كنترل سطح آب مولد بخار در نيروگاههاي هسته اي آب تحت فشار با استفاده از كنترل مد لغزش ديناميكي مبتني بر روش كنترل مدل داخلي

Control of Steam generator water level in the pressurized water Nuclear Power Plants using Dynamic Sliding Mode Control based on the Internal Model Control method

مولد بخار يك بخش مهم و حياتي در نيروگاه هسته اي است. كنترل مناسب سطح آب يك مولد بخار هسته اي به منظور حفظ منبع خنك كننده راكتور هسته اي و جلوگيري از آسيب به پره هاي توربين از اهميت زيادي برخوردار است. مشكل كنترل سطح آب مولد بخار علت اصلي خاموش شدن ناگهاني نيروگاه هاي هسته اي است كه بايد براي ايمني و در دسترس بودن نيروگاه در نظر گرفته شود. مسئله كنترل به خصوص در سطوح كم قدرت با توجه به پديده انقباض و انبساط و خطاهاي اندازه گيري جريان چالش برانگيز است،. علاوه بر اين، ديناميك مولد بخار با تغييرات سطح توان تغيير مي كند. بنابراين، بهبود سيستم كنترل سطح آب مولد بخار ضروري است. در اين مقاله، يك كنترل مد لغزشي ديناميكي بر اساس روش كنترل مدل داخلي براي مسئله كنترل سطح، توسعه يافته است. روش پيشنهادي ويژگي هاي ديناميكي مورد نظر را در تمامي فرايند خروجي مستقل از اغتشاشات برآورده كرده است. نتايج شبيه سازي براي نشان دادن اثر بخشي كنترلر پيشنهادي از نظر عملكرد، مقاومت و پايداري ارائه شده است.

Steam Generator (SG) is a crucial component of nuclear power plant. The proper water level control of a nuclear steam generator is of great importance in order to secure the sufficient cooling source of the nuclear reactor and to prevent damage of turbine blades. The water level control problem of steam generators has been a main cause of unexpected shutdowns of nuclear power plants which must be considered for plant safety and availability. The control problem is challenging, especially at low power levels due to shrink and swell phenomena and flow measurement errors. Moreover, the dynamics of steam generator vary as the power level changes. Therefore, it is necessary to improve the water level control system of SG. In this paper, a dynamic sliding mode control based on the Internal Model Control method is developed for the level control problem. The proposed method exhibits the desired dynamic properties during the entire output tracking process independent of perturbations. Simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed controller in terms of performance, robustness and stability.