摘 要：针对反应堆控制棒驱动机构中的滚轮丝杠运动副磨损状态监测问题，引入了一种奇异谱熵复杂度磨损状态识别方法。首先计算系统振动信号的奇异谱熵，再引入脑电波信息指标——复杂度的概念，定义奇异谱熵复杂度，该复杂度指标对于信号的不确定性较为敏感，可以有效的反映出磨损产生的随机冲击信号的强弱，进而判断磨损程度的变化，通过对控制棒驱动机构全寿命实验，证明了该方法可以用于核反应堆控制棒驱动机构滚轮磨损程度的监测。
关键词：核反应堆 滚轮 奇异谱熵 复杂度 磨损 状态监测
1.引言：
控制棒驱动机构是核反应堆控制系统和安全保护系统的一种伺服机构，是反应堆内唯一具有相对运动的系统。控制棒驱动机构主要负责完成反应堆的启动、调节功率、维持功率、停堆和事故情况下的安全停堆，是直接影响核反应堆正常运行和安全可靠的关键设备之一。
驱动机构下端的分裂转子在电磁力作用下闭合，使分裂转子下端的滚轮与丝杠啮合，依靠滚轮旋转实现控制棒上下移动。滚轮是这一传动机构中最易损的关键部件，其状态直接决定了能否实现驱动机构的功能。滚轮磨损故障是控制棒驱动机构最主要的故障形式之一，初期磨损会导致整个机构振动增大，当磨损严重时，会导致滚轮与丝杠啮合不良，甚至导致无法提棒，控制失效，造成严重的事故。而且由于滚轮工作在驱动机构小耐压壳体内部，运行在高温、高压、高放射性的一回路主冷却剂中，工作环境及其恶劣。滚轮一旦发生故障，对其进行维修和更换的牵连工程非常大。因此，如何定量的实现对滚轮磨损故障的监测，实现对滚轮磨损故障的早期诊断具有重大意义。
由于目前对于设备磨损状态的检测主要以油液检测为主，但由于反应堆的结构特殊性，油液检测并不适用于反应堆的监测与诊断。振动监测技术由于其具有测试简单，可实现在线监测等特点，在设备监测中得到广泛应用。滚轮丝杠机构磨损是一个较为复杂的过程，材料不同，其磨损规律不尽相同。机构运行初期，滚轮表面的耐磨镀层完整，由滚轮啮合传动产生的振动信号具有旋转机械的周期性特征；磨损严重后，由于滚轮表面耐磨镀层破坏，表面粗糙度发生不确定变化，其振动变化具有明显随机信号特征，频率成分复杂，因此本研究针对信号不确定性特征提出一种基于复杂度的监测诊断方法。
作者：李琳，张永祥，明廷锋