Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано, в частности, в системах обнаружения, локализации и определения величины расхода течи теплоносителя из трубопроводов и оборудования водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР).
Из уровня техники известно устройство для измерения влажности воздуха, содержащее емкостный сенсор влажности и резистивный сенсор температуры, усилитель переменного напряжения, измеритель уровня переменного напряжения, функциональный блок, генератор переменного напряжения, электронный преобразователь сопротивления резистивного сенсора в напряжение (ток), регистратор, причем выход генератора соединен длинной линией с одним из контактов емкостного сенсора, выход усилителя напряжения соединен с входом измерителя уровня напряжения, выход которого соединен с одним из входов функционального блока, второй вход которого подсоединен к выходу преобразователя сопротивления в электрический сигнал (ток, напряжение), ко входу которого с помощью длинной линии подключен резистивный сенсор температуры, а выход функционального блока подсоединен к регистратору, ко второму контакту емкостного сенсора подключена первичная обмотка согласующего трансформатора, второй конец которой соединяется длинной линией с генератором переменного напряжения, а ко вторичной обмотке трансформатора подключена сигнальная линия с волновым сопротивлением ρ, второй конец которой подсоединен ко входным клеммам усилителя напряжения, причем модуль комплексного сопротивления первичной обмотки подключенного к сигнальной линии трансформатора должен быть в 100-200 раз меньше модуля комплексного сопротивления емкостного сенсора см. Патент RU 2184369, опубликован 27.06.2002).
Технические решения, используемые в известном решении, позволяют измерять относительную влажность воздуха в помещениях гермозоны, в условиях, когда вторичная аппаратура устройства удалена на (100-200) метров от датчика влажности воздуха, а также дистанционно контролировать работоспособность устройства с отключенными от его входных цепей емкостного сенсора влажности и резистивного сенсора температуры.
Наиболее близким к предложенному решению является устройство для измерения влажности воздуха, включающее емкостный сенсор влажности, резистивный сенсор температуры, генератор переменного напряжения, функциональный блок, реле, причем выход функционального блока подсоединен к регистратору, реле с помощью линии управления подсоединено к источнику питания реле, выход генератора переменного напряжения соединен линией подачи переменного напряжения с первым контактом емкостного сенсора влажности, с первым контактом эталонного стабильного конденсатора и с первым контактом высокоомного прецизионного резистора, ко второму контакту емкостного сенсора влажности через первый нормально замкнутый контакт реле подключен низкоомный прецизионный резистор, соединенный линией подачи переменного напряжения с генератором переменного напряжения, ко второму контакту эталонного стабильного конденсатора подсоединен первый нормально разомкнутый контакт реле, второй контакт высокоомного прецизионного резистора соединен с первым контактом резистивного сенсора температуры и первым контактом эталонного высокоточного резистора, второй контакт резистивного сенсора температуры через второй нормально замкнутый контакт реле соединен линией подачи переменного напряжения с генератором переменного напряжения, ко второму контакту эталонного высокоточного резистора подсоединен второй нормально разомкнутый контакт реле, к контактам соединения емкостного сенсора влажности и низкоомного прецизионного резистора подключена сигнальная линия, второй конец которой подсоединен ко входным клеммам усилителя переменного напряжения емкостного сенсора влажности, причем величина сопротивления низкоомного прецизионного резистора не менее чем в 100÷200 раз меньше модуля комплексного сопротивления емкостного сенсора влажности и равна волновому сопротивлению указанной сигнальной линии, подсоединенной ко входным клеммам усилителя переменного напряжения емкостного сенсора влажности, к контактам соединения высокоомного прецизионного резистора, резистивного сенсора температуры и эталонного высокоточного резистора подключена сигнальная линия, второй конец которой подсоединен ко входным клеммам усилителя переменного напряжения резистивного сенсора температуры, причем величина сопротивления резистивного сенсора температуры не менее чем в 100÷200 раз меньше сопротивления высокоомного прецизионного резистора и равна волновому сопротивлению сигнальной линии, подсоединенной ко входным клеммам усилителя переменного напряжения резистивного сенсора температуры, выход усилителя переменного напряжения емкостного сенсора влажности соединен со входом измерителя уровня выходного сигнала усилителя переменного напряжения емкостного сенсора влажности, выход усилителя переменного напряжения резистивного сенсора температуры соединен со входом измерителя уровня выходного сигнала усилителя переменного напряжения резистивного сенсора температуры, выход измерителя уровня выходного сигнала усилителя переменного напряжения емкостного сенсора влажности соединен с одним из входов функционального блока, а второй вход функционального блока подсоединен к выходу измерителя уровня выходного сигнала усилителя переменного напряжения резистивного сенсора температуры (см. Патент RU 2369863, опубликован 10.10.2009).
Недостатком известных устройств, в том числе наиболее близкого решения, является недостаточная чувствительность, а как следствие, точность измерения параметров воздушной среды из-за применения длинных аналоговых линий связи передачи сигналов от датчиков влажности к измерительным устройствам, а также недостаточная информативность в части регистрации измеряемой температуры воздуха, так как во влажностных каналах, используемых в известных решениях, отсутствует выделенная информация об измеряемой температуре воздуха, передаваемая на регистратор.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является реализация канала измерительного влажностного (КИВ), отвечающего современным требования по показателям надежности, точности измерения параметров воздушной среды и информативности получаемых результатов измерений.
Техническим результатом изобретения является повышение показателей надежности канала, повышение точности и информативности измерения параметров контролируемой воздушной среды, расширение числа параметров, характеризующих контролируемую воздушную среду.
Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что канал измерительный влажностный содержит по меньшей мере один датчик влажности воздуха для размещения в гермозоне реакторной установки, измерительное устройство для размещения в примыкающем к гермозоне помещении в непосредственной близости к гермопроходке в гермооболочке реакторной установки, соединенное линиями связи с по меньшей мере одним датчиком влажности воздуха, информационное устройство, соединенное линиями связи с измерительным устройством и с по меньшей мере одним датчиком влажности воздуха, по меньшей мере один датчик влажности воздуха включает емкостный сенсор влажности, эталонный конденсатор, резистивный сенсор температуры, эталонный резистор, низкоомный прецизионный резистор, реле и электрический нагреватель, измерительное устройство включает усилительно-преобразовательный блок, генератор переменного напряжения, генератор постоянного тока и измеритель уровня постоянного напряжения, при этом емкостный сенсор влажности и эталонный конденсатор соединены с генератором переменного напряжения посредством линии подачи переменного напряжения и с усилительно-преобразовательным блоком посредством линии передачи переменного напряжения, резистивный сенсор температуры и эталонный резистор параллельно соединены с генератором постоянного тока посредством первой линии питания и с измерителем уровня постоянного напряжения посредством линии передачи постоянного напряжения, а реле и электрический нагреватель параллельно соединены с информационным устройством посредством второй линии питания.
Кроме того, усилительно-преобразовательный блок может включать усилитель переменного напряжения, пропорционального величине емкости емкостного сенсора влажности, преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное величине емкости емкостного сенсора влажности, а также по меньшей мере два аналогово-цифровых преобразователя (АЦП), при этом емкостный сенсор влажности и эталонный конденсатор соединены с входом усилителя переменного напряжения, выход которого соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, выход которого соединен с входом первого АЦП, выход генератора постоянного тока соединен с первым входом второго АЦП, а выход измерителя уровня постоянного напряжения соединен со вторым входом второго АЦП.
Информационное устройство может включать регистратор, источник питания, ограничительный модуль, модуль включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала и модуль включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала, при этом первый вход регистратора соединен с выходом первого АЦП посредством первой цифровой линии связи, второй вход регистратора соединен с выходом второго АЦП посредством второй цифровой линии связи, источник питания соединен с модулем включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала, а также через ограничительный модуль с модулем включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала, а реле и электрический нагреватель соединены посредством второй линии питания с модулем включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала и с модулем включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала.
Кроме того, датчик влажности воздуха может иметь корпус, разделенный стенкой на закрытую и открытую полости, открытая полость образована съемным колпачком с отверстиями, в указанной стенке расположена изоляционная вставка с контактами, противоположные концы которых расположены соответственно в открытой и закрытой полостях, при этом в открытой полости расположены емкостный сенсор влажности, электрический нагреватель и резистивный сенсор температуры, а в закрытой полости расположены эталонный конденсатор, эталонный резистор, реле и низкоомный прецизионный резистор.
Кроме того, электрический нагреватель может иметь плоскую форму и может быть выполнен из провода, имеющего большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления.
Кроме того, электрический нагреватель размещен, преимущественно, между емкостным сенсором влажности и резистивным сенсором температуры с возможностью теплового контакта с ними.
Изобретение поясняется чертежом, на фигуре которого показана схема предложенного канала измерительного влажностного.
Предложенный канал измерительный влажностный содержит соединенные друг с другом линиями связи датчик 1 влажности воздуха, измерительное устройство 2 и информационное устройство 3.
Датчик 1 влажности предназначен для размещения в гермозоне реакторной установки. Количество датчиков 1 в предложенном канале измерительном может быть любым от одного и более. При использовании предложенного канала измерительного влажностного датчик 1 влажности (датчики 1) устанавливают в гермозоне реакторной установки в помещении с установленным в нем контролируемым оборудованием (трубопроводами), или непосредственно на контролируемом оборудовании (на трубопроводах). Помещения в гермозоне, в которых установлены датчики 1, характеризуются повышенной температурой, интенсивным ионизирующим излучением и другими факторами. При этом при установке датчика 1 влажности непосредственно на контролируемом оборудовании (в том числе на трубопроводе), к негативным факторам, воздействующим на датчик 1 влажности воздуха, добавляется фактор механического (вибрационного) воздействия.
Датчик 1 влажности воздуха включает в себя емкостный сенсор 4 влажности воздуха, эталонный конденсатор 5, резистивный сенсор 6 температуры воздуха, эталонный прецизионный высокоточный резистор 7, высокоточный низкоомный прецизионный резистор 8, реле 9 и электрический нагреватель 10.
Датчик 1 влажности воздуха имеет корпус (не показан), в котором размещены перечисленные элементы, входящие в датчик 1. Корпус датчика 1 выполнен, преимущественно, из нержавеющей стали и он имеет стенку, разделяющую корпус на две полости (на два объема) – закрытую и открытую (воздухопроницаемую). Открытая полость образована съемным колпачком (не показан), поверхность которого перфорирована, т.е. имеет отверстия диаметром, преимущественно, не более 1 мм с общей площадью отверстий, преимущественно, не менее 20% от площади поверхности колпачка. В указанной стенке, разделяющей корпус на две полости, расположена изоляционная вставка (не показана) с металлическими контактами, противоположные концы которых расположены соответственно в открытой и закрытой полостях, т.е. такие контакты проходят из одной полости в другую. В открытой (воздухопроницаемой) полости корпуса датчика 1 расположены емкостный сенсор 4 влажности, электрический нагреватель 10 и резистивный сенсор 6 температуры, а в закрытой полости расположены смонтированные на единой печатной плате эталонный конденсатор 5, эталонный резистор 7, реле 9, а также низкоомный прецизионный резистор 8. Закрытая полость корпуса датчика 1 с установленной в нем указанной печатной платой заполнен герметиком, устойчивым к негативным факторам гермозоны.
Электрический нагреватель 10 имеет плоскую форму и он выполнен из провода, имеющего большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления. Электрический нагреватель 10 размещен между емкостным сенсором 4 влажности и резистивным сенсором 6 температуры с возможностью теплового контакта с ними. При этом с одной стороны нагреватель 10 через слой клея соединен с подложкой емкостного сенсора 4 влажности, а с другой стороны, посредством слоя клея, соединен с подложкой резистивного сенсора 6 температуры, образуя, таким образом, слоистую структуру, обеспечивающую тепловой контакт между электрическим нагревателем 10 и сенсорами 4, 6 влажности и температуры соответственно. Электрические выводы слоистой структуры подсоединены к металлическим контактам указанной изоляционной вставки таким образом, что они образуют механически устойчивую конструкцию, подобную «кронштейну».
Измерительное устройство 2 влажностного измерительного канала предназначено для измерения емкости емкостного сенсора 4 влажности и сопротивления резистивного сенсора 6 температуры. Измерительное устройство 2 размещается в примыкающем к гермозоне помещении в непосредственной близости к гермопроходке в гермооболочке реакторной установки. Такое помещение имеет нормальные климатические условия и свободный доступ для технического обслуживания измерительного устройства 2. Измерительное устройство 2 выполнено в виде единого блока, включающего в себя генератор 11 переменного напряжения, генератор 12 постоянного тока, измеритель 13 уровня постоянного напряжения, пропорционального сопротивлению резистивного сенсора 6 температуры, а также усилительно-преобразовательный блок. При этом усилительно-преобразовательный блок включает усилитель 14 переменного напряжения, пропорционального величине емкости емкостного сенсора 4 влажности, преобразователь 15 переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное величине емкости емкостного сенсора 4 влажности, а также два (или более) аналогово-цифровых преобразователя 16 и 17 (АЦП, преобразующие аналоговый сигнал (постоянное напряжение) в цифровую форму). Таким образом, измерительное устройство 2 канала измерительного влажностного дополнено преобразователями выходных аналоговых сигналов в цифровую форму (АЦП 16 и 17).
Информационное устройство 3 размещается в удаленном от гермозоны (например, на 100-200 метров, или на иное расстояние) помещении с нормальными климатическими условиями и свободным доступом для его технического обслуживания. Информационное устройство 3 включает в себя связанные (соединенные) друг с другом программно-управляемый регистратор 18 (компьютер), источник 19 питания технических средств, входящих в предложенный измерительный канал, ограничительный модуль 20, программно-управляемый модуль 21 включения/отключения питания устройства контроля работоспособности канала измерительного влажностного и программно-управляемый модуль 22 включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности канала измерительного влажностного.
Программное обеспечение программно-управляемого регистратора 18 (компьютера) имеет возможность по зарегистрированным величинам емкости емкостного сенсора 4 влажности, сопротивлению резистивного сенсора 6 температуры рассчитать температуру, относительную и абсолютную влажность воздуха и обеспечить работу устройства контроля работоспособности канала измерительного влажностного и устройства поддержания его работоспособности при относительной влажности контролируемой воздушной среды выше 98%.
Датчик 1 (датчики 1), информационное устройство 2 и измерительное устройство 3 соединены друг с другом линиями связи, которые включают в себя: линию 23 подачи переменного напряжения в цепь емкостного сенсора 4 влажности, линию 24 передачи сигнала (переменного напряжения, пропорционального величине емкости сенсора 4 влажности) с емкостного сенсора 4 влажности, информационную цифровую линию 25 связи в цепи измерения емкости емкостного сенсора 4 влажности (цифровую линию сенсора 4 влажности), линию 26 питания резистивного сенсора 6 температуры, линию 27 передачи сигнала (постоянного напряжения, пропорционального величине сопротивления резистивного сенсора 6 температуры) с резистивного сенсора 6 температуры, информационную цифровую линию 28 в цепи резистивного сенсора 6 температуры (цифровую линию сенсора 6 температуры), а также линию 29 подачи питания на электрический нагреватель 10 и реле 9.
Короткие аналоговые линии 23, 24 связи выполнены экранированными проводами, при этом экраны проводов соединены с электрическими цепями канала, имеющими нулевой потенциал. Информационные цифровые линии 25, 28 связи выполнены экранированными проводами типа «витая пара».
Линии связи подсоединяются к выходам датчика 1 влажности воздуха с использованием коммутационной коробки или разъемного соединителя (не показаны).
При этом соединение элементов, входящих в предложенный канал измерительный влажностный осуществлено следующим образом.
Емкостный сенсор 4 влажности и эталонный конденсатор 5 соединены с генератором 11 переменного напряжения посредством линии 23 подачи переменного напряжения и с входом усилителя 14 переменного напряжения посредством линии 24 передачи переменного напряжения. При этом выход усилителя 14 переменного напряжения соединен с входом преобразователя 15 переменного напряжения в постоянное напряжение, а выход преобразователя 15 соединен с входом АЦП 16.
Резистивный сенсор 6 температуры и эталонный резистор 7 параллельно соединены с генератором 12 постоянного тока (с его входом) посредством линии 26 питания и с измерителем 13 уровня постоянного напряжения (с его входом) посредством линии 27 передачи постоянного напряжения. При этом выход генератора 12 постоянного тока соединен с первым входом АЦП 17, а выход измерителя 13 уровня постоянного напряжения соединен со вторым входом АЦП 17. Таким образом, в измерительном устройстве 2 дополнительно формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению резистивного сенсора 6 температуры, подаваемый на вход программно-управляемого регистратора 18 информационного устройства 3.
Первый вход регистратора 18 соединен с выходом АЦП 16 посредством цифровой линии 25 связи, а второй вход регистратора 18 соединен с выходом АЦП 17 посредством цифровой линии 28 связи. Источник 19 питания соединен с модулем 21 включения/отключения питания устройства контроля работоспособности канала измерительного влажностного, а также через ограничительный модуль 20 с модулем 22 включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности канала измерительного влажностного. Реле 9 и электрический нагреватель 10 параллельно соединены посредством линии 29 питания с модулем 21 и с модулем 22.
Канал измерения температуры имеет четырехпроводную линию связи, соединяющую резистивный сенсор 6 температуры с измерительным устройством 2. Четырехпроводная линия связи обеспечивает повышенную помехозащищенность, а также повышается точность измерения температуры, так как исключается влияние сопротивления линии связи, что характерно для двухпроводной и трехпроводной линий связи.
Передачу аналоговых сигналов от датчика 1 влажности воздуха к входам измерительного устройства 2 осуществляют по коротким (не более 30 метров) аналоговым линиям связи. Для передачи цифровых сигналов использует длинные (100-200 метров) информационные цифровые линии связи, соединяющие выходы измерительного устройства 2 с входами программно-управляемого регистратора 18 (компьютера) информационного устройства 3.
Предложенный канал измерительный влажностный имеет в своем составе устройство контроля работоспособности канала измерительного влажностного, а также устройство поддержания работоспособности канала измерительного влажностного при измерениях относительной влажности воздуха выше 98%. Устройство контроля работоспособности канала измерительного влажностного и устройство поддержания работоспособности канала измерительного влажностного используют общие для них элементы, включающие в себя электрический нагреватель 10, источник питания 19 и линии связи.
Устройство контроля работоспособности образовано электрическим нагревателем 10, реле 9, а также пространственно удаленными от них источником 19 питания и модулем 21, соединенными линией 29 подачи питания. В составе устройства контроля работоспособности также используются такие элементы датчика 1, как эталонный конденсатор 5, эталонный резистор 7 и низкоомный прецизионный резистор 8.
Устройство поддержания работоспособности образовано электрическим нагревателем 10, а также пространственно удаленными от него источником 19 питания, ограничительным модулем 20 и модулем 22, соединенными линией 29 подачи питания. В составе устройства поддержания работоспособности также используются емкостный сенсор 4 влажности и резистивный сенсор 6 температуры.
Канал измерительный влажностный работает следующим образом.
Емкостный сенсор 4 влажности воздуха используется в качестве преобразователя влажности воздуха в емкость емкостного сенсора 4 влажности. Изменение электрической емкости емкостного сенсора 4 влажности составляет примерно 30% от исходной величины при изменении относительной влажности от 0 до 100%.
Генератор 11 переменного напряжения предназначен для питания емкостного сенсора 4 влажности.
Линия 23 подачи переменного напряжения обеспечивает подачу переменного напряжения с выхода генератора 11 переменного напряжения в цепь канала измерения емкости емкостного сенсора 4.
Низкоомный прецизионный резистор 8 формирует напряжение пропорциональное емкости емкостного сенсора 4 влажности.
Линия 24 связи обеспечивает подачу выходного переменного напряжения, равного падению напряжения на низкоомном прецизионном резисторе 8, на вход усилителя 14 переменного напряжения.
Усилитель 14 переменного напряжения емкостного сенсора 4 влажности формирует на выходе переменное напряжение, величина которого пропорциональна емкости емкостного сенсора 4 влажности.
Измеритель 13 уровня выходного сигнала с выхода усилителя 14 переменного напряжения формирует постоянное напряжение, величина которого пропорциональна емкости емкостного сенсора 4 влажности.
АЦП 16 преобразует постоянное напряжение на выходе измерителя 13 уровня выходного напряжения в цифровую форму.
Информационная цифровая линия 25 связи передает цифровую информацию с выхода АЦП 16 на вход программно-управляемого регистратора 18 (компьютера) для регистрации величины емкости емкостного сенсора 4 влажности.
Резистивный сенсор 6 температуры в виде термопреобразователя сопротивления используется для измерения температуры. Изменение величины сопротивления резистивного сенсора 6 температуры составляет примерно 40% от исходной величины при изменении величины температуры от 0 до 100оС.
Генератор 12 постоянного тока предназначен для питания резистивного сенсора 6 температуры.
Линия 26 связи обеспечивает подачу постоянного тока от генератора 12 постоянного тока в цепь резистивного сенсора 6 температуры.
Линия 27 связи обеспечивает подачу падения постоянного напряжения на резистивном сенсоре 6 температуры на вход измерителя 13 уровня постоянного напряжения.
Измеритель 13 уровня постоянного напряжения формирует на выходе постоянное напряжение, величина которого пропорциональна сопротивлению резистивного сенсора 6 температуры.
АЦП 17 преобразует постоянное напряжение на выходе измерителя 13 уровня постоянного напряжения в цифровую форму.
Информационная цифровая линия 28 связи передает информацию с выхода АЦП 17 на вход программно-управляемого регистратора 18 (компьютера) для регистрации величины сопротивления резистивного сенсора 6 температуры.
Программно-управляемый регистратор 18 (компьютер) по зарегистрированным значениям величин емкости сенсора 4 влажности и сопротивления резистивного сенсора 6 температуры с использованием известных зависимостей характеристик емкостного сенсора 4 влажности и резистивного сенсора 6 температуры определяет температуру, относительную и абсолютную влажность воздуха.
Устройство контроля работоспособности канала измерительного влажностного работает следующим образом. Программно-управляемый регистратор 18 (компьютер) подает на программно-управляемый модуль 21 включения/отключения команду на подключение линии питания 29 электрического нагревателя 10 и реле 9 к источнику питания 19, при этом контактные группы реле 9 отключают емкостный сенсор 4 влажности и резистивный сенсор 6 температуры от входных цепей измерения емкости емкостного сенсора 4 влажности и сопротивления резистивного сенсора 6 температуры, и подключают вместо них, соответственно, эталонный конденсатор 5 и эталонный резистор 7. С момента переключения сенсоров 4 и 6 на эталоны 5 и 7 электрический нагреватель 10, выделяя тепловую энергию, повышает температуру емкостного сенсора 4 влажности и резистивного сенсора 6 температуры, при этом емкость емкостного сенсора 4 влажности уменьшается, а сопротивление резистивного сенсора 6 увеличивается. Продолжительность нагрева сенсоров 4 и 6 определяется величиной подогрева сенсоров примерно на 10-20оС. По истечении времени нагрева на программно-управляемый модуль 21 включения/отключения от программно-управляемого регистратора 18 (компьютера) подается команда на отключение линии питания 29 от источника питания 19 и на запуск программы обработки полученных данных.
Считается, что канал с отключенным емкостным сенсором 4 влажности и резистивным сенсором 6 температуры сохранил исходные точностные характеристики, если выполнено условие
(Сэтизм - σ1)≤Сэт≤(Сэтизм + σ1);
(Rэтизм - σ2)≤Rэт≤(Rэтизм + σ2),
где Сэт – величина емкости эталонного конденсатора 5;
Сэтизм – измеренное значение емкости эталонного конденсатора 5;
Rэт – величина сопротивления эталонного резистора 7;
Rэтизм – измеренное значение эталонного резистора 7;
σ1–статистически значимая величина погрешности измерения Сэтизм;
σ2 - статистически значимая величина погрешности измерения Rэтизм.
Величины σ1, σ2 определяются по результатам многократных измерений, соответственно, величин эталонного конденсатора 5 Сэт и эталонного резистора 7 Rэт, проведенных в процессе испытаний измерительного канала или на начальной стадии его эксплуатации.
Считается, что емкостный сенсор 4 влажности и резистивный сенсор 6 температуры сохранили работоспособность, если статистически обосновано выполнение условий
Со>С1 и Ro<R1,
где Со, С1 – значения емкостей емкостного сенсора 4 влажности, измеренные, соответственно, на момент включения и отключения электрического нагревателя 10;
Ro, R1 – значения сопротивлений резистивного сенсора 6 температуры, измеренные, соответственно, на момент включения и отключения электрического нагревателя 10.
Устройство поддержания работоспособности канала измерительного влажностного работает следующим образом. При измерении высоких значений относительной влажности воздуха емкостный сенсор 4 влажности теряет способность поставлять достоверную информацию о его емкости. Для преодоления этого эффекта программно-управляемый регистратор 18 (компьютер) анализирует регистрируемую относительную влажность воздуха при величине относительной влажности воздуха 98% и подает на программно-управляемый модуль 22 включения/отключения команду подключения линии питания 29 к источнику питания 19 через ограничительный модуль 20, который предназначен для снижения напряжения подаваемого на электрический нагреватель 10 и реле 9. Величина подаваемого напряжения на реле 9 должна быть гарантировано ниже величины порога срабатывания реле 9, в тоже время должна обеспечить стационарный подогрев сенсоров 4 и 6 электрическим нагревателем 10 примерно на 3-5°С. Повышение температуры сенсоров 4 и 6 позволяет измерить емкость емкостного сенсора 4 влажности и сопротивления резистивного сенсора 6 температуры и по их новым значениям рассчитать реальную относительную влажность воздуха выше 98%.
Значения емкости емкостного сенсора 4 влажности (С) и сопротивления резистивного сенсора 6 температуры (R) при относительной влажности воздуха выше 98% определяются выражениями:
С=Со,изм + |ΔС|;
R=Rо,изм +ΔR,
где Со,изм – значение емкости емкостного сенсора 4 влажности, измеренное до включения электрического нагревателя 10, при ϕ≈98%;
ΔС – изменение емкости сенсора 4 влажности при достижении стационарной температуры подогрева;
Rо,изм – значение сопротивления резистивного сенсора 6 температуры, измеренное до включения электрического нагревателя 10, при ϕ≈98%;
ΔR – изменение сопротивления резистивного сенсора 6 температуры при достижении стационарной температуры подогрева.
Значения величин Со,изм, ΔС, Rо,изм и ΔR определяются по результатам многократных измерений, проведенных при испытаниях канала измерительного или на начальной стадии эксплуатации канала измерительного влажностного.
Благодаря такому выполнению предложенного канала измерительного влажностного и описанной связи его элементов существенно повышаются показатели надежности канала, повышается точность и информативность измерения параметров контролируемой воздушной среды, расширяется число параметров, характеризующих контролируемую воздушную среду.
При этом повышение показателей надежности канала измерительного достигнуто за счет:
- размещения измерительного 2 и информационного 3 устройств в помещениях с нормальными климатическими условиями и свободным доступом для технического обслуживания устройств;
- использования в датчике 1 влажности элементов, устойчивых к негативному воздействию факторов гермозоны;
- замены традиционного консольного крепления сенсоров в воздухопроницаемом объеме корпуса датчика 1 на крепление типа «кронштейн», повышающего устойчивость датчика 1 влажности воздуха к механическим (вибрационным) нагрузкам;
- заполнение закрытого объема датчика 1 с установленными в нем элементами герметиком;
- определенной связи элементов датчика 1 с элементами измерительного устройства 2 соответствующими линиями связи.
Повышение точности результата измерений параметров контролируемой воздушной среды достигнуто за счет:
- сокращения (в разы) длин аналоговых линий связи, являющихся источниками искажения передаваемых по ним сигналов, и использования длинных информационных цифровых линий связи, которые передают информацию без искажения и не вносят вклад в погрешность результатов измерения параметров контролируемой воздушной среды.
- использования четырехпроводной линии связи между резистивным сенсором 6 температуры и измерительным устройством 2;
- контроля стабильности технических характеристик влажностного измерительного канала, исключающего эксплуатацию канала при наличии отклонений точностных параметров от допустимых пределов.
Увеличение информативности влажностного измерительного канала достигнуто за счет:
- регистрации температуры воздуха;
- повышения точности определения значений относительной влажности воздуха, близких к верхним значениям регистрируемого диапазона относительной влажности воздуха с 98 до 100%;
- дополнительного формирования сигнала, пропорционального сопротивлению резистивного сенсора 6 температуры, подаваемого на вход программно-управляемого регистратора 18 информационного устройства 3.
Канал измерительный влажностный может быть использован также в системах контроля течи трубопроводов и оборудования 1-го и 2-го контуров водо-водяного энергетического реактора, включая контроль течи теплообменников системы пассивного отвода тепла.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА | 2007 |
|
RU2369863C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА | 2000 |
|
RU2184369C1 |
| Система контроля концентрации водорода и кислорода в газовых средах | 2023 |
|
RU2802540C1 |
| Система контроля течи оборудования второго контура в помещениях водо-водяного энергетического реактора | 2021 |
|
RU2753422C1 |
| Устройство для измерения концентрации гелия в тепловыделяющем элементе (твэле) | 2021 |
|
RU2760561C1 |
| Система контроля течи теплообменника системы пассивного отвода тепла влажностным методом | 2019 |
|
RU2713918C1 |
| СПОСОБ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕЧИ ТРУБОПРОВОДА | 2014 |
|
RU2583893C1 |
| Система влажностного контроля течи трубопровода АЭС | 2019 |
|
RU2716281C1 |
| Канал измерительный акустический | 2021 |
|
RU2760604C1 |
| Датчик влажности воздуха и способ его регенерации | 2019 |
|
RU2738976C2 |
Изобретение относится к области атомной энергетики и может быть использовано, в частности, в системах обнаружения, локализации и определения величины расхода течи теплоносителя из трубопроводов и оборудования водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР). Повышение показателей надежности канала за счет повышения точности и информативности измерения параметров контролируемой воздушной среды и расширения числа параметров, характеризующих контролируемую воздушную среду, является техническим результатом изобретения. Канал измерительный влажностный содержит по меньшей мере один датчик 1 влажности воздуха для размещения в гермозоне реакторной установки, измерительное устройство 2 для размещения в примыкающем к гермозоне помещении в непосредственной близости к гермопроходке в гермооболочке реакторной установки, соединенное линиями связи с по меньшей мере одним датчиком 1 влажности воздуха, информационное устройство 3, соединенное линиями связи с измерительным устройством 2 и с по меньшей мере одним датчиком 1 влажности воздуха, при этом по меньшей мере один датчик 1 влажности воздуха включает емкостный сенсор 4 влажности, эталонный конденсатор 5, резистивный сенсор 6 температуры, эталонный резистор 7, низкоомный прецизионный резистор 8, реле 9 и электрический нагреватель 10. Измерительное устройство 2 включает усилительно-преобразовательный блок, генератор 11 переменного напряжения, генератор 12 постоянного тока и измеритель 13 уровня постоянного напряжения. Емкостный сенсор 4 влажности и эталонный конденсатор 5 соединены с генератором 11 переменного напряжения посредством линии 23 подачи переменного напряжения и с усилительно-преобразовательным блоком посредством линии 24 передачи переменного напряжения. Резистивный сенсор 6 температуры и эталонный резистор 7 параллельно соединены с генератором 12 постоянного тока посредством первой линии 26 питания и с измерителем 13 уровня постоянного напряжения посредством линии 27 передачи постоянного напряжения. Реле 9 и электрический нагреватель 10 параллельно соединены с информационным устройством 3 посредством второй линии 29 питания. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Канал измерительный влажностный, содержащий по меньшей мере один датчик влажности воздуха для размещения в гермозоне реакторной установки, измерительное устройство для размещения в примыкающем к гермозоне помещении в непосредственной близости к гермопроходке в гермооболочке реакторной установки, соединенное линиями связи с по меньшей мере одним датчиком влажности воздуха, информационное устройство, соединенное линиями связи с измерительным устройством и с по меньшей мере одним датчиком влажности воздуха, по меньшей мере один датчик влажности воздуха включает емкостный сенсор влажности, эталонный конденсатор, резистивный сенсор температуры, эталонный резистор, низкоомный прецизионный резистор, реле и электрический нагреватель, измерительное устройство включает усилительно-преобразовательный блок, генератор переменного напряжения, генератор постоянного тока и измеритель уровня постоянного напряжения, при этом емкостный сенсор влажности и эталонный конденсатор соединены с генератором переменного напряжения посредством линии подачи переменного напряжения и с усилительно-преобразовательным блоком посредством линии передачи переменного напряжения, резистивный сенсор температуры и эталонный резистор параллельно соединены с генератором постоянного тока посредством первой линии питания и с измерителем уровня постоянного напряжения посредством линии передачи постоянного напряжения, а реле и электрический нагреватель параллельно соединены с информационным устройством посредством второй линии питания.
2. Канал по п. 1, в котором усилительно-преобразовательный блок включает усилитель переменного напряжения, пропорционального величине емкости емкостного сенсора влажности, преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, пропорциональное величине емкости емкостного сенсора влажности, а также по меньшей мере два аналогово-цифровых преобразователя (АЦП), при этом емкостный сенсор влажности и эталонный конденсатор соединены с входом усилителя переменного напряжения, выход которого соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, выход которого соединен с входом первого АЦП, выход генератора постоянного тока соединен с первым входом второго АЦП, а выход измерителя уровня постоянного напряжения соединен со вторым входом второго АЦП.
3. Канал по п. 2, в котором информационное устройство включает регистратор, источник питания, ограничительный модуль, модуль включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала и модуль включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала, при этом первый вход регистратора соединен с выходом первого АЦП посредством первой цифровой линии связи, второй вход регистратора соединен с выходом второго АЦП посредством второй цифровой линии связи, источник питания соединен с модулем включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала, а также через ограничительный модуль с модулем включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала, а реле и электрический нагреватель соединены посредством второй линии питания с модулем включения/отключения питания устройства контроля работоспособности влажностного измерительного канала и с модулем включения/отключения питания устройства поддержания работоспособности влажностного измерительного канала.
4. Канал по п. 1, в котором датчик влажности воздуха имеет корпус, разделенный стенкой на закрытую и открытую полости, открытая полость образована съемным колпачком с отверстиями, в указанной стенке расположена изоляционная вставка с контактами, противоположные концы которых расположены соответственно в открытой и закрытой полостях, при этом в открытой полости расположены емкостный сенсор влажности, электрический нагреватель и резистивный сенсор температуры, а в закрытой полости расположены эталонный конденсатор, эталонный резистор, реле и низкоомный прецизионный резистор.
5. Канал по п. 1, в котором электрический нагреватель имеет плоскую форму и выполнен из провода, имеющего большое удельное сопротивление и малый температурный коэффициент сопротивления.
6. Канал по п. 1, в котором электрический нагреватель размещен между емкостным сенсором влажности и резистивным сенсором температуры с возможностью теплового контакта с ними.
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА | 2007 |
|
RU2369863C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА | 2000 |
|
RU2184369C1 |
| БАЗОВАЯ РАДИОСТАНЦИЯ, ТЕРМИНАЛ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ И СПОСОБ РАДИОСВЯЗИ | 2011 |
|
RU2563249C2 |
| JP 2016099130 A,30.05.2016 | |||
| JP 2010151764 A, 08.07.2010 | |||
| СИСТЕМА И СХЕМА МАСШТАБИРУЕМОЙ НУМЕРОЛОГИИ OFDM | 2016 |
|
RU2673710C1 |
