直流蒸汽发生器的控制
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二次侧蒸汽压力（MPa） 3.050 3.038 3.026 3.014
3
3.002 2.990 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S）
20.0 16.0 12.0 8.00 4.00 0.00 -5 0 5 10 15
4
时间（S）
20
5
图7－16 功率100％～20％阶跃下降控制特性仿真曲线
2
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵安全特性要求
P（泵出口压力） 上限特性 下限特性
2
3
Nmax
4
Nmin 图 7－10 给水泵安全工作特性示意图
Q(泵流量)
5
直流蒸汽发生器的控制
1 调速运行
H 泵特性 管路特性
2
H1 H2 n2 n1
3
G G2 G1
4
采用这种调节方式，主要有以下两条优点： ①低工况，保持给水泵在最小的必需压头工作。
阀门开度 （％） 100
2
给水流量（％） 100 图 7－6 给水阀的流量特性
3
1.8
4
0.7 0.3 额定的给水流量 （％）
5
20 图 7－7
60
100
给水阀的水阻力特性
直流蒸汽发生器的控制
1 调压阀V3
系统压降 V3 的补偿特性 补偿后的 系统压降
2
3
实际系统压降
4
图 7－ 8 V3 的特性补偿示意图
V4
3
反应堆
直流蒸汽 发生器
4
给水 V2 V3 给水泵
图 7－5 二回路系统原理图
冷凝器
5
直流蒸汽发生器的控制
1 主蒸汽阀V1 2
G CEV P
其中，G：主蒸汽流量； Ev：主蒸汽阀V1的开度； P：主蒸汽压力； C：阀门系数（常数）。
3
4
5
直流蒸汽发生器的控制
给水调节阀V2 1
给水阀的压降(MPa)
同。自然循环蒸汽发生器的控制系统是以控制蒸汽发
发生器在工作时，二次侧水容量很小，热容量很小，
4 缓冲能力非常有限，给水流量的控制是按维持主蒸汽 控制系统特性分析
4
压力不变来进行调节的。由于主蒸汽压力对扰动的影
5 要实现动态平衡，对控制系统有很高的要求。 控制系统验证
响非常敏感，因此，直流蒸汽发生器在动态过程中，
＋
蒸汽控制阀
3
蒸汽流量 Ws 给水流量 Wf
－ ＋
相位补偿
1
1+ 3
可变增益 K3
s
一阶延迟
＋ 开度变化率 信号 ＋
通向蒸汽控制阀
给水阀开度
4
2 s 1+ 2 s
1
1+ 4
s
图 7－18 控制方案Ⅱ的控制系统原理图
5
直流蒸汽发生器的控制
二次侧蒸汽温度（℃）
1
290.0 289.2 288.4 287.6 286.8 286.0 -5 0
直流蒸汽发生器的控制
二次侧蒸汽温度（℃）
1
2
294.0 292.4 290.8 289.2 287.6 286.0 -5 0
时间（
5
10
15 20
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.010 2.996 2.982
3
2.968 2.954 2.940 -5 0 5 10 15
来自百度文库
时间（S 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S） 20.0
5
直流蒸汽发生器的控制 1
2
3
4
5
直流蒸汽发生器的控制 1
堆出口温度
蒸汽压力与堆 出口温度关系
2
定值压力
高选补偿
压力偏差
3
测量压力
PI PI
给水阀 门开度
蒸汽流量
流量偏差
4
给水流量 图 7－2 SPWR 堆蒸汽发生器给水控制系统简化原理图
5
直流蒸汽发生器的控制
1
2 控制设备及其特性
蒸汽 V1
2
二次侧流量
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵
压头 Hw
2
4.0MPa
管路系统特性曲线 水泵特性曲线
3
3.0MPa
4
100 图 7－9
流量 Q(％) 给水泵的特性曲线 和管路系统特性曲线
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵运行方式 恒速运行 2 调速运行 3
Q1 n1 Q2 n2
4
P1 n1 P2 n2
＋
信号
4
透平阀开度
1
2 s 1+ 2 s
相位补偿
1 1
1+ 4
s
图 7－13 给水控制系统方框图
5
直流蒸汽发生器的控制
1
二次侧出口温度（℃） 290 289 288 287 286 285 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
完成项目
2
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.010 2.996 2.982 2.968
4
16.0 12.0 8.00 4.00 0.00 -5 0 5 10 15
时间（S 20
5
图7－17 功率20％～100％阶跃上升控制特性仿真曲线
直流蒸汽发生器的控制
1
方案2（由给水阀引入功率变化）
2
蒸汽压力 标准值 P2ref 蒸汽压力 P2
-
PI 控制器
+ K1(1+
1 s )
一阶延迟
1
可变增益 K2
时间（
5
10
15
20
2
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.001 3.000 2.999 2.998 2.997 2.996 -5 0
3
5
10
15
时间（S） 20
直流蒸汽发生器的控制
魏新宇 xyuwei@mail.xjtu.edu.cn
直流蒸汽发生器的控制 1
1 控制系统概况
2
在工作原理上直流蒸汽发生器与自然循环蒸汽发 2 控制设备及其特性
生器（U型管）有本质区别，因而控制方式也不大相
3
3 生器的二次侧的水位为目标来进行调节的。直流蒸汽 控制方案及仿真验证
直流蒸汽发生器的控制
1
方案1（由蒸汽阀引入功率变化）
2
蒸汽压力 标准值 P2ref + 蒸汽压力 P2 PI 控制器
完成项目
-
K1(1+
1s )
一阶延迟
1
3
蒸汽流量 Ws 给水流量 Wf 推进发电机
＋ －
可变增益 K2
＋
1 1
1+ 3
可变增益 K3
s
一阶延迟
给水控制阀 通向给水 ＋ 开度变化率 控制阀
②调节阀前后压差保持不变，阀门保持理想的流量特性。
5
直流蒸汽发生器的控制
1
完成项目
3 控制方案及仿真验证
2
方案1（由蒸汽阀引入功率变化） 方案2（由给水阀引入功率变化）
3
方案3（由蒸汽阀引入功率变化）
4
方案4（由给水阀引入功率变化）
方案5（给水泵变速+蒸汽阀引入）
方案6（给水泵变速+给水阀引入）
5
3
2.954 2.940 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S）
19.0 18.0
4
17.0 16.0 15.0 14.0 -5 0 5 10 15 20
时间（S）
5
图7－15 功率100％～80％阶跃下降控制特性仿真曲线
直流蒸汽发生器的控制
1
2
二次侧蒸汽温度（℃） 289.0 287.4 285.8 284.2 282.6 时间（S） 281.0 -5 0 5 10 15 20
3
3.002 2.990 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S）
20.0 16.0 12.0 8.00 4.00 0.00 -5 0 5 10 15
4
时间（S）
20
5
图7－16 功率100％～20％阶跃下降控制特性仿真曲线
2
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵安全特性要求
P（泵出口压力） 上限特性 下限特性
2
3
Nmax
4
Nmin 图 7－10 给水泵安全工作特性示意图
Q(泵流量)
5
直流蒸汽发生器的控制
1 调速运行
H 泵特性 管路特性
2
H1 H2 n2 n1
3
G G2 G1
4
采用这种调节方式，主要有以下两条优点： ①低工况，保持给水泵在最小的必需压头工作。
阀门开度 （％） 100
2
给水流量（％） 100 图 7－6 给水阀的流量特性
3
1.8
4
0.7 0.3 额定的给水流量 （％）
5
20 图 7－7
60
100
给水阀的水阻力特性
直流蒸汽发生器的控制
1 调压阀V3
系统压降 V3 的补偿特性 补偿后的 系统压降
2
3
实际系统压降
4
图 7－ 8 V3 的特性补偿示意图
V4
3
反应堆
直流蒸汽 发生器
4
给水 V2 V3 给水泵
图 7－5 二回路系统原理图
冷凝器
5
直流蒸汽发生器的控制
1 主蒸汽阀V1 2
G CEV P
其中，G：主蒸汽流量； Ev：主蒸汽阀V1的开度； P：主蒸汽压力； C：阀门系数（常数）。
3
4
5
直流蒸汽发生器的控制
给水调节阀V2 1
给水阀的压降(MPa)
同。自然循环蒸汽发生器的控制系统是以控制蒸汽发
发生器在工作时，二次侧水容量很小，热容量很小，
4 缓冲能力非常有限，给水流量的控制是按维持主蒸汽 控制系统特性分析
4
压力不变来进行调节的。由于主蒸汽压力对扰动的影
5 要实现动态平衡，对控制系统有很高的要求。 控制系统验证
响非常敏感，因此，直流蒸汽发生器在动态过程中，
＋
蒸汽控制阀
3
蒸汽流量 Ws 给水流量 Wf
－ ＋
相位补偿
1
1+ 3
可变增益 K3
s
一阶延迟
＋ 开度变化率 信号 ＋
通向蒸汽控制阀
给水阀开度
4
2 s 1+ 2 s
1
1+ 4
s
图 7－18 控制方案Ⅱ的控制系统原理图
5
直流蒸汽发生器的控制
二次侧蒸汽温度（℃）
1
290.0 289.2 288.4 287.6 286.8 286.0 -5 0
直流蒸汽发生器的控制
二次侧蒸汽温度（℃）
1
2
294.0 292.4 290.8 289.2 287.6 286.0 -5 0
时间（
5
10
15 20
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.010 2.996 2.982
3
2.968 2.954 2.940 -5 0 5 10 15
来自百度文库
时间（S 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S） 20.0
5
直流蒸汽发生器的控制 1
2
3
4
5
直流蒸汽发生器的控制 1
堆出口温度
蒸汽压力与堆 出口温度关系
2
定值压力
高选补偿
压力偏差
3
测量压力
PI PI
给水阀 门开度
蒸汽流量
流量偏差
4
给水流量 图 7－2 SPWR 堆蒸汽发生器给水控制系统简化原理图
5
直流蒸汽发生器的控制
1
2 控制设备及其特性
蒸汽 V1
2
二次侧流量
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵
压头 Hw
2
4.0MPa
管路系统特性曲线 水泵特性曲线
3
3.0MPa
4
100 图 7－9
流量 Q(％) 给水泵的特性曲线 和管路系统特性曲线
5
直流蒸汽发生器的控制
1 给水泵运行方式 恒速运行 2 调速运行 3
Q1 n1 Q2 n2
4
P1 n1 P2 n2
＋
信号
4
透平阀开度
1
2 s 1+ 2 s
相位补偿
1 1
1+ 4
s
图 7－13 给水控制系统方框图
5
直流蒸汽发生器的控制
1
二次侧出口温度（℃） 290 289 288 287 286 285 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
完成项目
2
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.010 2.996 2.982 2.968
4
16.0 12.0 8.00 4.00 0.00 -5 0 5 10 15
时间（S 20
5
图7－17 功率20％～100％阶跃上升控制特性仿真曲线
直流蒸汽发生器的控制
1
方案2（由给水阀引入功率变化）
2
蒸汽压力 标准值 P2ref 蒸汽压力 P2
-
PI 控制器
+ K1(1+
1 s )
一阶延迟
1
可变增益 K2
时间（
5
10
15
20
2
二次侧蒸汽压力（MPa） 3.001 3.000 2.999 2.998 2.997 2.996 -5 0
3
5
10
15
时间（S） 20
直流蒸汽发生器的控制
魏新宇 xyuwei@mail.xjtu.edu.cn
直流蒸汽发生器的控制 1
1 控制系统概况
2
在工作原理上直流蒸汽发生器与自然循环蒸汽发 2 控制设备及其特性
生器（U型管）有本质区别，因而控制方式也不大相
3
3 生器的二次侧的水位为目标来进行调节的。直流蒸汽 控制方案及仿真验证
直流蒸汽发生器的控制
1
方案1（由蒸汽阀引入功率变化）
2
蒸汽压力 标准值 P2ref + 蒸汽压力 P2 PI 控制器
完成项目
-
K1(1+
1s )
一阶延迟
1
3
蒸汽流量 Ws 给水流量 Wf 推进发电机
＋ －
可变增益 K2
＋
1 1
1+ 3
可变增益 K3
s
一阶延迟
给水控制阀 通向给水 ＋ 开度变化率 控制阀
②调节阀前后压差保持不变，阀门保持理想的流量特性。
5
直流蒸汽发生器的控制
1
完成项目
3 控制方案及仿真验证
2
方案1（由蒸汽阀引入功率变化） 方案2（由给水阀引入功率变化）
3
方案3（由蒸汽阀引入功率变化）
4
方案4（由给水阀引入功率变化）
方案5（给水泵变速+蒸汽阀引入）
方案6（给水泵变速+给水阀引入）
5
3
2.954 2.940 -5 0 5 10 15 时间（S） 20
二次侧蒸汽流量（Kg/S）
19.0 18.0
4
17.0 16.0 15.0 14.0 -5 0 5 10 15 20
时间（S）
5
图7－15 功率100％～80％阶跃下降控制特性仿真曲线
直流蒸汽发生器的控制
1
2
二次侧蒸汽温度（℃） 289.0 287.4 285.8 284.2 282.6 时间（S） 281.0 -5 0 5 10 15 20