反应堆一回路振动噪声监测系统的设计与实现

参考核电厂振动噪声的相关国际标准DIN-25475,结合目前我国运行核电厂的实际安全需求,开展一回路振动噪声监测系统的设计与研制。通过分析反应堆系统内的激励源和影响,获得监测对象,并明确研究目的。通过开展一回路压力容器绝对位移、主泵与主管道相对位移、一回路冷却剂压力脉动监测技术研究,实现了相关硬件的研制与软件的设计和开发。利用误差传递分析与试验验证相结合的方式,对系统的压力脉动、绝对位移和相对位移测量单元性能进行了测试。试验结果表明,通道测量误差均小于10%,满足核电厂应用要求,弥补了我国相关技术短板,为系统的国产化应用奠定了基础。该项技术的应用将为反应堆关键设备的状态监测及健康管理提供数据支持和技术积淀,有效促进设备健康监测的智能化、集成化。

反应堆关键设备状态数据标准化研究

对应用于国内外核电站故障诊断产品所采集的反应堆关键设备状态数据进行了数据标准化研究,梳理并分析了现有反应堆关键设备状态数据资源现状;针对现状中存在的问题提出了数据标准化的思路与方法;采用了标准化规范制定和标准化约束等数据标准化方法,从数据文件格式、数据文件命名方法、文件编码方式、数据类型、数据解析规则、数据存储与读取方法等方面进行了数据标准化的研究与实践,创新性地提出了“八字节法”标准化数据存储与读取方法;经实际测试及应用,实现了反应堆关键设备状态数据的标准化,提高了数据的规范性与统一性。

核电站松脱部件监测系统研制

以秦山核电二期扩建工程松脱部件与震动系统(KIR)供货项目为背景,研制出了松脱部件监测系统(LPMS)C1201。该系统由10个监测通道组成,对压力容器和蒸汽发生器内产生的松脱部件进行实时监测。信号调理和报警处理采用现场可编程门阵列(FPGA)程控技术;松脱部件甄别采用了DSP数字化、松脱部件信号长短有效值浮动甄别、时间延迟和通道复核联合甄别等技术,使系统具有强抗误报警能力;系统自检采用I2C控制与多路分配程控技术;系统采用PXI总线技术,使通道间和模块间同步,满足定位分析需要;采用虚拟仪器和数据库管理技术,界面可视化强,接口开放式;系统还具有软硬件故障自检与故障通道切除、磁盘空间检测、软件停电保护等功能。

中子噪声在核反应堆吊篮振动监测中的应用研究

通过对临界装置堆芯吊篮激励振动引发中子噪声实验得到的功率谱密度(PSD)进行分析,证实了从中子噪声PSD中获得吊篮振动特性(各阶特征频率)是可行的,并给出了中子噪声探测器PSD幅度与吊篮振动幅度之间的比例因子(刻度因子)的计算方法。针对临界装置测量获得的中子噪声PSD和吊篮振动PSD,实际计算了对应吊篮各阶振型的刻度因子。本文证实,可以通过中子噪声分析,给出吊篮结构的振动频率和振动位移,证实了中子噪声在堆内构件振动监测领域的有效性。

基于中子噪声分析技术的核电站振动监测系统研制

以秦山核电二期扩建工程松脱部件与振动监测系统(KIR)供货项目为背景,研制出了VMS C1201堆内构件振动监测系统。该系统由4个加速度通道和8个中子噪声通道组成,采用PXI总线技术以及虚拟仪器、数据库管理和监测报告自动生成技术,信号调理采用现场可编程门阵列(FPGA)程控技术,各通道信号采用同步处理技术;监测软件采用原始数据存储,并提供开放式接口。该系统具有时程分析、自谱与互谱分析以及压力容器、吊篮和燃料组件振动监测功能。

核反应堆吊篮振动引发中子噪声的实验研究

利用临界装置,开展了吊篮振动引发中子噪声实验研究。在反应堆稳定运行工况下,采取随机信号、窄带扫频和单频3种激励方式激励吊篮振动。在最大激励力下,吊篮最大振幅21μm,主要振幅在3～10μm。对中子噪声频谱分析显示,本底中子噪声信号频谱幅度随频率近似呈指数衰减。对临界装置的吊篮,振动引发的中子噪声频谱主要分布在数十Hz以上,容易分辨。研究中采用了高通数字滤波技术,改善了对特征频率的观察和识别。随机力激励吊篮,激发出了吊篮和围板的低、中频振动引发的中子噪声特征谱;窄带扫频激励吊篮,在20Hz～70Hz范围的扫频窄带内,中子噪声频谱主要出现70Hz以上的特征谱线,在70Hz～110Hz范围内,主要出现低于扫频窄带频率的特征谱线,在110～180Hz范围内,主要出现125Hz左右的特征谱线,从180～190Hz起的窄带扫频中,只能激励125Hz左右的特征谱线;30Hz～150Hz频率范围内单频激励吊篮,主要出现几个特征谱峰。由此鉴别出吊篮振动模态频率为76.2、125.0、181、215、239.7Hz。

压力管道裂纹泄漏定量技术研究

在分析泄漏产生的声发射信号衰减特性的基础上,通过压力管道裂纹泄漏试验,标定出信号的距离衰减常数,建立泄漏的声发射信号与泄漏率的关系式。在此基础上,推导出压力管道裂纹泄漏定量计算方法。试验验证表明,该方法能对压力管道裂纹泄漏进行有效的定量估计。

防城港核电站堆内中子通量测量系统指套管碰磨分析

防城港核电站1号机组主泵惰走试验期间,在对核电站松脱部件和振动监测系统13路加速度通道进行背景噪声例行检查时发现,通过松脱部件和振动监测系统的声音监听设备监测到,安装于反应堆压力容器底部堆内中子通量测量系统导向管上通道有"哒哒哒"的异常信号。为找出异常信号源,利用松脱部件监测系统声监测功能对压力容器底部监测到的异常信号进行分析,该信号不是由松脱部件产生的信号。通过听音棒的辅助监听,最后综合分析得出该信号是由堆内中子通量测量系统指套管在管道路径上碰磨引起。该事件的分析与解决,不仅解决了工程建设需要,对核安全局批准下一步工作开展提供了支持依据,而且对通过松脱部件监测系统来开展由于流致振动引起的中子通量测量系统指套管异常振动诊断有重大的实用价值。

基于中子噪声分析的某核电厂堆芯吊篮梁型振动特征研究

研究了基于堆外电离室中子噪声信号监测压水堆核电厂反应堆吊篮的方法,通过计算电离室中子噪声的互功率密度谱、相干和相位,分析得到了堆芯吊篮梁型振动的频率;利用该方法,计算获得了某正常运行状态下压水堆核电厂换料周期内堆芯吊篮梁型振动频率和中子噪声功率谱幅度的变化趋势,结果说明了在反应堆正常运行状态下,随着堆芯燃耗的增加,吊篮梁型振动频率发生了微小漂移,频率变小,该频率处中子噪声功率谱幅度变大。

基于组态软件的辐照样品自动传输辅助控制系统

辐照样品自动传输辅助控制系统由工控机作为控制平台,利用数字量输入/输出卡建立系统状态检测与输出控制阵列,采用监视与控制通用系统(MCGS)组态软件实现了对样品传输流程的时序控制、样品传输的跟踪显示、控制系统的操作自动化。结果表明,该辅助控制系统性能稳定、安全、可靠,很好地满足了工业自动化对样品传输的控制要求。

液压下压力管线活动缺陷声发射信号研究

在液压试验装置上,对含预制裂纹的压力管开展了缺陷扩展声发射信号试验研究。全程不间断监测压力管道疲劳裂纹扩展的声发射信号,并对采集到的信号进行分析处理。结果表明:管道缺陷声发射信号的幅度和能量随加载时间逐步增大,可以用于鉴别管道是否存在活动缺陷;在缺陷贯穿前,声发射信号的幅度、能量和计数急剧增加,可以预报管道缺陷的贯穿泄漏。

核动力主泵振动探测与积分处理方法研究

由于核动力主泵结构与运行环境的特殊性,采用特殊的加速度计进行振动探测,为了对其进行振动烈度评价,必须对振动加速度信号进行积分处理。在分析振动信号软件积分误差的基础上,提出基于FFT变换的波形修正积分算法,并通过设置合理的积分频率下限,消除了振动信号的积分趋势,提高了振动信号积分的精度,并在核动力主泵振动监测系统中的得到成功的应用。

基于ARM微处理器的多道脉冲幅度分析系统设计

介绍了一种以嵌入式ARM微处理器为平台的多道脉冲幅度分析系统的设计方案,嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的引入可增强系统的实时性、稳定性,提高系统的集成度。

管道声发射信号衰减特性随管道壁厚变化研究

为了建立压力管道泄漏声发射衰减定位模型,需要开展压力管道泄漏声发射试验研究。由于试验管道无法按1∶1比例采用核电站压力管道原型,有必要针对相同材质和加工工艺、不同壁厚和外径的金属管道,获取声发射信号在不同壁厚的金属管道中的传播特性规律及差异,揭示金属管道壁厚对声发射波传播衰减的影响。分别采用3种不同尺寸规格的金属管道作为试验对象,运用声发射探测技术获得声发射信号沿着不同壁厚的金属管壁传播的衰减规律,揭示了金属管道壁厚对声发射波传播的影响。结果表明,管道声发射信号的衰减特性随着管道壁厚的不同而变化,在薄壁管中声发射波在传播路径中会产生模式转换,即发生频散现象,各种模式的波相互叠加使信号幅度沿着传播路径未呈单调衰减趋势,用声发射信号的衰减特性做定位时须考虑这一点。

宁德核电站1号机组堆芯吊篮的梁型振动特性

核电站反应堆堆芯吊篮的振动在一定范围内是允许的;但其异常振动可能会导致故障甚至事故的发生。掌握核电站堆芯吊篮振动特性能够对核电站的安全运行提供保障。运用中子噪声分析技术,对宁德核电站1号机组多个燃料循环周期内的堆外中子噪声信号的自功率谱、互功率谱和相干、相位进行了分析,得到了吊篮梁型振动频率和中子噪声信号峰功率均方根值变化趋势。对核电站堆芯吊篮梁型振动特性的研究成果,为堆芯吊篮早期故障诊断奠定了基础。

反应堆中子注量率相对分布测量装置中多通道放大甄别器研制

为了测量反应堆内中子注量率分布，保证反应堆内活化55 M n-58 Ni合金探测片γ计数测量的可靠性，本文研制了中子注量率分布测量装置中9通道放大甄别器。多通道放大甄别器性能指标测试与应用测试结果表明：每个通道放大器增益1～21连续可调、甄别器阈值独立连续可调，具有最大计数率高、灵敏度高、稳定性好、系统抗串扰能力强等优点；放大器增益长期稳定性≤1％，甄别器最小输入脉冲宽度≥0.1μs ，甄别器最大计数率≤4×106 s-1，能用于实时长期稳定测量反应堆内中子注量率分布。

电动阀门故障特征分析及检测方法研究

针对核电站电动阀门故障多发且故障类型多样的情况,通过分析电动阀门结构和动作原理,对电动阀门典型故障原因和故障信息表现形式进行了分析,研究了适用于电动阀门故障探测的信号探测方法,结合对获取的各类型信号的数据分析和处理,提出了电动阀门信号处理及特征量分析方法,通过提取电动阀门故障特征量,进一步表征阀门的故障状态。结合实际的阀门运行状态测试,表明提取的特征量能够反应电动阀门的真实故障,为电动阀门故障诊断和故障趋势分析奠定了技术基础。

基于虚拟仪器的核电站主管道振动监测系统设计

为了保证核电站的安全运行,需要对核电站主管道振动进行监测和分析,以早期发现主管道异常振动及支撑劣化状态;研究了主管道振动在线监测的原理,利用相对位移传感器能有效的监测主管道的动态振动和静态位置偏移;开展了核电站主管道振动监测系统的硬件和软件设计,采用了LabView为开发平台,集虚拟仪器技术、设备组态图形技术和数据库管理技术于一体,实现了主管道振动的在线实时监测;利用电磁振动台模拟主管道振动以验证监测系统的性能和基本功能,验证结果表明主管道振动监测系统能有效的监测电磁振动台的振动,系统测量幅值误差小于5%;设计的系统满足核级环境的要求,可直接应用于核电站主管道振动监测,有效地保证了核电站的安全运行。

屏蔽泵典型故障振动识别技术研究

分析了屏蔽泵的结构及典型故障,提出了屏蔽泵故障的振动检测方法。在分析屏蔽泵故障振动特征的基础上,获取了屏蔽泵故障的振动识别方法。最后,在屏蔽泵故障模拟试验中,对真实振动信号进行检测与分析。分析结果表明,通过振动检测和分析,能实现屏蔽泵故障的有效识别。

压力容器模拟缺陷的声发射定位

针对核反应堆环境下压力容器的缺陷检测,为避免检测人员长时间接触辐射剂量,采用声发射检测技术,开展了压力容器模拟缺陷定位试验。根据声发射源性质的不同,分别采用时差定位法和衰减定位法,通过试验标定了两种定位方法的重要参数,实现了模拟声发射源的定位,并且通过试验验证了定位结果的准确性。试验结果表明,时差定位法和衰减定位法均适用于定位突发型声发射源,而连续型声发射源可采用衰减定位法进行定位,定位最大误差均不超过传感器间距的10%,定位效果良好。