CN110645560B - 一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统，包括：步骤S1、生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据所述核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据所述给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对所述预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；步骤S2、根据所述修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向所述除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经所述除氧器处理后的凝结水输送至所述给水泵以防止给水泵汽蚀。本发明可有效防止给水泵汽蚀。

Description

一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统

技术领域

本发明涉及核电站安全领域，具体涉及一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统。

背景技术

给水泵是核电厂二回路重要的动力设备，给水泵的汽蚀会造成泵震动，破坏金属材料，使流量、扬程下降，严重时会引起给水泵跳闸、导致核岛跳堆，使相关设备无法正常运行。且因为核电站给水泵的有效汽蚀余量在某些瞬态工况变化幅度大，甚至个别工况会出现有效汽蚀余量小于必须汽蚀余量而发生给水泵汽蚀的问题，同时管道系统也会产生振动对安全不利。

现有技术中，核电站除氧器水箱布置高度28米，给水泵有效汽蚀余量最恶劣工况是跳机不跳堆工况，这个工况由于汽轮机停机导致所有抽汽加热不可用，回热系统中加热器和除氧器失去热源，除氧器的压力将降低，此时核岛蒸汽发生器还需要给水泵供水以带出核岛的热量，给水泵入口的水温度还没来得及降低，除氧器压力已经降低，这些水有可能汽化导致给水泵汽蚀。除氧器布置在28米时，给水泵的最小有效汽蚀余量也有13米水柱，大于给水泵的必须汽蚀余量10.6米，如果将除氧器水箱降低8米布置在20米高的位置，那么不采用新的控制方法，给水泵将在此工况的第114秒至330秒发生汽蚀。

现有技术存在如下缺陷：当除氧器布置高度降低后给水泵存在汽蚀风险。

因此，为了解决现有技术中存在的当除氧器布置高度降低后给水泵存在汽蚀风险的技术问题，急需寻求一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的当除氧器布置高度降低后给水泵存在汽蚀风险的技术问题，提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的方法，包括：步骤S1、生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据所述核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据所述给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对所述预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；步骤S2、根据所述修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向所述除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经所述除氧器处理后的凝结水输送至所述给水泵以防止给水泵汽蚀。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的方法中，所述预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，所述调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，所述核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；所述步骤S1包括：步骤S11、根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；步骤S12、根据所述核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；步骤S13、根据所述除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对所述预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的方法中，所述步骤S12包括：

步骤S121、将所述管道模型分成N段，建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；步骤S122、根据所述除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；步骤S123、根据所述每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；步骤S124、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的方法中，所述步骤S124包括：步骤S1241、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；步骤S1242、计算出当所述除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；步骤S1243、判断不同时间节点的所述蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入步骤S1244，若否，则返回步骤S1241，重新计算所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；步骤S1244、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的方法中，所述每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

另一方面，本发明还提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的系统，包括：分析修正模块，用于生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据所述核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据所述给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对所述预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；控制模块，连接所述分析修正模块，用于根据所述修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向所述除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经所述除氧器处理后的凝结水输送至所述给水泵以防止给水泵汽蚀。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的系统中，所述预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，所述调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，所述核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；所述分析修正模块包括：预设模块，用于根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；所述核电站设备包括除氧器和给水泵；分析模块，连接所述预设模块，用于根据所述核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；修正模块，连接所述分析模块，用于根据所述除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对所述预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的系统中，所述分析模块包括：换热模型建立模块，连接所述预设模块，用于将所述管道模型分成N段，并建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；除氧器设置模块，连接所述预设模块，用于根据所述除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；管道模型分析模块，连接所述换热模型建立模块和除氧器设置模块，用于根据所述每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；给水泵计算模块，连接所述管道模型分析模块和所述预设模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的系统中，所述给水泵计算模块包括：第一蒸汽质量计算模块，连接所述管道模型分析模块和所述预设模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；蒸汽质量差计算模块，连接所述第一蒸汽质量计算模块，用于计算出当除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；判断模块，连接所述蒸汽质量差计算模块，用于判断不同时间节点的所述蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入有效汽蚀余量计算模块，若否，则返回第一蒸汽质量计算模块，重新计算除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；有效汽蚀余量计算模块，连接所述判断模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

本发明上述的防止核电站给水泵汽蚀的系统中，所述每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明针对现有技术中所存在的当除氧器布置高度降低后给水泵存在汽蚀风险的技术问题，提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统，实现在降低除氧器水箱布置高度的情况下，有效防止给水泵汽蚀的技术效果。进一步地，降低除氧器水箱布置高度可以减少除氧器给水下降管道长度，减少凝结水进入除氧器的管道长度，减少汽轮机抽汽以及辅助蒸汽管道长度，从而降低管道材料成本，除氧器水箱布置高度降低还可以降低常规岛厂房高度，降低常规岛厂房的建造成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种防止核电站给水泵汽蚀的方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的核电厂设备示意图；

图3是本发明实施例一提供的步骤S1流程图；

图4是本发明实施例一提供的步骤S12流程图；

图5是本发明实施例一提供的步骤S124流程图；

图6是本发明实施例二提供的一种防止核电站给水泵汽蚀的系统功能模块示意图；

图7是本发明实施例一提供的一种防止核电站给水泵汽蚀的系统分析修正模块示意图；

图8是本发明实施例二提供的一种防止核电站给水泵汽蚀的系统分析模块示意图；

图9是本发明实施例二提供的一种防止核电站给水泵汽蚀的系统给水泵计算模块示意图。

具体实施方式

为了解决有技术中所存在的当除氧器布置高度降低后给水泵存在汽蚀风险的技术问题，本发明旨在提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统，其核心思想是：通过计算出合适的凝结水量曲线和合适的蒸汽流量曲线，用凝结水流量曲线控制凝结水流量调节阀，用蒸汽流量曲线控制蒸汽流量调节阀，实现在降低除氧器水箱布置高度的情况下，有效防止给水泵汽蚀的技术效果。进一步地，降低除氧器水箱布置高度可以减少除氧器给水下降管道长度，减少凝结水进入除氧器的管道长度，减少汽轮机抽汽以及辅助蒸汽管道长度，从而降低管道材料成本，除氧器水箱布置高度降低还可以降低常规岛厂房高度，降低常规岛厂房的建造成本。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S1、生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；

步骤S2、根据修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经除氧器处理后的凝结水输送至给水泵以防止给水泵汽蚀。通过用修正蒸汽凝结水流量曲线组对应控制调节阀组件可以在降低除氧器水箱布置高度的情况下，有效防止给水泵汽蚀。

进一步地，预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；如图2所示，核电站内包括除氧器、给水泵、蒸汽发生器，以及用于调节蒸汽流量的蒸汽流量调节阀和用于调节凝结水流量的凝结水流量调节阀，其中，除氧器的主要作用是除去给水泵中给水中的氧气和其它不凝结气体，以保证给水的品质；除氧器的另一作用是储存给水，平衡给水泵的供水量与凝结送进除氧器水量的差额，即：当凝结水量与给水量不一致时，可以通过除氧器内的水位高低变化调节，满足核电站给水量的需要；给水泵用于为除氧器及核电站其他设备提供水源，蒸汽发生器用于接收给水泵的给水并将其进行蒸发后输送至除氧器；凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀用于调节进入除氧器的蒸汽量和凝结水量。其中，除氧器的水位及其内部的给水质量，对给水泵的汽蚀现象起重要作用。

进一步地，如图3所示，步骤S1包括：

步骤S11、根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；

步骤S12、根据核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；

步骤S13、根据除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线。需要说明的是，除氧器水位过高会导致大量从溢出，造成工质和热量损失；造成除氧器内工作压力不稳定及设备安全和影响除氧效果；而除氧器水位过低：使给水泵进口压力降低，造成给水泵汽化，严重时会造成给水泵损坏危及机组安全。通过在保证水泵有效汽蚀余量的基础上保证除氧器的水位，实现保证除氧器的正常可靠运行的技术效果。

进一步地，如图4所示，步骤S12包括：

步骤S121、将管道模型分成N段，建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；

步骤S122、根据除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；

步骤S123、根据每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；

步骤S124、根据预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。通过对除氧器的不同时间的温度和压力进行计算，进一步确保除氧器的安全稳定运行，提高核电站运行的稳定性。

进一步地，除氧器包括蒸汽空间和水空间，如图5所示，步骤S241包括：

步骤S1241、根据预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

步骤S1242、计算出当除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；在本发明的其中一个实施例中，最大蒸汽质量差为1克；

步骤S1243、判断不同时间节点的所述蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入步骤S1244，若否，则返回步骤S1241，重新计算所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

步骤S1244、根据预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

通过计算除氧器内部的蒸汽质量差，充分考虑到除氧器内部的工况，保证瞬态计算的可靠性，进一步有效防止给水泵汽蚀。

需要说明的是：每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，

管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；

流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；

TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

进一步需要说明的是：本申请中的换热模型均是以热力学第一定律和热力学第二定律为基础，所有的换热过程和工质流动过程都保持质量守恒和能量守恒。所有的换热都是瞬间发生的能够很快达到平衡包括在除氧器内部进入的冷水和蒸汽换热以及压力降低以后的热水闪蒸过程都是很快达到平衡的。流体的流动关系和热量传递关系都是依据经验或半经验公式计算。

实施例二

本发明实施例提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的系统，如图6所示，适用于如实施例一中的一种防止核电站给水泵汽蚀的方法，该系统包括：

分析修正模块100，用于生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；

控制模块200，连接分析修正模块100，用于根据修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经除氧器处理后的凝结水输送至给水泵以防止给水泵汽蚀。通过用修正蒸汽凝结水流量曲线组对应控制调节阀组件可以在降低除氧器水箱布置高度的情况下，有效防止给水泵汽蚀。具体地，在除氧器高度降低8米的情况下给水泵也不会发生汽蚀。

进一步地，预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；如图7所示，分析修正模块100包括：

预设模块110，用于根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；核电站设备包括除氧器和给水泵；

分析模块120，连接预设模块120，用于根据核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；通过在保证水泵有效汽蚀余量的基础上保证除氧器的水位，实现保证除氧器的正常可靠运行的技术效果。

修正模块130，连接分析模块120，用于根据除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对所述预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线。

进一步地，如图8所示，分析模块120包括：

换热模型建立模块121，连接预设模块110，用于将管道模型分成N段，并建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；

除氧器设置模块122，连接预设模块110，用于根据所述除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；

管道模型分析模块123，连接换热模型建立模块210和除氧器设置模块220，用于根据每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；

给水泵计算模块124，连接管道模型分析模块123和预设模块110，用于根据预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。通过对除氧器的不同时间的温度和压力进行计算，进一步确保除氧器的安全稳定运行，提高核电站运行的稳定性。

进一步地，如图9所示，给水泵计算模块124包括：

第一蒸汽质量计算模块1241，连接管道模型分析模块123和预设模块110，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

蒸汽质量差计算模块1242，连接第一蒸汽质量计算模块1241，用于计算出当除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；通过获取蒸汽质量差，完成核电站除氧器瞬态研究，使运行工况更符合实际情况，考虑到除氧器中给水的闪蒸及压力降低影响；

判断模块1243，连接蒸汽质量差计算模块1242，用于判断不同时间节点的蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入有效汽蚀余量计算模块1244，若否，则返回第一蒸汽质量计算模块1241，重新计算除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；通过确保蒸汽质量差小于预设的嘴阀蒸汽质量差，可保证计算的精度和可靠性，在本发明的其中一个实施例中，预设最大蒸汽质量差可为1克；

有效汽蚀余量计算模块1244，连接判断模块242，用于根据预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

需要说明的是：每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，

管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；

流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；

TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

综上所述，本发明提供了一种防止核电站给水泵汽蚀的方法及系统，通过计算出合适的凝结水量曲线和合适的蒸汽流量曲线，用凝结水流量曲线控制凝结水流量调节阀，用蒸汽流量曲线控制蒸汽流量调节阀，实现在降低除氧器水箱布置高度的情况下，有效防止给水泵汽蚀的技术效果。具体地：在除氧器高度降低8米的情况下给水泵也不会发生汽蚀。进一步地，降低除氧器水箱布置高度可以减少除氧器给水下降管道长度，减少凝结水进入除氧器的管道长度，减少汽轮机抽汽以及辅助蒸汽管道长度，从而降低管道材料成本，除氧器水箱布置高度降低还可以降低常规岛厂房高度，降低常规岛厂房的建造成本。

需要说明的是：上述实施例提供的系统在方法实现时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例的描述，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防止核电站给水泵汽蚀的方法，其特征在于，包括：

步骤S1、生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据所述核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据所述给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对所述预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；

步骤S2、根据所述修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向所述除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经所述除氧器处理后的凝结水输送至所述给水泵以防止给水泵汽蚀；

所述预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，所述调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，所述核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；所述步骤S1包括：

步骤S11、根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；

步骤S12、根据所述核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；

步骤S13、根据所述除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对所述预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线；

所述步骤S12包括：

步骤S121、将所述管道模型分成N段，建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；

步骤S122、根据所述除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；

步骤S123、根据所述每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；

步骤S124、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

2.根据权利要求1所述的防止核电站给水泵汽蚀的方法，其特征在于，除氧器包括蒸汽空间和水空间，所述步骤S124包括：

步骤S1241、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

步骤S1242、计算出当所述除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；

步骤S1243、判断不同时间节点的所述蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入步骤S1244，若否，则返回步骤S1241，重新计算所述除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

步骤S1244、根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

3.根据权利要求2所述的防止核电站给水泵汽蚀的方法，其特征在于，所述每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，

管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；

流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；

TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

4.一种防止核电站给水泵汽蚀的系统，其特征在于，包括：

分析修正模块，用于生成预设蒸汽凝结水流量曲线组，并建立核电站管道设备模型；根据所述核电站管道设备模型和预设蒸汽凝结水流量曲线组计算获得给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位，根据所述给水泵有效汽蚀余量及除氧器水位对所述预设蒸汽凝结水流量曲线组进行修正，生成修正蒸汽凝结水流量曲线组；

控制模块，连接所述分析修正模块，用于根据所述修正蒸汽凝结水流量曲线组控制调节阀组件向所述除氧器提供蒸汽和凝结水，并将经所述除氧器处理后的凝结水输送至所述给水泵以防止给水泵汽蚀；

所述预设蒸汽凝结水流量曲线组包括预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，所述调节阀组件包括凝结水流量调节阀以及蒸汽流量调节阀，所述核电站管道设备模型包括核电站管道模型和核电站设备模型；所述分析修正模块包括：

预设模块，用于根据设计人员经验生成预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线，并建立核电站管道模型和核电站设备模型；所述核电站设备包括除氧器和给水泵；

分析模块，连接所述预设模块，用于根据所述核电站管道模型、核电站设备模型、预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线计算获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量；

修正模块，连接所述分析模块，用于根据所述除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量对所述预设凝结水流量曲线以及预设蒸汽流量曲线进行修正，对应生成修正凝结水流量曲线以及修正蒸汽流量曲线；

所述分析模块包括：

换热模型建立模块，连接所述预设模块，用于将所述管道模型分成N段，并建立每段管道模型的换热模型，并预设各段管道模型初始温度，其中，N为大于1的正整数；

除氧器设置模块，连接所述预设模块，用于根据所述除氧器的实际需要设置除氧器运行总时间以及时间步长，并预设除氧器初始温度；

管道模型分析模块，连接所述换热模型建立模块和除氧器设置模块，用于根据所述每段管道模型的换热模型、除氧器运行总时间以及时间步长计算出每段管道模型不同时间节点的温度；

给水泵计算模块，连接所述管道模型分析模块和所述预设模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

5.根据权利要求4所述的防止核电站给水泵汽蚀的系统，其特征在于，所述给水泵计算模块包括：

第一蒸汽质量计算模块，连接所述管道模型分析模块和所述预设模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

蒸汽质量差计算模块，连接所述第一蒸汽质量计算模块，用于计算出当除氧器压力下降后水空间的部分水闪蒸出蒸汽加入到蒸汽空间后，所述除氧器蒸汽空间的第二蒸汽质量，计算得出第一蒸汽质量和第二蒸汽质量的蒸汽质量差；

判断模块，连接所述蒸汽质量差计算模块，用于判断不同时间节点的所述蒸汽质量差是否均小于预设最大蒸汽质量差，若是则进入有效汽蚀余量计算模块，若否，则返回第一蒸汽质量计算模块，重新计算除氧器蒸汽空间的第一蒸汽质量；

有效汽蚀余量计算模块，连接所述判断模块，用于根据所述预设凝结水流量曲线、预设蒸汽流量曲线、除氧器初始温度、除氧器运行总时间以及每段管道模型不同时间节点的温度计算出除氧器在不同时间节点的温度和压力，从而获得除氧器水位以及给水泵有效汽蚀余量。

6.根据权利要求5所述的防止核电站给水泵汽蚀的系统，其特征在于，所述每段管道设备模型的换热模型包括管道换热模型和内部流体换热模型，

管道换热模型为：TK(I)＝TK(I)-Q(I)/GK(I)/CK；

流体换热模型为：TF(I)＝TF(I-1)-Q(I)/GF(I)/CF；

TK(I)为第I段管道的温度，Q(I)为第I段管道的换热量，GK(I)为第I段管道质量，CK为第I段管道的比热容，TF(I)为第I段管道内流体温度，TF(I-1)为第I-1段管道内流体温度，GF(I)为第I段管道流体质量，CF为第I段管道内流体的比热容。

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