Способ определения числа работоспособных элементов в термоэмиссионном электрогенерирующем канале

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в электрическую, и может быть использовано при петлевых реактивных испытаниях многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК). Данный способ включает измерение статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) при номинальной тепловой мощности и оптимальном давлении рабочего тела, расчетную оценку наклона статических ВАХ при номинальной мощности и оптимальном давлении для значений числа работоспособных элементов от 1 до n, где n - полное число элементов в ЭГК, и оценку числа работоспособных элементов из сравнения наклонов измеренной ВАХ с результатами оценок. Технический результат - повышение точности. Это достигается тем, что производят съем участка ВАХ до тока, равного 1,1...1,2 тока короткого замыкания, измеряют наклон участка ВАХ в точке короткого замыкания, а оценку числа работоспособных элементов производят из сравнения измеренного наклона участка ВАХ с результатами оценок наклона статических ВАХ. 2 ил.

Изобретение относится к термоэмиссионному методу преобразования тепловой энергии в элекрическую и может быть использовано при петлевых реактивных испытаниях многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК).

Одной из основных задач петлевых испытаний является определение числа работоспособных n_р из общего числа n элементов в ЭГК. Отсутствие сведений об n_р приводит к существенной ошибке в определении всех основных параметров ЭГК (плотность мощности, температуры эмиттера, кпд и т.п.).

Известен способ определения n _р во время послереакторных исследований испытанного ЭГК в "горячих" камерах (Батырбеков Г.А. и др. Результаты испытаний термоэмиссионных преобразователей. - Атомная энергия, 1973, т.35, в.6, с.387-389).

Основной недостаток - низкая точность знания n_р во время испытаний, так как точное значение n_р определяется после окончания испытаний и длительной выдержки для спада активности.

В качестве прототипа примем способ определения n_р во время испытаний, описанный в книге "Проектирование и испытания термоэмиссионных твэлов (В.В.Синявский и др., М.: Атомиздат, с.85-86, рис.6.24.). Он заключается в расчетной оценке вольт-амперных характеристик (ВАХ) и их наклона при разном числе n_р, съеме во время испытаний статической ВАХ и оценке числа n_р испытываемого ЭГК из сравнения наклона экспериментальной ВАХ с результатами оценки. На фиг.1 показана реализация этого способа при ресурсных испытаниях ЭГК. Здесь цифры 2-6 расчетных ВАХ (пунктирные линии) - число n_р, а точки - экспериментальные ВАХ во время ресурсных испытаний при последовательном коротком замыкании отдельных ЭГЭ в ЭГК. Расчеты ВАХ выполнены по алгоритму, описанному в статье Синявского В.В. и др. "Алгоритм расчета ВАХ и температурных полей плоскоцилиндрического ЭГЭ"., Известия АН, сер. Энергетика и транспорт, 1976, № 4, с.139-144.

Основной недостаток этого способа - низкая точность, связанная с тем, что наклон ВАХ в рабочей области определяется как n_р, так и возможными "паразитными" разрядами, например, вблизи гермоввода, влияние которых аналогично изменению числа n_р.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка, а именно повышение точности определения n_р .

Указанная цель достигается предложенным способом определения n_р во время петлевых испытаний, включающим съем статической ВАХ в рабочей области, расчетную оценку наклона ВАХ при разном числе n_р и оценку n_р из сравнения наклонов экспериментальной ВАХ с результатами оценки, отличающимся тем, что производят съем участка ВАХ до тока, равного 1,1...1,2 тока короткого замыкания, измерение наклона участка ВАХ в точке короткого замыкания, а оценку числа работоспособных ЭГЭ производят из сравнения измеренного наклона, участка ВАХ с результатами оценки наклонов.

Для реализации способа используется стандартное оборудование петлевой установки, которая, как правило, позволяет снимать ВАХ ЭГК в трех квадрантах (см. цитированную книгу "Проектирование...").

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Петлевой канал (ПК) с ЭГК загружается в ячейку реактора, реактор выводится на номинальный уровень тепловой мощности, в ЭГК подается пар цезия оптимального давления, после чего проводятся испытания ЭГК при постоянном уровне тепловой мощности. Периодически проводится съем статической ВАХ с заходом в область токов, равных 1,1-1,2 тока короткого замыкания I_к.з. Так как все ″паразитные″ разряды зажигаются при приложенных напряжениях, то вблизи точки короткого замыкания они должны погаснуть с восстановлением наклона ВАХ, соответствующего истинному значению n_р . Проводится расчет статических ВАХ для разных n_р. Расчеты проводятся по общепринятым алгоритмам детального расчета, описанным для ЭГК с плоскоцилиндрическими ЭГЭ в цитированной статье Синявского В.В., а для коаксиального ЭГЭ в статье Бровальского Ю.А. и др. "Расчетное исследование энергетических характеристик термоэмиссионных ЭГЭ и сборок", ТВТ, 1975, т.13, №1, с.171-176. Сравнивая наклон экспериментальной ВАХ вблизи I_к.з с наклонами ВАХ, рассчитанными для разных n_р, например, нанеся их на один график, определяют n_р по расчетной ВАХ, для которой наклон совпадает с наклоном экспериментальной ВАХ вблизи I_к.з.

Реализуемость и эффективность предложенного способа были проверены экспериментально при реакторных испытаниях ЭГК, результаты испытаний приведены на фиг.2.

Видно, что наклон ВАХ в рабочей области говорил о наличии коротких замыканий ЭГЭ. При съеме ВАХ в точке короткого замыкания произошло гашение "паразитного" разряда с восстановлением истинного наклона ВАХ (пунктирная линия), которая соответствовала n _р=n.

Съем ВАХ до I=(1,1...1,2)I_к.з. является допустимым при испытаниях (обычно ограничение 1,2-1,3 I_к.з. ) и в то же время достаточным для четкого определения наклона ВАХ вблизи I_к.з.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет

погасить внешний разряд, исключающий экспериментальную ВАХ;

восстановить "истинный" наклон экспериментальной ВАХ;

тем самым повысить точность определения n_р .

В результате повышается точность определения всех наиболее важных параметров ЭГК (удельная мощность, кпд, температура эмиттера) и снижается вероятность испытаний в опасных режимах, например, при Т_Е>Т_{Е макс}.

Формула изобретения

Способ определения числа работоспособных элементов в термоэмиссионном электрогенерирующем канале, включающий измерение статической вольт-амперной характеристики канала до токов, превышающих ток I_к.з короткого замыкания канала при номинальной тепловой мощности и оптимальном давлении паров рабочего тела, сравнение угла наклона измеренной статической характеристики с углами наклона расчетных характеристик для значений числа работоспособных элементов от 1 до n, где n - число элементов в канале, и оценку числа работоспособных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, оценку проводят по результатам сравнения углов наклона измененной и расчетных характеристик на участках с токами I, выбранными из выражения

1,2 I_к.з<I≤I_к.з

РИСУНКИ