核反應(yīng)堆壓力設(shè)備環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)與分析診斷研究

(中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，成都 610041)

0 引言

核反應(yīng)堆是可持續(xù)發(fā)展能源應(yīng)用的典范，為了保證反應(yīng)堆安全可靠地運(yùn)行，反應(yīng)堆內(nèi)的各種壓力設(shè)備與裝置需要進(jìn)行密封性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷，即泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)。目前主流的泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)有基于溫濕度探測(cè)、基于信號(hào)聲發(fā)射特性、基于攝像頭圖像識(shí)別、基于放射劑量探測(cè)等多種方法，大部分方法需要待設(shè)備泄漏達(dá)到臨界階段才能識(shí)別，而基于信號(hào)聲發(fā)射由于定位定量準(zhǔn)、敏感度較高、檢測(cè)技術(shù)不會(huì)對(duì)設(shè)備本身帶來影響成為當(dāng)下最適用的技術(shù)[1-2]?；诼暟l(fā)射技術(shù)研發(fā)的反應(yīng)堆一回路主管道和波動(dòng)管泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于福清56和巴基斯坦K2K3核電廠[3]，對(duì)核電廠的壓力邊界評(píng)估提供重要指標(biāo)，但總體上看應(yīng)用還不夠廣泛。與此同時(shí)，反應(yīng)堆中自主可控研制的其他新型壓力設(shè)備包括蒸汽發(fā)生器和閥門等的密封性能驗(yàn)證也需要進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)才能得到工程應(yīng)用，蒸汽發(fā)生器是一回路3個(gè)環(huán)路的熱交換壓力設(shè)備，反應(yīng)堆各種回路上配置有數(shù)量眾多的閥門，它們的環(huán)形密封面密封性能的監(jiān)測(cè)對(duì)于維護(hù)反應(yīng)堆的正常穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。

因此，有必要對(duì)核反應(yīng)堆壓力設(shè)備的環(huán)形密封面進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)與分析診斷，以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)其泄漏狀況，并推廣到其他類似環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)中，保證核反應(yīng)堆運(yùn)行的可靠性。本文將聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到自主化研制的新型蒸汽發(fā)生器的密封性能試驗(yàn)驗(yàn)證上，對(duì)蒸汽發(fā)生器最容易泄漏的環(huán)形密封面進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)與分析診斷，為蒸汽發(fā)生器的國(guó)產(chǎn)化研制及工程應(yīng)用提供可靠性的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)裝置及系統(tǒng)框架

1.1 試驗(yàn)裝置

蒸汽發(fā)生器是利用反應(yīng)堆中產(chǎn)生的高溫高壓微過熱蒸汽由過熱器加熱后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電的能源源頭，是反應(yīng)堆中的重要設(shè)備，其密封性能的評(píng)估對(duì)其長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性至關(guān)重要。為了對(duì)一種自主設(shè)計(jì)的新型蒸汽發(fā)生器進(jìn)行密封性能試驗(yàn)驗(yàn)證，需要針對(duì)其新的自緊式密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)，其密封原理是依靠密封墊片錐面與浮動(dòng)頂蓋的凸形面接觸實(shí)現(xiàn)，借助預(yù)緊螺栓達(dá)到預(yù)緊作用。試驗(yàn)裝置主要包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽調(diào)節(jié)閥、流量測(cè)量裝置、減溫水泵、壓力溫度調(diào)節(jié)裝置、緩沖器及相關(guān)閥門。其中，環(huán)形密封面為該蒸汽發(fā)生器最易發(fā)生泄漏的位置，因此將在環(huán)形密封面上進(jìn)行泄漏監(jiān)測(cè)與分析診斷。

如圖1所示為蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面的俯視圖，在密封頂蓋Φ600 mm空間內(nèi)周向焊接布置4個(gè)聲發(fā)射傳感器，且采用波導(dǎo)桿的安裝方式，以避免高溫高壓的過熱蒸汽對(duì)聲發(fā)射傳感器造成損壞，4個(gè)傳感器分別均勻安裝在環(huán)形密封面上，即0°、90°、180°、270°4個(gè)方向。

圖1 蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面俯視圖

S1～S4為安裝在環(huán)形密封面上的4個(gè)聲發(fā)射傳感器，它們布置在圓心對(duì)稱的位置但不在圓環(huán)上。若發(fā)生泄漏，則泄漏源點(diǎn)位于環(huán)形密封面以r為半徑的圓環(huán)上，并在整個(gè)密封面上蔓延，由于泄漏在二維平面上蔓延，其泄漏判斷和定位定量相對(duì)一維泄漏有難度，需要通過試驗(yàn)后的泄漏數(shù)據(jù)分析與診斷給出更為可靠的結(jié)論。

圖2 環(huán)形密封面聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖

1.2 系統(tǒng)框架

蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的框圖如圖2所示，聲發(fā)射是材料受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時(shí)以應(yīng)力波的形式釋放能量的現(xiàn)象[4]，若蒸汽發(fā)生器發(fā)生泄漏，其釋放的應(yīng)力波經(jīng)波導(dǎo)桿導(dǎo)出后由4路聲發(fā)射傳感器將其轉(zhuǎn)換為微電壓信號(hào)，經(jīng)前置放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行電氣隔離、程控放大、帶通濾波等信號(hào)處理，濾除由結(jié)構(gòu)、摩擦等因素產(chǎn)生的帶外噪聲后輸入到采集系統(tǒng)中，調(diào)理模塊同時(shí)運(yùn)用電路設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自我故障診斷，保證調(diào)理系統(tǒng)正確連接前端放大器且不存在短路等現(xiàn)象[5]。調(diào)理后的信號(hào)輸出至采集系統(tǒng)，采集的信號(hào)存入日常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫用于后續(xù)的泄漏數(shù)據(jù)分析與故障診斷分析，若明顯存在泄漏，則通過軟件界面的泄漏算法判斷及顯示并由報(bào)警系統(tǒng)輸出。

2 聲發(fā)射特性與軟件設(shè)計(jì)

2.1 聲發(fā)射信號(hào)特性

泄漏聲發(fā)射信號(hào)為超聲應(yīng)力波信號(hào)，該應(yīng)力波的頻率范圍主要集中在50～200 kHz，屬于中高頻的超聲信號(hào)，前端信號(hào)經(jīng)過前置放大器后的幅度為毫伏及毫伏以下，波形傳輸?shù)闹饕问綖槊}沖信號(hào)。

泄漏聲發(fā)射信號(hào)沿密封表面?zhèn)鞑ミ^程中將發(fā)生衰減，并具有隨距離指數(shù)衰減的特性[4-6]。設(shè)傳感器的位置與泄漏位置P的位置距離為，泄漏處聲發(fā)射信號(hào)值為，根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)在金屬壓力管道表明近似指數(shù)衰減的特性，有如下關(guān)系式：

Ui=UP·exp(-αLi)

其中：α為距離衰減常數(shù)，和環(huán)形密封面的制作材料、信號(hào)波的頻率有關(guān)。

由指數(shù)衰減公式可以得到衰減常數(shù)α的計(jì)算表達(dá)式為:

其中：Ui1Ui2為用于計(jì)算衰減常數(shù)而測(cè)試的聲發(fā)射有效值，Li1Li2為測(cè)試的距離值，通過試驗(yàn)預(yù)先測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)情況的兩組數(shù)據(jù)后即可求解衰減常數(shù)α，因此泄漏監(jiān)測(cè)與分析時(shí)算法將其視作已知常量進(jìn)行計(jì)算。

信號(hào)有效值可以轉(zhuǎn)換為泄漏定量結(jié)果，經(jīng)研究金屬壓力管道冷卻劑泄漏率G與信號(hào)有效值UP有下列經(jīng)驗(yàn)公式[7]：

logG=alogUP+b

2.2 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面的試驗(yàn)裝置和系統(tǒng)框架，通過Labview軟件開發(fā)了環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)軟件，其軟件流程圖如圖3所示，主要包括軟件運(yùn)行前的系統(tǒng)參數(shù)配置和軟件運(yùn)行后4個(gè)并行的流程。

圖3 環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)軟件流程圖

用戶登錄成功系統(tǒng)開始初始化，之后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，硬件參數(shù)設(shè)置包括聲發(fā)射傳感器靈敏度、轉(zhuǎn)換系數(shù)、通信串口、硬件板卡槽位、采樣頻率、采樣時(shí)間等參數(shù)。算法參數(shù)設(shè)置包括日常數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間、泄漏數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間、原始波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間、泄漏初步/終判診斷時(shí)間及達(dá)標(biāo)百分比門限等參數(shù)。

軟件配置完成正常運(yùn)行時(shí)，主要分為聲發(fā)射信號(hào)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障診斷監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)庫查詢4個(gè)流程。

聲發(fā)射信號(hào)采集通過便攜式工控機(jī)里的NI-6356采集板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，由于聲發(fā)射信號(hào)頻率較高且變化緩慢，一般設(shè)置為每隔1 s采集一次，采樣率設(shè)置為1 MHz，每次采集50 ms的數(shù)據(jù)。日常原始數(shù)據(jù)間隔滿足條件后將波形數(shù)據(jù)存入文件以供后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

聲發(fā)射信號(hào)采集后需要提取信號(hào)特征量，主要包括信號(hào)頻率、有效值、倍頻幅值等。提取的特征用于異常鑒別的報(bào)警，通常選取信號(hào)有效值特征量與閾值比較來進(jìn)行判別。

試驗(yàn)中采集的聲發(fā)射信號(hào)還需要扣除掉背景噪聲信號(hào)以保證泄漏判斷的準(zhǔn)確性，設(shè)采集檢測(cè)的背景噪聲水平為U0，Ui是實(shí)際測(cè)量的聲發(fā)射信號(hào)的有效值，對(duì)Ui按下式處理，獲取實(shí)際的泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平。

最后，對(duì)U采用下式作為泄漏鑒別關(guān)系式：

P(U≥n)≥p

即在一段時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)真實(shí)的泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平大于設(shè)定閾值n的概率滿足p(1>p>0)，即認(rèn)為泄漏發(fā)生。實(shí)際試驗(yàn)中，選定的泄漏初步及終判診斷時(shí)間分別為3分鐘和10分鐘，對(duì)應(yīng)達(dá)標(biāo)概率設(shè)置為0.8和0.9。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集的本底噪聲進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)平均后設(shè)置閾值n，參考華龍一號(hào)主管道和波動(dòng)管LBB泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的閾值設(shè)置思路，結(jié)合聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最小泄漏率監(jiān)測(cè)靈敏度為0.2 L/min的特性，一般設(shè)置閾值為現(xiàn)場(chǎng)本底的2～3倍。若數(shù)據(jù)滿足判定條件，即達(dá)到報(bào)警輸出條件。

報(bào)警條件觸發(fā)后根據(jù)設(shè)置的泄漏原始信號(hào)存儲(chǔ)間隔和泄漏數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)間隔分別保存泄漏波形數(shù)據(jù)和特征量數(shù)據(jù)于文件夾和數(shù)據(jù)庫中，以用于后續(xù)診斷分析，同時(shí)通過報(bào)警信號(hào)顯示器輸出紅色泄漏顯示。

在軟件監(jiān)測(cè)過程中，通過調(diào)理模塊電路設(shè)計(jì)獲取特定支路電流或電壓等方式進(jìn)行故障診斷監(jiān)測(cè)，包括短路、斷路、欠壓和過載。短路和斷路監(jiān)測(cè)確認(rèn)調(diào)理模塊與前端前置放大器的連接正常，欠壓監(jiān)測(cè)保證調(diào)理模塊對(duì)前置放大器提供的工作電源滿足要求，過載監(jiān)測(cè)保證信號(hào)在一個(gè)范圍內(nèi)不對(duì)設(shè)備造成損害。故障診斷設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

暫停監(jiān)測(cè)時(shí)可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的顯示、查詢與離線數(shù)據(jù)的分析，包括趨勢(shì)分析、特征量分析與文字報(bào)告。趨勢(shì)分析可根據(jù)選定的時(shí)間段進(jìn)行曲線趨勢(shì)的顯示，并可結(jié)合特征量分析及現(xiàn)有的趨勢(shì)給出未來一段時(shí)間的預(yù)測(cè)作參考，文字報(bào)告根據(jù)分析的結(jié)果自動(dòng)形成，作為離線分析的總結(jié)。

按上述編程思路及故障診斷方法進(jìn)行軟件編程，并生成軟件泄漏仿真數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)根據(jù)環(huán)形密封面4個(gè)象限的不同角度、例如45°、135°、210°、280°等，按照泄漏指數(shù)衰減的規(guī)律生成，導(dǎo)入批量數(shù)據(jù)后通過軟件故障診斷算法診斷驗(yàn)證，與輸入數(shù)據(jù)一一對(duì)比，結(jié)果與預(yù)期相符。因此，該軟件可應(yīng)用到后續(xù)的蒸汽發(fā)生器等比例泄漏試驗(yàn)及真實(shí)密封性能驗(yàn)證試驗(yàn)中。

3 蒸汽發(fā)生器試驗(yàn)

蒸汽發(fā)生器試驗(yàn)分為等比例模擬件的泄漏模擬試驗(yàn)及蒸汽發(fā)生器的真實(shí)環(huán)路密封驗(yàn)證試驗(yàn)。

3.1 泄漏模擬試驗(yàn)

通過制作蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面的等比例縮小模擬件對(duì)聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行真實(shí)泄漏情況下的檢驗(yàn)。試驗(yàn)選用材料為0Cr18Ni10Ti的模擬件，預(yù)先在液壓疲勞試驗(yàn)裝置上，進(jìn)行循環(huán)疲勞加載，使環(huán)形密封面預(yù)制的軸向溝槽直至裂紋貫穿，并達(dá)到一定的泄漏率，模擬件密封頂蓋為Φ300 mm空間，聲發(fā)射傳感器均勻安裝在密封面上。

將制備的蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面裂紋模擬件焊接在試驗(yàn)裝置回路中，整個(gè)試驗(yàn)裝置全部包裹保溫棉，試驗(yàn)介質(zhì)為水，通過壓力調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)密封面穿透裂紋不同的泄漏率，開展數(shù)個(gè)升降溫循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)中的本底噪聲為0.007～0.010 V左右，根據(jù)前述理論將泄漏報(bào)警的最小閾值設(shè)置為0.02 V。

通過聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)中1個(gè)完整的升降溫循環(huán)過程的聲發(fā)射采集數(shù)據(jù)如圖4所示，壓力由0 MPa升高至7 MPa作為預(yù)熱，再由7 Mpa升至14 Mpa最后降至7 MPa，圖中4個(gè)通道的數(shù)據(jù)趨勢(shì)隨著模擬件泄漏率的變化而變化，并且都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于泄漏的報(bào)警鑒別閾值。因此，通過泄漏模擬試驗(yàn)證明該聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)到試驗(yàn)件的介質(zhì)泄漏，可用于真實(shí)試驗(yàn)件的泄漏監(jiān)測(cè)中，該試驗(yàn)中獲取的真實(shí)泄漏的波形數(shù)據(jù)也將用于后續(xù)真實(shí)試驗(yàn)件的泄漏診斷分析中。

圖4 泄漏模擬試驗(yàn)真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)時(shí)間分布圖

3.2 蒸汽發(fā)生器密封驗(yàn)證試驗(yàn)

將蒸汽發(fā)生器置于環(huán)路中，按照第一節(jié)所述的試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)回路及系統(tǒng)框架進(jìn)行試驗(yàn)的搭建，分別通過鍋爐的過熱和水作為介質(zhì)，開展數(shù)個(gè)升溫升壓、降溫降壓及瞬態(tài)工況下長(zhǎng)達(dá)一周的蒸汽發(fā)生器連續(xù)密封性能試驗(yàn)，通過聲發(fā)射泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)讀取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)每1 s采集一次，并按每秒鐘的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行3分鐘和10分鐘的統(tǒng)計(jì)判斷。數(shù)據(jù)庫日常數(shù)據(jù)采用1 min記錄一次作為后續(xù)分析使用，試驗(yàn)過程中蒸汽發(fā)生器未觸發(fā)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警。具體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在下節(jié)中闡述。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)后為了從理論上確認(rèn)環(huán)形密封面未發(fā)生泄漏，還需對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次剖析，并結(jié)合3.1節(jié)等比例件的真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以確保環(huán)形密封面的密封是穩(wěn)定可靠的。本節(jié)從數(shù)據(jù)關(guān)系擬合和數(shù)據(jù)分布兩個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比分析[8]。

4.1 數(shù)據(jù)擬合分析

如圖5所示為環(huán)形密封面模擬泄漏試驗(yàn)真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)擬合示意圖，對(duì)試驗(yàn)中幅值較大的其中3個(gè)傳感器的聲發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可以得到兩兩之間的關(guān)系式分別符合：Y=0.251 5*exp(0.868 9*x)、Y=0.291 8*exp(1.103*x)、Y=0.188 1*exp(1.357*x)，式中x和Y分別代表橫縱坐標(biāo)的數(shù)值，總體上都呈現(xiàn)為指數(shù)的關(guān)系，符合第3節(jié)中聲發(fā)射信號(hào)的指數(shù)衰減特性。

圖5 泄漏模擬試驗(yàn)真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)擬合示意圖

如圖6所示為蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面數(shù)據(jù)擬合示意圖，對(duì)環(huán)形密封面布置的4個(gè)聲發(fā)射信號(hào)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行兩兩擬合，可以得到傳感器1與其它3個(gè)傳感器的關(guān)系分別為：Y=1.038x-0.000 79、Y=1.711x-0.002 75、Y=0.904 9x-0.000 22，總體上都呈現(xiàn)為線性的關(guān)系。

圖6 蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面數(shù)據(jù)擬合示意圖

對(duì)比兩個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果并分析可以得到，若蒸汽發(fā)生器發(fā)生泄漏，由于環(huán)形密封面為自主化研制的蒸汽發(fā)生器上唯一涉及焊接的部位，因此等同于環(huán)形密封面發(fā)生泄漏，根據(jù)環(huán)形密封面上的泄漏點(diǎn)至傳感器的傳輸距離信號(hào)應(yīng)該仍然表現(xiàn)為指數(shù)衰減的形式，而試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合后卻服從線性的關(guān)系，這主要是因?yàn)樵囼?yàn)的各種本底噪聲、儀器噪聲、主泵振動(dòng)、水利摩擦等噪聲通過各種介質(zhì)的傳播在4個(gè)聲發(fā)射傳感器的探測(cè)上趨勢(shì)是基本一致的，據(jù)此可以判斷試驗(yàn)中蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面未發(fā)生泄漏。

因此，從數(shù)據(jù)擬合角度分析蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面的密封性能是可靠的，試驗(yàn)中介質(zhì)未泄漏。

4.2 數(shù)據(jù)分布分析

如圖7所示為泄漏模擬試驗(yàn)真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)的分布擬合圖，對(duì)幅值較大的3個(gè)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)分布處理，通過比較正態(tài)分布、指數(shù)分布、線性分布對(duì)數(shù)正態(tài)分布等常用分布的擬合效果，發(fā)現(xiàn)泄漏數(shù)據(jù)使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布的擬合效果最好，3個(gè)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)通道基本分別服從：(1.216 1,2.347)、(1.024, 1.331)、(1.001, 1.754)均值方差的對(duì)數(shù)正態(tài)數(shù)據(jù)分布特性，圖中包含擬合的曲線和數(shù)據(jù)概率密度分布圖，橫坐標(biāo)表示監(jiān)測(cè)的聲發(fā)射有效值，縱坐標(biāo)表示概率密度。在數(shù)值特性方面，監(jiān)測(cè)值覆蓋面設(shè)計(jì)0～5 V的廣域范圍，取決于泄漏的發(fā)展程度及快慢，由于聲發(fā)射本底噪聲一般為0.005～0.02之間，監(jiān)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過本底的3倍幅值，從理論上可以說明模擬件發(fā)生了泄漏。

圖7 泄漏模擬試驗(yàn)真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)分布擬合

如圖8所示為蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面數(shù)據(jù)的分布擬合圖，從環(huán)形密封面上選取其中的3個(gè)聲發(fā)射傳感器對(duì)其監(jiān)測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)分布處理，發(fā)現(xiàn)沒有特別適用的分布可以擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)。作為與真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)的對(duì)比，用對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合環(huán)形密封面數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)幅值很小的時(shí)候試驗(yàn)數(shù)據(jù)有較大的分布量，數(shù)據(jù)集中處分布的峰值與實(shí)際數(shù)據(jù)的峰值擬合后概率密度相差接近3倍。在數(shù)值特性方面，監(jiān)測(cè)幅值一般都不超過0.02 V，試驗(yàn)數(shù)據(jù)大部分分布在0.007～0.01 V范圍內(nèi)，基本與試驗(yàn)的實(shí)際本底噪聲一致，試驗(yàn)整個(gè)階段監(jiān)測(cè)值都未能在3～10分鐘的穩(wěn)定時(shí)間段內(nèi)超過本底的3倍。對(duì)比真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)和環(huán)形密封面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分布可以證明蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面未發(fā)生泄漏。

因此，從數(shù)據(jù)擬合和數(shù)據(jù)分布的角度綜合分析，蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面未發(fā)生介質(zhì)泄漏。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)核反應(yīng)堆壓力設(shè)備環(huán)形密封面的密封性能驗(yàn)證需求，將聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到自主化研制的新型蒸汽發(fā)生器的密封性能驗(yàn)證上，搭建了蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)編寫了軟件框架程序，并通過等比例試驗(yàn)件的泄漏模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)設(shè)備的有效性。通過開展數(shù)個(gè)升降溫循環(huán)試驗(yàn)對(duì)蒸汽發(fā)生器密封性能進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)中未觸發(fā)泄漏報(bào)警算法。試驗(yàn)后結(jié)合模擬件泄漏的真實(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，通過數(shù)據(jù)擬合與數(shù)據(jù)分布兩個(gè)角度與模擬件真實(shí)泄漏數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，證明了自主設(shè)計(jì)的新型蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面未發(fā)生介質(zhì)泄漏，密封性能驗(yàn)證可靠。

圖8 蒸汽發(fā)生器環(huán)形密封面數(shù)據(jù)分布擬合