Способ контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов

Изобретение относится к ядерной технике. Технический результат - обеспечение эффективного способа проведения периодического контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов АЭС с установленной на них теплоизоляцией. Способ контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов включает визуальный контроль, возбуждение свободных собственных колебаний испытываемого участка трубопровода путем приложения одиночных силовых импульсов, анализ этих колебаний для получения собственных динамических характеристик трубопровода, установку и жесткое закрепление полых стаканов, каждый из которых включает в себя крышку и, по меньшей мере, два платика, на которых размещают измерительные датчики, установку теплоизоляции на трубопровод, причем возбуждение свободных собственных колебаний силовым воздействием осуществляют на верхние крышки полых стаканов, сопоставляют спектры собственных частот колебаний, полученных в начальный период работы трубопровода и на момент проведения контроля, и по результатам сопоставления судят о наличии макродефектов в опорных конструкциях горячих трубопроводов. 3 ил.

 

Заявляемый способ относится к ядерной технике, а точнее к области контроля трубопроводов атомных станций, и может быть использован для контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов на стадии пуско-наладочных работ и в процессе эксплуатации. Под горячими трубопроводами понимаются технологические трубопроводы атомных станций с температурой стенки более 60 градусов Цельсия и имеющие теплоизоляцию.

Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации потенциально опасных объектов, к которым относятся горячие трубопроводы, необходимо периодическое проведение оценки их прочности и работоспособности в штатном состоянии, особенно после определенного срока эксплуатации или каких-либо внешних воздействий.

Макродефекты в опорных конструкциях горячих трубопроводов при динамических воздействиях, таких как вибрационное, сейсмическое, удар самолета, ударная волна, могут привести к возникновению дополнительных усилий на трубопроводы, не предусмотренных проектом, которые создают опасность разрушения трубопроводов.

В настоящее время существует много способов оценки фактического состояния непосредственно самих трубопроводов - визуальный контроль, гидроиспытания, толщинометрия, метод акустической эмиссии. Однако качество опорных конструкций трубопроводов атомных станций на данный момент оценивают при помощи только визуального контроля (1).

Недостатками визуального контроля являются высокая трудоемкость проведения полномасштабного контроля, отсутствие количественной оценки, ограниченность проведения контроля в процессе эксплуатации, так как установленная на трубопроводы теплоизоляция ограничивает полноценный доступ к месту контроля.

Прототипом, являющимся наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков, является способ оценки сейсмостойкости опорных конструкций технологического оборудования АЭС, проводящийся на стадии пуско-наладочных работ (2).

Сущность известного способа заключается в том, что в нем единовременно определяются характеристики свободных собственных колебаний смонтированного энергетического оборудования без установки теплоизоляции, а на основании этих результатов производится оценка сейсмостойкости этого оборудования.

Недостатками известного способа являются отсутствие фиксированного места измерения виброускорений и невозможность проведения периодического контроля состояния опорных конструкций трубопроводных систем АЭС из-за необходимости демонтажа теплоизоляции.

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения эффективного способа проведения периодического контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов АЭС с установленной на них теплоизоляцией.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов, включающем визуальный контроль, возбуждение свободных собственных колебаний испытываемого участка трубопровода путем приложения одиночных силовых импульсов, анализ этих колебаний для получения собственных динамических характеристик трубопровода, на испытываемом участке трубопровода жестко закрепляют полые стаканы, каждый из которых включает в себя крышку и, по меньшей мере, два платика, на которых размещают измерительные датчики, устанавливают теплоизоляцию на трубопровод, а возбуждение свободных собственных колебаний силовым воздействием осуществляют на крышки полых стаканов, сопоставляют спектры собственных частот колебаний, полученных в начальный период работы трубопровода и на момент проведения контроля, и по результатам сопоставления судят о наличии макродефектов в опорных конструкциях горячих трубопроводов.

Отличительные признаки предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, заключаются в том, что на испытываемом участке трубопровода жестко закрепляют полые стаканы, каждый из которых включает в себя крышку и, по меньшей мере, два платика, на которых размещают измерительные датчики, устанавливают теплоизоляцию на трубопровод, а возбуждение свободных собственных колебаний силовым воздействием осуществляют на крышки полых стаканов, сопоставляют спектры собственных частот колебаний, полученных в начальный период работы трубопровода и на момент проведения контроля, и по результатам сопоставления судят о наличии макродефектов в опорных конструкциях горячих трубопроводов.

Благодаря наличию этих признаков способа становится возможным обеспечить эффективное проведение периодического контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов АЭС с установленной на них теплоизоляцией в течение всего срока службы энергоблока.

Сопоставительный анализ заявленного технического решения позволил выявить отличительные признаки, что доказывает соответствие заявляемых совокупностей признаков критерию изобретения "новизна".

При поиске аналогов и прототипа не обнаружены технические решения, сходные с отличительными признаками заявляемого решения, что доказывает соответствие заявляемых совокупностей признаков критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ поясняется чертежами:

на фиг.1 показана схема установки полых стаканов на трубопроводе без защитных колпаков, вид сбоку;

- на фиг.2 - вид по стрелке А с установленными защитными колпаками;

- на фиг.3 приведен фрагмент спектра собственных частот для определения логарифмического декремента колебаний.

На чертежах показаны трубопровод 1, установленные на нем полые стаканы 2, состоящие из обечаек 3, крышек 4 и платиков 5, датчики 6 (фиг.1), защитные колпаки 7 (фиг.2) и теплоизоляция 8.

На фиг.3 по оси ординат откладываются значения ускорения "а" в долях от максимального, то есть значение "а" изменяется в диапазоне от 0 до 1. По оси ординат откладываются значения собственных частот "ω".

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Способ опробован на Ростовской АЭС для опорных конструкций трубопровода Ду100.

При оценке динамической прочности трубопроводов невозможно разделить непосредственно сам трубопровод и его опорные конструкции, так как они являются единой механической системой. Поэтому в предлагаемом способе полые стаканы устанавливают непосредственно на трубопровод, так как перемещения при силовых импульсах на трубопроводах намного больше, чем на опорных конструкциях, а собственные частоты и декременты колебаний трубопровода и опорной конструкции одинаковы, ввиду того что они механически неразрывно связаны.

В начале работы проводят тщательное визуальное обследование опор трубопроводов. Особенное внимание уделяют наличию макродефектов: трещины, непровары, недостаточный затяг болтовых соединений и другие макродефекты.

При обнаружении макродефектов проводят устранение недостатков, а затем проводят повторный контроль. Таким образом, после выполнения вышеуказанных операций получают опорные конструкции, соответствующие требованиям проектной документации и не имеющие макродефектов.

Далее после анализа проектной документации, в том числе чертежей и расчетов, определяют наиболее нагруженные с динамической точки зрения участки трубопроводов. К наиболее нагруженным участкам относятся следующие участки трубопроводов: имеющие наибольшее расстояние между опорами и наименьшую частоту собственных колебаний.

После определения наиболее нагруженных участков устанавливают на выбранные места трубопровода 1 дополнительные устройства, представляющие собой полые стаканы 2 (фиг.1). Полые стаканы 2 собирают на участке изготовления: к обечайке 3 приваривают непрерывным сварным швом крышку 4 и два платика 5. Далее полые стаканы 2 в сборе приваривают прихваточным сварным швом к трубопроводу 1 в определенных ранее местах. На платиках 5 закрепляют измерительные датчики 6 (фиг.1). Защитные колпаки 7 предназначены для защиты персонала от температурных воздействий (фиг.2). Защитные колпаки 7 изготавливали из известково-кремнеземистой теплоизоляции марки 200 по ГОСТ 24748-81. После установки полых стаканов 2 устанавливают теплоизоляцию 8, предусмотренную проектом на трубопровод. Высота устанавливаемого полого стакана 2 больше толщины теплоизоляции примерно на 40 мм.

После установки теплоизоляции проводят замеры виброускорения. Эти замеры производят при возбуждении свободных собственных колебаний испытуемого участка трубопровода. Свободные собственные колебания возбуждают путем приложения одиночных силовых импульсов интенсивностью 100-1000 Н к верхней крышке 4 стакана 2. Измерительные датчики 6 устанавливают на платики полых стаканов 2 таким образом, что вектор измеряемого значения виброускорения совпадет с вектором приложения силового импульса. Виброускорения измеряют последовательно в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях: в горизонтальной и вертикальной плоскостях (фиг 2).

Для измерения виброускорений используют универсальный портативный виброизмерительный комплекс "Кварц КУ 060", выпускаемый фирмой "Диамех". Этот комплекс обеспечивает отклонение по амплитуде ускорений ±5%. Комплекс "Кварц КУ 060" имеет встроенную предварительную обработку входного сигнала и по результатам замеренных виброускорений выдает готовый спектр собственных частот.

Логарифмические декременты колебаний «δ» определяют по методу резонансной кривой, используя спектр собственных частот (фиг.3). При этом используют следующую формулу:

где

ω"n и ω'n - характерные частоты колебаний, соответствующие пересечению n-го резонансного пика прямой, проведенной параллельно оси абсцисс на расстоянии, равном высоте пика, деленной на ;

ω*n - частота колебаний n-го резонансного пика.

По результатам выполнения этих работ получают значения собственных частот и логарифмических декрементов колебаний трубопроводов в определенных наиболее динамически нагруженных местах для разных направлений. Эти полученные значения в полной мере отражают жесткостные характеристики исследуемой механической системы, а следовательно, и состояние опорных конструкций горячих трубопроводов. Так как после тщательного выполнения визуального контроля получают гарантию, что опорные конструкции горячих трубопроводов не имеют макродефектов, принимают измеренные значения за эталонные. Эти значения заносятся в паспорт трубопровода.

Далее в первый раз не позднее чем через 20000 часов, а затем через каждые 45000 часов, на этапах планово-предупредительного ремонта в течение всего срока службы энергоблока производят определение динамических характеристик горячих трубопроводов.

В случае, если спектры частот подобны, а частота и логарифмические декременты колебаний отличаются не более чем на 10%, делают вывод о том, что жесткость опорных конструкций не изменилась, а следовательно, фактическое состояние опорных конструкций осталось неизменным. Если же расхождение полученных значений более 10%, то производят анализ полученных данных и осмотр опорных конструкций горячих трубопроводов.

Для получения собственных частот и логарифмических декрементов колебаний горячих трубопроводов также можно измерять виброперемещения и виброскорости. Порядок проведения действий при выполнении замеров виброперемещения и виброскорости и последующей обработки данных аналогичен порядку выполнения работ приведенному выше при измерении виброускорения.

В данном способе впервые предложено использовать в качестве количественной оценки состояния опорных конструкций горячих трубопроводов значения собственных частот и логарифмических декрементов колебаний этих трубопроводов. Дополнительным преимуществом данного способа является наличие фиксированных мест приложения силового импульса и измерения параметров вибраций, что, в свою очередь, повышает достоверность получаемых экспериментальных данных. Таким образом, совокупное выполнение признаков заявленного способа контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов позволяет эффективно проводить на протяжении всего срока службы энергоблока периодический контроль состояния опорных конструкций с установленной на трубопроводах теплоизоляцией, не демонтируя ее. Кроме того, дополнительным преимуществом данного способа является то, что он не требует дорогостоящего оборудования, последующей специальной подготовки поверхности испытываемых горячих трубопроводов, а самое главное, больших временных и финансовых затрат на проведение испытаний и анализ их результатов.

Источники информации

1. Госатомэнергонадзор СССР. Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов АЭУ. Визуальный и измерительный контроль. ПНАЭГ-7-016-89. Москва, 1990, с.1-8.

2. Кравец С.Б. Анализ сейсмостойкости технологического оборудования в системе с опорными конструкциями и оборудованием первого энергоблока Ростовской АЭС. Тяжелое машиностроение. 2002, №7, с.34-35.

Способ контроля состояния опорных конструкций горячих трубопроводов, включающий визуальный контроль, возбуждение свободных собственных колебаний испытываемого участка трубопровода путем приложения одиночных силовых импульсов, анализ этих колебаний для получения собственных динамических характеристик трубопровода, отличающийся тем, что на испытываемом участке трубопровода жестко закрепляют полые стаканы, каждый из которых включает в себя крышку и, по меньшей мере, два платика, на которых размещают измерительные датчики, устанавливают теплоизоляцию на трубопровод, а возбуждение свободных собственных колебаний силовым воздействием осуществляют на верхние крышки полых стаканов, сопоставляют спектры собственных частот колебаний, полученных в начальный период работы трубопровода и на момент проведения контроля, и по результатам сопоставления судят о наличии макродефектов в опорных конструкциях горячих трубопроводов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к устройствам для контроля геометрических параметров технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК.

Изобретение относится к области измерительной техники и служит для измерения параметров технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в народном хозяйстве для определения расхода течей теплоносителя акустического происхождения, в частности для контроля и диагностики герметичности трубопроводов (.с теплоизоляцией и без теплоизоляции) и оборудования с реакторами РБМК, ВВР на АЭС.

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для контроля целостности и состояния трубопроводов циркуляционного контура уран-графитовых и водо-водяных реакторов на стадии образования в них трещин на внутренних и внешних поверхностях трубопроводов, а также и на стадии развития трещин.

Изобретение относится к контрольным приборам, использующимся в ядерной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и служит для диагностики состояния объектов, содержащих источники проникающих электромагнитных излучений, в т.ч. .

Изобретение относится к способу для ультразвукового определения местоположения утечки, при котором измеренные в различных местах измерения вдоль измерительного участка уровни звука представляют на диаграмме в виде полос и при котором определяют точку пересечения двух уравнивающих прямых на этой диаграмме в виде полос для обозначения места утечки.

Изобретение относится к области контрольной и измерительной техники и предназначено для проведения технологических операций

Изобретение относится к области эксплуатации канальных ядерных реакторов, в частности реакторов типа АДЭ, и может быть использовано для непрерывного контроля искривления технологических каналов

Изобретение относится к мониторингу объектов атомной энергетики. Технический результат - определение оценки риска объекта атомной энергетики. Устройство для мониторинга риска содержит запоминающее устройство для хранения, по меньшей мере, одного набора минимальных сечений отказов МСО и значений вероятностей каждого события в каждом МСО и устройство ввода информации, выполненное с возможностью ввода в него информации об изменениях состояния объекта; блок формирования, по меньшей мере, одной матрицы МСО; запоминающее устройство для хранения указанной, по меньшей мере, одной матрицы МСО; блок формирования, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; запоминающее устройство для хранения указанной, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; блок изменения элементов указанной, по меньшей мере, одной параметрической матрицы; и блок оценки риска. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контролю каналов реактора, а именно к средствам индикации изгиба технологического канала реактора большой мощности РБМК в процессе его эксплуатации. Устройство для индикации содержит многосекционный щуп, размещаемый в канале реактора. Щуп выполнен в виде сопряженных друг с другом полых цилиндрических секций, внутри которых на электрических изоляторах установлен электрод, проходящий через все секции. Электрод механически ослаблен в выбранных для контроля изгиба местах между электрическими изоляторами. Многосекционный щуп вводят в канал реактора на время эксплуатации. В процессе эксплуатации фиксируют факт искривления канала реактора по замыканию электрода, расположенного внутри секций щупа, с внутренней поверхностью одной или нескольких секций. Технический результат - повышение информативности индикации изгиба канала. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство предназначены для разовой проверки и постоянного контроля изгиба труб 1 технологических каналов в ядерных установках. Устройство содержит гибкую измерительную штангу 2. Штанга 2 состоит из секций 3, последовательно соединенных муфтами 4. Торец секции 3 выполнен из токопроводящего материала. Индикатор 5 состоит из части секции 3, расположенной внутри сопрягаемой секции на длину L. Датчик 6 имеет переменное внутреннее сопротивление. Перед началом контроля выставляют датчик 6 на нулевую отметку. Размещают штангу 2 в трубе 1. Под воздействием искривления трубы 1 изменяется в стыке секций 3 межсекционный изгиб на угол α в азимутальном направлении θ. Индикатор 5 движется по поверхности датчика 6. Регистрируют сопротивление индикатора 5 и датчика 6 в точке контакта. Определяют начальное и конечное положение индикатора 5. Определяют величину смещения Δ индикатора 5. Вычисляют угол изгиба по формуле α=Δ/L. Определяют азимутальное направление θ и уровень изгиба. Запускают реактор. Контролируют динамику смещения индикатора 5. Одновременно определяют α, θ и глубину уровня искривления. Повышается информативность способа измерения при непрерывном контроле. Повышается универсальность устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявленное изобретение относится к способу контроля герметичности теплообменной поверхности парогенератора реакторной установки с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Способ основан на регистрации изменения показателя газосодержания в первом контуре вследствие потери герметичности теплообменной поверхности парогенератора и барботирования теплоносителя пароводяной смесью. При стационарной работе реакторной установки используемый для компенсации расширения теплоносителя защитный газ - аргон - очищают от паров и аэрозолей и прокачивают через измерительную емкость, проводят последовательные измерения температуры, давления газа, а также спектрометрические измерения активности его компонента 41Ar в измерительной емкости, вычисляют приведенную к нормальным условиям объемную активность 41Ar и определяют ее стационарную величину. Далее негерметичность теплообменной поверхности парогенератора диагностируют по превышению приведенной активности 41Ar ее стационарного значения. Техническим результатом является повышение чувствительности средств выявления негерметичности теплообменной поверхности парогенератора реакторной установки с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. 1 ил.

Изобретение относится к средствам разовой проверки и постоянного контроля изгиба труб технологического канала в ядерных установках, находящихся в эксплуатации при ограниченном доступе. Устройство содержит гибкую измерительную штангу (2). Штанга состоит из секций (3), последовательно соединенных муфтами (4). Торец секции (3) заужен и свободно расположен внутри сопрягаемой секции, где связан со связующим телом. Тело пропущено внутри штанги и связано с датчиком (7) перемещения. Датчик перемещается связующим телом (5). Выставляют датчик на нулевую отметку перед началом контроля. Размещают штангу в разгруженной трубе (1). При изменении межсекционного изгиба штанги в стыке на угол α переводят изгиб в линейное смещение Δ конца секции. Смещение Δ переводят в пропорциональное смещение датчика. После запуска реактора контролируют дальнейшее искривление трубы. Техническим результатом является увеличение чувствительности устройства к искривлению технологического канала и повышение информативности способа измерения при непрерывном контроле. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для накопления, изоляции, отображения и отвода накопленного газа в трубе системы с текучей средой включает в себя основное трубное соединительное устройство, прикрепленное к трубе системы, в которой просверлено отверстие. Вертикальная труба, прикрепленная к трубному соединительному устройству, вмещает в себя магнитный поплавок. Индикатор уровня магнитного поплавка снаружи трубы отображает уровень магнитного поплавка. Клапан, прикрепленный к вертикальной трубе над магнитным поплавком, обеспечивает управляемый отвод газа из вертикальной трубы и, таким образом, из системы трубопроводов. Газ из трубы системы, накапливающийся в вертикальной трубе, удаляется из первичного пути потока текучей среды трубы системы. В вертикальной трубе, по мере снижения поверхности раздела жидкости/газа, поплавок опускается до заданного уровня, при котором пользователь отводит газ из системы трубопроводов, заставляя магнитный поплавок подниматься, отображая, что газ в системе трубопроводов снова находится на допустимых уровнях. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх