高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法
阅读说明：本技术 高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法 (Sound monitoring device and method for debugging high-temperature gas cooled reactor steam generator ) 是由 李海泉 严义杰 张亚男 于 2021-04-29 设计创作，主要内容包括：本公开提供一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法,所述声响监控装置包括控制模块以及多个音频采集模块；所述控制模块与所述多个音频采集模块电连接,所述多个音频采集模块分别被配置在蒸汽发生器的多个法兰结合面和筒体一侧；所述音频采集模块,用于采集各所述法兰结合面和筒体处的音频信号；所述控制模块,用于根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态,以及所述筒体内部构件的松脱状态。能够对蒸汽发生器进行全面的声响监控,实现调试期对蒸汽发生器壳体法兰面间错动现象、蒸汽发生器内部构件松脱现象的有效监控。(The present disclosure provides a sound monitoring device and method for debugging a high temperature gas cooled reactor steam generator, wherein the sound monitoring device comprises a control module and a plurality of audio acquisition modules; the control module is electrically connected with the plurality of audio acquisition modules, and the plurality of audio acquisition modules are respectively arranged on a plurality of flange joint surfaces of the steam generator and one side of the cylinder; the audio acquisition module is used for acquiring audio signals at the joint surfaces of the flanges and the cylinder; and the control module is used for determining the dislocation state of each flange joint surface and the loosening state of the internal components of the cylinder according to the audio signals. Can carry out comprehensive sound control to steam generator, realize the debugging period to steam generator shell flange inter-facial dislocation phenomenon, the effective control of steam generator internal member pine phenomenon.)
技术领域
本公开属于高温气冷堆调试监控
技术领域
，具体涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法。背景技术
高温气冷堆是改进型气冷堆AGR的进一步发展，采用化学惰性和热工性能好的氦气作为冷却剂，以束缚放射性裂变产物性能极佳的全陶瓷型包裹燃料颗粒制成的弥散在石墨基体中的燃料元件，用耐热的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，使堆芯出口氦气温度可达到750℃以上，甚至达到950℃。高温气冷堆是各类核反应堆中运行温度最高的堆型，蒸汽发生器作为高温气冷堆核电厂一、二回路连接的核心设备，其结构与现役压水堆蒸汽发生器完全不同，为我国首个核电用直流蒸汽发生器。
高温气冷堆蒸汽发生器壳体中包裹了蒸汽发生器换热器和主氦风机两大部件，为便于设备的制造、安装和检修，蒸汽发生器壳体四大部件风机壳顶盖、风机壳筒体、风机壳支撑筒体、蒸汽发生器壳体筒体间为法兰连接。由于四大部件结构尺寸差别较大，在系统压力变化时可能存在因膨胀变形速度的区别，造成部件法兰面间错动现象。虽然系统升、降压过程中法兰面间的错动属于预期内的情况，但也有必要加以监控，以便于总结其规律，并为后续工程建设提供参考，因此有必要在调试阶段对蒸汽发生器法兰面错动情况进行监控和统计。
为更有效的利用高温气冷堆堆芯产生的热量，高温气冷堆蒸汽发生器换热器采用了直流螺旋盘管结构，被反应堆堆芯加热至750℃的氦气从蒸汽发生器壳体的上部进入，并自上而下冲刷换热组件，将热量传递给二回路的水；二次侧的水则由给水联箱分经各传热管自下而上，转换为570℃的蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机旋转发电。螺旋盘管与给水联箱、蒸汽联箱间采用连接管进行连接，连接管通过卡箍固定成束，蒸汽连接管束外还包裹有隔热材料等部件，整体结构与压水堆蒸汽发生器完全不同。考虑到蒸汽发生器自制造阶段，需要经历立式总装、卧放运输和存储、立式起吊和安装等过程，存在设备内零部件松动的可能，而由于设备总装后，部分区域人员无法进入，因此有必要通过技术手段对蒸汽发生器内件是否存在松脱情况进行监测。
高温气冷堆在设计上并未考虑对一回路系统(含蒸汽发生器)进行任何的振动或声响测量，由于风险控制和舱室环境等原因，调试期间又不能安排人员进行就地的振动或声响测量，因此有必要开发一套能够实现远距离传输的振动或声响测量系统。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法。
本公开的一方面，提供一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置，所述声响监控装置包括控制模块以及多个音频采集模块；
所述控制模块与所述多个音频采集模块电连接，所述多个音频采集模块分别被配置在蒸汽发生器的多个法兰结合面和筒体一侧；
所述音频采集模块，用于采集各所述法兰结合面和筒体处的音频信号；
所述控制模块，用于根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态。
在一些实施方式中，所述控制模块，用于根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，包括：
所述控制模块，具体用于：
将当前音频信号的声音强度值与预设报警声强阈值进行比较，若所述声音强度值超出所述报警声强阈值则输出报警；并且，
若所述当前音频信号为短时间的单次波峰、峰值声强值较高，且在报警后本底噪声能恢复到报警前状态，则确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象；
若所述当前音频信号为持续或间断持续的声响、峰值声强值较低，且在报警后本底噪声明显高于报警前状态，则确定所述筒体内部构件存在松脱现象。
在一些实施方式中，在确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象之后，所述控制模块，还用于根据所述当前音频信号确定异常法兰声响位置。
在一些实施方式中，所述当前音频信号对应的所述法兰结合面处设置四个音频采集模块，所述四个音频采集模块呈矩阵排布；
所述控制模块，还用于根据所述当前音频信号确定异常法兰声响位置，包括：
获取矩阵排布的第一矩阵方向的两个音频采集模块的第一声音强度差；
获取矩阵排布的第二矩阵方向的两个音频采集模块的第二声音强度差；
根据所述第一声音强度差和所述第二声音强度差，确定所述异常法兰声响位置。
在一些实施方式中，所述声响监控装置还包括录音模块，所述录音模块与所述音频采集模块电连接，以录制并存储所述音频信号。
在一些实施方式中，所述音频采集模块采用拾音器。
在一些实施方式中，所述法兰结合面包括风机壳顶盖法兰结合面、风机壳筒体下法兰结合面和蒸汽发生器筒体法兰结合面。
本公开的另一方面，提供一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控方法，所述方法包括：
采集蒸汽发生器的各法兰结合面和筒体处的音频信号；
根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态。
在一些实施方式中，所述根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，包括：
将当前音频信号的声音强度值与预设报警声强阈值进行比较，若所述声音强度值超出所述报警声强阈值则输出报警；并且，
若所述当前音频信号为短时间的单次波峰、峰值声强值较高，且在报警后本底噪声能恢复到报警前状态，则确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象；
若所述当前音频信号为持续或间断持续的声响、峰值声强值较低，且在报警后本底噪声明显高于报警前状态，则确定所述筒体内部构件存在松脱现象。
在一些实施方式中，在确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象之后，所述方法还包括：
根据所述音频信号确定异常法兰声响位置，具体为：
获取第一矩阵方向的第一声音强度差；
获取第二矩阵方向的第二声音强度差；
根据所述第一声音强度差和所述第二声音强度差，确定所述异常法兰声响位置。
本公开的高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置及方法，通过在蒸汽发生器的多个法兰结合面和筒体一侧设置多个音频采集模块，利用音频采集模块采集的音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，从而能够对蒸汽发生器进行全面的声响监控，实现调试期对蒸汽发生器壳体法兰面间错动现象、蒸汽发生器内部构件松脱现象的有效监控。
附图说明
图1为本公开一实施例的高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置的结构示意图；
图2为本公开另一实施例的高温气冷堆蒸汽发生器上音频采集模块分布示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本公开实施例涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控装置100，所述声响监控装置100包括控制模块110以及多个音频采集模块120。所述控制模块110与所述多个音频采集模块120电连接。所述多个音频采集模块120分别被配置在蒸汽发生器200的多个法兰结合面210和筒体220一侧。所述音频采集模块120，用于采集各所述法兰结合面210和筒体220处的音频信号。所述控制模块110，用于根据所述音频信号确定各所述法兰结合面210的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态。
具体地，如图2所示，所述法兰结合面210可以包括风机壳顶盖法兰结合面211、风机壳筒体下法兰结合面212和蒸汽发生器筒体法兰结合面213，在风机壳顶盖法兰结合面211周向可以设置两个音频采集模块120，在风机壳筒体下法兰结合面212周向可以设置两个音频采集模块120，在蒸汽发生器筒体法兰结合面213周向可以设置四个音频采集模块120，在同一法兰面位置设置多个音频采集模块120，一方面防止使用过程中某个音频采集模块120意外失效造成的数据缺失，另一方面试图通过矩阵原理对声响的位置进行初步定为。
本实施例的声响监控装置，通过在蒸汽发生器的多个法兰结合面和筒体一侧设置多个音频采集模块，利用音频采集模块采集的音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，从而能够对蒸汽发生器进行全面的声响监控，实现调试期对蒸汽发生器壳体法兰面间错动现象、蒸汽发生器内部构件松脱现象的有效监控。
示例性的，如图1所示，所述控制模块110，具体用于：
将当前音频信号的声音强度值与预设报警声强阈值(可以选取略高于本地噪声值的声强值作为该报警声强阈值)进行比较，若所述声音强度值超出所述报警声强阈值则输出报警。并且，若所述当前音频信号为短时间的单次波峰、峰值声强值较高，且在报警后本底噪声能恢复到报警前状态，则确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象。若所述当前音频信号为持续或间断持续的声响、峰值声强值较低，且在报警后本底噪声明显高于报警前状态，则确定所述筒体内部构件存在松脱现象。
示例性的，在确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象之后，所述控制模块110，还用于根据所述当前音频信号确定异常法兰声响位置。
具体地，如图2所示，在蒸汽发生器筒体法兰结合面213周向设置有四个音频采集模块120，所述四个音频采集模块120呈矩阵排布。所述控制模块110，用于获取矩阵排布的第一矩阵方向(如图2中的横向方向)的两个音频采集模块120的第一声音强度差，以及获取矩阵排布的第二矩阵方向(如图2中的纵向方向)的两个音频采集模块120的第二声音强度差，根据所述第一声音强度差和所述第二声音强度差，确定所述异常法兰声响位置。
示例性的，如图1所示，所述声响监控装置100还包括录音模块130，所述录音模块130与所述音频采集模块120电连接，以录制并存储所述音频信号。
具体地，所述音频采集模块120可以采用拾音器。拾音器有效拾音距离1.5米，音频传输距离不低于1千米，频率范围20Hz至1kHz以上，电源为DC 12V(可以由录音模块130供电)。录音模块130可以采用网络录音机，根据高温气冷堆蒸汽发生器拾音器数量，网络录音机选用16路录音通道的音频服务器，网络录音机与拾音器间采用三芯线进行连接，分别为音频传输、电源正极、公共地。网络录音机采用AC 220V电源供电，能够实现音频信号的存储和声控录音功能。控制模块110可以是设置在笔记本电脑、台式机等中的录音监控软件，该录音监控软件包括以下功能模块：工作电脑与网络录音机通讯，以及对由网络录音机和拾音器组成的声响监听系统进行状态检查的功能；拾音器反馈信号的实时显示功能(分贝值)；录音信息的分时刻查询、播放功能；高分贝信号提醒的设置和报警功能等等。
在一个具体示例中，各拾音器使用绑扎带在蒸汽发生器壳体外的相邻物项上进行临时固定。拾音器出线包括：12V电源输入线(红色)、音频输出线(黄色)、地线(黑色)。拾音器出线与临时线缆连接后引至蒸汽发生器舱室人孔外的网络录音主机背部接线端子进行连接。网络录音主机需从反应堆环廊插座箱取一路220V电作为供电电源。网络录音主机背部两个网线接口中的任一个，接一路网线引至核辅助厂房7.5m入口，与监视用工作电脑进行连接。使用录音监控软件对声响监听网络进行检查，确保通道正常，无断线报警。投入录音监控系统，测量各测点的背景噪声强度，以背景噪声强度最大波动值+5dB为初始报警值，对录音监控软件进行设定。在一回路压力试验、主氦风机功能试验等调试工况下，使用录音监控系统，记录和统计高温气冷堆蒸汽发生器异常声响大小、时长等音频特征，摸索蒸汽发生器发出异常声响的原因和规律。
在一些实施方式中，本公开的另一方面，提供一种高温气冷堆蒸汽发生器调试用声响监控方法，该方法可以采用前文记载的声响监控装置，具体结构参考前文相关记载，在此不作赘述。所述方法包括：
采集蒸汽发生器的各法兰结合面和筒体处的音频信号。
根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态。
本实施例的声响监控方法，通过采集蒸汽发生器的多个法兰结合面和筒体处的音频信号，根据音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，从而能够对蒸汽发生器进行全面的声响监控，实现调试期对蒸汽发生器壳体法兰面间错动现象、蒸汽发生器内部构件松脱现象的有效监控。
在一些实施方式中，所述根据所述音频信号确定各所述法兰结合面的错动状态，以及所述筒体内部构件的松脱状态，包括：
将当前音频信号的声音强度值与预设报警声强阈值进行比较，若所述声音强度值超出所述报警声强阈值则输出报警；并且，
若所述当前音频信号为短时间的单次波峰、峰值声强值较高，且在报警后本底噪声能恢复到报警前状态，则确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象；
若所述当前音频信号为持续或间断持续的声响、峰值声强值较低，且在报警后本底噪声明显高于报警前状态，则确定所述筒体内部构件存在松脱现象。
在一些实施方式中，在确定所述当前音频信号对应的所述法兰结合面存在错动现象之后，所述方法还包括：
根据所述音频信号确定异常法兰声响位置，具体为：
获取第一矩阵方向的第一声音强度差；
获取第二矩阵方向的第二声音强度差；
根据所述第一声音强度差和所述第二声音强度差，确定所述异常法兰声响位置。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。
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