CPR1000压水堆核电站模拟量控制整定方法研究与应用

杨振兴

【摘 要】本研究基于某电厂1号机组、某参考电厂的1号机组模拟量控制系统的PID参数整定结果，研发模拟量控制整定值系统，存储模拟量控制参数整定的结果，存储参数整定过程中的曲线，指导CPR1000机组的模拟量控制系统试验。试验结果及调试过程证明，本研究所开发软件及整理所得数据库在试验过程中有重大参考价值，对后续在建机组也有着十分重要的应用价值。

【关键词】PID参数;模拟量整定;CPR1000;控制系统;效益

中图分类号： TH3 文献标识码： A 文章编号： 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

控制系統是核电站的中枢神经，而模拟量控制系统则是中枢神经的核心部分。在模拟量控制系统的调试过程中，大量的参数需要现场整定。其中，部分参数需要通过现场调试进行优化（如闭环控制器的PID参数需多次扰动试验优化），部分参数因为现场意外事件或问题需要修改，部分参数需要根据试验结果进行反复调整（如稳压器加热器的启动回差等）。

参数的整定结果因机组不同而不同，不可能通过设计变更的方式反馈到设计从而反馈到其他机组，部分参数整定甚至不体现在试验报告中，不能通过试验报告的方式反馈到其他机组。也就是说，目前上述参数没有反馈到CPR1000（中国改进型百万千瓦级压水堆）后续项目的有效渠道。

1 CPR1000压水堆核电模拟量控制整定研究

1.1 总体思路

本研究基于某电厂1号机组、某参考电厂1号机组模拟量控制系统的参数整定结果，研发模拟量控制整定值系统，指导CPR1000机组的模拟量控制系统试验。

对于模拟量控制的参数整定，某公司针对非数字化的仪表系统，开发了一套仪表定值系统，在某项目调试中起到了重要作用。由于设计方不接受关于参数整定的设计变更，目前设计院尚无基于现场调试的整定值系统。基于模拟量控制的以上特点，研究思路如下：

（1）研发CPR1000模拟量控制整定值系统并调试可用。

（2）收集参考机组数据，存储数据库。

（3）现场试验过程中调试应用，并进行适应性修改和数据完善。

1.2 技术方案

模拟量整定值系统调试流程如下：首先研发软件框架，使软件初步可用，根据现场实际的进展，收集整理某电厂1号机组、某参考电厂1号机组控制参数及模拟量参数数据，在试验过程中利用软件及已经取得的试验数据，进行曲线对比分析工作，对试验提供参考，便于发现试验中的异常现象，保证试验的顺利进行。

2 压水堆核电站现场应用情况

本调试方法在某电厂1号机组、某参考电厂1号机组现场调试过程中得到了广泛应用，通过机组试验中应用的修改经验反馈和参考数据积累，将在后续机组试验中发挥更重要作用。

2.1 压力模式下压力设定值与功率函数校验

当机组在压力模式压力控制时，会通过压力模式下压力设定值与功率对应关系函数来调整功率控制棒棒位与蒸汽旁路排放阀阀门开度。这两个函数的校验需首先在5%Pn、10%Pn、15%Pn、20%Pn、25%Pn、30%Pn这6个功率平台采集一回路三个环路冷热管段温度，计算平均温度值，再利用功率与一回路平均温度对应函数关系设计值来计算压力模式下压力与功率对应关系。以某电厂1号机采集数据为例说明。表1为平均温度计算。

某电厂1号机数据采集完成后，在生效之前将数据与某参考电厂1号机及另外参考电厂4号机数据做比对分析发现，压力模式下压力与功率对应曲线，相比某参考电厂在15%Pn～30%Pn之间有较大差别，当设定值压力在7.5Mpa～7.6MPa压力时曲线变得更加不平滑，将某电厂1号机组与某参考电厂1号机组数据同时对比另外参考电厂4号机数据，发现某参考电厂曲线与之更吻合。在发现这些差异后，首先对试验采集的原始数据以及计算公式进行了重新核对，发现原始数据无误将，各个功率平台下的原始数据与某参考电厂1号机组、另外参考电厂4号机原始数据进行比对发现，15%Pn功率以上时一回路平均温度某电厂较某参考电厂与另外参考电厂均偏低，综合考虑到某电厂核电站的环境等因素认为曲线正确合适，能够反映机组的实际情况。

2.2 汽机参考开度与电动率函数校验

将某电厂1号机数据与某参考电厂1号机数据进行比对。经过对比设计值与实际值分析发现，曲线走势变化基本相同，数据合适，待合适窗口即可进行函数的生效工作。

2.3 电功率与功率棒棒位函数校验

二回路電功率与一回路G棒棒位函数对应关系曲线的准确与否直接关系到机组的稳定性，更关系到机组首次启动阶段期间试验的顺利与否，对于机组启动调试的意义极其重大。因为调试启动试验的需要，首次升功率至100%Pn过程中，需分别在首次达临界、30%Pn、50%Pn、75%Pn时分别引入30%Pn、50%Pn、75%Pn、100%Pn理论曲线，其中30%Pn、50%Pn、75%Pn理论曲线根据100%Pn理论曲线推算得来，最终100%Pn实际函数曲线根据功率控制棒标定试验结果计算得来。

通过分析比对各个功率平台以及最终计算结果发现，某电厂1号机组与某参考电厂1号机组同为CPR1000机组，G棒棒位与电功率对应关系走势基本一致。这对于在各个功率平台下的瞬态试验很有参考价值。

2.4 蒸汽流量对应功率与汽水压差函数校验

蒸汽流量对应功率与汽水压差函数分别在30%Pn、50%Pn、75%Pn、87%Pn，通过调整主给水调节阀大阀两侧压差，来采集数据进行校验。函数的生效按照调试计划为在87%Pn做完试验后进行生效。在87%Pn试验完成采集数据后，经过比对分析数据结果发现，现场机组实际控制时采用的设计值与试验后得到的数据存在较大的偏差，对比某参考电厂1号机试验结果也存在此问题，在确定试验采集原始数据无误后，试验负责人决定提前对GD进行生效。函数生效后，汽水压差波动明显减小，ARE给水控制系统得到优化。这对于稳定机组状态以及后面的满功率瞬态试验给予了很大支持，同时对于后续机组的调试也提供了重要参考，直接缩短了调试工期。

本研究基于某电厂1号机组、某参考电厂1号机组模拟量控制系统的调试结果，研发模拟量控制系统整定值系统，存储模拟量控制参数整定的结果，记录参数整定过程的曲线，在试验过程中对曲线进行对比分析，为试验过程提供重要参考。在某电厂1号机、某参考电厂1号机调试过程中对软件的功能进行了验证，试验过程解决了现场调试中遇到的大量异常问题，降低了瞬态试验调试及参数整定的风险，获得了良好的经济效益。

【参考文献】

[1]濮继龙.大亚湾核电站运行教程[M].北京：原子能出版社，1999：115-129.

[2]吕志松，崔振华.稳压器模糊控制系统初步研究[J].核动力工程，2001，22（1）：83-86.

[3]桑维良，等.压水堆控制与保护监测[M].北京：原子能出版社，1993.