Система выявления утечек пара в отсеках подводной лодки Российский патент 2019 года по МПК G01M3/40 G08B23/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение к системам обнаружения утечек пара в отсеках подводной лодки, а также, для обеспечения ядерной и радиационной обстановки в отсеках подводной лодки, и может быть использовано, в частности в судостроении, конкретнее - в системах обеспечивающих работу блоков паро-производящей и паротурбинной установок на подводных лодках.

Цель изобретения - повышение эффективности эксплуатации ядерной энергетической установки, путем расширения ее функциональных возможностей, а также провести диагностику предаварийных состояний, связанных с появлением и развитием дефектов, приводящих к появлению течей в трубо- и паропроводах

Уровень техники

Из существующего уровня техники известны:

«Устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода» RU 2461807, опубликовано 20.09.2012, авторы Александров П.А., Калечиц В.И., Маслаков О.Ю., Хозяшева Е.С., Шахов М.Н.

В данной системе дополнительно содержится лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой. Недостатком является то, что система имеет недостаточную чувствительность «сухого» пара, и в условиях подводной лодки не защищена от загрязнения.

В настоящее время для детектирования течей из трубопроводов применяются акустические методы контроля наличия течей, основанные на анализе акустических сигналов, распространяющихся по трубопроводам, либо на регистрации акустических шумов, генерируемых при истечении среды через образовавшийся дефект (патент РФ №2221230, 21.09.2001, опубл. 10.01.20004; заявка №96101920, 29.01.1996, опубл. 10.04.1998; патент РФ №2186356, 27.07.2002; С.Б. Шиманский, Б.П. Стрелков, А.Н. Ананьев, А.Н. Любишкин, Т. Инджимо, Х. Мочидзуки, И. Касан, К. Йокота, Дж. Каназава. Акустический метод обнаружения течи с помощью высокотемпературных микрофонов. «Атомная энергия», 2005, т. 98, с. 98-104). Недостатком этих методов является низкая достоверность детектирования, связанная с наличием постоянных акустических шумов.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе выявления утечек пара в отсеках подводной лодки, является «Устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода» RU 2461807, опубликовано 20.09.2012, авторы Александров П.А., Калечиц В.И., Маслаков О.Ю., Хозяшева Е.С., Шахов М.Н. включающая дополнительно лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой.

Недостатком данного технического решения является:

- Система имеет недостаточную чувствительность «сухого» пара, а также в условиях подводной лодки не защищена от загрязнения.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения заключается в возможности комплексного контроля и анализа физических параметров контролируемых объектов и факторов влияющих на возникновение и развитие аварийной обстановки в блоках паротурбинной и паропроизводящей установках, за счет обработки данных поступающих от адресных источников информации.

Техническим результатом заявленного изобретения, является, существенное сокращение времени обнаружение утечек пара и предотвращения аварийной ситуации.

Технический результат достигается путем комплексного мониторинга контролируемых объектов за счет использования раннее не используемой информации от электроиндукционных датчиков, защищенных от влияния аэрозольных частиц за счет предварительной сепарации частиц крупнее 5 мкм на входе измерительной линии, а так же предусмотренного автоматического устранения налипания и конденсации других мелкодисперсных частиц на центральном электроде зарядной камеры путем периодической перемены полярности подаваемого на него высоковольтного напряжения.

Задачей изобретения является: расширение функциональных возможностей оператора, контролировать работу паропроизводящей и паротурбинной установок, оперативно выявлять течи пара, в том числе и «сухого», а также прогнозировать возможный выход из строя: паропроводов, паровых турбин, парогенераторов и т.д.

Совокупность новых элементов и их взаимодействие в предложенной системе, не обнаружено в доступных авторам источниках.

Краткое описание и устройство

Источником информации для системы предлагается использовать информацию от извещателя, состоящего из измерительной линии 1-5, блока контроллера (А1) 7, блока коммутаций (А2) 9, блока высоковольтного преобразователя (A3) 8, предварительного усилителя (А4) 6, блока питания (А5), фигура 1.

Извещатель выдает информацию по трем заданным уровням концентрации аэрозолей замыканием и размыканием «сухих» контактов реле.

Принцип работы

Аэрозольные частицы через отверстия завихрителя 1 газового потока засасываются в газоход измерительной линии, включающей в себя зарядную камеру 2 и измерительную камеру 3. Необходимая скорость потока аэрозольных частиц обеспечивается воздуходувкой, имеющей крыльчатку 4, вращаемой электродвигателем 5.

В зарядной камере аэрозольные частицы под воздействием униполярного импульсного коронного разряда приобретают объемный электрический заряд. Так как заряд частиц идет не непрерывно, а с определенной скважностью, то формируются «пачки» заряженных частиц, чередующихся с незаряженными частицами. Одновременно с прямолинейным движением частицы находятся во вращательном движении относительно оси поступательного движения. Это приводит к тому, что более крупные частицы отбрасываются на периферию газохода измерительной линии и в измерительную камеру 3 не попадают, огибая ее снаружи. Попадающие в измерительную камеру 3 высокодисперсные заряженные частицы наводят на ее измерительном электроде электрический сигнал. Этот сигнал поступает на предварительный усилитель (А4) 6, обеспечивающий согласование высокого выходного сопротивления измерительного электрода со схемой обработки сигнала. В предварительном усилителе осуществляется также усиление сигнала, снимаемого с измерительного электрода.

С предварительного усилителя (А4) 6 усиленный сигнал поступает в блок контроллера (А1) 7 на вход селективного усилителя 7.1. На выходе селективного усилителя 7.1 получается квази-синусоидальный сигнал частотой 30 Гц. Частота выходного сигнала определяется частотой генератора высоковольтных модулирующих импульсов блока высоковольтного преобразователя (A3) 8. Этот блок формирует высоковольтные униполярные импульсы напряжения, подаваемые в зарядную камеру. Электрический сигнал с выхода селективного усилителя 7.1 поступает на (АЦП) 7.2. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, который поступает на вход микропроцессора. Микропроцессор 7.3 формирует сигналы для оценки концентраций аэрозолей (пожарной ситуации), подает сигналы на схему памяти, на вход аналогового усилителя 7.4 и схемы включения реле 9.1 (порог 1), реле 9.2 (порог II) и реле 9.3. Полученный электрический сигнал, пропорциональный текущему значению концентрации аэрозольных частиц, выводится на разъем Х3.

Микропроцессор следит за скоростью изменения сигнала и его абсолютным значением по заданному алгоритму, что позволяет извещателю осуществлять селекцию сигнала по величине, скорости нарастания и длительности воздействия.

Блок высоковольтного преобразователя (A3) 8 обеспечивает формирование импульсов высокого напряжения, необходимых для работы электроиндукционного датчика. Блок обеспечивает смену полярности коронного разряда с отрицательной на положительную на 4±1 секунды один раз в минуту.

В микропроцессор поступают сигналы о функционировании блоков извещателя и исправности обмоток реле, включающих 1, 2 и 3 пороги. При неисправности хотя бы одного из контролируемых узлов микропроцессор передает на блок коммутации (А2) 9.4 сигнал на отключение извещателя. При этом в телеметрию выдается сигнал «Неисправность».

Блок питания (А5) обеспечивает гальваническую развязку с источником питания, получение необходимых для работы извещателя напряжений, включение и отключение извещателя, преобразование команды технологического контроля и выдачу телеметрической информации о состоянии извещателя.

Использование изобретения позволит повысить безопасность, безаварийность эксплуатации ядерного реактора, паротурбинной установки и технических средств, охраняемых помещений подводной лодки, а также принять меры к устранению причин, вызвавших ядерную и радиационную опасность в отсеках подводной лодки, и избежать аварию и ее последствия.

Изобретение относится к средствам обнаружения утечек пара в отсеках подводной лодки. Сущность: система содержит распределенные по турбинным отсекам подводной лодки источники информации о наличии утечек пара, связанные через приборы предварительной обработки информации с центральной системой управления. Причем источники информации используют информацию от извещателя, состоящего из измерительной линии (1-5), блока (А1) контроллера, блока (А2) коммутаций, блока (А3) высоковольтного преобразователя, предварительного усилителя (А4) и блока (А5) питания. Измерительная линия (1-5) включает завихритель (1) газового потока, зарядную (2) и измерительную (3) камеры с электродами, воздуходувку (4) с крыльчаткой, вращаемой электродвигателем (5). Зарядная камера (2) измерительной линии выполнена с возможностью сепарации частиц крупнее 5 мкм за счет воздействия на поступающий газовый поток униполярного импульсного коронного заряда. Зарядная камера (2) измерительной линии выполнена также с возможностью автоматического устранения налипания и конденсации мелкодисперсных частиц на ее центральном электроде за счет периодической перемены полярности подаваемого на него высоковольтного напряжения. Технический результат: расширение функциональных возможностей, сокращение времени обнаружения утечек. 1 ил.

Система обнаружения пара в отсеках подводной лодки, содержащая распределенные по турбинным отсекам подводной лодки источники информации о наличии утечек пара в отсеках подводной лодки, связанные через приборы предварительной обработки информации с центральной системой управления для централизованного сбора, хранения и обработки информации с целью выдачи предупредительного сигнала о возникновении аварийной опасности, отличающаяся тем, что источники информации используют информацию от извещателя, состоящего из измерительной линии, блока контроллера, блока коммутаций, блока высоковольтного преобразователя, предварительного усилителя и блока питания, измерительная линия включает завихритель газового потока, зарядную и измерительную камеры с электродами, воздуходувку с крыльчаткой, вращаемой электродвигателем, при этом зарядная камера измерительной линии выполнена с возможностью сепарации частиц крупнее 5 мкм за счет воздействия на поступающий газовый поток униполярного импульсного коронного заряда, а также с возможностью автоматического устранения налипания и конденсации мелкодисперсных частиц на ее центральном электроде за счет периодической перемены полярности подаваемого на него высоковольтного напряжения.