蒸汽发生器更换启动因子的评估方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种蒸汽发生器更换启动因子的评估方法、设备及存储介质，评估方法包括以下步骤：将蒸汽发生器中的传热管、给水环和水室分隔板作为参与蒸汽发生器更换启动因子评估的关键部件；通过开展相应的试验，以获取传热管磨损深度、给水环壁厚减薄量、水室分隔板裂纹扩展长度，作为关键评价指标；基于XGBoost算法，建立预测模型；根据蒸汽发生器当前的运维数据，利用预测模型得到相应的预测限值，将蒸汽发生器的关键评价指标的实际限值与对应的预测限值作差，根据差值以得到蒸汽发生器更换启动因子。本发明专利技术提供的评估方法、设备及存储介质通过自动跟踪计算蒸汽发生器更换启动因子，为蒸汽发生器更换启动决策提供依据。据。据。

【技术实现步骤摘要】
蒸汽发生器更换启动因子的评估方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及核电站蒸汽发生器安全评估
，尤其涉及一种蒸汽发生器更换启动因子的评估方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]蒸汽发生器(SG)核电站核岛主设备之一，是压水堆核电厂一回路、二回路的边界。在SG内，反应堆一回路产生的热量经传热管传递给二次侧，产生的二次侧水蒸汽经一、二级汽水分离器干燥后推动汽轮机发电。SG与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且在进行热量交换时，还起着阻隔放射性载热剂的作用，对核电站安全至关重要。运行经验表明，由于SG结构与选材的多样性及运行工况的复杂性，随着服役年限的增加，SG关键部件(下封头堆焊层、水室隔板环焊、U型管胀管区、U型管与支撑板磨损、防震条与U型管弯管区磨损等)不可避免的出现老化降质行为，从而引发故障乃至失效，造成巨大的经济损失甚至失效。若能对SG老化状态进行有效的动态评估，建立老化失效相关的量化指标，为SG因老化失效而更换启动决策提供依据，合理安排检修、更换等缓解措施，将最大程度的保障核安全的运行。目前，业内暂未有蒸汽发生器更换启动因子实时评估方法。
[0003]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供一种蒸汽发生器更换启动因子的评估方法、设备及存储介质，具体技术方案如下：
[0005]一方面，一种蒸汽发生器更换启动因子的评估方法，包括以下步骤：
[0006]将蒸汽发生器中的传热管、给水环和水室分隔板作为参与蒸汽发生器更换启动因子评估的关键部件，所述蒸汽发生器更换启动因子用于评价蒸汽发生器的健康状态；
[0007]通过开展相应的传热管磨损实验、给水环FAC减薄模拟计算、水室分隔板材料应力腐蚀试验，形成相应的参考数据集，以获取传热管磨损深度、给水环壁厚减薄量、水室分隔板裂纹扩展长度，作为关键评价指标；根据所述关键评价指标和相应参考数据集的联系，基于XGBoost算法，建立预测模型，所述预测模型包括传热管磨损深度预测模型、给水环壁厚减薄量预测模型、水室分隔板裂纹扩展长度预测模型；
[0008]根据所述蒸汽发生器当前的运维数据，利用相应预测模型得到相应关键评价指标的预测限值，将所述蒸汽发生器的关键评价指标的实际限值与对应的预测限值作差，以得到三个差值，若所述差值均大于0，则将所述差值相乘后再进行tanh函数处理以得到所述蒸汽发生器更换启动因子，若所述更换启动因子大于a,则所述蒸汽发生器无需修理，若所述更换启动因子小于a且大于0,则所述蒸汽发生器无需更换但需要修理，其中a∈(0,1)；若存
在一个差值小于或等于0，则所述蒸汽发生器需要更换。
[0009]进一步地，所述XGBoost算法以分类与回归树作为元学习器，根据上一棵树的训练残差构建下一棵树，经过多次迭代训练建立强学习器，逐步递进优化目标函数，从而获得最佳预测限值。
[0010]进一步地，假设所述预测模型有t个决策树，则所述预测模型在第i个样本x
i
下的预测限值为：
[0011][0012]式中，代表对第i个样本进行t
‑
1个决策树相加后的值作为预测限值，n为样本总数，F为所有CART决策树的函数集合空间，f
k
为第k棵树的决策函数。
[0013]进一步地，所述预测模型中的目标函数为：
[0014][0015]式中，为损失函数；Ω(f
t
)为正则项，其用于控制模型复杂程度。
[0016]进一步地，所述预测模型采用分位数误差和拟合优度作为机器学习回归模型评价指标。
[0017]进一步地，用蒸汽发生器传热管材料分别与相应支撑板和防振条材料形成不同的摩擦副，加工多组磨损实验样品，开展多组模拟水化学环境下支撑结构处微动磨损实验，获取多组传热管微动磨损行为数据，作为传热管磨损深度的参考数据集，其包括水环境温度、压力、PH、溶解氧含量、冲击力、冲击频率、滑移频率、服役时间及该条件下的最大磨损深度。
[0018]进一步地，通过给水环FAC减薄模拟计算出不同条件下的壁厚减薄量，并形成对应的参考数据集，该参考数据集包括给水流量、压力、温度、流速、给水环流量、服役时间以及该条件下的壁厚减薄量。
[0019]进一步地，通过开展模拟核电厂一回路水环境下水室分隔板应力腐蚀试验，以获得多组裂纹长度数据，并形成所述水室分隔板裂纹扩展长度预测模型的参考数据集，该参考数据集包括水环境温度、压力、PH值、溶解氧含量、应力值、服役时间以及该条件下的裂纹长度。
[0020]又一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述蒸汽发生器更换启动因子的评估方法。
[0021]再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有下列优点：利用机器学习整合运维数据，自动跟踪计算蒸汽发生器更换启动因子，为蒸汽发生器更换启动决策提供依据。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例提供的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法流程示意图。
[0024]图2是本专利技术实施例提供的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法中预测模型构建
流程示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法中传热管磨损深度预测模型构建流程示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例提供的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法中给水环壁厚减薄量预测模型构建流程示意图；
[0027]图5是本专利技术实施例提供的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法中水室分隔板裂纹扩展长度预测模型构建流程示意图。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0029]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蒸汽发生器更换启动因子的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：将蒸汽发生器中的传热管、给水环和水室分隔板作为参与蒸汽发生器更换启动因子评估的关键部件，所述蒸汽发生器更换启动因子用于评价蒸汽发生器的健康状态；通过开展相应的传热管磨损实验、给水环FAC减薄模拟计算、水室分隔板材料应力腐蚀试验，形成相应的参考数据集，以获取传热管磨损深度、给水环壁厚减薄量、水室分隔板裂纹扩展长度，作为关键评价指标；根据所述关键评价指标和相应参考数据集的联系，基于XGBoost算法，建立预测模型，所述预测模型包括传热管磨损深度预测模型、给水环壁厚减薄量预测模型、水室分隔板裂纹扩展长度预测模型；根据所述蒸汽发生器当前的运维数据，利用相应预测模型得到相应关键评价指标的预测限值，将所述蒸汽发生器的关键评价指标的实际限值与对应的预测限值作差，以得到三个差值，若所述差值均大于0，则将所述差值相乘后再进行tanh函数处理以得到所述蒸汽发生器更换启动因子，若所述更换启动因子大于a,则所述蒸汽发生器无需修理，若所述更换启动因子小于a且大于0,则所述蒸汽发生器无需更换但需要修理，其中a∈(0,1)；若存在一个差值小于或等于0，则所述蒸汽发生器需要更换。2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法，其特征在于，所述XGBoost算法以分类与回归树作为元学习器，根据上一棵树的训练残差构建下一棵树，经过多次迭代训练建立强学习器，逐步递进优化目标函数，从而获得最佳预测限值。3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器更换启动因子的评估方法，其特征在于，假设所述预测模型有t个决策树，则所述预测模型在第i个样本x
i
下的预测限值为：式中，代表对第i个样本进行t
‑
1个决策树相加后的值作为预测限值，n为样本总数，F为所有CART决策树的函数集合空间，f
k
为第k棵树的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，梅金娜，蔡振，杭玉桦，陈海岳，谭世杰，汪浩川，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：