بخشی از مقاله
چکیده:
فشارنده با داشتن وظیفه تنظیم فشار و حفظ تعادل آب در مدار اول نیروگاه های هستهای آب تحت فشار - PWR - یکی از اجزای مهم و کلیدی راکتور هستهای PWR به شمار می رود که کنترل سطح آب در آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
متغیرهای کنترلی به دلیل تغییراتی چون تغییر سطح کاری راکتور، اغتشاشات ناشی از تغییرات دمای آب ورودی به مدار اول و یا حوادث، تمایل به تغییر دارند که سیستم کنترل سطح آب طراحی شده باید با آن مقابله کند. امروزه از کنترلکنندههای PID به این منظور استفاده میشود. در این پژوهش با پیشنهاد و مقایسه روشی مبتنی بر IMC و مقایسه آن با روش PID برتری روش پیشهادی از نظر مقاومت و کارایی نشان داده شده است.
مقدمه :
فشارنده یکی از اجزای مهم و مسئول تامین فشار آب راکتور هستهای آب تحت فشار است. سیستم کنترل آن مسئول تامین فشار کاری راکتور با استفاده از اسپری و گرمکن برقی و تنظیم سطح آب فشارنده با استفاده از سیستم تامین آب مازاد است.
شکل:1 دیاگرام مدار اول نیروگاه هستهای PWR
شکل 1 اجزای اصلی یک راکتور PWR نوعی را شامل محفظه راکتور، پمپ اصلی گردش، مولد بخار و فشارنده نشان میدهد. فشارنده یک محفظه عمودی است که آب در دمای اشباع در آن قرار دارد و معمولا از کنترلکنندههای PID برای کنترل سطح آب آن استفاده می شود.
یی و همکارانش - 2009 - با استفاده از توصیف جدولی تحلیلی از دینامیک کنترلکننده فازی و کنترلکنندهای CMAC مبتنی بر شبکههای عصبی ارائه دادند
در سال 2010 یه و همکارانش استفاده از شبکه عصبی برای تنظیم کنترلکننده PID را برای بهبود کیفیت و مقاومت در برابر تداخل پیشنهاد دادند .[4] گئو و همکارانش - 2011 - استفاده از منطق فازی برای تنظیم کنترلکننده PI را پیشنهاد دادند [5] و ژان و همکارانش - 2012 - کنترلکنندهای PID فازی برای پاسخ در شرایط گذرا ارائه دادند [6]که وجه اشتراک همه این روش ها مدل پایه نبودن آنهاست لذا بر آن شدیم تا روشی مدل پایه برای تعقیب سطح مطلوب و حذف اغتشاش به منظور کنترل سطح آب فشارنده ارائه دهیم . در سال 2013 آقای ژاپلینسکی و همکاران روشی مبتنی بر فیدبک حالت [2] پیشنهاد دادند که مبنای این کار قرار گرفت.
کنترل سطح آب:
یکی از عوامل موثر در پایداری و ایمنی راکتورهای هستهای، پایداری سطح آب در فشارنده است. سیستم کنترل سطح آب فشارنده باید تغییرات سطح آب فشارنده را که اغلب ناشی از تغییر دمای آب مدار اول است مهار کند. از سوی دیگر، تنظیم سطح آب در فشارنده به منظور عملکرد مناسب گرمکنهای فشارنده به منظور تنظیم فشار ضروری میباشد. سیستم کنترل طراحی شده بر اساس تنظیم دبی آب خنک کننده ورودی به مدار اول به منظور ثابت نگه داشتن سطح آب فشارنده عمل میکند
به خاطر ماهیت دو فازی آب در فشارنده برای کنترل سطح آب باید بر رفتار غیرکمینهفازی آن که منجر به رفتار دینامیک معکوس در فشارنده نسبت به تغییرات سطح آب می گردد، غلبه شود. به این منظور روش توانمند کنترل مدل داخلی در این پژوهش استفاده میشود.
روش کار :
یکی از راههای مهار یک سیستم غیرکمینه فاز استفاده از روش کنترل مدل داخلی است. در شکل 2، ساختار کنترل مدل داخلی - IMC - ارائه شده است.
در این شکل، P سیستم واقعی تحت کنترل، ̃ مدل خطی از سیستم فشارنده به عنوان مدل داخلی و Q کنترلکننده IMC می باشند.
مدل سازی:
برای انجام این پژوهش از مدل دینامیکی غیرخطی اعتبارسنجی شده حاکم بر فشارنده که از کل معادلات حاکم بر مدار اول استخراج شده است، استفاده میگردد. اساس این معادلات پایستگی جرم و تعادل انرژی در مدار اول است. و آب فشارنده هم جزء مدار اول در نظر گرفته شده است
