Устройство для обнаружения течи воды в натрий в парогенераторе атомной электростанции

) О 21 С 17/025 ЩЧфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГННТ СССР ГОС ПРИОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ов устическиие сигналы реобразторс гона усилее устржденияуется повыбранн ователь, выход последовательитель, фильтр ередаютсягистрирующ омент заро регистрир ня шума в йство. азовых пузывозрастанию й полосе час и реурт(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯТЕЧИ ВОДЫ В НАТРИЙ В ПАРОГЕНЕРАТОРЕАТОМНОЙ.ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащее,нв каждом модуле парогенераторапо два акустических датчика, пред-.усилители, полосовые Фильтрь, измерители среднеквадратичных величин,схему сравнения, Формирователь сигнала течи, причем выход каждого аку"стического датчика подсоединен к предусилителю, выход которого подключен . Изобретение относится к контрольно-измерительной техникеи можетбыть исгользовано в атомной энергетике, теплоэнергетике, химическойтехнологии и металлургической промышленности преимущественно для обнаружения течей в парогенераторах.атомных электростанций,гИзвестно 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 подсоединвн 2к полосовым Фильтрам, выходы которыхсс единены с измерителем среднеквадратичной величины, выходсхемы сравнения соединен с входом Формирователя сигнала течи, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эФФективности работы путемулучшения дсстоверности надежногообнаружения течи, в него введен дополнительно коммутатор, а. каждыйакустическйй датчик установлен наволноводе, причем волноводы .одногомодуля парогенератора расположень 1в непосредственной близкости другот. друга, один из которых прикреплен непосредственно к корпусу, а другой - акустически развязан от корпуса через патрубок, выходы измерителей среднеквадратичных величинсоединены с входами коммутатора,выходы которого соединены со входами схемы сравнения,1 от.Известное устройство не обеспечивает надежного обнаружения течИ, поскольку оно может допустить как ложное срабатывание, так и несвоевременное обнаружение течи, так как выдать сигнал течи на той стадии саморазвития, когд.- серьезнйе последствия уже неотвратимы. Это связано соследующими обстоятельствами,Фоновые шумы парогенераторов естьсумма шумов, обусловленных рядом причин,.Одна из главных - шумы, обуслов 5ленные кипением воды внутри парогенерирующих -глубок, Другая возможнаяпричийа .:.умы движения натриевого.теплоноситееяив;межтрубном пространстве. Возможна генерация шума и пу-,зырьками инертного газа, которыемогут попадать в натрий. Источникомфоновых шумов может явиться акустическая эмиссия в .элементах конструкции, которая имеет наибольшую интенсивность в переходных режимах работыпарогенератора. Определенный вклад врезультат измерения фоновых шумовпарогенератора вносят шумы другого 20оборудования, которые распространяясь по трубопроводам и, несущим конструкциям достигают парогенераторы.Основной вклад в Фоновый шум вносятте шумы, которые генерируются в водном контуре и элементах конструкциипарогенератора. Другая характернаяособенность Фоновых шумов состоитв том, что его источники распределе"ны практически по всему объему парогенератора. Это является причинойтого, что шумы, измеренные датчиками в различных местах парогенератора, исходят от разлчных источ-,ников, При неизменном режиме работыпарогенератора уровень шумов испытывает колебания, амплитуда которыхзначительна в области низких частот (ниже 1-5 кГц). При изменениирежима работы парогенератора, т:е.при уменьшении или увеличении паро 40производительности соответствующимобразом меняется и уровень фоновыхшумов, причем относительное изменение уровня шума, измеренное датчиками, установленными в различныхместах парогенератора, примерноодинаково.-Уровень фоновых шумов парогенератора значителен в широком диапазоне частот, так как его источники50являются широкополосными .Спектр шумов взаимодействия натрия с водой также широкополосен. Внем нет каких-либо специфическихпиков которых бы не было в спектре551фоновых шумов парогенераторов. Бумвзаимодействия воры с натрием сувеличением размера течи возрастает,Известное устройство может выдатьгложный сигнал о наличии течи еслиуровень фоновых шумов возрос, например, от увеличения паропроизводительности, так как при этом происходитувеличвние уровня Фоновых шумов вовсем широком диапазоне частот. Поэтому независимо от выбранного диапазона частот известное устройствоне обеспечит требуемой надежности.Поскольку известное устройство выдает аварийный сигнал лишь при возрастании уровня шума в выбраннойполосе частот, то для срабатыванияэтого устройства при возникновениитечи, необходимо, чтобы уровень шумов взаимодействия воды с натриемв выбранной полосе частот был сравнимс уровнем фонового шума в районерасположения акустического датчика(или его волновода),Если течьпроизошла на значительном расстоянии от датчика, то можетоказаться, что сигнал течи будет получен слишком поздно (из-за, недостка чувствительности), т.е. на тойстадии, когда неизбежны серьезныепоследствия аварии.Наиболее близким по техническойсущности является устройство дляобнаружения течи воды в натрий впарогенетаторе атомнс;й электростанции, содержащее на каждом модуле па"рогенератора по два акустическихдатчика, предусилители, полосовыефильтры, измерители,среднеквадратичных величин, схему сравнения,формирователь сигнала течи, причемвыход каждсго акустического да;чикаподсоединен к предусилителю,выход,которого подключен к полосовымФильтрам, выходй которых соединеныс. измерителем среднеквадратичнойвеличины, выход схемы сравнения соединен с входом формирователя сиг"нала течи.Это устройство в определеннойстепени. позволяет избежать выдачиложных сигналов при изменении режима работы установки в целом илипотере работоспособности одного: издатчиков. Усреднение во времени в измерителях среднеквадратичных значений позволяет избежать ложного срабатывания на импульсные помехи, на"пример, удары, Вместе с тем оно незащищено от срабатывания от посторонних источников шума, передающихся на корпус модуля от оборудования,если длительность действия их не ограничена секундами или долями секунд, Источниками таких шумов, какпоказала практика, например, могутбыть пароводяного контура,Цель изобретения - повышение эФ"фективности работы путем улучшениядостоверности и надежности обнару"жения течи,Поставленная цель достигается .тем,что в устройство для обнаружения теми 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 предусилитела, выход которого поДключен к полосовым фильтрам, выходы которых соеди.- нены с измерителем среднеквадратич 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 парогенератора расположены в непосредственной близости друг от друга, один из которых прикреплен непосредственно к корпусу, а другой -акуспически развязан от корпуса через патрубок, выходы измерителей среднеквадратич- ныХ величин соединены с входами коммутатора, выходы .которого. соединены .со входами схемы сравнения.На чертеже изображена блок-схема устройства для обнаружения течи воды 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 4, осуществляющих передачу звуковой энергии к датчикам 1 и 2. Один из волноводов 3 подсоединяется непосредственнсГ к корпусу 5 модуля, например, на сварке,а другой - акустически развязан от кор" пуса 5, например, с помощью патрубка 6. При этом важным является то, чтово 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 пред- усилители 7 и 8, которые согласуют выходные сигналы датчиков с парамет" рами аппаратуры обработки сигналов и могут осуществлять предварительное 1их усиление, К выходам предусилителей 7 и 8 подключены соответственно полосовые фильтры 9 и 10, осуществляющие параллельный анализ поступающих отусилителей сигналов, На" пример для этой цели могут использоваться однотретьоктавные или .октавные фильтры. К выходам всех полосовых фильтров подключенЫ измерители среднеквадратичных величин 11 и 12, определяющие среднеквадратичное значение уровня шума в той полосе, которая выделяется соответствующимполосовым 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, рав" ное числу полосовых Фильтров. Комму-, татор 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. Схе" ма 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 срав 1050427 8нения 14 подключены к формирователю .сигнала течи 15, который следит заизменением выходных сигналов каждойиз схем сравнения 14 и составляет ихзнацения по показаниям различных схемсравнения,Устройство работает следующим образом.Устройство работает непрерывно,Приотсутствии. течи в формирователе сигнала течи 15 по каждой паре датчиков1 и 2 по всем полосам частот накапливается статистика по отношениям сигналов, полученных с помощью датчиковс волноводами 3, приваренными к корпусу 5 и датчиков 2, развязаннымиволноводами 4 от корпуса 5 с помощью патрубков 6.Набор статистики набирается втечение определенного прсмежуткавремени (например 1 ц). 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 навходе. одной из схем сравнения 14 встсрону относительного роста сигна ла датчика 2 при подтверждении аналогичного изменения по показаниям,полученным с помощью соседних пардатчиков и при отсутствии пропорционального изменения показаний, полученных с помощью датчиков, установленных на других, сходных по технологическим функциям модулях. Блокформирования сигнала течи 15 выдаетсигнал о наличии течи,Устройство надежно обнаруживаетналичие течи, 8 случае изменениярежима работы парогенетатора происходит пропорциональное изменение контролируемых сигналов по показаниямпар 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 технологическимфункциям модулям (например испарительных или пароперегревательныхмодулях).В случае возникновения посторонних шумов случайного характера изменение сигналов на входах схемсравнения произойдет в сторону относительного роста показаний, приваренного к продукту волноводного датчика 1.В случае возникновения течи произойдет изменение сигналов пс показаниям датчиков 1,и 2 в сторону от носительного роста показаний датцика 2, аналогичное изменение будетиметь место по пс казаниям соседнихпар датчиков, установгенных на этомже модуле, вместе с тем на раннейстадии развития течи; на других модлях, сходных по технологическим, функциям, пропорционального изменения не произойдет.Оценки показывают, цто устройство позволяет обнаруживать течи величиной (по расходу воды, попадаемойв натрий) 0,01 г/с и более для принятых в отечественной практике конструкций парогенераторов.40Предлагаемое устройство превосходит известные устройства по надежности обнаружения течи,1050 М 7 ставйтельТехРед Д,Олийньж КОР ор А.06 а Подпиениям и отккая наб., д сноерытияи при ГКНТ СС. 4/5 ственного ко . 113035, Мо эдательский комбинат "Патент", г одствен.Редактор И.Лен1ееа ее и е е е е е е ю еЗаказ 4669ВНИИПИ Государ Тираж тета по иэоб ва, И, Ра ород, ул. Гагарина,