發(fā)布時間：2020-11-15 18:27

　　 核電作為一種技術成熟的清潔能源，在我國有著廣闊的發(fā)展前景。核電與煤電，風電等相比雖然具有諸多的優(yōu)點，但其存在的安全隱患也是非常巨大的。核電廠的輕水反應堆冷卻劑系統(tǒng)中的零部件數(shù)以千計，考慮到水流的影響，很難保證所有零部件都不松動或脫落。然而，核電站內松脫零部件的出現(xiàn)就意味著核電站安全性能的降低。因此，為了對核電站一回路內可能存在的松動部件進行監(jiān)測和診斷，在核電站一回路內必須安裝松動部件監(jiān)測系統(tǒng)。松動部件監(jiān)測系統(tǒng)(Loose Parts Monitoring System，LPMS)作為核電站的重要系統(tǒng)之一，可以為核反應堆安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供重要保障。 目前，國外核電站松動部件監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)具有很強的生命力，呈現(xiàn)出很好的應用前景。我國對于核電站松動部件監(jiān)測系統(tǒng)的研究起步較晚，技術也不夠純熟。因此，積極研發(fā)這種能夠保障核電站運行安全性和可靠性的松動件故障診斷技術，并在診斷的智能化上有進一步的發(fā)展和提高具有非常重要的意義。本文結合國家科技重大專項“核電站松動件監(jiān)測系統(tǒng)樣機研究(KYZ193612003)”和“浙江省公益技術社會發(fā)展項目（2012C23017）”，對核電站松動件定位、質量估計等關鍵技術進行了深入研究，提出了基于CWT的Hilbert包絡線到達時差估算方法和小波能量譜質量估計法，并通過LabVIEW進行了系統(tǒng)實現(xiàn)。 論文的實驗數(shù)據(jù)采集部分，分別闡述了平板沖擊實驗和鍋爐背景噪聲采集實驗的實驗平臺搭建過程。包括：實驗目的、實驗內容、實驗設備、實驗步驟等。該部分完成了實驗數(shù)據(jù)的采集，并對鍋爐背景噪聲數(shù)據(jù)進行分析，為后序的定位理論算法和質量估計理論算法的驗證提供了必要的數(shù)據(jù)。 論文結合時-頻域信號處理方法，提出了一種基于CWT的Hilbert包絡線到達時差估算方法。該方法先通過對信號進行連續(xù)小波變換(Continuous Wavelet Transform，CWT)得到信號主頻帶內的信號，然后再求主頻帶內信號的希爾伯特包絡線，取包絡線的首個峰值所對應的時刻作為信號的到達時間，然后結合網(wǎng)格定位法進行松動件定位。論文中通過仿真實驗對該方法進行了分析，根據(jù)實驗結果表明，該方法具有較高的定位精度，且抗噪聲干擾能力較強。 論文中對現(xiàn)有質量估計方法的原理和特點進行了分析，并針對其存在的缺點提出一種基于小波能量譜的質量估計方法。該方法首先采用小波能量譜的計算方法對不同質量沖擊信號小波能量譜的峰值進行計算，根據(jù)不同質量對應的小波能量譜峰值用線性插值法建立碰撞質量與尺度峰值的函數(shù)，并用質量尺度峰值函數(shù)實現(xiàn)質量估計。實驗結果表明，該方法質量估計誤差較小，且抗干擾能力強。 論文中基于LabVIEW分別編程實現(xiàn)了基于CWT的累積法、基于CWT的均方根法、基于CWT的Hilbert包絡線法這三種到達時間差估算方法和網(wǎng)格定位法中的查表定位程序，將這兩個模塊組合成為松動件定位分析系統(tǒng)。并通過仿真實驗對系統(tǒng)進行了調試和驗證，根據(jù)實驗結果對各種到達時差估算方法的優(yōu)缺點進行了分析比較。最后，用LabVIEW開發(fā)了LPMS原理樣機主要軟件，實現(xiàn)了松動件的在線監(jiān)測、松動件定位、質量估計等功能。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TM623
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內外 LPMS 概況
    1.3 國內外松動件定位方法研究
        1.3.1 到達時差定位法
        1.3.2 交叉圓定位法
        1.3.3 掃描定位法
    1.4 國內外質量估計方法研究
        1.4.1 基于 Hertz 碰撞理論的質量估計方法
        1.4.2 頻率比質量估計法
        1.4.3 基于支持向量機的質量估計法
        1.4.4 基于模式識別技術的質量估計法
        1.4.5 基于小波包分解的質量估計法
    1.5 論文的研究背景和內容
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 論文主要研究內容
    1.6 本章小結
2 松動件沖擊信號數(shù)據(jù)采集實驗
    2.1 引言
    2.2 實驗目的
    2.3 實驗平臺
        2.3.1 壓電式加速度傳感器
        2.3.2 多通道電荷放大器（6 通道）
        2.3.3 數(shù)據(jù)采集卡
    2.4 實驗內容
    2.5 實驗步驟
        2.5.1 網(wǎng)格劃分
        2.5.2 軟件操作流程
        2.5.3 沖擊信號獲取試驗步驟
        2.5.4 平板沖擊信號采集實驗步驟
        2.5.5 鍋爐背景噪聲采集實驗步驟
    2.6 實驗結果分析
    2.7 本章小結
3 基于 CWT 和希爾伯特變換的到達時差定位算法
    3.1 引言
    3.2 連續(xù)小波變換
        3.2.1 小波變換
        3.2.2 連續(xù)小波變換
    3.3 希爾伯特（Hilbert）包絡線
    3.4 實驗與結果分析
        3.4.1 實驗平臺與定位實現(xiàn)步驟
        3.4.2 無噪聲試驗結果和分析
        3.4.3 鍋爐背景噪聲實驗結果和分析
    3.5 實驗結論
    3.6 本章小結
4 小波能量譜質量估計法
    4.1 引言
    4.2 現(xiàn)有質量估計方法
        4.2.1 基于 Hertz 理論的質量估計方法
        4.2.2 基于傅里葉譜的質量估計法
    4.3 小波能量譜質量估計方法
    4.4 實驗與數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 無噪聲沖擊試驗分析
        4.4.2 背景噪聲下沖擊試驗分析
        4.4.3 實驗結論
    4.5 本章小結
5 基于 LABVIEW 的松動件定位算法實現(xiàn)
    5.1 引言
    5.2 基于 LabVIEW 的定位算法實現(xiàn)
        5.2.1 LabVIEW 簡介
        5.2.2 網(wǎng)格定位法的實現(xiàn)步驟
        5.2.3 到達時間差算法程序設計
        5.2.4 查表法定位程序
    5.3 實驗結果及分析
        5.3.1 無噪聲情況下定位結果
        5.3.2 噪聲情況下定位結果
    5.4 本章小結
6 基于 LABVIEW 的松動部件監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)
    6.1 引言
    6.2 系統(tǒng)軟件結構
        6.2.1 系統(tǒng)開發(fā)軟件
        6.2.2 軟件主要功能
        6.2.3 軟件結構
    6.3 軟件用戶界面設計
        6.3.1 主界面
        6.3.2 參數(shù)設置界面
        6.3.3 數(shù)據(jù)維護界面
        6.3.4 數(shù)據(jù)分析界面
    6.4 本章小結
7 結論與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
學期間取得的科研成果

【參考文獻】

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10 方力先,陳仲儀;小波變換在反應堆跌落物質量估計中的應用研究[J];機械工程學報;2000年10期

本文編號：2885066