一种基于一次函数的变送器数据处理方法和系统与流程

1.本发明涉及变送器测量的技术领域，更具体地说，涉及一种基于一次函数的变送器数据处理方法和系统。


背景技术：

2.由于核电机组建造和设备的差异性，机组启动期间，需要根据实际基准工况对核岛内核级压力/差压型变送器仪表进行量程修正，其中，包括蒸汽及给水流量校核试验、主回路流量测量试验。
3.主蒸汽系统(main steam，vvp)三个环路共有6个主蒸汽流量变送器(量程为0-2442t/h)，每个环路2个。其中一环路、二环路和三环路主蒸汽管线上的蒸汽流量分别送至dcs(分散控制系统)参与反应堆保护、主给水调节以及电站计算机信息和控制系统画面显示。
4.6个蒸汽流量测量变送器仪表均为核级差压型仪表。蒸汽发生器出口的主蒸汽管道上装有限流器，蒸汽流动时蒸汽发生器上封头至主蒸汽管道弯头之间会形成压力差，该压力差与蒸汽流量的平方成正比。其中，限流器和取压方式和取压口位置都没有详尽说明，因此，其安装的情况将很大程度影响蒸汽流量的测量。基于上述原因，该流量测量有不确定因素，需通过其测量显示值与机组性能试验系统仪表计算值进行比较修正。目前的修正手段为就地调整蒸汽流量仪表量程。
5.主回路流量测量试验中，包括对反应堆主回路流量仪表(共9块)的验证和量程修正。主回路流量测量试验是在机组临界前试验(pre-criticality test,pct)阶段的标准热停工况下，对三个环路的流量进行计算和重新标定，确保事故工况下，30％fp额定功率没有堆芯燃料偏离泡核沸腾(departure from nucleate boiling,dnb)的风险。
6.目前核电机组主回路流量的测量是依据弯管流量计原是，通过压力变送器测量一回路的弯管处内外径的差压值表征主回路的流量。但由于仪表的安装位置、主泵功率及效率、流体阻力等因素存在差异性，导致仪表初始设计量程不能准确表征0-120％fp的流量，需要通过主回路流量验证试验对仪表量程进行修正，在pct期间的热停堆工况下，测量100％fp流量下的差压值，从而计算120％fp流量下的差压值，得到变送器的新量程，再参考新量程就地调整核级变送器。
7.现有的方案针对核级变送器量程调整试验过程为计算变送器新量程，隔离和旁通对应变送器，根据新量程进入核岛反应堆厂房对变送器进行量程调整。这种方案均采用隔离打压调整量程方法，在蒸汽及给水流量校核试验、主回路流量测量试验两项量程调整过程，需进行变送器通道旁通和管线隔离，整个过程耗时长、精度差，且旁通风险高。另外，隔离打压调整变送器量程过程中，需要维修人员进入高温、强辐射环境，同时不利于后续变送器量程微调的维护。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种基于一次函数的变送器数据处理方法和系统。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于一次函数的变送器数据处理方法，包括以下步骤：
10.采集核级变送器的输出数据；
11.根据所述输出数据和所述核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数；
12.根据所述修正系数，并基于所述一次函数对所述核级变送器的输出数据进行修正，以获得所述核级变送器的修正值。
13.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理方法中，所述核级变送器的输出数据包括：所述核级变送器的流量测量值；所述核级变送器的已知参量包括：所述核级变送器的流量参考值；
14.所述根据所述输出数据和所述核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数包括：
15.获取所述核级变送器的流量参考值；
16.获取所述核级变送器的流量测量值；
17.根据所述核级变送器的流量测量值和所述核级变送器的流量参考值进行计算，获得所述修正系数。
18.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理方法中，所述修正系数满足：
19.k
修正
＝(q/q
ref
)2；
20.其中，k
修正
为修正系数，q为核级变送器的流量测量值，q
ref
为核级变送器的流量参考值。
21.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理方法中，所述核级变送器的输出数据包括：所述核级变送器的电流测量值；所述核级变送器的已知参量包括：所述核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；
22.所述根据所述输出数据和所述核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数包括：
23.获取所述核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；
24.获取所述核级变送器的电流测量值；
25.根据所述零点电流值和所述核级变送器的电流测量值进行计算，获得所述修正系数。
26.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理方法中，所述修正系数满足：
27.k
修正
＝16/1.44(i-i0)；
28.其中，k
修正
为修正系数，i为核级变送器的电流测量值，i0为核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值。
29.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理方法中，所述方法还包括：
30.对所述修正值进行开方运算，获得所述核级变送器经过开方运算后的数据。
31.本发明还提供一种基于一次函数的变送器数据处理系统，包括：
32.采集单元，用于采集核级变送器的输出数据；
33.计算单元，用于根据所述输出数据和所述核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数；
34.修正单元，用于根据所述修正系数，并基于所述一次函数对所述核级变送器的输出数据进行修正，以获得所述核级变送器的修正值。
35.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理系统中，所述核级变送器的输出数据包括：所述核级变送器的流量测量值；所述核级变送器的已知参量包括：所述核级变送器的流量参考值；
36.所述计算单元具体用于：
37.获取所述核级变送器的流量参考值；
38.获取所述核级变送器的流量测量值；
39.根据所述核级变送器的流量测量值和所述核级变送器的流量参考值进行计算，获得所述修正系数。
40.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理系统中，所述核级变送器的输出数据包括：所述核级变送器的电流测量值；所述核级变送器的已知参量包括：所述核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；
41.所述计算单元具体用于：
42.获取所述核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；
43.获取所述核级变送器的电流测量值；
44.根据所述零点电流值和所述核级变送器的电流测量值进行计算，获得所述修正系数。
45.在本发明所述的基于一次函数的变送器数据处理系统中，还包括：开方运算单元；
46.所述开方运算单元用于对所述修正值进行开方运算，获得所述核级变送器经过开方运算后的数据。
47.实施本发明的基于一次函数的变送器数据处理方法和系统，具有以下有益效果：包括以下步骤：采集核级变送器的输出数据；根据输出数据和核级变送器的已知参量，计算修正系数；根据修正系数，并基于一次函数对核级变送器的输出数据进行修正，以获得核级变送器的修正值。本发明通过增加一次函数，不需要进行变送器旁通和管线隔离，缩短试验时间，避免旁通后风险，提高试验结果的准确性和便捷性；不需要就地调整仪表量程，避免高温、强辐射环境工作，同时可以有效避免放射性介质泄漏风险；还可以提高可维护性，方便机组商运后对仪表量程管理、修正等维护工作，减少维修人员进入反应堆厂房次数。
附图说明
48.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
49.图1是本发明提供的基于一次函数的变送器数据处理方法实施例一的流程示意图；
50.图2为采用就地调整变送器量程修正蒸汽流量的修正结果图；
51.图3为采用本发明基于一次函数修正蒸汽流量的修正结果图；
52.图4是本发明提供的基于一次函数的变送器数据处理方法实施例二的流程示意图；
53.图5是本发明提供的基于一次函数的变送器数据处理系统的结构示意图。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
55.参考图1，为本发明提供的基于一次函数的变送器数据处理方法实施例一的流程示意图。其中，该基于一次函数的变送器数据处理方法不仅可以适用于核电厂核级变送器的数据修正，也适用于常规的变送器的数据修正。本发明基于分散控制系统(distributed control system，dcs)dcs平台的可操作性，通过增加一次函数(function generator，gd)和修正试验算法方式提高试验的可靠性、准确性和试验过程的便捷性。
56.具体的，如图1所示，该基于一次函数的变送器数据处理方法包括以下步骤：
57.步骤s101、采集核级变送器的输出数据。
58.可选的，本发明实施例中，核级变送器的输出数据可以包括：核级变送器的流量测量值或者核级变送器的电流测量值。其中，核级变送器的流量测量值或者核级变送器的电流测量值均可以通过dcs系统中的数据采集卡进行采集得到。具体的，现场核级变送器在进行测量时，输出对应的测量值，该测量值即可通过dcs系统中的数据采集卡采集获得。
59.步骤s102、根据输出数据和核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数。
60.可选的，本发明实施例中，该基于一次函数的变送器数据处理方法既可以适用于核电厂蒸汽及给水流量校核试验，也可以适用于核电厂主回路流量测量试验。
61.在核电厂蒸汽及给水流量校核试验中，核级变送器的已知参量包括：核级变送器的流量参考值。在该校核试验中，一次函数的修正系数可以通过以下方法计算得到，具体为：获取核级变送器的流量参考值；获取核级变送器的流量测量值；根据核级变送器的流量测量值和核级变送器的流量参考值进行计算，获得修正系数。
62.进一步地，在核电厂蒸汽及给水流量校核试验中，修正系数满足：
63.k
修正
＝(q/q
ref
)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)。
64.其中，k
修正
为修正系数，q为核级变送器的流量测量值，q
ref
为核级变送器的流量参考值。因此，由公式(1)中可知，当通过dcs采集卡采集到核级变送器的流量测量值时，结合核级变送器的流量参考值(该流量参考值为核级变送器的特性参数值，为固定的已知数据)并利用公式(1)即可快速得到一次函数的修正系数。
65.具体的，基于核电厂蒸汽及给水流量校核试验中的流量测试可知：
[0066][0067]
其中，公式(2)中：ρ0为变送器校准后密度；r0为初始量程；q0为用于校准变送器的流量。
[0068]
进一步地，校准结果要求满足：
[0069][0070]
式中：rn为新量程。
[0071]
由式(2)和式(3)，可推导出：
[0072][0073]
由式(3)转换，可得出：
[0074][0075]
因此，得出量程修正系数：
[0076]
即可得到公式(1)。
[0077]
在核电厂主回路流量测量试验中，核级变送器的已知参量包括：核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值。在该核电厂主回路流量测量试验中，一次函数的修正系数可以通过以下方法计算得到，具体为：获取核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；获取核级变送器的电流测量值；根据零点电流值和核级变送器的电流测量值进行计算，获得修正系数。
[0078]
进一步地，在核电厂主回路流量测量试验中，修正系数满足：
[0079]k修正
＝16/1.44(i-i0)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)。
[0080]
其中，k
修正
为修正系数，i为核级变送器的电流测量值，i0为核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值。因此，由公式(6)可知，当dcs采集卡采集到核级变送器的电流测量值时，结合核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值(该零点电流值为核级变送器的特性参数值，为固定的已知数据)并利用公式(6)即可快速得到一次函数的修正系数。
[0081]
具体的，基于核电厂主回路流量测量试验中的流量测试可以得到，通过差压法计算流量计算公式为：
[0082][0083]
一次函数初始曲线设置为：y＝k*x(k初始值为1)，变送器的压力值计算公式如下：
[0084][0085]
△
p
120％
＝1.44
△
p
100％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)。
[0086]
式中：i0为无主泵运行工况下仪表的零点电流；r0为仪表初始量程；i为主泵运行工况下仪表的电流；
△
p100％为100％fp流量下对应的压力值；
△
p120％为120％fp流量下对应的压力值。
[0087]
一次函数系数k由式(7)-式(9)推出：
[0088]
即可得到公式(6)。
[0089]
步骤s103、根据修正系数，并基于一次函数对核级变送器的输出数据进行修正，以获得核级变送器的修正值。
[0090]
表1
[0091][0092]
本发明实施例中，在核电厂蒸汽及给水流量校核试验中，通过公式(1)可快速计算得到一次函数的修正系数，然后根据所计算得到的修正系数利用一次函数对核级变送器的输出值进行修正，该方法不需要对核级变送器进行就地量程调整即可实现对核级变送器量程修正。具体的修正对比如图2和图3所示。由图2和图3可知，图2中采用就地调整变送器量程修正蒸汽流量的方法与本发明在核级变送器输出侧通过一次函数直接修正蒸汽流量的结果一致。
[0093]
进一步地，在核电厂蒸汽及给水流量校核试验中，某核电机组采用本发明对核级变送器的输出数据进行修正后的效果如下表1所示。
[0094]
转换为对应的流量如下表2所示。
[0095]
表2
[0096][0097]
表2中，q
fwo
表示标准值，q
bd
表示误差值，md表示变送器，由表2可以看出，经过修正后，修正值与标准值的偏差较小，可满足要求。
[0098]
在核电厂主回路流量测量试验中，某核电机组采用本发明对核级变送器的输出数据进行修正后的效果如表3所示。
[0099]
由表3可以看出，修正后的计数与标准值(100)的偏差都在1％以下，显然，通过本发明的修正方法修正精度高，误差小。
[0100]
表3
[0101][0102]
进一步地，一些实施例中，如图4所示，该基于一次函数的变送器数据处理方法还包括：
[0103]
步骤s104、对修正值进行开方运算，获得核级变送器经过开方运算后的数据。
[0104]
该实施例中，通过对修正值进行开方运算，获得对应的核级变送器的流量数据，该流量数据可以用于后续的多样性驱动系统保护运算、反应堆保护系统运算、主控显示以及实验数据采集系统的采集存储等。
[0105]
参考图5，为本发明提供的基于一次函数的变送器数据处理系统的结构示意图。
[0106]
如图5所示，该系统包括：
[0107]
采集单元501，用于采集核级变送器的输出数据。
[0108]
计算单元502，用于根据输出数据和核级变送器的已知参量，计算一次函数的修正系数。
[0109]
其中，该计算单元具体用于：获取核级变送器的流量参考值；获取核级变送器的流量测量值；根据核级变送器的流量测量值和核级变送器的流量参考值进行计算，获得修正系数。
[0110]
或者，该计算单元具体用于：获取核级变送器在无主泵运行工况下的零点电流值；获取核级变送器的电流测量值；根据零点电流值和核级变送器的电流测量值进行计算，获得修正系数。
[0111]
修正单元503，用于根据修正系数，并基于一次函数对核级变送器的输出数据进行修正，以获得核级变送器的修正值。
[0112]
进一步地，如图5所示，该基于一次函数的变送器数据处理系统还包括：开方运算单元504；该开方运算单元504用于对修正值进行开方运算，获得核级变送器经过开方运算后的数据。
[0113]
通过将本发明应用于核电厂主蒸汽及给水流量校核试验或者核电厂主回路流量
测量试验，通过增加一次函数，使得在这两个试验中进行核级变送器的量程调整时，不需要进行变送器旁通和管线隔离，缩短试验时间，避免旁通后风险，提高试验结果的准确性和便捷性。而且，不需要就地调整变送器量程，可以避免高温、强辐射环境工作，同时有效避免放射性介质泄漏风险。进一步地，还可以提高可维护性，方便机组商运后对变送器量程管理、修正等维护工作，减少维修人员进入反应堆厂房次数，提高安全性。
[0114]
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0115]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0116]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0117]
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。