本发明专利技术公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置，包括非线性动态模型、在线状态估计平台和自抗扰水位控制系统。首先根据蒸汽发生器运行原理建立非线性动态模型作为在线状态估计平台的先验知识；然后搭建在线状态估计平台，利用多源传感器测量的信息和先验知识进行状态估计，得到在线状态估计结果；最后基于在线状态估计结果和控制目标需求设计了自抗扰水位控制系统。本发明专利技术实现了蒸汽发生器工作状态的在线准确估计，并通过自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的未知部分扰动加以消除，使蒸汽发生器水位快速达到设定值，达到了快速跟踪负荷的目的。达到了快速跟踪负荷的目的。达到了快速跟踪负荷的目的。
【技术实现步骤摘要】
基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置
[0001]本专利技术属于压水堆蒸汽发生器控制
，涉及一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置。
技术介绍
[0002]U型管蒸汽发生器(U
‑
Tube Steam Generator，UTSG)是压水堆电站中的重要组成部分，蒸汽发生器水位是运行过程中需要控制的一个重要指标。传统的蒸汽发生器水位控制系统主要是根据测量到的水位值与其设定值之间的偏差调节给水流量，从而维持水位在设定的水平。其中两个关键的环节一是水位测量环节，二是控制环节。第一方面，由于蒸汽发生器较为恶劣的工作环境，对于采用电子设备和维护空间要求较高的水位传感器难以安装，故在实际工业生产中是利用蒸汽发生器上下两端的压差计算水位，但水位计算需要进行校正，一旦偏离校准条件就会导致测量结果产生较大误差，目前对蒸汽发生器系统状态测量估计的误差均较大。第二方面，控制系统在工作时不仅需要跟踪设定值的变化，还要克服系统中的各种可测/不可测扰动，由于扰动因素过多，若逐个扰动因素都进行补偿会造成系统庞大且增加系统耦合，造成系统的不稳定，并带来安全风险。因此，现有的蒸汽发生器水位控制系统水位测量误差较大、控制系统由于扰动因素过多系统不稳定是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中对蒸汽发生器测量水位误差较大和控制系统不稳定的技术问题，提供一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]第一方面，一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，包括以下步骤：
[0006]建立非线性动态模型，得到先验知识；
[0007]依据先验知识和多源传感器测量的信息，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；
[0008]基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：
[0010]所述建立非线性动态模型，包括：
[0011][0012][0013][0014]其中，P
i
为控制体入口工质压力，Pa；W
i
为控制体入口工质流量，kg
·
s
‑1；W
o
为控制体出口工质流量，kg
·
s
‑1；A为控制体流通面积，m2；L为控制体长度m；ρ为控制体工质平均密度，kg
·
m
‑3；h为控制体工质平均焓值，J
·
kg
‑1；h
o
为控制体工质出口焓值，J
·
kg
‑1；P为控制体工质平均压力，Pa；P
i
为控制体入口工质压力，Pa；h
i
为控制体工质入口焓值，J
·
kg
‑1；ρ
o
为控制体出口工质密度，kg
·
m
‑3；g为重力加速度，m
·
s
‑2；θ为控制体与水平面的角度，rad；C
f
为流体流动阻力系数；Dh为水力直径。
[0015]所述非线性动态模型以一次侧入口温度、给水流量、给水温度和蒸汽流量作为输入参数，计算得到蒸汽发生器水位、含汽率、循环流量、蒸汽压力和一次侧出口温度的参数。
[0016]所述在线状态估计平台的搭建方法具体如下：
[0017]在蒸汽发生器运行过程中，多源传感器测量的信息为实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数；
[0018]所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数作为在线状态估计平台的输入；
[0019]所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度的参数作为非线性动态模型的输入；
[0020]通过非线性动态模型得出计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、计算含汽率和计算循环流量的参数，作为在线状态估计平台的输入；
[0021]利用无迹卡尔曼滤波算法对输入参数进行融合估计，设计出蒸汽发生器在线状态估计平台，对蒸汽发生器水位、含汽率和循环流量进行在线状态估计。
[0022]所述融合估计的具体方法如下：
[0023]利用无迹卡尔曼滤波算法将计算水位、计算蒸汽压力和计算一次侧出口温度与实际水位、实际蒸汽压力和实际一次侧出口温度进行融合，获得融合估计后的估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数。
[0024]所述无迹卡尔曼滤波算法的设计方法具体如下：
[0025]确定多源传感器测量精度；
[0026]确定非线性动态模型精度；
[0027]结合计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、实际水位、实际蒸汽压力、实际一次侧出口温度、估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数推导设计无迹卡尔曼滤波算法。
[0028]所述自抗扰水位控制系统的设计方法具体如下：
[0029]根据蒸汽发生器的水位超调量和调节时间的控制目标需求设计自抗扰控制器，利用非线性跟踪微分器安排过度过程；
[0030]采取非线性误差反馈率消除系统误差；
[0031]设计扩张观测器，消除蒸汽发生器的未知扰动。
[0032]自抗扰水位控制系统的输入参数包括，估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量。
[0033]第二方面，一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制系统，包括：
[0034]非线性动态模型，建立非线性动态模型，得到先验知识；
[0035]在线状态估计平台，依据多源传感器测量的信息和先验知识，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；
[0036]自抗扰水位控制系统，基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。
[0037]第三方面，一种用于实现上述方法的装置，包括蒸汽发生器；所述蒸汽发生器上设置有多源传感器，用于测量蒸汽发生器工作时的给水流量、给水温度、蒸汽流量、蒸汽压力、一次侧入口温度和一次侧出口温度；所述蒸汽发生器连接有主给水泵，其连接管路上并联设置有主给水调节阀和旁路给水调节阀；所述主给水泵用于接入水源并为其提供压力。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0039]本专利技术公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置，一方面控制系统采用融合估计的方法确定蒸汽发生器水位，减小其不确定性，增加其估计准确性，改善系统的测量误差；另一方面采用基于扰动信息的自抗扰控制方法补偿蒸汽发生器给水控制内外扰动，改善本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立非线性动态模型，得到先验知识；依据先验知识和多源传感器测量的信息，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。2.根据权利要求1所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述建立非线性动态模型，包括：建立非线性动态模型，包括：建立非线性动态模型，包括：其中，P
i
为控制体入口工质压力，Pa；W
i
为控制体入口工质流量，kg
·
s
‑1；W
o
为控制体出口工质流量，kg
·
s
‑1；A为控制体流通面积，m2；L为控制体长度m；ρ为控制体工质平均密度，kg
·
m
‑3；h为控制体工质平均焓值，J
·
kg
‑1；h
o
为控制体工质出口焓值，J
·
kg
‑1；P为控制体工质平均压力，Pa；P
i
为控制体入口工质压力，Pa；h
i
为控制体工质入口焓值，J
·
kg
‑1；ρ
o
为控制体出口工质密度，kg
·
m
‑3；g为重力加速度，m
·
s
‑2；θ为控制体与水平面的角度，rad；C
f
为流体流动阻力系数；Dh为水力直径。3.根据权利要求2所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述非线性动态模型以一次侧入口温度、给水流量、给水温度和蒸汽流量作为输入参数，计算得到蒸汽发生器水位、含汽率、循环流量、蒸汽压力和一次侧出口温度的参数。4.根据权利要求1所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述在线状态估计平台的搭建方法具体如下：在蒸汽发生器运行过程中，多源传感器测量的信息为实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数；所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数作为在线状态估计平台的输入；所述实际给水流量、实际蒸汽流量、...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏新宇，邱磊磊，孙培伟，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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