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核电厂报警装置的制作方法

2021-11-22 17:39:00 来源:中国专利 TAG:


1.本实用新型涉及监测报警领域,特别涉及一种核电厂报警装置及方法。


背景技术:

2.强震观测在核电厂、高铁等重大工程抗震设防中具有不可替代的作用。按照《核电厂抗震设计规范》(gb50267)要求:核电厂必须设置地震监测与报警系统。
3.目前,核电厂均设置了地震仪表系统,而一般地震仪表系统自动停堆触发信号方法为:当位于安全壳基础的四台时程加速度仪测定的加速度超过预置阈值时,产生地震自动停堆触发信号。但现有加速度仪测定的加速度需要在三分向上取最大峰值,而在某同一分向上的峰值较大,易造成地震加速度误报、错报等现象,易触发误停堆信号,从而影响正常的核电厂运行。


技术实现要素:

4.本实用新型的主要目的是提供一种核电厂报警装置及方法,旨在提高测定的加速度的准确性。
5.为实现上述目的,本实用新型提出了一种核电厂报警装置,所述核电厂报警装置包括:
6.控制器;
7.三分向加速度采集器,所述三分向加速度采集器与所述控制器连接,用于采集三分向的加速度并传输至所述控制器;
8.运算滤波组件,所述运算滤波组件与所述控制器连接,用于依次对所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,以得到三分向的目标加速度并传输至所述控制器,以供所述控制器根据所述三分向的目标加速度合成向量加速度。
9.在一可选实施例中,所述运算滤波组件包括:
10.第一运算器,用于对所述三分向的加速度进行傅里叶变换运算,得到三分向的运算值;
11.滤波器组,用于对所述三分向的运算值进行滤波,得到滤波后的三分向运算值;
12.第二运算器,用于对所述滤波后的三分向运算值进行傅里叶逆变换运算,得到所述三分向的目标加速度并传输至所述控制器。
13.在一可选实施例中,所述滤波器组包括:
14.第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器,所述第一滤波器、所述第二滤波器以及所述第三滤波器分别与所述控制器连接,且所述第一滤波器、所述第二滤波器以及所述第三滤波器之间相互不连接。
15.在一可选实施例中,所述第一滤波器为调频滤波器,所述调频滤波器为:
16.f1(ω)=(1/ω)
1/2
,其中,ω为地震波的频率。
17.在一可选实施例中,所述第二滤波器为低通滤波器,所述低通滤波器为:
18.f2(ω)=(1 0.694x2 0.24x4 0.0557x6 0.009664x8 0.00134x
10
0.000155x
12
)

1/2
,
19.其中,x=ω/ω
c
,ω为地震波的频率,ω
c
=10hz。
20.在一可选实施例中,所述第三滤波器为高通滤波器,所述高通滤波器为:
21.f3(ω)=(1

exp(

ω/ω0)3)
1/2
,其中,ω为地震波的频率,ω0=2hz。
22.在一可选实施例中,所述核电厂报警装置还包括:
23.存储器,所述存储器与所述控制器连接。
24.在一可选实施例中,所述核电厂报警装置还包括:
25.比对器,所述比对器与所述控制器连接,用于比对所述向量加速度与预设阈值之间的大小,并将比对结果发送至所述控制器;
26.报警器,所述报警器与所述控制器连接,所述控制器根据所述比对结果控制所述报警器执行对应的操作。
27.本实用新型提供了一种核电厂报警装置,所述核电厂报警装置包括控制器、三分向加速度采集器以及运算滤波组件,所述三分向加速度采集器与所述控制器连接,用于采集三分向的加速度并传输至所述控制器,所述运算滤波组件与所述控制器连接,用于依次对所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,以得到三分向的目标加速度并传输至所述控制器,以供所述控制器根据所述三分向的目标加速度合成向量加速度。即本实用新型提供的实施例中,通过设置所述运算滤波组件,以依次对采集到的所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,从而得到三分向的目标加速度,并根据三分向的目标加速度合成向量加速度,即通过傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换的方式使得合成的向量加速度更加准确,防止出现地震加速度误报、错报等现象,从而影响正常的核电厂运行。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或示例性中的技术方案,下面将对实施例或示例性描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例核电厂报警装置的结构框图;
30.图2为本实用新型实施例运算滤波组件的结构框图;
31.图3为本实用新型实施例三分向的加速度滤波前后的时程图;
32.图4为本实用新型实施例向量加速度的时程图。
33.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明,本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)
仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本实用新型要求的保护范围之内。
37.本实用新型提供了一种核电厂报警装置。
38.在一实施例中,如图1和2所示,所述核电厂报警装置包括控制器10、三分向加速度采集器20以及运算滤波组件30,所述三分向加速度采集器20与所述控制器10连接,用于采集三分向的加速度并传输至所述控制器10,所述运算滤波组件30与所述控制器10连接,用于依次对所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,以得到三分向的目标加速度并传输至所述控制器10,以供所述控制器10根据所述三分向的目标加速度合成向量加速度。即本实用新型提供的实施例中,通过设置所述运算滤波组件30,以依次对采集到的所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,从而得到三分向的目标加速度,并根据三分向的目标加速度合成向量加速度,即通过傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换的方式使得合成的向量加速度更加准确,防止出现地震加速度误报、错报等现象,从而影响正常的核电厂运行。
39.本实施例中,所述三分向加速度采集器20包括安装于核电内各个区域的加速度传感器a1~an,且所述加速度传感器a1~an均与所述控制器10电连接。其中,n为大于1的自然数,进一步地,在实际应用中n为6,即包括6个加速度传感器。在本实用新型一实施例中,所述加速度传感器a1~an用于持续监测核电内各个区域的地震烈度并测量地震加速度值,测量得到的多个地震加速度值,并将地震加速度值传送至所述运算滤波组件30,以依次对地震加速度值进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,以得到目标加速度。此时,将目标加速度传送至所述控制器10,并由所述控制器10合成向量加速度,由所述控制器10在向量加速度达到不同阈值时发送不同级别的报警信号至报警器,以提醒操纵员采取相应措施。其中,上述三分向加速度为x轴、y轴以及 z轴方向上的加速度。
40.即本实施例中,所述核电厂报警装置还包括比对器40以及报警器50,所述比对器40与所述控制器10连接,用于比对所述向量加速度与预设阈值之间的大小,并将比对结果发送至所述控制器10,所述报警器50与所述控制器 10连接,所述控制器10根据所述比对结果控制所述报警器50执行对应的操作。
41.具体地,所述控制器10判断接收到的地震加速度值是否大于0.15g(可调,具体大小以核电厂实际情况为准,即需要进行安全停堆的地震加速度阈值),如果地震加速度值大于0.15g(可调,具体大小以核电厂实际情况为准),则发送安全停堆地震信号至报警器。本实施例提供的报警系统,能够将采集到的三分向加速度通过傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换处理后,得到的三分向目标加速度,并合成向量加速度,使得向量加速度更加准确,从而提高报警的准确性和及时性,进而避免因响应不及时造成核安全事故。
42.当然,在本实施例中,所述控制器10还可以根据合成的向量加速度是否大于0.01g(即核电厂地震事件报警阈值,发生地震事件的地震加速度阈值),比如,地震加速度值大于0.01g,则发送地震事件报警信号至报警器。或者,所述控制器10还可以根据合成的向量加速度是否大于0.1g(即核电厂运行基准地震阈值,即已经影响核电厂正常运行的地震加速
度阈值),比如,地震加速度值大于0.1g,则发送运行基准地震信号至报警器;即本实用新型提供的技术方案可在不同地震工况下,发送不同级别的报警信号至报警器中,以实现不同工况的报警。
43.进一步地,所述运算滤波组件30包括第一运算器31、滤波器组32以及第二运算器33,所述第一运算器31用于对所述三分向的加速度进行傅里叶变换运算,得到三分向的运算值,所述滤波器组32用于对所述三分向的运算值进行滤波,得到滤波后的三分向运算值,所述第二运算器33用于对所述滤波后的三分向运算值进行傅里叶逆变换运算,得到所述三分向的目标加速度并传输至所述控制器10。
44.当然,本实施例中所述核电厂报警装置还包括存储器60,所述存储器60 与所述控制器10连接。其中,所述存储器60用于存储所述三分向加速度采集器20采集到的三分向加速度;或者,所述存储器60还用于存储所述第一运算器31运算后得到的三分向的运算值;或者,所述存储器60还用于存储所述滤波器组32滤波后得到的所述滤波后的三分向运算值;或者,所述存储器60还用于存储所述第二运算器32运算后得到的三分向的目标加速度。即在所述三分向加速度采集器20、所述第一运算器31、所述滤波器组32以及所述第二运算器33处理后的数据均存储至所述存储器60中,以在每次处理时,能够从所述存储器60内取出数据进行运算。
45.进一步地,所述控制器10、所述运算滤波组件30、所述比对器40、所述报警器50以及所述存储器60均集成于中央处理器或控制电路板上。
46.具体地,将所述三分向加速度采集器20采集到的三分向的加速度通过所述第一运算器31进行运算后,即将三分向的加速度进行傅里叶变换后得到三分向的运算值gi(ω),其中,i为x轴、y轴以及z轴方向,即三分向的运算值gi(ω)包括三个,分别为gx(ω)、gy(ω)以及gz(ω)。其中,ω为地震波的频率。
47.进一步地,为了采集到的加速度值受到对核电厂设备和构筑物敏感的自振频率的影响,即本实施例中通过设置所述滤波器组32用于对所述三分向的运算值gi(ω)进行滤波,得到滤波后的三分向运算值,从而能够滤除掉了一些干扰频段。
48.而为了提高滤波性能,所述滤波器组32包括第一滤波器321、第二滤波器322以及第三滤波器323,所述第一滤波器321、所述第二滤波器322以及所述第三滤波器323分别与所述控制器10连接,且所述第一滤波器321、所述第二滤波器322以及所述第三滤波器323之间相互不连接,即所述第一滤波器321、所述第二滤波器322以及所述第三滤波器323之间的滤波操作相互独立,从而避免所述第一滤波器321、所述第二滤波器322以及所述第三滤波器323之间相互影响。
49.本实施例中,假定第一滤波器321、所述第二滤波器322以及所述第三滤波器323分别为f1(ω)、f2(ω)以及f3(ω)。即将所述三分向的运算值gi(ω)进行滤波后,得到gi0(ω),即:
50.gi0(ω)=gi(ω)*f1(ω)*f2(ω)*f3(ω)。
51.其中,i包括x、y、z,此时,gx0(ω)=gx(ω)*f1(ω)*f2(ω) *f3(ω),gy0(ω)=gy(ω)*f1(ω)*f2(ω)*f3(ω),gz0(ω) =gz(ω)*f1(ω)*f2(ω)*f3(ω)。
52.具体地,所述第一滤波器321为调频滤波器,所述调频滤波器为:
53.f1(ω)=(1/ω)
1/2

54.其中,ω为地震波的频率,所述调频滤波器用于调制地震波的频率,以滤除干扰的频段。
55.所述第二滤波器322为低通滤波器,所述低通滤波器为:
56.f2(ω)=(1 0.694x2 0.24x4 0.0557x6 0.009664x8 0.00134x
10
0.000155x
12
)

1/2

57.其中,x=ω/ω
c
,ω为地震波的频率,ω
c
=10hz,所述低通滤波器用于抑制地震波频率中高频分量,且所述低通滤波器还用于进一步滤除干扰和噪音。
58.所述第三滤波器323为高通滤波器,所述高通滤波器为:
59.f3(ω)=(1

exp(

ω/ω0)3)
1/2

60.其中,ω为地震波的频率,ω0=2hz,即本实施例中由于地震波频率经过所述低通滤波器滤波后,滤除掉了地震波频率中的高频分量,即所述高通滤波器用于去掉了地震波频率中不必要的低频成分,从而去掉了低频干扰。
61.而在获取到gx0(ω)、gy0(ω)以及gz0(ω)后,通过所述第二运算器33对gx0(ω)、gy0(ω)以及gz0(ω)进行傅里叶逆变换,以得到 g
x
(t)、g
y
(t)以及g
z
(t),从而通过所述控制器10将g
x
(t)、g
y
(t)以及g
z
(t)进行合成,以得到向量加速度a:
[0062][0063]
结合图3中的(a)和(b)所示,其中,图3(a)为滤波前的采集到的三分向的加速度时程图,图3(b)为滤波后的三分向的加速度时程图,图4 为合成的向量加速度的时程图。
[0064]
本实施例中,通过设置了所述运算滤波组件30,以防止采集到的三分向加速度受到对核电厂设备和构筑物敏感的自振频率,导致数据不准确,即通过所述运算滤波组件30对采集到的地震波进行了滤波处理,从而滤除干扰的频段,进而在发生大震后,直接利用加速度进行准确、稳定的地震停堆。
[0065]
此外,本实施例采用三分向的加速度处理后得到目标加速度,以合成全振动(向量加速度),确保加速度的准确性,防止地震波三分向随机峰值因素干扰,且解决既往出现地震波随机峰值较大的问题,使地震仪表系统在参与自动停堆信号时,不发生或少发生误报、错报。
[0066]
即本实用新型提供的实施例中,所述核电厂报警装置包括控制器10、三分向加速度采集器20以及运算滤波组件30,所述三分向加速度采集器20与所述控制器10连接,用于采集三分向的加速度并传输至所述控制器10,所述运算滤波组件30与所述控制器10连接,用于依次对所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,以得到三分向的目标加速度并传输至所述控制器10,以供所述控制器10根据所述三分向的目标加速度合成向量加速度,以通过设置所述运算滤波组件30,以依次对采集到的所述三分向的加速度进行傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换,从而得到三分向的目标加速度,并根据三分向的目标加速度合成向量加速度,即通过傅里叶变换、滤波以及傅里叶逆变换的方式使得合成的向量加速度更加准确,防止出现地震加速度误报、错报等现象,从而影响正常的核电厂运行。
[0067]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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