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基于状态参数时序特征的核电厂重要设备通用健康状态评估方法

克立石 杜海虎 杨小虎 张圣 黄立军

克立石, 杜海虎, 杨小虎, 张圣, 黄立军. 基于状态参数时序特征的核电厂重要设备通用健康状态评估方法[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 229-235. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060009
引用本文: 克立石, 杜海虎, 杨小虎, 张圣, 黄立军. 基于状态参数时序特征的核电厂重要设备通用健康状态评估方法[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 229-235. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060009
Ke Lishi, Du Haihu, Yang Xiaohu, Zhang Sheng, Huang Lijun. General Health Assessment Method for Critical Nuclear Power Plant Equipment Based on Time-Series Characteristics of State Parameters[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 229-235. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060009
Citation: Ke Lishi, Du Haihu, Yang Xiaohu, Zhang Sheng, Huang Lijun. General Health Assessment Method for Critical Nuclear Power Plant Equipment Based on Time-Series Characteristics of State Parameters[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 229-235. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060009

基于状态参数时序特征的核电厂重要设备通用健康状态评估方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060009
详细信息
    作者简介:

    克立石(1986—),男,高级工程师,主要从事设备故障诊断与健康管理等方面的研究,E-mail: chiefrainbow@126.com

  • 中图分类号: TL623.7

General Health Assessment Method for Critical Nuclear Power Plant Equipment Based on Time-Series Characteristics of State Parameters

  • 摘要: 针对核电设备现有健康状态评估方法存在准确性差、通用性低的问题,建立了一种基于状态参数时序特征的核电厂重要设备通用健康状态评估方法。该方法通过对状态参数进行时序特征分析,构建评估指标矩阵和评估模型,形成适用于核电厂多类设备状态评估的通用方法。以不同厂家、不同型号的核电厂循环水泵为例,使用该方法进行健康状态评估,其准确率达93%以上,异常发现时间大幅提前,证明本研究建立的通用健康状态评估方法能够提高核电厂设备健康状态评估的准确性,适用于核电厂多种类型的设备。

     

  • 图  1  状态空间及状态迁移示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of State Space and State Transition

    图  2  设备健康状态评估流程

    Figure  2.  Equipment Health Condition Assessment Process

    图  3  案例1原始数据

    Figure  3.  Original Data of Case 1

    图  4  案例1评估结果

    Figure  4.  Assessment Results of Case 1

    图  5  案例2原始数据

    Figure  5.  Original Data of Case 2

    图  6  案例2评估结果

    Figure  6.  Assessment Results of Case 2

    图  7  案例3原始数据

    Figure  7.  Original Data of Case 3

    图  8  案例3评估结果

    Figure  8.  Assessment Results of Case 3

    表  1  评估指标体系

    Table  1.   Assessment Index System

    个性指标 状态
    参数
    共性指标
    Z1=z1Pijk , W1) Zk=zkPijk ,Wk) Zq=zqPijk ,Wq)
    Y1 = y1Pijk ,w1) P1 ΔP111 ΔP11k ΔP11q
    P2 ΔP211 ΔP21k ΔP21q
    P3 ΔP311 ΔP31k ΔP31q
    Yj = yjPijk ,wj) Pi ΔPij1 ΔPijk ΔPijq
    Yr = yrPijk ,wr) Pn ΔPnr1 ΔPnrk ΔPnrq
    下载: 导出CSV

    表  2  循环水泵组状态参数表

    Table  2.   Parameters of Circulating Water Pump Group

    状态参数
    (部分)
    状态参数名称案例1
    传感器
    案例2
    传感器
    案例3
    传感器
    P1电机电流CRF002MICRF001MICRF002MI
    P2电机绕组温度CRF114MTCRF111MTCRF112MT
    P3电机轴承温度1CRF106MTCRF105MTCRF106MT
    P4齿轮箱轴承温度1CRF152MTCRF151MT
    P5泵轴承
    温度1
    CRF102MTCRF101MTCRF102MT
    P6泵轴承
    温度2
    CRF104MTCRF103MTCRF104MT
    P7海水温度CRF502MTCRF501MTCRF502MT
    下载: 导出CSV

    表  3  循环水泵组评估指标体系

    Table  3.   Assessment Index System for Circulating Water Pump Group

    个性指标 状态
    参数
    共性指标(部分)
    Z1=PaPe Z2=PaPp Z3=PaPth Z4=PePp Z5=PePth Z6=PpPth $ Z_7=\dfrac{\left|P_{\mathrm{a}}-P_{\mathrm{th}}\right|}{\left|P_{\mathrm{th}}-P_{\mathrm{s}}\right|} $ $ {Z}_{8}=\left|{P}_{\mathrm{a}}-{P}_{\mathrm{s}}\right| $ $ {Z}_{9}= $$ \left(1-\left|{P}_{\mathrm{a}}-{P}_{\mathrm{e}}\right|\right)\times $
    $ (1- |{P}_{\mathrm{a}}-{P}_{\mathrm{p}} | )\times $$ \left(1-|{P}_{\mathrm{e}}-{P}_{\mathrm{p}}|\right) $
    Y1= similarity
    P1gP1gO)
    P1 P1aP1e P1aP1p P1aP1th P1eP1p P1eP1th P1pP1th $ \dfrac{\left|P_{1\mathrm{a}}-P_{1\mathrm{th}}\right|}{\left|P_{1\mathrm{th}}-P_{1\mathrm{s}}\right|} $ $ \left|{P}_{1\mathrm{a}}-{P}_{1\mathrm{s}}\right| $ $ \left(1-\left|{P}_{1\mathrm{a}}-{P}_{1\mathrm{e}}\right|\right) \times $$ (1- |{P}_{1\mathrm{a}}-{P}_{1\mathrm{p}} | ) \times $
    $\left(1-|{P}_{1\mathrm{e}}-{P}_{1\mathrm{p}}|\right) $
    Y2=similarity
    P2gP2gO)
    P2 P2aP2e P2aP2p P2aP2th P2eP2p P2eP2th P2pP2th $ \dfrac{\left|P_{2\mathrm{a}}-P_{2\mathrm{t}\mathrm{h}}\right|}{\left|P_{2\mathrm{th}}-P_{2\mathrm{s}}\right|} $ $ \left|{P}_{2\mathrm{a}}-{P}_{2\mathrm{s}}\right| $ $ \left(1-\left|{P}_{2\mathrm{a}}-{P}_{2\mathrm{e}}\right|\right) \times $$ (1- |P\mathrm{_{2a}}-P_{2\mathrm{p}} | )\times $
    $\left(1-|{P}_{2\mathrm{e}}-{P}_{2\mathrm{p}}|\right) $
    Y3=similarity
    P3gP3gO)
    P3 P3aP3e P3aP3p P3aP3th P3aP3p P3eP3th P3pP3th $ \dfrac{\left|P_{3\mathrm{a}}-P_{3\mathrm{t}\mathrm{h}}\right|}{\left|P_{3\mathrm{th}}-P_{3\mathrm{s}}\right|} $ $ \left|{P}_{3\mathrm{a}}-{P}_{3\mathrm{s}}\right| $ $ (1- |{P}_{3\mathrm{a}}-{P}_{3\mathrm{e}} | ) $$ \times (1- |{P}_{3\mathrm{a}}-{P}_{3\mathrm{p}} | ) \times $
    $ \left(1-|{P}_{3\mathrm{e}}-{P}_{3\mathrm{p}}|\right) $
      Z1—当前状态偏离历史经典运行状态的程度;Z2—未来状态偏离当前状态的程度;Z3—当前状态接近阈值的程度;Z4—未来状态偏离历史经典运行状态的程度;Z5—历史经典运行状态接近阈值的程度;Z6—未来状态接近阈值的程度;Z7—当前状态偏离历史经典运行状态的相对程度;Z8—当前状态偏离推荐运行状态的程度;Z9—状态的稳定程度;ΔP1g—第1个状态参数按照第g个共性指标定义计算的结果;ΔP1gO—第1个状态参数按照第g个共性指标定义的最优目标;下标th—阈值类的参考值;p—预测值;s—推荐运行值类的参考值;similarity相似度的计算采用余弦相似度。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-29
  • 修回日期:  2024-09-13
  • 网络出版日期:  2025-06-09
  • 刊出日期:  2025-06-09

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