[发明专利]一种基于频率波动的钠中气泡探测信号处理方法

说明书

本发明为一种基于频率波动的钠中气泡探测信号处理方法，用于电磁式涡街流量计，可以提高电磁式涡街流量计检测蒸汽发生器泄漏的可靠性。采用基于快速傅里叶变换的方法计算一次仪表输出信号的频率；合理地选择进行一次快速傅里叶变换所用的数据长度，以使一次仪表在钠中有气泡时输出信号的频率变换范围更大；建立频率分辨率和频率变换范围之间的关系；依据此关系，实现探测蒸汽发生器是否发生泄漏的目的。

技术领域

本发明涉及核反应堆中蒸汽发生器泄漏检测技术领域，特别是涉及一种信号处理方法，用于电磁式涡街流量计，可以提高电磁式涡街流量计检测蒸汽发生器泄漏的可靠性。

背景技术

核电能源具有高效和清洁等优点，因此，被越来越多的国家重视和利用。钠具有中子吸收截面小、导热性好、常压下工作温度高、比热大、腐蚀性小和无毒等特点，是核反应堆中常用的冷却剂，将核反应释放的热量从堆芯带到堆芯外，加热水产生高温高压水蒸气，推动汽轮发电机组发电。钠与水在蒸汽发生器中进行热交换，所以，蒸汽发生器是核反应堆的重要设备之一。蒸汽发生器作为热交换的设备，主要由多个并排的、厚度仅为几毫米金属传热管组成。传热管外部是温度很高的钠，压强为数个标准大气压，内部是高压水/水蒸气，压强为数百个标准大气压。传热管长期工作在高温、高压的恶劣条件下，可能会产生裂纹或者损坏，引发蒸汽发生器泄漏事故。蒸汽发生器发生泄漏时，传热管内的高压水/水蒸气会喷射向传热管外的高温钠，引起剧烈的钠水反应。钠水反应的生成物具有很强的腐蚀性，这将加速传热管的泄漏；钠水反应将导致温度和压力急剧上升，这又会加剧钠水反应的进行。这样恶性循环，将造成严重的安全事故。所以，必须及时检测蒸汽发生器是否出现泄漏。

蒸汽发生器泄漏的大小程度可由水的泄漏速率来反映。所谓水的泄漏速率是指单位时间内水的泄漏质量。水的泄漏速率越大，说明蒸汽发生器泄漏的程度越大，反之，说明蒸汽发生器泄漏的程度越小。当蒸汽发生器发生泄漏时，钠水反应会产生氢气，并会引起以下现象产生。氢气会缓慢溶入到钠中，使钠中氢浓度增加；氢气泡遇热骤然膨胀会激发出声音；氢气会以气泡的形式随着钠在二回路中流动。人们针对蒸汽发生器泄漏所产生的各种现象，提出了若干种检测蒸汽发生器是否发生泄漏的方法。其中，电磁学检测蒸汽发生器泄漏技术是一种比较先进的技术，即采用电磁式涡街流量计探测流动的钠中是否含有钠水反应所产生的氢气泡，以此判断蒸汽发生器是否发生了泄漏。与传统的微氢检测泄漏技术和声学检测泄漏技术相比，电磁学检测泄漏具有不受环境噪声影响、响应速度快和灵敏度高等特点。

中国发明专利公布了一种探测钠中气体含量的装置及方法(张媛媛，杨建伟，崔国生等，一种探测钠中气体含量的装置及方法，申请号：201610048541.0，申请日：2016.01.25)。但是，该专利没有给出信号处理和二次仪表方面的关键技术细节。

中国发明专利公布了一种基于相关系数计算的钠中气泡噪声探测器(王刚,徐科军，邹明伟等，一种基于相关系数计算的钠中气泡噪声探测器，申请号：201710708821.4，申请日：2017.08.17)。该专利利用频谱变换的方法求出信号的频率，并根据频率计算出一个信号周期的数据长度，取最新的相邻两个长度等于一个信号周期长度的数据，计算相关系数，对多个计算出的相关系数进行滤波和平均，与阈值进行比较，判断蒸汽发生器是否发生了泄漏。

中国发明专利公布了一种基于信噪比计算的钠中气泡噪声探测器(徐科军，王刚，许伟等，一种基于信噪比计算的钠中气泡噪声探测器，申请号：201710708810.6，申请日：2017.08.17)。该专利利用频谱变换的方法分别提取出噪声信号和有效信号，并计算出信噪比，对多个信噪比的结果进行滤波和平均，与阈值进行比较，判断蒸汽发生器是否发生了泄漏。