РОЗРОБКА НЕЛІНІЙНОЇ МОДЕЛІ ПАРОГЕНЕРАТОРА АЕС ДЛЯ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ОПТИМІЗАЦІЇ УПРАВЛІННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0023.2022.01.04Ключові слова:
математична модель, парогенератор, атомна електрична станція, диференціальні рівняння, оптимізація, управління, інформаційна технологіяАнотація
Парогенератори сучасних енергоблоків атомних електричних станцій є критичними елементами енергоблоків та підлягають модернізації. Ідентифікація моделі парогенератора для оптимізації керування парогенератором є актуальним завданням. Мета даної статті полягає у розробці нелінійної математичної моделі парогенератора у відносних змінних для її використання в інформаційній технології оптимізації управління. Наведено математичні моделі процесів теплопередачі та пароутворення у парогенераторі у вигляді систем диференціальних рівнянь у відносних змінних. Ці моделі призначені для імітаційного моделювання теплових процесів у парогенераторі. Теплові процеси пов'язані з підведенням до парогенератора живильної води від системи водної підготовки та теплоносія від ядерного реактора, а також з відведенням пари з парогенератора до головного парового колектору. За законом збереження кількості руху робочого середовища у циркуляційному контурі парогенератора під дзеркалом випаровування отримано нелінійне диференціальне рівняння процесу циркуляції пароводяної суміші. Розроблено нелінійне диференціальне рівняння для обчислення похідної витрати пари через дзеркало випаровування у відносних змінних. Рівняння допоміжного обладнання – головного парового колектору, приводу клапана парової турбіни та виконавчого механізму регулюючого живильного клапана приведено до відносних змінних. З використанням рівнянь теплопередачі, пароутворення, циркуляції та допоміжного обладнання побудовано нелінійну модель парогенератора у просторі станів як об'єкта управління у відносних змінних. Наведено формули для обчислення значень постійних параметрів моделі парогенератора за значеннями конструктивних і технологічних параметрів. Розроблено програму для нелінійної математичної моделі парогенератора ПГВ-1000, яка включена в модуль моделей парогенераторів інформаційної технології. Це дозволить вирішити завдання ідентифікації та оптимізації інформаційної керуючої системи рівня води у парогенераторі ПГВ-1000 енергоблоку з ядерним реактором ВВЕР-1000.
Посилання
Yastrebenetsky M., Kharchenko V. Cyber Security and Safety of Nuclear Power Plant Instrumentation and Control Systems. Hershey, Pennsylvania, United States of America: IGI Global, 2020. 501 p.
Kumar V., Mishra K. C., Singh P. et al. Reliability analysis and safety model checking of safety-critical and control systems: A case study of NPP control system. Annals of Nuclear Energy. England, 2022. Vol. 166.
Ivanov V. A. Ekspluatatsiya AES: uchebnik dlya vuzov [Operation of NPP: a textbook for universities]. St. Petersburg, Energoatomizdat Publ., 1994. 384 p.
Demchenko V. A. Avtomatizatsiya i modelirovaniye texnologicheskikh processov AES i TES [Automation and modeling of technological processes of NPP and TPP]. Odessa, Astroprint Publ., 2001. 305 p.
Demchenko V. A., Todorcev Yu. K., Lozhechnikov V. F. Matematicheskaya model' uchastka pitaniya parogeneratora PGV1000 [Mathematical model of power supply section of steam generator PGV-1000]. Vestnik Kharkovskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta: sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravleniye i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the Kharkov State Polytechnic University. Thematic issue: System analysis, control and information technology]. Khаrkоv, KhGPU Publ., 1999, issue 73, pp. 133–138.
Zou H., Li L., Zheng Y. Modeling and simulation of the water control system of natural circulation vertical steam generators. Proceedings of 2019 14th IEEE International Conference on Electronic Measurement and Instruments (ICEMI). 2019. P. 1215-1220.
Kong X. S., Zhang J., Xiao Y. N. et al. Performance optimization for steam generator level control based on a revised simultaneous perturbation stochastic approximation algorithm. Proceedings of 2018 3rd International conference on intelligent green building and smart grid (IGBSG 2018). 2018.
Salehi A., Safarzadeh O., Kazemi M. H. Fractional order PID control of steam generator water level for nuclear steam supply systems. Nuclear Engineering and Design. 2019. Vol. 342. P. 45-59.
Xu Z. H., Fan Q. L., Zhao J. Gain-Scheduled Equivalent-Cascade IMC Tuning Method for Water Level Control System of Nuclear Steam Generator. PROCESSES. 2020. Vol. 8, no. 1160.
Nikulina O., Severin V., Kotsuba N. Parametric synthesis of control systems for the steam generator of a nuclear power plant. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol 1, no. 2 (115). P. 77–84.
Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V., Bubnov A. I. Modeluvannya teplovykh procesiv parogeneratora AES dlya informatsiynoi tekhnologii optymizatsii upravlinnya [Modeling of thermal processes of NPP steam generator for information technology of control optimization]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2021, no. 1 (5), pp. 56–61.
Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Rozrobka informatsiynoi tekhnologii optymizatsii upravlinnya skladnymy dynamichnymy systemamy [Development of information technology for optimizing the control of complex dynamic systems]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2020, no. 2 (4), pp. 63–69.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
ЛіцензіяАвтори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
