Способ определения места утечки в емкостях,работающих под давлением Советский патент 1988 года по МПК G01M3/24 

СО- СО

00

00

Изобретение относится к контролю герметичности емкостей, работающих под давлением, и позволяет повысить точность определения места утечки. Измеряют фоновые высокочастотные шумы емкости в течение 10 мин и среднее значение их интенсивности принимают за пороговое. Регистрируемое эффективное значение высокочастотных шумов сравнивают с пороговым и при превышении его над последним делают вывод о наличии утечки. С помощью нескольких зондов, установленных на стенках емкости, определяют место максимального шума, которое является местом утечки. Последнее определяют раздельно для нескольких различных частот и усредняют полученные значения. Зонды периодически калибруют с помощью известного звукового сигнала с известным положением в пространстве. Для снижения фонового шума при контроле охлаждающего контура ядерного реактора во время регистрации шумов основной насос отключают. 4 3.п. ф-лы, 5 ил. I СО с

см

Изобретение отнссится к контрольно-измерительной текн-яке и может быт использовано для огфеделения места утечки в емкостях, работающих под давлением,, например охлаждающем контуре ядерного реактора или в трубо- гфоводных системах химических уста ковок.

Целью изобретений является повы- шаиие точности путем исключения погрешности, обусловленной влиянием частоты звука на его затухание в стенка емкости.

На фиг. I представлена схема част первичного охлаждающего контура реактора; на фиг. 2 схема установки двух зондов и рб гистрируемые ими значения звуковых шумовJ на фиг. 3 - принципиальная блок-схема устройства для .реализации способа; на. фиг, 4 детализированная блок-схема того же устройства; на фиг,, 5 - график значений регистрируемых звуковых по длине контролируемой емкости и результатов их обработки.

Перв;ичный контур 1 pe;лт vopa, охлаждаемого водой, иклйчает з себя яйиорн ю s W CGCT.b 2 реактора, в которой размещена сердцевина реактора 1 ке «оказана) Она охлаждается находящейся под дйвление ; водой которая подводится ocHosKiM насосом 3 -охлаждения через т:ру( ч- благодаря парогенератору 5,, Б парогенераторе 5 разогретая я сердцевине реакто ча напорная эода отдает свое тяпло глотательной а оде,; которая та- i;reyi образом испаряется, Зйтем пар пркводкт 3 движение rypdKi-iy генератора ,

liacoc 3 сидк Т на XQJJодной нитхе идйрного реактора,; -лях как парогенератор 5 через (;,Ь 6 к 7 трубопрово дй 4, которые связангзт друг с другом кепсср- ;дствеянс: Нб. гружаетсй в нэп- райлении стреяжи &,

В Г1ерБйчном кокту;:з.а 1 установлено йять зондов 9 5 содержаи да льезоэлек- трячсские чувствительны,:.: элементы, которые через БОЛИОВОД связаны со стенкой первичкогс контура I, т.е. гичроког олосньк; чувстзятельные эле- неитьц которые лредназначены для спектра частот 100 - 800 кГц, Волно- водом ярляется металлический стер-- жеиь, например,, диаметром 4 им и дпк ной 30 мм (, который соединен с чув- сгвитальным элементом через кони

.

г Q 5

п .

0

5

0

ческую концевую часть. Соединение производится благодаря нажимному предварительному натяжению, которое одновременно прижимает волновод к стенке первичного контура 1 .

Кроме того, на первичном кон туре 1 установлен электроакустический передатчик 10, который может выдавать определенный сигнал для калибровки, который вводится в определенном месте в корпус основного насоса 3 охлаждения

На фиг. 2 схематично показана компоновка двух зондов на стенке первичного контура 1. Между зондом обозначено место утечки L с интенсивностью утечки М., Оно удалено от одного зонда 9 на расстояние d, и от другого зонда 9 на расстояние d. Расстояние d,+d между зондами 9 составляет, например, 10 м. Выходы зондов 9 эапитывают через предварительные усилители П, вольтметры 12, образующие эффективное значение шумов. Вольтметры 12 показьгеают воз- растанме шума с началом утечки к.вре- мени t, (фиг. 5). повыгаекия ту- ма т.е. изменение эффективного зн чения сигнала вольтметров 1 2,зависит от расстояния места утечки от зондов 9 потому, что ш /м, попадающий в качестве звука, исследуемого тела к зондам, демпфируется в стенке. Зонд 9 с меньшим удалением от течи выдает более сильный сигнал U(d,), чем более удаленный зонд 9 с сигналом

U(da)«

На фиг,, 2 производственный фон

шума утечки. Т.е. уровень шума, имеющийся при нормальной работе; обозначен Ug 5. значение Ug, myt-ia, появляющееся в :момент времени t, с началом утечки, состоит из фонового шума Ug, к дополнительного шума Up,,, вызванного утечкой.

Зонды оснащены широкополосными усили ге,пями 1 I, которые связаны через переключатель 1,3 каналов с - метром 12 для измерения эффективных значений;, вьжод которого присоединен к устройству 4 для обработки данных. Усилн - е,, 11 передатчика 10 связан через формирователь 16 импульсов с бкнаикьад генератором 17 игумз. кото рый 3 определенные моменты времени управляется от устройст : К обработки .ныКг Устройство I : обработки дакны.- , HM SeT на выходе самописец 15,

который может также включать в себя магнитную запись.

Кроме того, каждый зонд 9 связан через волновод 18с первичным конту- ром 1, который представляет собой стенку емкости. Зонд 9 связан через усилитель 11, имеющий 40 дБ, с функциональным узлом 19. Он включает в себя управляющее электронное устрой- ство, в частности для опроса зондов в режиме шагового перемещения, аналоговый соединительный элемент и преобразователь непрерывных величин в цифровые, значения которых подаются в двойную кольцевую линию 20, имеющую кольца 21 и 22. Кольцевая линия 20 связана с каждым ия зондов. 9, при необходимости с пучком, в котором объединены несколько зондов 9 с их функциональными узлами 22 в кольцеву станцию 23.

Кольцо 21 кольцевой линии 20 выполнено двухполюсным. Оно служит для цифровой передачи данных. Кольцо 22 передает аналоговые величины сигнала

Далее к кольцевой линии 20 присоединен по меньшей мере один блок 24 калибровки. Он включает в себя передатчик 10, который предусмотрен для подачи звукового сигнала, с известно частотой и амплитудой. Однако с помощью двух передатчиков 10 с известным расстоянием между ними можно еще более точно контролировать функцию определения местонахождения.

Кольцевая линия 20 йедет к головной станции 25, которая находится за пределами включающего первичный контур 1 резервуара 26. Головная станция 25 включает в себя цифровое электронное устройство 27 обработки данных, имеющее запоминающее устройство 28 и микропроцессор 29, который управляет самописцем 15. С электронным устройством 27 обработки данных связана через провод 30 шина 31, котора ведет к диагностической системе. Провод 32 ведет к другой шине 33, которая принадлежитуправляющей технике атомной электростанции, которая включает в себя реактор, охлаждаемый водой под давлением. К электронному устройству 27 обработки данных может быть присоединено мобильное табло 34 обслуживания.

Способ определения места утечки в емкостях, работающих под давлением осзпцествляется следующим образом.

0

g

5

Пороговое значение фонового высокочастотного звукового шума определяют путем измерения эксгглуатаци- онного шума охлаждающего контура в течение времени не менее 10 мин. Запоминающее устройство 28 служит для формирования долговременного среднего значения интенсивности фонового шума, которое принимают за пороговое значение. Пороговое значение является скользящим, так как меняется при изменении производственного шума. Кроме того, запоминающее устройство 28 служит для того, чтобы в случае утечки зафиксировать предысторию шума утечки.

Во время контроля с помощью зондов 9 осуществляется измерение высокочастотных шумов. Их эффективное значение в микропроцессоре 29 сравнивается с пороговым значением, и в случае повышения этого эффективного значения над пороговым формируется сигнал о наличии утечки.

По интенсивностям U(d) и UCd) шумов, регистрируемых каждым из зондов 9, определяются расстояния d, и А„ от этих зондов 9 до места мак

симального затухания шумов, что зависит от частоты, поэтому определе-, ние места утечки проводят раздельно для нескольких частот. Полученные координаты места утечки усредняют. Таким образом, положение места утечки может быть определено с точностью до нескольких процентов от расстояния между зондами 9.

Зонды 9 соединены с головной стан- цией 25 через кольцевую линию 20. Если линия 20 исправна, сигнал поступает на станцию 25 дважды. В случае обрьгоа линии 20 в любом месте сигнал поступит на станцию 25 через целую ветвь. Таким образом, исполь

зование кольцевой линии 20 повышает надежность контроля.

Периодически, например один раз в 24 ч, проводят калибровку зондов 9. С помощью электроакустического передатчика 10, который может выда- вать известный звуковой сигнал в известном месте, возбуждают зонды 9.

Таким образом учитываются и сравниваются изменения состояния чувствительных элементов зондов 9. При этом определяются KOHXpeTifbie коррек- ционные факторы для каждого зонда 9,

на которые умножаются их сигналы при дальнейшем контроле.

Калибровка может также включать в себя определение положения местона- хож,цения передатчика 10. При этом проверяется совпадение рассчитанных по сигналам зондов 9 местонахождений передатчика 10 с истинным. Такая периодическая проверка позволяет быстро .устанавливать вышедшие из строя зонды 9. Обычно в системе имеются резервированные зонды, что обеспечивает эксплуатационную надежность системы.

На диаграмме с эффективными значениями и(мВ) на логарифмической ординате над интервалом d(M) на линейной абсциссе показано, что эксплуатационные шумы UgCt) выдают в пяти зондах 9 эффективное значение, которое находится в области 1 - 5 мВ исходного напряжения (фиг, 5, кривая 35), Для имитирования утечки на эксплуатационный шум наложен с помощью передатчика 10 высокочастотньгй сигнал. Суммарный сигнал образует более высокие значения ,) (кртоая 36), Затем из корня ра зности квадратов измеренных величин получают чистый переданкь й сигнал и

Jir 11

JUe.u в

Этот переданный сигнал экспоненциально зависит от места расположения имитированной утечки и при полулогарифмическом построении образует две находящиеся под углом одна к другой прямые 37 и 38. Их точка 39 пересечения показьша- ет место имитированной утечки L,

Для случая реальной утечки получают соотзетствугащие прямые 37 и 38 для определения ее местонахождения.

Для снижения фоновых шумов при об наруткении утечки в ядерном реакторе основной насос 3 охлаждения отключается. При этом существенно уменьшается уровень шумов и повышается чувствительность, С повьш1енной чувствительностью можно обнаружить утечку менее 30 кг/ч, в то время как при работающем насосе 3 надежно можно определить утечку до 100 кг/ч. Этот прием применив к ядерным реакторам с неског1ькими контурами охлаждения, ч которых возможно отключение основного насоса охла)сдеиия в одном конкурс без ущерба для эксплуатации.

о р м у л а

6

3 о б р

е т е н и я

o

5

0

0

0

0

5

1,Способ определения места утечки в емкостях, работающих под давлением, заключающийся в том, что определяют пороговое значение фонового шума путем измерения фоновых высокочастотных звуковых шумов емкости, регистрируют высокочастотные звуковые шумы от течи с помощью по меньшей мере двух зондов, установленных на стенках емкости, зарегистрированные сигналы усиливают, сравнивают эффективное значение их интенг- сивности с пороговым значением фонового шума и.при превышении ее над пороговым значением получают сигнал утечки, сравнивают друг с другом эффективные значения интенсивности звуковых шумов емкости по меньшей мере от двух зондов, по результатам этого сравнения с учетом расстояния между этими зондами и зависящего от часто

5 ты коэффициента затухания звуковых шумов в стенках емкости определяют место максимального звукового шума емкости, которое принимают за место утечки, о тличающкйс Я тем, что, с целью повышения точности, измерение фоновых шумов проводят в течение 10 мин, среднее значение их интенсивности принимают за пороговое, регистрацию высокочастотных звуковых шумов от течи осуществляют для нескольких различных частот, определение превышения их над пороговым значением и места максимального звукового щума емкости осуществляют для каждой из этих частот отдельно и место течи определяют как .среднее значение этих мест максимального звукового шума,

2,Способ поп, 1, отличающийся тем, что зонды калибруют путем возбуждения их через определенные промежутки времени с помощью иэ вестного звукового сигнала,

3,Способ поп, 1, отлича™ ю щ и и с я тем, что используют известный звуковой сигнал с известным положением в пространстве и после калибровки зондов определяют с их помощью место положения известного зву кового сигналац сравнивают его с известньм и определяют погрешность определения этого места.

5

5

4, Способ по пп, 1-3, о т л и - а ю щ и и с я тем, что после получения сигнала утечки в ядерном реакторе с основным охлаждающим насосом при регистрации звуковых шумов основной охлаждающий (гасос отключа- - ют.

одна от другой проводящим линиям.

8

и,

B.L

tj

.L

Фиг. 2

15

Фиг.З

1тУ

ивА

5

J

55- /

() VB (tz)