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1、上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 V核电站除氧器控制系统性能评估核电站除氧器控制系统性能评估 摘摘 要要 核能是一种清洁、高效的新型能源。发展核电产业，提高核电在我国电力供应中的比重有利于保障国家能源安全， 对我国经济的长期可持续发展有重要作用。由于核反应自身的特点，核电站对安全的要求非常高，重大事故的概率不应大于 109次/年，为了达到这一要求，必须从每个设备入手，消除一切隐患。除氧器系统是核电站二回路的重要组成部分， 它的控制性能的下降将直接导致给水品质恶化、流量波动，严重时会危及系统安全。如何评估控制系统的性能，预报故障的发生，并诊断引起控制性能下降的原因，已经引起了学术界和工业界的
2、广泛重视，本文在这方面进行的研究具有一定的实际意义。 本文以最小方差作为基准，以白化与自相关分析(FCOR)算法对除氧器控制系统性能进行评估。主要工作包括： 首先，从工程应用的角度出发，讨论了应用 FCOR 法时，采样周期，时滞阶数，数据长度，白化模型等因素对性能指标的影响，并给出了针对除氧器系统的最优参数。 其次，将这种算法应用于除氧器控制性能的实时评估，对由此产生的数据有效性、 白化模型的有效性及性能指标的数值调整上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 VI等问题进行了讨论。在此基础上，为了判断引起除氧器系统实时性能指标下降的原因， 提出在扰动特性不变及系统特性不变两种假设情况下分别计算性能
3、指标， 利用两种指标变化的先后顺序对除氧器进行初步故障诊断的方法。 该方法是建立在利用 FCOR 法计算性能指标且系统本身具有大滞后的基础上的， 是理论方法与系统特性相结合的产物。 最后，通过对性能指标的统计规律的分析，定量地给出了可以接受的控制性能指标的下限， 并指出性能指标通常在异常扰动发生前已经达到或小于可接受的极限， 可以利用这个特点进行故障的早期预报，进一步提高系统的安全性。 关键词：关键词：除氧器,性能评估,实时性,故障诊断，统计特性 上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 VIIPERFORMANCE ASSESSMENT OF CONTROL SYSTEM FOR NUCLEAR
4、 POWER PLANT ABSTRACT Nuclear power is a kind of clear and effective energy. Prosperity of nuclear industry will help to ensure the safe of sources of energy and play an important role for the sustainable development of our country. Nuclear power plant has an extremely high demand for the safe of th
5、e system. The probability of severe accident must below 109 once per year. Deaerator is the key equipment of nuclear power plants secondary circuit. The degression of its control performance will cause the deterioration of the feedwater, in the worst case,will endanger the whole system. How to asses
6、s the controlers performance, do the faulty detection and forecast it is not only this paper concerns but also attracts many scientists and engineers to research it. This paper uses minimum variance as bench mark, does the performance assessment for the deaerators control system with filter and corr
7、elation (FCOR) arithmetic. Main works include: First, discuss the how the sampling period, time delay, data length and filter will influence the performance index, and find out the best choice of these parameter for deaerator system. Second, use the FCOR arithmetic with these parameters to do the re
8、al-time performance assessment, discuss the issues such as data validity, filter validity and performance index adjustment. On the basis of the discussion before, give an idea that use the change of the real-time performance index to do the faulty diagnosis. This idea based on the fact that: the tim
9、e delay of deaerator is huge and the factors which may cause the deterioration of control performance could be divided in to two categories: change of the disturbance and 上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 VIIIchange of the deaerator system. This idea is the high light of this paper. Third, use the change of statis
10、tic property of performance index to forecast the faulty. Keywords: deaerator, performance assessment, real-time property, faulty diagnosis，statistic property 上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 III上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本
11、文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：刘 芳 日期： 2007 年 01 月 29 日 上海交通大学工学硕士学位论文 摘 要 IV上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学
12、位论文属于 不保密不保密。 (请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：刘 芳 指导教师签名：胡立生 日期： 2007 年 01 月 29 日 日期： 2007 年 01 月 29 日 上海交通大学工学硕士学位论文 1第一章 绪论 1.1 课题的背景 随着经济的发展，人类对能源的需求越来越大，石油，煤炭等传统能源已经不能满足人们的需要。出于政治、经济、环境等多方面考虑，我国政府将核能作为下一步重点开发的新能源，并列入“十一五政府发展计划纲要” ，从政策、资金等多方面给予支持，我国的核能应用进入了一个新的阶段，迎来了快速发展的春天。 核能作为一种新型能源，具有清洁、高效的特点(一千克核裂变释放的
13、能量相当于 3 吨煤充分燃烧的能量)。 核裂变的原材料铀在海洋中储量丰富，经提取后，便于运输，因此核电站的选址受自然条件的影响较小(如水电站要考虑水流量及落差，火电站要考虑与产煤区的距离及燃烧对环境造成的影响等)，可以应用于水力、火力发电资源不足的地区，一旦并网发电，成本较低，在我国有广阔的应用前景。由于核反应自身的特点，核电站对控制系统的性能提出了非常高的要求，尤其在切尔诺贝利核电站事故之后，人们更是认识到了核泄露的危害，目前要求核电站的重大事故的概率不应大于 109 次/年1。 ，为了达到这一要求，必须从每个设备入手，消除一切隐患。 核电站二回路除氧器系统是核电站重要子系统，担负着去除二回
14、路给水中的氧气，防止热力管道腐蚀的重要作用，同时，它还是重要的储水容器，它的液位调节能力保证了进入蒸汽发生器的给水的流量稳定，其运行情况直接影响核电站运行安全。在秦山三期核电站的实际运行过程中，曾观测到进入除氧器的给水流量的异常波动。这种波动的幅度较大，持续的时间较短，通过除氧器液位调节，目前还没有对进入蒸汽发生器的给水流上海交通大学工学硕士学位论文 2量造成直接的影响，对除氧器液位的影响也在可以接受的范围内，但由于原因不明，构成了核电站运行安全的隐患。为了保证核电站运行安全，如何找到一种方法确定异常出现的原因并及时的加以排除，具有十分重要的实际意义。 1.2 控制性能评估方法的发展及应用现状
15、 最早的性能评估的理论与方法是 strm2在 1978 年提出的，但是当时并未引起工程界更多的注意，理论界也将更多的工作重点放在开发新的控制算法，提高过程模型辩识精度上。随着工业的发展，人们越来越认识到单纯开发新的控制器对控制品质的提升是有限的，而控制器控制性能的恶化对生产带来的不利影响却是巨大的，有研究表明，全世界有 60的控制器存在这样那样的问题3， 如何保证已有的控制器的控制性能不随时间恶化变成人们的迫切要求。随着数据采集、存储技术的发展，尤其是 DCS 系统的广泛应用，人们可以获得大量过程数据，这些数据毫无疑问包含了能够反映设备运行状况的信息，如何将这些信息提取出来，从而为人们的生产活动提供指导成为了新的研究重点。 1989 年 Harris4指出了如何应用简单的时序分析工具，由 SISO 系统的常规操作数据得到反馈控制无关量的适当表达
