СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В КАНАЛАХ ЯЭУ Российский патент 2004 года по МПК G21C17/02 G21C17/32 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения расхода теплоносителя в каналах ядерных энергетических установок при измерении расхода теплоносителя с помощью турбинных расходомеров различных типов.

Известен способ измерения расхода, заключающийся в измерении перепада давления на сужающемся устройстве, размещаемом в трубопроводе, и определении расхода на основе предварительно полученной зависимости G = f(ΔP), где G - измеряемый расход, ΔР - перепад давления на сужающем устройстве (В.П. Преображенский. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978 г., с.434).

Основной недостаток способа заключается в том, что при измерении по этому способу достаточно сложно разместить сужающее устройство в трубопроводах большого диаметра (каналы ЯЭУ) и вывести импульсные трубки к измерителям. При установке сужающего устройства в канал имеют место большие потери напора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения расхода, заключающийся в том, что преобразуют вращательное движение турбинного расходомера в систему электрических импульсов, создают выходной сигнал путем формирования импульсов постоянной длительности, преобразования их в токовый сигнал, интегрирования токового сигнала в течение времени экспозиции и определения расхода на основе предварительно полученной зависимости расхода от выходного сигнала G = f(I) (H.A. Доллежаль, И.Я. Емельянов. Канальный ядерный энергетический реактор. М.: Атомиздат, 1980 г., с.140). Такой способ измерения расхода используется в настоящее время при измерении расхода в каналах РБМК. В качестве расходомеров используют шариковые расходомеры типа ШАДР-32М и ШАДР-8А. Недостатки расходомеров типа ШАДР-32М и ШАДР-8А известны и описаны в (H.A. Доллежаль, И.Я. Емельянов. Канальный ядерный энергетический реактор. М.: Атомиздат, 1980 г., с.140). Остановимся на недостатках способа, относящихся к снятию сигнала и собственно определению расхода. На фиг.1 показана схема, реализующая способ.

Основной недостаток способа заключается в том, что точность определения расхода невелика. Основная погрешность каждого измерительного канала обусловлена погрешностью ШАДРа и ТИБРа. Если первый из них обладает узким динамическим диапазоном и S-образной нелинейностью преобразования, то второй имеет погрешность, связанную с нелинейностью 1/S вида. Увеличивают погрешность измерения и последующие блоки ГНП и ГИП. Кроме того, присутствует и динамическая составляющая погрешности, определяемая функцией сглаживания ТИБРа и моментом преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Кроме того, с течением времени выходной сигнал МИП уменьшается по амплитуде, что связано с деградацией параметров совместно работающих ШАДРа и МИПа. Износ и деформации шарика приводят к флуктуации частоты вращения при постоянном расходе теплоносителя. Все это приводит к изменению первоначально полученной градуировочной характеристики вида G=f(I), причем изменение характеристики в процессе эксплуатации не известно. Последнее приводит к тому, что измеряемый расход может значительно отличаться от действительного.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности определения расхода теплоносителя, что обеспечивается тем, что создают выходной сигнал путем опроса сформированной системы электрических импульсов с частотой выше предельной f > f_пp, определяют число импульсов за время экспозиции, определяют расход теплоносителя на основе предварительно полученной зависимости - G (n), где f_пp - предельная частота; n - число импульсов, измеренных за время экспозиции с кратностью f_пp.

Прямое использование одной величины n позволяет исключить дополнительные звенья, цепи и алгоритмы преобразования в измерительном канале и связанные с ними погрешности.

Предельная частота f_пp определяется на основе анализа системы электрических импульсов, на выходе магнитоиндукционных преобразователей.

На фиг.2 показана структурная схема фрагмента измерительной системы контроля расхода воды, реализующая предлагаемый способ.

Конструктивно измерительная система, реализующая предлагаемый способ, фиг.2, состоит из двух одинаковых автономных подсистем, каждая из которых обслуживает половину реактора. Каждая подсистема, с целью повышения живучести, размещается в трех разнесенных друг о друга конструктивах. Информация от расходомеров также равномерно распределяется на три группы и обрабатывается в трех независимых устройствах.

Способ определения расхода теплоносителя осуществляется следующим образом.

Вращательное движение турбинного расходомера (ШАДР-8А и (или) ШАДР-32М) преобразуется в систему электрических импульсов с помощью магнитоиндукционного преобразователя МИПа, создают выходной сигнал путем опроса сформированной системы электрических импульсов с частотой выше предельной f > f_пp. Последнее достигается с помощью компаратора, преобразующего частотные сигналы в цифровые сигналы, которые формируют сигнал логической единицы в регистре, если на временном интервале измерения находился частотный сигнал МИПа. Если сигнал с МИПа отсутствовал, то формируется сигнал логического нуля. При формировании выходного сигнала ставится единственное условие - число интервалов измерения в единицу времени должно превышать максимальную частоту следования импульсов МИПа при максимальном расходе. В нашем случае это условие выполняется при 50 временных интервалах в секунду. Подсчет импульсов на временном интервале осуществляется программным способом в компьютере, где и формируется матрица контроля расхода воды, представленная в частотном виде.

В качестве примера рассмотрим измерение расхода предлагаемым способом в технологических каналах РБМК. В таблице представлены оценки погрешности измерения расхода при различных его значениях (различная частота импульсов МИП) в зависимости от времени опроса. Как видно из таблицы, повышение точности достигается увеличением времени измерения, когда берется несколько отсчетов и их значения усредняются. Процедура осреднения основывается на предположении, что погрешности обусловлены случайными факторами и стремятся к нулю при усреднении на большом ансамбле отсчетов.

Основная погрешность первичных преобразователей равна ±1,5%. С учетом погрешностей формирования выходного сигнала (таблица) общая погрешность измерения расхода не превысит 2%. При использовании известного способа измерения расхода, который в настоящее время используется на атомных станциях с РБМК, погрешность определения расхода может доходить до 10%.

Таким образом, предлагаемое техническое решение путем исключения дополнительных каналов преобразователя и связанных с ним погрешностей позволяет повысить точность определения расхода теплоносителя в каналах ЯЭУ.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения расхода теплоносителя в каналах ядерных энергетических установок при измерении расхода теплоносителя с помощью турбинных расходомеров различных типов. В способе измерения расхода преобразуют вращательное движение турбинного расходомера в систему электрических импульсов. Создают выходной сигнал путем опроса сформированной системы электрических импульсов с частотой выше предельной f>f_пр, определяют число импульсов за время экспозиции, определяют расход теплоносителя на основе предварительно полученной зависимости – G (n), где f_пр - предельная частота; n – число импульсов, измеренных за время экспозиции, с кратностью f_пр. Технический результат – повышение точности определения расхода теплоносителя. 2 ил., 1 табл.

Способ определения расхода теплоносителя в каналах ЯЭУ, заключающийся в том, что преобразуют вращательное движение турбинного расходомера в систему электрических импульсов, отличающийся тем, что создают выходной сигнал путем опроса сформированной системы электрических импульсов с частотой выше предельной f > f_пр, определяют число импульсов за время экспозиции, определяют расход теплоносителя на основе предварительно полученной зависимости – G(n), где f_пр - предельная частота, n – число импульсов, измеренных за время экспозиции с кратностью f_пр.