像与可编程逻辑门中预先存储的反应堆主栗正常运行工况及各种故障工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，并自动判断故障的类型及事故演变的进展情况，此时，操作员根据给出的预判断结果，严密监视故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及事故演变的进展情况；
[0029]数据传输网络，包括第一层数据传输网络和第二层数据传输网络；第一层数据传输网络同步的传输核反应堆主栗实时运行的相关参数至数据前端处理单元；第二层数据传输网络进行可编程逻辑门阵列、数据前端处理单元以及核反应堆DCS系统之间的数据通
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[0030]反应堆主栗正常运行状态下，其灰度图像如图2所示，图像均匀、连续、重复性好，说明各监测点处的参数稳定、正常。当一回路主栗突然发生卡轴故障，即反应堆冷却剂栗转轴瞬时卡死，受影响环路的冷却剂流量迅速减小，此时其灰度图像如图5所示，在采样点400处，灰度图像发生突变，灰度图像上代表一回路流量的条纹发生突变，色彩变暗，流量迅速变小，栗的进口压力激增，出口压力瞬间变小，压力条纹突变，栗的转速骤变为零，其相应条纹变成白色；此时，将由反应堆冷却剂低流量信号触动反应堆停堆，灰度图像上代表反应堆核功率的条纹发生突变，色彩变成白色，核功率降为零；随着反应堆的停堆，储存在燃料棒中的热量持续传递给冷却剂，这将导致冷却剂温度升高，体积膨胀，同时故障环路蒸汽发生器传热管外侧的传热量减少，这将导致反应堆冷却剂的波动而流入稳压器，反应堆冷却剂系统压力升高，波动流量进入稳压器将会压缩蒸汽空间，依次触动稳压器自动喷淋系统，并使得稳压器安全阀开启。这体现在灰度图像上就是，发生卡轴故障后，在接下来的每个采样周期内，灰度图像上代表不同参数的条纹会依次发生相应的变化，代表冷却剂温度的条纹发生突变，代表冷却剂系统压力的条纹发生突变，代表稳压器喷淋系统的条纹发生突变，代表稳压器安全阀的条纹发生突变，同时反应堆的其他相关参数也相继发生一系列变化。此时，系统通过对灰度图像做边缘检测，截取故障灰度图和存储的标准正常工况及事故图像进行对比分析，系统将匹配出主栗卡轴事故基准图(图4基于灰度图像的反应堆主栗故障辅助诊断系统的基准主栗卡轴故障工况图像)，预判断该故障是主栗卡轴故障，并将结果传递至操作员站。操作员根据系统的预判断，严密监视主栗卡轴事故相关参数的变化，主栗转速为零，一回路流量骤降，主栗出口压力骤降，随即一回路冷却剂温度升高，反应堆系统压力升高，从而最终确认主栗卡轴事故的发生。
[0031]实施例2:
[0032]使用基于灰度图像的核反应堆主栗故障辅助诊断系统，完成一回路主栗断电故障诊断的过程。
[0033]一回路主栗断电的故障诊断过程同实施例1的故障诊断过程基本相同。
[0034]主栗断电的物理过程与主栗卡轴的物理过程基本一致，不同之处在于主栗断电后一回路冷却剂流量随着栗的堕转从稳态流量逐渐减小，是一个渐变的过程，同时主栗的进出口压力的变化也没有卡轴那样剧烈的突变，最重要的是栗的转速不会突然变为零，而是一个逐渐减小的过程，其后的物理过程与卡轴故障相同，也都是由冷却剂流量丧失导致的反应堆运行异常。
[0035]这体现在灰度图像上就是，如图7基于灰度图像的反应堆主栗故障辅助诊断系统的主栗断电故障工况图像所示，发生主栗断电故障后，代表栗的转速的条纹Rl渐变，代表一回路冷却剂流量的条纹Ql逐渐渐变，冷却剂流量逐渐减小，栗的出口压力Pl逐渐减小，同时在接下来的每个采样周期内，灰度图像上代表不同参数的条纹会依次发生相应的变化，代表冷却剂温度的条纹Tl发生突变，代表冷却剂系统压力的条纹P2发生突变，代表稳压器喷淋系统的条纹R2发生突变，代表稳压器安全阀的条纹Q2发生突变，同时反应堆的其他相关参数也相继发生一系列变化。此时，系统通过对灰度图像做边缘检测，截取故障灰度图和存储的标准正常工况及事故图像进行对比分析，系统将匹配出主栗断电故障基准图(图6基于灰度图像的反应堆主栗故障辅助诊断系统的基准主栗断电故障工况图像)，预判断该故障是主栗断电故障，并将结果传递至操作员站。操作员根据系统的预判断，严密监视主栗断电事故相关参数的变化，主栗转速为渐变，一回路流量渐变，主栗出口压力渐变，随即一回路冷却剂温度升高，反应堆系统压力升高，从而最终确认主栗断电事故的发生。
[0036]显而易见，所述的实施例仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。
【主权项】
1.一种基于灰度图像的核反应堆主栗故障辅助诊断系统，其特征在于:包括数据前端处理单元、可编程逻辑门阵列、数据传输网络； 数据前端处理单元，采集反应堆主栗实时运行的相关数据信号，对该相关数据信号分析整合后生成与反应堆主栗实时运行的相关参数矩阵，经过进一步转换，使相关参数矩阵规范化，然后转化成反应堆主栗实时运行的灰度图像；同时，数据前端处理单元还能将可编程逻辑门阵列反馈回的信号经简单处理传递给核反应堆DCS系统； 可编程逻辑门阵列，其中存储了反应堆主栗正常运行工况下的灰度图像数据，能将数据前端处理单元传输过来的反应堆主栗实时运行的灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主栗正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，并自动判断故障的类型及进程，进程即事故演变的进展情况，此时，操作员根据给出的预判断结果，严密监视故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认故障的类型及进程； 数据传输网络，包括第一层数据传输网络和第二层数据传输网络；第一层数据传输网络同步的传输核反应堆主栗实时运行的相关参数至数据前端处理单元；第二层数据传输网络进行可编程逻辑门阵列、数据前端处理单元以及核反应堆DCS系统之间的数据通信。2.—种基于灰度图像的核反应堆主栗故障辅助诊断方法，其特征在于步骤如下: 在可编程逻辑门阵列中首先存储好反应堆主栗正常运行工况下及各种事故工况下的灰度图像数据； 经第一层数据传输网络，数据前端处理单元采集核反应堆主栗运行的实时相关数据，经过数据前端处理单元的分析整合后生成与反应堆主栗实时运行的相关参数矩阵，再经过数据前端处理单元进一步转换，使参数矩阵规范化，然后将参数矩阵转化成灰度图像，再由第二层数据传输网络将灰度图像的相关信息传递至可编程逻辑门阵列； 可编程逻辑门阵列能将数据前端处理单元传输过来的核反应堆主栗实时运行灰度图像进行图像相关性算法分析处理，并与反应堆主栗正常运行工况及各种事故工况的灰度图像数据进行对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的图像，然后自动判断故障的类型及进程，进程即事故演变的进展情况，并将诊断结果反馈给数据前端处理单元，并由反应堆DCS系统，将诊断结果传递至操作员站，此时，操作员根据给出的预判断结果，严密监视反应堆主栗故障工况下灰度图像上相关参数的变化，最终确认反应堆主栗故障的类型及进程。
【专利摘要】本发明涉及一种基于灰度图像的核反应堆主泵故障辅助诊断系统及方法，其主要是让数据前端处理单元采集反应堆运行的实时相关数据，经过其处理单元的分析整合后生成与反应堆实时运行相关的动态矩阵，再经进一步转换，使动态矩阵规范化，然后生成灰度图像。可编程逻辑门阵列将数据前端处理单元传输过来的灰度图像与存储在数据库中的反应堆主泵正常工况和事故工况下的标准灰度图像进行相关性运算和对比分析，找出相关性最大，匹配度最高的故障图像，由系统自动判断故障的类型及进程，并将诊断结果反馈到操作员站，此时，操作员根据系统给出的预判断结果，严密监视该故障工况下灰度图像上相关重要参数的变化，最终确认主泵故障的类型及进程。
【IPC分类】G21C17/06
【公开号】CN105097057
【申请号】CN201510555036
【发明人】张光雨, 汪建业, 宋勇, 杨明翰, 徐鹏
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月28日