专利名称:利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法
技术领域：
本发明涉及设备的安全监控方法，准确地说是利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，该方法通过对设备数据的采集、分析，及时报告设备的运行状况，以维护设备的正常运行。
背景技术：
核电站反应堆一回路承压边界的完整性是核电站核安全的重要保证，对相应的承压设备进行寿命监督和控制就显得尤为重要。要实现此目标，就必须对其应力状况进行监督，从而防止其强度破坏和疲劳破坏。
采用常规方法，即在承压设备上贴应变片来采集应力数据，一方面可靠性不太高，另一方面对既有高温高压又有强放射性的反应堆一回路而言是行不通的。而且设备的运行过程中，会由于各种原因导致瞬变(瞬间工作状态发生异常变化)，这些瞬变有些是会导致设备故障的，有些是瞬间的突变，很快又会恢复到正常状态，并不会影响到设备的正常运行，如果一概而论，势必会影响到设备的正常运行，如果不进行监控，也会导致意外的不安全因素，影响到设备以及整个核电站的运行及安全，因此通过对上述的设备的瞬变监控是一种十分有效的设备监控方法，但是目前还没有核电站采用这种方法。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，该方法通过对设备数据的采集、分析，及时报告设备的运行状况，以维护设备的正常运行。
本发明的另一个目的是提供一种利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，该方法尤其是通过计算机对设备进行实时的数据采集、分析，并形成运行报告，监控设备的运行情况。
本发明的思路是依照核电站运行的实际经验，从核电站反应堆运行中可能出现的各种工况进行分析，从产生应力大小的角度归纳出若干典型工况，并基于对这些典型工况的应力分析及运行期间出现的频度大小，编制出基准瞬变并给出各基准瞬变在电站整个寿期内不得超过的出现次数。
在运行过程中，针对实际发生的瞬态变化(瞬变)，通过分析所采集的温度、压力等参数变化情况，与基准瞬变对应工况下温度、压力等参数的演变特点进行对比，在遵循保守、偏安全的原则下将实际瞬变归为某类基准瞬变。这样，在电站寿期内，只要实际瞬变全部由基准瞬变涵盖并且发生次数分别不超过各基准瞬变的允许发生次数，那么就可以认为对应的承压设备处在安全状态。针对实际瞬变内容超过基准瞬变，或发生次数超过基准瞬变允许次数的情况，必须按个案单独处理进行实际的应力分析并且将分析结果反馈到基准瞬变的定义范围及允许次数上，此工作在电站寿期的后半程会显得格外重要。
因此，本发明是这样实现的一种利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，是利用计算机实现对设备安全的监控，该方法包括以下步骤a、确定瞬变的基本值，根据设备允许状况预先设置设备的瞬变基本值，也叫基本瞬变；b、数据采集包括对设备以及仪表的数据进行信息采集，主要是核电站反应堆回路的所有控制参数进行数据采集，c、瞬变检测对采集的各种数据，尤其是实时的物理参数进行统计分析，对比有无超过基本瞬变的情况，d、瞬变归类对超过基本瞬变的情况进行瞬变归类，确定其对应的设备及类型，并判断前述的实际发生情况是否可被基本瞬变涵盖，e、瞬变提示在安全的原则下，将瞬变归类后，对上述的实际发生情况超过基本瞬变的情况进行提示，并将该信息存储，f.输出瞬变统计结果将上述信息以及其对应的设备汇总，并形成报告输出，以供进行实际分析及各案处理。
所述的将瞬变归类，是将实际的发生情况按照基本瞬变的类型划分，即在安全的原则下将其瞬变归类为其最为接近的基本瞬变类型。
通常的数据采集包括温度、压力、流量、阀门开关信号等参数的连锁记录。这些记录汇总在一起能够准确地反应各个设备的准确状态，以便于准确判断各个设备的允许状况。
基本瞬变的值是根据历史的瞬变值统计，并运算出实际所发生的不影响设备运行的基本瞬变值，该基本瞬变作为实际发生情况的对比，并允许适当的误差(也即阀值)存在，如果超出这个误差，则进入瞬变提示步骤，提示监控人员注意设备的运行状况，并及时进行维护以及维修。
上述的阀值，包括时间阀值和指标阀值，即温度阀值、压力阀值、流量阀值等表示具体设备参数变化的阀值。
上述的阀值，设置时间阈值与指标阀值构成阈值窗；监测实际曲线的未超过阈值窗时不统计为瞬变，超过则统计为瞬变。
瞬变发生后，可以通过移动阈值窗来确定瞬变的起点和终点，然后将瞬变的起点和终点之间的参数实际变化曲线与设计瞬变曲线相比较，当设计瞬变的曲线能包容实际瞬变的参数变化曲线而且是所有设计瞬变曲线中最接近实际瞬变曲线的，将实际发生的瞬变统计成该设计瞬变。
对于连续发生的瞬变，第一部分和第二部分的时间相差超过时间阀值时统计为2个瞬变，时间差小于时间阀值时则统计为1个瞬变。
对于不连续的波动的瞬变，不论其第一部分、第二部分的时间差是否大于时间阀值，均按独立的瞬变统计。
当发生小循环(Sub-Cycle)时，当第一部分、第二部分的时间差超过时间阀值时统计小循环为独立的瞬变；否则不统计为瞬变。
所述的瞬变，其发生频率及累计次数一并记录入数据，并与基本瞬变进行对比，如果超出基本瞬变的对应记录，则进入瞬变提示步骤。
所述的基本瞬变，其在正常运行情况发生的次数也存储于计算机中，实际发生的实际瞬变归类于基本瞬变后，计算机监控其发生次数，如果发生的次数低于基本瞬变的发生次数，则确定设备出于安全状态，如果超出该基本瞬变的发生次数，则发出提示，由工程人员进行检测维护，或者进行个案判定，判断是否在安全状态下。基本瞬变的发生次数是根据各个设备的不同运行情况确定的。
所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其应用于核电站的监控中，瞬变归类时可分为4类1类为设计工况；2类为一般运行工况及中等概率事件(如升、降负荷)；3类为小概率事件(如一回路小破口)；4类为极小概率事件(如一回路大破口)。
所述的瞬变以及基本瞬变，其数据都存储于计算机中，并随时可以读取，以便于进行统计及核对。
所述的输出瞬变统计结果，是将瞬变的发生情况汇总，自动生成报告向各个管理终端提出，也可以包括报警，即对超过预定的瞬变进行报警提示，由各个管理终端或者管理者进行各案分析。
所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，该方法在瞬变统计过程中时刻要进行安全分析，以判断设备是否处于安全状态。只要各基准瞬变累计发生次数低于允许值，就可以确定承压设备肯定是安全的，否则就要根据具体情况进行个案分析，并根据应力分析结果调整基准瞬变及其允许发生次数。具体的分析方法是对比数据瞬变的阀值与基本瞬变的差别以及瞬变发生的次数，如果在基本瞬变的涵盖范围内，则认为是安全的，如果超出了基本瞬变的涵盖范围，则将该实际瞬变发生的阀值与次数进行实际的各案具体分析，并结合设备的实际情况确定其是否存在安全问题。
本发明采用上述的方法，可及时监控设备在生产中的运行状况，尤其是核电站设备不便于监测的情况下，采用上述的方法，使得对设备的监测智能化，而且迅速及时，便于掌握所有设备的运行情况，进行安全控制。
长期监测的结果可以汇总，作为对设备运行监控的参考，可及时发现设备的隐患，能够保障生产系统的顺利运行。
图1为本发明实现的控制流程图，图2为本发明实施的阀值的计算图，图3为本发明实施的采用阀值计算起点和终点的图，图4为本发明实施的一种连续瞬变情况的判断图，图5为本发明实施的另一种连续瞬变情况的判断图，图6为本发明实施的波动瞬变的区分图，图7为本发明实施的小循环瞬变的区分图。
具体实施方式
首先，本发明的下述实施是根据核电站的设备安全监管提出的，图1所示，本发明的实现步骤是1数据采集在计算机的控制下，采用在线仪表系统对反应堆一回路45个温度、压力、流量、阀门开关信号等参数的连续记录(此记录在电站的40年寿期内实现连续监测)，采集原始数据，采集的原始数据反馈回计算机进行记录，2瞬变检测然后对采集的物理参数进行分析，首先是进行瞬变检测即检查温度和压力参数有无出现超过规定阈值的情形，没有就说明没有瞬变发生，有就代表有瞬变发生，必须进行分析统计。
常用的温度和压力变化阈值
以阈值确定瞬变的方法见图2。以温度分析为例，图中ts为时间阈值(RCP为3h，其它为1h)，Ts为温度阈值。以ts为长，Ts为高构成阈值窗；实际曲线未超过阈值窗时不统计瞬变，超过则统计。
3瞬变归类瞬变归类就是根据参数演变的特点、运行操作以及其它辅助信息，确定属于哪一类基准运行工况，并判断哪个基准瞬变可以涵盖实际瞬变的演化过程，在遵循偏安全的原则下将发生的实际瞬变归类为对应的最为接近的基准瞬变。所谓偏安全的原则就是要确保实际瞬变的参数变化程度一定不能比基准瞬变更严重，只有这样才能保证实际瞬变的应力影响比基准瞬变的小。
一旦出现实际瞬变的参数变化不能由基准瞬变涵盖的情况，并不盲目地进行判断，而是需要进行个案分析，判断其是否对设备造成危害，并根据应力分析结果调整基准瞬变及其允许发生次数。
而且对瞬变进行判断，判断的标准有两个，一是其瞬变阀值是否超过基本瞬变，而是所发生的次数是否超过基本瞬变的发生次数。
确定瞬变发生后，可以通过移动阈值窗来确定瞬变的起点和终点，然后将瞬变的起点和终点之间的参数实际变化曲线与设计瞬变曲线相比较，当设计瞬变的曲线能包容实际瞬变的参数变化曲线而且是所有设计瞬变曲线中最接近实际瞬变曲线的，将实际发生的瞬变统计成该设计瞬变。详述如下确定瞬变的实际变化曲线1)瞬变起点与终点的判定见图3，t0为瞬变的起点，t1为瞬变的终点。
2)连续瞬变的区分见图4和图5。实际曲线变化趋势如图4时，1st部分和2nd部分相差超过ts时统计2个瞬变。当图5中t2-t1＜ts时统计1个瞬变。
3)波动瞬变的区分见图6，不论Δt1，Δt2是否大于ts，均按独立瞬变统计。
4)小循环(Sub-Cycle)的判定见图7。当ΔT＞Ts时统计小循环为独立瞬变；当ΔT＜Ts时不统计小循环，参见图5。
设计瞬变代码说明详见下述的表格。瞬变可分为4类1类为设计工况；2类为一般运行工况及中等概率事件(如升、降负荷)；3类为小概率事件(如一回路小破口)；4类为极小概率事件(如一回路大破口)。
4报告归档由于瞬变统计工作是贯穿核电站整个寿期的，因此进行科学的报告归档十分重要。采用的方法是生成日报、月报和年报，并按年将所生成的报告归档，实行统一的档案管理。完整的报告归档制度还为多年后进行承压设备的寿期潜力分析提供了可能。
5安全分析瞬变统计过程中时刻要进行安全分析，以判断设备是否处于安全状态。只要各基准瞬变累计发生次数低于允许值，就可以确定承压设备肯定是安全的，否则就要根据具体情况进行个案分析，并根据应力分析结果调整基准瞬变及其允许发生次数。
本发明的监控可在计算机系统中自动完成，而不是通过人工统计分析完成的。计算机是现有的技术，在此不再赘述。
本发明采用上述的方法，可及时监控设备在生产中的运行状况，尤其是核电站设备不便于监测的情况下，采用上述的方法，使得对设备的监测智能化，而且迅速及时，便于掌握所有设备的运行情况，进行安全控制。
而且，本发明的实施不仅仅局限于核电站的设备安全监控，还可应用于化工、电子等机械自动化程度高的行业。
权利要求
1.一种利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，是利用计算机实现对设备安全的监控，其特征在于该方法包括以下步骤a、确定瞬变的基本值，根据设备允许状况预先设置设备的瞬变基本值，也叫基本瞬变；b、数据采集包括对设备以及仪表的数据进行信息采集，主要是核电站反应堆回路的所有控制参数进行数据采集，c、瞬变检测对采集的各种数据，尤其是实时的物理参数进行统计分析，对比有无超过基本瞬变的情况，d、瞬变归类对超过基本瞬变的情况进行瞬变归类，确定其对应的设备及类型，并判断前述的实际发生情况是否可被基本瞬变涵盖，e、瞬变提示在安全的原则下，将瞬变归类后，对上述的实际发生情况超过基本瞬变的情况进行提示，并将该信息存储，f.输出瞬变统计结果将上述信息以及其对应的设备汇总，并形成报告输出，以供进行实际分析及各案处理。
2.如权利要求
1所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于基本瞬变的值是根据历史的瞬变值统计，并运算出实际所发生的不影响设备运行的基本瞬变值，该基本瞬变作为实际发生情况的对比，并允许适当的阀值存在，如果超出这个误差，则进入瞬变提示步骤，提示监控人员注意设备的运行状况，并及时进行维护以及维修。
3.如权利要求
2所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于上述的阀值，包括时间阀值和指标阀值，即温度阀值、压力阀值、流量阀值等表示具体设备参数变化的阀值。
4.如权利要求
2所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于上述的阀值，设置时间阈值与指标阀值构成阈值窗；监测实际曲线的未超过阈值窗时不统计为瞬变，超过则统计为瞬变。
5.如权利要求
4所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于瞬变发生后，可以通过移动阈值窗来确定瞬变的起点和终点，然后将瞬变的起点和终点之间的参数实际变化曲线与设计瞬变曲线相比较，当设计瞬变的曲线能包容实际瞬变的参数变化曲线而且是所有设计瞬变曲线中最接近实际瞬变曲线的，将实际发生的瞬变统计成该设计瞬变。
6.如权利要求
5所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于对于连续发生的瞬变，第一部分和第二部分的时间相差超过时间阀值时统计为2个瞬变，时间差小于时间阀值时则统计为1个瞬变。
7.如权利要求
5所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于对于不连续的波动的瞬变，不论其第一部分、第二部分的时间差是否大于时间阀值，均按独立的瞬变统计。
8.如权利要求
5所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于当发生小循环(Sub-Cycle)时，当第一部分、第二部分的时间差超过时间阀值时统计小循环为独立的瞬变；否则不统计为瞬变。
9.如权利要求
1所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于所述的基本瞬变，其在正常运行情况发生的次数也存储于计算机中，实际发生的实际瞬变归类于基本瞬变后，计算机监控其发生次数，如果发生的次数低于基本瞬变的发生次数，则确定设备出于安全状态，如果超出该基本瞬变的发生次数，则发出提示，由工程人员进行检测维护，或者进行个案判定，判断是否在安全状态下。基本瞬变的发生次数是根据各个设备的不同运行情况确定的。
10.如权利要求
1所述的利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，其特征在于所述的输出瞬变统计结果，是将瞬变的发生情况汇总，自动生成报告向各个管理终端提出，也可以包括报警，即对超过预定的瞬变进行报警提示，由各个管理终端或者管理者进行各案分析。
专利摘要
本发明是一种利用瞬变统计实现对设备安全监控的方法，是利用计算机实现对设备安全的监控，该方法通过确定瞬变的基本值，数据采集，瞬变检测，瞬变归类，瞬变提示和输出瞬变统计结果等步骤及时监控生产中的设备状况，通常的数据采集包括温度、压力、流量、阀门开关信号等参数的连锁记录。这些记录汇总在一起能够准确地反应各个设备的准确状态，以便于准确判断各个设备的允许状况。
文档编号G21D3/06GKCN1881480SQ200510035321
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月13日
发明者李跃勇 申请人:大亚湾核电运营管理有限责任公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan