CN113177274A - 一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法 - Google Patents

一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法 Download PDF

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Abstract

一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，涉及蒸汽发生器检修领域，方法包括：步骤S01，计算平台获取计算数据。步骤S02，计算平台计算磨损率，将磨损率与修理限值进行比较，若大于，则进行维修标记，否则进入步骤S03。步骤S03，计算平台采用等体积增长方法计算，获得第一预测深度。步骤S04，计算平台将第一深度与第一预测深度进行比较，若小于则采用等体积增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出预测磨损率，否则采用等深度增长方法计算。步骤S05，计算平台将预测磨损率与修理限值进行比较，若大于，则进行提前维修标记，否则不进行标记。本发明可以区分磨损类型进行预测，且可以使用更贴近磨损情况的预测方式，预测准确且方便。

Description

一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法
技术领域
本发明涉及蒸汽发生器检修领域，尤其是涉及一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法。
背景技术
压水堆核电站蒸汽发生器传热管作为反应堆冷却剂系统压力边界的重要组成部分，约占反应堆冷却剂系统压力边界面积的60%。蒸汽发生器传热管承担多项重要安全相关功能，不仅用以维持一回路系统的压力及水装量，而且是一回路与二回路热量传递的唯一边界，同时也是用于防止一回路冷却剂内放射性裂变产物进入二回路系统的重要保护屏障。然而蒸汽发生器传热管在运行期间不仅需要承受一、二次侧高温差、高压差以及高流速等产生的高应力，而且蒸汽发生器二次侧作为二回路系统的“垃圾桶”，二回路系统产生的泥渣、异物等均会最终沉积在蒸汽发生器二次侧，导致运行环境十分恶劣，使得蒸汽发生器传热管不断受到腐蚀及机械损伤等降质因素影响，最终导致传热管产生磨损、裂纹、壁厚减薄、甚至泄漏破裂等降质失效现象。
上世纪八九十年代，由于耗蚀、凹坑、应力腐蚀开裂、晶间侵蚀、点蚀以及一次侧应力腐蚀开裂等降质机理，国外压水堆核电厂发生过多起蒸汽发生器600合金传热管破裂事故，导致大量的放射性物质从一回路泄漏到二回路以及难以控制的复杂电厂瞬态，甚至为此进行了蒸汽发生器更换，采用抗腐蚀性能更优Inconel690TT传热管。国内核电厂蒸汽发生器普遍采用抗腐蚀性能更优690TT传热管设计，根据国内外压水堆核电机组Inconel690TT传热管运行经验，“磨损”被认为是目前Inconel690TT传热管主要的降质机理，主要发生于传热管与支撑接触区域，包括支撑板和防振条。在检修时，要及时发现壁厚损失是否需要堵管。而检修是有间隔时间的，若这次检测到壁厚不需要堵管，但是无法确定当前的传热管是否可以正常使用到下次检修，因此对于下次检修时传热管的磨损情况预测变得十分重要。
例如，发明专利申请公布号CN111400927A，公布日2020年7月10日，发明的名称为基于广义可加模型的管道内腐蚀增长预测方法及装置，该申请案公开了一种基于广义可加模型的管道内腐蚀增长预测方法及装置，基于广义可加模型的管道内腐蚀增长预测方法包括：利用Lasso压缩估计算法对预先获取的管道内腐蚀增长预测模型的自变量进行筛选；基于广义线性可加模型，根据筛选后的自变量以及管道内腐蚀增长率建立所述管道内腐蚀增长预测模型；根据所述管道内腐蚀增长预测模型预测所述管道内腐蚀增长率。该发明虽然可基于现有管道内腐蚀数据进行建模，并对未来的腐蚀深度进行准确估算，进而可以确定内检测周期以及制定维修计划，但是对于磨损情况下的模型建立无法区分多种磨损类型，而且无法精准得使用更贴近磨损情况的预测方式。
发明内容
本发明克服了现有的管道磨损预测中无法区分多种磨损类型，而且无法精准得使用更贴近磨损情况的预测方式的问题，提供了一种可以区分磨损类型进行预测，且可以使用更贴近磨损情况的预测方式的核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长预测综合方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，用于预测发生在传热管与支撑接触区域的磨损；若干个传热管相邻之间设有防振条，每个传热管外均设有若干个支撑板，其特征在于，方法包括：
步骤S01，计算平台接收数据采集系统本次采集的若干个传热管的第一深度、第一磨损长度，并调取存储在计算平台内的若干个传热管的壁厚、外径、第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数，距离下次检修的天数，修理限值，所述第一深度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；第一磨损长度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度；所述第二深度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；第二磨损长度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度；
步骤S02，计算平台通过若干个传热管的第一深度、若干个传热管的壁厚，计算每个传热管每个接触磨损处的磨损率；将每个传热管每个接触磨损处的磨损率与修理限值进行比较，若有磨损率大于等于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行维修标记，否则进入步骤S03；
步骤S03，计算平台将无维修标记的传热管的第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数采用等体积增长方法计算，获得第一预测深度；所述第一预测深度为，预测的本次检修时，无维修标记的每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；
步骤S04，计算平台将本次采集的无维修标记的传热管的第一深度与第一预测深度进行比较，若小于第一预测深度则采用等体积增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率，否则采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率；所述第二预测深度为，预测的下次检修时，该传热管该接触磨损处的最大磨损深度；
步骤S05，计算平台将无维修标记的传热管每个接触磨损处的预测磨损率与修理限值进行比较，若有预测磨损率大于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行提前维修标记，否则不进行标记。
本发明在传热管检修时，先计算若干个传热管每个接触磨损处的磨损程度是否超过修理限值，然后进行维修标记，这样及时检查出需要维修的传热管接触磨损位置。而传热管检修间隔时间较长，本发明通过预测下次检修时的磨损情况，若下次检修时磨损程度超过了修理限值，此次检修就可预先对相应传热管的接触磨损处进行提前维修，保证传热管能安全运行至下一次安排检查的大修。确保了蒸汽发生器传热管结构完整性，促进机组安全可靠经济运行。在预测时，将第一深度与第一预测深度进行比较，若第一深度小于第一预测深度，则表示按照等体积预测方法，磨损速率在减缓，保守考虑采用等体积增长方法计算获得第二预测深度。否则采用等深度预测方法预测，做到及时发现需要提前维修的接触磨损处，减少预测时因为磨损速率增快带来的误差。
作为优选，所述步骤S03中采用等体积增长方法分别计算获得第一预测深度具体包括：
步骤S31，若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得上次检修的实际磨损体积；若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S32；
步骤S32，计算平台获取无维修标记的传热管的模型深度限值，将无维修标记的传热管与支撑板的接触磨损处的第二深度与模型深度限值比较，若第二深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，否则计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积；
步骤S33，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、上次检修时传热管的使用天数、距离上次检修的天数、第二深度获得第一预测深度。
若干个传热管相邻之间设有防振条，防振条与传热管相切，接触磨损处为线接触方式，所以传热管与防振条的接触磨损处的磨损形貌轴向形状为矩形，周向形状为弓形，采用弓形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积。而每个传热管外均设有若干个支撑板，支撑板开始与传热管的接触磨损处为线接触方式，同样采用弓形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积。
在流致振动的影响下，传热管与支撑板之间发生微动磨损，微动磨损相似与原位接触，振幅为微米量级的摩擦运动。因此，理论上讲随着传热管磨损深度增加，支撑板与传热管接触形式将由线接触变化为面接触，所以传热管与支撑板的接触磨损处的磨损形貌的轴向形状为矩形，周向形状为梯形加弓形，此时采用弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积。整体计算考虑不同阶段的磨损情况，计算误差小，令预测更精准。
作为优选，所述步骤S04中采用等体积增长方法计算下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括：
步骤S41，若该传热管该接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积；若该传热管该接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S42；
步骤S42，若该传热管该接触磨损处在步骤S32中采用弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，则计算平台采用弓形并梯形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积；否则，将该传热管该接触磨损处的第一深度与该传热管的模型深度限值比较，若第一深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积，否则，计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积；
步骤S43，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、本次检修的实际磨损体积、距离上次检修的天数、距离下次检修的天数、第一深度、第二深度，获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率。
作为优选，所述弓形磨损模型计算方法具体包括，先通过公式（1）计算传热管接触磨损处底部的一半宽度值：
Figure 897671DEST_PATH_IMAGE001
其中，d为传热管接触磨损处底部的一半宽度值，R为传热管外径，H为传热管接触磨损处的最大磨损深度；
然后通过公式（2）计算传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure 221336DEST_PATH_IMAGE003
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
这样的计算方法仅需要获取传热管接触磨损处底部的一半宽度值，就可以配合已知的数据进行计算，简单快速。
作为优选，所述弓形并梯形磨损模型计算方法具体包括，计算平台先接收数据采集系统本次采集的传热管接触磨损处底部的一半宽度值，并调取存储在计算平台内的三角形一顶角的一半角度值；然后计算平台通过公式（3）计算获得三角形二的底边长：
Figure 532232DEST_PATH_IMAGE004
其中，所述三角形一为传热管接触磨损处梯形磨损的两个腰延伸与梯形底部构成 的三角形；三角形一顶角为传热管接触磨损处梯形磨损的两个腰构成的角度；所述三角形 二为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角分别与梯形磨损处两个腰延伸构 成三角形；r为三角形二的底边长，R为传热管外径，d为传热管接触磨损处底部的一半宽度 值，
Figure 68386DEST_PATH_IMAGE005
为三角形一顶角的一半角度值，H为传热管接触磨损处的最大磨损深度；
计算平台再通过公式（4）计算获得弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值：
Figure 413917DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 642904DEST_PATH_IMAGE007
为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值；
最后计算平台通过公式（5）计算获得传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure 441096DEST_PATH_IMAGE008
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
作为优选，所述步骤S33具体包括：
步骤S331，计算平台通过公式（6）计算获得本次检修的预测磨损体积：
Figure 46521DEST_PATH_IMAGE009
其中，V2为本次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积，T1为上次检修时传热管的使用天数，T2为距离上次检修的天数；
步骤S332，计算平台将（0,0），（V1,H2）作为坐标点拟合出第一预测线，将V2带入第一预测线获得第一预测深度，其中H2为第二深度。
作为优选，所述步骤S43具体包括：
步骤S431，计算平台通过公式（7）计算获得下次检修的预测磨损体积：
Figure 246558DEST_PATH_IMAGE010
其中，V4为下次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积、V3为本次检修的实际磨损体积，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数。
步骤S432，计算平台将（0,0），（V1,H2），（V3，H1）作为坐标点拟合出第二预测线，将V4带入第二预测线获得第二预测深度，其中，H1为第一深度，H2为第二深度。
作为优选，所述步骤S04中采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括，计算平台通过公式（8）计算获得第二预测深度：
Figure 505501DEST_PATH_IMAGE011
然后通过公式（9）计算获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中，H4为第二预测深度，Y为该传热管该接触磨损处的预测磨损率，H1为第一深度，H2为第二深度，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数，Z为壁厚。
作为优选，所述方法还包括步骤S06, 计算平台根据步骤S02中的维修标记、步骤S02中的提前维修标记获取维修策略。
本发明的优点是：
（1）本发明通过预测下次检修时的磨损情况，若下次检修时磨损程度超过了修理限值，此次检修就可预先对相应传热管的接触磨损处进行提前维修，保证传热管能安全运行至下一次安排检查的大修。易于操作实施，工程实践效率高，确保了蒸汽发生器传热管结构完整性，促进机组安全可靠经济运行。
（2）在预测时，将第一深度与第一预测深度进行比较，若第一深度小于第一预测深度，则表示按照等体积预测方法，磨损速率在减缓，保守考虑采用等体积增长方法计算获得第二预测深度。否则采用等深度预测方法预测，做到及时发现需要提前维修的接触磨损处，减少预测时因为磨损速率增快带来的误差。
（3）根据振动条及支撑板分别与传热管的接触磨损方式，以及磨损过程中的变化，采用适当的磨损模型计算方法获得磨损处的体积，减小计算误差，令预测更精准。
附图说明
图1为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的流程图。
图2为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的防振条与传热管配合方式示意图。
图3为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的支撑板与传热管配合方式示意图。
图4为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的防振条和支撑板与传热管的弓形磨损模型示意图。
图5为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的支撑板与传热管的弓形并梯形磨损模型示意图。
图6为本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的防振条的第二预测线示意图。
图7本发明一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法的支撑板的第二预测线示意图。
图中：1-传热管，2-防振条，3-支撑板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-7示，一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，用于预测发生在传热管1与支撑接触区域的磨损。如图2所示若干个传热管1相邻之间设有防振条2。如图3所示，每个传热管1外均设有若干个支撑板3。
防振条2与传热管1相切，接触磨损处为线接触方式，如图4所示，所以传热管1与防振条2的接触磨损处的磨损形貌轴向形状为矩形，周向形状为弓形，是弓形磨损模型。
而每个传热管1外均设有若干个支撑板3，支撑板3开始与传热管1的接触磨损处为线接触方式，如图4所示，同样是弓形磨损模型。
在流致振动的影响下，传热管1与支撑板3之间发生微动磨损，微动磨损相似与原位接触，振幅为微米量级的摩擦运动。因此，理论上讲随着传热管1磨损深度增加，支撑板3与传热管1接触形式将由线接触变化为面接触，所以如图5所示传热管1与支撑板3的接触磨损处的磨损形貌的轴向形状为矩形，周向形状为梯形加弓形，整体是弓形并梯形磨损模型。
方法包括：
步骤S01，计算平台接收数据采集系统本次采集的若干个传热管1的第一深度、第一磨损长度，并调取存储在计算平台内的若干个传热管的壁厚、外径、第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数，距离下次检修的天数，修理限值，所述第一深度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度。第一磨损长度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度。所述第二深度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度。第二磨损长度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度。
步骤S02，计算平台通过若干个传热管的第一深度、若干个传热管的壁厚，计算每个传热管每个接触磨损处的磨损率。具体地，每个传热管的第一深度占据该传热管壁厚的百分比就是该传热管该接触磨损处的磨损率。
将每个传热管每个接触磨损处的磨损率与修理限值进行比较，若有磨损率大于等于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行维修标记，否则进入步骤S03。具体地，修理限值为40%。
步骤S03，计算平台将无维修标记的传热管的第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数采用等体积增长方法计算，获得第一预测深度。所述第一预测深度为，预测的本次检修时，无维修标记的每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度。
所述步骤S03中采用等体积增长方法分别计算获得第一预测深度具体包括：
步骤S31，若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得上次检修的实际磨损体积。若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S32。弓形磨损模型指的是接触磨损处的截面为弓形。
步骤S32，计算平台获取无维修标记的传热管的模型深度限值，将无维修标记的传热管与支撑板的接触磨损处的第二深度与模型深度限值比较，若第二深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，否则计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积。弓形并梯形磨损模型指的是接触磨损处的截面为弓形加上梯形的形状。
步骤S33，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、上次检修时传热管的使用天数、距离上次检修的天数、第二深度获得第一预测深度。
步骤S33具体包括：步骤S331，计算平台通过公式（6）计算获得本次检修的预测磨 损体积：
Figure 197513DEST_PATH_IMAGE009
其中，V2为本次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积，T1为上次检修时传热管的使用天数，T2为距离上次检修的天数；
步骤S332，计算平台将（0,0），（V1,H2）作为坐标点拟合出第一预测线，将V2带入第一预测线获得第一预测深度，其中H2为第二深度。
步骤S04，计算平台将本次采集的无维修标记的传热管的第一深度与第一预测深度进行比较，若小于第一预测深度则采用等体积增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率，否则采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率；所述第二预测深度为，预测的下次检修时，该传热管该接触磨损处的最大磨损深度。
所述步骤S04中采用等体积增长方法计算下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括：
步骤S41，若该传热管该接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积。若该传热管该接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S42。
步骤S42，若该传热管该接触磨损处在步骤S32中采用弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，则计算平台采用弓形并梯形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积；否则，将该传热管该接触磨损处的第一深度与该传热管的模型深度限值比较，若第一深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积，否则，计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积。模型深度限值为9.1%的深度占比。
步骤S43，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、本次检修的实际磨损体积、距离上次检修的天数、距离下次检修的天数、第一深度、第二深度，获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率。
步骤S43具体包括：步骤S431，计算平台通过公式（7）计算获得下次检修的预测磨损体积：
Figure 341050DEST_PATH_IMAGE010
其中，V4为下次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积、V3为本次检修的实际磨损体积，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数。
步骤S432，计算平台将（0,0），（V1,H2），（V3，H1）作为坐标点拟合出第二预测线，将V4带入第二预测线获得第二预测深度，其中，H1为第一深度，H2为第二深度。
而具体地，T1为471天，T2为474天，T3为511天。R为17.48mm，Z为1.01mm，防振条宽度为12.19mm，防振条厚度为4.028mm，支撑板厚度为28.57mm。其中，拟合出的第二预测线如图6、图7所示，图6为防振条的第二预测线，图7为支撑板的第二预测线。图6、图7中横轴为磨损体积，纵轴为磨损深度，可以快速提高磨损体积获得磨损深度。
为了更直观地了解传热管接触磨损处的磨损情况，将计算获得的数据罗列成表格。如下表1是防振条磨损体积与深度对应关系的表格：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
在下次检修其磨损率为40%TW时，本次检修其缺陷深度为30.0%TW，上次检修时其缺陷深度为18.8%TW。因此本次检修时需重点关注上次检修时大于或等于18.8%TW的防振条磨损传热管的实际磨损情况。
如下表2是支撑板磨损体积与深度对应关系的表格：
Figure 281412DEST_PATH_IMAGE016
在下次检修其缺陷深度为40%TW时，本次检修其缺陷深度为28.4%TW，上次检修其缺陷深度为16.4%TW。因此本次检修时需重点关注上次检修时大于或等于 16.4%TW的支撑板磨损传热管实际磨损情况。
所述步骤S04中采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括，计算平台通过公式（8）计算获得第二预测深度：
Figure 242415DEST_PATH_IMAGE011
然后通过公式（9）计算获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率：
Figure 890565DEST_PATH_IMAGE012
其中，H4为第二预测深度，Y为该传热管该接触磨损处的预测磨损率，H1为第一深度，H2为第二深度，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数，Z为壁厚。
而具体地，T1为471天，T2为474天，T3为511天。R为17.48mm，Z为1.01mm，防振条宽度为12.19mm，防振条厚度为4.028mm，支撑板厚度为28.57mm。为了更直观地了解传热管接触磨损处的磨损情况，将计算获得的数据罗列成表格。如下表3是防振条和支撑板磨损率变化关系的表格：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
在下次检修时其缺陷深度为40%TW时，本次检修时其缺陷深度为25.98%TW，上次检修时其缺陷深度为12.95%TW。因此本次检修期间需重点关注上次检修时大于或等于12.95%TW磨损传热管实际磨损情况。
步骤S05，计算平台将无维修标记的传热管每个接触磨损处的预测磨损率与修理限值进行比较，若有预测磨损率大于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行提前维修标记，否则不进行标记。
步骤S06, 计算平台根据步骤S02中的维修标记、步骤S02中的提前维修标记获取维修策略。
本发明在传热管检修时，先计算若干个传热管每个接触磨损处的磨损程度是否超过修理限值，然后进行维修标记，这样及时检查出需要维修的传热管接触磨损位置。而传热管检修间隔时间较长，本发明通过预测下次检修时的磨损情况，若下次检修时磨损程度超过了修理限值，此次检修就可预先对相应传热管的接触磨损处进行提前维修，保证传热管能安全运行至下一次安排检查的大修。确保了蒸汽发生器传热管结构完整性，促进机组安全可靠经济运行。在预测时，将第一深度与第一预测深度进行比较，若第一深度小于第一预测深度，则表示按照等体积预测方法，磨损速率在减缓，保守考虑采用等体积增长方法计算获得第二预测深度。否则采用等深度预测方法预测，做到及时发现需要提前维修的接触磨损处，减少预测时因为磨损速率增快带来的误差。
具体地，如图4所示，所述弓形磨损模型计算方法具体包括，先通过公式（1）计算传热管接触磨损处底部的一半宽度值：
Figure 103372DEST_PATH_IMAGE001
其中，d为传热管接触磨损处底部的一半宽度值，R为传热管外径，H为传热管接触磨损处的最大磨损深度；
然后通过公式（2）计算传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure 278001DEST_PATH_IMAGE002
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
这样的计算方法仅需要获取传热管接触磨损处底部的一半宽度值，就可以配合已知的数据进行计算，简单快速。
具体地，如图5所示，所述弓形并梯形磨损模型计算方法具体包括，计算平台先接收数据采集系统本次采集的传热管接触磨损处底部的一半宽度值，并调取存储在计算平台内的三角形一顶角的一半角度值；然后计算平台通过公式（3）计算获得三角形二的底边长：
Figure RE-743952DEST_PATH_IMAGE003
其中，所述三角形一为传热管接触磨损处梯形磨损的两个腰延伸与梯形底部构成 的三角形，具体地，如图5所示，点D、点E、点F构成三角形一。三角形一顶角为传热管接触磨 损处梯形磨损的两个腰构成的角度，如图5所示，所述三角形一的顶角为角EDF。所述三角形 二为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角分别与梯形磨损处两个腰延伸构 成三角形，具体地，如图5所示，点A、点D、点C构成的三角形与点B、点D、点C构成的三角形均 为三角形二。r为三角形二的底边长，即边DC。R为传热管外径，d为传热管接触磨损处底部的 一半宽度值，
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE017
为三角形一顶角的一半角度值，具体为60度，H为传热管接触磨损处的最大 磨损深度；
计算平台再通过公式（4）计算获得弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值：
Figure RE-272015DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE018
为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值，如图5所示，
Figure RE-675315DEST_PATH_IMAGE006
为角ACD和角BCD。
最后计算平台通过公式（5）计算获得传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure 552803DEST_PATH_IMAGE008
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，用于预测发生在传热管与支撑接触区域的磨损；若干个传热管相邻之间设有防振条，每个传热管外均设有若干个支撑板，其特征在于，方法包括：
步骤S01，计算平台接收数据采集系统本次采集的若干个传热管的第一深度、第一磨损长度，并调取存储在计算平台内的若干个传热管的壁厚、外径、第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数，距离下次检修的天数，修理限值；所述第一深度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；第一磨损长度为每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度；所述第二深度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；第二磨损长度为上次检修时每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的磨损长度；
步骤S02，计算平台通过若干个传热管的第一深度、若干个传热管的壁厚，计算每个传热管每个接触磨损处的磨损率；将每个传热管每个接触磨损处的磨损率与修理限值进行比较，若有磨损率大于等于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行维修标记，否则进入步骤S03；
步骤S03，计算平台将无维修标记的传热管的第二深度、第二磨损长度，上次检修时传热管的使用天数，距离上次检修的天数采用等体积增长方法计算，获得第一预测深度；所述第一预测深度为，预测的本次检修时，无维修标记的每个传热管分别与防振条、支撑板的每个接触磨损处的最大磨损深度；
步骤S04，计算平台将本次采集的无维修标记的传热管的第一深度与第一预测深度进行比较，若小于第一预测深度则采用等体积增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率，否则采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率；所述第二预测深度为，预测的下次检修时，该传热管该接触磨损处的最大磨损深度；
步骤S05，计算平台将无维修标记的传热管每个接触磨损处的预测磨损率与修理限值进行比较，若有预测磨损率大于修理限值，则对该传热管相应接触磨损处进行提前维修标记，否则不进行标记。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述步骤S03中采用等体积增长方法分别计算获得第一预测深度具体包括：
步骤S31，若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得上次检修的实际磨损体积；若无维修标记的传热管的接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S32；
步骤S32，计算平台获取无维修标记的传热管的模型深度限值，将无维修标记的传热管与支撑板的接触磨损处的第二深度与模型深度限值比较，若第二深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，否则，计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积；
步骤S33，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、上次检修时传热管的使用天数、距离上次检修的天数、第二深度获得第一预测深度。
3.根据权利要求2所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述步骤S04中采用等体积增长方法计算下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括：
步骤S41，若该传热管该接触磨损处为传热管与防振条的接触磨损处，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积；若该传热管该接触磨损处为传热管与支撑板的接触磨损处，则进入步骤S42；
步骤S42，若该传热管该接触磨损处在步骤S32中采用弓形并梯形磨损模型计算方法获得上次检修的实际磨损体积，则计算平台采用弓形并梯形磨损模型计算方法，获得本次检修的实际磨损体积；否则，将该传热管该接触磨损处的第一深度与该传热管的模型深度限值比较，若第一深度小于模型深度限值，则计算平台通过弓形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积，否则，计算平台通过弓形并梯形磨损模型计算方法获得本次检修的实际磨损体积；
步骤S43，计算平台通过上次检修的实际磨损体积、本次检修的实际磨损体积、距离上次检修的天数、距离下次检修的天数、第一深度、第二深度，获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率。
4.根据权利要求3所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述弓形磨损模型计算方法具体包括，先通过公式（1）计算传热管接触磨损处底部的一半宽度值：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，d为传热管接触磨损处底部的一半宽度值，R为传热管外径，H为传热管接触磨损处的最大磨损深度；
然后通过公式（2）计算传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
5.根据权利要求3所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述弓形并梯形磨损模型计算方法具体包括，计算平台先接收数据采集系统本次采集的传热管接触磨损处底部的一半宽度值，并调取存储在计算平台内的三角形一顶角的一半角度值；然后计算平台通过公式（3）计算获得三角形二的底边长：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，所述三角形一为传热管接触磨损处梯形磨损的两个腰延伸与梯形底部构成的三角形；三角形一顶角为传热管接触磨损处梯形磨损的两个腰构成的角度；所述三角形二为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角分别与梯形磨损处两个腰延伸构成三角形；r为三角形二的底边长，R为传热管外径，d为传热管接触磨损处底部的一半宽度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为三角形一顶角的一半角度值，H为传热管接触磨损处的最大磨损深度；
计算平台再通过公式（4）计算获得弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为弓形磨损处两端连接到传热管圆心的扇形的一半角度值；
最后计算平台通过公式（5）计算获得传热管接触磨损处的磨损体积：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，V为传热管接触磨损处的磨损体积，L为传热管接触磨损处的磨损长度。
6.根据权利要求2所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述步骤S33具体包括：
步骤S331，计算平台通过公式（6）计算获得本次检修的预测磨损体积：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，V2为本次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积，T1为上次检修时传热管的使用天数，T2为距离上次检修的天数；
步骤S332，计算平台将（0,0），（V1,H2）作为坐标点拟合出第一预测线，将V2带入第一预测线获得第一预测深度，其中H2为第二深度。
7.根据权利要求3所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述步骤S43具体包括：
步骤S431，计算平台通过公式（7）计算获得下次检修的预测磨损体积：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
其中，V4为下次检修的预测磨损体积，V1为上次检修的实际磨损体积、V3为本次检修的实际磨损体积，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数；
步骤S432，计算平台将（0,0），（V1,H2），（V3，H1）作为坐标点拟合出第二预测线，将V4带入第二预测线获得第二预测深度，其中，H1为第一深度，H2为第二深度。
8.根据权利要求1所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述步骤S04中采用等深度增长方法计算获得第二预测深度，然后计算出下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率具体包括，计算平台通过公式（8）计算获得第二预测深度：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
然后通过公式（9）计算获得下次检修时该传热管该接触磨损处的预测磨损率：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，H4为第二预测深度，Y为该传热管该接触磨损处的预测磨损率，H1为第一深度，H2为第二深度，T2为距离上次检修的天数，T3为距离下次检修的天数，Z为壁厚。
9.根据权利要求1所述的一种核电厂蒸汽发生器传热管磨损增长综合预测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S06, 计算平台根据步骤S02中的维修标记、步骤S02中的提前维修标记获取维修策略。
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