核电站蒸汽发生器传热管涡流检测数据管理软件的设计与实现

夏俊超，孙茂荣，夏炜铭

（1.国核电站运行服务技术有限公司 上海 200233；2.中核核电运行管理有限公司 浙江 海盐 314300）

蒸汽发生器是压水堆核电站的主要设备之一，它将反应堆一回路所产生的高温、高压水的热量通过数千或上万根U形传热管传给二次侧的低压水,使之产生蒸汽以驱动汽轮发电机组发电[1]。

核电站在役检查的主要目的就是为了掌握一回路压力边界部件的现状,而传热管是一回路压力边界最薄弱的环节，世界统计资料表明约有50%的蒸汽发生器产生不同程度的传热管降质和破损现象[2]，这就要求在停堆检修期间对蒸汽发生器传热管进行检查, 通常以涡流检测方法为主，以及时发现问题并采取必要的补救措施，防止核泄漏事故的发生。

然而，我国核电运行20多年来这方面的工作均依靠国外的相关数据分析和管理软件完成，既浪费大量外汇，还受制于国外。本文工作正是基于以上需求和现状，建立了该涡流数据管理平台，该软件可以制定传热管检修计划，同时从数据分析工作站获得分析结果，对检修数据进行跟踪管理以及对检查结果进行统计、分析以出具相关报告。

1 平台架构

数据管理平台的功能是通过多个子功能模块来实现的，其设计秉承“模块化设计”的理念，每个子功能模块完成特定的功能，并且各个模块所处的逻辑地位是平等的。整个管理平台包括授权登陆模块、计划制定模块、管板图查询模块、数据查询以及数据管理模块、统计和分析模块等[3]，其逻辑架构图如图1所示。

由于该软件需要对用户权限做出不同的响应以及对数据库进行相关操作，并且涉及AP100管板图的显示和操作、分析结果的图形统计等问题，因此为了软件界面操作的简便性，该平台采用了Tree View显示风格。另外，考虑到同其他自主开发分析软件接口的通用性，故采用C#作为开发平台。

图1 软件功能模块示意图Fig.1 Schematic diagram of the software function module

2 功能模块设计

根据实际应用中对涡流数据分析结果的处理操作和大修计划制定的相关要求，我们将该管理软件设计为计划制定、数据查询、数据管理、数据统计分析等几大功能模块以完成以下主要的软件需求[4]：

1)做出被检蒸汽发生器传热管涡流计划，并给出相应的管板图及其统计表，以便数据采集人员准确定位；

2)能选择相应数据分析人员的分析结果进行准确统计，并给出相应已检查的管板图及其分析结果统计表，以便得出当时的完成情况和分析结果；

3)确认每台SG按检查计划要求完成各类数据分析后，应及时做出数据分析总报告、相应完成检查的管板图及各类显示的分类报告。

平台用户被预设为系统管理员、普通用户、高级用户及其他用户4大类，每类用户分配不同的权限。依据初始分配的使用权限和等级，不同人员在登陆后会看到不同的系统主界面，比如有些用户不具备计划制定或数据修改权限而只能根据关键字进行查询操作。

计划制定模块主要通过在二维管板图上拖动鼠标以及和快捷键的配合，选择本次新计划需要检修的区域或零星传热管。对于不同情况下选择的管子，可以用不同颜色加以区分，比如本次选择的、复检的、堵管等情况，制定好后同先前制定好的大修计划号进行捆绑后保存。另外，计划保存完成后系统会以一张统计表格形式来显示本次所选管子的行列号，若需输出可另存为电子文档保存。

当然，全覆盖检测周期内的后续计划的制定可通过在累积计划制定模块中选择相应计划号导入上次计划后，在弹出的二维管板图上显示的已制定计划管子区域外的其他位置选择新的区域进行制定，以保证对所有管子的全覆盖检测。

管板图查询模块设计为通过单一或复合查询条件进行相关关键字查询，系统会找出所有符合条件的信息显示在列表中，如有需要还可显示所有符合条件的管板图信息，便于用户通过各种查询条件制定不同检查计划。

数据查询模块包括报告查询和计划查询，通过输入相应的行列号或大修代号查询数据的分析结果或已制定的检测计划详情。

首先需要批量导入经涡流数据分析软件处理过的原始分析报告，这些数据的导入过程有严格的数据完整性检查。经过授权的用户对导入的原始报告按标定组文件夹目录进行审核，最终将存入数据库以被调用查询。

另外，系统管理员拥有最高权限，可在此模块中进行新用户添加并分配相应的操作权限。

以分析报告数据库为基础，实现了对核电站蒸汽发生器传热管缺陷发展趋势和不同类型缺陷的对比，通过这些数据分析可以对传热管的运行状态做较为完整的分析和判断。比对和分析模块包括：1)某个位置的缺陷连续几年来发展程度的走势图显示；2)不同缺陷类型和伤深情况的对比；3)缺陷在管板图中位置显示。

分析的结果有多种呈现方式：柱状图、饼图、管板图等，如图2所示。

图2 缺陷对比和统计图Fig.2 Schematic of the flaws comparison and statistical

检修管理模块将检修分为役前和在役检查两类。在役检查管理中预先导入传热管在役检查计划，计划根据相关规定进行制定。在役检查管理设定有严格的流程，其流程如图3所示。

图3 在役检查管理流程图Fig.3 Flowchart of the in-service inspection management

3 系统实现

考虑到软件的需求和使用的方便性，本系统的数据库采用了目前应用广泛的关系型数据结构，服务器平台采用微软的Windows Server操作系统。其他服务将选择移植性好的配套产品，例如Microsoft SQL Server 2005等[5]。由于每次蒸汽发生器传热管的在役检查数量大约在万级，采用普通的服务器即可满足需求。平台支持Windows 2000/2003/XP，采用Microsoft Visual .NET 2008集成开发环境，通过C#语言实现系统的开发[6]。

本系统中需要使用二维图形技术来显示对相关数据统计和比较的结果，比如柱状图就是常用的二维应用图表，它可以是单一范畴的一类或一组数据，也可以是多个范畴的一类或多组数据来展示数据分布状态的特点。

几乎所有的二维图形的基本元素都是相同的，在此基础上我们首先实现一个基本框架，一旦完成这个基本框架，你能够通过适当的修改将它应用到一系列的二维图形应用程序中。本例设计的Border类继承自LineBase类和ISerializable接口，封装了图形对象的边框属性，接着我们需要添加坐标系，Axis类就是定义的一个抽象类，它封装了一个图形坐标所需的所有属性和方法，包括继承它实现的比例刻度和网格线等方法，并需要进行齐次坐标的矩阵变换[7]。其效果如图4所示，这里不作详述，具体实现的部分核心代码为：

for (int i = 0; i ＜ listBox1.Items.Count; i++)

{ if (listBox1.Items[i].ToString() == "Rotate")//旋转

mm1.RotateAt( (cbFlipY.CheckState == CheckState.Checked ? -1 : 1)

* int.Parse(lblRotDeg.Text), new Point(int.Parse(lblRotX.Text),

int.Parse(lblRotY.Text)),MatrixOrder.Append);

if (listBox1.Items[i].ToString() == "Translation")//平移

mm1.Translate(int.Parse(lblTransX.Text), int.

Parse(lblTransY.Text), MatrixOrder.Append);

if (listBox1.Items[i].ToString() == "Scale")//缩放

mm1.Scale(float.Parse(lblStrX.Text), float.

Parse(lblStrY.Text), MatrixOrder.Append);

if (listBox1.Items[i].ToString() == "Shear")//切变

mm1.Shear(float.Parse(lblShearX.Text), float.

Parse(lblShearY.Text), MatrixOrder.Append);

}

图4 AP1000管板图操作界面Fig.4 Interface chart of the AP1000 tube layout display operation

4 平台主要特点

1)系统性能良好。采用.NET平台和模块化理念开发和部署系统，具有良好的系统性能。对客户端没有特殊要求和配置维护工作。

2)权限管理严格。通过给用户设置不同的权限，建立严格的用户级别。系统还建立完备的日志备份，实现过程可追溯。权限设置信息保存在一张数据表中，便于系统管理员管理。

3)管理维护方便。系统提供了多种数据维护方式，并可以通过简单的远程界面操作，完成对系统数据的查询、修改及评价。

5 结束语

加强对蒸汽发生器传热管的监督与管理，全面系统地开展对缺陷的检查和失效原因分析是十分必要的，同时也是提高安全生产的重要途径。该管理平台的开发有利于掌握核电站蒸汽发生器传热管的运行状态，消除存在的安全隐患，确保蒸汽发生器传热管的状态满足运行要求，从而有效减少机组故障的停机次数和核事故的发生机率。该平台为使用人员进行传热管缺陷的分析和管理提供了有效的手段，极大方便了用户对相关信息的查询和操作，对检修计划的制定也具有重要的指导意义。但是其功能仍需完善，后续工作中将增加与管板检测机器人执行自动检修计划的互联功能，另外，界面的美工制作也有待改进。

[1] 林诚格. 非能动安全先进核电厂AP1000[M].北京:原子能出版社,2008.

[2] Steam Generator tube failures [S].NURER /CR-6365,INEL-95/0383.

[3] 王其富,秦瑶. 基于Web和GIS的灾害预警信息管理系统[J].电子设计工程,2013(17):34-36.WANG Qi-fu,QIN Yao.Disaster warning in formation management system based on Web and GIS[J].Electronic Design Engineering,2013(17):34-36.

[4] 丁训慎,杨宝初.大亚湾核电站蒸汽发生器传热管的涡流检查[J].核动力工程,1999(10):417-420.DING Xun-sheng,YANG Bao-chu.Daya bay nuclear power plant steam generator tube eddy current inspection [J].Nuclear Power Engineering,1999(10):417-420.

[5] 迪尤逊.SQL Server 2005基础教程[M].董明,译. 北京:人民邮电出版社,2007.

[6] John Kauffman, Brian Matsik.ASP.NET数据库入门经典—C#编程篇[M]. 北京:清华大学出版社,2008.

[7] 伍逸. C#二维图形绘制[M].北京:电子工业出版社,2010.