Устройство для обнаружения течи воды в натрий в парогенераторе атомной электростанции

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1050427 (1) Г 21 " 17./025 е иеачиМ®

®-®>NTEg

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСЙОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЗЯАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР 1 (21) . 3346039/25 (22) 12.10.81 (46) 23. 12.91. Бюл. И 47 (72) Ф.А.Козлов, Р.Ф.Иасагутов и В.С.Югай (53) 621.039.5(088.8) (56) Патент СНА И 3240674, . кл. 176-19, опублик. 1966.

Авторское свидетельство СССР . У 871664, кл. С 21 С 17/02, 1980. (54)(57) устРОйство для оБнАружения

ТЕЧИ ВОДЫ В НАТРИИ В ПАРОГЕНЕРАТОРЕ АТОМНОЙ.ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащее, на каждом модуле парогенератора по два акустических датчика, пред-. усилители, полосовые Фильтрь., измерители среднеквадратичных величин, схему сравнения, формирователь сигнала течи, причем выход каждого аку" стического датчика подсоеди нен к пред» усилителю, выход которого подключен .

Изобретение относится к контроль -. но-измерительной технике и может быть исгользовано в атомной энерге тике, теплоэнергетике, химической технологии и металлургической промышленности преимущественно для обнаружения течей в парогенераторах. атомных электростанций. г

Известно устройство для определения закипания жидкости в реакторе, основанное на пассивном акустическом методе контроля, в котором отсутствует волновод, один конец которого погружен в теплоноситель. Снаружи к торцу волновода подсоединЕн

2 к полосовым Фильтрам, выходы которых сс единены с измерителем среднеквадратичной величины, выход схемы сравнения соед« нен с входом Формирователя сигнала течи, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем улучшения дсстоверности надежного обнаружения течи, в него введен дополнительно коммутатор, а. каждый акустическйй датчик установлен на волноводе, причем волноводы .одного модуля парогенератора расположены в непосредственной близкости друг от. друга, один из которых прикреплен непосредственно к корпусу, а другой - акустически развязан от корпу- ® са через патрубок, выходы измерителей среднеквадратичных величин соединены с входами коммутатора, С, выходы которого соединены со входами схемы сравнения.

4Р акустический преобразователь, выходные сигналы которс ro последователь- «фЬ но передаются на усилитель, Фильтр и регистрирующее устройство.

Момент зарождения газовых пузырей регистрируется по возрастанию уровня шума в выбранной полосе частот.

Известное устройство не обесяечи- 3». вает надежного обнаружения течи, по- и скольку оно может допустить как ложное срабатывание, так и несвоевременное обнаружение течи, так как выдать сигнал течи на той стадии саморазвития, когд.- серьезнйе послед1050427

55 ствия уже неотвратимы. Это связано со следующими обстоятельствами. фоновые шумы парогенераторов есть сумма шумов, обусловленных рядом причин..Одна из главных — шумы, обусловленные кипением воды внутри парогенерирующих - глубок. Другая возможная причина 6 умы движения натриевого .теплоносителяив .межтрубном пространстве. Возможна генерация шума и пу-, зйрьками инертного газа, которые могут попадать в натрий. Источником фоновых шумов может явиться акустическая эмиссия в .элементах конструкции, которая имеет наибольшую интенсивность в переходных режимах работы парогенератора. Определенный вклад в результат измерения фоновых шумов парогенератора вносят шумы другого оборудования, которые распространяясь по трубопроводам и, несущим конструкциям достигают парогенераторы.

Основной вклад в Фоновый шум вносят те шумы, которые генерируются в водном контуре и элементах конструкции парогенератора. Другая характерная особенность фоновых шумов состоит в том, что его источники распределе« ны практически по всему объему парогенератора. Это является причиной того, что шумы, измеренные датчиками в различных местах парогенератора, исходят от разл чных источников. При неизменном режиме работы парогенератора уровень шумов испытывает колебания, амплитуда которых значительна в области низких частот (ниже 1-5 кГц). При изменении режима работы парогенератора, т:е. при уменьшении или увеличении паропроизводительности соответствующим образом меняется и уровень фоновых шумов, причем относительное изменение уровня шума, измеренное датчиками, установленными в различных местах парогенератора, примерно одинаково.

-Уровень фоновых шумов парогенератора значителен в широком диапазоне частот, так как его источники являются широкополосными.

Спектр шумов взаимодействия натрия с водой также широкополосен. В нем нет каких-либо специфических пиков которых бы не было в спектре

Ц! фоновых шумов парогенераторов. Ыум взаимодействия воры с натрием с увеличением размера течи возрастает, Известное устройство может выдать ложный сигнал о наличии течи если уровень фоновых шумов возрос, например, от увеличения паропроизводитель5 ности, так как при этом происходит увеличвние уровня фоновых шумов во всем широком диапазоне частот. Поэтому независимо от выбранного диа10 пазона частот известное устройство не обеспечит требуемой надежности.

Поскольку известное устройство выдает аварийный сигнал лишь при возрастании уровня шума в выбранной

15 полосе частот, то для срабатывания этого устройства при возникновении течи, необходимо, чтобы уровень шумов взаимодействия воды с натрием в выбранной полосе частот был сравним

20 с уровнем фонового шума в районе расположения акустического датчика (или его волновода).

Если течь произошла на значительном расстоянии от датчика, то может оказаться, что сигнал течи будет получен слишком поздно (из-за, недостка чувствительности), т.е. на той стадии, когда неизбежны серьезные последствия аварии.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обнаружения течи воды в натрий в парогенетаторе атомной электростанции, содержащее на каждом модуле па" рогенератора по два акустических

З5 датчика, предусилители, полосовые фильтры, измерители,среднеквадратичных величин, схему сравнения, формирователь сигнала течи, причем выход каждсго акустического да-.чика

40 подсоединен к предусилителю,выход

,которого подключен к волосовым фильтрам, выходй которых соединены . ! с. измерителем среднеквадратичной величины, выход схемы сравнения соединен с входом формирователя сигнала течи.

Это устройство в определенной степени позволяет избежать выдачи ложных сигналов при изменении режима работы установки в целом или потере работоспособности одного: из датчиков. Усреднение во времени в измерителях среднеквадратичных значений позволяет избежать ложного срабатывания на импульсные помехи, например, удары. Вместе с тем оно не защищено от срабатывания от посторонних источников шума, передающих1050427 ся На корпус модуля от оборудования, если дгительность действия их не of" раничена секундами или долями секунд. Источниками таких шумов, как показала практика, например, могут быть пароводяного контура.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем улучшения достоверности и надежности. обнаружения течи, Поставленная цель достигается тем, что s устройство для обнаружения те и

10 воды в натрий в парогенераторе атомной. электростанции, содержащее на каждом модуле парогенетатора по два акустических датчика, предусилители, полосовые фильтры, измерители сред-. неквадратичных величин, схему срав" нения, формирователь сигнала течи,. 20 причем выход каждого акустического . датчика подсоединен к прелусилитела, выход которого паДключен к полосовым фильтрам, выходы которых соеди.нены с измерителем среднеквадратич-- 25 ной величины, выход схемы сравнения соединен с входом формирователя сигнала течи, введен дополнительно коммутатор, а каждый акустический датчик установлен на волноводе, причем волноводы одного модуля парогенера- . тора расположены в непосредственной

1 близости друг от друга, один из ко= тарых прикреплен непосредственно к корпусу, а другой -..акустически Развязан от корпуса через патрубок, выходы измерителей среднеквадратичныХ величин соединены с входами коммутатора, выходы которого. соединены .со входами схемы сравнения.

На чертеже изображена блок-схема .Устройства для обнаружения течи во ды в натрий в парогенераторе- атомной электростанции.

Устройство содержит попарно уста- 45 новленные на каждом .модуле парогенеРатора акустические датчики 1 и 2, преобразующие акустические сигналы в электрические.- Эти датчики установлены на волноводах 3 и ", осущест вляющих передачу звуковой энергии i< датчикам 1 и 2..Один из волноводов 3 подсоединяется непосредственнсГ к корпусу 5 модуля, например, на сварке,а другой - акустически развязан от корпуса 5, например, с помощью патрубка

6. При этом важным является то, что во всех случаях волновод 3 лучше, чем волновод 4 передает акустические сигналы, Распротраняющиеся по корпусу, а волновод 4..- лучше передает акустический сигналы, распространяющиеся в натрии. К выводам акустиче" ских датчиков 1 и 2 подключены предусилители 7 и 8, которые согласуют выходные сигналы датчиков с параметрами аппаратуры обработки сигналов и могут осуществлять предварительное

1 их усиление, К выходам предусилителей 7 и 8 подключены соответственно полосовые фильтры 9 и 10, осуществляющие параллельный анализ поступающих от усилителей сигналов, Ha" пример для этой цели могут использоваться однотретьоктавные или .октавные фильтры. К выходам всех полосовых фильтров подключенЫ измерителй среднеквадратичных величин 11 и 12, определяющие среднеквадратичное значение уровня шума в той полосе, которая выделяется соответствующим ! полосовым фильтром. Измерители среднеквадратичных. величин 11 и 12 воз-. водят сигнал в квадрат, усредняют затем за определенный промежуток времени. Время усреднения может составлять, например, десятые долй секунды. Количество измерителей средйеквадратичных величин 11 и 12 равно числу полосовых фильтров 9 и 10. К выходам измерителей среднеквадратич -. ных величин 11 и 12 подключен комму" татор 13, имеющий число. каналов, paa" ное числу полосовых фильтров. Коммутатор .13 одновременно подключает к двум входам схемы сравнения 14 два сигнала. Эти пары формируются от сигналов, получаемых от измерителей среднеквадратичных величин 12, подключенных к полосовым фильтрам, имеющих одинаковую полосу частот.

Т.е. в любой момент времени на вход схемы сравнения 14 с помощью коммутатора 13 одновременно подключены составляющие сигналов от датчиков 1, 2 в полосе частот, выделенной полосовыми фильтрами эффективное значение которых за прсиежуток времени, определяемый временем усреднения, дается соответствующими измерителями среднеквадратичных значений. Схема сравнейия 14 определяет сравнение подаваемых на ее входы сигналов. Число схем сравнения 14, также как и число коммутаторов 13 равно числу пар датчиков, установленных на моду" лях парогенератора. Выходы схем срав1050427

30 нения 14 подключены к формирователю . сигнала течи 15, который следит за изменением выходных сигналов каждой из схем сравнения 14 и составляет их значения по показаниям различных схем сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Устройство работает непрерывно.При отсутствии. течи в формирователе сигнала течи 15 по каждой паре датчиков

1 и 2 по всем полосам частот накапливается статистика по отношениям сигналов, полученных с помощью датчиков с волноводами 3, приваренными к корI пусу 5 и датчиков 2, развязанными волноводами 4 от корпуса 5 с помощью патрубков 6.

Набор статистики набирается в течение определенного прсмежутка времени (например 1 ч). Затем устройство переводится в работу.в рабочий режим контроля, в котором сигналы, получаемые схемами сравнения, сравниваются с опорными значениями, полученными при наборе статистики.

В случае изменения сигналов на входе. одной из схем сравнения 14 в стсрону относительного роста сигна ла датчика 2 при подтверждении аналогичного изменения по показаниям, полученным с помощью соседних пар датчиков и при отсутствии пропорционального изменения показаний, полученных с помощью датчиков, установленных на других, сходных по технологическим функциям модулях. Блок формирования сигнала течи 15 выдает сигнал о наличии течи.

Устройство надежно обнаруживает наличие течи. 8 случае изменения режима работы парогенетатора происходит пропорциональное изменение контролируемых сигналов по показаниям пар датчиков, установленных в аналогичных местах на сходных по технологическим функциям модулях парогенератора. Это связано с тем, что рекомендуемые изменения работы парогенераторов приводят к примерно одинаковому изменению режимных параметров на сходных по технологическим функциям модулям (например испарительных или пароперегревательных модулях)..

В случае возникновения посторонних шумов случайного характера изменение сигналов на входах схем сравнения: произойдет в сторону относительного роста показаний, приваренного к продукту волноводного датчика I.

В случае возникновения течи произойдет изменение сигналов пс показаниям датчиков 1,и 2 в сторону относительного роста показаний датчика 2, аналогичное изменение будет иметь место по пс казаниям соседних пар датчиков, установленных на этом же модуле, вместе с тем на ранней стадии развития течи; на других модулях, сходных по технологическим функциям, пропорционального изменения не произойдет.

Оценки показывают, что устройство позволяет обнаруживать течи величиной (по расходу воды, попадаемой в натрий} 0,01 г/с и более для принятых в отечественной практике конструкций парогенераторов.

Предлагаемое устройство превосходит известные устройства по надежности обнаружения течи.

Составйтель

Редактор И.Ленина, ТехредД.Олийнык Корректор ° ру р

А. 06 ча

Ф

1 Заказ 4669 . Тираж . Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытияи при ГКНТ СССР. 113035, Москва, И-35, Раушская наб., д 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101