高温液态铅铋材料回路控制及故障诊断技术的研究

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1、中国科学技术大学博士学位论文高温液态铅铋材料回路控制及故障诊断技术的研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：姚传明核能科学与工程黄群英研究员朱志强副研究员二O一四年五月七日IIIIIIIIIllIIIIIIIIII111Y2601805．UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeStudyonTechniquesofControlandFaultDiagnosisforHighTemperatureLiquidLead·BismuthMaterial

2、LoopAuthor’SName：ChuanmingYaoSpeciality：NuclearEnergyScienceandEngineeringSupervisor：Prof．QunyingHuangFinishedtime：AssociateProf．ZhiqiangZhuMay7m，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特JjlJ；tJH以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的

3、说明。作者签名：拯I查蛆签字日期：2Q睦!!§二!笪中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。财公开口保密(——年)作者签名：签字日期：推§玺蜢丝盥虹』导师签名签字日期：桦牡摘

4、要高温液态铅铋回路的建造和运行为第四代先进铅铋反应堆提供了相关实验数据和工程设计经验，具有重要的科研和工程价值。随着铅铋回路装置的复杂性不断增加，提高回路运行的安全性、最大程度地保证回路连续稳定运行成为铅铋回路运行技术的重要研究内容。本文以高温液态铅铋材料实验回路的控制系统和故障诊断系统为研究主题，分别对铅铋回路控制系统的数字化和虚拟化、控制系统冗余性和控制策略、控制系统的故障诊断进行了细致的研究，相关技术可以为铅铋回路的稳定运行提供有力的保障。主要研究内容包括：控制系统研究中，1)对高温液态铅铋回路换热、流量和加热控制进行了理论分析，为控制系统的

5、设计和研究奠定了基础。2)在给出了回路运行特点和综合对比分析了PLC及数据采集卡控制系统的基础上，设计了以采用PLC与数据采集卡为主要硬件的回路数字化控制系统，该系统稳定可靠、自动化程度高且抗干扰能力强。基于虚拟化计算机技术，设计了虚拟化控制系统，实现了控制系统数据的网络化和应用桌面的无缝切换。进而在满足系统柔性的前提下，保证了控制系统的可靠性。3)在分析串并联冗余对系统可靠性、平均无故障时间影响的基础上，研究了以PLCCPU为研究对象的多冗余度对控制系统可靠性的影响。通过仿真分析，设计了采用双CPU的“先并后串”的系统冗余方案。4)在回路控制策略

6、研究中，分析了PID的控制特点，并将变论域模糊自适应PID和积分分离式PID控制方法进行结合，设计了积分分离式变论域模糊PID控制方法。着重研究了该控制方法在电磁流量计加热系统中的应用，并通过理论仿真和实验两方面验证了该方法的可行性，且具有较强的稳定性和鲁棒性，为回路控制提供了一种新的策略。故障诊断研究中，1)分析了回路运行的故障机理，给出了回路安全等级和故障种类，并由此设计了回路现场层、系统层和网络层故障诊断系统。2)基于模糊逻辑推理理论，研究了回路电动阀门的故障诊断，获得了电动阀门的诊断策略。3)提出了基于数据趋势分析的故障诊断判据，通过理论分

7、析和实验验证了判据的合理性，提高了诊断的可靠性。4)基于Web数据库和虚拟仪器技术，设计并实现了回路网络化故障诊断系统，结果表明，故障诊断系统可实时监控并诊断回路运行，无漏诊断和误诊断。关键词：铅铋回路虚拟化控制系统变论域模糊PID故障诊断趋势分析本论文研究得到中国科学院战略先导科技专项“未来先进核裂变能一ADS嬗变系统”(编号：XDA03040000)、国家自然科学基金项目(编号：11302224和91026002)等支持。AbstractABSTRACTEstablishedandoperationhightemperature№uidlead

8、-bismuth(LBE)loopfor4thadvancedlead—bisumuthreactor,itprovide