Моделювання теплових процесів парогенератора АЕС для інформаційної технології оптимізації управління

Abstract

Розроблені математичні моделі теплових процесів у формі Коші в просторі стану з відносними змінними парогенератора ПГВ-1000 енергоблоку атомної електричної станції з ядерним реактором ВВЕР-1000 для використання моделей в інформаційній технології оптимізації управління парогенератором. Розглянуто робочі теплові процеси в парогенераторі ПГВ-1000, які пов’язані з підведенням до нього живильної води від системи водяної підготовки і теплоносія від ядерного реактора та відведенням пари у головний паровий колектор. Представлена розрахункова схема парогенератора, яка відображає робочі процеси в ньому під дзеркалом випаровування і над ним. На основі диференціальних рівнянь теплового балансу теплоносія в парогенераторі та в металевих теплообмінних трубках виконане моделювання теплопередачі від теплоносія до живильної води в парогенераторі. Розроблена модель теплопередачі у вигляді лінійної системи диференціальних рівнянь у відносних змінних стану. Розглянуті процеси пароутворення при нагріванні живильної води поверхнею теплопередачі. Складені диференціальні рівняння матеріального і теплового балансів динамічних процесів пароутворення в парогенераторі, які не є рівняннями у формі Коші. Виконані перетворення диференціальних рівнянь матеріального і теплового балансів в парогенераторі до форми Коші. Отримана нелінійна система диференціальних рівнянь балансу пароутворення у відносних змінних стану. Обчислені значення постійних параметрів моделей для парогенератора ПГВ-1000. Математична модель теплових процесів в парогенераторі ПГВ-1000, яка представлена у вигляді системи диференціальних рівнянь і включає процеси теплопередачі та пароутворення, за допомогою інформаційноїтехнології оптимізації дозволить виконати ідентифікацію та оптимізацію системи управління парогенератором.

Mathematical models of thermal processes in the form of Cauchy in the state space with relative variables of the steam generator PGV-1000 of the power unit of a nuclear power plant with a nuclear reactor VVER-1000 have been developed for the using of models in information technology for optimizing the control of a steam generator. The working thermal processes in the PGV-1000 steam generator associated with the supply of feed water to it from the water treatment system and the coolant from the nuclear reactor and the removal of vapors to the main steam header are considered. The design diagram of the steam generator is presented, which reflects the working processes in it under the evaporation mirror and abov e it. On the basis of differential equations of the heat balance of the heat carrier in the steam generator and in the metal heat exchange tubes, the simulation of heat tran sfer from the heat carrier to the feed water in the steam generator is carried out. The heat transfer model in the form of a linea r system of differential equations in relative state variables is developed. The processes of vaporization during heating of feed water by the heat transfer surface are considered. Differential equations of material and heat balances of dynamic processes of vaporization in a steam generator are compiled, which are not equations in the Cauchy form. Transformations of the differential equations of material and heat balances in the steam generator to the Cauchy form are carried out. A nonlinear system of differential equations for the balance of vaporization in relative state variables is obtained. The values of the constant parameters of the models for the steam generator PGV-1000 are calculated. The mathematical model of thermal processes in the PGV-1000 steam generator, which is presented in the form of a system of differential equations and includes the processes of heat transfer and steam generation, will make it possible to identify and optimize the steam generator control system with the help of information optimization technology.