核岛主泵知识

1、由以上分析知，基于数学模型的故障诊断方法首先必须获取系统精确的数学模型，对于非 线性系统来说，获取系统精确的数学模型是不可能的。因为基于知识的故障诊断方法不需要 系统精确的数学模型，所以，目前该类方法是研究非线性系统故障诊断的热点问题Cal。在 基于知识的故障诊断的几类方法中，神经网络的不足之处是必须有足够的学习样本刁能保 证诊断的可靠性以及系统故障知识分布在神经网络的权值中而缺乏透明性;对于复杂系统， 模糊方法的不足是要建立正确的模糊规则和隶属函数是非常困难的，并且随着变量的增加很 快会出现规则的“组合爆炸”；专家系统的问题是知识获取上的困难和专家知识的局限性以 及知识表示上的难度使得知识库

2、不完备等，并因缺乏自学习功能使其不能自我完善;粗糙集 理论具有对不完备知识学习的能力，从而获取知识。核能发展超过了半个世纪，而且达到了如此大规模的利用，最严重的事故仅有两次。尽管世 界上的核电站已有丰富的运行经验和良好的安全一记录，但是由于核污染对于人体健康的影 响，核反应堆的安全问题仍然是核能发展中人们最为关注的问题。1979年美国三哩岛核电站发生过堆芯熔化事故，在事故开始很短的一段时间内，由于事故 的迅速传播，在控制室内几乎同时有100多个警报器紧急报警，面对极度超载的高密度信息， 一由于操纵员不具备处理紧急故障的能力，错误地关闭了紧急冷却系统，使反应堆堆芯遭到 严重损坏，发生核燃料在安全

3、壳内扩散事故，经济损失达10多亿美元。1986年前苏联切尔诺贝利核反应堆发生核燃料外泄事故，不仅造成了人员伤亡和严重 的财产损失，而且还造成了不可挽回的社会影响，这是核能发展史上最严重的一次事故。 由于故障诊断系统与核动力装置的安全相关，目前真正投入运行的系统几乎没有。在故障诊 断专家系统的开发时不但要选择合理有效的诊断方法，而且要规范开发过程和完善测试手段。 随着人们对这些环节的重视和技术的进步，故障诊断系统最终将成为核动力装置运行的重要 辅助手段。 模拟机由于系统的复杂性及安全性的需要，核动力装置需要监测的参数十分丰富，即便是训练有素 的操纵人员也难保不发生失误。反应堆设备一般应该是一种安

4、全裕度很大、屏蔽良好的装置，且不易或不便进行试验和模拟， 这给故障诊断带来一定的困难。对于主冷却剂泵这样的旋转机械的故障诊断，传统的诊断方法，包括时域分析方法和频域分 析方法，它们对旋转机械的分布式故障有很好的诊断效果，但是对于旋转机械的局部缺陷， 这些诊断方法的应用效果不太理想，因为存在局部故障的旋转机械啮合时会产生周期性瞬时 冲击，形成冲击振动，使得原来的平稳振动信号成为非平稳振动信号。而且这种冲击故障幅 度较弱，一般冲击比较轻微，尤其是在冲击故障的早期。经典的功率谱方法难以检测出信噪 比较低的故障特征信号，即对噪声无免疫力，并且对微弱的故障特征信号不敏感，影响了诊 断的可靠性和精确性，小

5、波分析具有多尺度性和“数学显微”特性，这些特性使得小波分析 能识别振动信号中的突变信号。主泵在运行时，由于制造不良、操作或维护不善，会产生各 种形式的故障，故障形式又因主泵轴承材料、热处理、运转状态等因素的不同而不同，同时 由于运行环境的影响很容易产生各种噪声的干扰，因此可以利用小波分析的多尺度及“数学 显微，特性对故障特性进行识别。对于主泵其常见的主泵故障有开裂纹、不对中故障、转子弯曲故障等，主泵故障诊断分 为四个步骤:信号检测、特征提取信号处理）、状态识别和诊断决策。小波分析通过对旋转机 械的振动信号低频部分采用高频率分辨率和低时间分辨率分析，对高频信号采用低频率分辨 率和高时间分辨率分析

6、，对信号进行精细分析，从而提取故障的特征。一体化反应堆主泵具有如下特点：1） 一体化主泵通过套管与反应堆压力容器内，出现故障后维修具有一定困难 2）几台主泵叶轮位于同一压力容器内，相互干扰。舰船用压水堆在发展过程中，在堆结构和系统布置型式上的变化大体经历了三代:第一 代为分散布置，如美国的“鲤鱼”号核潜艇、美国的“萨瓦纳”和日本的“陆奥”核商船， 以及前苏联的“列宁”号破冰船;第二代为紧凑布置，如前苏联的“北极”号破冰船;第三代 为一体化布置，如法国的C.A.P系列堆s、德国“奥托哈恩，核矿沙船采用的FDR反应堆。分散布置压水堆是将反应堆堆芯和控制捧及其驱动机构放在反应堆压力容器内构成 堆本体

7、;采用大直径管道把反应堆本体、主冷却剂泵、蒸汽发生器和主闸阀连接起来，组成 反应堆冷却剂系统。现役的核电站和潜艇核动力大多是这种堆型。紧凑布置压水堆(也称堆外一体化压水堆或半一体化堆)是将反应堆本体与冷却剂泵 和蒸汽发生器采用较短的双层套管连接起来，形成反应堆一回路系统。这样就缩短了主管道， 取消了主闸阀，使系统布置更紧凑。俄罗斯的“台风”级核潜艇采用了这种堆型。一体化布置压水堆是将蒸汽发生器、主冷却剂泵装在反应堆压力容器内，完全取消了 主管道和主闸阀，整个冷却剂都在压力容器内循环流动。一体化压水堆具有系统简单，体积 小、重量轻、一回路流动阻力小、自然循环能力高的特点。由于取消了主管道，消除了

8、主 管道双端断裂的大破口失水事故和由此造成的堆芯熔化事故。这种堆型非常有利于核潜艇的 小型化和提高航速，并且具有较高的安全可靠性。一体化压水堆安全壳基本原理与回路型堆基本相同。安全壳具有如下功能防止安全壳内事故对外部的影响，特别是阻止堆芯释放出的放射性防止外部撞击。所谓专家系统就是利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识，来解决过去需 要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统。医学专家能够针对不同的症状，做出恰当的 诊断并开据处方。地质专家可以根据地质资料和勘探数据;判断什么地方有矿藏，是否有开 采价值。其他领域的专家，依据他们的学识，依据他们在独自经历中积累起来的经验和练就 的本领，

9、可以解决现实中的许多问题。那么，如何应用人工智能日趋成熟的各种技术，将专 家的知识和经验以适当的形式存入计算机，利用类似专家的思维规则，对事例的原始数据， 进行逻辑或可能性的推理、演绎，并做出判断和决策，这就是专家系统的任务。根据定义，专家系统应具备以下几个功能：Cl)存储问题求解所需的知识。存储具体问题求解的初始数据和处理过程中涉及到的各种信息，如中间结果、目标。根据当一前输入的数据，利用己有知识，按照一定的推理策略，去解决当前问题， 并能控制和协调整个系统。能够对推理过程、结论或系统自身行为做出必要的解释，如解题步骤、处理策略、 选择处理方法的理由、系统求解某种问题的能力、系统如何组织和管

10、理其自身知识等。这样 既便于用户的理解和接受，同时也便于系统的维护。提供知识获取、机器学习以及知识库的修改、扩充和完善等维护手段，只有这样 才能更有效地提高系统的问题求解能力及准确性。提供一种用户接口，既便于用户使用， 又便于分析和理解用户的各种要求和请求。这里强调指出，存储知识和运用知识进行 问题求解是专家系统的两个最基本功能。其中知识库、推理机和综合数据库是目前大多 数专家系统的主要内容，而知识获取程序、解释 程序和专门的人机接口是所有专家系统都期望 具有的三个模块，但它们并不是都得到了实现。 一般结构中各模块的功能和作用简述如下：Cl)知识库。知识库是知识存储的空间，用于存储领域内的原理

11、性知识、专家的经 验知识及有关的事实等。这些专门知识包含与领域相关的书本知识、常识性知识以及专家凭 经验得到的试探性知识。专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维 方式进行的，这样知识库中拥有知识的数量和质量就成为一个专家系统中系统性能和问题求 解能力的关键因素。因此，知识库的建立是建造专家系统的中心任务。知识库的知识来源于 知。识获取机构，同时又为推理机求解问题提供了所需的知识。知识库管理系统负责对知识库中的知识进行组织、维护、检索等。专家系统中其它任 何部分都要与知识库发生联系，都必须通过知识库管理系统来完成。用以存放领域专家提供 的专门知识，C2)综合数据库。用于存放关

12、于问题求解的初始数据、求解状态、中间结果、假设、 目标以及最后求解结果。数据库又称“黑板，.“综合数据库”等。它是用于存放用户提供 的初始事实、问题描述以及系统运行过程中的中间结果、最终结果的工作存储器。小波分析83 ( Wavelet Analysis)即小波变换是二十世纪九十年代中期发展起来的一种新 的数学理论和方法，它被认为是傅立叶分析方法的突破性进展。小波分析优于傅立叶分析之处在于$4:小波分析在时域和频域同时具有良好的局部 化性质。因为小波函数是紧致集，而Fourier变换的三角正、余弦的区间是无穷区间，所以 小波变换可以对高频成分采用逐渐精细的时域或空间域，取代了步长，从而可以聚焦

13、到对象 的任意细节。它与Fourie:变换、窗口 Fourie:变换(Gabo:变换)相比，是一个时间和频率的局 域变换，因而能有效的从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多 尺度细化分析(Multiscale Analysis)，解决了 Fourier变换不能解决的许多困难问题。形象地 说，小波分析相当于一个显微镜，具有放大、缩小和平移等功能，通过检查不同放大倍数下 的变化来研究信号的动态特性。因此，小波变化被誉为“数学显微镜”，它是调和分析发展 史上里程碑式的进展。二进正交小波的基本小波一般都具有紧致集或衰减极快的特点。增加紧致集长度，相当于 降低了带通滤波器的通频带宽，反映局部形态的能力就越强;基本小波的消失矩阶数N越大， 降噪能力越强。因此，选择二进正交小波的时候，应选择紧致区间大的、高阶消失矩的正交 小波作为基本小波，这样能有效地消除噪声。db系列基本小波是典型的具有紧致光滑的正