CN111008469A - 一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统，分析方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统，分析方法和存储介质，包括根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架、根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中、将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型、用于对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。本发明通过判断在瞬态工况下，根据瞬态模拟结果，判断是否会发生跳堆事件，是否满足设计要求，避免了反应堆跳堆事件的发生，对核电厂设计和调试有着重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及核电站技术领域，应用于凝结水抽取系统设计领域以及核电厂反应堆跳堆风险甄别和防范领域，尤其涉及一种用于核电厂凝结水抽取系统的瞬态模拟及跳堆风险分析系统，分析方法和存储介质。
背景技术
目前核电厂凝结水抽取系统设计中，使用机组稳态运行时的参数对系统设备及管道进行选型计算，比如凝结水泵选型、除氧器水位调节阀选型、凝结水抽取系统管道规格选型等，稳态参数来源于汽轮机厂家提供的额定工况下的机组参数。对于凝结水抽取系统中隐藏的反应堆跳堆风险，即旁路减温减压水阀后压力整定值的选取，一般是不低于凝汽器厂家给出的压力下限值，凝汽器厂家仅仅从凝汽器内部组件安全运行角度考虑给出的压力值，未考虑机组瞬态发生时对压力变化的影响。
现有技术中的核电厂凝结水抽取系统设计均考虑的是机组稳态工况，使用的是稳态参数，但对系统瞬态工况的研究一直以定性分析居多，缺乏定量计算，特别是机组甩负荷到厂用电这种瞬态工况，无法得到凝结水泵、除氧器水位调节阀等在一定瞬态时长内重要参数的变化情况，无法用来甄别设备选型是否合理，是否在瞬态会发生过载跳泵、泵汽蚀、阀门开度是否合适等，缺乏瞬态研究作为系统设计的补充。对于反应堆跳堆风险，由于对不同的汽轮机机组，旁路排放时旁路凝结水量可能不同，且不同汽轮机厂家旁路减温减压水阀后压力值不同，故不同的核电厂跳堆风险存在差异，比如：某机组旁路水需求量增大，那么阀后压力稳定难度增大，跳堆风险加大；某厂家对旁路减温减压水阀后压力要求高，则跳堆风险增大等。所以，现有技术缺乏瞬态模拟就无法定量给出跳堆风险的分析判断，缺乏在设计或调试阶段给出避免跳堆的压力整定值的依据，需要进行改进。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的反应堆跳堆事件风险、缺乏瞬态模拟就定量给出跳堆风险的分析判断的技术问题，提供了从瞬态角度对设备选型的进行完善，提供了一种在设计或调试阶段给出避免跳堆压力整定值依据的一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统，分析方法和存储介质。
本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统，用于核电厂凝结水抽取系统，所述瞬态模拟及跳堆风险分析系统包括第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；参数赋值模块，连接第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；第二建模模块，连接第一建模模块，用于将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；处理模块，连接第二建模模块，用于对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。
其中，所述参数赋值模块包括输入模块，以及与输入模块连接的采集模块，所述输入模块用于进行参数的设置，输入所述凝结水抽取系统稳态模型框架上对应的数据赋值，所述数据赋值包括设备运行曲线、阀门Cv值曲线、加热器换热面积、管道阻力系数等；所述采集模块用于调用输入模块中所设置的相应数据，将数据输送至所述凝结水抽取系统稳态模型框架上。
其中，所述处理模块包括：数据连接模块，连接所述第二建模模块，用于连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；试验参数模块，连接数据连接模块，用于对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；处理分析模块，用于根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
其中，所述试验参数模块还用于对所述凝结水抽取系统稳态模型进行调试和校验，所述调试和校验包括：凝汽器、凝结水泵、除氧器水位调节阀、除氧器及连接上述主要设备的管道参数设置，通过反复调试各管道阻力元件的阻力系数使得凝结水抽取系统模型中各设备、元件、管道的特性真实情况相一致，得到凝结水抽取系统的一维稳态模型，并对各参数的设置进行调整。
其中，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对凝结水抽取系统瞬态工况、包括瞬态模型和瞬态模拟进行分析得到凝结水抽取系统瞬态模型。
其中，所述凝结水抽取系统瞬态模型的瞬态模拟参数设置包括：给旁路喷水支路阀门加入支路阀门的控制器元件、给除氧器水位调节阀加入水位调节阀的控制器元件模拟阀门由部分打开到全开的过程、除氧器用定压元件表示、选择瞬态模拟，并设置模拟时间和时间步长。
其中，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对凝结水泵瞬态分析，包括凝结水泵出口压力曲线、凝结水泵电机功率曲线、凝结水泵汽蚀分析分别对应得到瞬态工况下凝结水泵出口压力变化曲线、瞬态工况时凝结水泵电机功率变化曲线、瞬态工况时凝结水泵流量变化曲线。
其中，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对旁路减温减压水阀后压力瞬态分析得到瞬态工况时旁路减温减压水阀后压力变化曲线。
本发明还提供了一种核电厂凝结水抽取系统瞬态模拟及跳堆风险分析方法，所述方法包括如下步骤：根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。
其中，所述对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求具体包括如下处理：连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
本发明的第三方面，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。其中，所述对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求具体包括如下处理：连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过建立核电厂凝结水抽取系统稳态和瞬态模型，模拟甩负荷到厂用电瞬态工况下，系统、设备、阀门等重要参数的变化曲线，用来校核瞬态发生时，凝结水泵扬程是否足够、凝结水泵是否会过载跳泵、凝结水泵是否会发生汽蚀，是从瞬态角度对设备选型的重要完善，是对核电厂系统设计以稳态为主的重要补充。本发明实现了对凝结水抽取系统完成甩负荷到厂用电瞬态工况的模拟计算，得到各重要参数的瞬态变化曲线；判断在瞬态工况下，凝结水泵扬程是否足够、是否会过载跳泵、是否会发生汽蚀，用于校核凝结水泵选型，是对核电厂系统设计中缺乏瞬态分析研究的一个重要补充；判断在瞬态工况下，旁路减温减压水阀后压力变化是否会发生跳堆事件；根据瞬态模拟结果，给出旁路减温减压水阀后压力整定值的建议值，可以避免反应堆跳堆事件的发生，在核电厂设计和调试阶段有重要的意义；本发明还可以通过修改模型中的配置参数，并结合不同核电厂不同汽轮发电机组的要求，适应性的修改模型输入的工程参数，可以广泛应用于在建或在运核电厂的设计或调试阶段，对从稳态、瞬态两方面完善核电厂系统设计以及避免反应堆跳堆风险给出了重要的依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的瞬态模拟及跳堆风险分析系统框图。
图2是本发明实施例一提供的凝结水泵子模型结构示意图。
图3是本发明实施例一提供的除氧器子模型结构示意图。
图4本发明实施例一提供的旁路子模型结构示意图。
图5是本发明实施例一提供的凝汽器子模型结构示意图。
图6是本发明实施例一提供的凝结水抽取系统稳态模型结构示意图。
图7是本发明实施例一提供的凝结水泵性能曲线示意图。
图8是本发明实施例一提供的除氧器水位调节阀Cv值曲线示意图。
图9是本发明实施例一提供的瞬态工况下凝结水泵出口压力变化曲线示意图。
图10是本发明实施例一提供的瞬态工况时凝结水泵电机功率变化曲线示意图。
图11是本发明实施例一提供的瞬态工况时凝结水泵流量变化曲线示意图。
图12是本发明实施例一提供的瞬态工况时旁路减温减压水阀后压力变化曲线示意图。
图13是本发明实施例一提供的瞬态工况时0-35秒内旁路减温减压水阀后压力波动曲线示意图。
具体实施方式
为了解决现有技术中所存在的凝结水抽取系统中隐藏的反应堆跳堆风险的技术问题，本发明旨在提供一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统和分析方法，利用商业软件Flowmaster为基础平台，以计算机为该平台运行的载体，在此基础上建立核电厂凝结水抽取系统模型，其核心思想是：凝结水抽取系统模型的建立以及瞬态模拟和分析。具体是：对凝结水抽取系统进行甩负荷到厂用电瞬态工况的模拟计算，得到各重要参数的瞬态变化曲线；分析得到瞬态工况下，凝结水泵扬程是否足够、是否会过载跳泵、是否会发生汽蚀，用于校核凝结水泵选型，是对核电厂系统设计中缺乏瞬态分析研究的一个重要补充；得到瞬态工况下，旁路减温减压水阀后压力的瞬态变化曲线，判断是否会发生反应堆跳堆事件；根据瞬态模拟结果，给出旁路减温减压水阀后压力整定值的建议值，可以避免反应堆跳堆事件的发生，在核电厂设计和调试阶段有重要的意义；通过修改模型中的配置参数，并结合不同核电厂不同汽轮发电机组的要求，适应性的修改模型输入的工程参数，实现在不同核电厂的应用。
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
本发明实施例提供了一种用于核电厂凝结水抽取系统的瞬态模拟及跳堆风险分析系统，参见图1为本发明实施例一的系统模块结构示意图，该系统包括：包括第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；参数赋值模块，连接第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；第二建模模块，连接第一建模模块，用于将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；处理模块，连接第二建模模块，用于对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。其中：参数赋值模块包括输入模块以及与输入模块连接的采集模块，所述输入模块用于进行参数的设置，输入所述凝结水抽取系统稳态模型框架上对应的数据赋值，所述数据赋值包括设备运行曲线、阀门Cv值曲线、加热器换热面积、管道阻力系数；输入模块为本发明的数据来源模块，用于输入本专利模型中所使用的设备、管道等的重要参数，本发明使用的所有原件都需要通过输入模块进行数据赋值。所赋的值可以是设备运行曲线、阀门Cv值曲线、加热器换热面积、管道阻力系数等。
采集模块用于调用输入模块中所设置的相应数据，将数据输送所述凝结水抽取系统稳态模型框架上。采集过程是每一个模型元件通过调用输入模块中的相应数据实现，是将数据输入输送到模型中原件的重要过程。模型中泵元件通过采集模块将输入模块中泵的额定转速、额定流量、性能曲线等采集出来并赋予到泵元件中去。模型中阀门原件通过采集模块将输入模块中阀门Cv值曲线、损失系数曲线、阀门开度等采集出来并赋予到阀门元件中去。处理模块包括：数据连接模块，连接所述第二建模模块，用于连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；本发明中通过不同元件之间建立可连接并可传递数据的节点，实现数据连接及数据传递，节点可以是连接不同设备元件的分界点，也可以是设备和管道连接的分界点，还可以是阀门和管道连接的分界点。数据连接模块可以根据连接点两端不同的元件特性，将元件采集到的不同属性的数据通过节点相互传递，通常根据模型特点，数据连接模块还可以设置一定的方向，即只允许从某一方传向另一方，这就保证了数据传递的单一方向。其中数据输入、采集入元件、通过连接节点传递后，基本可以实现本发明的系统功能，接下来还需要通过建模模块对系统进行总体性的规划和设置的完善。建模模块首先要对模型的布局进行规划，可以实现模型的排列、对齐等。其次需要对模型的模拟进行相应设置，比如稳态模拟或瞬态模拟等，根据系统是否含有瞬态控制器进行判断；然后还需要对模型的介质进行设置，根据采集模块所选取的元件，对模型介质进行区分设置。最后建模模块还可以实现不同步长和模拟时长的变化。
进一步地，试验参数模块，连接数据连接模块，用于对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；处理分析模块，用于根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。试验参数模块还用于对所述凝结水抽取系统稳态模型进行调试和校验，所述调试和校验包括：凝汽器、凝结水泵、除氧器水位调节阀、除氧器及连接上述主要设备的管道参数设置，通过反复调试各管道阻力元件的阻力系数使得凝结水抽取系统模型中各设备、元件、管道的特性真实情况相一致，得到凝结水抽取系统的一维稳态模型，并对各参数的设置进行调整。处理分析模块是本发明对模型各个节点、设备元件、阀门元件、管路等进行计算并对计算结果进行处理分析的模块，该模块可以显示各参数的变化情况，既可以以曲线形式展示，也可以以列表或取样的形式展示。同时处理分析模块还可以完成求和、求面积等数据处理功能。
进一步地，参见附图2，附图3，附图4和附图5所示，建立凝结水抽取系统稳态模型包括建立多个子模型，根据建立的多个子模型最终形成整体核电厂凝结水抽取系统真实状态的凝结水抽取系统稳态模型，其中，附图2显示的是凝结水泵子模型为凝结水泵子模型，a端与凝汽器子模型相连接，b端与除氧器子模型及旁路子模型相连接。附图3是除氧器子模型，除氧器子模型b端与凝结水泵子模型相连接，除氧器子模型重点是除氧器，除氧器为本模型的一个边界点。附图4是旁路子模型，旁路子模型从凝结水泵子模型的b端开始，经过旁路支路以及喷淋水之路，到达c端，与凝汽器子模型相连接。附图5为凝汽器子模型，凝汽器子模型分别通过a端和b端与凝结水泵子模型和旁路子模型相连接。
凝结水抽取系统由多个设备和管道组成，本发明研究重点是凝结水抽取系统在甩负荷至厂用电时凝结水泵流量、扬程、电机功率变化情况和气蚀可能性以及旁路减温减压水阀后压力的变化情况，故建模时可以根据研究侧重点有选择地、合理地对模型进行简化，这些基本假设和简化主要体现在以下几方面：
1)凝汽器用Flowmaster中的水箱元件表示，水箱压力为本核电厂凝汽器压力；
2)除氧器用压力元件表示，稳态模型中为除氧器稳态压力，甩负荷至厂用电时，压力以一定速率下降至稳定值，具体根据核电厂要求配置；
3)管道用管道元件和阻力件模拟，通过调试阻力值使管道阻力损失与计算一致；
4)除氧器水位调节阀至除氧器之间的低压加热器等元件不是本专利研究重点，可用管道元件加阻力件模拟，但要经过反复调试和迭代进而得到凝结水抽取系统稳态模型，参见附图3所示。
进一步地，本发明的主要设备及管道参数设置，根据核电厂设备厂家提供的资料，经过计算得到模型中设备的配置参数，主要设备参数计算和配置如下：
凝结水泵参数设置：根据凝结水泵厂家提供的设计性能曲线(参见附图7所示)以及额定参数，经过取样、计算、拟合得到凝结水泵扬程随流量的变化曲线、扭矩随流量的变化曲线、额定扭矩值，将以上曲线和参数作为模型中凝结水泵的输入，完成凝结水泵整体参数配置。
本发明涉及的各参数设置包括如下：除氧器水位调节阀参数设置：除氧器水位调节阀是凝结水抽取系统中重要的阀门，用于调节凝结水量及除氧器水位，根据阀门厂家提供的资料确定阀门主要输入参数，并使用附图8中的除氧器水位调节阀Cv值曲线，通过取样、计算阀门损失系数K、拟合得到损失系数K随阀门开度的变化曲线，将以上曲线和主要参数作为模型中除氧器水位调节阀的输入，完成阀门整体参数配置。管道参数设置：在凝结水抽取系统稳态模型中除了输入管径、管道面积等参数，阻力件的阻力值是管道设置中的关键参数，也是稳态模型建立中要反复调试和迭代的一个步骤。通过反复调试、迭代、分步校核使得流过管道的流量、压损等与系统实际相符。
进一步地，本发明建立稳态模型的方法和步骤说明如下：本凝结水抽取系统稳态模型的建立以国内某在运核电厂的参数为设计输入，建立稳态模型的方法是在凝汽器、凝结水泵、除氧器水位调节阀、除氧器及连接上述主要设备的管道参数设置好以后，利用试验参数设置模块对已经被赋值的凝结水抽取系统稳态模型进行调试，通过反复调试各管道阻力元件的阻力系数使得凝结水抽取系统模型中各设备、元件、管道的特性真实情况相一致，得到的就是凝结水抽取系统的一维稳态模型，在稳态模型的基础上进行瞬态工况的分析，这种反复调试得到稳态模型的过程主要分为以下三个步骤：
1)第一个步骤要得到在旁路喷水支路关闭时，凝结水泵通过除氧器水位调节阀将凝结水送入除氧器这种工况下的稳态模型。这时凝结水泵工作在额定工况，且除氧器水位调节阀压降为8bar左右，通过反复调节阀门开度和各个管道阻力件的阻力系数实现。得到第一种稳态模型后，上述除氧器水位调节阀阀门开度及管道阻力件的阻力系数真实反映了这部分运行设备和管道的实际工作状况，在下一步的调试中不可以再做更改。通过调试得到该稳态下凝结水泵流量为额定流量0.554m3/s，除氧器水位调节阀开度为74.73％。
2)第二个步骤是在喷水支路打开时，一部分凝结水通过除氧器水位调节阀进入除氧器，另一部分通过旁路喷水支路进入凝汽器水幕保护喷淋和旁路减温减压器喷淋。在调节第二种稳态时，第一种稳态中已调好的管路阻力值不可以再更改，通过反复调节喷水支路各个管道的阻力值使得喷水支路的压降主要在两个喷淋阀上，同时水幕喷淋的喷水量和去旁路减温减压器的喷水量满足凝汽器厂家要求，分别为180t/h和350t/h，且旁路减温减压水阀后压力为17bar，第二种稳态反应了喷水支路打开时，凝结水抽取系统各设备和管道的实际工作状况。
3)第三个步骤是模拟在第一种稳态时喷水支路阀门突然打开进行喷淋并达到稳定的过程。按照实际情况，当喷水支路阀门突然打开后，喷水支路流量由零突然增大，流量波动并最终达到稳定状态，此时泵的流量增大，一部分通过除氧器水位调节阀去除氧器，一部分通过喷淋支路用作水幕保护喷淋和旁路减温减压器喷淋，此时的稳定状态若与第二步中的稳态相一致，则说明已经被赋值的凝结水抽取系统稳态模型与实际情况相符，这一步骤可作为前两步建立的稳态模型的校验过程，并且经过检验后可以对应各参数进行修正和调整，进一步为防止反应堆跳堆事件提供更加安全的设计保障。
进一步地，结合附图1，处理模块还用于根据所凝结水抽取系统稳态模型对凝结水抽取系统瞬态工况、包括瞬态模型和瞬态模拟进行分析得到凝结水抽取系统瞬态模型。其中，通过在Flowmaster软件中加入控制器元件以及修改除氧器参数等步骤来模拟甩负荷到厂用电瞬态工况，瞬态模拟的参数设置主要分四步完成，详细如下：
1)给旁路喷水支路阀门加入控制器元件，通过设置控制器元件参数来模拟瞬态时阀门打开的过程，设定控制器在0-10秒时开度为零，在第10秒时控制器动作触发阀门开启。
2)给除氧器水位调节阀加入控制器元件模拟阀门由部分打开到全开的过程，设定控制器在0-10秒内阀门开度为74.73％，在第10秒时控制器动作触发阀门全开。
3)除氧器用定压元件表示，在甩负荷至厂用电时，除氧器压力下降，故在定压元件中进行参数设置，使除氧器压力在第0-10秒内为稳态模型中的10bar，从第10秒开始以2.5bar/min速率下降并稳定在2.7bar。
4)选择瞬态模拟，并设置模拟时间为300秒，时间步长为1秒。
完成以上四步的参数设置后，得到模型如图6所示。点击运行后模拟的就是凝结水抽取系统甩负荷至厂用电时的瞬态工况，在模拟结果中可以得到各设备及管道的特性参数或特性曲线。
进一步地参见附图1，处理模块还用于根据凝结水抽取系统稳态模型对凝结水泵瞬态分析，包括凝结水泵出口压力曲线、凝结水泵电机功率曲线、凝结水泵汽蚀分析分别对应得到瞬态工况下凝结水泵出口压力变化曲线、瞬态工况时凝结水泵电机功率变化曲线、瞬态工况时凝结水泵流量变化曲线，结合附图9所示为瞬态工况下凝结水泵出口压力变化曲线，在第10秒时由于旁路阀门打开以及凝结水调节阀全开使得凝结水泵流量增大，泵的出口压力由稳态时的25.3bar突降至20.4bar之后缓慢下降至稳定值15.95bar，故泵的扬程可以满足凝结水抽取系统的要求。参见附图10为瞬态工况时凝结水泵电机功率变化曲线，凝结水泵电机功率变化曲线如图所示，在第10秒时由于旁路阀门打开以及凝结水调节阀全开使得凝结水泵流量增大，凝结水泵电机功率由稳态时的1466KW突升至1542KW之后缓慢上升至稳定值1566KW，由于凝结水泵电机额定功率为1628KW，故瞬态工况时凝结水泵电机功率没有超过额定功率，不会因电机过载而发生跳泵现象。参见附图11为瞬态工况时凝结水泵流量变化曲线，对凝结水泵汽蚀分析采用凝结水泵流量变化曲线如图所示，在第10秒时由于旁路阀门打开以及凝结水调节阀全开使得凝结水泵流量增大，凝结水泵流量由稳态时的0.554m3/s突升至0.701m3/s之后缓慢上升至稳定值0.788m3/s。由于在发生汽蚀的临界点处有必需汽蚀余量等于可用汽蚀余量，根据凝结水泵厂家通过接口提供的资料，在发生汽蚀时泵的流量为880kg/s，那么当流量小于此临界流量时，可用汽蚀余量大于必需汽蚀余量，凝结水泵不会发生汽蚀。根据瞬态模拟结果，凝结水泵流量上升并稳定在0.778m3/s，小于880kg/s，故瞬态工况下凝结水泵不会发生汽蚀。
参见附图1结合附图12的瞬态工况时旁路减温减压水阀后压力变化曲线，处理模块还用于根据凝结水抽取系统稳态模型对旁路减温减压水阀后压力瞬态分析得到瞬态工况时旁路减温减压水阀后压力变化曲线。图12表示了300秒内的旁路减温减压水阀后压力变化曲线，从图上可以看到，在第10秒时由于旁路阀门打开旁路减温减压水阀后压力由零上升至14.04bar，之后缓慢下降并稳定在10.67bar。下图9表示35秒内的旁路减温减压水阀后压力变化曲线，可以更清楚的看到在一定时间内压力的变化情况，从图上可以看到在第10秒时，旁路阀门打开后压力瞬间达到21.5bar，继而下降至14bar并缓慢下降，在35秒是约为13.7bar。瞬态工况下，旁路减温减压水阀后压力无法建立在凝汽器厂家要求的15bar，会触发反应堆跳堆；附图13显示了瞬态工况时0-35秒内旁路减温减压水阀后压力波动曲线。
综上，本发明在运核电厂参数进行模型配置后，可以得到以下结论，并给出旁路减温减压水阀后压力整定值的建议值。运用类似方法，结合不同核电厂的参数和要求，可以得到适用于不同核电厂的结论：瞬态工况下，凝结水泵扬程可以满足系统要求；瞬态工况下，凝结水泵电机功率不会超过额定功率，不会因过载而导致凝结水泵跳泵；瞬态工况下，凝结水泵不会发生汽蚀；瞬态工况下，旁路减温减压水阀后压力无法建立在凝汽器厂家要求的15bar，会触发反应堆跳堆；将把旁路减温减压水阀后压力定值改为8bar左右，可避免反应堆跳堆。所以本发明实现了对凝结水抽取系统完成甩负荷到厂用电瞬态工况的模拟计算，得到各重要参数的瞬态变化曲线；判断在瞬态工况下，凝结水泵扬程是否足够、是否会过载跳泵、是否会发生汽蚀，用于校核凝结水泵选型，是对核电厂系统设计中缺乏瞬态分析研究的一个重要补充；判断在瞬态工况下，旁路减温减压水阀后压力变化是否会发生跳堆事件；根据瞬态模拟结果，给出旁路减温减压水阀后压力整定值的建议值，可以避免反应堆跳堆事件的发生，在核电厂设计和调试阶段有重要的意义；通过修改模型中的配置参数，并结合不同核电厂不同汽轮发电机组的要求，适应性的修改模型输入的工程参数，实现在不同核电厂的应用。
实施例二
本发明实施提供了一种核电厂凝结水抽取系统瞬态模拟及跳堆风险分析方法，适用于实施例一所示的一核电厂凝结水抽取系统瞬态模拟及跳堆风险分析系统，该方法包括如下步骤：根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。其中，所述对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求具体包括如下处理：连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被分析系统内的处理模块执行时，执行如下步骤：根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
上述计算机可读存储介质中，首先存储一个凝结水抽取系统稳态模型框架，在执行过程中，当采集到对应参数信号后，通过处理模块根据所采集参数注入到模型中，并进行分析计算，并进行评估是否设计满足要求，若在运行和设计过程中评估不满足标准要求，将对各设备的参数进行重新设计和调整，进行优化处理，并将处理后的优化数据等存储在存储介质中，对凝结水抽取系统稳态模型重新加载符合要求的参数，这样使设计更加合理，对于本发明研究的反应堆跳堆风险，解决了现有技术中由于对不同的汽轮机机组，旁路排放时旁路凝结水量可能不同，且不同汽轮机厂家旁路减温减压水阀后压力值不同，故不同的核电厂跳堆风险存在差异，比如：某机组旁路水需求量增大，那么阀后压力稳定难度增大，跳堆风险加大；某厂家对旁路减温减压水阀后压力要求高，则跳堆风险增大等。所以，缺乏瞬态模拟就无法定量给出跳堆风险的分析判断，缺乏在设计或调试阶段给出避免跳堆的压力整定值依据等技术问题，提供了更加安全可靠的从稳态、瞬态两方面完善核电厂系统设计以及避免反应堆跳堆风险。
需要说明的是，上述系统、方法和存储介质属于同一个发明构思。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
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，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
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 (11)
1.一种瞬态模拟及跳堆风险分析系统，用于核电厂凝结水抽取系统，其特征在于，所述瞬态模拟及跳堆风险分析系统包括：
第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；
参数赋值模块，连接所述第一建模模块，用于根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；
第二建模模块，连接所述第一建模模块，用于将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；
处理模块，连接所述第二建模模块，用于对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参数赋值模块包括输入模块，以及与所述输入模块连接的采集模块，所述输入模块用于进行参数的设置，输入所述凝结水抽取系统稳态模型框架上对应的数据赋值，所述数据赋值包括设备运行曲线、阀门Cv值曲线、加热器换热面积、管道阻力系数；
所述采集模块用于调用输入模块中所设置的相应数据，将数据输送所述凝结水抽取系统稳态模型框架上。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括：
数据连接模块，连接所述第二建模模块，用于连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；
试验参数模块，连接所述数据连接模块，用于对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；
处理分析模块，用于根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述试验参数模块还用于对所述凝结水抽取系统稳态模型进行调试和校验，所述调试和校验包括：凝汽器、凝结水泵、除氧器水位调节阀、除氧器及连接上述主要设备的管道参数设置，通过反复调试各管道阻力元件的阻力系数使得凝结水抽取系统模型中各设备、元件、管道的特性真实情况相一致，得到凝结水抽取系统的一维稳态模型，并对各参数的设置进行调整。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对凝结水抽取系统瞬态工况、包括瞬态模型和瞬态模拟进行分析得到凝结水抽取系统瞬态模型。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述凝结水抽取系统瞬态模型的瞬态模拟参数设置包括：给旁路喷水支路阀门加入支路阀门的控制器元件、给除氧器水位调节阀加入水位调节阀的控制器元件模拟阀门由部分打开到全开的过程、除氧器用定压元件表示、选择瞬态模拟，并设置模拟时间和时间步长。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对凝结水泵瞬态分析，包括凝结水泵出口压力曲线、凝结水泵电机功率曲线、凝结水泵汽蚀分析分别对应得到瞬态工况下凝结水泵出口压力变化曲线、瞬态工况时凝结水泵电机功率变化曲线、瞬态工况时凝结水泵流量变化曲线。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块还用于根据所述凝结水抽取系统稳态模型对旁路减温减压水阀后压力瞬态分析得到瞬态工况时旁路减温减压水阀后压力变化曲线。
9.一种核电厂凝结水抽取系统瞬态模拟及跳堆风险分析方法，利用如权利要求1-8任一所述的系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
根据凝结水抽取系统的设备布局建立凝结水抽取系统稳态模型框架；
根据凝结水抽取系统的实际参数将实际设备的模拟运行状态赋值到凝结水抽取系统稳态模型框架中；
将获取的待配置参数加载至凝结水抽取系统稳态模型框架对应的节点上形成真实状态的凝结水抽取系统稳态模型；
对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数，根据所述试验参数对各种运行状态进行分析后判断是否满足要求具体包括如下处理：
连接所述凝结水抽取系统稳态模型各节点数据的导入或者输出；
对核电厂凝结水抽取系统的功能部件设定不同的试验条件、并对凝结水抽取系统稳态模型注入试验参数以模拟所述凝结水抽取系统稳态模型的瞬态工况，按照试验条件的不同以获得不同瞬态工况下各功能部件的特性和试验结果；
根据不同的瞬态工况的模拟结果判断是否满足设计要求。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器CPU执行时实现如权利要求9-10任一所述的方法的步骤。
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