核设备的设计方法与系统技术方案

本发明专利技术提供了一种核设备的设计方法与系统，涉及核电工程领域。核设备包括核承压设备和框架类核设备，方法包括：获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据。根据核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取核设备的力学仿真结果的预测模型。获取待设计的核设备的设计数据。根据核设备的力学仿真结果的预测模型和待设计的核设备的设计数据，获取待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据。以及，判断待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据是否符合预设安全标准与规范。的预测数据是否符合预设安全标准与规范。的预测数据是否符合预设安全标准与规范。

【技术实现步骤摘要】
核设备的设计方法与系统


[0001]本专利技术涉及核电工程领域，尤其涉及一种核设备的设计方法与系统。

技术介绍

[0002]我国核电、核化技术的发展过程中积累了大量的核设备工程设计数据。同时，我国自主研发的核电、核化项目越来越多，在核电站的设计过程中，尤其是核设备设计和布置中，需要大量的力学分析计算及评定工作，核设备的设计也越来越重要。核设备在核领域的后处理厂、核电项目中广泛应用，在自重、设计压力、接管载荷、地震载荷和液体晃动载荷等多种载荷作用下，需要确保其压力边界结构的完整性。
[0003]在核电站的设计过程中，尤其是核设备设计中，需要大量的力学分析计算及评定工作。此处的核设备包括核承压设备和框架类核设备。在失效时核承压设备是具有一定水平放射性泄漏的压力设备，比如核承压设备可以包括核承压容器、热交换器、阀门、泵。如图1所示，核承压容器10可以包括筒体101、封头102、支撑103和接管104，可以理解地，两个核承压设备之间可以通过核电管道连接，比如一段核电管道的两端分别与两个核承压设备的接管相连。框架类核设备指的是型钢和钢板通过螺栓或焊接拼装而成的设备，起支撑、转运、吊装等作用，比如框架类核设备可以包括支架、燃料升降机、装卸料机、燃料转运装置、电缆桥架、阀门远传机构。
[0004]核设备与常规设备的区别在于，核设备需要满足核安全的要求，因此要考虑环境因素对核设备的影响，比如，地震可能造成核设备的应力过大发生脆性断裂或塑性屈服，或由于设备刚度不足造成核设备失稳。
[0005]举例来说，一个常规的核承压设备通常包括筒体、封头、接管和支撑结构，并且具有一系列特征设计数据，如筒体、封头、接管和支撑的类型、长度、宽度、高度、壁厚、直径、截面形状尺寸、定位尺寸、定位坐标、筋板数量、设备重量、介质重量、焊角高度、腐蚀裕量、冲压减薄量和允许偏差。在核设备设计中，需要对核设备进力学分析及评定，满足核安全要求，由于地震载荷的影响，容易造成筒体、封头、支撑、接管及相应焊缝应力过大或失稳，需要对核设备结构数据进行反复修改，多次进行仿真分析及评定。甚至在制造、加工及安装过程中，也可能发生设计修改，需要进行重复仿真分析及评定，过程繁琐、复杂，需要通过数字化、智能化手段进行快速力学分析及评定。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：现有技术中在设计核设备的过程中，力学的仿真分析及评定较为繁琐和复杂，导致工作人员效率较低。
[0007]针对现有技术的上述不足，提供一种核设备的设计方法与系统。
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种核设备的设计方法，包括：获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据。根据核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取核设备的力学仿真结果的预测模型。获取待设计的核设备的设计数据。根据核设备的力
学仿真结果的预测模型和待设计的核设备的设计数据，获取待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据。以及，判断待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据是否符合预设安全标准与规范；若符合，则将待设计的核设备的设计数据作为待设计的核设备的施工数据；若不符合，则根据待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据和核设备的力学分析历史数据，优化待设计的核设备的设计数据，直至待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据符合预设安全标准与规范。
[0009]具体地，获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据，包括：确定待设计的核设备的类型。以及，获取核电站建设工程中与待设计的核设备的类型相同的核设备的力学分析历史数据。
[0010]具体地，根据核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取核设备的力学仿真结果的预测模型，包括：根据核设备的力学分析历史数据，获取核设备的力学仿真结果的预测模型的训练数据集和验证数据集。根据核设备的力学分析历史数据的数据量在至少一种机器学习模型中选取一种机器学习模型作为训练模型。以及，根据训练数据集对训练模型进行训练，并根据验证数据集验证和优化训练模型，核设备的力学仿真结果的预测模型为优化后的训练模型。
[0011]具体地，根据验证数据集，验证和优化训练模型，包括：根据验证数据集，计算训练模型的可决系数，和/或，均方根误差，并根据训练模型的可决系数，和/或，均方根误差验证和优化训练模型。
[0012]具体地，核设备的力学分析历史数据包括核设备的结构数据，核设备的载荷数据，核设备的约束数据和核设备的力学仿真结果数据。待设计的核设备的设计数据包括待设计的核设备的结构设计数据，待设计的核设备的载荷设计数据和待设计的核设备的约束设计数据。
[0013]具体地，根据待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据和核设备的力学分析历史数据，优化待设计的核设备的设计数据，包括：在待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据中获取不符合预设安全标准与规范的预测数据。对于不符合预设安全标准与规范的预测数据，在核设备的力学分析历史数据中查找符合预设安全标准与规范的力学仿真结果数据，并获取与查找到的符合预设安全标准与规范的力学仿真结果数据相对应的力学分析历史数据。以及，根据与查找到的符合预设安全标准与规范的力学仿真结果数据相对应的力学分析历史数据，获取优化后的待设计的核设备的设计数据。
[0014]具体地，核设备包括核承压设备和框架类核设备；核承压设备包括封头，筒体，接管和支撑；核承压设备的结构数据包括封头，筒体，接管和支撑的类型、长度、宽度、高度、壁厚、直径、截面形状尺寸、定位尺寸、定位坐标、筋板数量、设备重量、介质重量、焊角高度、腐蚀裕量、冲压减薄量和允许偏差的数据。
[0015]具体地，核设备的载荷数据包括自重、压力、轴力、剪力、弯矩、扭矩、温度场、加速度、地震反应谱、时程谱和脉冲载荷的数据。核设备的约束数据包括焊接，螺栓连接和铰接的约束数据；焊接的约束数据包括三个平动自由度和三个转动自由度的约束数据，螺栓连接的约束数据包括三个平动自由度的约束数据，铰接的约束数据包括一个平动自由度或一个转动自由度的约束数据。核设备的力学仿真结果数据包括核设备的第一主应力、第三主应力、等效应力强度、米塞斯应力、拉伸应力、弯曲应力、剪切应力、拉剪组合、拉弯组合、总
体薄膜应力、局部薄膜应力、薄膜+弯曲应力、许用应力、总体变形、主要模态频率、有效参与质量、参与质量比、轴力、剪力、弯矩和扭矩的力学仿真结果数据。
[0016]具体地，核设备的载荷数据分为核电站正常工况、异常工况和事故工况的核设备的载荷数据；核设备的力学仿真结果数据分为核电站正常工况、异常工况和事故工况的核设备的力学仿真结果数据。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种核设备的设计系统，包括数据获取模块和数据处理模块。数据获取模块，被配置为：获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据和获取待设计的核设备的设计数据。数据处理模块与数据获取模块相连，且被配置为：根据核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取核设备的力学仿真结果的预测模型。根据核设备的力学仿真结果的预测模型和待设计的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核设备的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据；根据所述核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取所述核设备的力学仿真结果的预测模型；获取待设计的核设备的设计数据；根据所述核设备的力学仿真结果的预测模型和所述待设计的核设备的设计数据，获取所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据；以及判断所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据是否符合预设安全标准与规范；若符合，则将所述待设计的核设备的设计数据作为所述待设计的核设备的施工数据；若不符合，则根据所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据和所述核设备的力学分析历史数据，优化所述待设计的核设备的设计数据，直至所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据符合预设安全标准与规范。2.根据权利要求1所述的核设备的设计方法，其特征在于，所述获取核电站建设工程中核设备的力学分析历史数据，包括：确定所述待设计的核设备的类型；以及获取核电站建设工程中与所述待设计的核设备的类型相同的核设备的力学分析历史数据。3.根据权利要求1所述的核设备的设计方法，其特征在于，所述根据所述核设备的力学分析历史数据和至少一种机器学习模型，获取所述核设备的力学仿真结果的预测模型，包括：根据所述核设备的力学分析历史数据，获取所述核设备的力学仿真结果的预测模型的训练数据集和验证数据集；根据所述核设备的力学分析历史数据的数据量在至少一种机器学习模型中选取一种机器学习模型作为训练模型；以及根据所述训练数据集对所述训练模型进行训练，并根据所述验证数据集验证和优化所述训练模型，所述核设备的力学仿真结果的预测模型为优化后的所述训练模型。4.根据权利要求3所述的核设备的设计方法，其特征在于，所述根据所述验证数据集验证和优化所述训练模型，包括：根据所述验证数据集，计算所述训练模型的可决系数，和/或，均方根误差，并根据所述训练模型的可决系数，和/或，均方根误差验证和优化所述训练模型。5.根据权利要求1～4中任一项所述的核设备的设计方法，其特征在于，所述核设备的力学分析历史数据包括所述核设备的结构数据，所述核设备的载荷数据，所述核设备的约束数据和所述核设备的力学仿真结果数据；所述待设计的核设备的设计数据包括所述待设计的核设备的结构设计数据，所述待设计的核设备的载荷设计数据和所述待设计的核设备的约束设计数据。6.根据权利要求5所述的核设备的设计方法，其特征在于，所述根据所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据和所述核设备的力学分析历史数据，优化所述待设计的核设备的设计数据，包括：在所述待设计的核设备的力学仿真结果的预测数据中获取不符合预设安全标准与规
范的预测数据；对于所述不符合预设安全标准与规范的预测数据，在所述核设备的力学分析历史数据中查找符合预设安全标准与规范的力学仿真结果数据，并获取与查找到的所述符合预设安全标准与规范的力学仿真结果数据相对应的力学分析历史数据；以及根据所述与查找到的所述符合预设安...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭星铭，王艳苹，杨林民，兰天宝，盛锋，弓振邦，刘诗华，王元珠，王春明，周航，宿昊，王骥骁，高齐乐，龙波，陆瑜滢，邱伶，李海胜，宁庆坤，郑修鹏，余顺利，刘嘉一，陈丽，詹自敏，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
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