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基于中子噪声特征频段时序信号的堆内构件振动预测方法对比研究

刘易松 刘才学 周成宁 罗能 闫纪红 曾强

刘易松, 刘才学, 周成宁, 罗能, 闫纪红, 曾强. 基于中子噪声特征频段时序信号的堆内构件振动预测方法对比研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 253-259. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050042
引用本文: 刘易松, 刘才学, 周成宁, 罗能, 闫纪红, 曾强. 基于中子噪声特征频段时序信号的堆内构件振动预测方法对比研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 253-259. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050042
Liu Yisong, Liu Caixue, Zhou Chengning, Luo Neng, Yan Jihong, Zeng Qiang. Comparative Study on Vibration Prediction Methods of Reactor Internals Based on Neutron Noise Characteristic Frequency Time-Series Signal[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 253-259. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050042
Citation: Liu Yisong, Liu Caixue, Zhou Chengning, Luo Neng, Yan Jihong, Zeng Qiang. Comparative Study on Vibration Prediction Methods of Reactor Internals Based on Neutron Noise Characteristic Frequency Time-Series Signal[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 253-259. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050042

基于中子噪声特征频段时序信号的堆内构件振动预测方法对比研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050042
基金项目: 四川省自然科学基金青年基金(2023NSFSC0861);中国核动力研究设计院原创基金(KJCX-2022-YC1-11)
详细信息
    作者简介:

    刘易松(2001—),男,硕士研究生,现主要从事设备振动分析与故障诊断相关研究,E-mail: m18602105202@163.com

  • 中图分类号: TL38+2;TM623.7

Comparative Study on Vibration Prediction Methods of Reactor Internals Based on Neutron Noise Characteristic Frequency Time-Series Signal

  • 摘要: 反应堆堆内构件的振动状态直接关系到核电的运行安全与维修节点的确定,因此如何对堆内构件振动情况进行分析和预测至关重要。本文提出了基于中子噪声特征频段时序信号的堆内构件振动预测方法。该方法从单周期与双周期2个角度,利用统计学习和机器学习模型进行预测,并结合某核电厂采集到的中子噪声信号进行实验验证。实验结果表明,分析方法上,特征频段时序信号处理能有效地利用信号中的时间信息;预测方法上,单周期预测采用统计学习模型、双周期预测采用机器学习模型的准确度更高。因此特征频段时序信号分析方法与合适的预测模型相结合能为核电厂维修节点的预测和确定提供指导。

     

  • 图  1  中子噪声测量原理示意图

    x1x2—堆芯吊篮振动前、后冷却剂的厚度。

    Figure  1.  Schematic Diagram of Neutron Noise Monitoring Principle

    图  2  堆内构件中子噪声功率谱图

    Figure  2.  Neutron Noise Power Spectrum of Reactor Internals

    图  3  传感器采集的堆内构件振动时序信号

    Figure  3.  Vibration Time-series Signals from the Reactor Internals Collected by Sensors

    图  4  燃料组件振动和堆芯吊篮一阶振动单周期指数平滑预测模型预测结果

    Figure  4.  Single-Cycle Prediction Results of Exponential Smoothing Model for Fuel Assembly Vibration and Core Barrel 1st-Order Vibration

    图  5  燃料组件振动和堆芯吊篮一阶振动单周期决策树回归模型预测结果

    Figure  5.  Single-Cycle Prediction Results of Decision Tree Model for Fuel Assembly Vibration and Core Barrel 1st-Order Vibration

    图  6  燃料组件振动和堆芯吊篮一阶振动双周期指数平滑预测模型预测结果

    Figure  6.  Double-Cycle Prediction Results of Exponential Smoothing Model for Fuel Assembly Vibration and Core Barrel 1st-Order Vibration

    图  7  燃料组件振动和堆芯吊篮一阶振动双周期决策树回归模型预测结果

    Figure  7.  Double-Cycle Prediction Results of Decision Tree Model for Fuel Assembly Vibration and Core Barrel 1st-Order Vibration

    表  1  单周期振动预测R2值 %

    Table  1.   Summary of R2 for Single-Cycle Prediction

    预测方法 预测模型 燃料组件
    振动R2
    堆芯吊篮
    一阶振动R2
    统计学习 指数平滑预测模型 93.51 90.50
    GM(1.1)模型 85.29 89.00
    ARIMA模型 95.02 90.50
    机器学习 决策树回归模型 84.43 86.00
    随机森林回归模型 90.70 80.39
    KNN模型 77.61 75.86
    下载: 导出CSV

    表  2  双周期振动预测R2值 %

    Table  2.   Summary of R2 for Double-Cycle Prediction

    预测方法 预测模型 燃料组件
    振动R2
    堆芯吊篮
    一阶振动R2
    统计学习 指数平滑预测模型 46.07 −1.29
    GM(1.1)模型 −3.70 −11.41
    ARIMA模型 58.77 −1.06
    机器学习 决策树回归模型 95.92 89.96
    随机森林回归模型 96.43 92.00
    KNN模型 89.50 85.87
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-16
  • 修回日期:  2024-11-12
  • 网络出版日期:  2025-06-09
  • 刊出日期:  2025-06-09

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