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使用NI CompactRIO在线监控核反应堆

2017-07-31
关键词: 在线监测 核电站 NI

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  机械振动可能会损坏旋转的机械部件,并且在许多情况下会严重降低机械的可操作性和使用寿命。连续监测振动及其他信号是预测机械特性和效率的关键,而且通常需要连续数据采集和在线数据库分析。

  迄今为止,几乎所有在线监控(OLM)方案都是针对压水反应堆(PWR),大概是由于全球压水反应堆数量较多的缘故;然而,沸水反应堆(BWR)和研究用反应堆也能从OLM技术中获益。例如,使用LabVIEW软件和CompactRIO硬件,Analysis and Measurement Services Corporation(AMS)迅速开发了用于监控这些关键组件的解决方案,并在美国橡树岭(Oak Ridge, TN)部署了一个原型至高通量同位素反应堆(HFIR)。AMS最近也获得了更多的政府资助来实现沸水反应堆(BWR) OLM技术的商业化。

  机械监控和诊断的必要性

  OLM系统可为核电站带来极大的益处,它们可用于预测故障和识别系统性能中的非常规行为。这些系统也有利于简化日常维护和预防可造成重大损失的长期损坏。系统的关键信号包括机械设备的振动、温度、转速以及电机电流特征。在高通量同位素反应堆应用中,亟需一个系统对位于难以靠近区域的旋转设备提供更高频率的监控。此时,无线在线监控系统提供了最理想的解决方案,该方案可实现远程监控,且无需额外布线即可进行必需的测量。

  基于NI CompactRIO构建远程监控设备

  基于NI CompactRIO 和NI 9234动态信号采集模块,AMS开发了EWV-1监控软件作为智能数据采集和传输枢纽。我们之所以选择CompactRIO,是因其体积小、功耗低,以及能够在核电站的恶劣环境下工作。

  EWV-1还配备了无线连接来传输所采集的数据,以进行分析、诊断,并可将数据储存在工厂的数据库以供未来使用。此外,所有的这些信息均可传输到用户的工作站来实现远程实时用户监控。

  使用LabVIEW Real-Time和LabVIEW FPGA进行实时分析

  CompactRIO包括一个可重配置I/O (RIO)现场可编程门阵列(FPGA)和一个实时控制器。通过在CompactRIO使用FPGA并结合LabVIEW FPGA模块,AMS高效、可靠地实现了数据采集及板载信号调理。实时控制器与LabVIEW Real-Time模块相结合,可对数据计算结果进行板载分析。这些计算结果,而不是整个数据集,在之后可以通过无线网络进行传输,以满足任意带宽限制。这些数据可根据用户需求储存在大量不同的数据库解决方案中。

  在线监控BWR发电厂

  使用CompactRIO和LabVIEW,AMS公司开发了OLM解决方案,以实现对不易靠近或处在危险场所的设备的实时远程监控。对核电站而言,该解决方案可提供的直接益处包括降低监控设备成本,以及根据需要获取额外数据,便于换料停机和正常运行时的维护工作。


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