基于Ovation系统的核动力装置二回路控制仿真研究
由于现在的核动力装置的设备和系统十分复杂，性能与安全性要求非常高。并且，核动力装置的强耦合性、非线性和动态特性不同的特性，使其控制系统设计具有一定的挑战性。随着核动力系统自动化程度的提高以及近年来数字设备的可靠性和性能的日趋完善，核动力系统的控制和仪器开始逐渐采用集散控制系统。采用集散控制系统，可以提高核动力装置的自动化控制水平，还能减轻运行人员的劳动强度。集散控制系统相对以往的模拟仪表控制有一个非常显著的优点，它可以在监控站上集中显示装置实时运行的数据，因此研究集散控制系统在核动力装置控制中的应用就显得十分必要。
本文建立了船用核动力装置二回路系统的直流蒸汽发生器和汽轮机的动态数学模型。进而介绍了第四代集散控制系统Ovation使用前软硬件的基本配置。由于采用Modbus TCP/IP协议的方式，PC机与Ovaiton的通信，不需要专门配套的硬件设备，不但通信速率最高可以达到100Mb/s，而且具有线路简洁、性能良好、成本低、可靠性高等特点，而且可靠性得到了很好的验证。Modbus TCP/IP在系统中的通信是本论文的一个要点。为最后的人机界面及Ovation系统中控制器的应用奠定基础。
集散控制系统中的人机接口直接影响到集散控制系统的使用效率，并且好的屏幕画面显示可以降低监控人员的劳动强度。本文中第一个重点就是屏幕显示画面的设计，实现二回路系统宏观显示图、蒸汽发生器运行状态显示图和汽轮机运行状态显示图互相切换，并能实时显示重要数据。
核动力装置系统有强耦合性、非线性和动态特性不同的特性，使得控制器的研究也就显得尤为重要，本文的第二个重点就是研究PID、专家PID控制器在蒸汽发生器和汽轮机中的控制效果，并且在Ovation系统中实现PID及专家PID控制器。仿真结果表明专家PID控制器比常规PID控制器在动态调节过程中具有超调量小和快速稳定的优点。
核动力装置;二回路控制;集散控制系统;蒸汽发生器;数学模型
哈尔滨工程大学
硕士
核能科学与工程
施小成
2008
中文
U664.151;TP391.9
78
2009-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）