一种计算逆止阀泄漏率的方法及装置与流程

本申请涉及自动控制领域，尤其涉及一种计算逆止阀泄漏率的方法及装置。
背景技术：
：对于核电站而言，保证核安全的三大功能(也称作三要素)包括：反应性控制、堆芯冷却和放射性产物的包容。其中，压水堆核电厂设置了三道屏障：燃料元件包壳、一回路压力边界和反应堆厂房(安全壳)。发生事故后，用来限制事故后果并将反应堆恢复到可靠的安全状态的系统称之为专设安全设施。安全注入系统(系统代码为ris)就是其中之一。当发生一回路或二回路破口事件或事故时，ris向一回路注入含硼水，除了保证堆芯的冷却外，同时保证堆芯处于次临界状态。安全注入系统包括下列三个子系统，其功能是在不同的压力条件下将含硼水注入反应堆冷却剂系统(rcp，是一回路的主系统)中。如图1所示，安全注入系统的子系统中压安注系统主要由三个安注箱ris001ba、ris002ba和ris003ba组成，分别接到rcp系统三个环路的冷管段上。安注箱内存cb≈2400ppm的含硼水，用压力约为4.2mpa.a的氮气覆盖。一回路大破口和中等破口事故时，当rcp压力降到安注箱压力以下时，由氮气压将含硼水注入rcp冷段，能在短时间内淹没堆芯，避免燃料棒熔化。中压安注箱与rcp系统的每条连接管线上设有一个电动隔离阀(分别为ris001vp/ris002vp/ris003vp)和两道逆止阀(ris004vp/ris005vp/ris006vp和rcp121vp/rcp221vp/rcp321vp)。在正常停堆期间，当一回路压力低于70bar.a时，关闭电动隔离阀ris001vp、ris002vp和ris003vp，防止安注箱向rcp注入硼水。机组启动期间，一回路压力高于7.0bar.a后，电动隔离阀打开，由每条注入管线上的两个串联的逆止阀来保证一回路的高压冷却剂不会进入安注箱。为了验证逆止阀rcp121vp、rcp221vp和rcp321vp的密封性，将rra系统与一回路隔离(rra014/015vp关闭)并降温到60℃，一回路升压到70bar.a，一回路维持170℃左右。打开阀门rs101vp、ris119vp、ris120vp、ris121vp、ris122vp和ris124vp，关闭阀门ris113vp、ris114vp和ris115vp、ris125vp，与密封性完好的逆止阀ris004vp、ris005vp和ris006vp一起，在待测逆止阀rcp121vp、rcp221vp和rcp321vp上游形成一个封闭空间，即此封闭空间除待测逆止阀之外，其它边界的密封性均完好。验证开始时，封闭空间压力在42～48bar.g之间，假定水不可压缩的前提下，如果待测的逆止阀有泄漏，封闭空间的压力就会出现上涨，且其上涨速率与泄漏率大小有关，可通过封闭空间的压力表080lp反映压力上涨速率。使用上述测量方法实际验证验证逆止阀的密封性时，常常会得到为负的泄漏率，如表1和表2所示。表1(l核电厂历史测试结果)测试时间l3rcp121vpl3rcp221vpl3rcp321vp2010.06.07-11.76-11.76-11.762010.10.27-124.5-182012.08.01-10.2-10.2-10.22012.08.31-121.2-24l4rcp121vpl4rcp221vpl4rcp321vp2011.02.03-24-24-242011.02.23-43.2na-482011.06.23-10.5-10.5-10.52011.07.19-12-63.5-13.22012.07.11-33-33-33表2(宁德核电厂历史测试结果)测试时间n1rcp121vpn1rcp221vpn1rcp321vpn101-11.76-11.76-11.76n102-12-12-12从物理意义上说，逆止阀泄漏率是负值意味着被测的逆止阀存在反向泄漏，即从低压区泄漏到高压区，实际上这是不可能的。可见，得到的测试结果是无意义的。技术实现要素：本申请提供了一种计算逆止阀泄漏率的方法及装置，目的在于解决现有的逆止阀的泄漏率的检测方法得到的结果无意义的问题。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：一种计算逆止阀泄漏率的方法，包括：形成封闭空间，所述封闭空间的边界包括待测的逆止阀；获取所述封闭空间的压力随时间的变化数据；依据所述封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合；依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率；由所述封闭空间的压力变化速率得到所述待测的逆止阀的泄漏率。可选地，所述依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率包括：依据拟合出的曲线公式p(t)＝-(p0-c)*e-λt+βt+c，得到因逆止阀的泄漏引起的封闭空间的压力变化速率β，其中，λ、β和c均为拟合所获取的常数，p(t)为所述封闭空间的压力值，t为时间。可选地，除了所述待测的逆止阀之外，所述封闭空间的边界的其它部分无泄漏，但所述封闭空间与外界未达到热平衡，所述封闭空间与外界进行热传递。可选地，所述获取封闭空间的压力随时间的变化数据包括：通过压力表获取所述封闭空间每隔预设时间的压力值。可选地，在所述依据所述封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合之后，还包括：计算曲线拟合优度，所述曲线拟合优度用于表征所述待测的逆止阀的泄漏率的准确性。一种计算逆止阀泄漏率的装置，包括：数据获取单元，用于获取封闭空间的压力随时间的变化数据，所述封闭空间的边界包括待测的逆止阀；计算单元，用于依据所述封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合，依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率，并由所述封闭空间的压力变化速率得到所述待测的逆止阀的泄漏率。可选地，所述计算单元用于依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率包括：所述计算单元具体用于，依据拟合出的曲线公式p(t)＝-(p0-c)*e-λt+βt+c，得到因逆止阀的泄漏引起的封闭空间的压力变化速率β，其中，λ、β和c均为拟合所获取的常数，p(t)为所述封闭空间的压力值，t为时间。可选地，所述封闭空间的边界除所述待测的逆止阀之外，所述边界的其它部分无泄漏，但所述封闭空间与外界未达到热平衡，所述封闭空间与外界进行热传递。可选地，所述数据获取单元用于获取封闭空间的压力随时间的变化数据包括：所述数据获取单元具体用于，通过压力表获取所述封闭空间每隔预设时间的压力值。可选地，所述计算单元还用于：在所述依据所述封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合之后，计算曲线拟合优度，所述曲线拟合优度用于表征所述待测的逆止阀的泄漏率的准确性。本申请所述的方法及装置，利用边界包括待测的逆止阀的封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合，并依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率，由所述封闭空间的压力变化速率得到所述待测的逆止阀的泄漏率，因为使用曲线拟合这一新的方式得到逆止阀的泄漏率，所以，能够有效避免测试结果出现负值。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为测试系统简图；图2为本申请实施例公开的一种计算逆止阀泄漏率的方法的流程图；图3为本申请实施例公开的计算逆止阀泄漏率的gui界面图；图4为本申请实施例公开的一种计算逆止阀泄漏率的装置结构示意图。具体实施方式发明人在研究的过程中发现，测试出现负值，是由于测试条件不满足。测试要求在rcp及rra温度稳定的状态下进行，但是机组上行阶段，测试前一回路和rra系统的温度均为170℃左右，rra系统隔离后冷却降温到60℃以下，而rcp121/221/321vp上游测试区域温度仍保持约170℃，6小时后进行测试时rra系统与一回路还没有达到温度平衡，不满足测试条件。此时进行测试，一、三环路会向rra系统传递热量，导致封闭空间内温度降低，空间内液体收缩速率很大，超过了逆止阀的泄漏速率，从而导致封闭空间的压力不升反降。分析历史测试数据发现，三个机组二环路rcp221vp泄漏率为负值的概率比一、三环路出现负值的概率要小，这也证明了这种现象是客观存在的。实际上，封闭空间的压力变化由两方面因素引起，一部分是逆止阀的泄漏△ql，另一部分是热量转移导致的体积变化△qs。要想获得逆止阀准确的泄漏率△ql，就要排除热量传递引起的体积变化△qs对测试结果的干扰。这可以通过两种途径实现：1)等△qs＝0后进行测试等到封闭区域与周围达到热平衡(动态平衡)后，由热传递引起的收缩△qs就会消除。但是rra隔离后，在缺少对流的情况下，测试区域向rra的热传导很慢，达到热平衡需要很长时间，需要数小时甚至2至3天，对大修工期产生较大影响。2)计算测试时的△qs中压安注管线两道逆止阀之间的管线与余热排出系统(rra)相连，由于测试区域向余热排出系统(rra)的传热过程十分复杂的动态过程，需要考虑温度、压力、传热系数、水密度变化、材料的弹性系数等很多因素，无法通过简单的计算获取某一时间由热量传递所引入的压力变化。本申请的发明人创造性地提出了以下解决途径：根据定期测试导则ptr的描述，逆止阀前后压差对泄漏的影响具有双重性，一方面压差增高，导致泄漏增大，另一方面，压差增高会使逆止阀阀瓣向密封面的推力更大，密封更严，泄漏率更小，所以测试允许在压差低于正常压差的情况下进行，测试结果对压差不太敏感，可以认为测试过程中逆止阀的泄漏引起的压力变化速率△ql是一个常数，这就简化了测试空间内的压力变化的影响因素，为通过寻求温度效应导致的容积收缩规律提供了便利。根据傅立叶定律和牛顿冷却定律，发明人创造性地提出以下规律：p(t)＝-(p0-c)*e-λt+βt+c其中，p0为测试开始时封闭空间的初始压力，λ为系统综合传热系数，也是一个常数，β为逆止阀的泄漏引起的压力变化速率，c为积分常数。推导过程如下：傅立叶定律：在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量，正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积。牛顿冷却定律：当物体表面与周围存在温度差时，单位时间从单位面积散失的热量与温度差成正比。令此物之温度为t(t),在t＝t0时之温度为t0,又室温为h,则牛顿冷却定律为：t′(t)＝-α(t(t)-h)公式(1)积分可得：其中，α为热传递系数，是一个大于0的常数，它取决于物体的特性。低温下，非饱和液态水的比体积与温度大致是呈线性关系，低温低压下，温度、压力变化不大的情况下，我们假定定压比热容是一个常数，测试区域管道的综合弹性系数也是一个常数，那么测试区域的压力变化就和测试区域的热量传递大致呈线性正比的关系。忽略低温水的可压缩性，根据以上两个定律，可以通过公式推导，得出封闭空间内由于热传导而产生的压力变化规律为：p’(t)＝-δe-λt公式(3)其中，λ为系统综合传热系数，由系统本身的特性决定，是一个常数；δ是一个与测试开始时封闭空间的初始压力和λ决定的常数。由于逆止阀的泄漏率对压差不敏感，可以假定其为常数β，那么封闭空间的压力变化可以表述为：p(t)＝-(p0-c)*e-λt+βt+c公式(4)只要时间足够长，封闭区域内热传导进出达到动态平衡后，温度就会稳定下来，因为热传递而导致的收缩效应就会消除。体现到上面的公式(4)上就是，t足够大时，-(p0-c)*e-λt就会接近0，p(t)≈βt+c。以上公式中的，λ、β、c都是一个常数，我们可以通过测试过程中采集到的多组压力变化数据，利用曲线拟合，拟合出一条有常数项的自然指数函数曲线，从而得到β。依据上述原理，本申请中，依据采集到的压力随时间的变化数据，拟合出公式(4)，得到β，可以进一步得到待测的逆止阀的泄漏率。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例公开的计算逆止阀泄漏率的方法如图2所示，包括以下步骤：s201：形成封闭空间，所述封闭空间的边界包括待测的逆止阀，除了待测的逆止阀之外，封闭空间的边界的其它部分无泄漏，但所述封闭空间与外界未达到热平衡，所述封闭空间与外界进行热传递，即密闭性完好。需要说明的是，封闭空间的一个示例如图1(加粗区域)所示。在实际中，管道的布置可能比图1所示要复杂，封闭空间也可以有出图1之外的其它形式。只要满足边界包括待测的逆止阀，除了待测的逆止阀之外，边界的其它部分的密闭性完好的封闭空间均在本申请的保护范围内。本实施例中，封闭空间的边界的其它部分的密闭性完好的目的在于，避免边界中其它部分的泄漏对试验结果产生干扰。s202：获取封闭空间的压力随时间的变化数据。例如，n102大修时机组上行期间进行t-ris041测试时进行了压力变化数据采集，每隔10min取一次数据，共采集10个试验数据，见表3。表3以图1为例，封闭空间(加粗区域)的压力值通过压力表080lp读取。s203：依据封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合，得到常数已知的公式(4)，即拟合出的曲线公式。s204：依据拟合出的曲线公式，以排除所述封闭空间与外界的热量传递引起的封闭空间的水体积的变化因素，得到因逆止阀的泄漏引起的封闭空间的压力变化速率。s205：由封闭空间的压力变化速率得到逆止阀的泄漏率。本实施例中，s203～s205可以利用matlab实现：利用matlab提供的gui图形界面功能设计对话框，如图3所示。对话框左侧两列为数据输入框，第一个输入框输入试验开始时的初始压力，下面依次输入每隔10min采集的试验数据，对话框中间的一列输出框输出测试结果(即逆止阀的泄漏率及拟合优度)，最下面为开始进行计算的“start”按钮；对话框右侧输出拟合曲线图，图中圆形点为数据点，曲线为拟合曲线，拟合曲线的公式显示在拟合曲线的右上角。将s202的数据输入后，点击“start”按钮，进行自定义拟合，得到试验结果为3.626e-9bar/h，满足程序的验收准则。拟合曲线的函数公式为：p(t)＝36.20*e-0.07t+0.00t+8.3公式(5)其中p(t)为试验区域的压力，得到的系统综合传热系数λ为0.07，代表泄漏率的常数β为0.00bar/10min(取小数点后两位)，逆止阀的泄漏率为0.00×6(换算为每小时)＝0bar/h，输出在对话框中间的结果输出框。在得到逆止阀的泄漏率后，还可以执行以下步骤得到表征结果的准确性的参数。s206：计算曲线拟合优度。拟合优度(goodnessoffit)是指拟合曲线对观测值的拟合程度，可由判定系数r2表征：其中，tss为totalsquaresum/总离差平方和。rss为regressionsquaresum/回归平方和。ess为errorsquaresum/误差平方和(残差平方和)数值上，判定系数r2等于观测值与拟合值之间简单相关系数的平方，取值范围是[0，1]，r^2的值越接近1，说明回归直线对观测值的拟合程度越好。结合图3，曲线拟合优度在对话框中间的一列的第二个输出框输出，为0.99794。从以上步骤可以看出，本实施例所述方法，通过分析热量传递对压力变化的影响规律，建立数学模型，利用matlab软件对压力变化数据进行自定义拟合，通过拟合曲线排除热量传递对试验结果的影响，外推计算出逆止阀的泄漏率。由于改进方案考虑了热量的传递过程对试验结果的影响因素并对其进行了工程量化，试验结果远比温度未稳定时获得的数据更接近真实值，能够有效避免测试结果出现负值。需要说明的是，由于拟合曲线外推法是基于试验区域的水与外界存在热传递(总体为向外传递)，且未达到热平衡状态的分析，一旦测试现象与我们分析的不符，拟合曲线外推法就不再适用。现根据以上的分析，制定试验方法的选定及结果判断的准则如下：1、如果所测试验区域的压力上涨速率为正值，说明试验管路已经达到热平衡，无需采用本方法，可采用现有方法直接判定试验结果。也就是说，本申请实施例所述的方法，可以与现有方法结合使用：先使用现有方法测量逆止阀的泄漏率，如果结果为负值，则使用图2所示的方法测量逆止阀的泄漏率。2、如果测量得到的封闭空间的压力数值(精确到小数点后一位)连续两次出现停止变化，说明系统达到热平衡状态，试验结果以最后稳定的数据为准。3、如果拟合优度较差，则得到的结果误差较大，可信度下降，不建议采用。本申请实施例还公开了一种计算逆止阀泄漏率的装置，如图4所示，包括：数据获取单元和计算单元。数据获取单元用于获取封闭空间的压力随时间的变化数据，所述封闭空间的边界包括待测的逆止阀，除了待测的逆止阀之外，封闭空间的边界的其它部分的密闭性完好。具体地，数据获取单元获取封闭空间的压力随时间的变化数据的具体实现方式为：通过压力表获取所述封闭空间每隔预设时间的压力值。计算单元用于依据封闭空间的压力随时间的变化数据进行曲线拟合，依据拟合出的曲线公式，得到因逆止阀的泄漏引起的封闭空间的压力变化速率，再由封闭空间的压力变化速率得到逆止阀的泄漏率。具体地，计算单元依据拟合出的曲线公式，得到因所述待测的逆止阀的泄漏引起的所述封闭空间的压力变化速率的具体实现方式为：依据拟合出的曲线公式p(t)＝-(p0-c)*e-λt+βt+c，得到因逆止阀的泄漏引起的封闭空间的压力变化速率β，其中，λ、β和c均为拟合所获取的常数。进一步地，计算单元还可以用于计算曲线拟合优度，以反应结果的准确性。本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12