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基于突变理论设冷水泵转轴功能安全完整性评估

文档作者：赵林，王雪，刘佑达文档来源：清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室		点击数：	更新时间： 2023年01月31日
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第37卷第12期
2016年12月
仪器仪表学报
Chinese Journal of Scientific Instrument
V01．37 No．12
Dec．2016
基于突变理论设冷水泵转轴功能安全完整性评估
赵林，王雪，刘佑达
(清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084)
摘要：面向核电设备冷却水泵(简称核电设冷水泵)转轴的功能安全评估是减少核电设备安全问题的重要手段之一。针对核
电设冷水泵转轴故障突变时功能安全评估问题，提出了一种基于突变理论的核电设冷水泵转轴功能安全完整性评估方法。首
先，从核电设冷水泵转轴多传感器监测数据中提取故障特征，故障特征融合结果作为预测参数；其次，采用预测参数构建转轴性
能衰退轨迹路径，基于蒙特卡罗方法计算转轴累积失效概率；最后，基于尖点突变理论计算转轴危险失效概率，并评估转轴功能
安全完整性等级，并采用核电设冷水泵转轴状态监测数据进行了实验验证。结果表明，当核电设冷水泵转轴存在故障突变时，
基于突变理论结合性能衰退状态监测的方法，可以提高核电设冷水泵转轴功能安全完整性评估结果的准确性。
关键词：设备冷却水泵转轴；功能安全完整性；性能监测；故障突变
中图分类号：TP207 THl7 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：460—99
Functional safety integrity evaluation of the component cooling water pump
shaft based on the catastrophe theory
Zhao Lin，Wang Xue，Liu Youda
(State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments，Tsinghua University，Belting 100084，China)
Abstract：The functional safety evaluation of the component cooling water pump shaft is one of the important means to decrease nuclear
equipment safety problems in nuclear power plants．Aiming at the functional safety evaluation of the component cooling water pump shaft in
abrupt faults in nuclear power plants，a method for the functional safety integrity evaluation of the component cooling water pump shaft in
nuclear power plants is proposed based on catastrophe theory in this paper．Firstly，the fault characteristics aye extracted from the
monitoring data of multiple sensors on the component cooling water pump shaft in nuclear power plants，and the fusing results of the fault
characteristics ale taken as the prognostic parameters．Secondly．the prognostic parameters are adopted to constract the degradation
trajectory path of the shaft performance，and the cumulative failure probability of the shaft is calculated based on Monte Carlo method．
Finally，the dangerous failure probability of the shaft is calculated based on the cusp catastrophe theory，and the functional safety integrity
level of the shaft is evaluated afterward．The condition monitoring data of the component cooling water pump shaft in nuclear power plant
were adopted to carry out experiments．The experiment results demonstrate that when abrupt fault exists in the component cooling water
pump shaft in nuclear power plants，the proposed method based on catastrophe theory combining performance degradation condition monitoring
Can improve the functional safety integrity evaluation accuracy of the component cooling water pump shaft in nuclear power plants．
Keywords：component cooling water pump shaft；functional safety integrity；performance monitoring；abrupt fault
1 引言
面向核电设备冷却水泵(简称核电设冷水泵)转轴
的功能安全评估是减少核电设备安全问题的重要手段之
收稿13期：2016．1 1 Received Date：2016．1 1
*基金项目：国家自然科学基金(61272428)项目资助
一。核电设冷水泵转轴在服役运行过程中易发生由于不
平衡、不对中等导致的碰摩故障，影响核电设冷水泵的安
全可靠运行。核电厂实施核电设冷水泵转轴功能安全预
测维护措施，通过评估核电设冷水泵转轴功能安全完整
性，及时掌握核电设冷水泵转轴运行过程中出现的潜在
万方数据

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