Измерительный комплекс для измерения температуры

 

Использование: в измерительной технике, касается средств дистанционного измерения температуры и может быть использовано на атомных станциях при контроле зоны повышенного радиационного риска. Сущность изобретения: измерительный комплекс включает зонд и транспортную тележку. Тележка снабжена роликовым механизмом перемещения по канату 29 и датчиком 21 гамма-излучения. Измерительный зонд выполнен в виде полого цилиндра 1 с температурами 2 и 3 . К верхнему торцу цилиндра 1 жестко прикреплен перемещаемый диск 4, в центре которого установлен направляющий цилиндр 5, а также сборник пружины, выполненный из металлических стержней 6 в виде многогранной призмы, переходящей в пирамиду. Диск 4 соединен пружиной 15 с вышерасположенным неподвижным 8, на котором установлен кронштейн 9, снабженный проушиной 10, скрепленной стержнем 12 электромагнита с корпусом тележки. На кронштейне 9 размещен барабан 14 с тросом 13 для вертикального перемещения зонда. Трос 13 скреплен с направляющим цилиндром 5. На неподвижном диске 8 расположена направляющая 7. С внешней стороны витков пружины 15 уложены провода от термопар с помощью ленточного бандажа. К тележке на шаровой опоре 23 параллельно оси зонда подвешена телекамера 22, защищеная экраном. 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам дистанционного измерения параметров температуры и радиации, и может быть использовано на атомных станциях при контроле зоны повышенного радиационного риска, например аварийных реакторов.

Трудности, возникающие вследствие разрушения конструкций и выброса радиоактивных веществ, требуют создания "проникающих" средств измерения ввиду ограниченного доступа к реактору. Для оценки и прогнозирования состояния такого реактора возникает проблема доставки измерительного комплекса в различные точки исследуемой зоны и получение стабильных данных.

Известно устройство для измерения температуры расплавленной меди во вращающихся печах [1] Радиационный термометр, закрытый защитным цилиндром, имеет на переднем конце элемент для измерения, температуры и элемент подвески, заканчивающийся разъемом, на котором располагается телеметрический блок, жестко закрепленный на столе технологической тележки, которая перемещается вперед-назад на опоре с установленными ограничителями.

Однако это устройство не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к замеру параметров в аварийном реакторе, доступ к которому затруднен для обычных измерительных средств и требует специальных измерительных комплексов с доставкой их по воздуху.

Известны измерительные средства, доставляемые по воздуху. Например, на Чернобыльской АЭС устанавливались с помощью вертолета диагностические буи на месте развала, на верхней плите ядерного реактора и на периферии развала. Проводилась предварительная оценка состояния топлива и гамма-излучения.

В частности, когда строился саркофаг, удалось сначала опустить с вертолета, а потом подъемным краном установить диагностическую аппаратуру (тепловые датчики) как на развале, так и в некоторых боковых помещениях [2] Недостаток такой диагностики замеры параметров проводились с внешней стороны реактора, что не давало полной (истинной) оценки состояния разогретого топлива в различных уровнях реактора, дополнительно прикрытого сверху разрушенным строением здания и сброшенным сыпучим грузом.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение удобства проведения измерений и стабильности получения результатов в зоне интенсивного радиационного излучения с исключением облучения обслуживающего персонала.

Указанный результат достигается тем, что в измерительном комплексе для измерения температуры, имеющем зонд с термопарами, транспортную тележку, реверсивно перемещаемую на опоре, размещенной над контролируемым объектом, причем тележка снабжена барабаном с подвеской, согласно изобретению тележка снабжена также роликовым механизмом перемещения по канату между установленными опорами, причем на ней установлен механизм вертикального перемещения зонда, зонд выполнен в виде полого цилиндра с термопарами, разнесенными по его длине, к верхнему торцу которого жестко прикреплен перемещаемый диск, соединенный цилиндрической пружиной с вышерасположенным неподвижным диском, на котором перпендикулярно его плоскости установлен кронштейн с размещенными на нем электроприводом и барабаном с тросом для вертикального перемещения зонда, снабженный проушиной, скрепленной стержнем электромагнита с корпусом тележки, с обратной стороны неподвижный диск снабжен направляющей ловушкой, соосно которой в центре диска установлен направляющий цилиндр, скрепленный с концом троса, причем перемещаемый диск снабжен сборником пружины, установленным на плоскости диска, обращенной к неподвижному диску, и выполненным из металлических стержней в виде многогранной призмы, переходящей в пирамиду, вдоль витков пружины с внешней стороны уложены провода от термопар, закрепленные ленточным бандажом.

На фиг. 1 показан измерительный комплекс; на фиг. 2 опускаемый зонд; на фиг. 3 зонд в транспортном положении; на фиг. 4 механизм разъединения зонда от транспортной тележки; на фиг. 5 размещение термопар в цилиндрическом корпусе; на фиг. 6 шарнир подвески телекамеры; на фиг. 7 монтаж проводов термопар к пружине.

Зонд выполнен в виде полого цилиндра 1 из термостойкого материала, длиной до 2,5 м. Нижний торец цилиндра закрыт конусной заглушкой с установленной термопарой 2. Вторая термопара 3 установлена в средней части цилиндра. Провода от термопар проложены в полости цилиндра и изолированы трубками для обеспечения продолжительного времени работы в условиях воздействия высоких температур. Кроме того, применена специальная технология изготовления проводников термопар для исключения замыкания между собой и на корпус. К верхнему торцу цилиндра жестко прикреплен перемещаемый диск 4 (перемещающийся вместе с цилиндром). В центре диска жестко закреплен направляющий цилиндр 5, а на периферии так называемый сборник, выполненный из металлических стержней 6, жестко закрепленных своими концами на диске и втулке направляющего цилиндра, образующих пространственную конструкцию в виде многогранной призмы, переходящей в пирамиду.

Сборник предназначен для однозначного складывания длинномерной пружины в исходное положение и имеет минимальную массу за счет полой конструкции.

Направляющий цилиндр взаимодействует с направляющей ловушкой 7, установленной на неподвижном диске 8.

С противоположной стороны неподвижного диска установлен кронштейн 9, снабженный проушиной 10, а на корпусе редуктора соответственно выполнена серьга 11. Объединение проушины и серьги осуществляется стержнем 12 электромагнита, необходимым для сброса измерительного зонда при неудавшемся эксперименте или замене на другой.

К концу направляющего цилиндра прикреплен трос 13, взаимодействующий с механизмом опускания подъема, состоящий из барабана 14 для намотки троса и редуктора с электрическим приводом (не показан). Между дисками по их периметру закреплена пружина 15, диаметр и длина которой выбраны в зависимости от расстояния канатной дороги до поверхности измеряемого объекта и однозначного складывания в исходное положение (прижатие виток к витку). С внешней стороны вдоль витков пружины со свободным натяжением прикреплены провода от термопар (изолятор 16, хромель 17, алюмель 18) с помощью ленточного бандажа 19 (материал ткань кремнеземная термообработанная). Третья термопара 20 размещается на корпусе редуктора тележки, является контрольной и служит для сопоставления разности температур над реактором и в его завале. На корпусе редуктора также размещен датчик 21 гамма-излучения.

Для получения информации о состоянии завала и места выбора координаты внедрения зонда используется малогабаритная телевизионная камера 22. Для ее защиты применен специальный кожух, облицованный свинцом. Камера подвешена к корпусу редуктора с помощью шаровой опоры 23, включающей цангу 24, гайку 25 и шаровый хвостовик 26, ось которой располагается параллельно оси зонда.

Трансляция сигналов с термопар и датчика гамма-излучения к регистрирующей аппаратуре, размещенной в укрытии на командном пункте, производится по кабельной линии 27, начальный участок которой прикреплен к канату дороги с помощью скользящих держателей 28 и растягивается до 300 м.

Канат 29 (трос диаметром 8 мм) прокладывается над зданием поврежденного реактора. Прокладка осуществляется вертолетом с установкой груза 30 до 500 кг на крышу соседнего здания рядом с реактором. Свободный конец каната, проходящий через центр реактора, переносится вертолетом в безопасное место в укрытие или их другому "чистому" зданию, а затем сбрасывается с вертолета. Натяжение свободного конца осуществляется лебедкой через проем (окно, дверь) или автокраном вне здания.

Перепад расстояния установки груза и места измеряемого объекта составляет 30-40 м, угол подъема до 30^о при длине каната до 400 м.

Транспортная тележка канатной дороги состоит из корпуса 31, вращающихся блоков: сверху опорных 32 и канатоведущих 33, снизу поддерживающих 34. Канатоведущие блоки снабжены индивидуальным приводом с электродвигателем (на фиг. 1 не показан) для приведения тележки в движение по канату. Канатоведущие блоки выполнены регулируемыми, регулировка осуществляется с помощью пружинного механизма 35 натяжения каната между блоками. Причем оси канатоведущих блоков смещены относительно поддерживающих блоков для увеличения угла обхвата желобчатых поверхностей соприкасающихся соседних блоков для получения повышенного коэффициента трения во время движения тележки на подъем.

В нижней части тележки внутри корпуса размещен автономный источник питания аккумуляторные батареи 36, обеспечивающие электроэнергией тележку, механизм опускания зонда, питание телекамеры, монитора и пульта управления.

В транспортном положении пружина зонда удерживается в исходном положении резьбовыми шпильками 37 с гайками 38.

На командном пункте в укрытии размещается регистрирующая аппаратура осциллограф 39, а также монитор 40 и пульт 41 управления.

Принцип действия заключается в следующем. Оператор располагается с пультом управления на расстоянии не более 1000 м от места измерения. Для установки зонда в заданную точку аварийного реактора оператор с пульта управления включает электродвигатель механизма перемещения тележки по канату. Выходная шестерня привода редуктора, находящаяся в зацеплении с зубчатыми венцами канатоведущих блоков, приводит блоки во вращательное движение. Блоки перекатываются по канату и перемещают тележку.

Оператор, наблюдая на мониторе подход тележки к заданной точке (координате) поврежденного реактора, при достижении нужного положения останавливает тележку.

Включением тумблера на пульте управления подается питание на электродвигатель механизма опускания зонда. Червячный редуктор, вращая барабан, разматывает трос и зонд под действием своей массы опускается вниз и погружается в зону измерений.

Сигналы с термопар передаются по линии связи, подвешенной на канатной дороге к регистрирующей аппаратуре (осциллографу), и производят круглосуточно запись параметров.

Телевизионная камера обеспечивает выдачу необходимых данных, находясь у поверхности реактора.

Полученные данные подвергают анализу, по результатам которого принимается решение на проведение дальнейших работ.

Технические характеристики: температура измерения до 1200^о; число термопар 3 шт; прицельное опускание зонда в зону реактора, достигаемый габарит 0,5х0,5 м; величина заглубления до 2,5 м; надежность функционирования 0,99.

Комплекс разработан с учетом требования продолжительного времени работы в условиях воздействия высокой температуры и значительного уровня радиации.

Комплекс обеспечивает многоразовую доставку зонда в заданную координату (после соответствующей дезактивации) и точное прицеливание.

Формула изобретения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, включающий тележку, реверсивно перемещаемую на опоре, размещенной над контролируемым объектом, причем тележка снабжена барабаном с подвеской и измерительным зондом с термопарами, отличающийся тем, что тележка снабжена роликовым механизмом перемещения по опоре, выполненной в виде каната, размещенного между установленными на разной высоте опорами, и с внешней стороны снабжена датчиком гамма-излучения, причем измерительный зонд выполнен в виде полого цилиндра с термопарами, разнесенными по его длине, к верхнему торцу которого жестко прикреплен перемещаемый диск, соединенный цилиндрической пружиной с вышерасположенным неподвижным диском, на котором перпендикулярно плоскости диска установлен кронштейн с размещенными на нем электроприводом и барабаном с тросом для вертикального перемещения зонда, снабженный проушиной, скрепленной стержнем электромагнита с корпусом тележки, с обратной стороны неподвижный диск снабжен направляющей ловушкой, соосно с которой в центре перемещаемого диска установлен направляющий цилиндр, скрепленный с концом троса, причем перемещаемый диск снабжен сборником пружины, установленным на плоскости диска, обращенной к неподвижному диску, и выполненным из металлических стержней в виде многогранной призмы, переходящей в пирамиду, вдоль витков пружины с внешней стороны уложены провода от термопар, закрепленные ленточным бандажом, при этом к тележке на шаровой опоре параллельно оси зонда подвешена телекамера, защищенная экраном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7