本發(fā)明涉及核環(huán)吊施工，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)核環(huán)吊使用新蒸汽發(fā)生器時(shí)，需將新蒸汽發(fā)生器從水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)方式為通過(guò)小車提升蒸汽發(fā)生器一端，使新蒸汽發(fā)生器以翻轉(zhuǎn)支架u型座為圓心從水平旋轉(zhuǎn)約90°到垂直狀態(tài)；當(dāng)核環(huán)吊使用舊蒸汽發(fā)生器時(shí)，需將其從豎直狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)方式為通過(guò)小車提吊蒸汽發(fā)生器一端，緩慢下降，使蒸汽發(fā)生器以翻轉(zhuǎn)支架u型座為圓心從垂直旋轉(zhuǎn)約90°到水平狀態(tài)。

2、當(dāng)前核環(huán)吊關(guān)于蒸汽發(fā)生器的更換，主要采用的方式為司機(jī)室工作人員分別對(duì)水平小車(安裝小車和工作小車)和豎直提升吊鉤進(jìn)行步進(jìn)式控制，進(jìn)而完成蒸汽發(fā)生器的更換，該方案需提前對(duì)工作人員進(jìn)行特殊培訓(xùn)，需要較高培訓(xùn)費(fèi)用與時(shí)間，且整個(gè)更換過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，更換過(guò)程中需要通過(guò)肉眼來(lái)判斷水平小車與豎直提升吊鉤是否處于同步運(yùn)動(dòng)階段，而工人易疲勞，安全無(wú)法保障。且在實(shí)際工作中，其各組成部件(安裝小車、工作小車、繩索)的運(yùn)動(dòng)情況非常復(fù)雜，特別是由于小車行走過(guò)快和起升不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，使得控制精度降低，造成小車在軌道上摩擦、震動(dòng)，設(shè)備產(chǎn)生大幅度晃動(dòng)的情況，嚴(yán)重影響了環(huán)吊過(guò)程的安全性。核環(huán)吊作為大型特種起重機(jī)，由于其特殊的工作環(huán)境，導(dǎo)致其不能進(jìn)行多次重復(fù)的物理實(shí)驗(yàn)來(lái)了解整機(jī)的運(yùn)行特性以及運(yùn)行參數(shù)的變化情況，所以需要通過(guò)理論計(jì)算與仿真相結(jié)合的方式得到其運(yùn)行參數(shù)。

3、有鑒于此，為了應(yīng)對(duì)自動(dòng)化翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，以及驗(yàn)證自動(dòng)化翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制算法的有效性，亟需研發(fā)一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明目的在于：提供一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法和系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其包括以下步驟：

3、s1、對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型建模，所述核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)包括水平小車系統(tǒng)和起升下降系統(tǒng)；所述水平小車系統(tǒng)包括順次連接的小車行駛電機(jī)系統(tǒng)和車輪軌系統(tǒng)；所述起升下降系統(tǒng)包括順次連接的升降電機(jī)系統(tǒng)、卷筒系統(tǒng)、吊鉤和起吊梁構(gòu)成的第一負(fù)載系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器構(gòu)成的第二負(fù)載系統(tǒng)；

4、s2、利用機(jī)械模擬軟件搭建核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的仿真物理模型；

5、s3、將用于對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的控制算法導(dǎo)入到所述機(jī)械模擬軟件，得到核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。

6、在本發(fā)明核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述步驟s1具體包括：利用動(dòng)量矩定理、齒輪傳動(dòng)理論、牛頓定理和黏著理論，構(gòu)建工作小車行駛電機(jī)轉(zhuǎn)矩和工作小車位置、速度、加速度的第一拉格朗日方程，構(gòu)建安裝小車行駛電機(jī)轉(zhuǎn)矩和安裝小車位置、速度、加速度的第二拉格朗日方程；

7、構(gòu)建能夠描述電能力矩輸入和升降減速器角速度輸出之間關(guān)系的升降電機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；然后分析卷筒系統(tǒng)中，鋼絲繩繞進(jìn)以及繞出卷筒時(shí)所受的拉力變化函數(shù)關(guān)系；建立了第一負(fù)載系統(tǒng)和第二負(fù)載系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型；

8、令蒸汽發(fā)生器翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，起吊梁吊鉤和蒸汽發(fā)生器吊耳之間的繩長(zhǎng)l3固定不變，且翻轉(zhuǎn)過(guò)程中蒸汽發(fā)生器的起升下降和行走的總加速度不超過(guò)0.2g，所述g為重力加速度，獲得核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立系統(tǒng)，其包括：

10、動(dòng)力學(xué)模型建模模塊，用于對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型建模，所述核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)包括水平小車系統(tǒng)和起升下降系統(tǒng)；所述水平小車系統(tǒng)包括順次連接的小車行駛電機(jī)系統(tǒng)和車輪軌系統(tǒng)；所述起升下降系統(tǒng)包括順次連接的升降電機(jī)系統(tǒng)、卷筒系統(tǒng)、吊鉤和起吊梁構(gòu)成的第一負(fù)載系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器構(gòu)成的第二負(fù)載系統(tǒng)；

11、機(jī)械模擬模塊，載有機(jī)械模擬軟件，用于利用機(jī)械模擬軟件搭建核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的仿真物理模型；

12、控制算法模塊，用于獲得對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的控制算法并傳輸至所述機(jī)械模擬模塊；

13、具有控制算法的所述仿真物理模型為核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。

14、第三方面，本發(fā)明提供了一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型，所述仿真模型為采用如第一方面所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法所建立的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。

15、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)本所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括指令，當(dāng)所述指令在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面所述的一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法的各個(gè)步驟。

16、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明先對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型建模，并具體將核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)從水平小車系統(tǒng)和起升下降系統(tǒng)進(jìn)行具體解析，水平小車系統(tǒng)包括順次連接的小車行駛電機(jī)系統(tǒng)和車輪軌系統(tǒng)，起升下降系統(tǒng)包括順次連接的升降電機(jī)系統(tǒng)、卷筒系統(tǒng)、吊鉤和起吊梁構(gòu)成的第一負(fù)載系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器構(gòu)成的第二負(fù)載系統(tǒng)；基于此劃分方式獲得核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，然后基于動(dòng)力學(xué)模型確定仿真物理模型，將用于對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的控制算法作用在仿真物理模型中，得到核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。采用本發(fā)明的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型，則不需要提前對(duì)工作人員進(jìn)行特殊培訓(xùn)，可采用該仿真模型進(jìn)行具體模擬，然后工作人員按照模擬具體情況執(zhí)行即可實(shí)現(xiàn)核環(huán)吊關(guān)于蒸汽發(fā)生器的更換，無(wú)需依靠工作人員肉眼來(lái)判斷水平小車與豎直提升吊鉤是否處于同步運(yùn)動(dòng)階段，而且通過(guò)這一仿真模型能進(jìn)行多次重復(fù)的物理實(shí)驗(yàn)來(lái)了解整機(jī)的運(yùn)行特性以及運(yùn)行參數(shù)的變化情況，根據(jù)模擬進(jìn)行實(shí)操，能夠避免工作人員的過(guò)于依賴，也能夠不會(huì)出現(xiàn)小車行走過(guò)快和起升不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，使得設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生大幅度晃動(dòng)，提高了環(huán)吊過(guò)程的安全性。

技術(shù)特征：

1.一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述工作小車第一拉格朗日方程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述第一負(fù)載系統(tǒng)和第二負(fù)載系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型包括第一負(fù)載系統(tǒng)的第三拉格朗日方程、第一負(fù)載系統(tǒng)的第四拉格朗日方程和第二負(fù)載系統(tǒng)的第六拉格朗日方程；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述步驟s1得到的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述機(jī)械模擬軟件采用simscape?multibody，所述步驟s2具體為：利用soildworks進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，導(dǎo)入simscape?multibody進(jìn)行仿真，得到所述核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的仿真物理模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，還包括驗(yàn)證模型的步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，還包括優(yōu)化核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型的步驟，所述優(yōu)化步驟在所述驗(yàn)證模型的步驟之前、之中或之后。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述優(yōu)化核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型的步驟包括：進(jìn)行仿真分析得到仿真分析結(jié)果，將仿真分析結(jié)果和核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)際操作結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果優(yōu)化核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括：

11.一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立系統(tǒng)，其特征在于，包括：

12.一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型，其特征在于，所述仿真模型為采用權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法所建立的核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法和系統(tǒng)，仿真模型建立方法包括：對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模型建模，系統(tǒng)包括水平小車系統(tǒng)和起升下降系統(tǒng)；水平小車系統(tǒng)包括順次連接的小車行駛電機(jī)系統(tǒng)和車輪軌系統(tǒng)；起升下降系統(tǒng)包括順次連接的升降電機(jī)系統(tǒng)、卷筒系統(tǒng)、吊鉤和起吊梁構(gòu)成的第一負(fù)載系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器構(gòu)成的第二負(fù)載系統(tǒng)；利用機(jī)械模擬軟件搭建核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的仿真物理模型；將用于對(duì)核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的控制算法導(dǎo)入到機(jī)械模擬軟件，得到核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，采用本發(fā)明核環(huán)吊蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)仿真模型建立方法和系統(tǒng)能進(jìn)行多次重復(fù)的物理實(shí)驗(yàn)，可減少對(duì)工作人員的依賴，提高環(huán)吊過(guò)程的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：佃松宜,肖權(quán),李中萍,王強(qiáng),肖思革,賈軍輝,李佳斌,聶巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中廣核工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18