CN109979622A - 核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电疲劳寿命监测领域,具体涉及一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法;该系统包括稳压器压力测量模块、稳压器温度测量模块、稳压器应力处理模块和稳压器疲劳寿命在线评估模块;所述稳压器压力测量模块测量稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及各管嘴区域压力;所述稳压器温度测量模块测量稳压器筒体和管嘴与疲劳寿命相关的温度数据;所述稳压器应力处理模块利用稳压器压力测量模块测量的压力数据以及稳压器温度测量模块测量的温度数据,计算稳压器监测点应力数据;所述稳压器疲劳寿命在线评估模块根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算稳压器的疲劳寿命。本发明准确、高效、快速。
Description
技术领域
本发明属于核电疲劳寿命监测领域,具体涉及一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法。
背景技术
稳压器是保持核反应堆冷却剂压力,防止系统超压的关键设备,是核电厂一回路重要压力边界。疲劳是影响稳压器压力边界完整性的重要因素,如何实时把握稳压器疲劳损伤状态至关重要,疲劳寿命是衡量稳压器疲劳损伤状态的重要指标。目前核电厂对稳压器疲劳敏感点的疲劳寿命评估均采用离线方式,评价耗时,且由于设计瞬态与实际瞬态之间的差异导致评价结果不能如实反映稳压器实际疲劳损伤状态,评价结果过于保守,难以为稳压器老化管理及许可证延续提供准确数据,通过稳压器疲劳寿命在线监测装置可有效获得稳压器准确运行参数,并对实际疲劳损伤系数做出精确评估。
现有的稳压器评估方式如图1,虽然用该方式可以得到稳压器相关部位疲劳寿命,但其输入数据来自两个部分,一是来自电厂运行系统(101),需在庞大的运行数据中手工选取(102)对疲劳有贡献的数据;另外一项数据来自稳压器设计瞬态数据(103),该数据与运行数据对比,选取其最大值作为稳压器各部位应力计算(104)的输入,会导致过渡保守的应力计算结果,并通过稳压器各部位疲劳寿命评估(105)获得与实际状态偏差较大疲劳寿命评价结果。同时,稳压器各部位应力计算(104)需花费大量的时间,成本高,效率低。同时,利用核电厂运行系统(101)的热工数据不能获得准确的稳压器疲劳敏感部位实际温度数据,对稳压器疲劳寿命的精度产生较大影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法,解决稳压器疲劳寿命监测与评估技术精度不高,评估过程耗时及评估结果过于保守等问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
本发明一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,该系统包括稳压器压力测量模块、稳压器温度测量模块、稳压器应力处理模块和稳压器疲劳寿命在线评估模块;
所述稳压器压力测量模块测量稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及各管嘴区域压力,作为稳压器应力处理模块的压力数据输入;
所述稳压器温度测量模块测量稳压器筒体和管嘴与疲劳寿命相关的温度数据,作为稳压器应力处理模块的温度数据输入;
所述稳压器应力处理模块利用稳压器压力测量模块测量的压力数据以及稳压器温度测量模块测量的温度数据,计算稳压器监测点应力数据;
所述稳压器疲劳寿命在线评估模块根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算稳压器的疲劳寿命。
所述稳压器温度测量模块包括稳压器局部温度测量模块、数据筛选模块和数据统计与分析模块;
所述稳压器局部温度测量模块包括多个稳压器筒体壁面温度测量模块和多个稳压器管嘴温度测量模块;稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块分别用于测量稳压器筒体及各管嘴壁面温度。
所述稳压器筒体壁面温度测量模块布置9个,稳压器上、下封头顶端各布置1个,稳压器筒体与上封头环向焊缝处布置1个,稳压器筒体与下封头环向焊缝处布置1个,以封头与筒体环向焊缝中线为起点,筒体上每隔H/6(H为筒体总高度)布置1个稳压器筒体壁面温度测量模块,共计5个,除封头顶端2个稳压器筒体壁面温度测量模块外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处稳压器筒体壁面温度测量模块在空间上处于同一截面。
所述稳压器管嘴温度测量模块布置于稳压器波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴、卸压管嘴、人孔管嘴和电加热器管嘴;对于波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴以及卸压管嘴处,在管嘴长100mm-150mm处沿着环向0°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴处沿着0°、90°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在远离此焊缝中线600mm-650mm处沿着0°、45°、90°、135°、180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于人孔管嘴,在管嘴底部和人孔盖中心位置各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于电加热器管嘴,在最外边缘的电加热器管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处各布置1个稳压器管嘴温度测量模块。
所述数据筛选系统对稳压器局部温度测量模块测量获得的数据中的漂移/错误数据以及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理。
对于漂移/错误数据,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,数据筛选系统将不符合上述限值要求的数据段予以剔除。
对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)的数据,视为对疲劳无贡献数据,数据筛选系统将被视为对疲劳无贡献数据予以剔除;式中:Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃。
所述数据筛选系统将筛选后的数据传输至数据统计与分析模块,数据统计与分析模块将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算初始疲劳寿命;式中:E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃。
所述稳压器应力处理模块对稳压器温度测量系统的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等比周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和即可确定一个温度变化T(τ)的应力,在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量。
所述稳压器疲劳寿命在线评估模块根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据相应标准规范给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
所述标准规范为ASME规范NB3200或者RCC-M B3200。
一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一、稳压器压力测量模块获得稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及管嘴区域压力数据;
步骤二、核电厂稳压器温度测量模块获得稳压器筒体和管嘴壁面温度与疲劳寿命相关的温度数据;
步骤三、稳压器应力处理模块计算监测点应力分量;
步骤四、稳压器疲劳寿命在线评估模块评估稳压器筒体和管嘴处疲劳寿命。
步骤二所述稳压器温度测量模块包括稳压器局部温度测量模块、数据筛选模块和数据统计与分析模块;
所述稳压器局部温度测量模块包括多个稳压器筒体壁面温度测量模块和多个稳压器管嘴温度测量模块;稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块分别用于测量稳压器筒体及各管嘴壁面温度。
所述稳压器局部温度测量模块采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度;
稳压器筒体温度监测点包括稳压器上、下封头顶端,筒体与上封头环向焊缝处,筒体与下封头环向焊缝处以及筒体每隔H/6处,H为筒体总高度,除封头顶端个温度监测点外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处温度监测点在空间上处于同一截面;
稳压器管嘴温度监测点包括稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点、人孔管嘴监测点和电加热器管嘴监测点;
稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点位于管嘴长100mm-150mm沿着环向0°和180°处,距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴沿着0°、90°和180°处,以及远离管嘴与管道焊缝中线600mm-650mm沿着0°、45°、90°、135°、180°处;人孔管嘴监测点位于人孔管嘴底部和人孔盖中心位置处;电加热器管嘴监测点位于电加热器最外边缘的管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处。
所述数据筛选模块对稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度数据中的漂移/错误数据及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理;
对于漂移/错误数据的处理,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,予以剔除;对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)的数据予以剔除,式中:Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃。
所述数据统计与分析模块对数据筛选模块输出的数据进行统计,并给出初始的疲劳寿命评估结果;
将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT,式中:E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃;计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算稳压器各部位初始疲劳寿命。
所述步骤三还包括以下步骤:所述稳压器应力处理模块6对稳压器温度测量系统2的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等比周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和,确定一个温度变化T(τ)的应力;在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量。
所述步骤四还包括以下步骤:稳压器疲劳寿命在线评估模块根据标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据标准规范给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
所述标准规范为ASME规范NB 3200或者RCC-MB 3200。
本发明的技术效果主要体现在:
本发明一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法,通过稳压器局部温度测量系统及压力测量系统,可获得金属壁面及承压部件实际的温度及压力参数,利用稳压器监测点应力处理模块可获得稳压器各承压部位实时的准确的应力变化历程,通过稳压器疲劳寿命在线评估可获得任一时刻下稳压器各部位的实时疲劳寿命;使得本发明具有高精度、高效率及在线快速评估等优点。
附图说明
图1为现有技术稳压器疲劳寿命评估方式示意图;
图2为本发明一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统与方法进行清楚、完整地描述。
如图1所示,本发明一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,包括稳压器压力测量模块1、稳压器温度测量模块2、稳压器应力处理模块6和稳压器疲劳寿命在线评估模块7;
所述稳压器压力测量模块1测量稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及各管嘴区域压力,作为稳压器应力处理模块6的压力数据输入;
所述稳压器温度测量模块2测量稳压器筒体和管嘴与疲劳寿命相关的温度数据,作为稳压器应力处理模块6的温度数据输入;
所述稳压器应力处理模块6利用稳压器压力测量模块1测量的压力数据以及稳压器温度测量模块2测量的温度数据,计算稳压器监测点应力数据;
所述稳压器疲劳寿命在线评估模块7根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块6计算得到监测点应力数据计算稳压器的疲劳寿命。
所述稳压器温度测量模块2包括稳压器局部温度测量模块3、数据筛选模块4和数据统计与分析模块5。
所述稳压器局部温度测量模块3包括多个稳压器筒体壁面温度测量模块和多个稳压器管嘴温度测量模块;稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块分别用于测量稳压器筒体及各管嘴壁面温度。
所述稳压器筒体壁面温度测量模块优选布置9个,稳压器上、下封头顶端各布置1个,稳压器筒体与上封头环向焊缝处布置1个,稳压器筒体与下封头环向焊缝处布置1个,以封头与筒体环向焊缝中线为起点,筒体上每隔H/6(H为筒体总高度)布置1个稳压器筒体壁面温度测量模块,共计5个,除封头顶端2个稳压器筒体壁面温度测量模块外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处稳压器筒体壁面温度测量模块在空间上处于同一截面。
所述稳压器管嘴温度测量模块布置于稳压器波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴、卸压管嘴、人孔管嘴和电加热器管嘴;对于波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴以及卸压管嘴处,在管嘴长100mm-150mm处沿着环向0°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴处沿着0°、90°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在远离此焊缝中线600mm-650mm处沿着0°、45°、90°、135°、180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于人孔管嘴,在管嘴底部和人孔盖中心位置各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于电加热器管嘴,在最外边缘的电加热器管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处各布置1个稳压器管嘴温度测量模块。
所述数据筛选系统4对稳压器局部温度测量模块3测量获得的数据中的漂移/错误数据以及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理;
对于漂移/错误数据,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,数据筛选系统4将不符合上述限值要求的数据段予以剔除;
对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)的数据,被视为对疲劳无贡献数据,予以剔除;式中:Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;
所述数据筛选系统4将筛选后的数据传输至数据统计与分析模块5,数据统计与分析模块5将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算初始疲劳寿命;式中:E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃。
所述稳压器应力处理模块6对稳压器温度测量系统2的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和即可确定一个温度变化T(τ)的应力,在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量;
所述稳压器疲劳寿命在线评估模块7根据相应标准规范(ASME规范NB3200或者RCC-M B3200),利用所述稳压器应力处理模块6计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据相应标准规范(ASME规范NB3200或者RCC-M B3200)给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
本发明还包括一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统进行在线监测评估的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一、稳压器压力测量模块1获得稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及管嘴区域压力数据;
步骤二、核电厂稳压器温度测量模块2获得稳压器筒体和管嘴壁面温度与疲劳寿命相关的温度数据;
(1)稳压器局部温度测量模块3采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度;
稳压器筒体温度监测点包括稳压器上、下封头顶端,筒体与上封头环向焊缝处,筒体与下封头环向焊缝处以及筒体每隔H/6处(H为筒体总高度),除封头顶端2个温度监测点外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处温度监测点在空间上处于同一截面;
稳压器管嘴温度监测点包括稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点、人孔管嘴监测点和电加热器管嘴监测点;
稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点位于管嘴长100mm-150mm沿着环向0°和180°处,距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴沿着0°、90°和180°处,以及远离管嘴与管道焊缝中线600mm-650mm沿着0°、45°、90°、135°、180°处;人孔管嘴监测点位于人孔管嘴底部和人孔盖中心位置处;电加热器管嘴监测点位于电加热器最外边缘的管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处;
(2)数据筛选模块4对稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度数据中的漂移/错误数据及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理;
对于漂移/错误数据的处理,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,予以剔除;对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)(Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃)的数据,予以剔除;
(3)数据统计与分析模块5对数据筛选模块4输出的数据进行统计,并给出初始的疲劳寿命评估结果;
将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT(E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃)计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算稳压器各部位初始疲劳寿命;
步骤三、稳压器应力处理模块6计算监测电应力分量;
所述稳压器应力处理模块6对稳压器温度测量系统2的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和即可确定一个温度变化T(τ)的应力,在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量;
步骤四、稳压器疲劳寿命在线评估模块7评估稳压器筒体和管嘴处疲劳寿命;
稳压器疲劳寿命在线评估模块7根据相应标准规范(ASME规范NB 3200或者RCC-MB3200),利用所述稳压器应力处理模块6计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据相应标准规范(ASME规范NB 3200或者RCC-M B 3200)给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
Claims (19)
1.一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:该系统包括稳压器压力测量模块、稳压器温度测量模块、稳压器应力处理模块和稳压器疲劳寿命在线评估模块;
所述稳压器压力测量模块测量稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及各管嘴区域压力,作为稳压器应力处理模块的压力数据输入;
所述稳压器温度测量模块测量稳压器筒体和管嘴与疲劳寿命相关的温度数据,作为稳压器应力处理模块的温度数据输入;
所述稳压器应力处理模块利用稳压器压力测量模块测量的压力数据以及稳压器温度测量模块测量的温度数据,计算稳压器监测点应力数据;
所述稳压器疲劳寿命在线评估模块根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算稳压器的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述稳压器温度测量模块包括稳压器局部温度测量模块、数据筛选模块和数据统计与分析模块;
所述稳压器局部温度测量模块包括多个稳压器筒体壁面温度测量模块和多个稳压器管嘴温度测量模块;稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块分别用于测量稳压器筒体及各管嘴壁面温度。
3.根据权利要求2所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述稳压器筒体壁面温度测量模块布置9个,稳压器上、下封头顶端各布置1个,稳压器筒体与上封头环向焊缝处布置1个,稳压器筒体与下封头环向焊缝处布置1个,以封头与筒体环向焊缝中线为起点,筒体上每隔H/6(H为筒体总高度)布置1个稳压器筒体壁面温度测量模块,共计5个,除封头顶端2个稳压器筒体壁面温度测量模块外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处稳压器筒体壁面温度测量模块在空间上处于同一截面。
4.根据权利要求2所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述稳压器管嘴温度测量模块布置于稳压器波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴、卸压管嘴、人孔管嘴和电加热器管嘴;对于波动管管嘴、主喷淋管嘴、辅助喷淋管嘴以及卸压管嘴处,在管嘴长100mm-150mm处沿着环向0°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴处沿着0°、90°和180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块,在远离此焊缝中线600mm-650mm处沿着0°、45°、90°、135°、180°各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于人孔管嘴,在管嘴底部和人孔盖中心位置各布置1个稳压器管嘴温度测量模块;对于电加热器管嘴,在最外边缘的电加热器管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处各布置1个稳压器管嘴温度测量模块。
5.根据权利要求2所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述数据筛选系统对稳压器局部温度测量模块测量获得的数据中的漂移/错误数据以及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理。
6.根据权利要求5所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:对于漂移/错误数据,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,数据筛选系统将不符合上述限值要求的数据段予以剔除。
7.根据权利要求5所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)的数据,视为对疲劳无贡献数据,数据筛选系统将被视为对疲劳无贡献数据予以剔除;式中:Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃。
8.根据权利要求5所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述数据筛选系统将筛选后的数据传输至数据统计与分析模块,数据统计与分析模块将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算初始疲劳寿命;式中:E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃。
9.根据权利要求8所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述稳压器应力处理模块对稳压器温度测量系统的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等比周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和即可确定一个温度变化T(τ)的应力,在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量。
10.根据权利要求1所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述稳压器疲劳寿命在线评估模块根据相应标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据相应标准规范给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
11.根据权利要求10所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估系统,其特征在于:所述标准规范为ASME规范NB 3200或者RCC-M B3200。
12.一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
步骤一、稳压器压力测量模块获得稳压器内冷却剂压力、汽空间压力及管嘴区域压力数据;
步骤二、核电厂稳压器温度测量模块获得稳压器筒体和管嘴壁面温度与疲劳寿命相关的温度数据;
步骤三、稳压器应力处理模块计算监测点应力分量;
步骤四、稳压器疲劳寿命在线评估模块评估稳压器筒体和管嘴处疲劳寿命。
13.根据权利要求12所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:步骤二所述稳压器温度测量模块包括稳压器局部温度测量模块、数据筛选模块和数据统计与分析模块;
所述稳压器局部温度测量模块包括多个稳压器筒体壁面温度测量模块和多个稳压器管嘴温度测量模块;稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块分别用于测量稳压器筒体及各管嘴壁面温度。
14.根据权利要求13所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述稳压器局部温度测量模块采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度;
稳压器筒体温度监测点包括稳压器上、下封头顶端,筒体与上封头环向焊缝处,筒体与下封头环向焊缝处以及筒体每隔H/6处,H为筒体总高度,除封头顶端个温度监测点外,稳压器筒体及筒体与封头焊缝处温度监测点在空间上处于同一截面;
稳压器管嘴温度监测点包括稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点、人孔管嘴监测点和电加热器管嘴监测点;
稳压器波动管管嘴监测点、主喷淋管嘴监测点、辅助喷淋管嘴监测点、卸压管嘴监测点位于管嘴长100mm-150mm沿着环向0°和180°处,距离管嘴与管道焊缝中线150mm-200mm且靠近管嘴沿着0°、90°和180°处,以及远离管嘴与管道焊缝中线600mm-650mm沿着0°、45°、90°、135°、180°处;人孔管嘴监测点位于人孔管嘴底部和人孔盖中心位置处;电加热器管嘴监测点位于电加热器最外边缘的管嘴0°、90°、180°、270°方向根部处。
15.根据权利要求13所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述数据筛选模块对稳压器筒体壁面温度测量模块和稳压器管嘴温度测量模块采集稳压器筒体和管嘴监测点壁面温度数据中的漂移/错误数据及对疲劳寿命无贡献的数据进行筛选处理;
对于漂移/错误数据的处理,当数据超过360℃限值,或者温度升高或降低的速率大于55℃/h时,予以剔除;对于温度变化范围低于2Flim/(E·α)的数据予以剔除,式中:Flim为疲劳极限,单位MPa;E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃。
16.根据权利要求13所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述数据统计与分析模块对数据筛选模块输出的数据进行统计,并给出初始的疲劳寿命评估结果;
将20℃至350℃的温度数据按照30℃的间隔分为11个等级的温度变化范围,并统计各温度范围的次数,并利用Δσ=E·α·ΔT,式中:E为弹性模量,单位MPa;α为热膨胀系数,单位1/℃;ΔT为温度变化范围,单位℃;计算应力强度循环幅Δσ,根据设计疲劳曲线计算稳压器各部位初始疲劳寿命。
17.根据权利要求12所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述步骤三还包括以下步骤:
所述稳压器应力处理模块6对稳压器温度测量系统2的温度数据按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等比周期进行离散,将一系列对应时间间隔dτ的离散温度dT的响应求和,确定一个温度变化T(τ)的应力;在任一时刻t的温度载荷下的应力由下式给出:
式中:t为温度,τ为时间变量,f(τ)是单位温度阶跃引起的某一应力分量。
18.根据权利要求12所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述步骤四还包括以下步骤:
稳压器疲劳寿命在线评估模块根据标准规范,利用所述稳压器应力处理模块计算得到监测点应力数据计算应力强度循环幅,然后根据标准规范给出的设计疲劳曲线得到稳压器监测点累积疲劳损伤系数,完成稳压器疲劳寿命在线评估。
19.根据权利要求18所述的一种核电厂稳压器疲劳寿命在线监测评估的方法,其特征在于:所述标准规范为ASME规范NB 3200或者RCC-M B3200。
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