Устройство для контроля герметичности Советский патент 1982 года по МПК G01M3/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ Изобретение относится к контропьно, измерительной технике и может быть использовано в атомной промышленности. Известно устройство для контроля гер метичности парогенераторных установок на быстрых нейтронах, содержащее металлический зонд, имеюший на торце водород опронииаемую мембрану, погруженную в исследуемый жидкий металл. Внутренний объем зонда заполнен электролитом на основе сплава сопей и гидрида щелочных металлов. За счет разности активностей водорода в контролируемом ме талле и сравнительном электроде в элек тролите возникает ЭДС, которая измегряется вторичным прибором, подключенным к электродам электрохимической ячейки 11. Недостатком указанного устройства является низкая чувствительность, не позволяющая своевременно обнаруживать начало разгерметизации парогенераторов. Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство для контроля герметичности, которое содержит трубчатый датчик водорода, в виде камеры с водоородопроницаемой мембраной, погруженной в щелочной металл (жидкий натрий). Внутренняя полость датчика непрерывно вакуумируется магниторазрядным (иойным) насосом, питание которого осуществляется от источника высокого напряжения. Ток, потреб- пяемый насосом и контролируемым измерительным токовым усилителем, прймо пропорционален давлению газа в вакуумной полости датчика и может служить мерой вакуума. При попадании воды в натрий в сцучае течи парогенератора образуется , который через никелевую стенку датчика диффундирует в его внутреннюю полость, что приводит к ухудшению вакуума и возрастанию тока, потребляемого магниторазрядным насосом от источника питания. Таким образом, по росту тока насоса, зафиксированного 390 регистратором, судят о повышении концентрации водорода в натрии, т.е. о появлении течи воды в парогенераторе 23 Недостатком этого устройства является повышенная чувствительность измерительного усилителя источника питания .к шумам тока насоса вследствие пробоев вакуумной изоляции, которые обусловлены физическими процессами, происходящими при высоковольтном разряде в ва кууме, что снижает надежность, достоверность и качество контроля герметичности парюгенератора. Цель изобретения - повышение надежности и качества контроля. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее камеру с водородоароницаемой мембраной, погруженной в Щелочной металл, непрерывно вакуумируемой магниторазрядным насосом, .подключенным к источнику высокого напряжения, измерительный токовый усипитепь и регистратор, снабжено операционным усилитепем и эпектрической цепью, состоящей из резистора диода, конденсатора и истокового повторитепя ia полевом транзисторе, вход операционного усилителя подключен к изморитепь.юкгу токовому усилителю, выход его соеди1и;н через параллельно включенные резистор и диод с конденсатором и входом истоко го повторителя, а выход истокового повторителя соединен через цепь отрицательной об .ратной связи со вторым входом операционного усилитегш и регистратором. Кроме того, параметры резистора и конденсатора выбраны - из условия обеспечения постоянной времени регистрации большей длительности импульсов выбросо напряжения, но меньшей .времени нарастания полезного сигнала при появлении течи На чертеже показана принципиальная схема устройства. Устройство состоит из камеры 1 с водородопроницаемой мембраной 1на черте же не показана), внутренняя полость камеры соединена с вакуумным магниторазряцным насосом 2, а внешняя находится в контролируемой среде - щелочном металле. Напряжение на насос подается от высоковольтного блока 3 питания, а контроль тока насоса осуществляется измерительным токовым усилителем 4, преобразующим ток в пропорциональное напряжение, поступающее в операционный уситштешз 5, выход которого через параллельно включенные резистор 6 и диод 7 соединен с конденсатором 8 и входом истокового повторителя 9 на полевом транзис2торе, а выход истокового повторителя 9 через цепь 10 отрицательной обратной связи соединен со входом операционного усилителя 5 и регистратором 11. Устройство работает спедующим образом. При нарушении герметичности парогенератора типа натрий-вода установки с реактором на быстрых нейтронах вода по-, падает в натрий, в результате чего среди прочих продуктов химической реакции образуется водород, который через стенку водородопроницаемой мембраны диффундирует в вакуумный объем камеры 1 датчика водорода. Появление водорода приводит к росту тока насоса 2 и увели-, чению напряжения U иа выходе измерительного усилителя 4. Ввиду того, что магниторазрядным насосам свойственны импульсные кратковременные увеличения тока, так называемые пробои, не связанные с изменением вакуума, на выходе измерительного усилителя 4 появляются импульсы выбросов напряжения различной амплитуды. В этом случае начинает работать схема обратной связи, со- стояшая из операционного усилителя 5, резистора 6, диода 7, конденсатора 8, истокового повторителя 9 и цепи 1О отрицательной обработкой связи. Для нарастающих сигналов постоянная времени этого звена определяется в основном параметрами резистора 6 и конденсатора 8 и составляет единицы и десятки секунд, а для уменьшающихся сигналов постоянная времени определяется параметрами диода 7 и конденсатора 8 и составляет десятые или сотые доли секунды. Благодаря этим особенностям дополнительно введенной схемы во время появления импульса помехи, напряжение и л на выходе устройства начинает медленно нарастать, а после окончания импульса помехи напряжение U/i быстро возврашается к исходному состоянию и, если длительность импульса помехи ие- велика, как это бывает при пробоях, то помеха вызывает лишь небольшой по амппитуде импульс напряжения U/| на выходе устройства. Скорость нарастания напряжения и при появлении водорода в датчике при течи парогенератора всегда меньше, чем при пробоях, нарастание имеет монотонный характер и поэтому выходное напряжение U/| практически без искажений, пишь с небольшим запаздыванием, повторяет напряжение на выходе измерительного усипитепя 4. Напряжение U контролируется регистратором 11. Устройство за счет повышенной помехоаащишенности позволяет исключить пож ные срабатывания сигнализации и тем самым повысить надежность и достоверность системы контроля за герметичностью парогенератора. Формула изобретения 1. Устройство для контроля герметичности, содержащее камеру с водородопро- ниаеемой мембраной, погруженной в щелошоЙ метали и непрерывно вакуумируемой магниторазрядным насосом, подкпю 1енным к источнику шлсокого напряже.ния, иалерительный токовый усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и качества контроля, оно снабжено операционным уситштелем и электрическо цепью, состоящей из резистора, диода. конденсатора и истокового повторителя на полевом транзисторе, вход операцион- ного усилителя подключен к измерительному усилителю, выход его соединен через параллельно включенные резистор и диод с конденсатором и входом истоково го повторителя, а выход истокового по&торителя соединен через цепь отрицательной обратной связи со входом операционного усилителя и регистратором. 2. Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что параметры резис тора и конденсатора выбраны из усповвя обеспечения постоянной времени регистрйции большей длительности импульсов выбросов напряжения, но меньшей времени нарастания полезного сигнала при появлении течи. Источники информации , принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1817672, кп. 42 I. 3/53, 1979. 2.Патент США № 3683272, кд. 324-33, 1978 (прототип).