Устройство сигнализации о ненормальных условиях работы парогенератора Советский патент 1993 года по МПК F22B37/42 

Изобретение относится к энергетике и предназначено для использования в промышленных парогенераторах натрий-вода для подачи аварийного сигнала в случае воз- никновениятечи воды в натрий.

Целью изобретения является повышение надежности парогенератора натрий- вода.

На чертеже представлена структурная блок-схема заявленного устройства.

Предлагаемое устройство содержит акустический датчик 1, усилитель 2, полосо- врй фильтр 3, первый интегратор 4, первый линейный детектор 5., первый сумматор б, второй линейный детектор 7, второй интег- ратор 8, второй сумматор 9 и блок 10 сигнализации.

В заявленном устройстве акустический датчик 1, например пьезоэлектрический, устанавливается таким образом, чтобы он мог воспринимать внутренний шум парогенератора. Выход датчика 1 подключен ко входу детектора 4 через последовательную цепь, состоящую из усилителя 2 и полосового фильтра 3. Полосовой фильтрЗ имеет доста- точно широкую полосу пропускания. С точки зрения минимального негативного влияния фонового шума (шума кипения воды) целесообразно выбрать такую полосу частот: 20 ... 160 кГц (Югай B.C. и др. Измерение фонового акустического шума парогенератора БН-600.-Атомная энергия , 1987, т. 62, № 4, с. 275; Югай B.C. и др. Спектр шума при течи воды в натрий. - Атомная энергия, 1988, т. 65, № 1, с. 17-20). Детектор 4 представ- ляет собой линейный двухполупериодный выпрямитель (Мирский Г.Я. Характеристики статистической взаимосвязи и их измерения. -М.: Энергоиздат, 1982, с. 98). К выходу детектора 4 параллельно подключены вход интегратора 5 и суммирующий вход сумматора 6. Выход интегратора 5 соединен с вычитающим входом сумматора 6, выход которого подключен ко входу интегратора 8 через линейный детектор 7. Выход второго сумматора 9. соединен со входом блока 10 сигнализации. Первый и второй входы сумматора 9 подключены соответственно к выходам интеграторов 5 и 8. Детектор 7 также представляет собой линейный двухполупе- . риодный выпрямитель. .

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электрический сигнал (центрировано

ный случайный процесс) x(t) с выхода датчика 1 после усиления (усилитель 2) и фильтрации (полосовой фильтр 3)поступает на вход линейного детектора 4. С выхода детектора 4 униполярный электрический

сигнал x(t) поступает на вход интегратора 5, с выхода которого снимают электрическое напряжение, пропорциональное среднему значению х сигнала x(t). Электрический сигнал x(t) поступает также на суммарный вход сумматора 6, на вход вычитания которого поступает сигнал с выхода интегратора 5. На выходе сумматора 6 действует электрическое напряжение, пропорциональное разности: x(t) - х. Данное напряжение, представляющее собой центрированный случайный процесс, подают на вход линейного детектора 7. Электрический сигнал с выхода детектора 7 поступает на вход интегратора 8, с выхода которого снимают электрический сигнал, пропорциональный стандартному отклонению Ох сигнала x(t). На первый и второй входы сумматора 9 поступают электрические сигналы, пропорциональные соответственно и (7х. С выхода сумматора 9 на вход блока 10 поступает электрический сигнал пропорциональный сумме х + 3 ах. Утроение величины ах может быть осуществлено, к примеру, путем соответствующего масштабирования электрического сигнала, поступающего на второй вход сумматора 9. В блоке 10 происходит сравнение текущей величины входного сигнала с пороговым значением. Величину порога срабатывания блока 10 рассчитывают заранее, до ввода в эксплуатацию предлагаемого устройства. Для этого производят измерения акустического шума в парогенераторе, когда течи заведомо нет. После срабатывания порогового устройства, входящего в состав блока 10, последний подает соответствующие сиг- напы оператору либо посылает их в систему автоматизированного технологического контроля и управления. Для предотвращения ложного срабатывания блока 10 в случае коротких всплесков акустического шума, вызванных, например механическими ударами, целесообразно пороговое устройство сделать достаточно инерционным. Влияние течи на акустический шум в парогенераторе носит монотонный характер. Поэтому пороговое устройство срабатывает только после того, как пройдет определенное время, в течение которого входной сигнал блока 10 будет превышать пороговое значение, т.е. после того, как в парогенераторе появится течь воды в натрий.

Каждый из блоков 2-9 может быть реализован на основе операционного усилителя в интегральном исполнении, например 140УД8А (Нестеренко Б.К. Операционные усилители: Справочное пособие по применению. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 33-36, 54-56, 58-62, 66Г68).

Пороговое устройство, входящее в состав блока 10 сигнализации, может быть реализовано на основе компаратора на- прЯжения в интегральном исполнении, например 521САЗ (Нестеренко Б.К. Операционные усилители: Справочное пособие по применению. - М.: Энергоиздат, 1982, с. 76-82, 114-115).

Заявленное устройство выгодно отличается от прототипа тем, что позволяет осуществлять надежную сигнализацию о возникновении течи воды в натрий в парогенераторе натрий-вода. В предлагаемом устройстве акустический контроль осуществляется на основе определения такого информативного признака (х + 3 о), который1 характеризует качественное отличие в частотного спектра шума в пароге- нерэторе, регистрируемого без наличия течи, от частотного спектра шума, регистрируемого после возникновения течи воды в натрий. Повышение надежности сигнализаций о возникновении течи воды в натрий повышает надежность парогенератора в целом.

Э качестве базового объекта для выяв- ленця технико-экономической эффективности заявленного устройства выбран обнаружитель разрыва труб акустический ОРТХ ТУ 34-3125-75) производства Киевского опытно-экспериментального завода систем автоматического управления. Базовый объект содержит акустический датчик, усилитель, полосовой фильтр, детектор, интегратор и блок сигнализации. Принцип действия базового объекта аналогичен принципу действия прототипа. Базовому объекту свойственны те же недостатки, что и аналогу и прототипу, т.е. применение базового объекта для сигнализации о возникновении течи воды в натрий не позволит повысить надежность парогенератора натрий-вода.

Заявленное устройство выгодно отличается от базового объекта тем, что его надежность в гораздо меньшей степени зависит от уровня маскирующих фоновых шумов. Применение заявленного устройства на промышленных энергетических установках повысит надежность парогенераторов натрий-вода, снизит убытки от возможных простоев основного и вспомогательного оборудования и затраты на ремонтно-вос- становительные работы.

По заявленному техническому решению разработано техническое предложение в соответствии с ГОСТ 2.103-68.

Формула изобретения . Устройство сигнализации о ненормальных условиях работы парогенератора, содержащее последовательно соединенные акустический датчик, усилитель, полосовой фильтр и блок сигнализации, о т л и- ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышения надежности устройства при использовании его для сигнализации о возникновении течи воды в натрий в парогенераторе натрий-вода, оно содержит два сумматора, два линейных детектора и два интегратора, при этом выход первого полосового фильтра подключен к входу первого интегрзтора, выход которого подключен к первому входу первого сумматора непосредственно, а к второму сумматору - через первый линейный детектор, выход первого линейного детектора соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные второй линейный детектор и второй интегратор ко второму входу второго сумматора, выход которого связан с блоком сигнализации.

Использование: энергетика, в промышленных парогенераторах натрий - вода для подачи аварийного сигнала в случае возникновения течи воды в натрий. Устройство содержит последовательно соединенные акустический датчик 1, усилитель 2, полосовой фильтр 3, а также первый линейный детектор 5, первый интегратор 4 и блок 10 сигнализации. Выход первого интегратора 4 подключен к первым входам первого и второго сумматоров 6 и 9. При этом выход первого линейного детектора 5 соединен также с вторым входом первого сумматора 6, выход которого подключен через последовательно соединенные второй линейный детектор 7 и второй интегратор 8 к второму входу второго, сумматора 9 выходом подсоединенного к входу блока сигнализации. 1 ил.