[发明专利]一种蒸汽发生器故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种蒸汽发生器故障诊断方法，包括以下步骤：通过核电厂蒸汽发生器现有传感器系统，采集蒸汽发生器运行数据；利用核电厂工业总线，实现蒸汽发生器运行数据的实时传输；经过信号处理单元，形成标准化数据；处理后的特征信号，分别传输至历史数据库与蒸汽发生器三维数字孪生模型系统(以下简称，三维数字孪生系统)压力、温度、速度等特征信号；通过三维数字孪生系统中物理引擎实现蒸汽发生器内部运行状况实时模拟；根据计算流体力学模拟与历史数据库，构建蒸汽发生器智能故诊断模型；结合模拟图像通过蒸汽发生器智能故诊断模型，实现蒸汽发生器故障诊断。

技术领域

本发明属于核反应堆热工水力计算技术领域，具体涉及到一种基于数值模拟模拟与数字孪生系统的蒸汽发生器故障诊断方法。

背景技术

压水堆蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，在核反应堆中，核裂变产生的热量由冷却剂带出，通过蒸汽发生器将热量传递给二回路工质，使其产生具有一定温度、一定压力和一定干度的蒸汽。蒸汽发生器不仅是一回路的设备，又是二回路的设备，是核电厂中重要的能量交换设备。

根据核电站运行经验表明，蒸汽发生器在运行过程中，蒸汽发生器会出现振动、磨损、疲劳、腐蚀等问题，导致传热管及其他部件性能退化并影响正常使用。蒸汽发生器性能退化涉及热工水力、力学、材料等众多学科，如果从单一方面、单一维度出发难以保证蒸汽发生器安全运行，借助深度学习算法、计算流体力学和数字孪生技术，可以更加直观和及时预测蒸汽发生器的运行故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸汽发生器故障诊断方法，该方法能够运用计算流体力学手段、现有核电厂检测系统与三维数字孪生系统，实现蒸汽发生器故障诊断方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蒸汽发生器故障诊断方法，其特征在于：针对蒸汽发生器运行状态下实时故障诊断；该故障诊断系统由核电厂蒸汽发生器传感器系统与核电厂工业总线组成，实现蒸汽发生器运行状态实时监测与数据交互；利用信号处理，将检测数据进行特征提取与特征标准化；利用物理引擎，根据特征信号(与压力、温度、速度有关)模拟蒸汽发生器内部流场特征；根据计算流体力学模拟与历史数据库，构建蒸汽发生器智能故诊断模型；结合模拟图像通过蒸汽发生器智能故诊断模型，实现蒸汽发生器故障诊断；

包括如下步骤：

步骤1：利用核电厂蒸汽发生器传感器系统，采集蒸汽发生器运行数据，具体步骤如下：

步骤1-1：根据核电厂蒸汽厂房结构模型，使用3D MAX和GIS软件绘制三维地理信息模型，同时将核电厂蒸汽发生器传感器具体位置标注在三维模型，实现传感器与空间信息相互对应；

步骤1-2：将步骤1-1中的各个传感器组进行分类，分为蒸汽发生器一次测组、蒸汽发生器二次测组、蒸汽发生器进出口管道组与工厂环境组；

步骤1-3：利用核电厂蒸汽发生器传感器系统，采集带有时序性特征的蒸汽发生器运行数据；

步骤2：利用核电厂工业总线BUS系统，将步骤1中采集带有时序性特征的蒸汽发生器运行数据存储至核电厂数据中心，实现蒸汽发生器运行数据的实时传输；

步骤3：将核电厂数据中心的带有时序性特征的蒸汽发生器运行数据通过滤波函数，使蒸汽发生器运行数据形成标准化数据格式，具体步骤如下：

步骤3-1：将步骤2中存储至核电厂数据中心的带有时序性特征的蒸汽发生器运行数据，根据其信号特征，采用卡尔曼滤波法、高斯滤波法、中位值滤波法、限幅值滤波法、递推平均滤波法、递推中位值滤波法、一阶滞后滤波法或加权递推平均滤波法，提取有效数据；

步骤3-2：将经过步骤3-1滤波后的有效数据，与步骤1-1中的传感器位置信息一一对应，实现传感器信号与位置信息相关联；