Система измерения уровня Советский патент 1989 года по МПК G01F23/28 

Bbif.

(t

сл

сд

СП

о

О5 Од

лителя 26. двух ключей 23 и 24 и сигнализатора 18 уровня. С игналы с олних из выходов (N -1) ИК поступают на к.лючи 30 выхода канала, а с других выходов (N 1) И К на инверторы, которые управляют к.лю- чами выходов предыдущих каналсл. Резкое изменение давления в резервуаре позволяет зафиксировать и обработать цепь датчика давления, вклк)чак)Н1,ую в себя нормирующий нреобразователь 4, инерционное звено 5, дифференниальный усилитель 6, блок 7 выделения модуля, компаратор 13, источиик 9 оиорного сигнала и ключ 32 датчика давления. Сигна, 1нзаторы 36 неисправностей вы

дают информации о работоспособности аналогового и диск) датчиков. Система обеспечивает надежность измерения уровня как при выходах пз строя термо : лектричес- ких преобразователей дискретпого датчика 2, так и при ложных срабатываниях, например, за счег резкого чвеличепия пароотбора из реактора, а также обеспечивает надежность измерений при различных видах отказов в аналоговом дапшке 1. например обрыве обмоток или ,ти11ий связи, нарушении герметичности оболочки поп;1авка. его затапливании или заклининапип в трубе датчика. 1 ил.

Изобретение относится к технике контроля и регулирования уровня жидкости в герметичных сосудах с высокими требованиями к надежности, работающих в энергонапряженных режимах, например для защиты и регулирования корпусных водо-водяных ядерных реакторов энергетических установок атомных электростанций. Цель изобретения - повышение надежности измерения уровня. Система измерения уровня содержит аналоговый датчик 1, дискретный датчик 2 и датчик давления 2. На каждый измерительный дискретный уровень имеется отдельный измерительный канал (ИК) 17, состоящий из компаратора 27, дифференцирующей цепи 19, усилителя 21, одновибратора 22, источника калиброванного сигнала 20, источника опорного сигнала 25, дифференциального усилителя 26, двух ключей 23 и 24 и сигнализатора уровня 18. Сигналы с одних из выходов (N -1) ИК поступают на ключи выхода канала 30, а с других выходов (N -1) ИК - на инверторы, которые управляют ключами выходов предыдущих каналов. Резкое изменение давления в резервуаре позволяет зафиксировать и обработать цепь датчика давления, включающую в себя нормирующий преобразователь 4, инерционное звено 5, дифференциальный усилитель 6, блок выделения модуля 7, компаратор 13, источник опорного сигнала 9 и ключ датчика давления 32. Сигнализаторы неисправностей 36 выдают информацию о работоспособности аналогового и дискретных датчиков. Система обеспечивает надежность измерения уровня как при выходах из строя термоэлектрических преобразователей дискретного датчика 2, так и при ложных срабатываниях, например, за счет резкого увеличения пароотбора из реактора, а также обеспечивает надежность измерений при различных видах отказов в аналоговом датчике 1, например обрыве обмоток или линий связи, нарушении герметичности оболочки поплавка, его затапливании или заклинивании в трубе датчика. 1 ил.

Изобретение относится к технике конгро- .|я и per у;1ирования уровня жидкости в ге р- метичн1 г сосудах с высокими требованиями к надежности, работающих в энергонапря- женпых режимах, при В1,1с()ких зпачениях температуры, избьггочного давления и ионизирующих излучени и может быть использовано д. 1я защиты и регулирования ко(1нус- ных водо-водяных ядерных реакто)ов энергетических установок атомных .leKi росган

НИИ.

Цель изобретения - повышение надеж- ностн измерения уровня.

На чертеже изоб 1ажена струкгу)ная схема 11ред,ла aeMoi i системt i измерения уровня.

Сл1стема измерения уровня содержи г ана.1оговый датчик 1. дпскрегный датчик 2, датчик :i дав.лення, три нормирующих пре образовате;1я 4. инерционное звено 5. два дифференпиа. и.ных усилителя 6. два блсжа 7 и 8 выделения моду, 1я, четыре источника 9--12, опорною си1Л1ала, четыре комнара тора 13 16, дискретных измерительных каналов 17. включающий каждый сигнализатор 18 у 1ов11я, дифференпирукяцую пегп) 19, источник 20 калиброванного сигнала, усилитель 21, одновибратор 22, первый 23 и второй 24 ключи кана;1а, источник 25 опо|)- уого сигна,1а канала, дифференциа.льиый усилитель 2t) канала, компаратор 27 канала, iN-1 инверторов 28, схему ИЛИ 29. N ключей 1Ю выхода канала, два к.люча 31 дискретного датчика, ключ 32 датчика дав.че- ния, ключи 33 и 34 аналогового датчика, запоминающее устр1)йство 35, сшналпзатор 36 неисправностей и сумматор 37, инвергор 38 аналогового канала и демнфер 39.

Система измерения уровня работаег с,ле- дующим образом.

Выходной сигнал аналоговог о датчика I нреобразуется соответствующим нормирующим преобраз1)вателем 4 в унифипирован5

0

5

0

5

0

5

пыи сигна.л нап)яжения посгоянною тока. пр()Н())циональный vpoBHio геп/юносителя в реакторе. которы11 nociynaer на первый вход сумматора ii7. На вход, каж;1о() и:, норми- рук)ЦП 1 реобра ге.кн 4 сИ1- 1алы соответстве 1о с дпскре ного датчика 2, дал чика 3 дав, и ана.ло () датчика 1. которые усили аю ся ( масщтабирхЮТСЯ Пре()б) ЛЯМИ. (1 -,1ХОДОВ

()p ирующе Ч) npeohpa iiaia re.i / л ;скрс (i- го далчика ,л, (н а вход., дис- кретп,1 измерилч . , канало 17 (ИК).

При этом, Ч ЛК 1Л 1Те.,

;1атчика 2 (.ii( i К1)1Л). ю среду. )а ))ходе 1; и пи1р С1ся ели на.л. б.лпчкий к ну.лн.). 1 Ma;ioi)|)o, К ||да iaxoДИТСЯ В,Пе КО 1 рОЛИр е 11)1 о , е Ч) В)(1 ч (у.Я И реВЫ- аеЛ liOpO OBoe 1,ПДП010 .а ()ОрМПруеМ() О 25 ();i)) I) .ла . В эл ом с. ia илходе ком- 1 аратора 27 капа.ла (jн.l()И) elчя . разм1) 1е|и)ый к.люч 23 .ла, а и 1вертора 2 (}|орми|)уел1 я си 1ал, замыкаюнш к.люч 30 в,хо.ла ,ла. Разом- кнуть е к.лючи 150 В1)хода .ла препятст(уЮТ ) ) СП1 Нала с ИСлч) 20 ка.Л1 брона о Ч) .ла. го . .Л.1)1Й еометрическо- viy рас1юложе1тю ЧЭ датчика 2 по выюге контролируем()() у|1овня. на вход к.люча 34 -ша.логового датчика и ди(()ферен и1а.Ь,нЬ)Й уси.литель 6 ана.)В() о дал чика. В 10 ружения ,люб()Ч) из Ч - с раболаел 27 кана.ла :ii4ji4j дискрет К)го ИК и С(|)орм 1рует на В)ходе .. кающий 1 ервый к.люч 23 кана.ла, а и 1вертор 28 сформирует выходной сигнал, размыкаю- ций к.люч 30 .ла Г1редыду цего дискретног О ИК. ().((.) по срабать - ванию комнарато 1а 27 .ia (.ecTBHTCH свелч)вая сиг нал а.ия (ч | уже1 ия Д 1ск 1етной точки уровня сигна;1изатором 18 уровня. Таким образом, на объединенном выходе ключей выхода канала при каждом гюгруже- нии или осушении ЧЭ дискретного датчика 2 формируются выходные сигналы, нронор- циональные геометрическому расположении) по уровню верхнсм о 10 руженмого в контролируемую среду ЧЭ, а с )Ю сигнала заторов 18 уровня обеспечивается световая сигнализация.

Ког да контролируемый уровень среды находится ниже ЧЭ, на выходе одновибратора 22 формируются выходные сигналы, размыкающие второй ключ 24 канала, и выходной сигнал с дифференциального усилителя канала не поступает на вход запоминаюним о устройства 35. В момент достижения уровнем любой из дискрегных точек расположения ЧЭ датчика 2 сигнал на входе KOMfiapaTopa 27 канала станет бли.жим нулю, его выходной сигнал ди41ференцируется пеночкой 19, усиливается усилитс. юм 21 и посту нает на вх(;д одновибратора 22, который сформирует на выходе сигнал, замыкаклни BTOpoii ключ 24 канала на время длительности уп- равляю це1О им |ульса, обес 11 -Ч11вая кратко временную нсхчачу на вход запоминающеги устройства 35 сигнала а,11 ебраиче1. кой р;м ности между мгновенным значением ана.ю гового си1 ня. 1а и ка,тиб){)ван11ог) счинала С.игиал разности ncjcTyriaeT на вход заном - HaKJiuei o устройства 35 и яв:1яется си1иалом коррекции. Одновременно сформированньи импульс с выхода одрювибрагпра 22 Mcpei схему ИЛИ 29 и два к.тюча 31 дискретно ( датчика и ключ 32 датчика дав.тения ног-| - наег на ,ЯЮ1Ц111 | вход запоминающего устройства, раз)е111ая зинись сформирован- HOi o сигнала коррекции в уто устройство. Записанный сигнал коррекции хранится до момента достижения уровнем следующей дискретной точки, суммируясь с выходньгм сигналом аналогового ИК с y4eTOivi полярности.

Состояние ключей 31 и 32 дискретного датчика 2 и датчика i5 давления зависит от СИ1 налов, поступающих на их , 1яю|цие входы с к(.1мпараторов 15 и 1В дискретно о датчика 2 и ком аратора 13 датчика 3 давления. Измерительный канал системы формирует сигналы, управляющие сост()янием ключа 32 датчика 3 давления При этом хс.)дной сигна. Д 1фференциально1 о уси. ля 6, г ропор 1иональн1)1Й разности м1-н(.)вен- ных .(начений вы ходного сигнала нормирун.)- преобразовате.чя 4 и его 1редь ду |е( значения, формируемого с помощью 1ианного звена 5, несет инфор. о гко рости и из.менепия давления внутри реактора. В ереходных режимах работы реактора скорость и значение измене ния давле Н1я в нем значительно больше, чем в стационарных режимах. При этом а выходе дифференц 1ального усилителя (i формируется , 1ревы 1аю ций значе5

;.)) СИ1 Нала ИСТОЧ 1ИКа 9 ,-)( чист

ечивает формирование на выходе то)а 13 управляюще о сигна.ча. ра.) цего к.1юч 32 на время переходного |)оцес- са. Таким образом, обес 1ечивается г f.i 1 реза 1ись сигнала коррекции в запоминан)- 1ем устройстве 35 при срабатыва П1и одно- в 1браторов 22 в дискретных И К к х)менть на входы дискретн, ИК выд ХОДИ. СИГНа.ЧОВ ЮрМИруК)иМ 0 pei )б ра i

ва1Ч Ля 4.

( хема системы измерения , в ко- входят нулевой ЧЭ датчика 2, 1остоя 1 . но рас 1оложеннь Й ниже конт)о,ируемого

5 уровня, источники 11 и 1 2 опорпо о СИ нала, компараторы 15 и 16 и ключи 31 дискретно- : датчика, работоспособное С сгемь в режимах разогрева и pacx(J.aжl itiHHH реактора 1утем формирования io на.;;м ну.левого ЧЭ, про Ор 1иона, ем псратчре те1;,(1носителя реактора, . или разре 1 епин па )е (L-b си налов коррекции в чл|и)йстве 35, причем на выходе ком1 арато(ЮВ 15 1 16 формируются СИ1 1 аЛ 1, )

К.1И1. оба к,тюча 31 дискрет 0 Ч) датчика о.;,к(1 в (Л ределе 1)ом диа азоне 1члп(ра- ji )и реактора, где 1ракгически ре- . лы ,1 ;i.M экс 1ериментов наблю. ie- с ,,1М1 ,ая работа дискрет ) Q ,. ( 1) coxpa i i te ю r iBe|U OH И1 форма ип1 об poBi;e и режиме p:i:u)i(H(ia и рас олаЖ1 ва 1ИЯ реактора ри

(( .Г .))X С pa ба Ва HI; Я 1ИСК)(.

i;n атчика у;х)вия в o(;pi,44c. 10Г1 н т|1иреакт.1рн,х e ;iepa у). ,ixo. ) ключей 30 В1)1хода ка

ia. ,оступак Т на вход BTOfioro к.1И)ча 34 . () 1) ;:.атчпка i вход ди|}и(1ерен и а.,

Н( Ч . U геля (i , lO O--i;i .: датЧИКс дг

гравм.и 1аются с 1Ь ходным ана.loixHiiJM - , )рмирующе Ч) |1еоб )азователя 4. Размог1 ый Г ьгходно11 . 1ос .T на б, 10 8 (ыделения .моду, i сра и ив;к тсч с

И)ХО СИ 1аЛОМ ИСТОЧ ИКа 1(1 (1

.. в с. чае, когда вь ход 10| 1 ,. на, б, 8 , 1ения моду,тя мен,;(. i.i абсо5 .ЛН))Й НМИЧИНе СИ1 НаЛа 1СТОЧП 1КИ 1(

i);) . На вь ходах о|)а 14 и П 1ертора 38 анало ово -о .1а фо1П1И)уЮ ГСй ВЬ ХОЛНЫе ., зам (1 Ц1Ч К.1К1Ч

33 апал1)) датчика и pa.-i,iK;iH nuR второй ключ 34 аналогово(; . lljm

этом корректированный . , с Bi,

хода сумматора 37 пост у пае черс . мерв)) К..ТЮЧ 33 , о к 1ог 1еби1е, 1Ю. Обт,единеннь Й выхол, () и ()() ключа апа,()14)во|о . В1)ХОДОМ СИСТеМЬ ИЗМере И Я .

F5 случае, когда ьгход 10 1 . б.юка 8

5)1Де. модуля (. Т ( a6eO, KlTHO l В1,ХОДПО О . 1СТОЧ0

0

ратора 14 и инвертора 38 анало Ч)В(го канала формируются выходные сигналы, размыкающие первый К.ТЮЧ 33 ана;1огово1 о датчика и замыкающие второй ключ 34 ана.1о- юного датчика. Это переводит систему в дискретный режим работы и возможно лишь в случае, косда 11|К)изон1ел внезапный обрыв в обмотках аналогового датчика уровня, об- pi)iB в , 1инии его связи, в случае неисправностей в :i.ieKTpoHHoii схеме преобразователя 4, а также нри затирании ноилавка аналогового датчика и.и потери его плавучести нз-за наличии мнкротрещин. При ::1том, в момент нерехода работы системы в дискретный режим контроля уровня обеспечивается сигнализация о неисправности в аналоговом ИК с помонгью сигнализатора 36 неисправностей.

При лк)бьз1Х ЧЭ датчика 2, расположенных ниже вер.чнего исправного ЧЭ. погруженного в жидкость, сбоев в показа- ниях системы не пропзойдет, так как на выходе HO)Mnpyioinei о преобразователя 4 сигнал остается без измене1П1Я, поскольку разностные сигналы между рабочими, погруженными в жидкость, и нулевым ЧЭ будут б. И13ки к нулю, равно как и выходные сигналы ЧЭ нри обрыве или коротком замыкании. При снижении уровни в реакторе пиже отка- зав1нег() ЧЭ перезаписи сигна.та коррекции не произойдет, сигнализатор уровни, соответствующий ()сун1енпому неисправному -1Э будет продо.тжать CHI нализировать о его ногруженном состоянии. При достижении уровнем с.тедуюикмо ЧЭ, расположенного ниже по уровпк) пепсп)авного ЧЭ п eix) щеник) в момент срабатывания ком наратора 27 канала, иронзойдет погасан.ие связан- ного с ним си1 налнзатора 18 ypoiiHH и одновременная перезапись сигнала коррекции в заноминающем устройстве 35. Пр-и этим на выходе диф(|)е)еициального усилителя в бу дет формироваться )азпостный сн1 па,ч, мень- НН1Й по абсолютной величине выходного снг- на.та HCTo4FiiiKa И) опорного сигнала, тому перехода работы системы в дискретный режим НС ироизо11дет, Пеиос. 1едовате, 1ь- ное же свечение сигнализаторов 18 R дискретных ПК будет свидетел1)С1вовать о наличии неисп|1авности в дискрегпом ПК.

В случае вьгхода из строя любого ЧЭ дис- кретпого датчика 2, расположенно о вьыпе контролиру(мо|о уровня, в заноминаюп1ем устройстве 35 за1П1П1ется ложный сигнал ко)- рекнии. При ъгом (тот сигнал будет превы- 1пать преде, 1ьно возможную разность между показаниями аналогового и дискретпого ПК системы в дискретпой точке п)и исправной работе системы. В этом случае срабатывает сигна.тизатор 36 неиснравностей сиг- нализируя о неисправности в дискрс ном ПК системы.

Пси1)льзованне н ре д.та гаем ой системы измерения уровня в реакторах ядерных

5

Q

0 0 5 Q 5

5

0

гетических установок позв(хтиет обеспечивать высокую надежность контроля уровня на всех возможных режимах, а также при разогреве и расхолаживании установок. Система обеспечивает защиту показаний об уров- Н1 нри различных видах отказов в аналоговом ПК. При этом отказ1)1 не приводят к потере информации об уровне в реакторе и не вызывают срабатывание аварийной защиты.

Формула изобретения

Система измерения уровня, содержапгаи аналоговый и дискретный датчики, связанные с соответствующими двумя нормирующими преобразователями, сумматор, зано- минаюн1ее устройство, два к.люча дискретного канала, два компаратора, два источника опорного , дифференциальный усилитель, инерциоп}1ое звен(х схему ПЛП, демпфер, дискретных измери гел1Д1ЫХ K.HUI.TOB включаюнгих каждый исгомпнк калиброванного сигнала, диф4)ере1пи1альпьи1 уси.тнтсль канала, к. 1К)ч канала, KoMna i;i op канала. дифферепцируюп|ую пень, усилитель, одно- вибратор, нриче.м вто|М)1е вь1Х(.|ДЬ1 дискретнь Х нзме(1ительпых каналов соединены с входами ПЛП. запоминаклцсе ycTpoiic i- во подк.тючено входом к пс|)вым нзмерите.чьных канал()В. и );1ом че1)еч демпфер - к нервомч нход ..гг(фа к

второму входу KOTO) .. 1Н )ЧСП НЫЧОД

нормирую Hie го преобразсп а и-ли аналогово о датчика, первые входы лискретньгх измерн- тельпьгх каналов и из вхолоь ди{)1 1ере1 аиа.1Ы1О1Ч) уси.тителя апа Ti ro -n)- , канала, компараторы первыми ихо.чами и; едпь-ены междх собой, а iia ито;)ыс их поступает с псточников onujnior o cni4Ui, ia со- отвегственно, выходы KC VinaiKiTca cB но; и.1Н) к входу упраь.:|ен; Я cooiisc i cTbVK .iujro к.1К)ча, нри этом вт.1)ои р.хол ,чч: дискретного измеритс .тьного к.пыг а соединен с его В10)ым выходом через П(л:лсдо1(а1ельио включенные комнаратос) кан,1а, ди4 фе|)е11- цирую 11ук) цепь, усилмтел) кана.ча, oaiiOKHo- ратор. который выходом подк.лючен к yiipaB- ляюп|.ему входу ключа кгщала. соединенп(1М вых1)дом с первым .дом irsMi рительно о какала, а вхсздомс диф()ерен1и1альным

уси.лнтелем канала, первый вход которого (1одк,лючен к первому входу и.з И рите.тьного канала, а второй вход к ИСТОЧНИКУ калиб- р(ванного сигнала, отличающаяся тем, чго, с це.тью повышения надежности измерений, в нее дог1олнительно введеи1)1 датчик давления. т1Н Тий нормирующий нреобразовате.ть, инерционное звено, вто)ой ди()ференциаль нь|й уси,титель, два блока выделения модули, т)етий и четвертый компараторы, два допол- ни1ел1)Ных источника опорного си1Д1ала. к.|К)ч датчика дав,. 1|ервый и второй к,лючн аналогового каьали. вторых ключей .тьного канала, л I клк1чей В1)гхода каналов, N--1 инверторов измерительных каналов, инвертор аналогового кана. 1а, N сигнализаторов уровня, два сигнализатора неисправностей, нрнчем датчик давления но- следовательно соединен с третьим нормирующим преобразователем, инерционным зве)1ом и первым входом одного из дифференциальных усилителей, одним из блоков выделения модуля, первым входом третьего комнарато- ра, управляющим входом ключа датчика давления, соединенного выходом с управляющим входом запоминающего устройства, а входом -- с выходом параллельно соединенных ключей дискретного канала, входы которых подключены к выходу схемы ИЛИ, вход ключей выхода каналов подключен к третьему выходу соответствующего измерительного канала, выходы этих ключей соединены между собой и подключены к второму ключу аналоговс го канала и дифференциального усилителя аналогового канала, выход которого через соответствующий блок выделения модуля и компаратор подключен к соответствующим си1 нализатору неисправностей, инвертору и управляющему входу

ключа аналогового кана;1а, соединенною выходом с выходом первого ключа ана,1ог1)во- го канала, подключенного управляющим входом к инвертору, а входом --к выходу сумматора, к вторым входам компараторов датчика давления и аналогового канала подключены соответствующие источники онор- ного сигнала, инерционное звено выходом подключено к второму входу дифференциQ ального усилителя датчика давления, а второй сигнализатор неисправностей подключен к выходу запоминающего устройства, при этом сигнализатор уровня измерительного канала соединен с выходом компаратора кана- яз и управляющим входом второго ключа ка нала и входом инвертора измерительного канала, на вход которого поступает сигна. с источника калиброванного сигнала, а выход соединен с третьим выходом измерительного канала, N-I четвертых выходов кото0 рых соединены соответственно через инверторы с управляющим входом ключа выхода канала, а объединенный вход первого и вто- р(зг() компараторов соединен с дискретным датчиком.

5