核电站用的燃料是铀。铀是一种很重的金属。用铀制成的 核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量 热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器 内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就 源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。这就是 最普通的压水反应堆核电站的工作原理

以状态为基础的维修方法已经成为维修的一个重要部分，并将继续取代更多的传统技术。未来的“智能化”部件(“smart”component)将包括测量、显示和控制信息的传感器。
目前的核电厂运行许可证的延长和可预见的将来新电厂建设的展望为部件的设计和制造配备有针对特定状态、可进行性能监测的仪表创造了机会。设计阶段就考虑到“自我监测式”部件的理念，也可推动使计算系统对来自监测仪表的信息进行处理的计算机模型的开发。
到目前为止，在能对材料性能劣化进行定期评估以便预测部件何时需要维修和替换的集仪表、传感器、监测和控制的一体化方面取得的进展相当小。
具有此种一体化装置的设备可以大大降低运行和维修费用，同时会提高可靠性、可用性和安全性。基于各种预测性维修技术(使用关键部件和子系统的当前状态和预计状态来预测它们的性能状态)，“智能化”部件技术可以很可靠地预测系统性能和剩余的使用寿命。当具备对推迟维修任务的风险和收益进行评估的能力时，就可以做到只在必要的时候进行大修和修理。
智能化部件项目计划的首要目标是评估当前的技术，并确定下一步需要采取的步骤。
概念的开发
概念计划简要提出了一个智能化部件的总体概念，并就需要开发的初始部件提出建议。按照监测能力和希望监测的参数，初始部件的选择是对当前的部件监测工艺水平的检验。
评估阶段主要分成4个分阶段：
● 初步问题的讨论，包括智能化部件的定义，确定计划成功的指标、利害关系方、主要参与人和因为智能化部件而受益或受损最大的人；
● 确定使用智能化部件的候选工厂；
● 评估目前的监测和诊断技术；
● 用户协会、技术顾问组和部件的原始设备制造商(OEM)联盟组成论坛的方法，确定特定部件的智能化问题，以促进智能化部件技术规格的确定和制订。
智能化部件的定义
一个可积木式装配的智能化部件是一个标准部件的扩展版本。由硬件和软件两方面组成的扩展形式为部件参与到其它类似部件组成的移动无线网络中提供了一条途径，并为将系统作为一个整体连接到更大、更固定的网络提供了一个通道。硬件可以是在一个芯片上的一个完整的系统，包括处理器、存储器、I／O(输入／输出)驱动器和信号处理器。芯片可能是混合信号的，包括传感器、无线接收器、发送器和模—数转换器。软件由系统层次组成，包括一个操作系统和用于管理网络的协议书以及一个提供实际信息处理功能的应用层。
一个智能化部件的定义是一个标准部件的扩展版本。智能化部件包含基本的智能化组件(传感器、数据传送设施、计算机硬件和软件、人机接口装置)，它们持续监测设备的状态以预测性能劣化和潜在的故障，并通知终端用户所需的维修或进行系统一级运行调整。
在电厂，一个部件可能是一个泵，一个马达，一个阀门或任何实施单个工艺功能的系统。在这种情况下，一个智能化部件将是由相同的部件或是分部件，用硬件和软件对其进行扩展以使其参与到类似部件和监测系统的电厂网络中来。其智能化表现为：允许部件自我监测、评估并预报其状况。在某些情况下，这种部件可以自我调节以补偿其状态、环境或运行要求的变化。
在电厂中，典型智能化部件的构成可能包括：
● 标准部件，例如泵、马达、汽(涡)轮机；
● 监测过程变量的智能化传感器；
● 监测诸如振动或温度等工况的智能化传感
器；
● 数据获取、储存、处理和网络传输用的硬件／软件；
● 智能化元件，例如一个智能化润滑系统、智能化轴承和智能化仪表及智能化控制器。
确定利害关系方
智能化部件和系统将使电厂设计人员简化设计而不会降低可靠性和安全性。预测系统性能并使子系统和部件的可用寿期最大化的维修办法是一项创新的、节约运行维修成本的方法。由于监督试验要求和所需备品备件量的减少，核电厂所需的电厂安全设备总量的降低会产生额外的运行、维修效益。智能化部件的应用将向未来和在役电厂提供降低与设计、机组不可利用率和维修有关的成本。
无论是因为延长寿期还是提高性能和可靠性，在不久的将来会有新的部件订购。为了使智能化部件计划取得效果，新开发技术的应用应集中在对经济性最有影响的部件上，因为这些部件最有可能获得工业界的广泛支持或引起兴趣。因此，智能化部件计划应确定并优先用于最有可能从使用智能化部件中受益的核电厂设备。
使用智能化部件的候选电厂包括：
● 寿期延长的电厂；
● 新电厂；
● 可靠性低的电厂。
监测和诊断
目前的技术可以测量过程变量，例如关键尺寸、速度、压力、温度、电势差和电流。过程信号可以在一个以状态为基础的监测程序中识别和使用——振动信号和对它们的整理分析是探测磨损和损坏元件的最早方式之一。工艺流体或制造产品属性的测量，已使其变化同系统的故障，如部件和分部件磨损等联系起来，以便查出在正常运行工况中变化的成因也即起因。主要的目标应该是通过监测和分析，提供潜在故障的警报，并指出对产品质量至关重要的区域。
信息技术和先进的电子技术的不断发展已经有可能不仅提供早期的故障警报，而且还能通过对监测到的信号进行广泛的分析来帮助诊断。状态的紧急程度可以确定，在适当的时间内可以采取必要的措施，维修能够按照状态而不是时间来安排。
一个智能化系统可以通过把定性认识和来自统计和状态监测数据的可靠的定量信息相结合而实现，以提供早期的性能劣化警告和诊断最初的故障。目前，现代的传感器和相关的信号分析技术可以区分是随机变化还是显著的趋势，利用系统设计、正常运行特性方面的知识，这种趋势可以用来预测失效的时间。
研究和开发
为提高设备可用性而进行的智能化设备和智能化传感器的研究开发正在顺利进展。由工业界资助的多学科的与智能化有关的研发项目正在全球广泛开展。波音公司内的几个机构正在共同确定一个标准接口，该接口将允许一个数据采集系统以高取样率记录来自大量智能化传感器的信息。在Auburn大学，一个由工业界资助的多学科研发计划——“下一代信息技术中可积木式装配的智能化部件”的研究正在实施。美国电力研究院(EPRI)正努力使用智能计算工具进行燃气轮机先进诊断技术的研究与开发，包括传感器测量值的确认。美国能源部有一项范围广泛的研发计划，该计划中，多领域的国内和国际研究机构、大学和工业企业正在共同努力，以着手未来的设计改进。
可以采用多种技术来获得有关一台机器状态的准确指示。通过将当前状态的参数指示同已知的正常和故障状态下的指标进行比较，就可以评估一台机器的工作状态。使用的技术包括振动分析、油样分析、热敏成像、动力电路评估、声发射监测以及使用压力、流量、温度和系统输入／输出关系而进行的性能试验。
许多与转动部件有关的参数都具有诊断价值。测量可能包括转子或轴套的振动，轴承温度，工艺流体的压力、温度和流量，部件噪音等级和轴承的轴向位移。过程参数的读数指示(温度、压力和流量)从传统上来说更与过程监测和控制相关。与振动测量不同的是，这些都是典型的“静态”测量，需要较少的数据采集复杂硬件。然而，作为部件磨损的一个直接指标或在与其它指标联系起来考虑时，这些测量值有着重要的诊断价值。
预测性维修技术希望在对测量数据进行分析和趋势判断的基础上，对机械状态进行分类。分类过程可以分成3个部分：测量、分析和诊断。
虽然部件参数的测量和分析对于评估实际的机械状态非常重要，但其他一些基于计算机的分析正在迅速成为更类似于在线诊断的工具。这些工具包括：
● 模态分析；
● 转子动态分析；
● 有限元分析；
● 流量动态计算；
● 系统模拟与控制；
● 无损检验技术；
● 无扰流动显形；
● 声学法。
有限元、流量动态计算和转子动态分析是很有效的分析工具，整个工业界都使用这些工具来为新机器设备的设计以及对现有机械设备的改进作诊断和评估时建立复杂的动态系统的模型。由于微处理器速度的提高，这些工具对于实时的部件测量与分析来说，可能变得更加有用。因此，除了提供有效的传感器功能之外，这些技术还潜在地扩展了评估部件和假设可能故障模式的能力。
要考虑的标准
在今天的全球经济里，网络的相互交换和互联是很重要的，并且只能通过国际标准才能有效地实施。促进商贸发展和加快创新技术的发展需要标准。为此，用户之间应在标准的使用上达成一致。
传感器系统的结构必须是灵活的、数字化的和无线的。此类传感器设计的技术平台导致了基于网络(兼容IEEE 1451)、可重新配置的无线网络系统(兼容“蓝牙”技术)具有基于传感器的模数转换和状态参数评价功能。
为便于局部智能化，分层的传感器硬件设计(一体化部件状态监测器)目前正在开发之中。
一些部件，例如 IEEE 1451结构，已经相当成熟。其它的，例如无线数据通讯，还需要为工业应用做进一步的开发。智能化传感器目前已商品化，但功能非常有限。
在开发可行的智能化部件和系统时，必须全盘考虑标准、法规、规程和法律要求以及行业专家的建议和看法。
除了要求智能化部件符合现有的法规和标准外，随着智能化部件技术的发展，还有可能要求对法规和标准进行修改，或者制订新的法规和标准。用于传感器、试验、数据传输、分析和验收范围等领域的新标准就可能是上述结果。
编制规格书
未来的设备状态监测技术的发展将受到设备的经济性、安全要求以及监测系统的成本和效率的驱动，其主要是随下列情况而变：
● 传感器功能的改进；
● 诊断算法改进；
● 部件内传感器布局及数量方面的改进；
● 传感器传送成本降低。
传感器制造商和政府资助的研究机构正致力于传感器功能的改进。这些技术改进将和微处理器技术的发展形影相随。诊断方法也将得到类似发展。
传感器布局和数量方面的改进将由各种电厂部件的原始设备制造商实施。原始设备制造商在智能化部件的开发中占主导地位已是势在必行。用户们可能会被召集到一起，编制出智能化部件的技术规格书。如果电缆安装成本能够降低，就可以大幅度地降低诊断系统的成本。数据的无线传输可能就是一个降低在役及未来电厂设计的诊断成本的“突破口”。
展望中的智能化部件形状、大小各不相同，范围从简单的集成电路传感器到需要广泛仪表的系统。这个计划的一个重要目标是通过开发自我监测与预测能力的方法，以达到综合各种技术的优势。智能化部件是否能推广取决于能否通过低成本、高耐用度、单片集成电路设计提供复杂的传感、数据处理和传输能力的微电子技术。如果没有这种技术，硬件尺寸、功率要求和成本将极大地限制智能化部件概念的应用。
大范围、低成本传感器的应用是智能化部件变成现实的关键。微电子-机械系统(MEMS)技术是未来传感器应用的前沿技术。MEMS把集成电路制造的传统优势，包括物理尺寸小、可靠性高和成本低，和把信号处理和远程决策统一到埋入式计算机技术中的能力结合在一起。
智能化部件应用的另一个关键将是它们相互之间及与外界通信的能力。智能化部件的电子元件将经常是电池供电，因此电力的储存是个重要的问题。
智能化传感器
有很多关于微处理器技术用于增强测量系统性能的例子。目前正在开发的智能化部件将包括自携式微处理器，它将大大便于校验、信号处理和分析。
智能化传感器应提供：
● 多样性和冗余度；
● 通过减少内部连接电缆的数量来实现经济
性；
● 通过将传感器连接到不同的诊断系统来实现交互性；
● 通过特定的通讯协议实现在线验证和安装；
● 在传感器中的模拟信号调节和数字信号处理功能相统一。
传感器是智能化部件的最基本的部件。传感器和传感器设计必须能：
● 根据故障模式及影响分析以及故障的物理特性，指示设备的状态或工况；
● 承受局部环境影响，例如热和辐射；
● 与用户/维修人员的接口是无线、能网络化和自我校验；
● 保持可靠性和准确性；
● 在需要时可进行扩展。
监测技术
多参数监测的

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