Способ выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах изотопно-разделительного каскада и система диагностики для его реализации

 

Изобретение относится к определению технического состояния и отбраковки дефектных газовых центрифуг, предназначенных для разделения компонентов изотопных газовых смесей, преимущественно изотопов урана, и работающих параллельно в группах изотопно-разделительного каскада. Техническим результатом является выявление пренебрежимо малых колебаний в скорости вращения роторов газовых центрифуг с определением дефектов, вызвавших возникновение таких колебаний. Для этого способ включает измерение амплитуды колебания ротора и сравнение с эталонным значением. Причем измеряют амплитуду колебания угловой скорости вращения ротора, которую определяют по изменению мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя газовой центрифуги и эдс датчика оборотов ротора, регистрируемый электрический сигнал представляют в виде гармонического ряда и сравнивают набор порядковых номеров гармонических составляющих в ряде и величины их амплитуд с эталонными значениями. Способ реализует система, содержащая управляющий вычислительный комплекс сбора и обработки информации, управляемый коммутатор с подключенными датчиками оборотов газовых центрифуг и блок измерения временных интервалов, входы которого подсоединены соответственно к источнику электропитания и к управляемому коммутатору, а выход по интерфейсной магистрали соединен с управляющим вычислительным комплексом сбора и обработки информации (ЭВМ). При этом блок измерения временных интервалов содержит формирователь сигнала фазы с преобразователями сигнала на каждом входе, логический ключ, установленный на выходе - входе соответственно генератора импульсов стабилизированной частоты и счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу формирователя сигнала фазы; входами блока являются входы преобразователей сигнала, выходом - выход счетчика импульсов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано для определения технического состояния и отбраковки дефектных газовых центрифуг, предназначенных для разделения компонентов изотопных газовых смесей, преимущественно изотопов урана, и работающих параллельно в группах изотопно-разделительного каскада.

На современных газоцентрифужных (газоцентробежных) урановых заводах обогащение природного урана изотопом уран-235 осуществляют в изотопно-разделительных каскадах, сформированных из агрегатов по 20-30 газовых центрифуг, соединенных параллельно в группы. Общее количество центрифуг в каскаде достигает нескольких десятков и даже сотен тысяч штук.

Агрегат представляет собой два и более ряда включенных параллельно газовых центрифуг (ГЦ) заборного типа, каждая из которых содержит вертикальный цилиндрический полый ротор с торцевыми крышками, установленный в корпусе на верхнем магнитном подшипнике, вмонтированном в крышку корпуса, трубку подачи исходной газовой смеси, проходящую по оси ротора, L-образные трубки отбора разделенных тяжелой и легкой фракций, входные отверстия радиальных участков которых расположены у торцевых крышек ротора вблизи его боковой стенки и ориентированы против вращения ротора, общие трубопроводы потоков питания и отбора, подключенные к указанным трубкам каждого ротора [Патент RU №2077392, МПК: 6 В 04 В 5/08, В 01 D 59/20. Опубл. 20.04.97].

При работе ГЦ исходная газовая смесь через трубку питания подается во вращающийся с большой скоростью ротор (окружная скорость у боковой стенки ротора достигает 500-700м/с), где газ раскручивается, и вблизи стенки ротора, то есть на радиусе расположения заборных отверстий L-отборных трубок, приобретает скорость, превышающую скорость звука.

В пространстве между корпусом и внешней стенкой ротора для уменьшения потерь энергии на преодоление трения ротора о газ с помощью молекулярного насоса поддерживается высокий вакуум.

С электрической точки зрения газовая центрифуга представляет собой синхронно-гистерезисный двигатель, вращение ротора которого обеспечивается строго синхронно с частотой питающего напряжения без проскальзывания [кн.: Изотопы: свойства, получение, применение. Под ред. В.Ю.Баранова. М., ИздАТ, 2000, с.134]. При этом статические преобразователи частоты, как источники питания статоров двигателей ГЦ в группах каскада, обладают высокой стабильностью частоты и фазы выходного напряжения.

Кроме всего прочего, на крышке ротора ГЦ установлена охваченная катушкой соленоида ферромагнитная втулка, находящаяся в поле аксиального магнита (магнитного подшипника) [Патент RU №2115481, МПК: 6 В 04 В 5/08, 9/12, В 01 D 59/20. Опубл. 20.07.98]. По форме электрического сигнала, снимаемого с катушки соленоида, судят как о пространственном положении оси ротора относительно оси магнитного подшипника, так и о скорости его вращения, поскольку фаза электродвижущей силы (эдс) на катушке соленоида жестко привязана к пространственному положению ротора. Таким образом, расположенные в магнитном поле ферромагнитная втулка и соленоид исполняют роль датчика оборотов ротора ГЦ. Причем вращение ферромагнитных втулок в агрегате и группе, соответственно и изменение фазы эдс датчиков оборотов роторов ГЦ, происходит строго синхронно.

Разделение компонентов изотопной газовой смеси осуществляется в совместном поле центробежных и конвективных сил, создающих внутри вращающегося ротора устойчивое циркуляционное течение рабочей среды [кн.: Синев Н.М., Батуров Б.Б. Экономика атомной энергетики: Основы технологии и экономики ядерного топлива. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.274-275]. При изотопном обогащении урана рабочей средой служит химически активный газ UF6.

Одна из основных технических проблем любого изотопно-разделительного уранового завода - это устранение натечек воздуха. Причем особые трудности вызывает присутствие в натечках влаги, гидролизующей гексафторид урана с образованием твердого аэрозоля оксифторидов урана (UOF4 или UO2F2) и газообразного фтористого водорода.

В процессе длительной эксплуатации ГЦ поверхности L-образных отборных трубок и их заборные отверстия обрастают твердыми продуктами гидролиза. В условиях сверхзвукового течения рабочего газа изменение формы трубок и их торцевой поверхности сопровождается возникновением в газовом потоке роторов и в отборных трубках легкой и тяжелой фракций низкочастотных колебаний (частотой менее 1 Гц) давления, возмущающих циркуляционный поток и снижающих разделительную способность центрифуги.

Аналогичные колебания давления газа возникают при обрастании выходного отверстия трубки потока питания и при микротечи в корпусе ГЦ или трубопроводе потока питания.

Колебания давления газа в роторе, кроме снижения разделительной способности отдельной центрифуги, вызывают разброс значений гидравлических параметров центрифуг в агрегате (а также в целом по группе), вследствие чего снижается его производительность. Даже незначимое снижение производительности отдельного агрегата в совокупности агрегатов всего каскада дает ощутимый отрицательный эффект.

Поэтому одной из важнейших задач при длительной эксплуатации группы параллельно соединенных агрегатов ГЦ изотопно-разделительного каскада является выявление и ликвидация низкочастотных колебаний давления в полости роторов.

Для выявления дефектов (возмущений) и контроля работы промышленных центрифуг, в частности ультрацентрифуг, известны способы, основанные на периодическом осмотре и наблюдении за появлением вибраций и звуковых эффектов [кн.: Лукьяненко В.М. Промышленные центрифуги. М.: Химия, 1974, с.324-325], являющихся результатом колебаний пространственного положения оси вращения ротора (аналог).

Ближайшим же техническим решением к предложенному является способ контроля работы ультрацентрифуги, основанный на измерении амплитуды вибрации ротора с помощью подвижного элемента и сравнении полученного значения с максимально допустимой амплитудой вибрации, заданной через пороговый датчик [А.С. SU №1156740, МПК: 4 В 04 В 13/00. Опубл. 23.05.85] (способ-прототип).

Способ реализует устройство контроля (диагностики), содержащее измеритель амплитуды вибрации ротора, состоящий из подвижного элемента и пороговых датчиков, микропроцессор, блок управления электродвигателем привода ротора, управляемый коммутатор и задатчик допустимой амплитуды вибрации. Пороговые датчики подключены к управляемому коммутатору.

Способ-прототип, как и способ-аналог, применим для выявления дефектов в относительно низкооборотных промышленных центрифугах химической промышленности, поскольку роторы газовых центрифуг, используемые для разделения изотопно-газовых смесей, разрушаются до появления звуковых колебаний или вибраций, которые могли бы быть зафиксированы пороговым датчиком. Способы-аналоги и реализующие их устройства диагностики применимы для качественного анализа работы только отдельно взятых центрифуг. Кроме того, они не позволяют установить причину, вызвавшую появление колебательных изменений в пространственном положении оси вращения ротора центрифуги.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является известная система диагностики для выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада от одного источника электропитания, содержащая управляющий вычислительный комплекс сбора и обработки информации, управляемый коммутатор с подключенными датчиками оборотов газовых центрифуг и блок измерения длительности сдвига фаз напряжения между сигналами датчика оборотов и источником электропитания (блок измерения временных интервалов), входы которого подсоединены соответственно к источнику электропитания и к управляемому коммутатору, а выход по интерфейсной магистрали соединен с управляющим вычислительным комплексом сбора и обработки информации (ЭВМ) [см., заявка RU №96115883, МПК: 6 В 04 В 13/00. Опубл. 20.10.1998] (устройство-прототип).

Практическая реализация устройства-прототипа в системах диагностики газовых центрифуг позволяет только обнаружить наличие неких возмущений в работе газовых центрифуг, работающих параллельно в группе, однако ни определить масштабы возмущений и ни провести их идентификацию не способна.

Настоящее изобретение направлено на выявление пренебрежимо малых колебаний в скорости вращения роторов газовых центрифуг с определением дефектов, вызвавших возникновение таких колебаний; выявление аналогичных дефектов в группе газовых центрифуг, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада от одного источника электропитания.

Поставленная задача выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах изотопно-разделительного каскада решается способом, основанном на измерении амплитуды колебания ротора и сравнении с эталонным значением, в котором измеряют амплитуду колебания угловой скорости вращения ротора. При этом колебание угловой скорости вращения ротора определяют по изменению мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя газовой центрифуги и эдс датчика оборотов ротора. Регистрируемый электрический сигнал представляют в виде гармонического ряда и сравнивают набор порядковых номеров гармонических составляющих в ряде и величины их амплитуд с эталонными значениями. Кроме того, мгновенное значение сдвига фазы в способе определяют по промежутку времени между нулевыми значениями амплитуд напряжения и эдс.

Кроме того, сравнением набора порядковых номеров гармонических составляющих в электрическом сигнале с эталонным набором идентифицируют вид дефекта (возмущения), при этом гармонические составляющие классифицируют или, например, по убыли величины периода колебаний, или по кратности периода колебаний периоду собственных крутильных колебаний ротора.

Кроме того, значимость дефекта (возмущения) определяют по кратности превышения амплитудой эталонного значения.

Кроме того, для газовых центрифуг, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада, в качестве эталонного значения принимают величину амплитуды гармонической составляющей аналогичного порядкового номера у газовой центрифуги, выбранной базовой в группе, или среднее значение величины амплитуды гармонических составляющих аналогичных порядковых номеров у газовых центрифуг группы.

Способ реализует система диагностики для выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада от одного источника электропитания статоров двигателей, содержащая управляющий вычислительный комплекс сбора и обработки информации, управляемый коммутатор для подключения датчиков оборотов газовых центрифуг и блок измерения временных интервалов, входы которого подсоединены соответственно к источнику электропитания и к управляемому коммутатору, а выход по интерфейсной магистрали соединен с управляющим вычислительным комплексом сбора и обработки информации (ЭВМ). При этом блок измерения временных интервалов состоит из формирователя сигнала фазы с преобразователями сигнала на каждом входе, логического ключа, установленного на выходе - входе соответственно счетчика импульсов и генератора импульсов стабилизированной частоты, второй вход которого подключен к выходу формирователя сигнала фазы; входами блока являются входы преобразователей сигнала, выходом - выход счетчика импульсов.

Основными отличительными особенностями способа являются измерение амплитуды колебания угловой скорости вращения ротора, которую определяют по измерению изменения мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя газовой центрифуги и эдс датчика оборотов ротора. Дальнейшее представление регистрируемого электрического сигнала в виде гармонического ряда и сравнение набора порядковых номеров гармонических составляющих в ряде и величин их амплитуд с эталонными значениями.

В синхронном режиме работы газовой центрифуги - синхронно-гистерезисного двигателя на ротор действует статическая сила (трение в подшипниках, торможение газа на отборниках и т.д.), обобщенно характеризуемая как мощность трения, при этом более 60% нагрузки приходится на торможение газа отборниками. Под действием этой статической силы ротор смещается от положения равновесия на угол 0. Данное положение ротора является статически устойчивым состоянием в пределах величины электромагнитного момента, действующего на ротор и зависящего от угла нагрузки 0. Только при превышении статической силой некоего предельного значения, равного моменту опрокидывания, двигатель может выйти из синхронизма и угол 0 начнет неограниченно изменяться (т.е. частоты вращения ротора и поля статора становятся неравными). По изменению угла нагрузки можно судить об увеличении или уменьшении статической силы, действующей на ротор.

При колебаниях давления в газовом потоке ротора изменяется нагрузка на валу синхронно-гистерезисного двигателя. Ротор вращается неравномерно, и скорость его колеблется с некоторой частотой около среднего значения. При работе от стабилизированного источника питания с постоянной частотой ИП колебание скорости ротора происходит около синхронной угловой скорости.

С электрической точки зрения изменение нагрузки связано с изменением угла отставания вектора магнитной индукции ротора относительно вектора напряженности поля статора. Положение последнего определяется вектором напряжения U на статоре. Изменение положения вектора магнитной индукции ротора, сопровождающее пространственное изменение положения ротора, ведет к изменению вектора эдс Е на катушке соленоида датчика оборотов. Таким образом, колебание скорости вращения ротора можно определять по изменению мгновенного значения сдвига фазы = 0+ между вектором напряжения на статоре двигателя и вектором эдс датчика оборотов ротора.

С другой стороны, колебания давления газа в роторе порождают возникновение в последнем, как квазиупругой системе, некоторых маховых масс с моментами инерции J1, J2,... ,Jn, к которым приложены некие периодические крутящие моменты M1, M2,... ,Мn с одной общей круговой частотой , направленные против вращательного момента двигателя. Число маховых масс соответствует количеству n источников возбуждения, обуславливающих эти колебания. Известно, что в этом случае суммарный крутящий момент может быть представить как

а периодические крутящие моменты записаны в виде рядов Фурье

где i=1,2,... ,n - номер маховой массы;

n - число маховых масс;

k - номер порядка гармонической составляющей в ряде Фурье;

i - среднее значение i-го крутящего момента за период;

bki - амплитуда k-й гармонической составляющей i-й маховой массы;

ki - соответствующая начальная фаза;

q - количество учитываемых гармонических составляющих периодического крутящего момента;

t - время.

Периодические крутящие моменты (2) порождают колебание скорости вращения ротора, угол вынужденного колебания которой под действием i-го крутящего момента может быть представлен как

где 2сi - среднее значение угла i-го вынужденного гармонического колебания за период;

dki - амплитуда k-й гармонической составляющей i-го вынужденного гармонического колебания;

- соответствующая начальная фаза;

р - количество учитываемых гармонических составляющих.

Каждой гармонической составляющей ряда (2) приложенного к ротору крутящего момента соответствует свое, ею вызванное, вынужденное гармоническое колебание (3) скорости вращения последнего. Причем амплитуда гармонической составляющей какого-либо порядка вынужденного колебания пропорциональна амплитуде гармонической составляющей аналогичного порядка вынуждающего крутящего момента Мi [см. кн.: Серебрянников М.Г. Гармонический анализ. - ОГИЗ, М.-Л., 1948, с.435]. Поскольку гармоническое строение (набор гармонических составляющих с разными порядковыми номерами в ряде) крутящих моментов от различных источников возбуждения отличаются, то гармоническое строение вынужденных колебаний, вызванных этими моментами, также будут различаться.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами на фиг.1 - фиг.5.

На диаграммах фиг.1 показаны изменения во времени амплитуды напряжения 1 на статоре двигателя ГЦ и амплитуды эдс 2 датчика оборотов ротора. Частота эдс кратна частоте напряжения по определению. Мгновенное значение сдвига фазы определено по промежутку времени между прохождением амплитуды импульса напряжения и амплитуды импульса эдс своих нулевых значений. Причем при реализации способа сдвиг фазы определяется идентично как , + , +2 и так далее.

На фиг.2 показан вид диаграммы электрического сигнала мгновенного значения сдвига фазы, регистрируемый системой диагностики, с обозначением периода р гармонической составляющей, имеющей наибольшую частоту колебания и которая соответствует собственному крутильному колебанию ротора.

На фиг.3 представлены реализующие способ блок-схемы системы диагностики, где позиция 3 - источник электропитания статоров двигателей ГЦ технологической группы 4 изотопно-разделительного каскада.

На фиг.4 показаны диаграммы выходных сигналов компонентов системы.

На фиг.5 приведены диаграммы сигналов, полученные в ходе конкретного примера реализации способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряют величину мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя ГЦ (диаграмма 1 на фиг.1) и эдс датчика оборотов ротора (диаграмма 2 на фиг.1). Регистрируют электрический сигнал, имеющий вид периодической частотной функции , которая показана на фиг.2. С помощью математических методов, известных из теории гармонического анализа, функцию преобразуют в гармонический ряд Фурье с набором гармоник p. Если при этом за основную гармонику, как принято в теории гармонического анализа, принимают колебание с наибольшим периодом, то может быть получен набор гармонических составляющих, аналогичный ряду (3). Однако в данном случае порядок гармонических составляющих удобнее определять по кратности их периодов периоду собственного крутильного колебания ротора, всегда присутствующего в составе функции . В результате получают модифицированный гармонический ряд с набором гармонических составляющих от наименьшего до наибольшего периодов.

Набор порядковых номеров k гармоник в ряде (3) (нормальном или модифицированном) сравнивают с эталонными наборами порядковых номеров k гармонических составляющих, которые соответствуют конкретным видам дефектов (возмущений). Эталонные наборы устанавливают заранее опытным путем и поэтому при реализации способа они считаются известными. Через сравнение наборов идентифицируют виды дефектов (возмущений), которые сопутствуют работе газовой центрифуги.

Далее ведут сравнение величин амплитуд гармонических составляющих с их эталонными значениями. За последние принимают, например, величины амплитуд в спектре колебания сдвига фазы газовой центрифуги с небольшим сроком эксплуатации. По кратности превышения амплитудами эталонных значений (величина кратности оценивается исходя из практического опыта наблюдения за развитием дефектов) судят о значимости влияния дефектов (возмущений) на работу ГЦ.

При выявлении дефектных газовых центрифуг, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада, в качестве эталонного значения принимают величину амплитуды гармонической составляющей аналогичного порядкового номера у газовой центрифуги, выбранной базовой в группе, или среднее значение величины амплитуды гармонических составляющих аналогичных порядковых номеров у газовых центрифуг группы. Последнее значение получают математической обработкой зарегистрированного массива значений величин амплитуд.

Способ реализует система диагностики 5 (см. фиг.3), состоящая из управляемого коммутатора 6 типа СК-3 перебора датчиков оборотов ГЦ группы 4, блока измерения временных интервалов 7 типа БИВИ-Т, входы которого подсоединены соответственно к источнику электропитания 3 и к управляемому коммутатору 6, и управляющего вычислительного комплекса сбора и обработки информации 8 на базе ЭВМ СМ-2М, вход которого по интерфейсной магистрали соединен с выходом коммутатора 6.

Блок 7 представлен двумя преобразователями сигнала 9 и 10 на каждом входе формирователя сигнала сдвига фазы 11, логическим ключом 12, установленным на выходе - входе соответственно генератора импульсов 13 стабилизированной частоты и счетчика импульсов 14, второй вход которого подключен к выходу формирователя сигнала фазы 11. Входами блока являются входы преобразователей сигнала 9 и 10, выходом - выход счетчика импульсов 14.

Система диагностики работает следующим образом.

Опорный периодический сигнал от источника питания 3 частотой FИП (см. фиг.4) поступает на вход преобразователя сигнала 9 блока 7, где периодический синусоидальный сигнал преобразуется в сигнал прямоугольной формы fИП той же частоты и подается на один из двух входов формирователя 11. При подключении коммутатором 6 датчика оборотов очередной центрифуги из группы 4 на второй вход формирователя 11 поступает сигнал прямоугольный формы fДО, который сформирован преобразователем сигнала 10 из периодического синусоидального сигнала частотой fДО с датчика оборотов подключенной центрифуги. В формирователе 11 по переднему фронту сигнала fИП формируется сигнал прямоугольной формы Ф. По переднему фронту сигнала fДО в течение присутствия сигнала fИП формирование сигнала Ф прекращается. Образующийся импульсный сигнал Ф прямоугольной формы с выхода схемы 11 поступает на вход логического ключа 12. В течение действия сигнала Ф логический ключ пропускает импульсы частотой fГ (частота несколько МГц) с генератора 13 на счетчик 14. Длительность сигнала Ф, которая соответствует мгновенному значению сдвига фазы для подключенной ГЦ, определяется по количеству импульсов, зарегистрированных на счетчике 14. В управляющем вычислительном комплексе 8 по заданному алгоритму ведется анализ длительности поступающих импульсов Ф. В результате устанавливаются экстремумы (максимумы и минимумы) функции электрического сигнала. По значениям экстремумов электрический сигнал из дискретного преобразуют в аналоговый в виде ряда Фурье.

Далее коммутатор 6 переключается на датчик оборотов следующей ГЦ из группы 4 и операция определения частотного строения амплитуды и экстремумов электрического сигнала мгновенного значения сдвига фазы повторяется.

Поскольку круговые частоты колебаний гармонических составляющих в 103 104 раз меньше частоты FИП источника электропитания 3, которая равна 103 104 Гц, то за один период сигнала коммутатор успевает перебрать все центрифуги в группе (нескольких сот штук) и расшифровать гармоническое строение электрических сигналов.

В управляющем вычислительном комплексе 8 гармоническое строение электрических сигналов от различных ГЦ сопоставляется, сравниваются величины амплитуд составляющих гармоник, делается вывод о присутствии того или иного дефекта (возмущения) в роторах центрифуг с выдачей информационного сообщения.

Предложенной идентификации дефектов (возмущений) способствует то, что амплитуды гармоник для ГЦ в пределах группы каскада строго синхронизированы во времени - каждому реальному значению времени соответствует пик амплитуды той или иной величины гармонической составляющей конкретного порядка. А реальное количество p гармонических составляющих в гармоническом ряде (3) ограничено порядковым номером гармоники, частота которой равна частоте собственных крутильных колебаний ротора. Частота последней составляет от единицы до нескольких десятых долей герца. Поэтому при переборе ГЦ система измерения определяет величины экстремумов в электрическом сигнале за время (см. фиг.2), в течение которого абсолютное значение величины амплитуды изменится практически незначительно.

В качестве конкретного примера исполнения способа на фиг.5 приведено изменение гармонического строения мгновенного значения сдвига фазы при устранении микротечи в трассе питания ГЦ. Наличие микротечи привело к возникновению колебаний давления газа в роторе у заборных отверстий L-образных трубок отбора обогащенной и обедненной фракции гексафторида урана, зафиксированное системой диагностики в форме сигнала 15. Вид диаграммы указывает на присутствие в сигнале гармонической составляющей с периодом несколько десятков секунд, сопутствующей указанным выше возмущениям (дефектам) в эталонных наборах порядковых номеров гармонических составляющих вынужденного крутильного колебания ротора. После устранения микротечи обтяжкой вакуумных уплотнений трассы указанная гармоническая составляющая в развертке мгновенного значения сдвига фазы исчезла, о чем свидетельствует форма сигнала 16, и величина сдвига фазы стала соответствовать углу нагрузки 0, создаваемому статической силой.

Понятно, что изобретение не ограничивается приведенным примером. Возможны другие примеры в пределах объема предложенной формулы изобретения.

Предлагаемый способ позволяет диагностировать работу газовых центрифуг в группах изотопно-разделительного каскада с оперативным реагированием на возникающие дефекты (возмущения) в той или иной центрифуге.

Формула изобретения

1. Способ выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах изотопно-разделительного каскада, заключающийся в измерении амплитуды колебания ротора и сравнении с эталонным значением, отличающийся тем, что измеряют амплитуду колебания угловой скорости вращения ротора, которую определяют по изменению мгновенного значения сдвига фазы между напряжением на статоре двигателя газовой центрифуги и э.д.с. датчика оборотов ротора, регистрируемый электрический сигнал представляют в виде гармонического ряда и сравнивают набор порядковых номеров гармонических составляющих в ряде и величины их амплитуд с эталонными значениями.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мгновенное значение сдвига фазы определяют по промежутку времени между нулевыми значениями амплитуд напряжения и э.д.с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сравнением набора порядковых номеров гармонических составляющих в электрическом сигнале с эталонным набором идентифицируют вид дефекта (возмущения), при этом гармонические составляющие классифицируют или, например, по убыли величины периода колебаний, или по кратности периода колебаний периоду собственных крутильных колебаний ротора.

4. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что значимость дефекта (возмущения) определяют по кратности превышения амплитудой эталонного значения.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для газовых центрифуг, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада, в качестве эталонного значения принимают величину амплитуды гармонической составляющей аналогичного порядкового номера у газовой центрифуги, выбранной базовой в группе, или среднее значение величины амплитуды гармонических составляющих аналогичных порядковых номеров у газовых центрифуг группы.

6. Система диагностики для выявления дефектов (возмущений) в газовых центрифугах, работающих параллельно в группе изотопно-разделительного каскада от одного источника электропитания, содержащая управляющий вычислительный комплекс сбора и обработки информации, управляемый коммутатор с подключенными датчиками оборотов газовых центрифуг и блок измерения временных интервалов, входы которого подсоединены, соответственно, к источнику электропитания и к управляемому коммутатору, а выход по интерфейсной магистрали соединен с управляющим вычислительным комплексом сбора и обработки информации (ЭВМ), отличающаяся тем, что блок измерения временных интервалов содержит формирователь сигнала фазы с преобразователями сигнала на каждом входе, логический ключ, установленный на выходе-входе, соответственно, генератора импульсов стабилизированной частоты и счетчика импульсов, второй вход которого подключен к выходу формирователя сигнала фазы; входами блока являются входы преобразователей сигнала, выходом - выход счетчика импульсов.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при выборе технологического режима и автоматизации процесса центрифугирования утфелей

Изобретение относится к устройствам для разделения в центробежном поле неоднородной смеси на легкую и тяжелую жидкие фракции с их непрерывным выводом из устройства и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, машиностроительной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к устройствам контроля центрифуг и может быть использовано, в частности, для контроля частоты вращения ротора Цель изобретения - повышение точности настройки при одновременном упрощении конструкции устройства

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению и рафинированию мета ллов

Изобретение относится к устройствам, которые контролируют параметры центрифуги при проведении работ в области биотехнологии , биофизики, биологии и п других областях

Изобретение относится к способам контроля процесса сепарирования в центробежных сепараторах и может быть использовано в пищевой, химической, микробиологической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к осадительным автоматическим центрифугам, предназначенным для разделения жидких неоднородных систем, например эмульсий, а также суспензий, образующих жидкотекучие осадки, и может быть использовано в газовой, нефтяной, химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к центробежным очистителям жидкости, а именно к устройствам для непрерывного отвода из них выделенной в центробежном поле тяжелой жидкой фазы из смеси, и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, машиностроительной и других отраслях промышленности

Группа изобретений относится к системе, содержащей герметичный центробежный сепаратор, и способу регулирования в такой системе. Система регулирования характеристиками сепарированного тяжелого компонента в герметичном сепараторе содержит герметичный центробежный сепаратор, причем сепаратор содержит ротор, содержащий сепарирующую камеру, впускной канал для смеси разделяемых компонентов, первый выпускной канал для приема, по меньшей мере, одного сепарированного легкого компонента, второй выпускной канал для приема, по меньшей мере, одного сепарированного тяжелого компонента. При этом система дополнительно содержит средство рециркуляции для возврата части сепарированного тяжелого компонента из второго выпускного канала в сепарирующую камеру, первое средство мониторинга, отслеживающее плотность, расход или комбинацию этих параметров тяжелого компонента во втором выпускном канале, первое регулирующее средство, регулирующее рециркуляционный расход в ответ на управляющий сигнал от первого средства мониторинга. Согласно способу регулирования характеристиками сепарированного тяжелого компонента в системе сначала подают смесь компонентов из впускного канала в сепарирующую камеру, после этого сепарируют смесь компонентов в сепарирующей камере на легкие и тяжелые компоненты, затем подают, по меньшей мере, один легкий компонент в первый выпускной канал и подают, по меньшей мере, один тяжелый компонент во второй выпускной канал. После этого возвращают часть сепарированного тяжелого компонента из второго выпускного канала во впускной канал, отслеживают параметры плотности, расхода или комбинацию этих параметров тяжелого компонента, текущего во втором выпускном канале, создают первый управляющий сигнал в соответствии с этим параметром и регулируют расход рециркуляции в ответ на этот управляющий сигнал. Техническим результатом является обеспечение постоянной концентрации сепарированного шлама и предотвращение забивания выпускных труб для тяжелой фазы в системах, в которых содержание тяжелого компонента сильно меняется или остается постоянно низким. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к трехфазной центрифуге с выгружающими соплами для отделения легкой фазы, имеющей относительно низкую плотность, и тяжелой фазы, имеющей относительно высокую плотность, из смеси, содержащей эти две жидкости и твердое вещество. Центрифуга с соплами и с устройством для мониторинга и регулирования, в частности, для фиксации и сохранения радиального положения слоя на границе раздела включает в себя ротор, который вращается вокруг оси вращения и формирует впуск для указанной смеси, разделительную камеру, сообщающуюся с указанным впуском и имеющую радиально внутреннюю часть и радиально внешнюю часть, сопла у разделительной камеры, распределенные вокруг оси вращения, для выброса тяжелой фазы и твердого вещества, выпуск для выпуска легкой фазы, переливной выпуск, радиально ограниченный крышкой или уровневым кольцом для выпуска тяжелой фазы, и впуск для подачи дополнительной тяжелой фазы в центрифугу. При этом в пути потока тяжелой фазы, выходящей из центрифуги, расположен датчик для мониторинга величины потока и передачи соответствующего сигнала таким образом, что упомянутая подача дополнительной тяжелой фазы регулируется в ответ на сигнал, причем датчик передает сигнал так, что упомянутая подача дополнительной тяжелой фазы через впуск регулируется в ответ на сигнал для поддержания слоя на границе раздела при заданном радиальном уровне. Техническим результатом является улучшение регулирования слоя на границе раздела с меньшим потреблением воды, энергии, а также снижение эрозии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу обработки эмульсии, полученной при гидрометаллургическом извлечении металла. В способе центробежной переработки эмульсии, содержащей твердые вещества, полученной при гидрометаллургическом извлечении металла, повторная обработка имеет место в по меньшей мере одном трехфазном декантере (1) для получения первой более легкой жидкой фазы (5), второй жидкой фазы (6) и твердой фазы (7). Способ характеризуется этапами определения действительного значения плотности первой жидкой фазы (5), сравнения действительного значения с заданным значением плотности первой жидкой фазы (5) и установкой давления истечения первой жидкой фазы в качестве функции заданного параметра в зависимости от сравнения определенного действительного/желаемого значения. Техническим результатом изобретения является улучшение способа обработки эмульсии и улучшение способа гидрометаллургического извлечения металла. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к определению технического состояния и отбраковки дефектных газовых центрифуг, предназначенных для разделения компонентов изотопных газовых смесей, преимущественно изотопов урана, и работающих параллельно в группах изотопно-разделительного каскада

Наверх