CN109900808A - 声发射信号监测系统的通道自检系统及自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了声发射信号监测系统的通道自检系统及自检方法。所述自检系统包括远程自检系统和近端自检系统，其中所述远程自检系统包括控制器、第一信号发生模块、远程自检设备和N个自激励模块，N为正整数；近端自检系统包括设置在电气厂房中的第二信号发生模块和数据采集分析设备；远程自检系统使得工作人员能够有针对性地对故障通道进行维修，省去了现场逐段排查的过程；近端自检系统使得工作人员能够在进行远程自检系统之前首先进行近端自检，排除机柜近端出现的故障，提高大幅缩短了故障排查的时间；自检方法结合远程自检方法和近端自检方法，不仅可快速定位到出现故障的具体通道，还能够确定该通道出现故障是在电气厂房或者反应堆厂房。

Description

声发射信号监测系统的通道自检系统及自检方法

技术领域

本发明涉及核领域声发射监测系统自监测技术，具体涉及一种声发射信号监测系统的通道自检系统及自检方法。

背景技术

声发射监测系统通常应用于压力管道泄漏监测、含易燃易爆、剧毒、强腐蚀性介质的储罐缺陷及腐蚀监测、高温高压容器及阀门泄漏监测等。

以核电站压力管道为例，反应堆一回路压力管道充满了大量高温高压带辐射的介质。为提早发现压力管道泄漏信息，预防管道破损、缺陷带来的危害，三代压水堆核电站通过设置管道LBB(Break Before Leak)泄漏监测系统，以实时监控管道的泄漏状况。LBB系统能够为核电站运行维护人员评估主管道和波动管运行状态提供关键的信息，是核电站安全运行的重要系统。

LBB泄漏监测系统共有31个声发射传感器，每个传感器对应一个监测通道，实时掌握31个传感器及对应通道工作状况是系统正常运行的重要保障。

LBB泄漏监测系统的31个声发射传感器分别设置于不同房间及管道上。由于通道设置众多，现场布置错综复杂。一旦某一通道出现故障，采用现场逐段排查的方式不仅费时费力且工人面临辐射危害。

为实时掌握各通道运行状况并且快速、准确定位到通道故障位置，迫切需要设计出一套LBB系统的通道自检系统及自检方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声发射信号监测系统的通道自检系统及自检方法，以弥补现有技术中LBB泄漏监测系统未设置通道自检系统的技术空白，解决无法快速、准确定位通道故障位置的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

声发射信号监测系统的通道自检系统，所述通道自检系统包括远程自检系统，所述远程自检系统包括控制器、第一信号发生模块、远程自检设备和N个自激励模块，N为正整数；所述控制器、第一信号发生模块、远程自检设备均设置在电器厂房，所述N个自激励模块分别设置在位于反应堆厂房N路通道上的声发射传感器上；其中，所述第一信号发生模块接收第一触发信号，根据第一触发信号产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至远程自检设备；所述远程自检设备接收来自第一信号发生模块的脉冲信号并将脉冲信号转换为M路脉冲信号，M为正整数，之后将M路脉冲信号分别传递给各自激励模块；所述自激励模块用于接收对应通道上的脉冲信号，根据脉冲信号产生激励信号，并将激励信号发送至控制器；所述控制器用于产生第一触发信号，将第一触发信号发送给第一信号发生模块；接收来自N个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障。

LBB泄漏监测系统是用于实时监测核电站压力管道泄漏状况的一种声发射信号监测系统。如图1所示，LBB泄漏监测系统主要包括声发射传感器、转接盒和信号处理机柜。其中，声发射传感器分布于反应堆厂房并对应于厂房内的一个监测通道，声发射传感器探测主管道和波动管上的声发射信号，并将探测到的信号经转接盒送入信号处理机柜中。信号处理机柜位于电气厂房，其内部包括信号调理设备、数据采集分析设备、控制器等主要设备，还包括显示器、报警器等辅助设备。声发射传感器探测到的信号送入信号处理机柜后，首先经信号调理设备进行放大、模数转换等处理，之后将处理后的探测信号发送至数据采集分析设备进行分析，最终判断主管道和波动管是否发生泄漏，同时将泄漏信息展示在显示器上并送入主控室。优选地，信号调理设备由调理控制器和8张信号调理板卡组成，每张信号调理板卡含4个调理通道，数据采集分析设备由采集分析控制器和8张信号采集板卡构成，每张采集板卡包含4个采集通道，每个调理通道对应一个采集通道。

然而，现有的LBB泄漏监测系统的31个声发射传感器分别设置在31个不同房间的管道上。一旦31根信息采集通道中的任一根出现故障，采用现场逐段排查的方式不仅费时费力且工作人员将面临长时间的辐射危害。

为此，发明人设计了一套适用于LBB泄漏监测系统的通道自检系统以及通道自检方法以解决上述问题。

具体地，通道自检系统包括远程自检系统。远程自检系统包括控制器、第一信号发生模块、远程自检设备和N个自激励模块，N为正整数，优选地，自激励模块的数量等于LBB泄漏监测系统的通道数。

控制器、第一信号发生模块和远程自检设备均设置在电气厂房中，优选地，控制器、第一信号发生模块和远程自检设备均位于信号处理机柜内，进一步优选地，控制器集成在数据采集分析设备上。自激励模块内置于设置在反应堆厂房通道上的声发射传感器中，优选地，每个声发射传感器中内置有一个自激励模块。

为了实现系统的远程自检，在需要开启远程自检功能时，控制器向第一信号发生模块发出第一触发信号，第一信号发生模块在接收第一触发信号后产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至远程自检设备，远程自检设备将来自第一信号发生模块的脉冲信号转换为M路脉冲信号，优选地，M大于N。之后M路脉冲信号中的N路脉冲信号对应于N路通道，每路信号经通道上的转接盒送往前端声发射传感器中的自激励模块，自激励模块在脉冲信号的作用下产生振动，该振动会激励声发射传感器的压电晶体从而产生作为激励信号，产生的激励信号经过转接盒发送至信号处理机柜中的控制器。若控制器接收到激励信号，则判断该激励信号所对应的通道远程正常，若控制器未接收到激励信号，则判断该激励信号所对应的通道远程故障，使得工作人员能够有针对性地对故障通道进行维修，省去了现场逐段排查的过程，大幅减少工作人员在辐射中的工作时间。

优选地，激励信号在进入信号处理机柜后，经过信号调理设备、数据采集分析设备后进入控制器。进一步优选地，还包括与控制器连接的显示模块，显示模块用于显示软件界面，用户可以通过软件界面向控制器发送远程自检指令，在接收到远程自检指令后，控制器向第一信号发生模块发出第一触发信号，从而开启远程自检程序；软件界面还允许用户根据软件界面的显示判断控制器是否接收到激励信号，便于工作人员更加直观地掌握各通道的远程自检状况。

作为本发明的一个优选实施方案，通道自检系统还包括近端自检系统，所述近端自检系统包括设置在电气厂房中的第二信号发生模块和数据采集分析设备；所述第二信号发生模块用于接收来自控制器的第二触发信号，根据第二触发信号产生检测信号，并将检测信号发送至数据采集分析设备；所述数据采集分析设备用于采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；所述控制器用于产生第二触发信号，并将第二触发信号发送给第二信号发生模块；接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障。

近端自检系统中的第二信号发生模块和数据采集分析设备均设置在电气厂房，优选地，均设置在信号处理机柜内，进一步优选地，第二信号发生模块设置在信号调理设备的信号调理板卡上。启动近端自检系统后，信号处理机柜内的控制器产生第二触发信号，并将第二触发信号发送至第二信号发生模块；在接收到第二触发信号后，第二信号发生模块产生检测信号，检测信号经信号调理板卡上的调理通道进入数据采集分析设备的采集通道；数据采集分析设备接收到检测信号后，将检测信号发送至控制器。若控制器接收到检测信号，则判断该检测信号所对应的通道近端正常，若控制器未接收到检测信号，则判断该检测信号所对应的通道近端故障。

通过近端自检系统，工作人员在进行远程自检系统之前可首先进行近端自检，全通道故障时，若机柜近端自检正常则表明故障出现在声发射传感器至机柜的环节，若机柜近端自检不正常，可先对机柜内部信号调理设备与数据采集分析设备之间的通道连接进行检查，排除障碍。因此，通过结合近端自检系统和远程自检系统，不仅可快速定位到出现故障的具体通道，还能够确定该通道出现故障是在电气厂房或者反应堆厂房，大幅缩短了故障排查的时间，提高了工作人员的安全性。优选地，用户同样可以通过与控制器连接的显示模块上的软件界面控制控制器发送近端自检指令，在接收到近端自检指令后，控制器向第二信号发生模块发出第二触发信号，从而开启近端自检程序；软件界面还允许用户根据软件界面的显示判断控制器是否接收到检测信号，便于工作人员直观地掌握各通道的近端自检状况。

进一步地，所述第一信号发生模块设置在数据采集分析设备上，所述第二信号发生模块设置在信号调理设备上，所述数据采集分析设备和信号调理设备均位于设置在电气厂房的信号处理机柜中。

进一步地，所述第一信号发生模块为信号发生器板卡。信号发生器板卡为现有技术，本发明对信号发生器的结构不做具体限定。在本发明中，信号发生器板卡集成有微处理器、晶体振荡器、模数转换器、放大器等必要电子元件，使得微处理器在接收第一触发信号后向晶体振荡器发送信号，使得晶体振荡器产生脉冲信号。

进一步地，所述N＝31。待自检的通道数等于LBB泄漏监测系统的通道数。为了实现31路通道，远程自检设备将接收自第一信号发生模块的脉冲信号转换为4x 8＝32路信号，即，M＝32，其中8为板卡数，4为每个板卡上的通道数。

本发明还提供一种声发射信号监测系统的通道自检方法，包括以下远程自检步骤：

产生M路脉冲信号，将M路脉冲信号中的N路脉冲信号分别传递给N路通道上的声发射传感器中的自激励模块；接收来自N个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障；M、N均为正整数。优选地，M大于N。

第一信号发生模块接收控制器发出的第一触发信号，并根据第一触发信号产生脉冲信号，再将脉冲信号发送至远程自检设备；远程自检设备将来自第一信号发生模块的脉冲信号转换为M路脉冲信号，并将M路脉冲信号中的N路脉冲信号分别发送至N个自激励模块；所述自激励模块根据脉冲信号产生激励信号并将激励信号发送至控制器；控制器接收来自自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障。

作为本发明自检方法的一个优选实施方案，自检方法还包括以下近端自检步骤：

控制器向第二信号发生模块发送第二触发信号，所述第二信号发生模块接收第二触发信号并产生检测信号，第二信号发生模块将检测信号发送至数据采集分析设备；数据采集分析设备采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；控制器接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障。

优选地，在进行远程自检之前，先进行近端自检以确定信号处理机柜内部各通道是否故障，若系统近端通道正常，则可进一步进行远程自检，判断故障产生在声发射传感器至洗好处理机柜环节的故障通道，大幅缩短了故障排查的时间，提高了工作人员的安全性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供了适用于LBB泄漏监测系统的自检系统，该自检系统包括远程自检系统，通过向各通道的声发射传感器中内置的自激励模块发送脉冲信号，并根据控制器是否接收到各通道自激励模块返回的激励信号能够判断对应的通道是否出现远程故障，使得工作人员能够有针对性地对故障通道进行维修，省去了现场逐段排查的过程，大幅减少工作人员在辐射中的工作时间；

2、本发明所提供的自检系统还包括信号处理机柜内的近端自检系统，通过将信号调理设备上的第二信号发生模块产生的检测信号发送至数据采集分析设备，并根据控制器是否接收到数据采集分析设备中各通道返回的检测信号能够判断对应的通道是否出现近端故障，使得工作人员能够在进行远程自检系统之前首先进行近端自检，排除机柜近端出现的故障，提高大幅缩短了故障排查的时间；

3、本发明还提供一种自检方法，该方法结合远程自检方法和近端自检方法，不仅可快速定位到出现故障的具体通道，还能够确定该通道出现故障是在电气厂房或者反应堆厂房，大幅缩短了故障排查的时间，提高了工作人员的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有技术中LBB泄漏监测系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中通道自检系统的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中通道自检系统的原理框图；

图4为本发明具体实施例中通道自检系统中近端自检系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图2和图3所示的声发射信号监测系统的通道自检系统，所述通道自检系统包括远程自检系统，所述远程自检系统包括控制器、第一信号发生模块、远程自检设备和31个自激励模块；所述控制器、第一信号发生模块、远程自检设备均设置在电器厂房，所述31个自激励模块分别设置在位于反应堆厂房31路通道上的声发射传感器上；其中，第一信号发生模块为信号发生器板卡，该信号发生器板卡设置在数据采集分析设备上，第一信号发生模块接收第一触发信号，根据第一触发信号产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至远程自检设备；所述远程自检设备接收来自第一信号发生模块的脉冲信号并将脉冲信号转换为32路脉冲信号，之后将32路脉冲信号中的31路脉冲信号分别传递给31个自激励模块；所述自激励模块用于接收对应通道上的脉冲信号，根据脉冲信号产生激励信号，并将激励信号发送至控制器；所述控制器用于产生第一触发信号，将第一触发信号发送给第一信号发生模块；接收来自31个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障。

在部分实施例中，激励信号经过转接盒发送至信号处理机柜中，之后经过信号调理设备、数据采集分析设备后进入控制器。

在部分实施例中，还包括与控制器连接的显示模块，所述显示模块用于显示软件界面，用户可以通过软件界面向控制器发送远程自检指令，在接收到远程自检指令后，控制器向第一信号发生模块发出第一触发信号，从而开启远程自检程序；软件界面还允许用户根据软件界面的显示判断控制器是否接收到激励信号，便于工作人员更加直观地掌握各通道的远程自检状况。

通过远程自检系统，使得工作人员能够有针对性地对故障通道进行维修，省去了现场逐段排查的过程，大幅减少工作人员在辐射中的工作时间。

实施例2：

如图4所示，在实施例1的基础上，还包括近端自检系统，所述近端自检系统包括设置在电气厂房中的第二信号发生模块和数据采集分析设备；所述第二信号发生模块用于接收来自控制器的第二触发信号，根据第二触发信号产生检测信号，并将检测信号发送至数据采集分析设备；所述数据采集分析设备用于采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；所述控制器用于产生第二触发信号，并将第二触发信号发送给第二信号发生模块；接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障；所述第二信号发生模块设置在信号调理设备的信号调理板卡上，所述数据采集分析设备和信号调理设备均位于设置在电气厂房的信号处理机柜中。

在部分实施例中，用户可以通过显示模块上的软件界面控制控制器发送近端自检指令，在接收到近端自检指令后，控制器向第二信号发生模块发出第二触发信号，从而开启近端自检程序；软件界面还允许用户根据软件界面的显示判断控制器是否接收到检测信号，便于工作人员直观地掌握各通道的近端自检状况。

通过近端自检系统，使得工作人员能够在进行远程自检系统之前首先进行近端自检，排除机柜近端出现的故障，提高大幅缩短了故障排查的时间。

实施例3：

如图2至图4所示的实施例，提供一种声发射信号监测系统的通道自检方法，包括以下远程自检步骤：

产生32路脉冲信号，将32路脉冲信号中的31路脉冲信号分别传递给31路通道上的声发射传感器中的自激励模块；接收来自31个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障；

第一信号发生模块接收控制器发出的第一触发信号，并根据第一触发信号产生脉冲信号，再将脉冲信号发送至远程自检设备；远程自检设备将来自第一信号发生模块的脉冲信号转换为32路脉冲信号，并将32路脉冲信号中的31路脉冲信号分别发送至31个自激励模块；所述自激励模块根据脉冲信号产生激励信号并将激励信号经过转接盒、信号调理设备和数据采集分析设备后发送至控制器；控制器接收来自自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障

还包括以下近端自检步骤：

控制器向第二信号发生模块发送第二触发信号，所述第二信号发生模块接收第二触发信号并产生检测信号，第二信号发生模块将检测信号发送至数据采集分析设备；数据采集分析设备采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；控制器接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障。

该自检方法结合远程自检方法和近端自检方法，不仅可快速定位到出现故障的具体通道，还能够确定该通道出现故障是在电气厂房或者反应堆厂房，大幅缩短了故障排查的时间，提高了工作人员的安全性。

本文中所使用的“第一”、“第二”等(例如第一信号发生模块、第二信号发生模块)只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.声发射信号监测系统的通道自检系统，其特征在于，所述通道自检系统包括远程自检系统，所述远程自检系统包括控制器、第一信号发生模块、远程自检设备和N个自激励模块，N为正整数；所述控制器、第一信号发生模块、远程自检设备均设置在电器厂房，所述N个自激励模块分别设置在位于反应堆厂房N路通道上的声发射传感器上；其中，

所述第一信号发生模块接收第一触发信号，根据第一触发信号产生脉冲信号，并将脉冲信号发送至远程自检设备；

所述远程自检设备接收来自第一信号发生模块的脉冲信号并将脉冲信号转换为M路脉冲信号，M为正整数，之后将M路脉冲信号分别传递给各自激励模块；

所述自激励模块用于接收对应通道上的脉冲信号，根据脉冲信号产生激励信号，并将激励信号发送至控制器；

所述控制器用于产生第一触发信号，将第一触发信号发送给第一信号发生模块；接收来自N个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障。

2.根据权利要求1所述的声发射信号监测系统的通道自检系统，其特征在于，还包括近端自检系统，所述近端自检系统包括设置在电气厂房中的第二信号发生模块和数据采集分析设备；

所述第二信号发生模块用于接收来自控制器的第二触发信号，根据第二触发信号产生检测信号，并将检测信号发送至数据采集分析设备；

所述数据采集分析设备用于采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；

所述控制器用于产生第二触发信号，并将第二触发信号发送给第二信号发生模块；接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障。

3.根据权利要求2所述的声发射信号监测系统的通道自检系统，其特征在于，所述第一信号发生模块设置在数据采集分析设备上，所述第二信号发生模块设置在信号调理设备上，所述数据采集分析设备和信号调理设备均位于设置在电气厂房的信号处理机柜中。

4.根据权利要求1所述的声发射信号监测系统的通道自检系统，其特征在于，所述第一信号发生模块为信号发生器板卡。

5.声发射信号监测系统的通道自检方法，其特征在于，包括以下远程自检步骤：

产生M路脉冲信号，将M路脉冲信号中的N路脉冲信号分别传递给N路通道上的声发射传感器中的自激励模块；接收来自N个自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障；M、N均为正整数。

6.根据权利要求5所述的声发射信号监测系统的通道自检方法，其特征在于，还包括以下近端自检步骤：

控制器向第二信号发生模块发送第二触发信号，所述第二信号发生模块接收第二触发信号并产生检测信号，第二信号发生模块将检测信号发送至数据采集分析设备；数据采集分析设备采集检测信号，并将检测信号发送至控制器；控制器接收来自数据采集分析设备的检测信号，并根据是否接收到检测信号判断通道近端是否故障。

7.根据权利要求5所述的声发射信号监测系统的通道自检方法，其特征在于，第一信号发生模块接收控制器发出的第一触发信号，并根据第一触发信号产生脉冲信号，再将脉冲信号发送至远程自检设备；远程自检设备将来自第一信号发生模块的脉冲信号转换为M路脉冲信号，并将M路脉冲信号中的N路脉冲信号分别发送至N个自激励模块；所述自激励模块根据脉冲信号产生激励信号并将激励信号发送至控制器；控制器接收来自自激励模块的激励信号，并根据是否接收到激励信号判断通道远程是否故障。