核电厂数字化化学与容积控制系统上充功能的可靠性分析

将可控链式核裂变技术用于电力生产是原子能利用的重要形式,其中又以水冷热中子反应堆技术为主。水冷堆核电厂数字化仪控系统是核电厂的神经中枢,提高其可靠性,对核安全具有重要意义。为解决核电厂数字化仪控系统实现的备用自投、启动失效等动态行为的可靠性问题,本文研究了化容系统动态故障树分析方法,根据上充控制涉及的控制系统结构和上充泵冷热备用控制逻辑,建立了上充功能失效的动态故障树模型;采用最小割集法和Markov模型进行可靠性定量分析。可靠度分析结果表明,冗余和备用提高了系统的可靠性;重要度分析结果表明,针对系统优化设计,应优先考虑电气开关柜和接线箱,检测维修应优先考虑电气开关柜、过程控制柜。     

动态故障树在主蒸汽管道破裂事故风险评价中的初步应用研究

冗余设计使核电厂系统广泛存在复杂时序失效行为,而基于静态故障树(Static fault tree, SFT)的事故风险评价无法对时序失效行为进行准确模拟。为解决这一问题,本工作提出一种基于事件树+动态故障树(Dynamic Fault Tree, DFT)的事故风险分析框架,并以典型三代压水堆主蒸汽管道破裂事故为例,开展动态事故风险案例分析。首先,建立主蒸汽管道破裂事故的事件树模型以及相关系统的DFT模型;其次,将系统故障树分为DFT模块和SFT模块,并将DFT树模块替换为超级事件参与后续计算;最后,采用割集法计算案例结果,并在相同条件下与传统SFT方法进行对比。案例分析结果表明：(1)相较于SFT方法,所提方法更为贴近系统的真实失效场景;(2)针对文中案例所提方法可以降低相关系统失效概率与部分事故序列的发生频率、有助于释放保守风险。     

基于1553B总线三冗余飞行控制系统设计与可靠性研究

对系统可靠性的探讨一直是航天飞行器设计过程中的首要议题，飞行控制系统作为核心系统，一旦出现故障会导致整个飞行任务的失败。以提升飞行可靠性需求为出发点，提出了一种基于1553B总线的飞行控制计算机三冗余设计方案，给出了冗余飞控系统的架构设计、控制板硬件构成、三模块同步方案和表决算法等设计方法，完成了飞行控制系统的冗余设计策略研究。为适应飞控系统的国产化、小型化、轻质化设计趋势，采用了基于国产SoC芯片的SiP模块以实现工程化。为研究三冗余系统方案可靠性，分析其工作状态建立了Markov模型。最后以Simulink图形化建模方法完成了相关仿真，通过对系统进行典型故障注入验证了冗余管理算法，仿真结果表明提高系统故障检测覆盖率有利于增强系统可靠性。     

低温恒温器控制可靠性优化及分析

低温恒温器安全阀和爆破片动作引起的低温系统故障对ADS注入器II直线加速器的运行效率和维护成本造成了较大影响。自行研制的多路调节阀手动控制器在不改变现有低温控制系统的前提下,实现了低温恒温器回气阀的冗余控制。通过运用独立失效可靠性模型,定性和定量分析改造前后低温恒温器控制的可靠性变化,证明低温恒温器控制可靠性得到了提高。该技术路线对CiADS低温控制系统的可靠性设计有借鉴意义。     

二元决策图和故障树相融合的无线传感器网络可靠性分析

为了提高无线传感器分析网络可靠性,提出一种基于二元决策图和故障树相融合的无线传感器网络可靠分析方法;首先根据无线传感器网络拓扑结构建立了故障树模型,然后将无线传感器网络故障树转化为二元决策图结构,最后采用仿真实验分析了不同节点冗余度、不同跳数条件下无线传感器网络的可靠性;仿真结果表明,文章方法的分析结果可以帮助无线传感器网络性能的优化,可以提高无线传感器网络的可靠性。     

基于动态故障树的核电站蒸汽发生器液位控制系统可靠性研究

蒸汽发生器作为压水堆核电站一、二回路之间重要的连接设备,蒸汽发生器液位控制系统(Steam Generator Water Level Control System,SGWLCS)的可靠性直接影响核电站的安全性与发电效率.基于蒸汽发生器液位控制系统的系统构成与控制逻辑,本工作采用动态故障树对SGWLCS进行可靠性建模,...     

冗余技术提高PLC控制系统可靠性的研究

针对工业现场对PLC控制系统可靠性提出更高的要求,提出利用冗余技术提高其可靠性。分析了硬件冗余和软件冗余在PLC控制系统中的应用,详细阐述了PLC控制器、输入输出口、通讯网络和电源各自的冗余方法,并着重以西门子300/400系列PLC为例进行了软硬件冗余的架构和原理分析。最后对冗余控制系统的可靠性进行分析,结果表明,使用冗余技术可使PLC控制系统的可靠性得到明显提高。     

基于模糊PID的UEGO传感器控制方法研究

宽域废气氧(Universal Exhaust Gas Oxygen,简称UEGO)传感器具有较宽的空燃比测量范围,广泛地应用于稀燃发动机空燃比控制系统。UEGO传感器需要配套控制器才能正常工作,通过控制传感器的温度和泵电流,实现空燃比的测量。然而,UEGO传感器温度具有非线性,泵电流参数存在摄动,给其控制带来了困难。为了缩短冷启动时间,采用斜坡加热与模糊PI相结合的分段温度控制策略,以克服温度的非线性和冷启动的加热限制;采用基于OE模型的系统辨识法,建立不同工况下的泵电流模型,据此采用模糊PID的控制方法提高泵电流的控制精度与响应速度,克服泵电流参数不确定性的影响,从而提高传感器的动态性能。在空气环境和混合气配气平台上进行实验,结果表明：UEGO传感器冷启动时间少于20s,温度控制精度较高,泵电流调节时间为191ms,动态响应速度快、抗干扰能力强。     

压水堆核电厂余热排出系统的可靠性建模与分析

为提高压水堆余热排出系统(RHRS)可靠性,对RHRS的定期检修与维护提供指导与参考,本研究采用故障树对RHRS进行可靠性建模,对系统部件进行重要度指标评价。基于重要度指标评价结果提出了含公用备件的冷备系统的改进方案,引入动态故障树冷备门描述其失效模式,利用Markov模型进行定量分析。研究结果表明,优化后的RHRS可靠度有明显提升。     

涡桨发动机螺旋桨建模与控制系统设计研究

针对涡桨发动机全权限数字电子控制技术对螺旋桨控制的计算精度和实时性要求,建立了某型发动机螺旋桨实时模型并设计了其控制系统。基于最小二乘辨识方法,应用试车数据建立了螺旋桨实时动态数学模型;采用前向拉力控制模式,设计了螺旋桨转速控制系统,并对模型和控制系统进行仿真验证。结果表明,辨识所得模型满足计算精度和实时性的要求,控制系统能够保证螺旋桨在各个工作状态下安全稳定工作、满足转速控制的需求,具有良好的工程应用价值。     

一种改进型动态矩阵控制在水箱液位系统中的应用

针对三容水箱液位控制的多变量、强耦合、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了在一种在状态空间方程形式下的多变量动态矩阵控制（Dynamic Matrix Control, DMC）和分数阶PID (FOPID)控制相结合的新型模型预测控算法（MFOPID-DMC）,以改善控制品质。用李雅普诺夫第二方法证明该算法的稳定性。将该算法应用在三容水箱液位控制系统,并与FOPID和DMC控制效果进行对比。仿真结果表明,该算法克服了FOPID超调大和DMC动态响应慢的不足,是一种鲁棒性较强、控制精度高的控制策略,较好的解决了三容水箱液位控制系统的耦合性、难以建立数学模型等问题。     

多模冗余可重构计算机可靠性研究

为了以最小代价提高多模可重构计算机的可靠性,需要结合系统体积功耗等因素,对不同计算机体系结构的可靠性进行评估。首先,针对三模冗余、三热一冷以及四模热备这几种不同冗余可重构计算机体系结构,给出了他们的故障状态转移图。其次,运用马尔可夫模型理论,对这些计算机结构进行可靠性建模。第三,根据上述三种系统的可靠性模型,在考虑失效率和维修率两个参数对系统可靠性影响的情况下,对各结构的可靠性指标进行了评价。结果表明,三热一冷的可靠性大于三模冗余,而小于四模热备。但综合考虑系统的可靠度、体积、功耗等因素后,在这几种形式的表决系统中,三热一冷是最优的。同时,设计完善的三模可重构系统可靠度会比一个设计不合理的四模可重构系统要高。     

CO2混合工质冷电联合循环非设计最佳运行组分研究

本文针对耦合在冷藏车上的CO₂混合工质冷电联合循环系统，对其道路运行时的非设计性能进行分析。首先，根据道路运行参数，对内燃机的工况变化区间进行了归类划分；随后，依次建立了稳态设计模型和非设计计算模型。计算结果显示，对于整个道路工况下不同的发动机运行工况，最佳的混合工质CO₂充注比例不同；另一方面，对于整个道路运行工况下的综合性能表现，考虑非设计运行与只考虑稳态设计的系统最优混合工质CO₂充注比例相近。     

不同工质下热力学排气系统的压力控制及运行特性

以低温贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m~3低温贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76W/m~2为例,计算了不同贮存工质(液氢、液氮、液氧)下贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,相同漏热率下液氢贮箱的气枕升压速率远大于相同充注率下的液氮和液氧贮箱升压速率;TVS运行后三种工质贮箱压力均可有效地控制在165.5~172.4kPa范围内。对比了不同工质热力学排气系统的运行周期、运行时间及排气量等关键参数,同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。     

一类分时冗余系统的累伤可靠性模型及其参数估计

在不考虑部件每一次修如新的条件下,给出了物理系统状态失效时间的一种等效方法,建立了需要周期更换部件状态的分时冗余系统的累积损伤可靠性模型,并基于Weibull分布对相应模型参数进行了估计,并给出了一个用于评价系统可靠性的仿真方法. 为验证模型与仿真方法的有效性,对一个1/3型机械系统的可靠性进行了分析. 关键词： 分时冗余系统 可靠性 累积损伤模型 物理失效     

基于OTN技术的光路自动保护倒换可靠性分析

电力通信网可靠性在智能电网安全运行中起着至关重要的作用。采用层次化建模思想建立了典型电力通信系统的可靠性模型。首先,采用自顶向下分解法,将典型配电网通信系统解构成终端层子系统、接入层子系统、子站通信层子系统和主站控制层子系统;然后,采用平均故障间隔时间、平均无故障运行时间、平均修复时间等参数评估通信基础产品的可靠度,采用非冗余系统、完全冗余系统,部分冗余系统,以及旁联系统评估各个子系统的可靠度;最后,采用自底向上合成法,根据系统的拓扑结构评估整个网络的可靠性。提出的可靠性分析方法为电力通信网可靠性评估方法提供了理论依据。     

多工段多工位泵试验台控制方案设计

为了准确测量、改进泵的各项水力性能并对相关试验参数进行记录，需要一个可靠运行、试验精度高的泵试验台。针对上述目标，介绍了正在建设中的多工段多工位泵试验台控制方案中四个关键点的设计方案，包括控制系统设计、抗干扰设计、主动力装置（变频器）的控制设计和数据采集设计。在这四个关键点的设计上均提出了几种可供选择的方案并最终根据项目要求和工程经验做出了选择。同时这些设计充分应用了目前比较先进的数字化传输控制技术、环网冗余技术、光纤隔离技术及其它稳定获取数据的技术，这对泵试验台的连续可靠运行和稳定可靠的获取试验数据尤为关键。这些经过仔细比较选用的方案具有很高的可靠性、获取数据的准确性和一致性、操作的简便性和良好的经济性。     

微型燃气轮机动态模拟与分析

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、转轴转动惯性等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速简单和回热型微型燃气轮机的系统动态模型及其控制系统模型,对其冷启动、升降负荷和甩负荷动态过程进行了动态模拟,并对两者的动态性能进行了对比。结果表明,系统动态模型能够有效地对系统的各个典型动态过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微燃机控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;回热器的热惯性和扰动幅度是影响微燃机系统响应的重要因素。     

泵检修技能人才培养模式探索

泵检修技能人才是核电厂能够安全运行的骨干力量。面对我国核电事业的发展机遇与挑战,文中从分析核电工程用泵的发展趋势和泵检修实验室建设入手,探讨泵检修技能人才的培养模式,该模式由模块化技能实习系统以及实习管理组成,能够适应核电发展的需要,为社会培养具有专业理论和实践技能的外向型高等职业技能人才。     

一种高可靠宇航控制器设计及可靠性评估

将8051、存储器等IP核集成在FPGA内部, 可实现宇航控制器高可靠、小型化的应用需求。但FPGA在空间环境中容易发生单粒子翻转事件（SEU）,影响系统正常功能,常采用在FPGA内部进行三模冗余（TMR）设计。针对三模冗余系统无法纠正配置区中发生的SEU故障,提出了一种采用三模冗余架构并对FPGA配置区域进行刷新重载的解决方案,同时采用马尔可夫模型对该设计方案进行了可靠性评估和仿真。结果表明,采用该设计架构的宇航控制器具有较高的可靠性与安全性,可实现飞行器的长期稳定运行。