Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ ЭНЕРГОБЛОКА АЭС С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ РАСТЯЖЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИИ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

Зверев М.С. 1 Голованов Д.А. 1 Матвеев А.И. 1 Коряшкин А.С. 1
1 ОАО НИИ Контрольприбор
Рассмотрена информационно-измерительная система, предназначенная для контроля напряженно-деформированного состояния (целостности) защитной оболочки энергоблока АЭС. Приведено описание системы и ее актуальности. Целостность защитной оболочки характеризуется четырьмя параметрами: растяжение, деформация, перемещение и температура. Измерение соответствующих параметров производится струнными измерительными преобразователями, вмонтированными в тело защитной оболочки. Описывается структура системы, которая включает измерительные датчики, измерительную аппаратуру и программное обеспечение. Измерительная аппаратура позволяет снимать показания с измерительных датчиков системы и передавать данные для обработки и визуализации в программное обеспечение системы. Представлен пример измерений системы при испытании защитной оболочки энергоблока АЭС.
система обеспечения безопасности
защитная оболочка
сила растяжения
деформация
струнные измерительные преобразователи
датчики
1. ГОСТ 8.508-84: "Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСП".
2. Преобразователи силы арматурные модернизированные [Электронный ресурс]. URL: http://www.niies.rushydro.ru/works_services/diagnostic_tools/6444.html (дата обращения: 20.01.2012).
3. Преобразователи линейных деформаций измерительные струнные [Электронный ресурс]. URL: http://www.niies.rushydro.ru/works_services/diagnostic_tools/6445.html (дата обращения 20.01.2012).
4. Преобразователи температуры измерительные струнные [Электронный ресурс]. URL: http://www.niies.rushydro.ru/works_services/diagnostic_tools/6446.html (дата обращения 20.01.2012).
5. Преобразователи линейных перемещений измерительные струнные [Электронный ресурс]. URL: http://www.microfor.ru/dv2tsa.htm (дата обращения 20.01.2012).
Защитная оболочка (рисунок 1) энергоблока АЭС представляет собой строительную конструкцию с необходимым набором герметичного оборудования для транспортировки грузов при ремонте и прохода через оболочку трубопроводов, электрокабелей и людей (люки, шлюзы, герметичные проходки труб, кабелей и т.д.) и совмещает локализующие функции в случае возникновения аварийных ситуаций с функциями восприятия внешних климатических воздействий. Проектный срок службы многих защитных оболочек истекает, в связи с этим в настоящее время вопрос о продлении их сроков службы приобретает все большую актуальность. Для оценки возможности продления срока службы защитной оболочки в первую очередь необходима информация о состоянии оболочки на данный момент времени и прогноз состояния на будущее. Одним из важнейших моментов в оценке состояния является проведение расчета напряженно-деформированного состояния (целостности) защитной оболочки и прогноз его изменения. В частности, факторами, влияющими на состояние защитной оболочки, являются деформации ползучести бетона, силы растяжения бетона и перемещения частей оболочки, что обусловлено температурными и механическими воздействиями. В количественном отношении определить величину ползучести бетона, силы растяжения, перемещения и температурные воздействия можно с помощью системы контроля целостности защитной оболочки энергоблока АЭС (далее - система "Струна"). Система "Струна" позволяет контролировать внутреннюю деформацию, растяжение, перемещение и температуру защитной оболочки.

Рисунок 1. Защитная оболочка энергоблока АЭС

Измерение напряженно-деформированного состояния защитной оболочки проводится с помощью датчиков - струнных измерительных преобразователей (далее - СИП). СИПы монтируются в тело оболочки на этапе строительства и располагаются в четырех вертикальных створах с небольшим смещением от осей и, как правило, в нескольких сечениях по высоте цилиндра защитной оболочки [1].

Струнные измерительные преобразователи, входящие в систему "Струна", различаются по виду и определяют измеряемую величину: ПСАС (ПСАС-20, ПСАС-28, ПСАС-40), ПЛДС, ПЛПС и ПТС. ПСАС (рисунок 2а) - преобразователи силы арматурные, измерительные струнные - предназначены для измерения растягивающих сил в арматуре железобетонных элементов [2]. Диапазон измеряемых величин: от 0 до 320 кН (ПСАС-40), от 0 до 80 кН (ПСАС-20), от 0 до 160 кН (ПСАС-28). ПЛДС (рисунок 2б) - преобразователи линейных деформаций измерительные струнные - предназначены для измерения относительных линейных деформаций бетонных элементов [3]. Диапазон измерения: относительные линейные деформации сжатия от 2000 до 500 млн-1. ПТС (рисунок 2в) - преобразователи температуры измерительные струнные - предназначены для измерения температуры [4]. Диапазон измеряемых величин от -20 до +60 °С. ПЛПС (рисунок 2г) - преобразователи линейных перемещений измерительные струнные - предназначен для измерения линейных перемещений элементов энергетических сооружений [5]. Диапазон измеряемых величин: взаимные перемещения элементов от 2 до 40 мм.

(а)

(б)

(в)

(г)

Рисунок 2. Струнные преобразователи системы

Информативным параметром выходного сигнала СИП является период (частота), который измеряется набором системной логики, входящей в состав системы. Период сигнала, выдаваемого струнным преобразователем, зависит от условий и внешних воздействий, влияющих на защитную оболочку энергоблока. Каждый СИП имеет индивидуальную функцию преобразования для вычисления физической величины. Рассчитанная физическая величина прямо отражает состояние защитной оболочки.

При введении в эксплуатацию энергоблока проводится испытание защитной оболочки на прочность, целостность и герметичность. При этом давление внутри защитной оболочки нагнетается от 0 кгс/см2 до 4.7 кгс/см2 (максимально возможное избыточное давление при аварии) и сброс до 0 кгс/см2. Изменение физической величины струнных преобразователей при испытаниях на целостность, а именно напряженно-деформированного состояния защитной оболочки, можно наблюдать на рисунке 3.

Рисунок 3. Измерения показаний СИП при испытании энергоблока

Первая точка соответствует состоянию "покоя" датчика - нулевое состояние датчика, установленного в защитную оболочку строящегося энергоблока. "0 кгс/см2" - состояние "покоя" защитной оболочки, когда энергоблок функционирует в штатном режиме. "0.7 - 4 кгс/см2" - надув защитной оболочки от 0 до 4 кгс/см2. "4.7 кгс/см2"  -  максимальное возможное избыточное давление при аварии. В таком состоянии показания датчиков стремятся к своему состоянию "покоя", так как защитная оболочка максимально нагружена. Разница в показании датчиков при давлении 4.7 кгс/см2 и состоянием "покоя" датчиков называется запасом прочности защитной оболочки.

Измерительная аппаратура системы предназначена для оперативного сбора измеряемой информации по цифровым каналам и последующей выдачи собранной информации в программные модули на ПЭВМ оператора. 

Информационным и управляющим компонентом системы является программная часть, которая состоит из ПЭВМ пользователя и установленного программного обеспечения. Программные модули системы осуществляют сбор, накопление и представление измеренной информации, а также расчет физических величин по индивидуальным характеристикам датчиков.

Программа осуществляет мониторинг измерений СИП. Система содержит до 256 измерительных каналов СИП. Опыт станций показывает, что в оболочку обычно монтируется не более 200 струнных датчиков. Измерительная характеристика канала - сопротивление канала (для контроля состояния измеряемого канала), сопротивление датчика (для контроля состояния датчика) и период (для расчета физической величины, выдаваемой датчиком). Программа связана с информационной базой данных, осуществляющей хранение измеренной и рассчитанной информации. Программные модули находятся на персональной машине оператора и представляют измеряемую информацию в режиме реального времени.

Система "Струна" установлена и успешно функционирует на Калининской АЭС э/блоке № 1, 2 и 3 и Ростовской АЭС э/блоке № 1 и 2. Система позволяет проводить периодическую оценку целостности защитной оболочки энергоблока АЭС с использованием показаний струнных измерительных преобразователей, вмонтированных в защитную оболочку.

Рецензенты:

  • Бодин О. Н., д.т.н., профессор кафедры "Информационно-измерительная техника" ФГБОУ ВПО "Пензенский Государственный университет", г. Пенза.
  • Громков Н. В., д.т.н., профессор кафедры "Нано и микроэлектроники" ФГБОУ ВПО "Пензенский Государственный университет", г. Пенза.

Библиографическая ссылка

Зверев М.С., Голованов Д.А., Матвеев А.И., Коряшкин А.С. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ ЭНЕРГОБЛОКА АЭС С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ РАСТЯЖЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИИ, ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=5480 (дата обращения: 19.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074