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核电厂疏水箱液位控制回路模型及其创建和仿真方法与流程

水分离再热器的第二级再热器疏水箱的液位控制回路或核电厂汽-水分离再热器的壳侧疏水箱的液位控制回路。
13.优选地，在本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法中，所述主要设备包括核电厂汽-水分离再热器、连接所述核电厂汽-水分离再热器的疏水箱、用于测量所述疏水箱的液位的液位变送器、连接所述疏水箱的疏水泵、低压加热器、凝汽器、连接所述疏水泵的第一阀门、连接所述疏水箱和所述凝汽器的第二阀门。
14.优选地，在本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法中，步骤s5包括：
15.s5-1、将所述建模对象按照逻辑功能划分为多个子模型，每个所述子模型包括至少一个所述主要设备；
16.s5-2、在仿真建模工具中对各个所述子模型预留输入输出接口，并对所述子模型进行建模、封装和独立编译；
17.s5-3、在仿真建模工具中连接各个所述子模型的所述输入输出接口，创建所述核电厂疏水箱液位控制回路模型；
18.s5-4、在所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口，进行所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的模型编译。
19.优选地，在本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法中，所述图纸文件包括系统流程图、仪表模拟图、仪表逻辑图和dcs组态图中的至少一种。
20.优选地，在本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法中，步骤s4中，识别所述图纸文件中记录的功能和参数，筛选并提取所述建模对象的逻辑功能和所述主要设备的逻辑参数，绘制核电厂疏水箱液位控制回路的概要图；
21.步骤s5中，根据所述概要图连接所述主要设备，创建所述核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。
22.优选地，在本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法中，所述建模对象的逻辑功能包括疏水箱液位三取平均功能、传感器数据两两偏差大报警功能、信息实时显示功能、历史信息记录功能、低液位报警功能、高液位报警功能和触发汽轮机跳闸保护功能中的至少一种。
23.本发明还构造了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型，所述核电厂疏水箱液位控制回路模型应用权利要求1至7任一项所述方法创建而成。
24.本发明还构造了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型的仿真方法，应用于上述的核电厂疏水箱液位控制回路模型，包括以下步骤：
25.s1、在基于modelica语言的mworks仿真平台中设置仿真环境，在所述信号接口输入仿真信号，并开始仿真；
26.s2、获取输出的动态响应；
27.s3、分析所述仿真信号和所述动态响应，获得仿真结果；
28.s4、判断所述仿真结果是否与预期仿真结果一致，若是，则结束仿真，并输出相关仿真参数，若否，则调整所述仿真环境和所述仿真信号，重新开始仿真，直至所述仿真结果与预期仿真结果一致。
29.优选地，在本发明构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型的仿真方法中，步骤s1
中，设置仿真开始时间、终止时间和步长，在所述信号接口输入对应的所述动力设备正常工作时的仿真信号，并开始仿真；
30.步骤s4中，所述调整所述仿真信号包括：调整所述仿真信号的信号源的类型、幅值、偏置和持续时间中的至少一种。
31.通过实施本发明，具有以下有益效果：
32.本发明所构造的核电厂疏水箱液位控制回路模型及其创建和仿真方法，该建模方法包括以下步骤：s1、选取建模对象，并分析建模对象包含的主要设备；s2、获取建模对象在该核电厂中的系统设备编码；s3、根据系统设备编码获取主要设备的图纸文件；s4、根据图纸文件提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数；s5、根据建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数在仿真建模工具中创建核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。该建模方法选取建模对象明确，且通过系统设备编码获取建模对象中主要设备的图纸文件，所得参数明确且途径简单，适用于不同核电厂的疏水箱液位控制回路；从图纸文件中获取相应逻辑功能和逻辑参数，并且为所述模型的动力设备处预留信号接口便于后续仿真信号的输入和监测，所得模型便于使用、泛用性广。
33.且该仿真方法采用基于modelica语言的mworks仿真平台，可以灵活选择需要建模仿真的对象，而无需对整个核电厂二回路或者汽水分离再热器进行完整的建模，这样可以较灵活和快速的创建需要仿真的壳侧疏水箱的液位控制模型，大大节省了工程技术人员的工作量。针对疏水箱液位控制回路模型外的常见控制模块和执行机构，在仿真中也可以直接使用modelica标准库中的模块，所需要的针对部分较复杂或不常见的控制模块、显示模块则可以先使用标准库模块进行组合封装或者编程实现，然后再进行调用，或者采用模拟信号的输入进行仿真。
附图说明
34.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
35.图1是本发明核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法的流程图；
36.图2是本发明核电厂疏水箱液位控制回路模型的示意图。
具体实施方式
37.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
38.需要说明的是，附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
39.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。并且，本发明针对核电厂疏水箱的控制回路进行建模，不涉及主要设备的动力回路。本发明的某一具体实施例以采用基于modelica语言的mworks建模仿真工具为建模平台和仿真平
台，具体阐述本发明的实施内容，不作为对本发明的唯一限定。
40.参见图1，本发明公开了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、选取建模对象，并分析建模对象包含的主要设备；s2、获取建模对象在该核电厂中的系统设备编码；s3、根据系统设备编码获取主要设备的图纸文件；s4、根据图纸文件提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数；s5、根据建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数在仿真建模工具中创建核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。根据需要建模的核电站疏水箱在该核电厂中所述的系统设备编码在相关图纸中快速定位，获取核电站疏水箱液位控制回路中的主要设备的图纸文件，以便提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数。可以快速提取建模所需的参数信息，并且使得建模方法适用于不同的核电厂疏水箱液位控制回路。
41.进一步地，由于本发明所要建立的是核电厂疏水箱液位控制回路的模型，因此上述提到的建模对象包括核电厂汽-水分离再热器的第一级再热器疏水箱的液位控制回路、核电厂汽-水分离再热器的第二级再热器疏水箱的液位控制回路或核电厂汽-水分离再热器的壳侧疏水箱的液位控制回路。进一步地，主要设备包括核电厂汽-水分离再热器、连接核电厂汽-水分离再热器的疏水箱、用于测量疏水箱的液位的液位变送器、连接疏水箱的疏水泵、低压加热器、凝汽器、连接疏水泵的第一阀门、连接疏水箱和凝汽器的第二阀门。以核电厂汽-水分离再热器的壳侧疏水箱的液位控制回路为例，该控制回路中的主要设备包括疏水箱103ba本身、疏水箱103ba上游的汽-水分离再热器、安装在壳侧疏水箱上的三个液位变送器、下游的疏水泵和疏水阀以及再循环管线等。三个液位变送器包括第一液位变送器121mn、第二液位变送器122mn和第三液位变送器123mn；下游的疏水泵和疏水阀包括连接在疏水箱和低压加热器之间的疏水泵190po、疏水泵最小流量再循环阀门192vl、将疏水排往低压加热器的第一阀门196vl和将疏水排往凝汽器的第二阀门180vl。
42.进一步地，通过步骤s1至步骤s4已经具备了使用mworks平台进行建模的信息和数据基础，为了提高建模精度和建模效率，该方法中，步骤s5包括：s5-1、将建模对象按照逻辑功能划分为多个子模型，每个子模型包括至少一个主要设备；s5-2、在仿真建模工具中对各个子模型预留输入输出接口，并对子模型进行建模、封装和独立编译；s5-3、在仿真建模工具中连接各个子模型的输入输出接口，创建核电厂疏水箱液位控制回路模型；s5-4、在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口，进行核电厂疏水箱液位控制回路模型的模型编译。进一步地，仍以核电厂汽-水分离再热器的壳侧疏水箱103ba的液位控制回路为例，多个子模型有包括三个液位变送器的液位变送器及液位测量子模型、液位偏差子模型和液位变送器报警子模型，还有包括疏水阀和第一阀门以及第二阀门的开关控制子模型等。
43.当使用mworks平台执行以上步骤进行建模时，可以优先考虑使用modelica标准库中的相关通用模块，如blocks库中的pid/pi模块、add求和模块、abs绝对值模块、and/or/not等逻辑运算模块、greaterthreshold阈值比较模块和lessthreshold阈值比较模块等。针对部分modelica标准库中不存在的模块或子模型，则需要使用标准模块进行组合封装或者使用modelica语言进行编程创建并生成模块图标以供建模调用。各个子模型创建完毕后需要进行独立的编译，编译过程中如出现报错则需要进行修改和完善，直至通过编译。由于
本发明的控制模型中未包括现场动力模型库的精确创建，故在模型编译时需要使用如blocks标准库中的sources、fluid标准库中的valves和sources.boundary，用于模拟液位变化情况以及主要设备的特性。
44.进一步地，为了根据系统设备编码读取到的图纸文件中可以读取主要设备的相关信息，图纸文件包括系统流程图、仪表模拟图、仪表逻辑图和dcs组态图中的至少一种。
45.进一步地，步骤s4中，识别图纸文件中记录的功能和参数，筛选并提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数，绘制核电厂疏水箱液位控制回路的概要图；步骤s5中，根据概要图连接主要设备，创建核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。进一步地，建模对象的逻辑功能包括疏水箱液位三取平均功能、传感器数据两两偏差大报警功能、信息实时显示功能、历史信息记录功能、低液位报警功能、高液位报警功能和触发汽轮机跳闸保护功能中的至少一种。
46.仍以上述核电厂汽-水分离再热器壳侧的疏水箱103ba的液位控制回路为例，主要的控制对象为疏水箱103ba，信号测量传感器包括第一液位变送器121mn、第二液位变送器122mn和第三液位变送器123mn，主要的执行机构为疏水泵190po、疏水泵最小流量再循环阀门192vl、将疏水排往低压加热器的阀门196vl、将疏水排往凝汽器的阀门180vl。前述的液位三取平均功能由三个信号测量传感器执行，即将三个信号测量传感器读取的液位数据进行三取平均确定液位，后续进行传感器数据两两偏差大报警功能的执行，并且三个信号测量传感器还可以执行通道故障报警功能。低液位报警功能和高液位报警功能联合三个信号测量传感器和部分执行机构实现，例如，先设置600mm的液位控制定值，对模型设置如下参数：kp＝0.8，ti＝10s，td＝0.9s，对第一阀门196vl的开度进行pid控制。再设置800mm的液位控制定值，对模型设置如下参数kp＝1，ti＝20s，对第二阀门180vl的开度进行pi控制。当液位定值小于300mm时，触发低低液位报警，并停止运行疏水泵190po；当液位定值小于500mm时，触发低液位报警；当液位定值大于1500mm时，触发高液位报警；当液位定值大于1750mm时，触发高高液位报警。并且，当高高液位报警被触发时，汽轮机跳闸保护也被触发。当液位定值大于500mm且第一阀门196vl关闭时，允许启动疏水泵190po。
47.本发明的第二实施例公开了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型，该核电厂疏水箱液位控制回路模型应用上述第一实施例所述的方法创建而成。
48.本发明的第三实施例还公开了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型的仿真方法，应用于上述第二实施例的核电厂疏水箱液位控制回路模型，其特征在于，包括以下步骤：s1、在基于modelica语言的mworks仿真平台中设置仿真环境，在信号接口输入仿真信号，并开始仿真；s2、获取输出的动态响应；s3、分析仿真信号和动态响应，获得仿真结果；s4、判断仿真结果是否与预期仿真结果一致，若是，则结束仿真，并输出相关仿真参数，若否，则调整仿真环境和仿真信号，重新开始仿真，直至仿真结果与预期仿真结果一致。使用基于modelica的国产化mworks建模仿真平台，可以在常用的个人电脑上进行安装和应用，极大的方便了国内核电厂工程技术人员的日常使用，且不受限于部分国外建模仿真平台对某些行业领域的限制。并且，解决了核电厂全范围模拟机不便于工程技术人员使用和学习的问题。
49.进一步地，步骤s1中，设置仿真开始时间、终止时间和步长，在信号接口输入对应的动力设备正常工作时的仿真信号，并开始仿真；步骤s4中，调整所述仿真信号包括：调整
仿真信号的信号源的类型、幅值、偏置和持续时间中的至少一种。
50.通过实施本发明，具有以下有益效果：
51.本发明所提供的核电厂疏水箱液位控制回路模型及其创建和仿真方法，该建模方法包括以下步骤：s1、选取建模对象，并分析建模对象包含的主要设备；s2、获取建模对象在该核电厂中的系统设备编码；s3、根据系统设备编码获取主要设备的图纸文件；s4、根据图纸文件提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数；s5、根据建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数在仿真建模工具中创建核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。该建模方法选取建模对象明确，且通过系统设备编码获取建模对象中主要设备的图纸文件，所得参数明确且途径简单，适用于不同核电厂的疏水箱液位控制回路；从图纸文件中获取相应逻辑功能和逻辑参数，并且为所述模型的动力设备处预留信号接口便于后续仿真信号的输入和监测，所得模型便于使用、泛用性广。
52.且该仿真方法采用基于modelica语言的mworks仿真平台，可以灵活选择需要建模仿真的对象，而无需对整个核电厂二回路或者汽水分离再热器进行完整的建模，这样可以较灵活和快速的创建需要仿真的壳侧疏水箱的液位控制模型，大大节省了工程技术人员的工作量。针对疏水箱液位控制回路模型外的常见控制模块和执行机构，在仿真中也可以直接使用modelica标准库中的模块，所需要的针对部分较复杂或不常见的控制模块、显示模块则可以先使用标准库模块进行组合封装或者编程实现，然后再进行调用，或者采用模拟信号的输入进行仿真。
53.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述实施例或技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，即“在一些实施例”所描述的实施例可与上下任一实施例进行自由组合；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

技术特征：

1.一种核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、选取建模对象，并分析所述建模对象包含的主要设备；s2、获取所述建模对象在该核电厂中的系统设备编码；s3、根据所述系统设备编码获取所述主要设备的图纸文件；s4、根据所述图纸文件提取所述建模对象的逻辑功能和所述主要设备的逻辑参数；s5、根据所述建模对象的逻辑功能和所述主要设备的逻辑参数在仿真建模工具中创建所述核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。2.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，所述建模对象包括核电厂汽-水分离再热器的第一级再热器疏水箱的液位控制回路、核电厂汽-水分离再热器的第二级再热器疏水箱的液位控制回路或核电厂汽-水分离再热器的壳侧疏水箱的液位控制回路。3.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，所述主要设备包括核电厂汽-水分离再热器、连接所述核电厂汽-水分离再热器的疏水箱、用于测量所述疏水箱的液位的液位变送器、连接所述疏水箱的疏水泵、低压加热器、凝汽器、连接所述疏水泵的第一阀门、连接所述疏水箱和所述凝汽器的第二阀门。4.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，步骤s5包括：s5-1、将所述建模对象按照逻辑功能划分为多个子模型，每个所述子模型包括至少一个所述主要设备；s5-2、在仿真建模工具中对各个所述子模型预留输入输出接口，并对所述子模型进行建模、封装和独立编译；s5-3、在仿真建模工具中连接各个所述子模型的所述输入输出接口，创建所述核电厂疏水箱液位控制回路模型；s5-4、在所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口，进行所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的模型编译。5.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，所述图纸文件包括系统流程图、仪表模拟图、仪表逻辑图和dcs组态图中的至少一种。6.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，步骤s4中，识别所述图纸文件中记录的功能和参数，筛选并提取所述建模对象的逻辑功能和所述主要设备的逻辑参数，绘制核电厂疏水箱液位控制回路的概要图；步骤s5中，根据所述概要图连接所述主要设备，创建所述核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在所述核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。7.根据权利要求1所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的创建方法，其特征在于，所述建模对象的逻辑功能包括疏水箱液位三取平均功能、传感器数据两两偏差大报警功能、信息实时显示功能、历史信息记录功能、低液位报警功能、高液位报警功能和触发汽轮机跳闸保护功能中的至少一种。
8.一种核电厂疏水箱液位控制回路模型，其特征在于，所述核电厂疏水箱液位控制回路模型应用权利要求1至7任一项所述方法创建而成。9.一种核电厂疏水箱液位控制回路模型的仿真方法，应用于权利要求8所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型，其特征在于，包括以下步骤：s1、在基于modelica语言的mworks仿真平台中设置仿真环境，在所述信号接口输入仿真信号，并开始仿真；s2、获取输出的动态响应；s3、分析所述仿真信号和所述动态响应，获得仿真结果；s4、判断所述仿真结果是否与预期仿真结果一致，若是，则结束仿真，并输出相关仿真参数，若否，则调整所述仿真环境和所述仿真信号，重新开始仿真，直至所述仿真结果与预期仿真结果一致。10.根据权利要求9所述的核电厂疏水箱液位控制回路模型的仿真方法，其特征在于，步骤s1中，设置仿真开始时间、终止时间和步长，在所述信号接口输入对应的所述动力设备正常工作时的仿真信号，并开始仿真；步骤s4中，所述调整所述仿真信号包括：调整所述仿真信号的信号源的类型、幅值、偏置和持续时间中的至少一种。

技术总结

本发明公开了一种核电厂疏水箱液位控制回路模型及其创建和仿真方法，该建模方法包括以下步骤：S1、选取建模对象，并分析建模对象包含的主要设备；S2、获取建模对象在该核电厂中的系统设备编码；S3、根据系统设备编码获取主要设备的图纸文件；S4、根据图纸文件提取建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数；S5、根据建模对象的逻辑功能和主要设备的逻辑参数在仿真建模工具中创建核电厂疏水箱液位控制回路模型，并在核电厂疏水箱液位控制回路模型的动力设备处预留信号接口。该建模方法选取建模对象明确，且获得参数的途径简单，适用于不同核电厂的疏水箱液位控制回路；并且预留信号接口便于后续仿真信号的输入，所得模型便于使用、泛用性广。泛用性广。泛用性广。