對于在各個功率平臺下的瞬態試驗很有參考價值。

2.4 蒸汽流量對應功率與汽水壓差函數校驗

蒸汽流量對應功率與汽水壓差函數分別在30%Pn、50%Pn、75%Pn、87%Pn，通過調整主給水調節閥大閥兩側壓差，來采集數據進行校驗。函數的生效按照調試計劃為在87%Pn做完試驗后進行生效。在87%Pn試驗完成采集數據后，經過比對分析數據結果發現，現場機組實際控制時采用的設計值與試驗后得到的數據存在較大的偏差，對比某參考電廠1號機試驗結果也存在此問題，在確定試驗采集原始數據無誤后，試驗負責人決定提前對GD進行生效。函數生效后，汽水壓差波動明顯減小，ARE給水控制系統得到優化。這對于穩定機組狀態以及后面的滿功率瞬態試驗給予了很大支持，同時對于后續機組的調試也提供了重要參考，直接縮短了調試工期。

本研究基于某電廠1號機組、某參考電廠1號機組模擬量控制系統的調試結果，研發模擬量控制系統整定值系統，存儲模擬量控制參數整定的結果，記錄參數整定過程的曲線，在試驗過程中對曲線進行對比分析，為試驗過程提供重要參考。在某電廠1號機、某參考電廠1號機調試過程中對軟件的功能進行了驗證，試驗過程解決了現場調試中遇到的大量異常問題，降低了瞬態試驗調試及參數整定的風險，獲得了良好的經濟效益。

【參考文獻】

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

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

[3]桑維良，等.壓水堆控制與保護監測[M].北京：原子能出版社，1993.