一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统的制作方法

1.本实用新型属于动力设备监测运维技术领域，具体涉及一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统。


背景技术：

2.主泵、汽轮机等大型机械是核电厂的核心动力设备，一旦发生故障将对反应堆的安全性带来不利影响。目前对这些设备虽然配置相关传感器进行监测，但各系统并未连接在一起，尤其是振动信号分析系统没有结合，只将振动总量结果送到监控系统。而振动总量结果并不能有效反应设备状态，因此目前核电厂的状态监测系统中不能实现全面有效的状态信息监测。
3.为了能进一步对核电厂设备状态进行诊断，亟需提出相关状态监测系统，但在实际工程应用中，主泵等设备位于反应堆厂房内，存在非常强的放射性，在反应堆厂房内及关键设备内部非常难以加装传感器和监测系统。且加装的传感器和监测系统与原有传感器的采集信息并不在一套数据采集系统中，各系统彼此之间相互独立，造成资源的浪费，且无法实时有效利用。
4.为对主泵等核电设备特定故障进行干预，专利文献《一种主泵一体式三液槽径向水导轴瓦》(申请号zl201921541075.5)、《一种在线提高反应堆冷却泵轴系稳定性的装置》(申请号zl201921123886.3)、《一种针对设备共振老化的安装调整装置》(申请号zl201922434698.9)《一种改善立式设备共振的垫片》(申请号zl202022055768.2)、《一种立式电机基础板应力释放的补偿安装装置》(申请号zl202021414888.0)等现有技术提出了各种方案，但在诊断过程中缺乏相关状态信息进行判断。为探究主泵等设备的振动特性，专利文献《一种立式泵泵轴振动特性试验台》(申请号zl201921439186.5)提出了相关试验台进行测试方案。但这些方案和工作，只缓解了在特定故障出现后的纠正措施，在判断故障类型时仍需要相关状态信息开展诊断。
5.综上所述，亟需提出一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，对各类状态信息进行实时在线监测和诊断。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种核电设备在线状态监测和诊断系统，使得主泵等各类核电设备状态信息能得到有效监测，并将各类状态信息集成在一个系统中进行分析诊断。
7.本实用新型的技术方案如下所述：
8.一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，包括传感层a、数据层b和诊断层c。传感层a为获取核电设备状态的各类传感器；数据层b接收传感层a输出的信号，进行振动处理、转速处理和dcs信号处理；诊断层c接收数据层b输出的信号，进行故障诊断。
9.作为优选方案：
10.传感层a包括振动类传感器、转速类传感器和其他传感器；振动类传感器包括振动加速度传感器1、振动速度传感器2、振动位移传感器3；转速类传感器包括电涡流转速传感器4、霍尔转速传感器5。
11.作为优选方案：
12.数据层b包括振动处理单元11、转速处理单元12、dcs信号网13、振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22、振动分析装置23和dcs信号隔离装置24；
13.传感层a的振动加速度传感器1、振动速度传感器2、振动位移传感器3和电涡流转速传感器4的输出信号，经振动处理单元11处理后，将振动总量幅值传输至dcs信号网13；霍尔转速传感器5的输出信号，经转速处理单元12处理后，传输至dcs信号网13；其他传感器的输出信号，直接传输至dcs信号网13；
14.振动处理单元11，将原始振动信号传输至振动原始信号隔离转接装置21；转速处理单元12中将转速原始信号传输至转速信号隔离装置22；dcs信号网13将dcs信号传输至dcs信号隔离装置24；振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22、dcs信号隔离装置24均对输入信号进行单向隔离；
15.振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22分别将振动原始信号、转速原始信号送至振动分析装置23中；振动分析装置23中，在转速原始信号的对照下，对振动原始信号进行信号处理。
16.作为优选方案：
17.诊断层c包括电厂数据系统31、数据同步处理装置32、故障诊断中心41；
18.dcs信号隔离装置24输出的信号传输至电厂数据系统31；
19.数据同步处理装置32同事接收电厂数据系统31的输出信号和振动分析装置23的输出信号，将各类信号信息进行时间同步匹配，并进一步将同步匹配后的信号送至故障诊断中心41；
20.故障诊断中心41根据设备各类状态信息与预设的故障模型进行匹配和诊断。
21.作为优选方案：
22.故障诊断中心41接收来自多个数据同步处理装置32的数据，即接收其他机组主泵状态数据33的数据，实现对多个反应堆厂房的故障诊断。
23.作为优选方案：
24.故障诊断中心41将诊断数据和结果发送至外部网络云平台。
25.作为优选方案：
26.传感层a的传感器在感知设备状态后，转换为电信号，通过电缆传送；在传感层a所处场所的墙体中设置电气贯穿件使得电缆通过墙体。
27.作为优选方案：
28.传感层a的传感器设置于反应堆厂房51及其附属厂房内的设备本体或设备附属连接部件上。数据层b中的装置位于辅助厂房52中。诊断层c中的装置位于诊断厂房53中。
29.作为优选方案：
30.其他传感器包括温度传感器6、流量传感器7、压力传感器8、液位传感器9、电流传感器10。
31.本实用新型的有益效果为：
32.(1)本实用新型的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，将主泵等各类核电设备状态信息的传输路径进行科学配置，使其能够高效安全地集成到一个系统实现在线监测；
33.(2)本实用新型的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，充分利用现有传感、监测设备提取有效信息，有效避免了在高放射性环境中加装传感、监测设备的危险；
34.(3)本实用新型的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，无需对电厂现有集控系统进行改造，现场施工方便，工程造价低，具有良好的经济效益。
附图说明
35.图1为本实用新型的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统组成示意图。
36.其中，
37.51-反应堆厂房；
38.1-振动加速度传感器；2-振动速度传感器；3-振动位移传感器；4-电涡流转速传感器；5-霍尔转速传感器；6-温度传感器；7-流量传感器；8-压力传感器；9-液位传感器；10-电流传感器；
39.52-辅助厂房；
40.11-振动处理单元；12-转速处理单元；13-dcs信号网；21-振动原始信号隔离转接装置；22-转速信号隔离装置；23-振动分析装置；24-dcs信号隔离装置；
41.53-诊断厂房；
42.31-电厂数据系统；32-数据同步处理装置；33-其他机组设备状态数据；41-故障诊断中心。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本实用新型的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统进行详细说明。
44.一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，包括传感层a、数据层b和诊断层c。传感层a为获取核电设备状态的各类传感器；数据层b接收传感层a输出的信号，进行振动处理、转速处理和dcs信号处理；诊断层c接收数据层b输出的信号，进行故障诊断。
45.实施例1
46.如图1所示，本实施例中的一种核电设备在线状态监测与故障诊断系统，包括传感层a、数据层b和诊断层c。
47.传感层a
48.传感层a包括振动类传感器、转速类传感器和其他传感器。本实施例中，振动类传感器包括振动加速度传感器1、振动速度传感器2、振动位移传感器3；转速类传感器包括电涡流转速传感器4、霍尔转速传感器5；其他传感器包括温度传感器6、流量传感器7、压力传感器8、液位传感器9、电流传感器10。
49.数据层b
50.数据层b包括振动处理单元11、转速处理单元12、dcs信号网13、振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22、振动分析装置23和dcs信号隔离装置24。
51.传感层a的振动加速度传感器1、振动速度传感器2、振动位移传感器3和电涡流转速传感器4的输出信号，经振动处理单元11处理后，将振动总量幅值传输至dcs信号网13；霍尔转速传感器5的输出信号，经转速处理单元12处理后，传输至dcs信号网13；其他传感器的输出信号，直接传输至dcs信号网13。反应堆操作员可以通过dcs信号网13的显示盘监测各类状态信息。
52.振动处理单元11，将原始振动信号传输至振动原始信号隔离转接装置21；转速处理单元12中将转速原始信号传输至转速信号隔离装置22；dcs信号网13将dcs信号传输至dcs信号隔离装置24。振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22、dcs信号隔离装置24均对输入信号进行单向隔离，保障后端处理不会对前端信号干扰，充分保证dcs信号的安全。
53.振动原始信号隔离转接装置21、转速信号隔离装置22分别将振动原始信号、转速原始信号送至振动分析装置23中。振动分析装置23中，在转速原始信号的对照下，对振动原始信号进行fft(快速傅里叶变换)等处理，获得振动频谱、全频谱、全息谱、相位、轴心轨迹、轴心位置、瀑布图、伯德图、趋势图等图谱。
54.诊断层c
55.诊断层c包括电厂数据系统31、数据同步处理装置32、故障诊断中心41。
56.dcs信号隔离装置24输出的各类信号传输至电厂数据系统31。
57.数据同步处理装置32同事接收电厂数据系统31的各类输出信号和振动分析装置23的各类输出信号，将各类信号信息进行时间同步匹配，并进一步将同步匹配后的信号送至故障诊断中心41。
58.故障诊断中心41中配置了传感器故障、振动高等各类故障模型，故障诊断中心41将根据设备各类状态信息与预设的故障模型进行匹配和诊断。
59.实施例2
60.本实施例与实施例1的区别在于：
61.传感层a的传感器设置于反应堆厂房51及其附属厂房内的设备本体或设备附属连接部件上，用于获取感知设备的状态。传感层a的传感器在感知设备状态后，转换为电流或电压等电信号，通过电缆传送。在反应堆厂房51墙体中设置电气贯穿件使得电缆通过厚实的钢衬里和混泥土墙体。
62.数据层b中的装置主要位于辅助厂房52中。
63.诊断层c中的装置位于诊断厂房53中。
64.实施例3
65.本实施例与实施例1、2的区别在于：
66.故障诊断中心41可以接收来自多个数据同步处理装置32的数据，即可以接收其他机组主泵状态数据33的数据，从而实现对多个反应堆厂房的故障诊断。
67.此外，故障诊断中心41可以将诊断数据和结果进一步发送至外部网络云平台，如将结果发送至网页、手机和邮箱等客户端，便于诊断数据的及时获取和高效传播。