Способ обнаружения развивающейся межконтурной течи в парогенераторе

 

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51), С 01 М 3/24 (,« ((r

Э

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (46) 07.09.91. Пил. Р 33 (21) 43241144/28 -(22) 06. 10.87 (72) B.Ñ. Югай, Ф.A. Козлов, A. Н; Волов и С.А. Мор озон (S3) 620.16S.23(О88.8) (5Ь) Авторское свидетельство СССР

11043Ь9, кл. 0 01 М 3/24, 1982. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ

МЕЖКОНТУРНОЙ ТЕЧИ В ПАРОГЕНЕРАТОРЕ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить чувствительность и

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в атомной энергетике, химической технологии, металлургической промьпьленности, теплоэнергетике, преимущественно для обнаружения течей в парогенераторе АЭС.

Цель изобретения — повышение чув- ствительности и достоверности путем регистрации развития течи по второму параметру — частоте, не зависящему от первого — уровня акустического сигнала.

На чертеже изображено устройстно для реализации способа.

Устройство содержит акустический датчик 1, соединенный с предварительным усилителем 2, выходы которого соединены с двумя параллельными цепочками: блок определения превышения уровня, включающий четырехполосовой фильтр 3, детектор 4 интегрального уровня, регулятор 5 уровня,схема 6 сравнения, формирователь 7 сигнала

„.80„, 1522880 достоверность обнаружения развивающейся межконтурной течи в парогенераторе с натриевым теплоносителем.

При появлении течи регистрируется повышение уровня шума в контролируемых полосах частот. Одновременно регистрируется возникновение максимума в спектре шума истекающей струи. Вследствие саморазвития течи ноды н натрий и ее увеличения регистрируется последовательное увеличение шума и смещение частоты максимума в спектре шума истекающей струи. 1 ил. течи и блок измерения сдвига частоты максимума, включающий прибор 8 для исследования корреляционных характеристик, прибор 9. для исследования энергетического спектра сигналов и вычислительный блок 10.

Способ обнаружения развивающейся межконтурной течи в парогенераторе осуществляется следующим образом.

В результате течи воды в натрий генерируется широкополосный шум в ди( апазоне частот по меньшей мере 1

200 кГц, измерения в котором по техническим возможностям в условиях про" мышпенного парогенератора более предпочтительно. ъ» Первоначально образовавшаяся микро- е течь порядка 0,1 г/с способна стреми-, Ъ тельно развиться за время порядка 30 с до (большой) порядка десятков грамм н секунду и вызвать катастрофические разрушения парогенератора. Прн этом существующие средства и системы конт15228Н0 роля и<. всегда способны обеспечить с!ии .Нрем! .иное обнаружение таких течей.

При уне!!и1!ен !и течи уровень шума возрастает во всем спектре, причем зависимости уровня шума от величины течи и звуковой и ультразвуковой области ча<..тот отличаются.

Лкустический шум, возникающий при течи, обусловлен как взаимодействием воды с натрием, так и истечением струи пара в натрий. Регистрация только акта иревьпьения,акустическим сигналом начальной пороговой уставки в случае течи беэ учета влияния другой сос-I5 танляющей шума течи — шума истекающей в натрий струи пара, снижает достоверность обнаружения течи, что связано с возможностью изменения фонового уров ня шума. 20

Для достижения указанной цели предлагается в способе обнаружения течи в парогенераторе "натрий-нода" наряду с измерением возрастания уровня шума при течи н контролируемых полосах час 25 тот реализовать вклад шума истекающей струи пара путем измерения сдвига частоты максимума в спектре шума течи.

С возникновением течи возрастает уровень шума в различных полосах час- g0 тот исследуемого спектра. Наряду с отмеченным фактом существует еще один признак течи: уменьп!ение частоты максимума, соответствующего частоте турбулентных пульсаций струи ио мере развития течи. Образование высокоскоростной струи, являющейся источником интенсивного акустического излучения при возникновении трещины н трубке, вызвано значительной разницей давле-. 4О ний в паронодяной и натриевой средах.

Для случаев пульсаций давлений в зонах отрыва потока вы!!олняется эмпирический закон постоянства числа 45

Стр ухал я:

ЬЬ = f d/U= 0,2-0,З, где f — частота турбулентных пульса" ций; d — - характерный размер (диаметр

50 отверстия или наименьший поперечный размер для некруглого отверстия);

IJ — скорость истечения струи.

Экспериментально установлено, что дефект, через который истекает струя, интенсивно разрушается иод воздействием реакции водяного пара с натрием, Расход вытекающего пара пропорционален площади проходного сечения:

С = (3 U Б, Я где ч = !! d/4; p — плотность пара.

Скорость истечения определяется перепадом давления и плотностью пара и в данном случае стремится к местной скорости звука °

При развитии течи для двух различных моментов времени согласно критерию Sh будет. выполняться равенство:

f,d /U, = =f d /U, причем Тогда

= U = U звука.

Е ° /f = d /d 1 С

В табл. 3 приведены значения максимумов частей f спектра шума струи на входе и ньгходе испарителя и на выходе из пароперегревателя, соотне! ствукяцие различным значениям расходи

С вытекающего пара.

Исходя из этого задаемся гкоростью истечения пара, равнс и си< рос 1, звука.

Следонательно, по мере возрастания течи максимум спектра струи будет смещаться в сторону уменьшения часто" ты.

Выявить развитие течи необходимо ири изменении раехода н интервале от 0,1 до 1 r/с, когда течь еще не успеет разру!ш!ть соседние трубки н парогенераторе. Определим частоту максимума спектра струи для конкретных условий испарителя (ИС) и пароперегренателя (IIII) парогенератора

bH-б00 для установления границ рабочего частотного диапазона.

Заметим, что скорость истечения не может быть больше скорости звука, так как для образования сверхзвуковой струи необходимо сопло Ланаля. Если н реальных условиях скорость истечения будет меньше скорости звука, то это вызовет появление максимума в более низкочастотной части спектра, который заведомо войдет в рабочий частотный диапазон, например для С пара

1 r/ñ и t пара = ЭЬО С.

В табл. 1 приведены данные частоты f максимумов спектра шума струи при различных скоростях U истечения, В табл. 2 приведены значения температуры Т- пара, соответствующей различным скоростям его истечения.

152288() Таким Образом при рабочем Частот5 ном диапазоне 1-2()0 КГц смещение максимума с увеличением расхода течи от

0,5 дn 1 г/с будет составлять:

Г,/Г 1\/0,5 Э f,4

Отмеченное смещение максимума частотного спектра весьма эначитель" но, что позволит подтВердить наличие развивающейся течи с пдмощью аналогоl5 цифровой аппаратуры для исследования . энергетических спектров.

Данный способ может быть реализован устройством, изображенным на чертеже. Акустический сигнал, зарегистрированный пьезоэлектрическим акустическим датчиком 1 с чувствительностью

20 икВ/Па на 50 кГц при с „= 500 С и усиленный предварительным усилителем

2, ПОступает на блОк Определения нревышения уровня акустического сигнала в контролируемых полосах частот над начальными уставками, состоящий из четырехполосового фильтра 3, охватывающего весь рабочий диапазон частот, детектора 4 интегрального уровня, ре30 гулятора 5 уровня, схемы 6 сравнения и формирователя 7 сигнала течи, и на блок измерения сдвига частоты максимума, вызванного шумом истекающей струи при развитии течи, который состоит из прибора 8 для исследования корреляционных характеристик (Хб4.03.03!.037),прибора 9 для исследования энергетического спектра сигналов .(3.036,024) и вычислительного блока 10.

В моменты, предшествующие возникновению речи, измеряется уровень шума в контролируемых полосах частот.

Стабильный во времени уровень фоновоТаблица!

Значение

200 300 400

Параметр

50 100 500

U, м/с

10,4 29,8 54, 7 84,3 19,5 кГц (летo TH мл н опиум/л е1 le к тра шума струи вычисляется при Я1 = 0,2: го йумл и к онтролиру емых пс л/ч л х 1:ë тот и Отсутствие максимума в рлсчетнОМ дилплэОне члсTÎT свидетсльствуит об отсутствии течи.

При появлейии течи регистрируется повышение уровня птума в контролируемых полосах частот, одновременно регистрируется возникновение максимума в спектре шума истекающей струи.

Вследствие саморазвития течи воды в натрий и ее увеличения регистрируется последовательное увеличение шума в контролируемых полосах частот и смещение частоты максимума в спектре шума истекающей струи.

При превьппении допустимых отклонений в виде уставок на приращение уров ня шума и величины смещений максимума делается вьпод о наличии течи воды натрий. Измерение этих двух независимых признаков течи уменьшает вероятность ложного срабатывания и тем самым повышает достоверность обнаружения течи. Кроме того повьплается чувствительность, так как частота более заметно реагирует на течь, чеи уровень шума.

Формул а изобретения

Способ обнаружения развивающейся межконтурной течи в парогенераторе с натриевым теплоносителем путем регистрации повышения уровня акустического сигнала над заданным уровнем и сдвига во времени параметра акустического сигнала, характеризующего размеры течи, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и достоверности, в качестве параметра, характеризующего размеры течи, выбирают частоту максимума акустического сигнала в спектре шума истекающей струи.

1522880

Таблица 2

Параметр

Значение

T napa, Ñ

U, м/с

492

475 445

Таблица 3

1,0 1,5

0,1

179,5

401,6

126,9

103, 5

5 1 j 7

339,3

10712

87,5

276,4

123,4

87,2

71,2

Редактор Н. Сильнйгина

Заказ 3723,, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательски11 комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101

Параметр

G, r/с

К, кГц, вход в ИС к Гц, выход иэ ИС

Е, кГц. выход иэ ПП

240 (вход в ИС) 360 (выход иэ 505 (выход

ИС и вход в.ПП) иэ ПП) Значение

0,5 t

Составитель Л. Овсянникова

Техред Л.Олийнык . Корректор Н. Король