一种核级管道的可靠性评估方法及系统与流程

1.本发明涉及可靠性评估技术领域，尤其涉及一种核级管道的可靠性评估方法及系统。


背景技术：

2.核电发展良好，然而要想实现核电的长期可靠发展，就必须要保证核电站的安全。历史上除了三里岛和切尔诺贝利两起特大严重核事故带给人们的惨痛经验教训外，2011年3月11日发生在日本福岛的核电厂泄漏事故，再一次阐述了“核安全”伴随着核电发展的重要性，各国政府均非常重视，纷纷展开国内核电站的安全状况检查，审慎对待新核电项目的兴建，并加大对核能安全研究和现代核反应堆设计的投入。
3.如果核级管道发生振动超标，说明其存在严重安全隐患，可能会导致重大安全事故，引起人员伤亡和经济损失。因此从安全角度来说，只要发生核级管道振动超标，则可认为核级管道发生振动失效；如果核级管道没有发生振动超标，则可认为没有发生振动失效。
4.现有技术中，只能对核级管道有无出现振动事故进行检测，但是并不能对其进行预测，因此存在局限性和滞后性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种核级管道的可靠性评估方法及系统，通过对核级管道的的可靠性进行评估，从而对核级管道出现振动事故进行预测，进而规避振动事故的发生。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种核级管道的可靠性评估方法，包括以下步骤：
8.s1：用训练好的相关向量机预测模型对核级管道的加速度时程信号进行预测；
9.s2：根据预测值和阈值计算可靠度以及置信区间；
10.s3：根据所述可靠度以及所述置信区间判断所述核级管道是否可靠。
11.现有技术中，只能对核级管道有无出现振动事故进行检测，并不能对进行预测，存在局限性和滞后性。基于此，在本方案中，提供了一种核级管道的可靠性评估方法，通过收集核级管道在服役期间的大量振动数据并进行核级管道性能预测模型的构建，从而对核级管道未来的性能进行预测，并基于预测值，判断该核级管道是否可能靠。
12.优选地，所述相关向量机预测模型的训练样本为所述加速度时程信号的时域特征和频域特征。
13.优选地，所述时域特征包括平均值、均方根值、方均根值、方差、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、波形指标、偏度指标以及峭度指标。
14.优选地，所述频域特征为x
i
，i＝11—27。
15.优选地，所述s2包括以下子步骤：
16.s21：根据所述预测值和所述阈值计算退化数据概率密度分布；
17.s22：根据所述预测值、所述阈值以及所述退化数据概率密度分布计算所述可靠度
和所述置信区间。
18.一种核级管道的可靠性评估系统，包括预测模块、计算模块以及评估模块；
19.所述预测模块，用于根据训练好的相关向量机预测模型对核级管道的加速度时程信号进行预测；
20.所述计算模块，用于根据预测值和阈值计算可靠度以及置信区间；
21.所述评估模块，用于根据所述可靠度以及所述置信区间判断所述核级管道是否可靠。
22.优选地，所述相关向量机预测模型的训练样本为所述加速度时程信号的时域特征和频域特征。
23.优选地，所述时域特征包括平均值、均方根值、方均根值、方差、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、波形指标、偏度指标以及峭度指标。
24.优选地，所述频域特征为x
i
，i＝11—27。
25.优选地，所述计算模块包括第一计算单元和第二计算单元；
26.所述第一计算单元，用于根据所述预测值和所述阈值计算退化数据概率密度分布；
27.所述第二计算单元，用于根据所述预测值、所述阈值以及所述退化数据概率密度分布计算所述可靠度和所述置信区间。
28.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
29.通过对核级管道的的可靠性进行评估，从而对核级管道出现振动事故进行预测，从而避免振动事故的发生。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
31.图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
33.实施例1
34.本实施例提供了一种核级管道的可靠性评估方法，包括以下步骤：
35.s1：用训练好的相关向量机预测模型对核级管道的加速度时程信号进行预测；
36.s2：根据预测值和阈值计算可靠度以及置信区间；
37.s3：根据可靠度以及置信区间判断核级管道是否可靠。
38.现有技术中，只能对核级管道有无出现振动事故进行检测，并不能对进行预测，存在局限性和滞后性。基于此，在本方案中，提供了一种核级管道的可靠性评估方法，通过收集核级管道在服役期间的大量振动数据并进行核级管道性能预测模型的构建，从而对核级管道未来的性能进行预测，并基于预测值，判断该核级管道是否可能靠。
39.具体地，在本方案中，首先是对相关向量机预测模型进行训练，训练过程如下：
40.步骤1，获取核级管道的历史加速度时程信号，计算历史加速度时程信号的时域特征和频域特征，并用时域特征和频域特征作为训练样本。
41.其中，本实施例中的时域特征包括平均值、均方根值、方均根值、方差、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、波形指标、偏度指标以及峭度指标；频域特征包括x
11
‑
x
27
，如表1所示；
42.表1频域特征
43.[0044][0045]
表1中，f
i
为i时刻的功率谱所对应的频率值，p
i
为i时刻的功率谱幅值，n表示采样点数，f
c
表示重心频率，k表示频域信号数，s(i)表示基于时域信号数据采用傅里叶变换后得到的频域信号，k(f2)表示k乘以f2，表示k乘以
[0046]
步骤2：用训练样本训练相关向量机：
[0047]
假定训练样本为{(x
n
，t
n
)，n＝1，2，...，n}，x
n
表示第n个历史时间，t
n
表示第n个历史时间对应的特征，且x和t满足：
[0048]
t＝y(x,ω)+ε；
[0049][0050]
其中，ε服从高斯分布，均值为0，方差为σ2，ω
i
为模型权重值，服从高斯分布，均值为0，方差为α
‑1，ω0为初始权值，k(x,x
i
)为核函数；
[0051]
假定t
n
是相互独立的，则整个训练样本的似然函数为：
[0052][0053]
其中，φ＝[φ(x1),φ(x2),...,φ(x
n
)]
t
，φ(x
j
)＝[1,k(x
j
,x1),k(x
j
,x2),...,k(x
j
,x
n
)]
t
；
[0054]
根据贝叶斯公式，ω的后验分布函数为：
[0055][0056]
求解超参数α与σ2，通过最大化边缘似然函数p(t|α,σ2)计算得到超参数α与σ2的估计值：
[0057][0058][0059]
其中，γ
i
＝1
‑
α
i
∑
ii
为∑的第i个对角元素。
[0060]
从而得到，相关向量机预测模型：
[0061]
y
*
＝μ
t
φ(x
*
)；
[0062]
其中，y
*
表示预测值，x
*
表示预测时间。
[0063]
其次，根据该预测模型，获取指定预测时间的预测值，并对该预测值进行可靠性评估。
[0064]
具体地，包括：
[0065]
根据预测值和阈值计算退化数据概率密度分布；
[0066][0067]
根据预测值、阈值以及退化数据概率密度分布计算可靠度和置信区间。
[0068]
在本实施例中，设t0为阈值，则对应的可靠度可以表示为：
[0069][0070]
置信区间的上界与下界分别为：
[0071]
a
min
＝y
*
‑
σ
*
*n；
[0072]
a
max
＝y
*
+σ
*
*n；
[0073][0074]
其中，n＝1.645，σ
*
为预测的标准差；
[0075]
最后，根据可靠度以及置信区间判断核级管道是否可靠。
[0076]
当可靠度位于置信区间内时，认为核级管道可靠性高；当可靠度位于置信区间外时，认为核级管道可靠性低。
[0077]
实施例2
[0078]
本实施例提供了一种核级管道的可靠性评估系统，包括预测模块、计算模块以及评估模块；
[0079]
预测模块，用于根据训练好的相关向量机预测模型对核级管道的加速度时程信号进行预测；
[0080]
计算模块，用于根据预测值和阈值计算可靠度以及置信区间；
[0081]
评估模块，用于根据可靠度以及置信区间判断核级管道是否可靠。
[0082]
现有技术中，只能对核级管道有无出现振动事故进行检测，并不能对进行预测，存在局限性和滞后性。基于此，在本方案中，提供了一种核级管道的可靠性评估方法，通过收集核级管道在服役期间的大量振动数据并进行核级管道性能预测模型的构建，从而对核级管道的未来性能进行预测，并基于预测值，判断该核级管道是否可能靠。
[0083]
具体地，在本实施例中，相关向量机预测模型的训练样本为加速度时程信号的时域特征和频域特征。
[0084]
其中，本实施例中的时域特征包括平均值、均方根值、方均根值、方差、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、波形指标、偏度指标以及峭度指标；频域特征包括x
11
‑
x
27
，如表2所示；
[0085]
表2频域特征
[0086]
[0087][0088]
表1中，f
i
表示，p
i
表示，n表示，f
c
表示，k表示，s(i)表示，k(f2)表示，表示。
[0089]
表1中，f
i
为i时刻的功率谱所对应的频率值，p
i
为i时刻的功率谱幅值，n表示采样点数，f
c
表示重心频率，k表示频域信号数，s(i)表示基于时域信号数据采用傅里叶变换后得到的频域信号，k(f2)表示k乘以f2，表示k乘以
[0090]
计算模块包括第一计算单元和第二计算单元；
[0091]
所述第一计算单元，用于根据预测值和阈值计算退化数据概率密度分布；
[0092]
第二计算单元，用于根据预测值、阈值以及退化数据概率密度分布计算可靠度和置信区间。
[0093]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理
解为指示或暗示相对重要性。
[0094]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0095]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。