论文总字数：25202字

摘 要

关键词：核动力装置；iFIX组态软件；协调控制系统；报警系统

THE SIMULATION STUDY ON COORDINATED CONTROL SYSTEM OF A LARGE-SIZED NUCLEAR POWER EQUIPMENT

03011408 Wang Xinlong

Supervised by Hua Yongming

Abstract：The large-scale nuclear power equipment have high performance of power, less fuel consumption and other unique advantages，but its complexity ，and have many devices ，In the process of running the operation and control ，the parameters and the equipment what necessary to adjust and control is a lot，so the automated and coordinated control system must be used. And because of the specialty of nuclear power and the factors about safety and economic aspects，some experiments and operator training cannot run in the factual operating system. Therefore, the computer simulation technology is very meaningful for analyze, verify operating procedures and training of operators. The study used IFIX configuration software to design and perfect the user interface and control system, alarm system of marine nuclear power equipment. At the same, programs and data communications system has been optimized to a certain extent. This article specifically describes the design of coordination control the alarm system, the layout about screen. Meantime, the article analyzes database interaction of this simulation system, and present solutions for the problems, for example response in screen is not the normal, etc.

Key words: Marine nuclear power; IFIX configuration software; Coordinated control system; Alarm system

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 本项目的任务及研究方案 2

第二章 大型核动力装置系统介绍 3

2.1 系统的仿真对象 3

2.2 系统的信息交互 3

第三章 IFIX界面使用的标签组 4

3.1 标签组的使用 4

3.2 CCS以及SCS面板中标签组的布置 5

第四章 核动力协调控制系统设计 7

4.1 核动力协调控制系统核反应堆部分设计 7

4.1.1 核反应堆中控制棒的设计 7

4.1.2 核反应堆中控制棒组控的设计 8

4.1.3 核反应堆中堆总控的设计 9

4.1.4 核反应堆中手动停堆按钮的设计 11

4.2 核动力协调控制系统汽机部分设计 12

4.2.1 汽机的机桨啮合开关设计 12

4.2.2 汽机的挂闸/脱扣开关设计 14

4.2.3 汽机的转速控制装置设计 16

4.3 核动力协调控制系统主控界面设计 17

第五章 核动力系统报警系统设计 19

5.1 报警系统中的报警光字牌 19

5.2 报警系统中的报警一览表格 22

5.3 NCS_prepare程序的相关修改 24

第六章 核动力系统操作界面以及通讯优化 28

6.1 对界面操作响应迟钝或失效问题的改进 28

6.2 对软件通讯误报错的屏蔽 29

第七章 结论 31

7.1 总结 31

7.2 展望 31

致 谢 32

参考文献 33

大型核动力装置协调控制系统仿真研究

第一章 绪论

1.1 研究背景

核能指的是利用可控的核反应来获得的能量，核动力是指将核能转化为热量、动能甚至电能后再产生的动力。在核反应堆中，核燃料（例如U-235）在可受控制的条件下发生核裂变，核能以热量的形式释放出来，而这些热量由一回路的工质水带到蒸汽发生器，在二回路中产生蒸汽，蒸汽再推动汽轮机转动，这时汽轮机可以直接提供动力，也可以连接到发电机上用于产生电能^[1]。

现代常见船舶的动力装置一般是以普通化石燃料来产生蒸汽从而带动汽轮机提供动力，而当以核动力装置来作为船舶的一种主动力装置时，其主要部分是核反应堆，这相当于锅炉的炉膛和燃烧室，核燃料在其中进行链式反应并放出大量热量，这些热量课用来产生蒸汽推动汽机做功。核动力装置的优点可以表现为功率大，燃料消耗量少，一次装填核燃料可以用上好几年。所以说大型船舶采用核动力作为推进动力具有很高的优越性：动力足够大，占用空间少，续航能力强^[2]。此外，核动力装置有着不需要空气助燃就可获得能量的特点，这对于潜艇来说，可以减少潜艇的耗氧量和所需的储氧量，意味着潜艇可以大大增加潜入海底的最大时长，这点对潜艇尤其具有特殊意义。

在全球化石能源逐渐减少和石油价格危机的背景下，用核动力为主动力装置来替换现有普遍应用的常规化石能源主动力装置，已成为船舶技术发展的新方向^[2]。中国作为世界上最大的石油进口国之一，石油能源消耗量相当大，与此同时，由于我国进口原油的主要来源地存在着敏感而又复杂的政治、经济、民族和宗教等方面问题，我国的石油资源战略极有可能被动地受制于人。核动力装置船舶使用一种独立于石油之外的能源，就可以在很大程度上减轻了使用单一能源的所存在的风险，提高我国能源利用与抵御能源危机的能力，从全局角度来看这一点至关重要。

在核动力装置的运行操作过程中，操纵人员往往承受很大的精神压力，特别是在系统发生异常或故障时，这些压力往往会影响操纵员判断力和信息处理能力。核电厂所发生的事故中，多数是由操作员的失误直接或间接引发的。核动力装置的系统复杂，设备众多，在运行过程中需要调节的参数和控制的设备也很多，必须采用自动化的协调控制系统，否则过多繁琐复杂的操作会使得操作的失误增多，严重时还会造成事故。

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