核动力装置一回路分布式状态监测方法研究

发布时间：2020-09-08 19:26

　　核动力装置运行过程中安全性始终是最重要的因素。核动力装置的安全问题可以从两个方面来考虑,其一是系统和设备的运行安全,而另一个是传感器的运行安全。核动力装置传感器或设备发生异常时,若不能及时识别出异常源,会导致不必要的停机甚至更严重的问题。因此对核动力装置的传感器和设备需要进行监测具有十分重要的意义,本文旨在研究分布式状态监测技术,主要研究内容如下:(1)论文以秦山一期核电厂的一回路重要主辅系统,包括主冷却剂系统、化学容积控制系统、设备冷却水系统以及余热排出系统作为研究对象。针对传感器校准监测任务和设备监测任务,基于分布式原则,对研究对象进行了划分,将监测任务划分到不同的子单元。(2)运用主元分析法,自联想核回归与序贯概率比方法对传感器校准监测并进行对比。将划分好的传感器组,运用上述两种方法建立模型,采用多模型监测传感器运行,并利用传感器数据的相关特性对异常传感器进行监测,识别与重构。(3)设备状态监测中,将研究对象划分为两级子单元结构,系统级状态监测子单元和设备级状态监测子单元。利用多主元模型分别对各个系统级状态监测子单元进行异常检测,为设备级状态监测子单元监测模型提供入口条件。利用机理模型方法对划分的设备级状态监测子单元建立监测模型,以确定异常发生的具体位置,对于难于建立机理模型或者利用专家知识更加简单有效的情况,采用专家知识进行补充。(4)利用核动力装置全范围仿真机对所开发的核动力装置分布式状态监测系统进行了测试研究。研究结果表明所开发的分布式状态监测系统不仅可以有效的识别异常传感器,重构异常传感器,还能实现核动力装置系统和设备的有效监测,整个状态监测系统是可靠而准确的,所设计的分布式状态监测系统为今后的状态监测研究工作打下了基础。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TM623
【部分图文】：

状态监测,研究方法

图 1.1 状态监测研究方法硬方案”增加硬件传感器的个数来提高监测的准确度，该方法简单直接且也存在着以下固有的缺点：1）对传统传感器进行改进以及开发新型传感器，这两项研究工作与材料学的进步息息相关，并且其漫长的开发周期在短时间内市场需求难以得到满2）从最终使用的企业用户角度进行观察，新型传感器的采购需要大量的的生产效率提升往往不能够在短时间内得到体现，这不符合企业所追求的则，因此限制了“硬方案”的应用。3）新型传感器的安装往往会影响设备的外壳、框架或内部结构，降低设可靠性。4）硬方案并没有解决数据的有效利用问题，无法实现系统和设备状态信息本文中，将重点放在基于物理机理模型、数据驱动模型的“软方案”上，

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依据此原理可以对传感器异常以及设备异常进行区分。2.4 传感器校准监测过程及方法在复杂的核动力装置运行过程中，配备了大量的传感器。传感器采集核动力装置运行过程中的各种信息，并将信息传输给计算机加以处理、显示，给操作人员提供所需的相关运行信息，从而判断设备的运行状态是否正常，可靠。由此可见，准确的传感器读数保证着监测的有效性，从而确保运行的安全性，尤其是对于将安全性作为首要考虑因素的核动力装置而言，准确的传感器读数是状态监测的首要环节。在核动力装置的实际运行过程中，由于环境复杂，使用时间较长等原因，使得传感器的可靠性难以得到保证，而这直接影响操作人员对设备状态的判断。因此传感器的校准监测具有十分重要的意义传感器是通过传感器的测量值以及相关模型估计值之间产生的残差来进行监测的，而产生残差的唯一方式是冗余。依据冗余产生的方式可以将传感器校准监测方法分为两大类，即：基于物理冗余的方法和基于解析冗余的方法[25]。目前基于解析冗余的方法正成为研究的主流，而其中基于数据驱动的方法应用更加广泛。

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