СПОСОБ ВЛАЖНОСТНОГО КОНТРОЛЯ ТЕЧИ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ КОНТУРА ОХЛАЖДЕНИЯ ЯДЕРНОЙ ИЛИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2017 года по МПК G21C17/07 G01M3/04 

Изобретение относится к области контроля течи по влажности воздуха и может быть использовано при выявлении нарушения герметичности трубопроводов и оборудования контуров охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является способ контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки, включающий измерение контрольными датчиками относительной влажности и температуры воздуха в технологических помещениях с контролируемыми трубопроводами и оборудованием, измерение эталонным датчиком относительной влажности и температуры воздуха за пределами упомянутых помещений, передачу в вычислительный блок измеренных значений влажности и температуры, сравнение с пороговым значением влажности и фиксацию наличия течи при превышении порогового значения (патент РФ №2268509, МПК G21C 1/17, опубл. 20.01.2006).

В известном способе контрольные датчики расположены в пробоотборных линиях, выходящих из технологических помещений и расположенных в обслуживаемом помещении, хорошо проветриваемом и без источников влаги. Эталонный датчик расположен в пробоотборной линии, также расположенной в этом помещении, но не соединенной с технологическим помещением. Для увеличения чувствительности контрольных датчиков до проведения измерений влажности воздуха в технологических помещениях проводят охлаждение воздуха (например, водой) в пробоотборных линиях до достижения температуры помещения, в котором установлены контрольные и эталонный датчики. Относительную влажность и температуру воздуха технологических помещений измеряют контрольными датчиками в линиях пробоотбора, а эталонным датчиком измеряют относительную влажность и температуру воздуха обслуживаемого помещения. Далее, убедившись в примерном равенстве значений температуры воздуха на выходе линий пробоотбора, передают данные относительной влажности и температуры от контрольных и эталонного датчиков в вычислительный блок, где сравниваются значения относительной влажности от контрольных датчиков с пороговым значением относительной влажности. При превышении порогового значения срабатывает аварийная сигнализация и оператор путем графического или иного анализа сравнивает полученные данные от вычислительного блока с текущими значениями относительной влажности от эталонного датчика. Оператор делает окончательный вывод о наличии течи при асинхронном росте относительной влажности или об отсутствии течи при синхронном росте относительной влажности. Таким образом, в известном способе аварийный сигнал формируется вне зависимости от фактического наличия течи, сигнал может быть выработан и при росте атмосферной влажности (влажности наружного воздуха). В известном способе контроль наличия течи осуществляется оператором, т.е. результат контроля субъективен и зависит от профессиональных качеств оператора, что не гарантирует высокую достоверность контроля. Кроме этого, для учета влияния колебаний атмосферной влажности в зависимости от погодных условий пороговое значение относительной влажности корректируют 5-6 раз за год и с помощью оператора, т.е. вручную.

Недостатком известного способа является высокая вероятность ложных срабатываний аварийной сигнализации о наличии течи, что связано с субъективностью контроля из-за участия в этом процессе оператора, и увеличенная возможность пропуска факта возникновения течи, что объясняется необходимостью применения многократной ручной корректировки порогового значения влажности. Кроме того, недостатком известного способа является сложность его реализации из-за большого количества гидравлического и механического оборудования, необходимого для проведения охлаждения воздуха в пробоотборных линиях и выравнивания температуры в них. Выравнивание температур проб воздуха во всех пробоотборных линиях является необходимым условием дальнейшего измерения и анализа изменений относительной влажности.

Задачей настоящего изобретения является создание простого в реализации и достоверного способа контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение вероятности ложного срабатывания аварийной сигнализации о наличии течи и снижение возможности пропуска возникновения течи путем исключения непосредственного участия оператора в процессе контроля, в том числе неоднократной ручной корректировки порогового значения влажности. Кроме этого, техническим результатом является упрощение способа за счет исключения действий, связанных с охлаждением воздуха в пробоотборных линиях, и большого количества гидравлического и механического оборудования, необходимого для проведения процесса охлаждения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки, включающем измерение контрольными датчиками относительной влажности и температуры воздуха в технологических помещениях с контролируемыми трубопроводами и оборудованием, измерение эталонным датчиком относительной влажности и температуры воздуха за пределами упомянутых помещений, передачу в вычислительный блок измеренных значений влажности и температуры, сравнение с пороговым значением влажности и фиксацию наличия течи при превышении порогового значения, согласно заявленному изобретению эталонным датчиком измеряют относительную влажность и температуру наружного воздуха, причем измеренные контрольными и эталонным датчиками значения относительной влажности и температуры преобразуют в вычислительном блоке в значения абсолютной влажности, при этом значения абсолютной влажности от контрольных датчиков корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле:

ρ(t_n)=aρ(t_n-τ)+b,

где

p(t_n), кг/м³ - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t_n;

ρ(t_n-τ), кг/м³ - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t_n-τ);

τ, мин - время задержки;

a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающий статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности;

b, кг/м³ - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающая статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности,

а с пороговым значением влажности сравнивают откорректированные значения абсолютной влажности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема системы для контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной энергетической установки.

Система для контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения расположена в реакторном здании 1 энергоблока АЭС, которое имеет технологические помещения 2 и 3, в которых расположены контролируемые трубопроводы и оборудование контура охлаждения, и обслуживаемое помещение 4. Система содержит эталонный датчик влажности/температуры 5, расположенный на внешней стороне реакторного здания 1 и непосредственно контактирующий с наружным воздухом в районе промплошадки энергоблока АЭС. Контрольные датчики влажности/температуры 6 установлены в пробоотборных линиях 7, которые расположены в обслуживаемом помещении 4 и соединены с высокотемпературным технологическим помещением 2, температура воздуха в котором достигает 280°C, вследствие чего расположение контрольных датчиков влажности/температуры 5 непосредственно в этом помещении невозможно. При измерении относительной влажности в низкотемпературном технологическом помещении 3 (температура в этих помещениях составляет 60-70°С) контрольные датчики влажности/температуры 6 установлены непосредственно в этом помещении, и при этом использованы датчики прямого измерения. Эталонный датчик влажности/температуры 5 и контрольные датчики влажности/температуры 6 соединены электрическими линиями связи 8 с вторичной аппаратурой - термогигрометрами 9. Термогигрометры 9 соединены электрическими линиями связи 10 с вычислительным блоком корректировки и сравнения, в качестве которого использован компьютер 11.

Способ осуществляют следующим образом.

Контрольные датчики влажности/температуры 6 в постоянном режиме измеряют относительную влажность и температуру воздуха в технологических контролируемых помещениях 2 и 3, например, энергоблока атомной энергетической установки. Эталонный датчик влажности/температуры 5, установленный на внешней стене здания энергоблока, в постоянном режиме измеряет относительную влажность и температуру наружного воздуха. Датчики влажности/температуры 6 и датчик влажности/температуры 5 по электрическим линиям связи 8 передают измеренные значения в термогигрометры 9, с которых сигналы передаются по электрическим линиям связи 10 в компьютер 11, в котором значения относительной влажности и температуры преобразуют в значения абсолютной влажности в фиксированный момент времени t_n с помощью формулы, предложенной международной ассоциацией по изучению свойств воды и пара IAPWS-95:

где:

ρ(ϕ_r,T) - абсолютная влажность воздушной среды, кг/м³;

ϕ_r - относительная влажность воздушной среды;

Т - температура воздушной среды, К.

Значения постоянных Т_с, ρ_с, C₁, C₂,C₃, С₄, С₅ и С₆ приведены в таблице:

Затем значения абсолютной влажности от контрольных датчиков корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле:

ρ(t_n)=aρ(t_n-τ)+b,

где

p(t_n), кг/м³ - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t_n;

ρ(t_n-τ), кг/м³ - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t_n-τ);

τ, мин - время задержки;

a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающий статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности;

b, кг/м³ - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающая статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности.

В вышеуказанной расчетной формуле поправки: а - масштабирующий коэффициент и b - корректирующая поправка вводятся для каждого помещения 2 и 3 отдельно. Далее откорректированные значения абсолютной влажности сравниваются с пороговым значением влажности, которое на протяжении всей кампании остается постоянным. При превышении порогового значения аварийная сигнализация о наличии течи срабатывает автоматически.

Заявленным способом осуществляют мониторинг корректировки временного тренда значений абсолютной влажности воздуха в контролируемых технологических помещениях и абсолютной влажности наружного воздуха (вне здания энергоблока), т.е. производится анализ корреляционной связи влажности воздуха внутри помещений и наружного воздуха. Если такая связь проявляется и наблюдаются синхронные изменения абсолютной влажности внутри помещений и наружного воздуха, то алгоритмом контроля компьютера принимается решение о том, что эти изменения вызваны климатическими изменениями атмосферы (суточными, недельными, месячными, сезонными) в районе расположения здания энергоблока. В результате откорректированный тренд влажности не имеет роста, отсутствует превышение порогового значения по влажности, т.е. течи нет и ложного срабатывания системы по течи не происходит. Если наблюдаются асинхронные изменения влажности воздуха в контролируемых технологических помещениях и влажности наружного воздуха, и тренд влажности в помещении имеет устойчивый рост, то алгоритмом контроля компьютера принимается решение о том, что эти изменения вызваны не климатическими изменениями атмосферы, а именно появлением течи трубопроводов или оборудования. В результате тренд влажности имеет рост, превышает пороговое значение по влажности, система срабатывает в штатном режиме и выдает аварийный сигнал о наличии течи.

Изобретение относится к области контроля течи по влажности воздуха. Измеренные значения относительной влажности и температуры передают в вычислительный блок, где их преобразуют в значения абсолютной влажности. Затем значения абсолютной влажности корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле: ρ(t_n)=aρ(t_n-τ)+b, где p(t_n), кг/м³ - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t_n; ρ(t_n-τ), кг/м³ - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t_n-τ); τ, мин - время задержки; a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений; b, кг/м³ - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений. Откорректированные значения абсолютной влажности сравнивают с пороговым значением влажности и фиксируют наличие течи при превышении порогового значения. Изобретение позволяет уменьшить вероятность ложного срабатывания аварийной сигнализации о наличии течи и снизить возможность пропуска возникновения течи. 1 ил., 1 табл.

Способ контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки, включающий измерение контрольными датчиками относительной влажности и температуры воздуха в технологических помещениях с контролируемыми трубопроводами и оборудованием, измерение эталонным датчиком относительной влажности и температуры воздуха за пределами упомянутых помещений, передачу в вычислительный блок измеренных значений влажности и температуры, сравнение с пороговым значением влажности и фиксацию наличия течи при превышении порогового значения, отличающийся тем, что эталонным датчиком измеряют относительную влажность и температуру наружного воздуха, причем измеренные контрольными и эталонным датчиками значения относительной влажности и температуры преобразуют в вычислительном блоке в значения абсолютной влажности, при этом значения абсолютной влажности от контрольных датчиков корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле:

ρ(t_n)= аρ(t_n-τ)+b,

где:

ρ(t_n), кг/м³ - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t_n;

ρ(t_n-τ), кг/м³ - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t_n-τ);

τ, мин - время задержки;

а - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающий статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности;

b, кг/м³ - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающая статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности,

а с пороговым значением влажности сравнивают откорректированные значения абсолютной влажности.