Система акустического контроля течи теплоносителя

Система контроля течей первого и второго контура (СКТ)

В основе современного подхода к созданию систем обнаружения протечек контуров лежит концепция “течь перед разрушением” (ТПР), основывающаяся на известном факте, что полное разрушение трубопровода не происходит, если начальный дефект не превышает критической величины. В этом случае важно своевременно обнаружить течь и безопасно остановить реактор, чтобы провести ремонтные работы.

СКТ обеспечивает контроль герметичности и своевременного обнаружения течи теплоносителя в оборудовании и трубопроводах РУ по первому контуру при работе энергоблока на различных уровнях мощности в режимах нормальной эксплуатации и с нарушениями нормальной эксплуатации, а также в режиме «малая течь». для реализации концепции «Течь перед разрушением»

Для повышения надежности диагностики разгерметизации
необходимо использовать несколько разнотипных и независимых методов контроля течей теплоносителя из первого контура РУ.

Концепция ТПР предопределяет выполнение системой следующих функций в автоматическом режиме:

· сбор, обработка и анализ сигналов датчиков по каждому измерительному каналу;

· сравнение измеренных и расчетных значений с заданными пределами;

· накопление и хранение в информационной базе данных текущих и предшествующих значений по каждому измерительному каналу;

· выявление тенденций изменения регистрируемых сигналов;

· обмен промежуточными данными с другими системами контроля течи;

· формирование архива «аварийных ситуаций»;

· оценка величины течи;

· определение местоположения течи;

· самодиагностика составных частей и элементов.

В состав СКТ входят:

· первичные преобразователи и узлы их крепления;

· клеммные коробки (при необходимости);

· линии связи;

· ПТК в количестве 2 стоек.

Также в состав СКТ должны входить: комплект запасных частей, комплект инструмента и принадлежностей, комплект монтажных частей, ПО и ЭД.

В СКТ используются различные физические методы обнаружения течи. В качестве основных должны применяться акустический и влажностный метод контроля.

Система акустического контроля течи теплоносителя

При истечении в атмосферу жидкости, находящейся под высоким давлением и при высокой температуре, возникает акустическая эмиссия, заключающаяся в проявлении таких эффектов, как акустические волны напряжения на поверхности оборудования РУ и акустические волны давления в воздушной среде помещений РУ.

В связи с этим возможны два способа реализации акустического метода – контактный, когда информационным признаком является интенсивность и или спектральный состав волн напряжения на поверхности трубопроводов, корпусов оборудования, генерируемых истекающей паро- жидкостной средой, и чисто акустический, связанный с регистрацией сравнительно низкочастотных волн акустического давления в воздушной среде вблизи контролируемого оборудования.

Объектом контроля и диагностирования САКТ являются:

· главный циркуляционный трубопровод (ГЦТ);

· трубопроводы САОЗ;

· трубопроводы системы компенсации давления (СКД), включающие трубопровод соединительный, трубопровод впрыска, трубопровод сброса; патрубки импульсных предохранительных клапанов (ИПК);

· компенсатор давления (КД);

· крышка верхнего блока.

Основные проблемы, возникающие при разработке акустического метода - это выбор датчика, соответствующего условиям работы установки; решение проблемы передачи и регистрации сигнала; создание эффективного алгоритма обработки.

Где: 1 – подизоляционное пространство;

2- трубопровод;

3 – тепловая изоляция.

Рисунок Схема размещения акустических датчиков на трубопроводе и место предполагаемой течи.

Рисунок методы локации предполагаемой течи

Где: l12 – расстояние между ПП;

α - коэффициент затухания акустических колебаний в трубопроводе;

U₁, U₂ - среднеквадратичные значения сигналов, вызываемых течью, от 1 и 2 датчиков соответственно.

Величина акустического сигнала зависит от интенсивности течи по закону:

Uт = k×G^γ

Система СКТ, использующая акустический метод контроля (САКТ), обеспечивает обнаружение течи теплоносителя по первому контуру с расходом от 1,9 л/мин для соединительного трубопровода системы компенсации давления и трубопроводов САОЗ и от 3,8 л/мин для остальных трубопроводов и оборудования РУ, и определение места течи с точностью 50% длины участка трубопровода между двумя датчиками, по которым зафиксирована течь. Время запаздывания информации при обнаружении течи в САКТ должно быть не более 3 мин, определение места течи и оценка ее величины должно быть за время не более 10 мин.

· ГЦТ;

· пассивная часть САОЗ;

· трубопровод соединительный системы компенсации давления.

Течь водяного теплоносителя ГЦТ величиной 1 л/мин (требования ТЗ) сопровождается заметным изменением относительной влажности и температуры в изоляции или в подызоляционном пространстве. Все выбранные характеристики являются информативными. Наиболее информативным и надежным из рассматриваемых методов является абсолютная влажность воздуха в подизоляционном пространстве трубопровода, которая вычисляется по показаниям сенсоров температуры и относительной влажности.

Основные проблемы, возникающие при разработке влажностного метода - это выбор датчика, соответствующего условиям работы установки; решение проблемы передачи и регистрации сигнала; создание эффективного алгоритма обработки.

Рисунок Схема размещения датчиков влажности на трубопроводе и место предполагаемой течи

Где: 1 – подизоляционное пространство;

2- трубопровод;

3 – тепловая изоляция.

Рисунок Динамика изменения абсолютной влажности в местах размещения зондов выносных при течи расходом 0,5 л/мин

Рисунок Структурная схема системы СКТВ

Система СКТ, использующая влажностный метод контроля (СКТВ), обеспечивает обнаружение течи теплоносителя в оборудовании и трубопроводах РУ по первому контуру с расходом от 1,0 л/мин и более и определение места течи. Время запаздывания информации при обнаружении течи в СКТВ должно быть не более 3 мин, определение места течи и оценка ее величины должно быть за время не более 10 мин. Количество и места расположения первичных преобразователей СКТ должны быть определены на этапе рабочего проектирования СКУД на основе исходных данных, выдаваемых Главным конструктором РУ.

ПТК СКТ должны обеспечивать прием информации от ВК СВРК и СВБУ (через СКД), необходимой для функционирования СКТ, прием и обработку информации от собственных датчиков, сравнение с уставками, реализацию алгоритма обнаружения течей, формирование сигналов о координате и величине течи и передачу этой информации и информации о собственных неисправностях в СКД, в том числе для совместного анализа по течам и последующей выдачи информации в СВБУ (через СКД).