RU2331120C1 - Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением - Google Patents
Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2331120C1 RU2331120C1 RU2006141588/28A RU2006141588A RU2331120C1 RU 2331120 C1 RU2331120 C1 RU 2331120C1 RU 2006141588/28 A RU2006141588/28 A RU 2006141588/28A RU 2006141588 A RU2006141588 A RU 2006141588A RU 2331120 C1 RU2331120 C1 RU 2331120C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- signal
- diagnostic
- noise
- processing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к шумовым методам диагностики реакторов с водой под давлением типа ВВЭР, и предназначено для контроля в режиме реального времени пульсаций технологических параметров, например для контроля и выявления аномальных пульсаций расхода теплоносителя, в том числе опасных для его нормальной эксплуатации. Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением включает регистрацию сигналов вне- и внутризонных датчиков различного типа, совместную обработку флюктуации сигналов датчиков, причем регистрацию и обработку сигналов датчиков ведут одновременно и непрерывно. По результатам обработки сигналов датчиков вырабатывают диагностический сигнал. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности работы реакторной установки. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к шумовым методам диагностики реакторов с водой под давлением типа ВВЭР, и предназначено для контроля в режиме реального времени пульсаций технологических параметров, например для контроля и выявления аномальных пульсаций расхода теплоносителя, в том числе опасных для его нормальной эксплуатации.
Известны способы шумовой диагностики реакторов с водой под давлением типа ВВЭР для контроля вибраций элементов реакторного оборудования, примененные в отечественных и зарубежных системах виброшумового контроля и диагностики ВВЭР с использованием виброшумовых образцов реакторов ВВЭР-440, -1000 [Г.В.Аркадов, В.И.Павелко, А.И.Усанов, «Виброшумовая диагностика ВВЭР», М.: Энергоатомиздат, 2004, с.343].
В этой работе описаны следующие способы шумовой диагностики реакторов, которые были применены для:
- измерения поканальной скорости теплоносителя по флюктуациям сигналов датчиков прямого заряда на втором блоке АЭС «Богунице» (Словакия): на 100%-ном уровне мощности реактора были проведены синхронные записи шумовых сигналов нескольких сборок датчиков прямого заряда, к которым были применены спектральные методы (с.300);
- оценки траектории движения шахты активной зоны ВВЭР-440 при ее вибрации (с.305);
- виброшумовых исследований ВВЭР-1000 поискового плана в эксплуатационных условиях Калининской, Балаковской, Нововоронежской, Запорожской и Хмельницкой АЭС с использованием штатного детекторного оснащения ионизационными камерами, датчиками прямого заряда, датчиками пульсаций давления с целью оценки величины вибраций внутрикорпусных устройств и тепловыделяющих сборок (с.232-278).
Во всех описанных способах шумового контроля использовались записи сигналов датчиков (т.е. режим постобработки). Периодические оценки величин флюктуации осуществлялись для нейтронного потока внутри и вне активной зоны реактора, флюктуации давления совместно с виброперемещениями элементов конструкции реактора, или совместно флюктуации температуры теплоносителя и вне- и внутризонных акустических и гамма-полей. Для интерпретации записей обрабатывались резонансы спектральных характеристик АСПМ (автоспектральная плотность мощности), линейные участки фазы ВСПМ (взаимная спектральная плотность мощности), абсцисса экстремума ВКФ (взаимная корреляционная функция), частотные диапазоны высокой когерентности сигналов датчиков. Применяли также методы многомерного авторегрессионного анализа (МАР-модели) и методы частной и множественной когерентности.
Недостатком всех описанных шумовых способов диагностирования является их инструментальная и методическая сложность, предполагающая обязательное наличие записей сигналов (как образцовых, так и эксплуатационных), высокоинтеллектульной системы статистической постобработки сигналов датчиков и системы принятия диагностических решений, а также уникальную специализацию в применении только для исследуемого объекта (использование т.н. «шумового образа» реактора), включая специальную подготовку персонала.
Сложность описанных шумовых способов препятствует их распространению в отечественной атомной энергетике, хотя положительный результат от их использования - контроль эффектов, опасных для эксплуатации реактора, - ни у кого не вызывает сомнений и является актуальным.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ виброшумовой диагностики реакторов с водой под давлением [патент RU 2124242, 27.12.1997].
Суть способа-прототипа заключается в совместном анализе флюктуации сигналов датчиков пульсаций давления, относительного и абсолютного перемещения, внезонных ионизационных камер, внутризонных датчиков прямого заряда и термопар, путем выбора на программном уровне необходимых для постановки конкретного диагноза сигналов низкочастотного или высокочастотного диапазона; в выполнении многоканальной записи и в осуществлении зафиксированной последовательности вычислительных процедур на основании заранее выделенных диагностических признаков по каждому реакторному эффекту, что обеспечивает автоматическую постановку диагноза.
Недостатками способа-прототипа являются:
- сложное конструктивное исполнение, включающее (кроме датчиков, ЭВМ и программного обеспечения) аналоговые и цифровые устройства обработки сигналов (высоко- и низкочастотный полосовые фильтры и другое электронное оборудование), коммутаторы датчиков,
- обязательность многоканальной записи сигналов низкочастотного или высокочастотного диапазона, а затем последующая сложная статистическая обработка сигналов датчиков в отсроченном режиме с применением быстрого преобразования Фурье;
- составление алгоритмов выделения различных реакторных эффектов группой экспертов по реакторным шумам;
- составление сценариев - последовательности действий над множеством зарегистрированных процессов с датчиков системы виброшумового диагностики (СВШД);
- необходимость перекоммутации датчиков при измерении сигналов, а также перекоммутации их сигналов при обработке по заранее составленному списку сценариев диагностики;
- периодичность и отсроченность виброконтроля реакторной установки;
- СВШД оперирует только со стационарными процессами и не может работать в переходных режимах работы реактора.
Задачей настоящего изобретения является создание способа шумовой диагностики реакторов с водой под давлением, позволяющего обеспечить непрерывный контроль и выявление пульсаций технологических параметров, опасных для нормальной эксплуатации элементов оборудования реакторной установки в переходных и стационарных режимах ее работы, в режиме реального времени, т.е. одновременно с регистрацией параметров реактора и тем самым повысить безопасность работы реакторной установки.
Задача решена путем создания способа шумовой диагностики реакторов с водой под давлением, включающего регистрацию сигналов вне- и внутризонных датчиков различного типа, совместную обработку флюктуации сигналов датчиков, отличием которого согласно изобретению является то, что регистрацию и обработку сигналов датчиков ведут одновременно и непрерывно, причем в процессе обработки выделяют переменную составляющую среднего сигнала по каждому из датчиков, на программном уровне определяют обобщенный шумовой показатель сигнала в виде средних амплитуд пульсаций и/или декрементов затухания сигнала для каждого датчика, формируют диагностический признак для каждого датчика, а затем формируют общий диагностический признак по всем датчикам путем суммирования диагностических признаков каждого датчика с учетом заранее заданных весов этих датчиков, сравнивают его с заранее заданными предельными значениями, соответствующими уровням нормальной эксплуатации реактора и уровням предупредительной или аварийной сигнализации, после чего с учетом заранее заданного допустимого времени превышения предельных значений вырабатывают диагностический сигнал.
Отличительные особенности предлагаемого способа:
1. Вычисляется обобщенный шумовой показатель (А и/или L) сигналов датчиков и формируется на его основе диагностический признак, по величине соответствующий нормальным условиям эксплуатации или уровням порогов предупредительной или аварийной сигнализации. При этом не применяется быстрое преобразование Фурье, а используется оригинальная вычислительная процедура, позволяющая выявить гармонические составляющие сигнала датчиков с высоким быстродействием и на сравнительно небольшой выборке зарегистрированных в реальном времени сигналов.
Средняя амплитуда пульсаций А сигнала отдельного датчика вычисляется по формуле:
δJ - переменная часть сигнала, оставшаяся после предварительной фильтрации;
λа - постоянная фильтра, определяющая период осреднения сигнала;
t - текущее время;
t' - время интегрирования.
Декремент затухания L сигнала отдельного датчика вычисляется на основе параметров В и С авторегрессионой модели:
Параметры В и С определяются методом наименьших квадратов с осреднением, аналогичным для А. Условием наличия в δJ гармонических составляющих является неравенство В2/4-С<0. Величина L в этом случае определяется из соотношения:
При условии B2/4-С<0 величина L отрицательна и стремится к нулю для чисто гармонического сигнала.
При условии B2/4-С≥0 в изучаемом процессе присутствуют только негармонические составляющие. В этом случае L определяется по формуле:
В общем случае декремент затухания L растет, если в спектре сигнала начинает доминировать одна из частот.
Параметр L может использоваться для разделения стохастических и гармонических шумов.
2. Формирование диагностического признака производится принципиально иначе - путем сравнения вычисленного суммарного шумового показателя (амплитуды пульсаций и/или декремента затухания сигнала для всех групп датчиков) с допустимыми значениями показателей. Допустимые значения являются константами, которые различаются по величине для нормальной эксплуатации и при отклонениях от нормальной эксплуатации реактора.
Суммарный диагностический параметр от всех датчиков равен:
Ij - значение диагностического признака для j-го датчика (0 - нет признаков, 1 - есть признаки);
wj - вес (значимость) j-го датчика.
3. Сигналы датчиков, используемые в предлагаемом способе диагностики, группируются по типу датчика с определенным весом и в их перекоммутации нет необходимости.
4. Обработка сигналов датчиков в реальном времени производится исключительно программными средствами без применения сложного специального оборудования.
Способ осуществляется условно в четыре стадии.
На первой стадии выделяется переменная часть сигнала в диапазоне частот, несущих контролируемые признаки (например, для пульсаций теплоносителя в диапазоне 0.2-2 Гц), с использованием каскада из 6 цифровых фильтров (один - для низких частот и пять - для высоких частот). В данной работе использовано λа=0.3 сек-1 для фильтра высоких частот и λа=0.03 сек-1 для фильтра низких частот.
На второй стадии вычисляется обобщенный шумовой показатель сигнала (А и/или L) по формулам (1)-(4).
На третьей стадии выявляются диагностические признаки по уровню шумового показателя каждого датчика отдельно.
Для этого каждому шумовому показателю (А и/или L) сигнала датчика сопоставляются три уровня значимости по величине сигнала - U1 (предупредительный), U2 (аварийный) и U3 (нормальный) и два уровня значимости по продолжительности превышения этих уровней (переменные времени превышения Тu1, Тu2) - Тsp (предупредительный временной порог), Tsa (аварийный временной порог). Далее выполняется автоматический анализ по следующим условиям.
Условие 1: Если величина (А и/или L) превышает уровень U1, то включается счетчик времени превышения указанного уровня Tu1.
Условие 2: Если продолжительность выполнения условия 1 Tu1 превышает заданный порог по времени Tsp (предупредительный временной порог), то принимается, что диагностический признак (предупредительный) по показателю (А и/или L) выполнился.
Условие 3: Действие системы по времени превышения уровня U2 аналогично действию при превышении уровня U1, но с другим порогом по времени Tsa (аварийный временной порог). Если, как предельный случай, Тu2 задать равным нулю, то диагностический признак (аварийный) по показателю (А и/или L) выполнится немедленно, без временной задержки.
Условие 4: Диагностический признак снимается (обнуляется) после того, как величина (А и/или L) становится ниже уровня U3.
На четвертой стадии вырабатывается диагностический сигнал.
Диагностический сигнал считается сформированным, если его выработала хотя бы одна группа датчиков. Если разные группы датчиков выработали разные диагностические сигналы, то принимается более высокий по приоритету сигнал (в порядке убывания - аварийный, предупредительный, нормальная эксплуатация, или процесс не контролируется - процедура обработки находится в нерабочем состоянии).
Суммарный диагностический параметр S от всех датчиков вычисляется по формуле (5). Если S>Usa (порог для аварийной сигнализации) в течение установленного периода времени Tsa, то вырабатывается аварийный сигнал. Если S>Usp (порог для предупредительной сигнализации) в течение установленного периода времени Tsp, то вырабатывается предупредительный сигнал. Если S<Usp, то вырабатывается сигнал «нормальная работа».
Если на предыдущем шаге был выработан сигнал аварийной или предупредительной сигнализации, то он отключается после снижения S до уровня Usa или Usp соответственно и нахождения в таком состоянии в течение заданного времени.
Если взять все значения wj=1/m, то использованный метод будет эквивалентен выработке сигнала по принципу «m» из «n».
При апробации получены следующие значения порогов диагностических параметров S для пульсаций теплоносителя: порог для предупредительной сигнализации Usp=0.7, порог для аварийной сигнализации Usa=1.0.
Описанный способ шумового контроля не содержит особенностей, жестко привязанных к специфике какого-либо конкретного процесса, и поэтому позволяет диагностировать развитие нежелательных процессов, близких к гармоническим колебаниям, либо негармонических, стохастических процессов в реакторе с амплитудой, опасной для его эксплуатации.
Для осуществления предлагаемого способа необходимы следующие компоненты:
- система внутриреакторного контроля, включающая комплекс внутри- и внезонных датчиков и позволяющая вести цифровую регистрацию сигналов датчиков с частотой не менее 10 Гц (при этом частота регистрации сигналов 10 Гц одинакова для всех датчиков и является достаточной для диагностики);
- персональный компьютер, соединенный высокоскоростной линией связи с системой внутриреакторного контроля;
- специальная программа обработки сигналов датчиков и графического представления вычисляемого диагностического признака на экране персонального компьютера.
Claims (2)
1. Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением, включающий регистрацию сигналов вне- и внутризонных датчиков различного типа, совместную обработку флюктуации сигналов, отличающийся тем, что регистрацию и обработку сигналов датчиков ведут одновременно и непрерывно, причем в процессе обработки выделяют переменную составляющую среднего сигнала по каждому из датчиков, на программном уровне определяют обобщенный шумовой показатель сигнала в виде средних амплитуд пульсаций и/или декрементов затухания сигнала для каждого датчика, формируют диагностический признак для каждого датчика, а затем формируют общий диагностический признак по всем датчикам, сравнивают его с заранее заданными предельными значениями, соответствующими уровням нормальной эксплуатации реактора и уровням предупредительной или аварийной сигнализации, после чего с учетом заранее заданного допустимого времени превышения предельных значений вырабатывают диагностический сигнал.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общий диагностический признак по всем датчикам формируют путем суммирования диагностических признаков каждого датчика с учетом заранее заданных весов этих датчиков.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141588/28A RU2331120C1 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141588/28A RU2331120C1 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2331120C1 true RU2331120C1 (ru) | 2008-08-10 |
Family
ID=39746509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006141588/28A RU2331120C1 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2331120C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448377C2 (ru) * | 2010-06-17 | 2012-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ диагностики резонансных пульсаций давления в напорном тракте рбмк при помощи первичного преобразователя шарикового расходомера шторм-32м |
| CN109405953A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-01 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种油浸式电力电抗器的振动噪声测试方法 |
| RU2803181C1 (ru) * | 2023-02-16 | 2023-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ предотвращения резонансного взаимодействия колебаний оборудования водо-водяных энергетических реакторов с акустически стоячими волнами и устройство для его реализации |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006141588/28A patent/RU2331120C1/ru active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2448377C2 (ru) * | 2010-06-17 | 2012-04-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ диагностики резонансных пульсаций давления в напорном тракте рбмк при помощи первичного преобразователя шарикового расходомера шторм-32м |
| CN109405953A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-01 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种油浸式电力电抗器的振动噪声测试方法 |
| RU2803181C1 (ru) * | 2023-02-16 | 2023-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ предотвращения резонансного взаимодействия колебаний оборудования водо-водяных энергетических реакторов с акустически стоячими волнами и устройство для его реализации |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Autoregressive model-based gear fault diagnosis | |
| CN109211548A (zh) | 一种机械故障诊断方法 | |
| Chen et al. | Fault features of large rotating machinery and diagnosis using sensor fusion | |
| CN111046541B (zh) | 发动机基频振动幅值随转速变化自适应求解方法与系统 | |
| EP2345894B1 (en) | Trending of vibration data taking into account torque effect | |
| JP2005514602A (ja) | ガス・タービン・エンジンの振動モニタリング・システム | |
| CN105865794A (zh) | 基于短时傅立叶变换和主分量分析的发动机失火故障诊断方法 | |
| CN202732337U (zh) | 齿轮油泵齿面磨损故障诊断装置 | |
| CN103487250B (zh) | 基于二维投射的煤矿设备预知维护方法 | |
| RU2331120C1 (ru) | Способ шумовой диагностики реакторов с водой под давлением | |
| CN114813124B (zh) | 一种轴承故障的监测方法及装置 | |
| CN113469408A (zh) | 一种用于调相机的运行状态趋势预测方法及系统 | |
| CN117872223A (zh) | 一种基于多源异构数据模型的变压器诊断分析及预警方法 | |
| CN112380782A (zh) | 一种基于混合指标和神经网络的旋转设备故障预测方法 | |
| KR102456392B1 (ko) | 음질평가를 통한 풍력발전기 유지보수 지원 시스템 및 방법 | |
| CN115186707A (zh) | 一种简易齿轮箱故障检测方法 | |
| CN114838924A (zh) | 一种基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法 | |
| Alekseev et al. | Data measurement system of compressor units defect diagnosis by vibration value | |
| Lao et al. | Analysis of vibration signal's time-frequency patterns for prediction of bearing's remaining useful life | |
| Wu et al. | Stress wave analysis based prognostic health management | |
| DE19517104A1 (de) | Verfahren zur Zustandsüberwachung dynamischer Rauschprozesse | |
| Kobenko et al. | Monitoring of the Wind Turbine Bearing Condition Using Identification Measurement Technology | |
| Kim et al. | An automatic diagnosis method for loose parts monitoring system | |
| Manhertz et al. | Managing measured vibration data for malfunction detection of an assembled mechanical coupling | |
| RU2815985C1 (ru) | Система для диагностики неисправностей оборудования электростанций |