SIMULINK仿真技术在压水堆净化系统可靠性GO法分析中的应用

作者:黄涛;蔡琦;赵新文;谢海燕 刊名:核动力工程 上传者:雷玉琳

【摘要】以压水堆净化系统为例,根据GO法的运算法则构建了仿真模型,并根据净化系统的GO图建立了系统的可靠性分析SIMULINK仿真界面。同时,用建立的仿真分析界面分析了是否考虑共有信号对系统可靠性的影响,并进一步证明了GO法分析时考虑共有信号的必要性。研究表明,模块化的SIMULINK仿真技术可以减少GO法计算的复杂程度和降低工作人员的工作量。

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核 动 力 工 程 Nuclear Power Engineering 第 31 卷 第 1 期 2 0 1 0 年2 月 Vol. 31. No.1 Feb. 2 0 1 0 文章编号:0258-0926(2010)01-0088-04 SIMULINK 仿真技术在压水堆净化系统 可靠性 GO 法分析中的应用 黄 涛,蔡 琦,赵新文,谢海燕 (海军工程大学船舶与动力学院,武汉,430033) 摘要:以压水堆净化系统为例,根据 GO 法的运算法则构建了仿真模型,并根据净化系统的 GO 图建立了系统的可靠性分析 SIMULINK 仿真界面。同时,用建立的仿真分析界面分析了是否考虑共有信号对系统可靠性的影响,并进一步证明了 GO 法分析时考虑共有信号的必要性。研究表明,模块化的 SIMULINK 仿真技术可以减少 GO 法计算的复杂程度和降低工作人员的工作量。 关键词:GO 法;共有信号;可靠性;压水堆 中图分类号:TL364+.1 文献标识码:A 1 前 言 GO 法[1]的特点是基于信号流状态联合概率计算,分析过程是从输入事件开始,经过一个 GO 模型的计算确定系统的最终概率,因此适用于有多状态、多时序的系统,尤其是有实际物流(液流、气流、电流等)的生产过程的安全性分析。 SIMULINK 是 MATLAB 中用来建模、仿真和分析动态多维系统的交互工具,完全支持图形用户界面,用户只需进行简单的拖曳操作就可以构造出复杂的仿真模型。SIMULINK 还适于分析和计算各种信号,这些特点使得用 SIMULINK 对 GO 法建立仿真模块成为可能。 本文以压水堆净化系统为例,根据 GO 法的运算法则构建了最常用的 5 个 GO 法操作符的仿真模型,并根据净化系统的 GO 图建立了系统的可靠性分析仿真界面。同时,用建立的仿真分析界面分析了是否考虑共有信号[2]对系统可靠性的影响。 2 可修系统GO法操作符计算模块的建立 两状态元件、信号发生器、或门、与门、常开元件和常断元件是使用SIMULINK对GO法的 6 个最常用操作符,按其运算法则建立计算模块。 在对 GO 法操作符进行建模前先建立计算部 件成功概率的模块。对运行的可修系统,当一个部件发生故障后会马上被检测出来并进行修复,故障发生和修复的概率是随机的。设部件的故障率为 λ,修复率为 µ,则有: [])(0.1)( d )(d tPµtλP t tP −+−= (1) 式中,P(t)表示部件处于完好状态的概率。设初始状态 P(0)=P0,则每个部件的成功概率为: ()[]tλµ λµ Pλµµ µλ µ tP exp )( )( 0 +− + +− − + = (2) 根据式(2),选用 SIMULINK 中的数学运算模板中提供的加、减、乘、除模块及数学函数模块可构造出如图 1 的模型。 2.1 两状态元件 两状态元件是类型 1 操作符,用来模拟只有两种状态的元部件。设: c P 为操作符所代表的元部件的成功概率;S(t)代表输入信号;R(t)代表输出信号;则输出信号强度为: ( ) ( ) ( )tPtStR = (3) 根据此操作符的运算特点,选用 SIMULINK 的数学运算模板中乘法模块,并用输入信号乘以部件成功概率计算模块,则该模块就能实现两状态元件的运算规则。两状态部件模块结构如图 2 所示。 收稿日期:2008-12-18;修回日期:2009-08-24 黄 涛等:SIMULINK 仿真技术在压水堆净化系统可靠性 GO 法分析中的应用 89 图 2 可修系统中两状态部件的 SIMULINK

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