CN111261306A - 一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统及方法，系统包括至少两个温度测量单元，包括温度采集模块和偏置模块，温度采集模块用于采集冷却剂热段的温度信号，并将温度信号传输至偏置模块；偏置模块用于对温度信号进行偏置处理，并将偏置后的温度信号传输给处理器；处理器，用于接收各温度测量单元的温度信号，并输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。方法包括采集温度信号、处理温度信号、偏置温度信号和输出平均温度。本发明在各温度测量单元中均设置有偏置模块，通过偏置模块对温度信号进行偏置后再取平均，使得即使部分温度计失效，系统也能够准确测量得出热段温度。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂反应堆冷却剂系统过程测量领域，具体涉及一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法及系统。
背景技术
在三代核电中，取消了测温旁路，冷却剂温度采用在主管道上直接插入温度计进行测量的方法，即直接测温方法。但由于热段中存在“热分层”的问题，通常在测温截面设置多支温度计取平均来测量热段温度，这种方法可以较好的测得热段温度。
但是，当至少一支温度计失效时，剩余的温度信号不能够完整的代表热段温度，导致热段温度测量偏差增加而超过安全分析限值。因此，有必要设计一种应对温度计失效的热段温度直接测量方法和系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法及系统，以在部分温度计失效时，通过设置的偏置模块降低失效温度计对整体测量精度的影响，进而准确地测量出反应堆冷却剂热段温度，提高系统测量的准确性和可靠性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，包括：
至少两个温度测量单元，所述温度测量单元包括温度采集模块和偏置模块，所述温度采集模块用于采集冷却剂热段的温度信号，并将温度信号传输至偏置模块；所述偏置模块用于对温度信号进行偏置处理，并将偏置后的温度信号传输给处理器；
处理器，所述处理器用于接收各温度测量单元的温度信号，并输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。
现有技术中，对于核电厂反应堆冷却剂热段的温度通常采用在主管道上插入多根温度计直接测量的方式，通过多支温度计测量不同的测温截面，再进一步取各温度测量点的平均值能够很好地避免热段中存在的“热分层”问题，进而准确地测得热段的实时温度。
然而，现有的测量系统和方法的可靠性差。当系统中任一支温度计失效时，数据采集将不完整，且有效的温度计的平均温度值会出现偏差，输出的热段实时温度不再准确，甚至超过安全分析限值。
为了解决上述问题，本发明在各温度测量单元中均设置有偏置模块，通过偏置模块对温度信号进行偏置后再取平均，使得即使部分温度计失效，系统也能够准确测量得出热段温度。
具体地，与现有技术相同的是，本发明同样包括有处理器和至少两个温度测量单元，至少两个温度测量单元用以监测热段上不同测温截面的温度。每个温度测量单元中均包含有温度采集模块。在部分实施例中，温度采集模块可以是温度计，也可以是其他能够获取温度数据的采集装置。温度采集模块用于采集冷却剂热段的温度信号，各路温度测量单元的温度信号经过处理后发送至处理器中进行平均处理以输出当前的热段平均温度。
以三代核电为例，环路热段温度由四支温度计直接测量。然而，当部分温度计失效后温度测量样本减少将导致热分层的影响增加，取平均获得的热段温度偏差增加。
因此，与现有技术不同的是，本技术方案在每路温度测量单元中均设置有偏置模块，所述偏置模块用于对温度信号进行偏置处理，经过偏置处理后的温度信号发送给处理器后，处理器对当前有效的温度测量单元的温度信号进行平均，以避免部分温度采集模块失效后当前的热段平均温度不准确的情况。此处的有效的温度测量单元是指温度采集模块仍处于正常工作的温度测量单元，与温度采集模块失效的温度测量单元相对。
作为本发明的一个优选实施方案，所述偏置模块接收到温度信号后，对温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量。
通过上述计算，偏置后的各温度信号在平均后仍然等于平均温度TH，即在温度采样模块全部有效时，偏置后的温度信号不会对当前计算的平均温度信号产生影响。而当任一支温度采样模块失效后，其余有效的温度采样模块由于仍采用失效的温度采集模块故障前的偏置，所以剩余的温度信号取平均值后仍然等于当前计算的平均温度。
进一步地，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新。在所有温度采集模块均有效时，温度采集模块每间隔一段时间便采集一次温度数据，数据采集后偏置信号C便针对当前的热段平均温度进行偏置计算，并对对应的温度测量单元的温度信号附加更新后的偏置。当任一支温度采集模块失效时，处理器接收到的一路温度信号中断，此时处理器向每个温度测量单元中的偏置模块发送控制信号以停止更新偏置C，使得该偏置C作用于后续采集的温度信号，直至所有温度采集模块重新恢复运行。同时，处理器仅对当前有效的温度测量单元的温度信号进行平均取值。通过上述方式，由于偏置相对于真实温度非常小，系统状态发生变化导致冷却剂温度发生变化时，测点能够及时反映该变化。
进一步地，所述偏置C的更新时间为1～30秒，进一步优选地，偏置C的更新时间为4～10秒。
作为本发明的另一个优选实施方案，所述温度测量单元还包括信号处理模块，所述信号处理模块用于接收温度采集模块采集的温度信号，对温度信号进行处理，并将处理后的信号传输至偏置模块。信号处理模块用于对温度采集模块采集到的信号进行包括但不限于信号转换、校正、滤波等处理，以使得偏置模块所接收到的温度信号更加准确。
进一步地，所述信号处理模块包括信号转换模块、信号校正模块和滤波模块。
进一步地，所述温度测量单元的数量为4个。
本发明还提供一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法，该方法可以采用上述任一种测量装置，方法具体包括以下步骤：
(A)采集温度信号，各温度测量单元的温度采集模块采集温度信号，处理温度信号后将温度信号传输至偏置模块；
各温度测量单元的温度采集模块采集对应测量点的温度信号后，将温度信号进行转换、校正、滤波等多项处理，并将处理后的信号传输给各温度测量单元中设置的偏置模块。
(B)偏置温度信号，各温度测量单元中的偏置模块对当前温度测量单元中的温度信号进行单独的偏置处理，并将偏置后的温度信号传输至处理器；
偏置模块对处理后的温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量。
(C)输出平均温度，处理器接收各温度测量单元输出的偏置后的温度信号，取平均后输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。
进一步地，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新，也即偏置C的更新仅当所有温度信号有效且功率大于一定值时进行。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明在各温度测量单元中均设置有偏置模块，通过偏置模块对温度信号进行偏置后再取平均，使得即使部分温度计失效，系统也能够准确测量得出热段温度；
2、本发明中，偏置后的各温度信号在平均后仍然等于平均温度TH，即在温度采样模块全部有效时，偏置后的温度信号不会对当前计算的平均温度信号产生影响；当任一支温度采样模块失效后，其余有效的温度采样模块由于仍采用失效的温度采集模块故障前的偏置，所以剩余的温度信号取平均值后仍然等于当前计算的平均温度；
3、本发明中，由于偏置C相对于真实温度非常小，系统状态发生变化导致冷却剂温度发生变化时，测点能够及时反映该变化；
4、本发明设置的信号处理模块能够对温度采集模块采集到的信号进行包括但不限于信号转换、校正、滤波等处理，以使得偏置模块所接收到的温度信号更加准确；
5、本发明实现过程简单有效，无需新增额外的测量装置，能够很好地适用于三代核电厂反应堆冷却剂热段温度测量的直接测量方法。
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为本发明具体实施例中测量系统的结构示意图；
图2为本发明具体实施例中测量方法的流程框图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
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。
实施例1：
如图1所示的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，包括：
四个温度测量单元，各温度测量单元均设置有温度采集模块T1～T4和偏置模块C1～C4，温度采集模块用于采集冷却剂热段的温度信号，并将温度信号传输至偏置模块；所述偏置模块用于对温度信号进行偏置处理，并将偏置后的温度信号传输给处理器；
处理器，所述处理器用于接收各温度测量单元的温度信号，并输出各有效的温度测量单元的平均温度信号；
偏置模块接收到温度信号后，对温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量；
在部分实施例中，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新。当温度采集模块T1～T4均正常工作时，偏置C的更新时间为1～30秒，优选地，更新偏置C的时间为温度采集模块采集温度信号的时间窗口，进一步优选地，更新偏置C的时间为4～10秒。
在部分实施例中，如图1所示，各温度测量单元还包括信号处理模块，信号处理模块用于接收温度采集模块采集的温度信号，对温度信号进行处理，并将处理后的信号传输至偏置模块；所述信号处理模块包括信号转换模块、信号校正模块和滤波模块。
在部分实施例中，温度测量单元的数量可以为两个、三个或者四个以上的任意数量。
本技术方案在各温度测量单元中均设置有偏置模块，通过偏置模块对温度信号进行偏置后再取平均，使得即使部分温度计失效，系统也能够准确测量得出热段温度。
实施例2：
如图2所示，一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法，包括以下步骤：
(A)采集温度信号，各温度测量单元的温度采集模块采集温度信号，处理温度信号后将温度信号传输至偏置模块；
各温度测量单元的温度采集模块采集对应测量点的温度信号后，将温度信号进行转换、校正、滤波等多项处理，并将处理后的信号传输给各温度测量单元中设置的偏置模块。
(B)偏置温度信号，各温度测量单元中的偏置模块对当前温度测量单元中的温度信号进行单独的偏置处理，并将偏置后的温度信号传输至处理器；
偏置模块对处理后的温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量。
(C)输出平均温度，处理器接收各温度测量单元输出的偏置后的温度信号，取平均后输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。
在部分实施例中，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新。
在部分实施例中，如图2所示，还包括信号处理步骤，所述信号处理步骤对温度采集模块采集到的温度信号进行转换、校正、滤波等多项处理，以获得更加准确的温度信号。
实施例3：
在实施例1和实施例2的基础上，代入具体数值进行阐释。
如图1所示，测量系统包括四个温度测量单元，第一温度测量单元中包括依次连接的温度计T1，信号处理模块1，偏置模块C1；第二温度测量单元中包括依次连接的温度计T2，信号处理模块2，偏置模块C2；第三温度测量单元中包括依次连接的温度计T3，信号处理模块3，偏置模块C3；第四温度测量单元中包括依次连接的温度计T4，信号处理模块4，偏置模块C4。四个温度计T1～T4分别测量不同的测温截面。偏置模块C1、偏置模块C2、偏置模块C3和偏置模块C4将各自偏置处理后的温度信号发送至处理器，处理器对所有有效的温度测量单元的温度信号取平均以输出平均温度信号。
经过测量，T1～T4的真实读数分别为328.3℃、328.4℃、327.2℃、327.1℃，取平均后得到热段温度TH为327.75℃。之后偏置模块C1～C4分别对温度信号T1～T4进行偏置，偏置依次为-0.55℃、-0.65℃、+0.55℃、和+0.65℃。偏置后，第一至第四温度测量单元的温度值均为327.75℃。取平均后热段温度TH仍为327.75℃，可见偏置C在4支温度计测量均有效时不产生任何副作用。
当其中温度计T1因为故障被剔除时，T2～T4由于仍采用T1故障前的偏置，这三支温度计取平均后的值仍为327.75℃，若不采用偏置的方法，T2～T4取平均后的值为327.56℃，将会产生0.19℃的附加偏差。另外，因为偏置相对于真实温度非常小，系统状态发生变化导致冷却剂温度发生变化时，测点能够及时反映该变化。
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 (10)
1.一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，包括：
至少两个温度测量单元，所述温度测量单元包括温度采集模块和偏置模块，所述温度采集模块用于采集冷却剂热段的温度信号，并将温度信号传输至偏置模块；所述偏置模块用于对温度信号进行偏置处理，并将偏置后的温度信号传输给处理器；
处理器，所述处理器用于接收各温度测量单元的温度信号，并输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，所述偏置模块接收到温度信号后，对温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量。
3.根据权利要求2所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新。
4.根据权利要求3所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，所述偏置C的更新时间为1～30秒。
5.根据权利要求1所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，所述温度测量单元还包括信号处理模块，所述信号处理模块用于接收温度采集模块采集的温度信号，对温度信号进行处理，并将处理后的信号传输至偏置模块。
6.根据权利要求5所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，所述信号处理模块包括信号转换模块、信号校正模块和滤波模块。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量系统，其特征在于，所述温度测量单元的数量为4个。
8.一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(A)采集温度信号，各温度测量单元的温度采集模块采集温度信号，处理温度信号后将温度信号传输至偏置模块；
(B)偏置温度信号，各温度测量单元中的偏置模块对当前温度测量单元中的温度信号进行单独的偏置处理，并将偏置后的温度信号传输至处理器；
(C)输出平均温度，处理器接收各温度测量单元输出的偏置后的温度信号，取平均后输出各有效的温度测量单元的平均温度信号。
9.根据权利要求8所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法，其特征在于，所述偏置模块接收到温度信号后，对温度信号叠加偏置C，所述偏置C的取值为：
其中，Ci为各温度测量单元的偏置C取值，TH为各温度测量单元的温度的平均值，TiF为各温度测量单元的温度采集模块的测量值，τ为滤波常数，s为拉普拉斯算子，i＝1,2…n，n为温度测量单元的数量。
10.根据权利要求9所述的一种核电厂反应堆冷却剂热段温度的测量方法，其特征在于，当一个温度采集模块失效时，所述处理器向各温度测量单元的偏置模块发送控制信号，停止各偏置模块中偏置C的更新。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113871037A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-12-31 | 中广核研究院有限公司 | 反应堆的运行控制方法、装置、计算机设备和存储介质 |
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