一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法

技术领域

本发明涉及核电厂应用技术领域，更具体地说，涉及一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法。

背景技术

应急柴油机组是核电厂能动安全设备可用性的最终保障，其可用性对于保障核电厂的核安全至关重要。目前，虽然在特种橡胶软管的设计、施工、更换等方面的技术均趋于成熟，但在对于应急柴油机组橡胶软管的使用寿命评估方面仍比较欠缺。如若不能准确对软管进行合理的寿命预测，极有可能发生橡胶软管老化失效而不知的情况，进而造成严重的经济损失和不可估量的工程危害。目前对橡胶软管的状态评估主要以人工巡视为主，这种方法具有时效性差、误差高等缺点，且在橡胶软管老化初期，不易发现其存在的安全隐患。因此，为保障应急柴油机组的安全需要推进重要橡胶软管的寿命预测工作的开展，对橡胶软管的工作状态进行有效的监测控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法，包括以下步骤：

S1、获取目标橡胶软管与核电厂应急柴油机组对应的目标位置，根据所述应急柴油机组中的工作状态获取所述目标位置的工作参数；

S2、根据所述目标位置的工作参数获取所述目标橡胶软管对应的试验参数，并根据所述试验参数生成所述目标橡胶软管对应试验项目和所述试验项目的试验顺序，以生成所述目标橡胶软管对应的试验周期；

S3、按照所述试验周期对所述目标橡胶软管对应的若干测试样本进行周期试验，并在周期试验过程中，按照预设抽样规则在对应的试验周期后获取预设数量的测试样本；

S4、对所述预设数量的测试样本进行拉伸测试，并在拉伸测试结果为预设结果时停止所述周期试验；

S5、根据所有测试样本的拉伸测试结果获取所述目标橡胶软管的评估寿命。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述目标位置的工作参数包括：所述目标位置的温度参数、所述目标位置的流通介质、所述目标位置的流通压力和所述目标位置的振动参数中的一个或多个；

在所述步骤S2中，所述根据所述目标位置的工作参数获取所述目标橡胶软管对应的试验参数，包括：

根据所述目标位置的温度参数设置与所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数；

根据所述目标位置的流通介质设置所述目标橡胶软管的浸泡介质；

根据所述目标位置的流通压力设置所述目标橡胶软管的加压参数；

根据所述目标位置的振动参数设置所述目标橡胶软管的振动参数。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，在所述步骤S2中，所述根据所述试验参数生成所述目标橡胶软管对应试验项目和所述试验项目的试验顺序，以生成所述目标橡胶软管对应的试验周期；包括：

根据所述目标橡胶软管的温度参数设置温度测试项目，并在所述温度测试项目过程中设置所述目标橡胶软管的加压参数和所述目标橡胶软管的浸泡介质；

根据所述目标橡胶软管的振动参数设置振动测试项目；

在所述试验周期内，设置在所述温度测试项目在所述振动测试项目完成之后进行。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述方法还包括：

在所述试验周期内，设置所述温度测试项目的时长等于所述振动测试项目的时长。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述方法还包括：在所述试验周期内，只包括所述温度测试项目和所述振动测试项目。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述试验周期的时长为24小时。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述根据所述目标位置的振动参数设置所述目标橡胶软管的振动参数；包括：

设置所述目标橡胶软管的振动频率为所述目标位置的振动频率的二倍。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，所述根据所述目标位置的温度参数设置与所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数，包括：

所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数按照预设步进逐渐增加，

其中，所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数的最小值大于所述目标位置的温度参数的两倍；

所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数的最大值小于所述目标橡胶软管的橡胶裂解温度。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，在所述步骤S4中，所述在所述老化趋势超出预设门限值时停止所述周期试验，包括：

获取所述测试样本的临界失效值，并在所述测试样本的拉伸率降低到所述临界失效值时，停止所述周期试验。

优选地，在本发的橡胶软管寿命评估方法中，在所述步骤S5中，所述根据所有测试样本的拉伸测试结果获取所述目标橡胶软管的评估寿命；包括：

获取同一温度下每次抽样后所有测试样本的拉断伸长率，进行数值拟合以得到每一温度对应的老化公式：

lnf(P)＝a+b*t

其中，P为老化特征指标，t为老化时间，a、b、α为常数；

根据多个温度对应的老化公式获取多个温度对应的寿命，并进行数据拟合以得到所述橡胶软管对应温度的寿命时间公式：

logt

其中，t

实施本发明的一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法，具有以下有益效果：能够更好地考虑到影响核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命的各项因素，提高软管寿命预测的准确性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法一实施例的程序流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征.目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种核电厂应急柴油机组橡胶软管寿命评估方法第一实施例中，包括以下步骤：S1、获取目标橡胶软管与核电厂应急柴油机组对应的目标位置，根据所述应急柴油机组中的工作状态获取所述目标位置的工作参数。具体的，可以获取目标橡胶软管在核电厂应急柴油机组的使用位置。可以理解，在核电厂应急柴油机组中不同的位置均可能设置不同橡胶软管，而应急柴油机组在工作时，其对不同的位置为形成不同的工作环境即使得不同位置的橡胶软管对应不同的工作环境。在不同的位置对应得到不同的工作参数。因此，需要基于目标橡胶软管的具体工作位置对应进行寿命评估。即先需要获取目标橡胶软管的工作位置对应的工作参数。

S2、根据所述目标位置的工作参数获取所述目标橡胶软管对应的试验参数，并根据所述试验参数生成所述目标橡胶软管对应试验项目和所述试验项目的试验顺序，以生成所述目标橡胶软管对应的试验周期。具体的，根据得到的目标位置的工作参数即可以获取目标软管对应的试验参数，一般可以理解，例如可以根据目标位置的温度、介质、压力、振动频率等。在新的橡胶软管投入现场使用前，通过多因素耦合的方式，生成该橡胶软管需要进行的试验的试验参数，例如需要测试温度、需要测试的压力等等。并根据试验参数设置需要进行什么样的试验项目，对于一些可以合并的试验参数可以在同一个试验项目中进行设置，以使得试验项目的设置尽可能少的同时能够保证将目标位置的工作参数均考虑到。并根据试验项目合理的设置试验项目的试验顺序，最终得到目标橡胶软管对应的试验周期。即，在一个试验周期内按照得到试验顺序执行所有的对应的试验项。

S3、按照所述试验周期对所述目标橡胶软管对应的若干测试样本进行周期试验，并在周期试验过程中，按照预设抽样规则在对应的试验周期后获取预设数量的测试样本。具体的，即按照设定的试验周期对不同的测试样本进行周期试验，并在周期试验过程中，按照一定的规则进行测试样本抽取以得到预设数量的测试样本也叫抽取样本。例如，在一个试验周期后获取5个测试样本，在三个试验周期后另外再获取5个测试样本。这里的抽取规则和抽取样本的数量可以根据需要进行设置。

S4、对所述预设数量的测试样本进行拉伸测试，并在拉伸测试结果为预设结果时停止所述周期试验。具体的，对橡胶软管进行寿命评估需选择合适的评价指标，结合橡胶软管在服役过程中的受力特性，往往考虑拉断伸长率作为其评估指标。拉断伸长率定义为试件拉伸至断裂时，标记距离的增量与标记距离的百分比，它是用来测定材料的柔韧性，评估材料完整机械性能损失的指标。橡胶软管由于老化会引起延展特性逐渐丧失，通过测量断裂伸长率可以评估橡胶软管的老化状态。因此，可以对抽取样本进行拉伸测试，得到对应的拉伸结果，在当拉断伸长率低于初始值的50％或拉断伸长率不再发生明显变化，停止最终的周期试验。

S5、根据所有测试样本的拉伸测试结果获取所述目标橡胶软管的评估寿命。即，最终根据获取的所有测试样本的拉伸测试结果得到最终目标橡胶软管的评估寿命。

可选的，在所述步骤S5中，所述根据所有测试样本的拉伸测试结果获取所述目标橡胶软管的评估寿命；包括：

S51、获取同一温度下每次抽样后所有测试样本的拉断伸长率，进行数值拟合以得到每一温度对应的老化公式：

lnf(P)＝a+b*t

其中，P为老化特征指标，t为老化时间，a、b、α为常数；

S52、根据多个温度对应的老化公式获取多个温度对应的老化时间，并进行数据拟合以得到所述橡胶软管对应温度的寿命时间公式：

logt

其中，t

具体的，在不同的温度试验过程中，每一次抽样获取的抽样样品对应的拉伸测试结果，根据拉伸测试结果和周期试验的数量即对应老化时间，可以得到该目标橡胶软管在该温度下的老化趋势公式。其具体将老化特征指标P与老化时间t之间的关系描述为下式：f(P)＝B*exp(-k*t

其中P为该老化特征指标，f(P)为对应函数表达式。设定当P为一个预设值时，选择拉断伸长率下降到50％时作为临界失效值，即P为50％。可以对应橡胶软管在该温度下的寿命。在得到每个温度对应的老化公式后，基于该老化公式可以得到目标橡胶软管在每个温度下的寿命时间，基于温度和寿命时间的数据可以拟合得到温度与寿命时间的函数，基于该函数继而可以根据目标橡胶软管的具体工作温度得到目标橡胶软管的评估寿命。具体过程可以为，取x＝1/T，y＝logt，见下表。对x和y进行线性拟合，得到y＝p+qx的线性方程，其中p和q为线性拟合得到的常数，由此得到温度与寿命终止时间的方程，即logt

表1不同温度下的加速老化寿命终止时间

其中，t

可选的，所述目标位置的工作参数包括：所述目标位置的温度参数、所述目标位置的流通介质、所述目标位置的流通压力和所述目标位置的振动参数中的一个或多个。在所述步骤S2中，所述根据所述目标位置的工作参数获取所述目标橡胶软管对应的试验参数，包括：根据所述目标位置的温度参数设置与所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数；根据所述目标位置的流通介质设置所述目标橡胶软管的浸泡介质；根据所述目标位置的流通压力设置所述目标橡胶软管的加压参数；根据所述目标位置的振动参数设置所述目标橡胶软管的振动参数。具体的，可以回去目标位置对应的，能够对橡胶软管寿命造成的工作参数，例如温度参数、浸泡介质、振动参数和压力参数等设置目标橡胶软管的测试参数。

可选的，在所述步骤S2中，所述根据所述试验参数生成所述目标橡胶软管对应试验项目和所述试验项目的试验顺序，以生成所述目标橡胶软管对应的试验周期；包括：根据所述目标橡胶软管的温度参数设置温度测试项目，并在所述温度测试项目过程中设置所述目标橡胶软管的加压参数和所述目标橡胶软管的浸泡介质；根据所述目标橡胶软管的振动参数设置振动测试项目；在所述试验周期内，设置所述温度测试项目在所述振动测试项目完成之后进行。具体的，当根据目标位置的工作参数判定目标橡胶软管内的介质为空气时，则设置测试样本需要进行热空气加速老化。当根据目标位置的工作参数判定目标橡胶软管内的介质为液体时，则将测试样本浸泡在同样的液体介质中开始热加速老化。当根据目标位置的工作参数判定目标橡胶软管在工作过程中承受压力，则根据现场内压计算结果，在使用该应力进行试验模拟，例如可以在油/水溶液中浸没并置于反应釜内形成压力，开展加速热老化。当根据目标位置的工作参数判定目标橡胶软管在工作中随柴油机设备本身共振时，则需要设置橡胶软管试样进行振动测试项目并设置其试验振动频率设置为实际振动频率的2倍。在得到目标橡胶软管需要进行的各个试验参数时，对能够合并的进行合并，例如，在进行温度测试过程中，同时进行加压测试。并设置在完成振动测试项目之后进行温度测试项目。

在一实施例中，在所述试验周期内，设置所述温度测试项目的时长等于所述振动测试项目的时长。即设置同样时长的温度测试和振动测试。在一实施例中，一个试验周期内只进行温度测试和振动测试。例如一个试验周期为一天，振动12小时后开展加速热老化，热老化时间12小时，形成一个试验周期。

可选的，所述根据所述目标位置的温度参数设置与所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数，包括：所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数按照预设步进逐渐增加，其中，所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数的最小值大于所述目标位置的温度参数的两倍；所述目标橡胶软管对应的多个不同的温度参数的最大值小于所述目标橡胶软管的橡胶裂解温度。具体的，橡胶材质不同，设置的热老化温度也不同，为了尽可能减少热老化的试验时间，但又要保持试验数据的可靠性，设置热老化温度一般要高于现场使用温度，但是要低于橡胶裂解温度，使橡胶有足够的时间老化，例如在一实施例中，工作常温至40℃，设置热老化温度90℃、100℃、110℃、120℃，每一个温度下的热老化箱中分别放置一个高温反应釜。

所述步骤S4中，所述在所述老化趋势超出预设门限值时停止所述周期试验，包括：获取所述测试样本的临界失效值，并在所述测试样本的拉伸率降低到所述临界失效值时，停止所述周期试验。具体的，在一个实施例中，设置热老化周期为40天，其中取样点设置为第1、2、4、6、8、12、16、20、26、32、40天，当到达取样点时，将试样取出并进行拉伸试验，测试拉断伸长率，每个取样点进行五个试样测试，拉断伸长率取中值。若在测试第32天的试验结果发现已经老化很严重了，则老化试验可以提前结束，如果测试40天的试验数据，发现老化趋势仍比较弱，则可再延长试验周期。

基于上述过程，可以更好地考虑到影响橡胶软管使用寿命的各项因素，对其寿命预测具有综合判断效果，并非单因素评价。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。