Способ диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов и устройство для его осуществления

 

Способ заключаются в транспортировке зонда вдоль канала с одновременным сканированием требуемых параметров в реперных точках по высоте канала, при этом с момента начала движения зонда ходом сверху - вниз путем регистрации и регулирования момента и оборотов на валу электропривода определяют максимально возможную скорость спуска зонда под действием собственного веса, а в процессе движения зонда ходом снизу - вверх поддерживают найденное значение скорости, при этом вниз и вверх зонд перемещают по одним и тем же образующим технологического канала. В устройстве для реализации способа, содержащем корпус, размещенный на корпусе привод, диагностический зонд, линию связи, измерительный блок, привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента на валу двигателя и цифровым датчиком положения ротора, линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона, внутри которого размещен контур электрической связи, а снаружи закреплен силовой трос, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда, а другой закреплен на барабане, барабан размещен на дополнительной платформе, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства параллельно оси барабана с шагом намотки сильфона, а измерительный блок связан с цифровым датчиком положения ротора привода посредством линии синхронизации. Использование: в ядерной энергетике и в других отраслях промышленности, связанных с эксплуатацией технологических каналов, скважин и трубопроводов для существенного повышения скорости и качества диагностики параметров технологических каналов. 2 с. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и служит для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК.

Известен способ диагностики параметров технологических каналов (ТК), заключающиеся в транспортировке через канал диагностического зонда посредством штанги, связанной с кран - балкой центрального зала реактора [1].

Недостатком указанного способа являются низкая точность измерения, вследствие наличия погрешностей позиционирования и высокой скорости перемещения зонда в ТК, приводящей к вибрации корпуса зонда.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, при котором зонд перемещается посредством специализированного привода и устройства пошагового позиционирования [2].

Недостатком способа является низкая точность измерений, по причине дополнительных вибраций корпуса, вызванных работой шагового механизма.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается за счет того, что с момента начала движения зонда ходом сверху - вниз путем регистрации и регулирования момента и оборотов на валу электропривода определяют максимально возможную скорость спуска зонда под действием собственного веса, а в процессе движения зонда ходом снизу - вверх поддерживают найденное значение скорости, при этом вниз и вверх зонд перемещают по одним и тем же образующим технологического канала.

Кроме того, указанная цель достигается за счет того, что в устройстве для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов, содержащем корпус, размещенный на корпусе привод, диагностический зонд, линию связи, измерительный блок, привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента и оборотов на валу двигателя и цифровым датчиком положения ротора, линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона, внутри которого размещен контур электрической связи и силовой трос, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда, а другой закреплен на барабане, барабан размещен на дополнительной платформе, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства параллельно оси барабана с шагом намотки сильфона, а измерительный блок связан с цифровым датчиком положения ротора привода посредством линии синхронизации.

Эффективность предлагаемого способа заключается в следующем. При осуществлении внутриреакторного контроля, как правило, время диагностики ограничено графиком ремонтных процедур, а также лимитами дозовых нагрузок на персонал. Поэтому наиболее оптимальным способом проверки надежности полученных данных о параметрах ТК является метод дублированных замеров в одних и тех же реперных точках ТК, первый из которых получают ходом сверху - вниз зонда, а второй ходом снизу - вверх. Другим преимуществом вышеописанного метода дублированного замера является то, что время между повторными замерами сведено до минимума, что делает существенно неразличимыми внешние условия измерений, такие как, например, средняя температура теплоносителя и металла ТК и т.д. Это создает максимально благоприятные условия для компенсации погрешностей измерений. Однако скорости транспортировки зонда вверх и вниз с использованием известных приводов, как правило, существенно различны. Скорость опускания зонда, например, задается суперпозицией сил тяжести, сил трения центраторов корпуса зонда о стенки ТК и сил гидравлического сопротивления теплоносителя ТК, вытесняемого зондом. Эта скорость имеет свое фиксированное значение для каждого типа зонда. В то же время скорость подъема зонда определяется скоростью работы подъемного механизма, которая может в несколько раз отличаться от скорости его спуска. Например, кран балка центрального зала реактора РБМК имеет только две скорости движения 10 и 20 см/с. Это делает в принципе невозможным проведение замеров при скоростях движения зонда, отличных от имеющихся.

В предлагаемом способе скорость спуска и подъема зонда поддерживается постоянной. Опыт многочисленных исследований внутренней поверхности ТК показал наличие большого количества различных по толщине коррозионных отложений на его внутренней стенке. Это означает что неровности рельефа поверхности ТК в результате взаимодействия с центраторами зонда создают определенный спектр вибраций и поперечных перемещений его корпуса. В то же время для диагностики основных параметров ТК, таких как сплошность и толщина стенки циркония ТК, внутреннего диаметра ТК и графитовой кладки (ГК), кривизны ТК и ГК, необходимо осуществлять точную компенсацию указанных погрешностей. При равенстве скоростей спуска и подъема зонда, а также при поддержании траектории движения его центраторов по одним и тем же направляющим ТК (ГК) спектр вибраций корпуса зонда будет идентичен как при движении вниз, так и при движении вверх. Таким образом появляется возможность реализации метода дублированных замеров с максимально возможной скоростью и качеством.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа с помощью устройства. Устройство для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов содержит корпус 1, размещенный на корпусе привод 2, диагностический зонд 3, линию связи 4, измерительный блок 5. Привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента и оборотов на валу двигателя 6 и цифровым датчиком положения ротора 7. Линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона 8, внутри которого размещен контур электрической связи 9 и силовой трос 10, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда 3, а другой закреплен на барабане 11. Барабан размещен на дополнительной платформе 12, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства 1 параллельно оси барабана 11 с шагом намотки сильфона 8. Измерительный блок 5 связан с цифровым датчиком положения ротора привода 7 посредством линии синхронизации 13.

Устройство работает следующим образом. Корпус устройства 1 размещают на верхней плите реактора 14 и с помощью направляющего патрубка 15 создают тракт для входа зонда 3 в устье ТК 16. Затем фиксируют нулевые показания цифрового датчика 7 угла положения ротора и с помощью линии синхронизации 13 ставят их в соответствие нулевой реперной точке контроля, которые фиксируются в памяти измерительного блока 5. Затем начинают спуск зонда 3 с начальной скоростью V0 с одновременной фиксацией линейных координат зонда и момента на валу двигателя посредством системы регистрации момента 6. Затем с помощью этой же системы выбирают и фиксируют скорость перемещения зонда V1, при которой момент на валу привода 2 максимально близок к нулю. Это означает, что зонд 3 опускается под действием собственного веса. При этой скорости производят сканирование всех необходимых параметров ТК. После достижения зондом нижней точки ТК начинают подъем зонда со скоростью V1 с одновременной фиксацией показаний зонда в тех же точках по высоте ТК, что и при спуске. При раскрутке барабана 11 для сохранения адекватности показаний датчика положения ротора 7 глубине погружения зонда, сильфон 8 наматывается на барабан 11 в одни ряд. Для беспрепятственного входа сильфона 8 в устье ТК при смотке и намотке на барабан 11, барабан размещен на дополнительной платформе 12, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства 1 параллельно оси барабана 11 с шагом намотки сильфона 8.

Цельнометаллический сильфон может быть выполнен с многочисленными промежуточными трубчатыми вставками с длиной порядка 10 - 15 см. Это повышает его износоустойчивость. Использование сильфона помимо стабилизации азимутальных координат зонда позволяет также надежно защитить контур электрической связи от повреждения. Это дает существенный выигрыш в надежности в случае использования телевизионных систем диагностики с передачей данных по оптоволоконному кабелю. Наличие силового троса позволяет разгрузить сильфон от сил продольного растяжения. Наличие регулируемого электропривода позволяет также проводить выборочный контроль определенных участков ТК со сверхнизкой скоростью транспортировки зонда вверх и вниз, что существенно при ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии.

Таким образом предлагается способ и устройство для его реализации, позволяющее осуществлять диагностику технологических каналов с помощью зондов различного назначения с высокой точностью. За счет использования систем точного позиционирования и поддержания скорости предлагаемое устройство имеет значительный резерв повышения точности измерения при экспресс диагностике, когда используются высокая скорость транспортировки зонда, например при диагностике вихретоковым методом. Функция автоматического регулирования момента на валу двигателя позволяет сохранять равномерной скорость движения торпеды на всей длине ТК, включая участки зауженного диаметра за счет адекватного повышения (понижения) момента. Другим преимуществом предлагаемого способа и устройства является возможность задания программы движения зонда, в которой различным участкам траектории движения будет соответствовать свое, фиксированное значение скорости его перемещения.

Предлагаемый электропривод может быть реализован, например, на сервомоторах серии ROTEC с системой управления SIMOVERT MASTER DRIVE фирмы SIEMENS. Система SIMOVERT SC (сервоконтроль) позволяет осуществлять точное управление оборотами и крутящим моментом на валу двигателя в диапазоне от 0 до 3000 об/мин. При этом во всем диапазоне частот вращения обеспечивается постоянный крутящий момент. Система может быть оснащена всеми необходимыми коммуникациями обратной связи, задействованные через персональный компьютер.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в ядерной энергетике и в других отраслях промышленности, связанных с эксплуатацией технологических каналов, скважин и трубопроводов.

Использование предлагаемого изобретения существенно повысит скорость и качество диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов.

Формула изобретения

1. Способ диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов, заключающийся в транспортировке зонда вдоль канала с одновременным сканированием требуемых параметров в реперных точках по высоте канала, отличающийся тем, что с момента начала движения зонда ходом сверху - вниз путем регистрации и регулирования момента и оборотов на валу электропривода определяют максимально возможную скорость спуска зонда под действием собственного веса, а в процессе движения зонда ходом снизу - вверх поддерживают найденное значение скорости, при этом вниз и вверх зонд перемещают по одним и тем же образующим технологического канала.

2. Устройство для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов, содержащее корпус, размещенный на корпусе привод, диагностический зонд, линию связи, измерительный блок, отличающееся тем, что привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента на валу двигателя и цифровым датчиком положения ротора, линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона, внутри которого размещен контур электрической связи, а снаружи закреплен силовой трос, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда, а другой закреплен на барабане, барабан размещен на дополнительной платформе, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства параллельно оси барабана с шагом намотки сильфона, а измерительный блок связан с цифровым датчиком положения ротора привода посредством линии синхронизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1