Силовая оболочка контуров циркуляции теплоносителей Советский патент 1982 года по МПК G01N27/83 

t

Изобретение относится к средстваи теплоэнергетики и может быть использовано в энерг9блоках различной мощйости с автоматическим контролем надежности их функционирования.

Известны силовые оболочки контуров циркуляции теплоносителей, содержащие контура газовых и паровых теплоносителей, для обеспечения надежности которых контролируется температура и давление газа и пара lJ.

Недостатком таких силовых оболочек является бесконтрольность состояния структуры материала, разъемных и неразъемных соединений, что не обеспечивает возможность предупреждения аварийных ситуаций.

Наиболее близкий к предложенному по технической сущности является силовая оболочка контуров циркуляции теплоносителей, содержащая корпуса теплообменников и соединенные с ними трубопроводы, В них контролируются

температура и давление теплоносителей 2J.

Недостатком этих силовых оболочек является неоднозначное определение состояния структуры материала, разъемных и неразъемных соединений в силовой оболочке, что не позволяет принять соответствующие, меры для предупреждения снижения надежности функционирования.

10

Цель изобретения - повышение надежности функционирования.

Цель достигается тем, что силовая оболочка снабжена индуктивным возбудителем с замкнутым магнитопроводом

IS переменного тока в силовой оболочке и преобразователями состояния металла в электрические сигналы, установленными над поверхностью силовой оболочки и связанными с этими преобразователями блоками обработки си|- налов.

Кроме того, преобразователи выполнены в виде тороидально намотанных катушек индуктивности, выполненных с возможностью охвата по крайней ме ре одной из указанных зон. С целью повышения достоверности контроля ферромагнитных силовых обо лочек, преобразователи выполнены в виде проходных и накладных катушек индуктивности, взаимодействующих с магнитными шумами в одной из указан ных зон. 8 ряде случаев преобразователи также могут быть выполнены в виде элементов, чувствительных к механическим и акустическим колебаниям. Силовая оболочка также снабжена автоматической системой регулирования режимом работы по крайней мере одного из типов преобразователей по сигналам другого типа. Силовая оболочка снабжена устрой ством сканирования по крайней мере одной из указанных зон, связанным с преобразователями. На чертеже представлена часть предложенной силовой оболочки. Силовая оболочка содержит трубопроводы 1 и 2 и корпуса теплообменников (не обозначены). Кроме того она состоит из источника 3 переменного тока с регулируемыми на выходе амплитудой и частотй, тороидально намотанной возбуждающей катушки k индуктивности на .замкнутом магнитопроводе 5 выполненном разъемным, измерительных преобразователей 6 магнитного поля, например катушек индуктивности, преобразователей 7 электрического поля, например контактных щупов, преобразователей 8 механических колебаний трубопровода например пьезоаксельрометров, и пре образователей 9 чувствительных к акустическим колебаниям (акустической эмиссии), например пьезоэлектри ческих, линии связи 10, блоков 1115 обработки сигналов, выполненных с возможностью хранения информации и вычисления ее изменений во времени, (блок 11 обработки сигналов (БОС) измерительнь1х преобразователей магнитного поля, выполненный с регулируемым коэффициентом передачи обратно пропорциональным частоте сигнала, БОС 12 магнитных шумов,так же регистрируемых измерительными преобразователями магнитного поля, БОС 13 измерительных преобразователей электрического поля, БОС И пре образователей сигналов механически колебаний трубопровода, БОС 15 преобразователей сигналов акустической эмиссии), блоков 16-20 представления информации, дополнительных замкнутых магнитопроводов 21 - 23 с тороидально намотанными катушками индуктивности 2Ц - 2Ь, коммутатора 27,, измерителя 28 тока, задатчика 29 тока, блока 30 сравнения, переключателя 31у дополнительной катушки 32, охватывающей замкнутый магнитопровод 5, блок 33 измерения напряжения, индикатор Зь фазометр 35, блок 36 сравнения, задатчик 37 фазы, блок 38 измерения напряжения на выходе источника 3 переменного тока. Преобразователи 6-9 являются преобразователями состояния металла, разъемных и неразъемных соединений в элект рические сигналы. Кроме того, над поверхностью силовой оболочки установлены преобразователи 39 . 70 аналогичные преобразователям 6 - 9. Устройство работает следующим образом. Силовая оболочка контуров циркуляции теплоносителей, в частности трубопроводы 1 и 2, в процессе функционирования находится под комплексом термодинамических и механических нагрузок. Последние сказываются на состоянии металла, из которого выполнена силовая оболочка, и разъемных и неразъемных соединений. Тороидально намотанная катушка 4 на магнитопроводе 5 по существу является первичной обмоткой трансформатора, эквивалентным коррткозамкнутым витком которого являются электрически замкнутые элементы и узлы силовой оболочки. При возбуждении катушки 4 от генератора 3 в указанном короткозамкнутом витке создается ток, компоненты которого распределяются по закону Кирхгофа по узлам и элементам силовой оболочки. Взаимодействие этих Компонентов с узлами и элементами силовой оболочки характеризует состояние их материала и разъемн1 х и неразъемных соединений. Это взаимодействие выражается в параметрах распределенного вдоль и по периметру оболочки магнитного поля, магнитных шумов (для фе зромагнитных материалов), акустической эмиссии (вследствие магнитоакустического эффекта) и механических колебаний.

Таким оОразом, преоЬразователи 6 - 9 и 39 70, реагирующие на указанные параметры соответствующим уровнем и спектром выходных электрических сигналов, информируют О соетоянии металла, разъемных и неразъемных соединений, так как при изменении этого состояния изменяется и соотношение между указанными компонентами тока. В блоках 11-20 производится обработка сигналов преобразователей и выделение из них информации, удобной для визуального наблюдения и передачи в виде соответствующих команд.

Интегральная оценка качества трубопровода может быть получена путем регистрации изменений магнитного потока через дополнительную катушку 32,-которые определяются в результа те измерения ее напряжения с помощью блока 33 измерения непряжения и индикатора З.

Интегральная оценка соответствующих участков трубопровода производится путем измерения величины тока в соответствующих ветвях электрически замкнутых контуров с помощью соответствующих магнитопроводов 21 23, катушек индуктивности - 26, коммутатора 27 и измерителя 28 тока.

Для обеспечения равномерной чувствительности устройства к неоднородностям на различных участках разветвленных трубопроводов рекомендуется использовать систему автоматического регулирования режимом работы одного из преобразователей по сигналам другого, которая работает следующим образом. Коммутатор 27, соединенный с катушками индуктивности 2k - 26, подключает катушку, например, 2k, взаимодействующую с током в контролируемом участке трубопровода 2, с блоком 30 сравнения, другой вход которого подключен к задатчику 29 тока. Сигнал с выхода блока 30 сравнения, пропорциональный разности между величинами тока задатчика 29 и тока в контролируемом участке трубопровода, поступает на управляющий вход источника 3 переменного тока, в результате чего устанавливается заданная величина тока.

Для обеспечения возможности интегральной оценки качества соответствующих участков трубопровода имеется возможность отключения авторегулировки с помощью переключателя

31. При включенной авторегулировке интегральная оценка качества трубог провода может быть получена по напряжению на выходе ис очника 3 переменного тока, измеренному с помощью блока 38 измерения напряжения.

Для обеспечения неизменной чувствительности устройства к неоднородностям при вариации электрофизических и геометрических свойств трубопроводов из-за изменения, например, температуры трубопроводов, рекомендуется использовать систему автоматического регулирования частоты тока возбуждения, которая работает следующим образом. Напряжение с дополнительной измерительной катушки индуктивности 32 поступает на вход фазометра 35 сигналы с выхода фазометра 35 и задатчика 37 фазы поступают на входы блока Зб сравнения, напряжение с выхода которого поступа ет на управляющий вход источника переменного тока, в результате устанавливается требуемая частота тока источника. При неизменной величине фазы напряжения вариации частоты тока возбуждения на абсолютную чувствительность устройства не сказываютс если блок 11 обработки сигнала выполнить с регулируемым коэффициентом передачи, обратно пропорциональным частоте тока возбуждения.

Для оценки качества трубопровода целе(;ообразно использовать дополнительную информацию о распределении параметров электрического поля. Функция распределения параметров электрического поля определяется с помощью измерительных преобразователей, например, контактных щупов,размещенных на внешней и(или)внутренней поверхностях трубопровода. Сигнал, полученный соответствующими преобразователями, поступает по линии связи 1 О в блок 12 обработки сигнала в этих преобразователей, откуда информация поступает в блок 17 представления информации.

В ряде случаев используется устройство сканирования зон контроля, которое выполнено в виде механизма для перемещения преобразователей по заданной траектории относительно поверхности силовой оболочки.

Целесообразно также использовать многочастотный или импульсный источник 3 переменного тока. При этом информативность контроля повышается. 79 так как увеличивается количество параметров тока, определяющих его взаи модействие с узлами и элементами силовой оболочки. Формула изобретения 1. Силовая оболочка контуров циркуляции теплоносителей, содержащая корпуса теплообменников и соединенные с ними трубопроводы, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, она снабжена индуктивным возбудителем с замкнутым магнитопроводом переменного тока в силовой оболочке и преобразователями состояния металла в электрические сигналы, установ ленными над поверхностью силовой оболочки, и связанными с этими преобразователями блоками обработки сигналов, 2. Оболочка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что преобразователи выполнены в виде тороидально намотанных катушек индyктивнoctи, выполненных с возможностью охвата по крайней мере одной из указанных зон. 1 3. Оболочка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что, с целью повышения достоверности контроля ферромагнитных силовых оболочек, преобразователи выполнены в виде приходных и накладных катушек индуктивности, взаимодействующих с магнитными шумами в одной из указанных зон. , Оболочка по п. 1, о т л и чающаяся тем, что преобразователи выполнены в виде элементов, чувствительных к механическим и акустическим колебаниям. 5.Оболочка по пп. 1 - , о т личающаяся тем, что она снабжена автоматической системой ре гулирования режимом работы по крайней мере одного из типов преобразователей по сигналам другого типа. 6.Оболочка по пп. 1 - 5, о т личающаяся тем, что она снабжена устройством сканирования по крайней мере одной из указанных зон, связанным с преобразователями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 12739, кл. F 01 К П/02, 1928. 2.Авторское свидетельство СССР 387131, кл. F 01 К 11/00, 1970 (прототип).