[发明专利]一种控制棒驱动机构状态监测和健康管理方法及系统

说明书

本发明公开了一种核反应堆控制棒驱动机构监测管理系统和方法，所述系统包括传感器(1、2)、数据采集模块(3)、数据存储模块(4)、本地上位计算机(5)和服务器计算机(6)；所述本地上位计算机(4)与嵌入式控制器通讯，完成数据的预处理和特征值提取，并且将数据以离线文件和本地数据库两种方式进行存储和管理；所述服务器计算机(5)与所述本地上位计算机(4)通讯，调取规范化的信号数据条目，完成特征值趋势统计、剩余寿命计算。在核电厂现有成熟应用的棒控棒位和控制棒驱动机构设备基础上，增设少量传感器，针对四个部件对象给出了符合工程需要、切实可行、准确可靠的状态监测和健康管理方法和系统。

技术领域

本发明属于核电厂机械设备状态监测系统设计领域，特别涉及反应堆控制棒驱动机构状态监测和健康管理领域。

背景技术

反应堆控制棒驱动机构是用来驱动控制棒组件上下运动的机械装置，承担反应堆功率调节和紧急停堆的重要功能。磁力提升式控制棒驱动机构主要由钩爪部件、线圈部件、承压壳体部件、驱动杆部件组成。

第一，钩爪部件是控制棒驱动机构的核心动作机构，由三组磁极衔铁副驱动连杆、销轴、钩爪传递运动，主要故障模式在于传动结构因异物、磨损、破裂等因素引起机械动作时间发生变化，严重时引起失步、滑步、掉棒、卡棒等干扰反应堆安全运行的事件和事故。第二，线圈部件是产生电磁场的部件，由三个线圈绕组和铸铁磁轭组成，主要故障模式在于电磁线热老化短路、连接器接触不良等因素引起的电性能变化，突发性的线圈故障会导致反应堆停堆。第三，承压壳体部件起到结构支撑和包容作用，主要失效模式在于温度过高引起的应力超限和循环升温降温引起的瞬态超限，在最严重的情况下考虑发生破口泄漏、断裂弹棒事故。第四，驱动杆及连带的控制棒组件在控制棒驱动线中做垂向运动，主要故障模式有运动结构变形、断裂、异物等因素引起的运动阻力发生变化，均会对驱动线快速落棒的性能产生影响。

为保障控制棒驱动机构产品出厂时的一致性、运行期间的稳定性，在产品出厂试验、核电厂调试及大修期间设有钩爪部件冷热态性能试验、控制棒驱动线摩擦力试验、控制棒驱动线落棒试验等检测试验。目前控制棒驱动机构的设备制造厂采用示波器等多通道信号记录仪观察钩爪部件动作信号完成抽检，核电厂在大修期间安排人员人工检查所有控制棒驱动机构线圈部件的电性能。

设备制造厂和核电厂均缺少对控制棒驱动机构机械设备进行持续性、智能化的状态监测的技术系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对核反应堆控制棒驱动机构机械设备进行状态监测、故障诊断和健康管理的方法和系统。所述系统包括传感器(1、2)、数据采集模块(3)、数据存储模块(4)、本地上位计算机(5)和服务器计算机(6)；

所述传感器(1)设置在所述控制棒驱动机构外表面，获取所述控制棒驱动机构的加速度信号和温度信号；

所述传感器(2)设置在所述控制棒驱动机构的棒控机柜中，可获得与工作线圈电流大小成正比的电压信号；

所述数据采集模块(3)将所述传感器(1、2)获得的信号进行同步采集、存储；

所述本地上位计算机(4)收集所述数据采集模块(3)采集的信号，所述本地上位计算机(4)与嵌入式控制器通讯，完成数据的预处理和特征值提取，并且将数据以离线文件和本地数据库两种方式进行存储和管理；

所述服务器计算机(5)与所述本地上位计算机(4)通讯，调取规范化的信号数据条目，完成特征值趋势统计、剩余寿命计算。

优选的，所述传感器(1)为加速度信号传感器和温度传感器。

优选的，所述传感器(1)可与棒位探测器集成安装，利用所述棒位探测器电缆通道接入数据采集。

本发明还提供了一种核反应堆控制棒驱动机构监测管理方法，包括核反应堆控制棒驱动机构监测管理系统，其方法如下：