CN106650154A - 一种基于热力性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站设备可靠性监测技术领域，具体涉及一种基于热力性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，目的在于提供了一种设备可靠性监测的方法，弥补了现有阈值判断方法的误报缺陷，有效降低了设备工程师的工作量。其特征在于：它包括建立常规岛热力系统及设备性能模型的步骤和建立常规岛热力系统监测画面的步骤。本发明将常规岛设备可靠性监测手段从单一的阈值判断,改良为以基础测点阈值判断为主线，结合常规岛系统及设备性能指标阈值判断，减少了设备工程师工作量。结合多种手段确定成与相关指标的曲线，且预留调整页面，可根据设备性能的劣化及季节等条件的变化进行修正调整。
Description
技术领域
本发明属于核电站设备可靠性监测技术领域，具体涉及一种基于热力性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法。
背景技术
随着核电投产机组的不断增多，安全问题越来越受到重视，对于设备的运行可靠性状况的掌握成为紧要任务，因此国内开始慢慢开展关于设备可靠性管理的研究和试点。
现在在设备可靠性监测领域，最常用的方法是设备相关测点阈值监测方法，该方法特点是根据设备投运时的额定指标范围来设定阈值，现场操盘数据传输到实时数据库后，间隔固定时间从实时数据库读取数据进行可靠性判断，将设备可靠性等级区分为绿白黄红，来实现对于设备的可靠性监测。该技术针对设备运行的基础测点，无法直观展示设备的可靠性变化；大量测点进阈值判断，必然导致误报给设备工程师带来巨额工作量，对于核岛设备无可厚非，但是对于常规岛，需要一种有效减少误报改善监测效果的可靠性监测方法；而且随着设备劣化，投产时的设备指标阈值也会逐渐失效。
发明内容
本发明目的在于提供了一种设备可靠性监测的方法，对机组热力系统设备的性能指标进行监测，弥补了现有阈值判断方法的不足，有效降低了设备工程师的工作量。旨在通过挖掘设备投运额定运行参数、设备运行历史数据及设备大修或校核试验数据，来对设备实时基础参数有效性进行判断，有效的基础数据间隔固定时间进行加权统计，通过基于MATLAB的热力性能计算模型计算得出设备的性能指标，依据计算得到系统及设备宏观性能指标来评价设备运行可靠性。随着模型投运时间，可直观分析得到设备的可靠性变化。
本发明是这样实现的：
一种基于热力系统性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，包括如下步骤：
步骤1：建立常规岛热力系统及设备性能模型，包括以下步骤：
1.1：基础指标及性能指标阀值确定。
1.1.1：根据常规岛设备投运厂家提供的资料(例如汽机特性说明书，凝汽器说明书等)提取典型工况下的运行参数(二回路全流程各位置的流量、温度、焓值、干度)，并且整理成excel表，利用excel散点图功能将各工况下的参数拟合成关于相关指标(可选择电功率或主汽流量)的多项式。
1.1.2：利用实时数据库自带的数据提取工具(例如PI-datalink)分析系统及设备运行历史数据拟合各工况数据(二回路全流程各位置的流量、温度、焓值、干度)，按相同方法拟合成关于相关指标(可选择电功率或主汽流量)的多项式。
1.1.3：从电厂档案室及设备工程师处收集投运后机组及设备大修试验及校核试验等试验数据提取设备基础测点及性能变化参数表(二回路全流程各位置的流量、温度、焓值、干度)，按相同方法拟合成拟合各设备基础指标关于相关指标(可选择电功率或主汽流量)的多项式，拟合系统及设备性能指标关于相关指标的多项式。
1.2：系统及设备性能模型编写。使用调度工具从实时数据库按一定频率调用设备需要基础测点，在调度工具中配置好阈值后，工具对测点数据进行阈值判断有效性(判断在阈值范围外的测点即为坏点)，剔除坏点并生成坏点记录，剩余有效值按照监测间隔时间加权统计(一般时间间隔选取1小时，采用时间加权平均)，在MATLAB中编写机组热力系统及设备性能模型(基于等效焓降计算方法)，MATLAB接受调度工具的数据进行计算，并将计算结果输出至关系数据库oracle。
步骤2：建立常规岛热力系统监测画面；
2.1：热力系统监测画面绘制。根据1.1工作内容设定关系数据库性能指标的阈值，根据常规岛热力系统具体情况，使用PI-PROCESSBOOK绘制常规岛热力系统监控画面，并在相应位置标注二回路运行性能参数。性能参数可与性能指标阈值比较并将结果存储到数据库。
2.2：坏点列表。根据1.2中调度工具将坏点记录输出至oracle数据表中，并可在系统前台界面展示，可以让设备工程师更便捷的查找事故并进行处理。
2.3：指标追溯。通过在oracle数据库中建表并配置性能指标与其相对应的中间指标和基础测点，可以实现在前台点击性能指标后自动弹出相关指标。当性能指标出现异常时，可逐级追溯至基础指标，并显示追溯中间过程计算方法及中间过程值，使工程师掌握设备性能异常的影响因素。可根据需要对指定长度时间段进行整体展示，从而使工程师直观看到基础指标影响情况量化出的设备性能劣化追溯饼状图(根据各基础测点的变化程度来生成饼状图)，便于其查找劣化原因。
本发明的有益效果是：
1.本发明将常规岛设备可靠性监测手段从单一的阈值判断,改良为以基础测点阈值判断为主线，结合常规岛系统及设备性能指标阈值判断，减少了设备工程师工作量。
2.本发明基础测点及性能指标的阈值不再固定单一，而是结合多种手段确定成与相关指标(可选择电功率或主汽流量)的曲线。而且预留调整页面，可根据设备性能的劣化及季节等条件的变化进行修正调整。
3.本发明不再局限于设备可靠性的监测，增加了对指定时间段的设备劣化分析，了解设备随着时间的劣化及影响因素。
附图说明
图1是本发明的一种基于热力性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种基于热力系统性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，如图1所示，本发明的整个实施包括以下过程：
步骤1：建立常规岛热力系统及设备性能模型，包括以下步骤：
1.1：基础指标及性能指标的阀值确定。
1.1.1：收集常规岛设备投运厂家提供的资料(例如汽机特性说明书，凝汽器说明书等)，并根据需要监测的设备提取该设备的额定运行参数(二回路全流程各位置的流量、温度、焓值、干度)并按照等效焓降方法对参数进行计算得到额定性能参数(对应位置的焓值，以及汽机效率、热耗率)，参数详见下表。同样方法整理并处理其他工况下的参数。利用excel散点图功能，与相关指标(可根据需要选择电功率或主汽流量，本发明采用主汽流量)拟合成一元二次多项式(y＝ax2+bx+c)作为远阈值。
1.1.2：收集投运后机组校核试验各工况纪录时间、相应基础测点数值及大修性能报告，并同样整理大修试验信息，生成步骤1.1.1中表格中的设备运行参数(二回路全流程各位置的流量、温度、焓值、干度)及性能参数表，利用excel散点图功能，与相关指标(可选择电功率或主汽流量，本发明采用主汽流量)拟合成一元二次多项式(y＝ax2+bx+c)作为近阈值。
1.1.3：利用数据提取工具PI-datalink提取系统及设备典型工况下的运行历史数据，按照额定负荷的100％、75％、50％、30％整理出步骤1.1.1中表格中的设备运行参数，利用excel散点图功能，拟合出各工况基础指标数据关于相关指标(可选择电功率或主汽流量，本发明采用主汽流量)的一元二次多项式
(y＝ax2+bx+c)作为近阀值；将运行参数按照等效焓降方法计算出系统及设备性能指标，拟合关于主汽流量的一元二次多项式(y＝ax2+bx+c)作为中阀值。
1.2：系统及设备性能模型编写。
1.2.1：选取计算软件。本发明采用MATLAB数学软件。电厂生产管理实时数据库保存有电厂机组运行基础数据，计算软件实现从电厂生产管理实时数据库取出设备运行参数测点(如下表所示)，
1.2.2：在MATLAB中书写热力系统计算模型。根据等效焓降计算方法计算常规岛的热力系统及设备性能参数。模型书写一般顺序为先对设备基础测点数据(步骤1.2.1表中测点)进行阈值判断有效性(判断在远阈值范围外的为坏点)，剔除坏点并将坏点记录存储到关系数据库，剩余有效值判断数据可信度(近阈值范围取1，中阈值范围取0.9，远阈值取0.8)，再按照监测间隔时间(本发明取1分钟)加权统计，基于等效焓降计算方法，计算得到热力性能指标(焓值、汽机效率、热效率等)数据，详见下表。
1.2.3：通过计算软件，将热力系统计算模型的结果写回实时数据库。
步骤2：建立常规岛热力系统监测画面，包括以下步骤：
2.1：热力系统监测画面绘制。
2.1.1：选取绘制前台界面软件。使用OSI公司的PROCESSBOOK(使用的实时数据库为OSI公司的PI数据库)
2.1.2：绘制机组热力系统流程界面
2.1.3：标注性能指标测点。通过PROCESSBOOK的测点标注功能，将1.2计算的热力性能指标测点标注至该界面。并按照PROCESSBOOK阈值标注方式将1.1工作内容中性能指标阈值标注至该界面。
2.1.4：可靠性监测。性能指标超过指标远阈值时，显示红色，未超过远阈值时，根据1.1中的阈值，将性能指标的可靠性划分到远中近阈值范围，分别对应黄色、白色、绿色。并且根据其计算使用的各基础运行参数的有效值乘积作为最终性能指标的可信度。指标可靠性和可信度存储到数据库中。
2.2：坏点列表。展示1.2.2工作内容中存储到关系数据库中的坏点，并根据坏点情况在后台数据库配置可能原因(例如主蒸汽温度3个测点中两个正常，而第三个测点数值偏离较大，可能原因配置为表计故障或数据接口故障)，以便在坏点出现时给予设备工程师初步分析结果，提供更迅速的事故处理。
2.3：指标追溯。
2.3.1：配置指标追溯模块表。主要配置指标的名称、相关计算描述、相关计算公式、计算关联中间指标、计算关联基础参数。根据1.2.2中模型计算过程，配置性能指标逐级追溯至电厂机组运行基础数据(保存在生产管理实时数据库中)的关联过程，例如热耗率关联至主汽流量、主汽焓值、给水流量、给水焓值，这四个中间参数，根据1.2.2中计算过程追溯到基础运行参数的主汽干度、主汽压力、给水温度、给水压力。
2.3.2：指标异常追溯。性能指标出现异常时，可逐级追溯至基础指标，并显示追溯中间过程计算方法及中间过程值。
2.3.3：调用1.2.2模型计算性能结果数据，根据设备各性能指标的可靠性及可信度的变化结果，汇总展示为设备性能劣化趋势图，根据趋势线斜率预估到该性能指标不能接受状态的时间长度。
上面结合实施例对本发明的实施方法作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (3)
1.一种基于热力系统性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，包括如下步骤：
步骤1：建立常规岛热力系统及设备性能模型；
步骤2：建立常规岛热力系统监测画面。
2.根据权利要求1所述的基于热力系统性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，其特征在于：所述的步骤1，具体包括以下步骤：
1.1：基础指标及性能指标阀值确定；
1.1.1：根据常规岛设备投运厂家提供的资料提取典型工况下的运行参数，并且整理成excel表，利用excel散点图功能将各工况下的参数拟合成关于相关指标的多项式；
1.1.2：利用实时数据库自带的数据提取工具分析系统及设备运行历史数据拟合各工况数据，按相同方法拟合成关于相关指标的多项式；
1.1.3：从电厂档案室及设备工程师处收集投运后机组及设备大修试验及校核试验等试验数据提取设备基础测点及性能变化参数表，按相同方法拟合成拟合各设备基础指标关于相关指标的多项式，拟合系统及设备性能指标关于相关指标的多项式；
1.2：系统及设备性能模型编写；使用调度工具从实时数据库按一定频率调用设备需要基础测点，在调度工具中配置好阈值后，工具对测点数据进行阈值判断有效性，剔除坏点并生成坏点记录，剩余有效值按照监测间隔时间加权统计，在MATLAB中编写机组热力系统及设备性能模型，MATLAB接受调度工具的数据进行计算，并将计算结果输出至关系数据库oracle。
3.根据权利要求2所述的基于热力系统性能指标的核电常规岛设备可靠性监测方法，其特征在于：所述的步骤2，具体包括以下步骤：
2.1：热力系统监测画面绘制；根据1.1工作内容设定关系数据库性能指标的阈值，根据常规岛热力系统具体情况，使用PI-PROCESSBOOK绘制常规岛热力系统监控画面，并在相应位置标注二回路运行性能参数；性能参数可与性能指标阈值比较并将结果存储到数据库；
2.2：坏点列表；根据1.2中调度工具将坏点记录输出至oracle数据表中，并在系统前台界面展示；
2.3：指标追溯；通过在oracle数据库中建表并配置性能指标与其相对应的中间指标和基础测点，实现在前台点击性能指标后自动弹出相关指标；当性能指标出现异常时，可逐级追溯至基础指标，并显示追溯中间过程计算方法及中间过程值；根据需要对指定长度时间段进行整体展示，便于其查找劣化原因。
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