本發明涉及核電設備研究領域，具體地，涉及一種主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法。
背景技術：
：壓水堆核電廠由壓水反應堆、反應堆冷卻劑系統、循環水系統、發電機和輸配電系統及其輔助系統組成。壓水反應堆堆芯裂變釋放的熱量由反應堆冷卻劑系統循環帶出，并傳遞給循環水系統用于發電。反應堆冷卻劑系統的工作介質是水，當核電機組(目前國內在役核電廠)滿功率運行時，主回路內冷卻劑壓力一般為15.5MPa。核電廠主回路系統冷卻劑的壓力由穩壓器進行調節，一般情況下，壓水堆核電廠主回路冷卻劑的壓力保持在15.5MPa，以確保核電廠穩定安全的運行。當主回路系統設備(如主泵、壓力容器、堆內構件、燃料組件、蒸汽發生器)出現異常振動或故障，或主系統設備支撐劣化，均將引起回路冷卻劑壓力的波動，研究表明可通過分析冷卻劑的壓力波動間接對主回路系統設備的異常狀態或設備支撐劣化情況進行分析。我國田灣核電站和臺山核電站均配置了振動噪聲監測系統，我國目前發展的三代核電系統也將配置振動噪聲監測系統，其目的是對主系統主循環回路、蒸汽發生器、反應堆及其堆內構件和管道進行振動監測，利用反應堆設備的異常振動狀態的檢測結果進行綜合診斷，以盡早發現設備由于固定狀況、設備嚴密性能改變或在冷卻劑側液壓動態負荷的增加引起的異常振動狀況。反應堆主回路冷卻劑壓力波動的監測是振動噪聲監測系統的關鍵技術。而在現有技術中，國內反應堆主回路冷卻劑壓力波動的監測技術的研究和成果幾乎為空白。綜上所述，本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：在現有技術中，現有技術存在不能有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測的技術問題。技術實現要素：本發明提供了一種主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法，解決了現有技術存在不能有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測的技術問題，實現了能夠有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測，且能夠對監測數據進行分析和計算，便于對監測數據進行管理的技術效果。為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法，所述方法包括：步驟1：利用傳感器探測反應堆主管道內冷卻劑的壓力波動，產生表征壓力波動的電荷信號；步驟2：電荷信號傳輸至電荷轉換器放大，并轉換為低阻抗的電壓信號；步驟3：電源適配器為電荷轉換器提供工作電流，將壓力波動電壓信號傳輸至壓力波動調理模塊；步驟4：壓力波動調理模塊對信號進行電氣隔離、程控放大、直流補償和低通濾波，調理后信號由同步采集卡實時采集，由PXI總線實現與分析處理器的數據傳輸；步驟5：分析處理器將采集的數據進行分析，分析出異常的壓力波動，并實現壓力波動數據庫的管理。優選的，所述傳感器具體為型號為522M17壓力脈動傳感器。優選的，所述傳感器具體安裝在反應堆主管道壁上。優選的，所述反應堆主管道壁上開設有安裝孔，第一探針夾具一端插入所述安裝孔內并與所述反應堆主管道壁焊接，第二探針夾具通過螺栓與第一探針夾具固定連接，傳感器安裝在第一探針夾具和第二探針夾具形成的空間內，傳感器由密封環進行密封，傳感器的感應面與主管道的內表面平齊，并直接與冷卻劑接觸。優選的，所述密封環具體為金屬O型密封環，保障壓力脈動傳感器在主管道上的密封，確保主管道壓力邊界的完整性。優選的，所述分析處理器將采集的數據進行分析，分析出異常的壓力波動，具體包括：利用處理器實時分析主回路冷卻劑的壓力波動，提取冷卻劑特征量，建立異常區別模型，判斷主回路冷卻劑波動狀態。優選的，所述實時分析主回路冷卻劑的壓力波動，提取冷卻劑特征量，建立異常區別模型，判斷主回路冷卻劑波動狀態，具體包括：利用傳感器探測主管道內冷卻劑壓力波動，輸出電荷信號，經電荷轉換器處理后輸入信號調理模塊進行調理處理，得到電壓信號Up(t)，冷卻劑壓力波動ΔP(t)：其中，ΔP(t)為冷卻劑壓力波動(kPa)，q為傳感器靈敏度(pC/kPa)，C為電荷轉換器轉換系數(mV/pC)，A2為調理放大器倍數，Up(t)為壓力脈動輸出電壓(V)；同步采集板卡采集壓力波動信號V(t)，利用式(3)計算得到壓力波動電壓信號的最大值Va，由式(1)進行物理量轉換，計算主管道冷卻劑的壓力波動值，與基準進行比較，分析主回路冷卻劑狀態；利用數據庫定期儲存冷卻劑壓力波動值，對其進行趨勢分析，獲取系統狀態的長期變化趨勢；V(t)＝(V1,V2,V3……Vn)(2)Va＝MaxV(t)(3)式中Va為信號最大值，n為信號樣本點數。優選的，所述分析處理器能夠使得顯示界面組態圖形化，在一個界面上顯示監測對象、傳感器布置、特征量信息。本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：由于采用了將主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法設計為包括：步驟1：利用傳感器探測反應堆主管道內冷卻劑的壓力波動，產生表征壓力波動的電荷信號；步驟2：電荷信號傳輸至電荷轉換器放大，并轉換為低阻抗的電壓信號；步驟3：電源適配器為電荷轉換器提供工作電流，將壓力波動電壓信號傳輸至壓力波動調理模塊；步驟4：壓力波動調理模塊對信號進行電氣隔離、程控放大、直流補償和低通濾波，調理后信號由同步采集卡實時采集，由PXI總線實現與分析處理器的數據傳輸；步驟5：分析處理器將采集的數據進行分析，分析出異常的壓力波動，并實現壓力波動數據庫的管理的技術方案，即壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力的變化關系核電廠的安全運行，利用耐高溫耐輻射的壓電式壓力脈動傳感器，可實時探測冷卻劑壓力波動，對主回路系統設備的運行狀態進行間接的監測和異常分析，解決振動噪聲監測，利用耐高溫耐輻射的壓電式壓力脈動傳感器實時探測壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動；為了保證核電廠主管道壓力邊界的完整性，設計了壓力脈動傳感器在主管道上的安裝和密封；系統采用了基于PXI總線的標準化及模塊化和基于FPGA的程控技術的系統硬件設計，提高了系統可靠性和維修方便性；監測軟件運用了監測對象組態圖形化、虛擬儀器、多線程和數據庫管理技術，使軟件界面可視化強，操作簡便，數據導出方便；所以，有效解決了現有技術存在不能有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測的技術問題，進而實現了能夠有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測，且能夠對監測數據進行分析和計算，便于對監測數據進行管理的技術效果。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明實施例的限定，在附圖中：圖1是本申請實施例一中主回路冷卻劑壓力波動實時監測原理圖示意圖；圖2是本申請實施例一中壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動監測信號流程示意圖；圖3是本申請實施例一中壓力脈動傳感器在主管道上的安裝和密封示意圖；其中，1-主管道,2-冷卻劑，3-壓力脈動傳感器，4-密封環，5-第一探針夾具，6-第二探針夾具。具體實施方式本發明提供了一種主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法，解決了現有技術存在不能有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測的技術問題，實現了能夠有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測，且能夠對監測數據進行分析和計算，便于對監測數據進行管理的技術效果。為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發明，并不作為對本發明的限定。實施例一：在實施例一中，提供了一種主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法，壓水堆主回路冷卻劑壓力波動監測原理圖見附圖1，壓水堆主回路冷卻劑壓力波動監測系統流程圖見附圖2。壓水堆主回路冷卻劑壓力波動監測原理如附圖1，耐高溫耐輻照壓力脈動傳感器安裝在反應堆主管道壁上，探測主管道內冷卻劑的壓力波動，產生表征壓力波動的電荷信號，電荷信號由耐高溫耐輻照的硬電纜傳輸至電荷轉換器放大，并轉換為低阻抗的電壓信號，電源適配器為電荷轉換器提供工作電流，并將壓力波動電壓信號傳輸至調理模塊，壓力波動調理模塊對信號進行電氣隔離、程控放大、直流補償和低通濾波，調理后信號由同步采集卡實時采集，由PXI總線實現與計算機的數據傳輸，分析處理器將采集的數據進行快速分析，鑒別出異常的壓力波動，并實現壓力波動數據庫的管理。壓水堆主回路冷卻劑壓力波動監測系統分為兩大部分，包括信號探測設備和電氣設備，如附圖2，其中信號探測設備包括：壓力脈動傳感器和電荷轉換器；電氣設備包括：電源適配器、信號調理模塊、壓力波動分析處理器及采集設備。主管道冷卻劑壓力波動的實時探測技術：壓水堆核電廠主管道內冷卻劑的溫度、壓力和輻射劑量很高，傳統的壓力脈動傳感器不能在這樣的環境中工作，需采用的耐高溫耐輻照壓電式壓力脈動傳感器。主管道屬于核電站的壓力邊界，是核一級設備，傳感器安裝在主管道上，其密封性是關鍵，設計專門的傳感器安裝座，利用金屬密封環進行密封，保證壓力邊界的完整性，實現冷卻劑壓力波動的實時探測。壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動計算及分析：利用軟件實時分析主回路冷卻劑的壓力波動，提取冷卻劑壓力波動值、波動最大值和主頻等特征量，建立異常甄別模型，判斷主回路冷卻劑波動狀態。利用壓力脈動傳感器探測主管道內冷卻劑壓力波動，輸出電荷信號，經電荷轉換器電荷轉換、放大后輸入信號調理模塊進行隔離、隔直、放大、濾波，得到電壓信號Up(t)，冷卻劑壓力波動ΔP(t)：ΔP(t)—冷卻劑壓力波動(kPa)，q—傳感器靈敏度(pC/kPa)，C—電荷轉換器轉換系數(mV/pC)，A2—調理放大器倍數，Up(t)—壓力脈動輸出電壓(V)。同步采集板卡采集壓力波動信號V(t)(一個采用周期)，利用式(3)計算得到壓力波動電壓信號的最大值Va，由式(1)進行物理量轉換，計算主管道冷卻劑的壓力波動值，與基準進行比較，分析主回路冷卻劑狀態。利用數據庫定期儲存冷卻劑壓力波動值，對其進行趨勢分析，獲取系統狀態的長期變化趨勢。V(t)＝(V1,V2,V3……Vn)(2)Va＝MaxV(t)(3)式中Va－信號最大值，n－信號樣本點數。先進的軟硬件技術：實現了壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動的在線監測與分析，便于開展壓力波動異常的鑒別。采用了基于PXI總線的標準化和模塊化和基于FPGA的程控技術的系統硬件設計，系統硬件工作參數實時可調，同時提高了系統可靠性，同時方便了系統檢修和部件更換；對特征量實施數據庫管理，保證了數據記錄完整有序，同時為異常的診斷分析提供了開放式接口；基于監測對象的組態圖形化軟件技術和虛擬儀器技術，使軟件界面組態圖形化，可視化強，在一個界面上完整反映了監測對象、傳感器布置、特征量信息等，監測軟件采用多線程技術處理數據采集和數據分析，提高系統數據采集處理的實時性。其中，本方法應用系統的性能指標參考表1：表1序號名稱性能指標1壓力波動監測范圍0.001～1Mpa2監測頻率0～100Hz3測量精度±10％4傳感器耐輻照劑量1×106Gy5傳感器工作壓力0～20Mpa6傳感器工作溫度20～538℃本方案掌握了壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動實時監測；設計了耐高溫耐輻射壓電式壓力脈動傳感器在主管道上的安裝和密封；研制出了主回路冷卻劑壓力波動實時監測軟硬件系統。壓力脈動傳感器及在主管道上的安裝與密封：主回路中冷卻劑的壓力波動用壓力脈動傳感器測量，要求傳感器抗輻照、耐高溫，目的是獲取有關主冷卻劑波動的信息。如型號為522M17壓力脈動傳感器的技術指標如下表2，性能完全滿足使用要求。表2測量原理壓電晶體測量值動態壓力工作壓力范圍0～20Mpa壓力波動監測范圍0～3.4Mpa靈敏度1.7pC/kPa輻照劑量1×106Gy工作溫度20～538℃環境最大濕度100％目前國內壓水堆核電廠正常運行狀態下，主回路的冷卻劑壓力為15.5MPa，為了實現反應堆主回路中冷卻劑壓力波動的實時監測，需要將傳感器安裝在主管道管壁上，傳感器的感應面應和冷卻劑直接接觸，從而有效的監測冷卻劑的壓力波動。主管道是核一級設備，為核電廠的壓力邊界，不允許任何冷卻劑的泄漏，其狀態關系核電廠的運行安全，壓力脈動傳感器在主管道上的安裝和密封方式如附圖3。第一探針夾具焊接在主管道1上，壓力脈動傳感器3放置在第一探針夾具5和第二探針夾具6形成的空間內，并由金屬“O”型密封環4密封，第二探針夾具通過螺栓與第一探針夾具固定。傳感器的感應面與主管道的內表面平齊，并直接與冷卻劑2接觸，實現冷卻劑壓力波動的實時探測。電荷轉換器：電荷轉換器將壓力脈動傳感器響應的電荷信號轉換為電壓信號，并放大，由同軸屏蔽電纜將信號傳輸至電氣柜內電源適配器，最終信號輸出到信號調理模塊，進行壓力脈動信號的調理。電荷轉換器的技術指標如表3：表3電源適配器：電源適配器為電荷轉換器供電。電源適配器技術參數如下表4：表4直流電源4～20mA，12V，24V，48V輸入阻抗1MΩ輸出阻抗≤50Ω輸入隔離模擬隔離，隔離電壓≥1000Vrms信號動態范圍±10V壓力波動調理模塊：壓力波動調理模塊對信號進行程控放大、隔直、低通濾波，濾波后信號送到壓力波動信號采集與分析設備。信號調理模塊技術參數如下表5：表5模塊通道數4輸入阻抗1MΩ輸出阻抗≤50Ω輸入隔離模擬隔離，隔離電壓≥1000Vrms低通濾波100Hz，截止特性≥35dB/oct通道間輸出信號相位差≤±5°程控放大倍數1，10，100信號動態范圍±10VA/D同步采集模塊：數據采集模塊為PXI總線模塊，8通道的同步A/D模塊壓力脈動信號進行同步采樣，信號采集模塊技術參數如下表6：表6輸入通道8最高采樣率250kHz/通道分辨率16bits輸入范圍±5V最高輸出頻率2.8MS/s輸出范圍±10V采樣持續時間10s～40Min監測處理器：處理器開發應用虛擬儀器技術和設備組態圖形化技術，以減少接口程序編程工作量，使軟件界面美觀、清晰，數據曲線實時性強，軟件修改、升級和維護簡便。軟件運行平臺采用WindowsXPProfessional或以上版本。監測軟件(包括數據庫應用程序)均采用Labview8.5編寫，信號分析方法與特征量提取算法盡量采用Labview提供的工具，同時結合Windows動態連接庫技術來實現硬件模塊通信及控制，并且以數據庫SQLSEVERExpress來實現數據的管理。壓力波動監測軟件可實現反應堆主回路冷卻劑壓力波動監測數據顯示、處理、分析及保存。上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點：由于采用了將主回路冷卻劑壓力波動實時監測的方法設計為包括：步驟1：利用傳感器探測反應堆主管道內冷卻劑的壓力波動，產生表征壓力波動的電荷信號；步驟2：電荷信號傳輸至電荷轉換器放大，并轉換為低阻抗的電壓信號；步驟3：電源適配器為電荷轉換器提供工作電流，將壓力波動電壓信號傳輸至壓力波動調理模塊；步驟4：壓力波動調理模塊對信號進行電氣隔離、程控放大、直流補償和低通濾波，調理后信號由同步采集卡實時采集，由PXI總線實現與分析處理器的數據傳輸；步驟5：分析處理器將采集的數據進行分析，分析出異常的壓力波動，并實現壓力波動數據庫的管理的技術方案，即壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力的變化關系核電廠的安全運行，利用耐高溫耐輻射的壓電式壓力脈動傳感器，可實時探測冷卻劑壓力波動，對主回路系統設備的運行狀態進行間接的監測和異常分析，解決振動噪聲監測，利用耐高溫耐輻射的壓電式壓力脈動傳感器實時探測壓水堆核電廠主回路冷卻劑壓力波動；為了保證核電廠主管道壓力邊界的完整性，設計了壓力脈動傳感器在主管道上的安裝和密封；系統采用了基于PXI總線的標準化及模塊化和基于FPGA的程控技術的系統硬件設計，提高了系統可靠性和維修方便性；監測軟件運用了監測對象組態圖形化、虛擬儀器、多線程和數據庫管理技術，使軟件界面可視化強，操作簡便，數據導出方便；所以，有效解決了現有技術存在不能有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測的技術問題，進而實現了能夠有效的對主回路冷卻劑壓力波動進行實時監測，且能夠對監測數據進行分析和計算，便于對監測數據進行管理的技術效果。盡管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。當前第1頁1 2 3