探究反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)分布式故障診斷技術(shù)

白 旋,王江洪,翟巴菁（中廣核工程有限公司陽江項(xiàng)目部,廣東 陽江 529941）

探究反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)分布式故障診斷技術(shù)

白 旋,王江洪,翟巴菁
（中廣核工程有限公司陽江項(xiàng)目部,廣東 陽江 529941）

摘 要：核電作為一種安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的能源，已經(jīng)被越來越多的國家接受和使用。相比于普通電站而言，核電站的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障或者事故，可能會(huì)導(dǎo)致放射性物質(zhì)的泄露，引發(fā)極其嚴(yán)重的后果。本文主要針對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)故障，對分布式故障診斷技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)堆冷卻劑；系統(tǒng)分布式故障；診斷技術(shù)

0 前言

在核電應(yīng)用過程中，安全問題始終是人們關(guān)注的重點(diǎn)，一旦核電站出現(xiàn)故障，輕則影響其正常運(yùn)行，重則引發(fā)極為惡劣的事故，影響社會(huì)的穩(wěn)定和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，做好核電站的安全管理，強(qiáng)化故障檢測和診斷工作，避免故障和事故的發(fā)生，是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文以核電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)為對象，以分布式故障診斷技術(shù)為依據(jù)，開發(fā)出了相應(yīng)的分布式故障診斷系統(tǒng)，希望能夠?yàn)楹穗娬镜陌踩\(yùn)行提供良好保障。

1 分布式故障診斷技術(shù)概述

分布式故障診斷技術(shù)，主要是將各個(gè)設(shè)備的診斷系統(tǒng)集合在一起，在其獨(dú)立診斷出相應(yīng)的結(jié)果后，對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，由系統(tǒng)進(jìn)行深入的整合分析，得到更加準(zhǔn)確、更加合理的診斷成果。這種診斷方法能夠在充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立診斷能力的同時(shí)，對其診斷結(jié)果進(jìn)行綜合分析，從而起到更好的診斷效果，增加診斷的準(zhǔn)確性和系統(tǒng)的智能性。

2 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)

簡單來講，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)就是驅(qū)使冷卻劑按照特定的管線循環(huán)，帶走系統(tǒng)中多余的熱量。其主要功能包括：

（1）熱量傳遞：熱量的傳遞是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的首要任務(wù)，主要是通過在系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的冷卻劑，不斷帶走系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)堆芯的冷卻；

（2）中子慢化劑：冷卻劑為輕水，能夠?qū)⒘炎儺a(chǎn)生的快中子減速成熱中子，維持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，同時(shí)能夠起到反射層的作用，將堆芯泄露的部分種子反射回來；

（3）壓力控制：壓力控制功能主要是利用系統(tǒng)中設(shè)置的穩(wěn)壓器，實(shí)現(xiàn)對于冷卻劑壓力的有效控制，提升系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，防止堆芯中發(fā)生影響燃料元件傳熱的偏離泡核沸騰現(xiàn)象；

從上述功能可以看出，在整個(gè)核電站中，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)是至關(guān)重要的組成部分，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系著核電站的運(yùn)行安全。因此，強(qiáng)化安全管理，做好冷卻劑系統(tǒng)故障的診斷、分析和處理，是非常重要的。

3 分布式故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分布式故障診斷系統(tǒng)（RCSDFDS）的設(shè)計(jì)，主要包括以下幾個(gè)步驟：

3.1 任務(wù)分解

在分布式故障診斷系統(tǒng)中，任務(wù)分解是首先環(huán)節(jié)，是系統(tǒng)得以可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。主要是結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，按照特定的原則，將診斷任務(wù)進(jìn)行分解，然后對每一個(gè)子任務(wù)進(jìn)行求解。任務(wù)分解的主要作用，是通過對問題的分解，降低求解難度，主要分解方法包括三種，分別是基于系統(tǒng)功能、基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及基于時(shí)間的任務(wù)分解。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面，可以將反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)分為冷卻劑泵、穩(wěn)壓器、蒸汽發(fā)生器等，其各自的功能不同，發(fā)生的故障不同，對于故障診斷技術(shù)的需求也有所不同。對此，可以按照基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法，對故障診斷任務(wù)進(jìn)行分解，通過分別求解以及匯總求解的方式，得出相應(yīng)的結(jié)論。

3.2 任務(wù)分配

任務(wù)分配包括了動(dòng)態(tài)分配和靜態(tài)分配兩種基本策略，前者是指在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，結(jié)合具體的問題，將任務(wù)分配到不同的子系統(tǒng)中，同時(shí)對子系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，使得系統(tǒng)的負(fù)載能夠?qū)崿F(xiàn)均衡性；后者則是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，就對任務(wù)進(jìn)行分配，各個(gè)子系統(tǒng)在運(yùn)行中處理自己分配到的任務(wù)，一般在任務(wù)運(yùn)行完成前不會(huì)出現(xiàn)變更。相比較而言，靜態(tài)分配策略更加方便，同時(shí)能夠提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，減少系統(tǒng)運(yùn)行過程中的任務(wù)分配以及子系統(tǒng)相互通信的時(shí)間。因此，從實(shí)時(shí)性故障診斷的需求出發(fā)，這里采用靜態(tài)分配策略。

3.3 綜合求解

在分布式故障診斷系統(tǒng)中，故障診斷方法是多種多樣的，能夠適應(yīng)各種不同的場合。但是在實(shí)際應(yīng)用中，這些方法雖然能夠起到一定的作用，但是也都存在相應(yīng)的局限性，因此，應(yīng)該對其得出的初步結(jié)論進(jìn)行綜合求解，提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，這也是分布式診斷策略的重要組成部分。

這里引入D-S證據(jù)理論，進(jìn)行相應(yīng)的綜合求解，其基本思想在于，結(jié)論融合單元從故障信息表中，讀取每一個(gè)診斷單元得出的初步診斷結(jié)果，然后對這些結(jié)果進(jìn)行集中分析，如果同一個(gè)故障存在兩種以上的診斷結(jié)果，則運(yùn)用D-S規(guī)則，對不同的診斷結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)融合，得出相對均衡的結(jié)果；如果同一個(gè)故障只有一個(gè)診斷結(jié)果，則直接保持該診斷結(jié)果即可，然后，將最終診斷結(jié)果存入故障信息表中，并在人機(jī)交互界面上通過數(shù)據(jù)、圖表等形式顯示出來。

3.4 應(yīng)用效果

針對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中比較常見的蒸汽發(fā)生器U型管破裂事故，對分布式故障診斷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在穩(wěn)態(tài)工況下，分布式診斷策略能夠快速、準(zhǔn)確地對故障進(jìn)行診斷，并且及時(shí)顯示出來，滿足了故障診斷實(shí)時(shí)性、可靠性的要求。同時(shí)以，對于危害相對較小的故障，系統(tǒng)可以在設(shè)備自身報(bào)警前做出相應(yīng)的診斷，從而為操作人員提供充足的反應(yīng)時(shí)間，方便故障的緩解或者消除。對于多重故障，系統(tǒng)同樣能夠給出準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。

4 結(jié)語

總而言之，在核電站中，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)屬于一回路中的核心系統(tǒng)，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響著整個(gè)核電站系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)故障，結(jié)合分布式故障診斷技術(shù)，提出了一種分布式故障診斷系統(tǒng)，經(jīng)測試，該系統(tǒng)能夠有效滿足故障診斷實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求，從而保障冷卻劑系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉永闊,謝春麗,成守宇,夏虹.核電站分布式智能故障診斷系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].原子能科學(xué)技術(shù),2011,45(06):689-694.

作者簡介：白旋（1987-），男，陜西綏德人，本科，工程師，研究方向：核島水系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)。