核島主泵知識

1、由以上分析知，基于數(shù)學模型的故障診斷方法首先必須獲取系統(tǒng)精確的數(shù)學模型，對于非 線性系統(tǒng)來說，獲取系統(tǒng)精確的數(shù)學模型是不可能的。因為基于知識的故障診斷方法不需要 系統(tǒng)精確的數(shù)學模型，所以，目前該類方法是研究非線性系統(tǒng)故障診斷的熱點問題Cal。在 基于知識的故障診斷的幾類方法中，神經(jīng)網(wǎng)絡的不足之處是必須有足夠的學習樣本刁能保 證診斷的可靠性以及系統(tǒng)故障知識分布在神經(jīng)網(wǎng)絡的權值中而缺乏透明性;對于復雜系統(tǒng)， 模糊方法的不足是要建立正確的模糊規(guī)則和隸屬函數(shù)是非常困難的，并且隨著變量的增加很 快會出現(xiàn)規(guī)則的“組合爆炸”；專家系統(tǒng)的問題是知識獲取上的困難和專家知識的局限性以 及知識表示上的難度使得知識庫

2、不完備等，并因缺乏自學習功能使其不能自我完善;粗糙集 理論具有對不完備知識學習的能力，從而獲取知識。核能發(fā)展超過了半個世紀，而且達到了如此大規(guī)模的利用，最嚴重的事故僅有兩次。盡管世 界上的核電站已有豐富的運行經(jīng)驗和良好的安全一記錄，但是由于核污染對于人體健康的影 響，核反應堆的安全問題仍然是核能發(fā)展中人們最為關注的問題。1979年美國三哩島核電站發(fā)生過堆芯熔化事故，在事故開始很短的一段時間內，由于事故 的迅速傳播，在控制室內幾乎同時有100多個警報器緊急報警，面對極度超載的高密度信息， 一由于操縱員不具備處理緊急故障的能力，錯誤地關閉了緊急冷卻系統(tǒng)，使反應堆堆芯遭到 嚴重損壞，發(fā)生核燃料在安全

3、殼內擴散事故，經(jīng)濟損失達10多億美元。1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核反應堆發(fā)生核燃料外泄事故，不僅造成了人員傷亡和嚴重 的財產(chǎn)損失，而且還造成了不可挽回的社會影響，這是核能發(fā)展史上最嚴重的一次事故。 由于故障診斷系統(tǒng)與核動力裝置的安全相關，目前真正投入運行的系統(tǒng)幾乎沒有。在故障診 斷專家系統(tǒng)的開發(fā)時不但要選擇合理有效的診斷方法，而且要規(guī)范開發(fā)過程和完善測試手段。 隨著人們對這些環(huán)節(jié)的重視和技術的進步，故障診斷系統(tǒng)最終將成為核動力裝置運行的重要 輔助手段。 模擬機由于系統(tǒng)的復雜性及安全性的需要，核動力裝置需要監(jiān)測的參數(shù)十分豐富，即便是訓練有素 的操縱人員也難保不發(fā)生失誤。反應堆設備一般應該是一種安

4、全裕度很大、屏蔽良好的裝置，且不易或不便進行試驗和模擬， 這給故障診斷帶來一定的困難。對于主冷卻劑泵這樣的旋轉機械的故障診斷，傳統(tǒng)的診斷方法，包括時域分析方法和頻域分 析方法，它們對旋轉機械的分布式故障有很好的診斷效果，但是對于旋轉機械的局部缺陷， 這些診斷方法的應用效果不太理想，因為存在局部故障的旋轉機械嚙合時會產(chǎn)生周期性瞬時 沖擊，形成沖擊振動，使得原來的平穩(wěn)振動信號成為非平穩(wěn)振動信號。而且這種沖擊故障幅 度較弱，一般沖擊比較輕微，尤其是在沖擊故障的早期。經(jīng)典的功率譜方法難以檢測出信噪 比較低的故障特征信號，即對噪聲無免疫力，并且對微弱的故障特征信號不敏感，影響了診 斷的可靠性和精確性，小

5、波分析具有多尺度性和“數(shù)學顯微”特性，這些特性使得小波分析 能識別振動信號中的突變信號。主泵在運行時，由于制造不良、操作或維護不善，會產(chǎn)生各 種形式的故障，故障形式又因主泵軸承材料、熱處理、運轉狀態(tài)等因素的不同而不同，同時 由于運行環(huán)境的影響很容易產(chǎn)生各種噪聲的干擾，因此可以利用小波分析的多尺度及“數(shù)學 顯微，特性對故障特性進行識別。對于主泵其常見的主泵故障有開裂紋、不對中故障、轉子彎曲故障等，主泵故障診斷分 為四個步驟:信號檢測、特征提取信號處理）、狀態(tài)識別和診斷決策。小波分析通過對旋轉機 械的振動信號低頻部分采用高頻率分辨率和低時間分辨率分析，對高頻信號采用低頻率分辨 率和高時間分辨率分析

6、，對信號進行精細分析，從而提取故障的特征。一體化反應堆主泵具有如下特點：1） 一體化主泵通過套管與反應堆壓力容器內，出現(xiàn)故障后維修具有一定困難 2）幾臺主泵葉輪位于同一壓力容器內，相互干擾。艦船用壓水堆在發(fā)展過程中，在堆結構和系統(tǒng)布置型式上的變化大體經(jīng)歷了三代:第一 代為分散布置，如美國的“鯉魚”號核潛艇、美國的“薩瓦納”和日本的“陸奧”核商船， 以及前蘇聯(lián)的“列寧”號破冰船;第二代為緊湊布置，如前蘇聯(lián)的“北極”號破冰船;第三代 為一體化布置，如法國的C.A.P系列堆s、德國“奧托哈恩，核礦沙船采用的FDR反應堆。分散布置壓水堆是將反應堆堆芯和控制捧及其驅動機構放在反應堆壓力容器內構成 堆本體

7、;采用大直徑管道把反應堆本體、主冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器和主閘閥連接起來，組成 反應堆冷卻劑系統(tǒng)。現(xiàn)役的核電站和潛艇核動力大多是這種堆型。緊湊布置壓水堆(也稱堆外一體化壓水堆或半一體化堆)是將反應堆本體與冷卻劑泵 和蒸汽發(fā)生器采用較短的雙層套管連接起來，形成反應堆一回路系統(tǒng)。這樣就縮短了主管道， 取消了主閘閥，使系統(tǒng)布置更緊湊。俄羅斯的“臺風”級核潛艇采用了這種堆型。一體化布置壓水堆是將蒸汽發(fā)生器、主冷卻劑泵裝在反應堆壓力容器內，完全取消了 主管道和主閘閥，整個冷卻劑都在壓力容器內循環(huán)流動。一體化壓水堆具有系統(tǒng)簡單，體積 小、重量輕、一回路流動阻力小、自然循環(huán)能力高的特點。由于取消了主管道，消除了

8、主 管道雙端斷裂的大破口失水事故和由此造成的堆芯熔化事故。這種堆型非常有利于核潛艇的 小型化和提高航速，并且具有較高的安全可靠性。一體化壓水堆安全殼基本原理與回路型堆基本相同。安全殼具有如下功能防止安全殼內事故對外部的影響，特別是阻止堆芯釋放出的放射性防止外部撞擊。所謂專家系統(tǒng)就是利用存儲在計算機內的某一特定領域內人類專家的知識，來解決過去需 要人類專家才能解決的現(xiàn)實問題的計算機系統(tǒng)。醫(yī)學專家能夠針對不同的癥狀，做出恰當?shù)?診斷并開據(jù)處方。地質專家可以根據(jù)地質資料和勘探數(shù)據(jù);判斷什么地方有礦藏，是否有開 采價值。其他領域的專家，依據(jù)他們的學識，依據(jù)他們在獨自經(jīng)歷中積累起來的經(jīng)驗和練就 的本領，

9、可以解決現(xiàn)實中的許多問題。那么，如何應用人工智能日趨成熟的各種技術，將專 家的知識和經(jīng)驗以適當?shù)男问酱嫒胗嬎銠C，利用類似專家的思維規(guī)則，對事例的原始數(shù)據(jù)， 進行邏輯或可能性的推理、演繹，并做出判斷和決策，這就是專家系統(tǒng)的任務。根據(jù)定義，專家系統(tǒng)應具備以下幾個功能：Cl)存儲問題求解所需的知識。存儲具體問題求解的初始數(shù)據(jù)和處理過程中涉及到的各種信息，如中間結果、目標。根據(jù)當一前輸入的數(shù)據(jù)，利用己有知識，按照一定的推理策略，去解決當前問題， 并能控制和協(xié)調整個系統(tǒng)。能夠對推理過程、結論或系統(tǒng)自身行為做出必要的解釋，如解題步驟、處理策略、 選擇處理方法的理由、系統(tǒng)求解某種問題的能力、系統(tǒng)如何組織和管

10、理其自身知識等。這樣 既便于用戶的理解和接受，同時也便于系統(tǒng)的維護。提供知識獲取、機器學習以及知識庫的修改、擴充和完善等維護手段，只有這樣 才能更有效地提高系統(tǒng)的問題求解能力及準確性。提供一種用戶接口，既便于用戶使用， 又便于分析和理解用戶的各種要求和請求。這里強調指出，存儲知識和運用知識進行 問題求解是專家系統(tǒng)的兩個最基本功能。其中知識庫、推理機和綜合數(shù)據(jù)庫是目前大多 數(shù)專家系統(tǒng)的主要內容，而知識獲取程序、解釋 程序和專門的人機接口是所有專家系統(tǒng)都期望 具有的三個模塊，但它們并不是都得到了實現(xiàn)。 一般結構中各模塊的功能和作用簡述如下：Cl)知識庫。知識庫是知識存儲的空間，用于存儲領域內的原理

11、性知識、專家的經(jīng) 驗知識及有關的事實等。這些專門知識包含與領域相關的書本知識、常識性知識以及專家憑 經(jīng)驗得到的試探性知識。專家系統(tǒng)的問題求解是運用專家提供的專門知識來模擬專家的思維 方式進行的，這樣知識庫中擁有知識的數(shù)量和質量就成為一個專家系統(tǒng)中系統(tǒng)性能和問題求 解能力的關鍵因素。因此，知識庫的建立是建造專家系統(tǒng)的中心任務。知識庫的知識來源于 知。識獲取機構，同時又為推理機求解問題提供了所需的知識。知識庫管理系統(tǒng)負責對知識庫中的知識進行組織、維護、檢索等。專家系統(tǒng)中其它任 何部分都要與知識庫發(fā)生聯(lián)系，都必須通過知識庫管理系統(tǒng)來完成。用以存放領域專家提供 的專門知識，C2)綜合數(shù)據(jù)庫。用于存放關

12、于問題求解的初始數(shù)據(jù)、求解狀態(tài)、中間結果、假設、 目標以及最后求解結果。數(shù)據(jù)庫又稱“黑板，.“綜合數(shù)據(jù)庫”等。它是用于存放用戶提供 的初始事實、問題描述以及系統(tǒng)運行過程中的中間結果、最終結果的工作存儲器。小波分析83 ( Wavelet Analysis)即小波變換是二十世紀九十年代中期發(fā)展起來的一種新 的數(shù)學理論和方法，它被認為是傅立葉分析方法的突破性進展。小波分析優(yōu)于傅立葉分析之處在于$4:小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部 化性質。因為小波函數(shù)是緊致集，而Fourier變換的三角正、余弦的區(qū)間是無窮區(qū)間，所以 小波變換可以對高頻成分采用逐漸精細的時域或空間域，取代了步長，從而可以聚焦

13、到對象 的任意細節(jié)。它與Fourie:變換、窗口 Fourie:變換(Gabo:變換)相比，是一個時間和頻率的局 域變換，因而能有效的從信號中提取信息，通過伸縮和平移等運算功能對函數(shù)或信號進行多 尺度細化分析(Multiscale Analysis)，解決了 Fourier變換不能解決的許多困難問題。形象地 說，小波分析相當于一個顯微鏡，具有放大、縮小和平移等功能，通過檢查不同放大倍數(shù)下 的變化來研究信號的動態(tài)特性。因此，小波變化被譽為“數(shù)學顯微鏡”，它是調和分析發(fā)展 史上里程碑式的進展。二進正交小波的基本小波一般都具有緊致集或衰減極快的特點。增加緊致集長度，相當于 降低了帶通濾波器的通頻帶寬，反映局部形態(tài)的能力就越強;基本小波的消失矩階數(shù)N越大， 降噪能力越強。因此，選擇二進正交小波的時候，應選擇緊致區(qū)間大的、高階消失矩的正交 小波作為基本小波，這樣能有效地消除噪聲。db系列基本小波是典型的具有緊致光滑的正