一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及阀门内漏监测技术领域，具体涉及适用于核电站主蒸汽管道抽气管线阀门的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法及装置。包括：根据实时采集的管道外壁温度信号，通过管道内壁温度计算模块自动计算出管道内壁对应若干点的温度随时间的变化；基于管道内壁温度信号提取时序温变特征参数，包括沿管道轴向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率建立不同流动条件下与阀门泄漏流量的函数关系，并结合时序温变特征参数建立阀门内漏检测模型；对阀门内漏检测装置实际应用，并基于应用实际情况，重复上述建模步骤不断对阀门内漏模型进行优化。有益效果在于：提高预测阀门泄漏流量的准确性。提高预测阀门泄漏流量的准确性。提高预测阀门泄漏流量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及阀门内漏监测
，具体涉及适用于核电站主蒸汽管道抽气管线阀门的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法及装置。

技术介绍

[0002]在核电厂中，主蒸汽管道抽气管线上阀门一直处于高温高压工况，一旦发生泄漏，阀门由于不断受到高温高压蒸汽冲洗将导致泄漏越发严重，从而严重影响电厂经济效益。由于核电阀门众多，检维修人员无法及时对所有阀门进行全面、细致检测。因此，有必要通过先进仪器和设备对核电厂阀门早期泄漏进行实时监测，有效保障核电厂运行的经济效益和安全性。
[0003]目前，阀门泄漏检测方法主要有红外热成像、超声检漏仪、声发射、压力检漏等。但对于环境复杂系统庞大的核电厂而言，以上检漏方法均存在一定的缺陷。
[0004]比如超声波检漏易受到电厂外界环境噪声或管道振动的干扰；压力检漏对于微泄漏检测不灵敏；红外热成像在不增设额外加热或冷却装置条件下，难以捕捉阀门微泄漏导致的上下游细微温度差变化，而电厂阀门所处环境多数情况下无法额外增设加热或冷却装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法及装置，在阀后管道的周向和径向处安装多个温度传感器，基于时序温变特征参数(沿管径方向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率)通过建立的动态专利技术内漏监测模型估算阀门内漏的泄漏流量，从而实现对阀门内漏的实时监测，提高核电阀门可靠性，减少运维成本。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析装置，包括主蒸汽管道，抽气管线，蒸汽阀门，主管道蒸汽压力传感器，主管道蒸汽温度传感器，主管道蒸汽流量传感器，阀后管壁温度传感器，数据采集装置和阀门内漏检测终端机，所述的主蒸汽管道上分别设置有主管道蒸汽压力传感器，主管道蒸汽温度传感器和主管道蒸汽流量传感器，主蒸汽管道连接有抽气管线，抽气管线上连接有蒸汽阀门，蒸汽阀门下游管道上安装阀后管壁温度传感器，阀后管壁温度传感器连接信号采集装置，信号采集装置连接阀门内漏检测终端机。
[0007]所述的蒸汽阀门下游管道周向和径向上安装阀后管壁温度传感器。
[0008]所述的阀后管壁温度传感器在管道周向布置间隔30
°
均匀分布。
[0009]所述的阀后管壁温度传感器采用热电偶传感器。
[0010]一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1：根据实时采集的管道外壁温度信号，通过管道内壁温度计算模块自动计算
出管道内壁对应若干点的温度随时间的变化；
[0012]步骤2：基于管道内壁温度信号提取时序温变特征参数，包括沿管道轴向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率
[0013]步骤3：建立不同流动条件下与阀门泄漏流量的函数关系，并结合时序温变特征参数建立阀门内漏检测模型；
[0014]步骤4：对阀门内漏检测装置实际应用，并基于应用实际情况，重复上述建模步骤不断对阀门内漏模型进行优化。
[0015]所述的步骤1为用以下方程和定解条件来计算外壁温度：
[0016]控制方程：
[0017][0018]定解条件：
[0019][0020]u＝T1ρ＝b外壁测温条件(3)
[0021]u＝T0ρ＝a内壁温度条件(4)
[0022]式中：T
∞
为环境温度；T0为内壁温度；T1为热电偶采集的外壁温度；h为对流换热系统，k为圆筒外壁热传导系数，B
i
＝bh/k为毕奥数；已知外壁半径b，内壁半径a，计算内壁温度T0；
[0023]式(1)的通解为：
[0024]u＝A+Blnρ(5)
[0025]利用外壁的对流散热条件(2)和采集的外壁温度条件(3)可解出：
[0026]A＝T1+B
i
(T1‑
T
∞
)lnb(6)
[0027]B＝
‑
B
i
(T1‑
T
∞
)(7)
[0028]从而得到内壁温度：
[0029][0030]所述的步骤2中，时序温变特征参数包含沿管道轴向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率通过在管道阀门上游和下游
‑
250、
‑
200、
‑
100、50、100、150mm位置处布置截面热电偶场，获取阀门内漏后，沿管道轴向的温度变化趋势，通过最小二乘法拟合管道底部和顶部沿管径的温度曲线，再得到管道底部和顶部的沿管径方向的温度变化速率T
1底
和T
1顶
，选取阀后350mm处测点温度，统计一段时间内该处温度变化，计算随时间变化的温度变化速率T
2底
和T
2顶
。
[0031]所述的步骤3中，依据试验研究建立准确度高的各种常见阀门的CFD管道阀门流场仿真模型；当主蒸汽管道中蒸汽的温度T
主
、压力P
主
、流量Q
主
、阀门类型和抽气管线管径D发生改变，依据各种参数数值设置CFD管道阀门流场仿真模型的边界条件，获得该条件下阀门泄
漏后管线内温度场数据；再依据仿真数据，建立阀门内漏检测模型，获得阀门泄漏流量Q
leak
与管线内温度场的函数关系；最终基于管道外壁热电偶实时监测的温度场数据，通过阀门泄漏流量与管线内温度场的函数关系计算出阀门泄漏流量Q
leak
。
[0032]所述的步骤3中，阀门内漏检测模型建模过程为依据CFD仿真数据，通过步骤2提取时序温变特征参数T1和T2；再基于最小二乘法分别对泄漏流量与单个特征参数进行多项式拟合，确定泄漏流量与各个特征参数的多项式阶数；再基于泄漏流量与各个特征参数的多项式阶数关系，建立泄漏流量与所有温度特征参数的多元方程，如公式(9)所示；通过仿真数据提取的多组特征参数，基于多元线性回归模型求解多元方程，得到泄漏流量与多个温度特征参数的函数关系式；最后，通过回归系数P值、拟合优度R2和试验数据验证，经过三重验证分析，得到最佳阀门泄漏流量与管线温度场的函数关系式，完成阀门内漏检测模型建模
[0033]Q
leak
＝α0+α1T1+α2T
12
+...+α
n
T
1n
+α
n+1
T2+α
n+2
T
22
+...+α
n+m
T
2m
(9)
[0034]所述的步骤4中，基于热电偶场的实时监测得到管道外壁周向和径向的温度监测参数；通过步骤1计算出管道内壁对应若干点的温度数据；再根据步骤2中提取相关温度特征参数；将提取的温度参数输入建立的阀门内漏检测模型中，计算出阀门理论泄漏流量；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析装置，其特征在于：包括主蒸汽管道，抽气管线，蒸汽阀门，主管道蒸汽压力传感器，主管道蒸汽温度传感器，主管道蒸汽流量传感器，阀后管壁温度传感器，数据采集装置和阀门内漏检测终端机，所述的主蒸汽管道上分别设置有主管道蒸汽压力传感器，主管道蒸汽温度传感器和主管道蒸汽流量传感器，主蒸汽管道连接有抽气管线，抽气管线上连接有蒸汽阀门，蒸汽阀门下游管道上安装阀后管壁温度传感器，阀后管壁温度传感器连接信号采集装置，信号采集装置连接阀门内漏检测终端机。2.如权利要求1所述的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析装置，其特征在于：所述的蒸汽阀门下游管道周向和径向上安装阀后管壁温度传感器。3.如权利要求1所述的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析装置，其特征在于：所述的阀后管壁温度传感器在管道周向布置间隔30
°
均匀分布。4.如权利要求1所述的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析装置，其特征在于：所述的阀后管壁温度传感器采用热电偶传感器。5.一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据实时采集的管道外壁温度信号，通过管道内壁温度计算模块自动计算出管道内壁对应若干点的温度随时间的变化；步骤2：基于管道内壁温度信号提取时序温变特征参数，包括沿管道轴向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率步骤3：建立不同流动条件下与阀门泄漏流量的函数关系，并结合时序温变特征参数建立阀门内漏检测模型；步骤4：对阀门内漏检测装置实际应用，并基于应用实际情况，重复上述建模步骤不断对阀门内漏模型进行优化。6.如权利要求5所述的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法，其特征在于：所述的步骤1为用以下方程和定解条件来计算外壁温度：控制方程：定解条件：对流散热条件(2)u＝T1ρ＝b外壁测温条件(3)u＝T0ρ＝a内壁温度条件(4)式中：T
∞
为环境温度；T0为内壁温度；T1为热电偶采集的外壁温度；h为对流换热系统，k为圆筒外壁热传导系数，B
i
＝bh/k为毕奥数；已知外壁半径b，内壁半径a，计算内壁温度T0；式(1)的通解为：u＝A+Blnρ(5)利用外壁的对流散热条件(2)和采集的外壁温度条件(3)可解出：A＝T1+B
i
(T1‑
T
∞
)lnb(6)
B＝
‑
B
i
(T1‑
T
∞
)(7)从而得到内壁温度：7.如权利要求5所述的一种基于阀门温度场的阀门内漏定性趋势分析方法，其特征在于：所述的步骤2中，时序温变特征参数包含沿管道轴向的温度变化速率和随时间变化的温度变化速率通过在管道阀门上游和下游
‑
250、
‑
200、
‑
100、50、100、150mm位置处布置截面热电偶场...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钊光，侯修群，明平良，张益舟，蒋庆磊，杨垦，彭召，李元姣，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：