一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法与流程

本发明属于传热管维护，具体涉及一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法。

背景技术：

1、管壳式热交换器是核电厂热力系统中的以传热为其主要过程(或目的)的重要设备，其性能的好坏直接影响到设备的安全、稳定和经济运行，进而影响到系统、机组的安全、稳定和经济运行。在运行期间，热交换器主要失效模式是结构性失效，主要表现为各结构部件的降质、失效，包括支撑板、出入接管、防冲击板、传热管等。核电厂可靠性数据系统的研究表明，传热管失效是管壳式热交换器占比最大的失效机制。当传热管失效或预计即将失效时，则需要对传热管实施预防性的堵管。总之，如何确保管壳式热交换器的安全、稳定和经济运行是核电厂面临的重要问题。

2、如发生预期外的热交换器传热管缺陷扩展导致大面积的传热管泄漏失效的情况，则可能不得不将该热交换器相关的一列系统设备退出运行，从而导致机组不得不降功率运行，甚至导致机组进入停机检修模式；假如在当次大修或者强迫停机小修期间才发现该热交换器传热管的缺陷管数量已经达到设计规格书里的“允许堵管裕量”而不得不更好热交换器管束或整台设备，但重新采购热交换器管束或整台设备至少需要4年的时间，这就可能造成机组长期停机的严重后果。因此需要对热交换器传热管结构完整性进行监控和预测。

3、为了监测热交换器传热管结构完整性，及时发现缺陷的产生和预判缺陷深度的扩展情况，需要对传热管实施定期的壁厚涡流检验和前瞻性的剩余壁厚预测计算。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，用于第若干次循环末期完成后的传热管剩余壁厚预测，方法具体包括如下步骤：

4、s1、获取第若干次循环末期之前每次循环末期的传热管缺陷深度；

5、s2、根据第若干次循环末期之前每次循环末期的传热管缺陷深度，计算传热管缺陷深度的扩展速率；

6、s3、根据传热管缺陷深度的扩展速率预测第若干次循环末期完成后的传热管缺陷深度；

7、s4、根据第若干次循环末期完成后的传热管缺陷深度预测第若干次循环末期完成后的传热管剩余壁厚。

8、2.如权利要求1的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

9、s21、筛选出完成了第若干次循环末期之前多次循环的涡流复检的传热管，作为数据源传热管；

10、s22、使用数据源传热管在每次循环末期的传热管缺陷深度构成传热管缺陷深度数据集；

11、s23、使用传热管缺陷深度数据集拟合计算传热管缺陷深度的扩展速率。

12、作为一种优选方案，步骤s23的拟合具体为：

13、使用最小二乘法完成传热管缺陷深度的扩展速率的线性回归拟合。

14、作为一种优选方案，步骤s23的计算具体为：

15、使用待定系数法完成传热管缺陷深度的扩展速率计算。

16、作为一种优选方案，步骤s1具体使用第1次循环末期和第2次循环末期实际测量得到的传热管缺陷深度值。

17、作为一种优选方案，设第1次循环末期的传热管缺陷深度：d1＝d1act；

18、第2次循环末期的传热管缺陷深度：d2＝d2act；

19、d1act和d2act分别为第1和2次循环末期实际测量得到的传热管缺陷深度。

20、作为一种优选方案，传热管缺陷深度的扩展速率k2以如下公式计算：

21、

22、其中，(t1∪t2)是第1次循环末期的传热管缺陷深度和第2次循环末期的传热管缺陷深度数据集，|(t1 y t2)|是传热管缺陷深度数据集的点数。

23、作为一种优选方案，第3次循环末期的传热管缺陷深度值的以如下公式计算：

24、其中bact为待定系数。

25、本发明与现有技术相比，有益效果是：

26、而发明的方法以传热管涡流检查剩余壁厚数据为基础，针对缺陷类型为点蚀或磨损的传热管，按照数学计算方法拟合出缺陷增长速率方程，从而迭代计算传热管在未来循环寿期末的剩余壁厚。通过本发明的计算方法，能够量化得出热交换器传热管所有缺陷的增长速率，根据大修期间传热管的缺陷深度实测结果，迭代计算出每一根传热管在经历后续一个或若干个循环运行工况后的剩余壁厚数值。

技术特征：

1.一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，用于第若干次循环末期完成后的传热管剩余壁厚预测，其特征在于，方法具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

3.如权利要求2所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，所述步骤s23的所述拟合具体为：

4.如权利要求2所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，所述步骤s23的所述计算具体为：

5.如权利要求2所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，所述步骤s1具体使用第1次循环末期和第2次循环末期实际测量得到的传热管缺陷深度值。

6.如权利要求5所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，设第1次循环末期的传热管缺陷深度：d1＝d1act；

7.如权利要求6所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，所述传热管缺陷深度的扩展速率k2以如下公式计算：

8.如权利要求7所述的一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，其特征在于，第3次循环末期的传热管缺陷深度值的以如下公式计算：

技术总结
本发明涉及一种核电厂管壳式热交换器传热管剩余壁厚预测方法，获取第若干次循环末期之前每次循环末期的传热管缺陷深度，根据第若干次循环末期之前每次循环末期的传热管缺陷深度，计算传热管缺陷深度的扩展速率，预测第若干次循环末期完成后的传热管缺陷深度，根据第若干次循环末期完成后的传热管缺陷深度预测第若干次循环末期完成后的传热管剩余壁厚。本发明的方法以传热管涡流检查剩余壁厚数据为基础，针对缺陷类型为点蚀或磨损的传热管，按照数学计算方法拟合出缺陷增长速率方程，从而迭代计算传热管在未来循环寿期末的剩余壁厚。

技术研发人员：毛昌森,向群,官益豪,涂智雄,陈灵
受保护的技术使用者：三门核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11