一种核电厂疲劳监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电厂疲劳监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]金属疲劳是指材料、零构件在交变应力作用下，在一处或几处逐渐产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。机械零件在交变压力作用下，经过一段时间后，在局部高应力区形成微小裂纹，再由微小裂纹逐渐扩展以致断裂。当材料和结构受到多次重复变化的载荷作用后，应力值虽然始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还低的情况下就可能发生破坏，这种在交变载荷重复作用下材料和结构的破坏现象，就叫做金属的疲劳破坏。疲劳破坏具有在时间上的突发性，在位置上的局部性及对环境和缺陷的敏感性等特点，故疲劳破坏常不易被及时发现且易于造成事故。
[0003]早在100多年以前，人们就发现了金属疲劳给各个方面带来的损害。但由于技术的落后，还不能查明疲劳破坏的原因。直到显微镜和电子显微镜相继出现之后，使人类在揭开金属疲劳秘密的道路上不断取得新的成果，并且有了巧妙的办法来对付这个大敌。对金属材质的管道或设备进行疲劳监测，根据监测数据科学的使用金属管道和设备能够有效地避免一些突发灾难。
[0004]在核电领域，管道和设备通常采用金属材质，对管道或设备进行疲劳监测，对于核电厂的安全运行尤为重要。核电厂管道和设备由于内部流体温度的变化和不均匀会产生热应力，这种应力载荷不同幅度的变化，会使得管道和设备的金属产生热疲劳。同时地震、压力、环境因子等对金属疲劳都有一定影响。随着核电技术的不断发展，核电厂的寿命管理成为一个越来越重要的问题，而金属管道和设备的疲劳监测是核电厂寿命管理中的一个重要组成部分，如何对核电厂金属管道和设备进行疲劳监测成为亟需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术中存在的缺乏对核电厂金属管道或设备进行疲劳监测的方案的技术问题，提供一种核电厂疲劳监测系统及方法，可以对核电厂典型疲劳敏感区域的金属管道或设备进行实时监测，以获得管道或设备的真实疲劳状态，用以对可能存在疲劳损坏的管道或设备进行预警。
[0006]—方面，本发明方案提供了一种核电厂疲劳监测系统，包括:
[0007]温度数据获取子系统，用于测量至少一个核电厂疲劳敏感区域的管道或设备的外壁面温度，以获取外壁面温度参数；
[0008]核电厂数字化仪控子系统，用于获取所述管道或设备中流体温度参数和流体压力参数；
[0009]疲劳监测服务器，用于接收由所述温度数据获取子系统传送的所述外壁面温度参数，以及接收由所述核电厂数字化仪控子系统传送的所述流体温度参数和所述流体压力参数，并基于所述外壁面温度参数、所述流体温度参数和所述流体压力参数计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态。
[0010]可选的，所述温度数据获取子系统包括:
[0011]温度传感器，用于测量至少一个核电厂疲劳敏感区域的管道或设备的外壁面温度，以获得测量温度数据；
[0012]温度补偿模块，与所述温度传感器和所述疲劳监测服务器连接，用于对所述测量温度数据进行温度补偿处理，以获取所述外壁面温度参数。
[0013]可选的，所述疲劳监测服务器包括:
[0014]温度场计算模块，用于基于所述外壁面温度参数、所述流体温度参数和所述流体压力参数，计算获得所述管道或设备内壁面温度计算结果；
[0015]疲劳计算模块，用于基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态。
[0016]可选的，所述至少一个核电厂疲劳敏感区域包括热流体和冷流体混合的管道区域;所述管道区域包括直管道和三通管道;所述温度场计算模块包括:
[0017]直管道温度场计算单元，用于采用温度场反演法计算获得所述直管道的内壁面温度计算结果；
[0018]三通管道温度场计算单元，用于采用混合函数法计算获得所述三通管道的内壁面温度计算结果。
[0019]可选的，所述疲劳计算模块包括:
[0020]公式法计算单元，用于采用公式法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态；
[0021]格林函数法计算单元，用于采用格林函数法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态；
[0022]有限元法计算单元，用于采用有限元法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状
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[0023]可选的，所述疲劳监测系统还包括:
[0024]力学计算模块，与所述疲劳监测服务器连接，用于对所述管道或设备的真实疲劳状态进行计算处理，以获得核电厂运行优化建议信息。
[0025]另一方面，本发明方案还提供了一种核电厂疲劳监测方法，包括以下步骤:
[0026]S1、测量至少一个核电厂疲劳敏感区域的管道或设备的外壁面温度，以获取外壁面温度参数；
[0027]S2、获取所述管道或设备中流体温度参数和流体压力参数；
[0028]S3、基于所述外壁面温度参数、所述流体温度参数和所述流体压力参数计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态。
[0029]可选的，所述步骤S1包括子步骤:
[0030]S11、测量至少一个核电厂疲劳敏感区域的管道或设备的外壁面温度，以获得测量温度数据；
[0031]S12、对所述测量温度数据进行温度补偿处理，以获取所述外壁面温度参数。
[0032]可选的，所述步骤S3包括子步骤:
[0033]S31、基于所述外壁面温度参数、所述流体温度参数和所述流体压力参数，计算获得所述管道或设备内壁面温度计算结果；
[0034]S32、基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态。
[0035]可选的，所述至少一个核电厂疲劳敏感区域包括热流体和冷流体混合的管道区域;所述管道区域包括直管道和三通管道;所述步骤S31包括:
[0036]采用温度场反演法计算获得所述直管道的内壁面温度计算结果；
[0037]采用混合函数法计算获得所述三通管道的内壁面温度计算结果。
[0038]可选的，所述步骤S32包括:
[0039]采用公式法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态；
[0040]采用格林函数法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态；
[0041]采用有限元法，基于所述管道或设备内壁面温度计算结果、所述流体压力参数、环境影响因子和地震载荷，计算获得所述管道或设备的真实疲劳状态。
[0042]可选的，疲劳监测方法还包括步骤:
[0043]S4、对所述管道或设备的真实疲劳状态进行计算处理，以获得核电厂运行优化建议信息。
[0044]本发明方案提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0045]由于在本发明方案中，核电厂疲劳监测系统包括:温度数据获取子系统、核电厂数字化仪控子系统和疲劳监测服务器。温度数据获取子系统测量至少一个核电厂疲劳敏感区域的管道或设备的外壁面温度，以获取外壁面温度参数;核电厂数字化仪控子系统获取所