[发明专利]核反应堆屏蔽泵运行故障监测方法及其监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种核反应堆设备运行故障监测方法及其监测系统，具体地说是一种核反应堆屏蔽泵运行故障监测方法及其监测系统。

背景技术

核反应堆主泵是反应堆冷却剂强迫循环的唯一动力源，主泵的故障运行将直接危害核反应堆的安全。因而，国内外所有核电站均装备了主泵运行状态监测系统，以便及时发现主泵可能存在的故障，降低盲目拆装引入的维修故障，减少维修人员照射剂量，缩短停堆时间，有助于延长主泵的使用期限。核反应堆的主泵一般采用的是轴封泵，也有屏蔽泵。对于轴封泵，具有成熟的监测标准和判据，测量结果准确可靠。轴封泵的运行监测沿用了从法国法玛通引进的主泵振动监测系统。该系统主要功能是监测主泵的振动，每台主泵独立装有4个传感器，两个速度传感器测量主泵泵体振动，两个位移传感器测量主泵转子振动。但该监测系统有如下缺陷：

(1)除向主控制室给出轴承振动数值外，只能用便携式、离线数据采集器定期从机柜缓冲输出端子上采集振动信号，缺乏实时性和方便性；

(2)只有转子振幅测量，没有振动频谱分析，只能监测转子振动是否正常，无法对转子振动趋势进行分析；

(3)没有转子超振鉴相功能，只能在检修期间，在主泵上安装临时传感器，利用便携式数采器，通过现场测量、分析与计算，才能确定检修或动平衡试验方案，费时费力，人员受照剂量大，检修时间长；

(4)由于轴封泵可以通过在泵壳上安装速度传感器测量泵体振动烈度，而屏蔽泵泵壳温度很高，速度传感器在高温下不能正常工作；

(5)由于轴封泵的转子外露，可以采用位移传感器方便地对电机转速和转子位移进行测量，测量结果准确可靠；而屏蔽泵转子全部被泵壳屏蔽，只能采用电感应传感器，通过测量电感应传感器输出的交流电压信号进行有效值计算后转换为转速，导致转速测量结果迟后和测量误差大。

由于屏蔽泵转子全部被泵壳屏蔽，转子位移无法测量，不能直接判断转子是否偏心或弯曲甚至磨损，但屏蔽泵出现过口环研磨、导轴承磨损、屏蔽套磨穿、转子抱死等故障往往要造成部件损坏甚至不能运行了，才了解故障的存在。

经检索，目前还没有核反应堆屏蔽泵的监测技术，监测的相关标准和判据尚未建立，因而研究一种核反应堆屏蔽泵运行故障监测方法及其监测系统，很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在线监测核反应堆屏蔽泵运行状态，提取屏蔽泵的故障特征量，并在屏蔽泵异常状态下可故障报警的核反应堆屏蔽泵运行故障监测方法及其监测系统。

本发明的技术方案如下：

一种核反应堆屏蔽泵运行故障监测方法，其特征在于：所述的监测方法按照如下步骤进行：

(1)信号采集

信号采集包括对屏蔽泵振动加速度信号、屏蔽泵电机电流信号、屏蔽泵转速信号进行采集，对振动加速度信号按采样平均次数进行多次低速采样并平均，在对振动信号低速采样的同时，对电机电流和转速信号进行连续的多次采样，记录每次采样的平均值；振动加速度信号低速采样结束后，对振动信号进行高速采样；

(2)信号分析及特征量提取

对低速采样的屏蔽泵振动加速度信号进行频谱分析和信号积分，提取频谱特征量和振动烈度；对高速采样的屏蔽泵振动加速度信号进行分析，提取反映屏蔽泵口环、轴承、屏蔽套等磨损状态的特征量；

(3)建立特征量数据库

将采集提取的屏蔽泵振动加速度信号、屏蔽泵电机电流信号、屏蔽泵转速信号特征量数据进行编制，建立特征量数据库；

(4)异常鉴别及报警

根据特征量数据库提取的振动烈度、声噪声等特征量，设定报警阈值和危险阈值；报警阈值以下为可接受区；报警阈值与危险阈值之间为报警区，在危险阈值以上为危险区；

(5)数据再分析

当屏蔽泵运行出现异常报警或振动特征量有明显变化时，针对屏蔽泵监测特征量数据库进行趋势分析，并针对振动原始信号进行振动时域分析和频谱分析。

其附加特征在于：

所述监测方法的步骤(1)中对屏蔽泵振动加速度信号的采集分为低速采样和高速采样；振动加速度信号的低速采样数据的分析频率为1Hz～1kHz，频率分辨率至少为0.5Hz，采样平均次数至少4次；振动加速度信号的高速采样数据的分析频率为1Hz～10kHz，频率分辨率至少1Hz；电机电流和转速信号的采样频率与振动加速度信号低速采样的采样频率一致，每次采样时间不超过1秒。

所述监测方法的步骤(2)中对低速采样的屏蔽泵振动加速度信号进行频谱分析的方法如下：