CN117272621A - 一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法 - Google Patents

一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于环境鉴定延寿评估技术领域，具体涉及一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法。包括以下步骤：获取电磁阀相关部件的鉴定参数；获取电磁阀相关部件的服役参数；构建阿伦尼乌斯外延方程；基于步骤1、2参数的获取，得到预期热老化寿命t0，若预期热老化寿命t0无法满足环境鉴定延寿评估要求，则对电磁阀中异常工况的裕量开展进一步挖掘，构建异常工况下环境鉴定延寿评估方程；得到最终的环境鉴定寿命评估结果。该方法基于上述环境鉴定延寿评估，合理的延长了电磁阀部件的更换周期，降低了部件的更换频次，最大限度的降低了人力与物力的浪费。

Description

一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法
技术领域
本发明属于环境鉴定延寿评估技术领域，具体涉及一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法。
背景技术
核级电磁阀是一种流体控制设备，通过控制电磁铁线圈的通电，来控制阀门的导通或关闭。应用于核电厂的核级电磁阀在使用前会针对其部件如线圈、垫片等开展环境鉴定试验，基于试验评估结果，对相应部件给出鉴定评估寿命。
基于相应部件的寿命评估结果，核电厂工作人员会对其进行定期更换，通常情况下，鉴定报告给出的寿命评估结果相对保守，因此，核电厂工作人员需要对其频繁地定期更换，浪费了大量的人力、物力。据核电厂现场工作人员反馈，更换下来的相应部件，表面光滑，并无明显的裂痕或破损等现象，基于现有运行工况，还可继续服役。
基于上述情况描述，若继续沿用现有的鉴定评估寿命，将浪费大量的人力、物力。因此，有必要发明一种新型评估方法，以延长核级电磁阀相应部件的评估寿命，减少其更换周期，最大限度的降低人力、物力的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，用于解决核级电磁阀更换周期频繁的技术瓶颈。
本发明的技术方案如下：一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，包括以下步骤：
步骤1：获取电磁阀相关部件的鉴定参数；
步骤2：获取电磁阀相关部件的服役参数；
步骤3：构建阿伦尼乌斯外延方程；
步骤4：基于步骤1、2参数的获取，将其代入步骤3中进行计算，得到预期热老化寿命t0，若预期热老化寿命t0无法满足环境鉴定延寿评估要求，则对电磁阀中异常工况的裕量开展进一步挖掘，构建异常工况下环境鉴定延寿评估方程；
步骤5：基于步骤3或步骤4的延寿评估结果，得到最终的环境鉴定寿命评估结果。
所述的步骤1中的鉴定参数包括鉴定温度、鉴定欧姆热温升、鉴定寿命、活化能以及异常工况group1及group2中的相关参数。
所述的步骤1中的还包括异常工况所需要获取的参数主要包括温度、温升以及时间。
所述的步骤2中的服役参数主要包括服役温度以及服役欧姆热温升。
所述的步骤3基于步骤1、步骤2所获取的参数，将其代入阿伦尼乌斯外延方程公式(1)中开展延寿评估：
t0＝{teqexp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (1)
式中：t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命，teq设备在初始鉴定中在鉴定温度Teq下的预期寿命，T0设备在服役工况中的实际服役温度，ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，Ea活化能(eV)，R玻尔兹曼常数(8.617×10-5eV/K)。
所述的步骤4中的异常工况下环境鉴定延寿评估方程的计算方法如下所示；
teq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T1+ΔTeq)]} (2)
teq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔTeq)]} (3)
teq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T3+ΔTeq)]} (4)
t/ eq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1(T1+ΔT1)]} (5)
t/ eq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔT2)]} (6)
t/ eq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T3+ΔT3)]} (7)
Δt＝teq1+teq2+teq3-t/ eq1-t/ eq2-t/ eq3 (8)
t0＝{(teq+Δt)exp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (9)
式中：Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，t1设备在异常工况实际环境温度T1下运行的预期热老化寿命，t2设备在异常工况实际环境温度T2下运行的预期热老化寿命，t3设备在异常工况实际环境温度T3下运行的预期热老化寿命，T1设备在异常工况group1中的实际环境温度，T2设备在异常工况group2中第一阶段的实际环境温度，T3设备在异常工况group2中第二阶段的实际环境温度，teq1设备在异常工况温度T1+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq2设备在异常工况温度T2+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq3设备在异常工况温度T3+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq1设备在异常工况温度T1+ΔT1等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq2设备在异常工况温度T2+ΔT2等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq3设备在异常工况温度T3+ΔT3等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，ΔT1设备在异常工况group1中的实际欧姆热温升，ΔT2设备在异常工况group2中第一阶段的实际欧姆热温升，ΔT3设备在异常工况group2中第二阶段的实际欧姆热温升，Δt不同欧姆热温升下，设备在异常工况下服役对鉴定寿命折减差量，T0设备在服役中的实际服役温度；ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命。
所述的步骤5中核电厂中的相关分析报告规定，基于严密的阿伦尼乌斯模型计算得来的环境鉴定寿命，延长的年限不得超过20年，基于步骤3或步骤4的延寿评估结果，并结合核电厂中的相关分析报告规定中延寿时长约束，得到最终的环境鉴定寿命评估结果。
本发明的有益效果在于：该方法基于上述环境鉴定延寿评估，合理的延长了电磁阀部件的更换周期，降低了部件的更换频次，最大限度的降低了人力与物力的浪费。
附图说明
图1为本发明一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
步骤1：获取电磁阀相关部件的鉴定参数，鉴定参数包括鉴定温度、鉴定欧姆热温升、鉴定寿命、活化能以及异常工况group1及group2中的相关参数，异常工况所需要获取的参数主要包括温度、温升以及时间；
步骤2：获取电磁阀相关部件的服役参数，服役参数主要包括服役温度以及服役欧姆热温升；
步骤3：构建阿伦尼乌斯外延方程，基于步骤1、步骤2所获取的参数，将其代入阿伦尼乌斯外延方程公式一中开展延寿评估：
t0＝{teqexp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (1)
式中：t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命，teq设备在初始鉴定中在鉴定温度Teq下的预期寿命，T0设备在服役工况中的实际服役温度，ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，Ea活化能(eV)，R玻尔兹曼常数(8.617×10-5eV/K)；
步骤4：基于步骤1、2参数的获取，将其代入步骤3中的公式(1)进行计算，得到预期热老化寿命t0，若预期热老化寿命t0无法满足环境鉴定延寿评估要求，则对电磁阀中异常工况的裕量开展进一步挖掘，构建异常工况下环境鉴定延寿评估方程，异常工况下环境鉴定延寿评估方程的计算方法如下所示；
teq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T1+ΔTeq)]} (2)
teq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔTeq)]} (3)
teq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T3+ΔTeq)]} (4)
t/ eq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T1+ΔT1)]} (5)
t/ eq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔT2)]} (6)
t/ eq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1(T3+ΔT3)]} (7)
Δt＝teq1+teq2+teq3-t/ eq1-t/ eq2-t/ eq3 (8)
t0＝{(teq+Δt)exp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (9)
式中：Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，t1设备在异常工况实际环境温度T1下运行的预期热老化寿命，t2设备在异常工况实际环境温度T2下运行的预期热老化寿命，t3设备在异常工况实际环境温度T3下运行的预期热老化寿命，T1设备在异常工况group1中的实际环境温度，T2设备在异常工况group2中第一阶段的实际环境温度，T3设备在异常工况group2中第二阶段的实际环境温度，teq1设备在异常工况温度T1+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq2设备在异常工况温度T2+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq3设备在异常工况温度T3+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq1设备在异常工况温度T1+ΔT1等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq2设备在异常工况温度T2+ΔT2等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t＇eq3设备在异常工况温度T3+ΔT3等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，ΔT1设备在异常工况group1中的实际欧姆热温升，ΔT2设备在异常工况group2中第一阶段的实际欧姆热温升，ΔT3设备在异常工况group2中第二阶段的实际欧姆热温升，Δt不同欧姆热温升下，设备在异常工况下服役对鉴定寿命折减差量，T0设备在服役中的实际服役温度；ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命。
步骤5：核电厂中的相关分析报告规定，基于严密的阿伦尼乌斯模型计算得来的环境鉴定寿命，延长的年限不得超过20年。基于步骤3或步骤4的延寿评估结果，并结合上述延寿时长约束，得到最终的环境鉴定寿命评估结果。
通过上述步骤为应用于AP1000机组的核级电磁阀提供了一种环境鉴定延寿评估方法。具体实施例如下：
实施例1：
应用于AP1000机组的某型号核级电磁阀垫片，其鉴定参数信息如表1所示，其中鉴定温度(Teq)为50℃、鉴定欧姆热温升(ΔTeq)为44.62℃、鉴定寿命teq为18年、活化能(Ea)为1.28eV，服役温度T0为41.5℃、欧姆热温升ΔT0为39.6℃。将上述参数代入步骤3中，得到设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命t0＝84.09年，结合步骤5的延寿时长约束，该垫片最终环境鉴定延寿评估结果为38年。
实施例2：
应用于AP1000机组的某型号核级电磁阀线圈，其鉴定参数信息如表34所示，服役参数信息如表4所示，其中鉴定温度(Teq)为50℃、鉴定欧姆热温升(ΔTeq)为44.62℃、鉴定寿命teq为2.75年、活化能(Ea)为1.22eV，T1为65.6℃、温升ΔT1为40℃、时间t1为72h、温度T2为129.4℃、温升ΔT2为19.8℃、时间t2为96.42h、温度T3为73.9℃、温升ΔT3为26℃、时间t3为624h，服役温度T0为48.9℃、欧姆热温升ΔT0为39.6。将上述参数代入步骤3中，得到设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命t0＝5.28年，没有达到环境鉴定延寿评估要求，因此将上述参数代入步骤4中开展异常工况挖掘，其中teq1＝0.04年、teq2＝10.24年、teq3＝0.75年、t＇eq1＝0.03年，t＇eq2＝1.59年，t＇eq3＝0.12年，Δt＝9.29年得到t0＝23.1年，结合步骤5的延寿时长约束，该线圈最终环境鉴定延寿评估结果为22.75年。
表1
表2
序号 温度(℃)T0 欧姆热温升(℃)△T0
1 41.5 39.6
表3
表4
序号 温度(℃)T0 欧姆热温升(℃)△T0
1 48.9 39.6
显然，上述所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取电磁阀相关部件的鉴定参数；
步骤2：获取电磁阀相关部件的服役参数；
步骤3：构建阿伦尼乌斯外延方程；
步骤4：基于步骤1、2参数的获取，将其代入步骤3中进行计算，得到预期热老化寿命t0，若预期热老化寿命t0无法满足环境鉴定延寿评估要求，则对电磁阀中异常工况的裕量开展进一步挖掘，构建异常工况下环境鉴定延寿评估方程；
步骤5：基于步骤3或步骤4的延寿评估结果，得到最终的环境鉴定寿命评估结果。
2.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤1中的鉴定参数包括鉴定温度、鉴定欧姆热温升、鉴定寿命、活化能以及异常工况group1及group2中的相关参数。
3.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤1中的还包括异常工况所需要获取的参数主要包括温度、温升以及时间。
4.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤2中的服役参数主要包括服役温度以及服役欧姆热温升。
5.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤3基于步骤1、步骤2所获取的参数，将其代入阿伦尼乌斯外延方程公式(1)中开展延寿评估：
t0＝{teqexp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (1)
式中：t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命，teq设备在初始鉴定中在鉴定温度Teq下的预期寿命，T0设备在服役工况中的实际服役温度，ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，Ea活化能(eV)，R玻尔兹曼常数(8.617×10-5eV/K)。
6.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤4中的异常工况下环境鉴定延寿评估方程的计算方法如下所示；
teq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T1+ΔTeq)]} (2)
teq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔTeq)]} (3)
teq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T3+ΔTeq)]} (4)
t/ eq1＝t1exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T1+ΔT1)]} (5)
t/ eq2＝t2exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T2+ΔT2)]} (6)
t/ eq3＝t3exp{Ea/R[1/(Teq+ΔTeq)-1/(T3+ΔT3)]} (7)
Δt＝teq1+teq2+teq3-t/ eq1-t/ eq2-t/ eq3 (8)
t0＝{(teq+Δt)exp{Ea/R[1/(T0+ΔT0)-1/(Teq+ΔTeq)]} (9)
式中：Teq设备鉴定寿命，ΔTeq设备在初始鉴定中使用的欧姆热温升，t1设备在异常工况实际环境温度T1下运行的预期热老化寿命，t2设备在异常工况实际环境温度T2下运行的预期热老化寿命，t3设备在异常工况实际环境温度T3下运行的预期热老化寿命，T1设备在异常工况group1中的实际环境温度，T2设备在异常工况group2中第一阶段的实际环境温度，T3设备在异常工况group2中第二阶段的实际环境温度，teql设备在异常工况温度T1+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq2设备在异常工况温度T2+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，teq3设备在异常工况温度T3+ΔTeq等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t′eq1设备在异常工况温度T1+ΔT1等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t′eq2设备在异常工况温度T2+ΔT2等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，t′eq3设备在异常工况温度T3+ΔT3等效为鉴定温度Teq+ΔTeq的预期热老化寿命，ΔT1设备在异常工况group1中的实际欧姆热温升，ΔT2设备在异常工况group2中第一阶段的实际欧姆热温升，ΔT3设备在异常工况group2中第二阶段的实际欧姆热温升，Δt不同欧姆热温升下，设备在异常工况下服役对鉴定寿命折减差量，T0设备在服役中的实际服役温度；ΔT0设备在服役中的实际欧姆热温升，t0设备在正常工况实际环境温度T0下运行的预期热老化寿命。
7.如权利要求1所述的一种应用于核电厂的核级电磁阀环境鉴定延寿评估方法，其特征在于：所述的步骤5中核电厂中的相关分析报告规定，基于严密的阿伦尼乌斯模型计算得来的环境鉴定寿命，延长的年限不得超过20年，基于步骤3或步骤4的延寿评估结果，并结合核电厂中的相关分析报告规定中延寿时长约束，得到最终的环境鉴定寿命评估结果。
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