[發明專利]核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統與方法

有效

• 申請號: 201711439164.4
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109979622B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 陳銀強;陳雪瑤;曾詠奎;張娜妮;甘國華;桂春
• 申請（專利權）人: 核動力運行研究所;中核武漢核電運行技術股份有限公司
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 汝小龍

1.一種核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統，其特征在于：該系統包括穩壓器壓力測量模塊、穩壓器溫度測量模塊、穩壓器應力處理模塊和穩壓器疲勞壽命在線評估模塊；

所述穩壓器壓力測量模塊測量穩壓器內冷卻劑壓力、汽空間壓力及各管嘴區域壓力，作為穩壓器應力處理模塊的壓力數據輸入；所述穩壓器溫度測量模塊測量穩壓器筒體和管嘴與疲勞壽命相關的溫度數據，作為穩壓器應力處理模塊的溫度數據輸入；所述穩壓器溫度測量模塊包括穩壓器局部溫度測量模塊、數據篩選模塊和數據統計與分析模塊；

所述穩壓器局部溫度測量模塊包括多個穩壓器筒體壁面溫度測量模塊和多個穩壓器管嘴溫度測量模塊；穩壓器筒體壁面溫度測量模塊和穩壓器管嘴溫度測量模塊分別用于測量穩壓器筒體及各管嘴壁面溫度；

所述數據篩選模塊對穩壓器局部溫度測量模塊測量獲得的數據中的漂移/錯誤數據以及對疲勞壽命無貢獻的數據進行篩選處理；

對于漂移/錯誤數據，當數據超過360℃限值，或者溫度升高或降低的速率大于55℃/h時屬于不符合限值要求的數據，數據篩選系統將所述不符合限值要求的數據予以剔除；對于溫度變化范圍低于2F_lim/(E·α)的數據，視為對疲勞無貢獻數據，數據篩選系統將被視為對疲勞無貢獻數據予以剔除；式中：F_lim為疲勞極限，單位MPa；E為彈性模量，單位MPa；α為熱膨脹系數，單位1/℃；

所述穩壓器應力處理模塊利用穩壓器壓力測量模塊測量的壓力數據以及穩壓器溫度測量模塊測量的溫度數據，計算穩壓器監測點應力數據；

所述穩壓器疲勞壽命在線評估模塊根據相應標準規范，利用所述穩壓器應力處理模塊計算得到監測點應力數據計算穩壓器的疲勞壽命。

2.根據權利要求1所述的一種核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統，其特征在于：所述穩壓器筒體壁面溫度測量模塊布置9個，穩壓器上、下封頭頂端各布置1個，穩壓器筒體與上封頭環向焊縫處布置1個，穩壓器筒體與下封頭環向焊縫處布置1個，以封頭與筒體環向焊縫中線為起點，筒體上每隔H/6布置1個穩壓器筒體壁面溫度測量模塊，共計5個，除封頭頂端2個穩壓器筒體壁面溫度測量模塊外，穩壓器筒體及筒體與封頭焊縫處穩壓器筒體壁面溫度測量模塊在空間上處于同一截面；H為筒體總高度。

3.根據權利要求1所述的一種核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統，其特征在于：所述穩壓器管嘴溫度測量模塊布置于穩壓器波動管管嘴、主噴淋管嘴、輔助噴淋管嘴、卸壓管嘴、人孔管嘴和電加熱器管嘴；對于波動管管嘴、主噴淋管嘴、輔助噴淋管嘴以及卸壓管嘴處，在管嘴長100mm-150mm處沿著環向0°和180°各布置1個穩壓器管嘴溫度測量模塊，在距離管嘴與管道焊縫中線150mm-200mm且靠近管嘴處沿著0°、90°和180°各布置1個穩壓器管嘴溫度測量模塊，在遠離此焊縫中線600mm-650mm處沿著0°、45°、90°、135°、180°各布置1個穩壓器管嘴溫度測量模塊；對于人孔管嘴，在管嘴底部和人孔蓋中心位置各布置1個穩壓器管嘴溫度測量模塊；對于電加熱器管嘴，在最外邊緣的電加熱器管嘴0°、90°、180°、270°方向根部處各布置1個穩壓器管嘴溫度測量模塊。

4.根據權利要求1所述的一種核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統，其特征在于：所述數據篩選系統將篩選后的數據傳輸至數據統計與分析模塊，數據統計與分析模塊將20℃至350℃的溫度數據按照30℃的間隔分為11個等級的溫度變化范圍，并統計各溫度范圍的次數，并利用Δσ＝E·α·ΔT計算應力強度循環幅Δσ，根據設計疲勞曲線計算初始疲勞壽命；式中：E為彈性模量，單位MPa；α為熱膨脹系數，單位1/℃；ΔT為溫度變化范圍，單位℃。

5.根據權利要求4所述的一種核電廠穩壓器疲勞壽命在線監測評估系統，其特征在于：所述穩壓器應力處理模塊對穩壓器溫度測量系統的溫度數據按照1秒、2秒、4秒、8秒、16秒等比周期進行離散，將一系列對應時間間隔dτ的離散溫度dT的響應求和即可確定一個溫度變化T(τ)的應力，在任一時刻t的溫度載荷下的應力由下式給出：

（1）

式中：t為溫度，τ為時間變量，f(τ)是單位溫度階躍引起的某一應力分量。