На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Рассмотрение системы аварийного расхолаживания высокого и низкого давлений, назначения, принципа работы борного регулирования. Изучение устройства составных частей анализатора, пульта измерительного базового, концентратометров НАР 12М, УНО-60М-01.

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 25.03.2010. Сдан: 2010. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)"
ФАКУЛЬТЕТ Открытого заочного и очно-заочного образования
КАФЕДРА Электротехника и автоматика
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств"
УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой ___
___________ ___________
(Подпись) (ФИО)
"___" _________ 200__г.
ЗАДАНИЕ
на дипломный проект
Студенту Перекос Дмитрий Александрович
(Фамилия, имя, отчество)
1.Тема дипломного проекта (работы): "Модернизация нейтронных анализаторов раствора системы борного регулирования на Волгодонской АЭС"
Тема дипломного проекта (работы) утверждена приказом ректора ____- ___от ____ ____20___г.
2. Консультанты дипломного проекта (работы):
Наименование раздела, должность, ученая степень, ученое звание, ФИО
Нормативный контроль ассистент Руденко П.И.
Экономическая часть старший преподаватель, к.т.н. Драка О.Е.
По безопасности жизнедеятельности доцент, к.т.н. Рабинович Л. А.
3. Исходные данные к дипломному проекту (работе) _______________
____________________________________________________________
4. Содержание пояснительной записки к дипломному проекту (работе)
______________________________________________________
5. Перечень графического материала _____________________________
_____________________________________________________________
6. Срок сдачи студентом законченного дипломного проекта (работы)
_____________________________________________________________
7. Дата выдачи задания на дипломный проект (работу)
___________________________________________________________
Руководитель _____________________ _________________
(Фамилия, имя, отчество) (Подпись)
Задание принял к исполнению ____________ 200…г. _______________
(Дата) (Подпись)

АННОТАЦИЯ

Целью моего дипломного проекта является модернизация системы водного регулирования нейтронных анализаторов борного регулирования с целью повышения производительности и расширения технологических возможностей. Нейтронные анализаторы были разработаны на приборном заводе "Сигнал" г.Обнинск Калужской области в 80-х годах. С момента создания данной системы, она не подвергалась модернизации. В связи с появлением новых технологий, в т.ч. компьютерных, возникла необходимость в модернизации данной системы позволит в конечном итоге облегчить труд оператора и сократить технологическое время в процессе.

В первой главе описана сама система борного регулирования. Рассмотрены основные системы безопасности реакторной установки. И рассмотрена система регулирования борного концентрата. Описана работа анализатора.

Во второй главе рассмотрены существующая система нейтронного анализатора НАР-Б, его достоинства и недостатки.

В третьей части рассмотрены описание модернизированной системы нейтронного концентратомера НАР-12М, его достоинства и недостатки.

В экономической части определяется расчет трудоемкости проектирования и расчет затрат на разработку, создание и внедрение цифровой системы управления.

В разделе по безопасности жизнедеятельности рассмотрены три вопроса:
1) охрана труда: рассмотрели организацию и улучшение условий труда на рабочем месте оператора;
2) экология: Выявили, что никаких экологически вредных воздействий на окружающую среду объект не оказывает;
3) чрезвычайные ситуации: мы рассмотрели аварии разного характера, меры безопасности, действия персонала в чрезвычайной ситуации, техническое обслуживание АСУ ТП, техногенную ситуацию связанную с использованием анализаторов и концентратомеров НАР.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Ведомость дипломного проекта
Введение
Перечень условных сокращений
1. Описание работы и назначение борного регулирования
1.1 Назначение борного регулирования
1.2 Система борного регулирования
1.2.1 Система аварийного расхолаживания низкого давления
1.2.2 Система аварийного расхолаживания высокого давления
1.3 Принцип работы анализаторов и концентратомеров
1.4 Модернизация нейтронных анализаторов и концентратомеров на технологических позициях
2. Работа и состав анализаторов НАР-Б
2.1 Устройство и работа составных частей анализатора
2.2 Пульт измерительный базовый ПИБ
2.2.1 Конструкция пульта измерительного базового
2.2.2 Устройство и работа отдельных блоков ПИБ
3. Работа и состав концентратомеров НАР 12М
3.1 Назначение и технические характеристики НАР-12М.
3.2 Устройство и работа концентратомера НАР-12М
3.2.1 Устройство и работа датчика НАР-12М
3.2.2 Подготовка датчика к монтажу3.2.3 Подготовка к работе НАР-12М
3.2.4 Подготовка к поверке НАР-12М
3.2.5 Проведение поверки НАР-12М
3.3 Описание и работа УНО 60М-01
3.3.1 Устройство и работа УНО-60М
3.3.2 Состав УНО-60М-01
3.3.3 Устройство и работа УНО-60М-01
3.3.4 Работа основных компонентов УНО-60М-01
4. Экономическая часть
4.1 Технико-экономическое обоснование необходимости АСУ ТП
4.2 Расчет капитальных вложений на покупку средств измерения, регистрации и контроля, входящих в АСУ ТП
4.2.1 Годовые расходы на электроэнергию
5. Безопасность жизнедеятельности
5.1 Охрана труда на АЭС
5.1.1 Общие вопросы охраны труда на АЭС
5.1.2 Обеспечение благоприятных условий труда пользователя АСУ ТП
5.1.3 Электробезопасность
5.1.4 Вентиляция и отопление
5.1.5 Освещение производственных помещений
5.1.6 Защита от шума и вибрации
5.1.7 Электромагнитное излучение компьютеров
5.1.8 Радиационная безопасность
5.1.9 Пожарная профилактика
5.2 Чрезвычайные положения
5.2.1 Действия персонала в аварийных ситуациях
5.2.5 Действия персонала в аварийной ситуации связанные с АСУ ТП
5.2.6 Техногенная ситуация связанная с использованием анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12
5.3 Экологический аспект
5.3.1 Экологическая аспект на АЭС
Заключение
Библиографический список
Приложение А. Схема принципиальная линии борного регулирования с навесным датчиком НАР-12М
Приложение Б. Схема принципиальная линии борного регулирования с погружным датчиком НАР-12М
Приложение В. Схема принципиальная анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12М
Приложение Г. Чертёж общего вида навесного датчика анализатора НАР-Б
Приложение Д. Чертёж общего вида датчика погружного нейтронного анализатора НАР-Б
Приложение Е. Чертёж общего вида датчика погружного концентратомера НАР-12М
Приложение Ж. Схема монтажная подключения датчиков, пультов, вторичных приборов нейтронных анализаторов
Приложение З. Чертёж общего вида навесного датчика концентратомера НАР-12М
Приложение И. Чертёж общего вида концентратомера
НАР-12М с измерительной камерой
Поз.
Обозн.
Обозначение
Наименование
Кол
Примечания
Текстовые документы
А4
2203.Д.006.595.00.01.П3
Пояснительная записка

Графические документы
А1
2203.Д.06.595.00.00_Д
Схема борного регулирования с навесным датчиком НАР-12М
1
А1
2203.Д.06.595.01.00_Д
Схема борного регулирования с погружным датчиком НАР-12М
1
А1
2203.Д.06.595.02.00_Д
Функциональная схема анализатора
1
А1
2203.Д.06.595.03.00_Д
Схема соединения датчиков и пультов анализаторов
1
А1
2203.Д.05.595.04.00_ВО
Общий вид навесного датчика НАР-Б
1
А1
2203.Д.05.595.05.00_ВО
Общий вид погружного датчика НАР-Б
1
А1
2203.Д.05.595.06.00_ВО
Общий вид навесного датчика НАР-12М
1
А1
2203.Д.05.595.07.00_ВО
Общий вид погружного датчика НАР-12М
1
А1
2203.Д.05.595.07.08_ВО
Общий вид датчика НАР-12М с измерительной камерой
1

2203. Д. 06. 595. 00. 00_ Д
Изм
Лист
№ документа
Под-пись
Дата.
Разработал.
ПерекосД.А..

Ведомость к дипломному

проекту
Лит.
Лист
Листов
Проверил.
Баран С.А.
1
1
Т. контр.
ВИЮРГТУ, 5 курс, гр. АП-01-З2.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация производственных процессов - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Она приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин.

Задача автоматизации систем управления становится все более актуальной. Это связано с физическим и моральным износом старой автоматики.

Решение данной задачи на базе сельсиновых и дискриминационных настроек концентратомеров, связано с большими трудозатратами и недостаточно эффективно. Радикальным решением проблемы является модернизация существующей системы водного регулирования в теплоносителе первого контура АЭС типа ВВЭР-1000.

Однако такой способ требует "крутых" единовременных затрат, длительного простоя оборудования, серьёзной подготовки персонала.

Альтернативой этому способу является внедрение относительно недорогой системы, которая впишется в существующую систему дистанционного автоматизированного управления и со временем позволит все слабые звенья во всей системе управления.

В связи с этим, в данном дипломном проекте разрабатывается автоматизированная система управления технологическим процессом, а именно системы борного регулирования в теплоносителе первого контура АЭС типа ВВЭР-1000, которая позволит повысить эффективность производства; увеличить ресурс оборудования; упростить его обслуживание; уменьшить простои и исключить аварийные ситуации.

Перечень условных сокращений

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;
БЩУ - блочный щит управления;
ВоАЭС - Волгодонская Атомная Электростанция;
ВВЭР-1000 - водо-водяной электрический реактор;
ВХР - водно-химическое регулирование;
МКУ - минимально контролируемый уровень;
НАР-Б - нейтронный анализатор раствора базовый;
НАР-12 - нейтронный анализатор раствора модификации 12;
УНО-60М - устройство обработки информации;
ПИБ - пульт измерительный базовый;
СВО - система водной отчистки;
БЩУ - блочный щит управления;
РЩУ - резервный щит управления;
КИП - контрольно-измерительные приборы;
РО - реакторное отделение;
ГЕ - гидроёмкость;
САОЗ - система автоматического охлаждения зоны реактора;
СБ - система безопасности;
АУПТ - автоматическая установка пожаротушения;
СИ-19Н - счётчик нейтронов;
ИБН - источник быстрых нейтронов;
ПК - персональный компьютер;
БДИН - блок детектирования нейтронов;
УД - усилитель дискриминатор;
ПФ - плата фильтров;
ПН - преобразователь напряжения;
ВВ - высоковольтный выпрямитель;
ТК - термоконтактор;
БСД - блок счёта динамического;
ВФК - Вычитатель конструктивного фона;
БЗГ - блок задающего генератора;
БД - блок делителей;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
Сч - счёт;
БСС - блок счёта статического;
БАП - блок аналогового преобразования;
БСН - блок стабилизации напряжения;
ГТ - генератор стабильного тока;
БУИ - блок управления индикацией;
БВФ - блок вычитания фона;
ПЭ - пъезоэлемент;
СС - схема совпадений;
БИД - блок изменения уровня дискриминации;
ППА - плата предварительной обработки;
БСЧ - блок счётчиков;
БВА - блок ввода/вывода;
УСО - устройства связи с объектами.
1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ И НАЗНАЧЕНИЕ БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
1.1 НАЗНАЧЕНИЕ БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Начиная с 1963 года борное регулирование, используется практически на всех мощных энергетических реакторах с водой под давлением. Оценивая влияние борной кислоты на организацию водно-химического регулирования ВХР первого контура, нужно принимать во внимание необходимость введения сильного основания КОН. В воду первого контура для поддержания оптимального значения pH (при рабочей температуре первого контура) в пределах 6,9-7,1. В течение всей кампании и уменьшения скорости коррозии конструктивных материалов при поддержании требуемой концентрации борной кислоты.
Для получения приемлемой длительности работы реактора (так называемой "кампании реактора") в него необходимо загрузить сверхкритическое количество ядерного топлива. Созданный при этом в реакторе запас реактивности необходимо компенсировать. В современных реакторах типа ВВЭР созданный запас реактивности компенсируется механическими органами регулирования и жидким поглотителем - борной кислотой, растворенной в воде первого контура.
Борное регулирование предназначена для компенсации медленных изменений реактивности и поддержания реактора в критическом состоянии при ксеноновом отравлении в режиме сброса нагрузки, а так же для изменения концентрации борной кислоты в режимах пуска и останова блока.
При замедлении нейтронов в воде происходит разрыв первичных связей молекул воды и образование свободного водорода. Аналогичное действие оказывает гамма- и бета-излучение. Радиолитическое разложение воды, протекающее по реакции: 2Н2О = 2Н2 + О2 обратимо, т.е. образующиеся радикалы могут рекомбинировать, но присутствие в теплоносителе первого контура борной кислоты сдвигает реакцию вправо в сторону разложения воды.
Такая форма управления реактивностью называется жидкостным регулированием.
Борное регулирование состоит в том, что избыточная реактивность при пуске реакторной установки после перегрузки компенсируется вводом в теплоноситель первого контура жидкого поглотителя нейтронов - борной кислоты. В ходе работы реакторной установки на мощности производится постепенное плавное уменьшение концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура путем водообмена для компенсации выгорания ядерного топлива.
Имеется много причин для использования растворенных в теплоносителе поглотителей. При этом уменьшается количество поглощающих стержней вместе с приводами и электрооборудованием схемы управления, что приводит к экономии затрат.
Борная кислота равномерно распределяется в теплоносителе первого контура, и поэтому при изменении ее концентрации не нарушается распределение энерговыделения в активной зоне.
Естественный бор состоит из двух изотопов (19% бора-10 и 81% бора-11), первый из которых имеет очень высокое сечение поглощения тепловых нейтронов (3838 б).
Естественный бор имеет более низкую поглощающую способность (750 б) из-за разбавления бора-10 бором-11. Борная кислота обладает целым рядом важных преимуществ по сравнению с другими растворимыми в воде поглотителями нейтронов - нейтронными ядрами: борная кислота хорошо растворима в воде и ее растворимость растет с повышением температуры; она практически не реагирует с материалами первого контура, причем ее инертность растет с повышением температуры; она не откладывается и не дает соединений, способных откладываться на внутренних поверхностях конструкционных элементов реакторной установки.
Различные операции, связанные с изменением концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура, условно называют борным регулированием. Для увеличения концентрации раствора борной кислоты в первом контуре концентрированный раствор борной кислоты подается в первом контур подпиточными насосами. Чтобы уменьшить концентрацию, можно использовать систему продувки-подпитки (слив теплоносителя первого контура с текущим содержанием бора и замену его чистым дистиллятом), или поглощение борной кислоты анионитными фильтрами СВО-2. Соответственно для осуществления борного регулирования в составе оборудования реакторного отделения должны иметься баки для хранения раствора борной кислоты и насосы для его подачи к потребителям. Для выполнения указанных выше задач имеются системы боросодержащей воды и борного концентрата. Оборудование систем боросодержащей воды и борного концентрата маркируется латинскими буквами TB.
Системы боросодержащей воды и борного концентрата обеспечивает определенную гибкость и автономность в работе с применяемым в технологических процессах раствором борной кислоты, а также создают оперативный резервный объем раствором борной кислоты, использующегося при регулировании мощности и останове реакторной установки.
Система борного концентрата TB10 предназначена для создания запаса и хранения борного концентрата в баках TB10B01,02; подачи его в первый контур насосами TB10D02-04 при борном регулировании в режиме нормальной эксплуатации и аварийных режимах энергоблока; а также для подачи борного концентрата для очистки на СВО-6 насосом TB10D01.
Система боросодержащей воды TB30 предназначена для создания запаса и хранения боросодержащей воды в баках TB30B01,02; заполнения первого контура, подпитки бассейна выдержки и баков TQ10,20,30B01 насосом TB30D03; приема воды при дренировании первого контура, баков TQ10,20,30B01 или БВ; или ведении водообмена; приема воды после отмывки концевых уплотнений ГЦН; а также подачи боросодержащей воды для очистки на СВО-6 насосами TB30D01-02. Насосы TB30D01-02 также могут быть использованы для подпитки БВ и баков TQ10,20,30B01.
Монжюс боросодержащей воды TB10B03 предназначен для приема воды из баков TQ14,24,34B01, баков борного концентрата TB10B01,02 при их переливе или дренировании. Опорожнение монжюса осуществляется по проекту только сжатым воздухом системы TP в баки TB30B01,02.
В составе систем боросодержащей воды и борного концентрата имеется следующее технологическое оборудование:
- насос борного концентрата ТB10DO1;
- насосы борного концентрата ТB10DO2,03,04;
- баки борного концентрата ТB10В01,02;
- насосы боросодержащей воды ТB30DO1,02;
- насос заполнения 1 контура ТB30DO3;
- баки боросодержащей воды ТB30В01,02;
- монжюс боросодержащей воды TB10B03
- трубопроводы, арматура, КИП.
Все оборудование систем боросодержащей воды и борного концентрата расположено на отметках -4.2 и 0.0 в обстройке реакторного отделения. При выборе конструкционных материалов, из которых изготовлено оборудование систем, учитывались: рабочие параметры систем, свойства среды, коррозионная стойкость материалов в рабочей среде и дезактивирующих растворах. Исходя из условий работы оборудования, трубопроводов и арматуры в качестве основного конструкционного материала принята коррозионно-стойкая нержавеющая сталь типа 08Х18Н10Т или ей подобная.
Борное регулирование является основной частью системы управления реактора и позволяет изменять концентрацию борной кислоты в теплоносителе первого контура со скоростью 15-20% в час от текущей концентрации бора. При возникновении сигнала АЗ в любом режиме закрывается арматуры на линиях подачи дистиллята от деаэратора борного регулирования на всос подпиточного насоса и арматура на подпитку чистым дистиллятом.
Сочетание борной системы регулирования с механической позволяет улучшить маневренные характеристики блока. Оборудование реакторной установки и применяемое оборудование системы продувки-подпитки допускает возможность их использования в маневренных блоках.
1.2 СИСТЕМА БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
При эксплуатации АЭС решающее значение имеет безопасность работы реакторной установки. Один из основополагающих принципов, на котором базируется безопасность работы реакторной установки - это ограничение последствий возможных аварий. В соответствии с требованиями ОПБ-88 в проектах реакторной установки должны иметься средства, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий.
Наиболее опасны аварии с потерей теплоносителя первого контура, вызываемые повреждением оборудования и трубопроводов.
В случае значительной течи давление в контуре быстро снижается, и охлаждение может производиться сначала борированной водой, автоматически подаваемой из ГЕ САОЗ, а затем от системы аварийно-планового расхолаживания. В случае же малой или средней течи для восполнения потери теплоносителя требуется установка насосов высокого давления.
Также очень опасны разрывы трубопроводов и паропроводов второго контура, которые приводят к резкому падения давления во второй контуре и увеличению теплообмена между первым и вторым контуром. Это приводит к интенсивному снижению температуры теплоносителя первого контура и, при отрицательных температурных коэффициентах реактивности, к увеличению мощности реактора. Для поддержания реакторной установки в безопасном подкритическом состоянии в данном случае необходимо производить ввод в первый контур раствора борной кислоты, что требует установки высоконапорных насосов суммарной производительностью до 200 м3/час (с учетом не включения одного насоса) и малым временем запаздывания поступления воды в первый контур.
Для этих целей и служит система аварийного ввода бора высокого давления. Система аварийного ввода бора предназначена для аварийной подачи высококонцентрированного раствора бора в первый контур при авариях, связанных с выделением положительной реактивности в активной зоне реактора с сохранением высокого давления в первом контуре, а также в режимах, связанных с разуплотнением первого контура.
1.2.1 Система аварийного расхолаживания низкого давления
Все это обуславливает необходимость в аварийной системе охлаждения активной зоны, способной вступить в действие при нарушении циркуляции теплоносителя в контуре охлаждения реактора. В соответствии со всем вышесказанным на АЭС с ВВЭР-1000 и имеется система аварийно-планового расхолаживания низкого давления, предназначенная для:
- аварийного расхолаживания активной зоны и последующего отвода остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением первого контура;
- планового расхолаживания во время останова реакторной установки и отвода остаточных тепловыделений активной зоны при проведении перегрузки;
- отвода остаточных тепловыделений при проведении ремонтных работ на оборудовании реакторной установки со снижением уровня теплоносителя в реакторе, до оси патрубков холодных ниток петель без выгрузки зоны.
обеспечить подачу в контур борного раствора с концентрацией не менее 16 кг/см2 борной кислоты, в начальный момент.
обеспечить подачу воды в аварийных ситуациях не позднее, чем через 35-40 сек с момента достижения давления в первом контуре 21 кгс/см2;
она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
- система должна работать как во время аварийных ситуаций, так и в послеаварийный период (в течение всего периода нахождения топлива в активной зоне);
- система должна иметь возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности;
- система обеспечивает защиту первом контура от переопрессовки в холодном состоянии;
- она должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.
Система САОЗ совмещает функции устройства нормальной эксплуатации и защитного устройства. Как защитная система безопасности, система обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах, как устройство нормальной эксплуатации
обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания.
В соответствии с принципами единичного отказа и необнаруженного отказа система выполнена из 3 каналов, каждый из которых может выполнять функции всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.
Система аварийно-планового расхолаживания является защитной системой безопасности и относится к 1 категории сейсмостойкости. Пространственное разделение каналов с установкой стен и перекрытий, огнестойкостью не менее 1,5 часа, и наличие системы АУПТ кабельных помещений позволяет сохранять работоспособность системы при пожаре в одном из каналов.
В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийно-планового расхолаживания выполнена их трех каналов, каждая из которых может выполнять назначение всей системы. САОЗ (активная часть) низкого давления состоит из трех каналов TQ12, TQ22 и TQ32 (смотреть приложение А). Каждый из каналов TQ12,22,32 включает в себя:
- насос аварийного расхолаживания TQ12(22,32)D01;
- бак аварийного запаса бора TQ10,20,30B01;
- теплообменник аварийного расхолаживания TQ10(20,30)W01;
- трубопровод Ду600, связывающий бак TQ10(20,30)B01, теплообменник TQ10(20,30)W01 и насос TQ12(22,32)D01;
- трубопровод Ду300, связывающий насос TQ12(22,32)D01 c первым контуром;
- трубопровод Ду300 отбора воды из 1 контура;
- вспомогательные трубопроводы и арматуру.
Все три канала системы обеспечивают подачу борированной воды в верхнюю и нижнюю камеры смешения реактора; в режиме ремонтного расхолаживания вода подается только в верхнюю камеру. Два канала системы подключаются к трубопроводам связи ГЕ САОЗ - реактор, а третий канал - к горячей и холодной ниткам одной из циркуляционных петель: 1 канал - к холодной и горячей ниткам петли №1; 2 канал- к YT13,14BO1; 3 канал-YT11,12BO1.
На напорной линии насоса аварийного расхолаживания устанавливается оперативная арматура, обратные клапаны, а также нормально открытая арматура, которые обеспечивают необходимое направление движения теплоносителя в режимах аварийного и планового расхолаживания. Энергоснабжение арматуры осуществляется от того же канала безопасности (2 категория надежного питания), что и двигатель насоса аварийного расхолаживания.
Установленные последовательно два обратных клапана, задвижки с дренажем обеспечивают отсечение высокого давления от низкого. Для защиты оборудования и всасывающих трубопроводов системы вне герметичной части от превышения давления на линии планового расхолаживания в герметичной части установлены предохранительные клапана.
По всосу система подключается к баку-приямку ГА-201 герметичной оболочки, а также к холодной или горячей нитке четвертой петли ГЦК (линия планового и ремонтного расхолаживания).
Бак аварийного запаса борной кислоты TQ10-30B01 представляет собой Г - образное облицованное нержавеющей сталью помещение, входящее в состав герметичной зоны реакторного отделения. Верхняя часть бака образована перекрытием на отметке 13.2, соединенным с баком тремя независимыми сливными устройствами F = 1,0 м2 в помещенияхГА-306/1,2,3. Упомянутое перекрытие является нижней эксплуатационной отметкой герметичного объема оболочки, с которой путем организации уклонов предусматривается слив поступающей воды в бак.
Бак-приямок выполнен из железобетона с облицовкой из нержавеющей стали, заанкерованной в бетон с учетом действия аварийных нагрузок. Для возможности контроля за протечками между нержавеющей облицовкой и бетонной поверхностью выполнен слой второй облицовки из углеродистой стали. Люки бака выступают над полом помещений на 200 мм и закрыты нержавеющими металлическими решетками.
При аварии вода из помещений ГА-306/1,2,3 попадает в грязные отсеки ГА-201 через эти три приемных люка, над которыми и установлены решетки, не допускающие попадания в бак-приямок крупных частей изоляции или других посторонних предметов.
В чистые отсеки вода попадает, проходя через шестирядные нержавеющие сетки специальной конструкции, установленных поперек бака-приямка около каждого приемного отверстия и делящих бак-приямок на чистое и грязное отделение.
Концентрация борной кислоты в баке измеряется периодически, после предварительного перемешивания раствора бора, находящегося в баке. Концентрация автоматически измеряется на напоре насосов аварийного расхолаживания при помощи нейтронных анализаторов типа НАР-12М. Для создания возможности перемешивания раствора борной кислоты в баке внутри его предусмотрен раздаточный коллектор, к которому присоединены линии рециркуляции Dy150 с дроссельной шайбой TQ12-32E02 и арматурой TQ12-32S02,03 от каждого насоса. Коллектор представляет собой трубопровод с равномерно размещенными отверстиями, размещенный в баке и повторяющий его конфигурацию.
Отбор борного раствора из бака-приямка ГА-201 к насосам аварийных систем выполнен с установкой рассекателей, установленных в баке на всасывающие трубопроводы СБ, чтобы с учетом понижения уровня раствора борной кислоты в ГА-201 исключить подсасывание парогазовой смеси в период аварийных режимов и исключить выход насосов из строя.
Падение давления на фильтрующих сетках бака-приямка достаточно мало, чтобы обеспечить требуемую величину располагаемого подпора на всасе насосов аварийных систем. Допустимые суммарные гидравлические потери на рассекателе и сетчатом устройстве одного канала - не более 0,3 кгс/см2 при расходе через одно любое устройство - до 2500 м3/час раствора.
Общий объем бака - 680 м3. Указанный необходимый объем был вычислен исходя из расчетных проектных потерь 300 м3 и оставшегося уровня 1,5 м.
При работе блока на мощности, в аварийной ситуации с разгерметизацией первого контура система подключена к баку-приямку, во всех остальных режимах забор воды производится из 4 петли ГЦК.
Для обеспечения заданной скорости расхолаживания 1 контура при плановом расхолаживании и аварийном расхолаживании при целом первом контуре на трубопроводе перед теплообменником САОЗ и на байпасе теплообменника установлено два регулирующих клапана.
Насос аварийного расхолаживания имеет линию рециркуляции Dy150 с дроссельной шайбой TQ12-32E02 и арматурой TQ12-32S02,03 (именуемую операторами БЩУ большой рециркуляцией), которая обеспечивает опробование насоса на ГА-201 с расходом до 248 м3/час. Насос аварийного расхолаживания также имеет линию рециркуляции Dy50 с дроссельной шайбой TQ12-32E10 без арматуры (именуемую операторами БЩУ малой рециркуляцией), которая обеспечивает лишь кратковременное опробование насоса. Нежелательность длительной работы насоса по линии малой рециркуляции определяется тем, что она рассчитана на расход до 15 м3/час, насосы при этом работают вне зоны рабочей характеристики, с малым расходом и повышенной вибрацией.
САОЗ допускает работу насосов с минимальной подачей 16 м3/час только в течение 10% времени от общей наработки до капитального ремонта.
На напоре насоса аварийного расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.
Всасывающая линия системы аварийно-планового расхолаживания TQ40 от 1 контура к насосам TQ12(22,32)D01 рассчитана на давление до 21 кгс/см2; давление гидроиспытаний - 29 кгс/см2. Для защиты всасывающего трубопровода систем САОЗ от переопрессовки проектом предусмотрена установка на всасывающей линии планового расхолаживания предохранительных клапанов. Используются предохранительные клапаны прямого действия типа СППК4-150 или Р55189-150, настраиваемые на давление срабатывания 21,6 - 22,1 кгс/см2. Сброс среды при срабатывании ПК производится на пол помещений ГА 306/2,3. Производительность предохранительных клапанов по проекту выбрана исходя из условия ложного включения одного насоса ввода бора высокого давления или двух подпиточных насосов. Пропускная способность предохранительных клапанов типа СППК4-150 составляет 200 м3/час (каждого) при полном открытии.
Клапаны регулирующие TQ41,42,43S03,04 устанавливаются на байпасе теплообменника и на трубопроводе перед теплообменником САОЗ, служат для обеспечения заданной скорости расхолаживания первого контура при плановом расхолаживании и аварийном расхолаживании.
Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийно-планового расхолаживания. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента появления дефекта по разрешенной ГИС заявке, при условии подтверждения работоспособности двух других каналов.
Плановое расхолаживание энергоблока проводится в 2 этапа:
1) система аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32 на первом этапе расхолаживание проводится со скоростью 300 с/час сбросом пара из парогенераторов в конденсатор турбины;
2) второй этап расхолаживания начинается при достижении t1к = 150 0С и Р1к < 18 кгс/см2. Ввод в работу системы аварийно-планового расхолаживания возможен только на этом этапе, так как она рассчитана на низкое давление.
Ввод в работу системы аварийно-планового расхолаживания начинается со сборки технологической схемы всаса насосов TQ12(22,32)D01 из первого контура последовательным открытием TQ40S01(02),03(04); закрытием TQ10(20,30)S01 и открытием TQ41-43S01,02.
В этом режиме особенно тщательно необходимо контролировать давление в перовм контуре: 15 < Р1к < 18 кгс/см2. Это связано с тем, что при давлении в первом контуре ниже 15 кгс/см2 эксплуатация ГЦН запрещается, а при повышении давления 1 к > 18 кгс/см2 закрываются TQ40S01-05 действием защит TQS121(I,II,III), TQ111,115,119(I,II,III) и всас насосов TQ12(22,32)D01 переходит обратно на ГА-201 через TQ10(20,30)S01.
Открывать задвижки TQ41(42,43)S01,02 нужно плавно, шагами, для того, чтобы медленно поставить под давление всасывающий тракт системы аварийно-планового расхолаживания.
Далее необходимо провести разогрев системы аварийно-планового расхолаживания перед ее подключением на первый контур. Трубопроводы до задвижек TQ12(22,32)S04 должны быть прогреты таким образом, чтобы разность между их температурой и температурой первого контура была менее 60 0С.
Для разогрева трубопроводов насосы САОЗ TQ12(22,32)D01 включаются на малую рециркуляцию через дроссельную шайбу TQ12(22,32)E10 и, в дальнейшем, переводятся на рециркуляцию через TQ41(42,43)S05. Участок отбора воды из первого контура до задвижек TQ40S03,04 разогревается открытием контрольного дренажа TQ40S06. Иногда для ускорения процесса разогрева кратковременно подрывают TQ12(22,32)S02,03 для подмешивания в тракт горячей воды из первого контура.
Предусматривается совместная одновременная работа спринклерного насоса TQ11(21,31)D01 и насоса аварийно - планового расхолаживания TQ12(22,32)D01, имеющих общие теплообменники САОЗ TQ10(20,30)W01, бак аварийного запаса бора и всасывающие трубопроводы Dy600.
В основу проекта групп аварийного ввода бора высокого давления TQ13,23,33 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ним со стороны реакторной установки:
1) обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом не менее 130 м3/час и начальной концентрацией 40 гр/кг в диапазоне давлений первого контура 90 - 15 кгс/см2, а при давлении в первом контуре 100 кгс/см2 - не менее 100 м3/час;
2) обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления из бака-приямка под оболочкой при авариях, связанных с течью первого контура, в течение времени, необходимого для расхолаживания блока и отвода остаточных тепловыделений;
3) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
4) обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 35 - 40 секунд с момента достижения давления в первом контуре 90 кгс/см2 от насоса аварийного ввода бора высокого давления;
5) она должна иметь трехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.
В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийного ввода бора выполнена из трех идентичных каналов, каждый из которых может выполнять назначение всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.
Система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал состоит из двух групп - TQ13(23,33) и TQ14(24,34) показанные в приложении Б.
В основу проекта групп аварийного ввода бора высокого давления TQ13,23,33 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ним со стороны реакторной установки:
- обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом не менее 130 м3/час и начальной концентрацией 40 гр/кг в диапазоне давлений первого контура 90 - 15 кгс/см2, а при давлении в первом контуре 100 кгс/см2 - не менее 100 м3/час;
- обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления из бака-приямка под оболочкой при авариях, связанных с течью первого контура, в течение времени, необходимого для расхолаживания блока и отвода остаточных тепловыделений;
- она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
- обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 35 - 40 секунд с момента достижения давления в первом контуре 90 кгс/см2 от насоса аварийного ввода бора высокого давления;
- должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.
В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийного ввода бора выполнена из трех идентичных каналов, каждый из которых может выполнять назначение всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.
Система аварийного ввода бора является защитной системой безопасности и относится к первой категории сейсмостойкости.
Группа системы аварийного ввода бора TQ13(23,33) состоит из трех независимых каналов, каждый из которых включает в себя следующее технологическое оборудование:
- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ13(23,33)B01;
- насосный агрегат аварийного ввода бора TQ13(23,33)D01;
- мехфильтр TQ13N01;
- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ14(24,34)B01;
- насосный агрегат аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34)D01;
- трубопроводы, арматуру, дроссельные шайбы и КИП.
Упрощенная схема группы аварийного ввода бора (на примере канала TQ13 и канала TQ14) показана в приложении Б.
Для отвода возможных протечек через обратные клапана из полости между быстродействующими вентилями выполнен дренаж в систему оргпротечек, снабженный дроссельной шайбой TQ13(23,33)E03 и электроприводным вентилем TQ13(23,33)S09.
На напорном трубопроводе насоса TQ13(23,33)D01 установлена дроссельная шайба TQ13(23,33)E02 для обеспечения надежной работы насоса при снижении давления в первом контуре ниже 40 кгс/см2. Указанная шайба обеспечивает работу насоса в рабочей части характеристики при любых противодавлениях в первом контуре, вплоть до 1 кгс/см2, что позволяет использовать насос в аварийных ситуациях и при давлениях менее 15 кгс/см2.
Имеется линия рециркуляции с арматурой TQ13(23,33)S05,06 на бак TQ13(23,33)B01, обеспечивающая опробование насоса и его работу в режиме ступенчатого пуска и аварийных ситуациях, когда отсутствуют технологические условия на подачу борного раствора в первый контур. Арматура на линии рециркуляции управляется автоматически по технологическому параметру (расходу насоса), обеспечивая работу насоса в рабочей части характеристики.
Обратные клапаны, баки аварийного запаса бора и оперативная арматура находятся в герметичной части защитной оболочки, остальное оборудование системы располагается в негерметичной части.
Напорные трубопроводы насосов TQ13(23,33)D01 объединяются с трубопроводами от TQ14(24,34)D01 соответственно и врезаются:
от TQ13D01 - в холодную нитку петли N01;
от TQ23D01 - в холодную нитку петли N04;
от TQ33D01 - в холодную нитку петли N03.
Врезка напорных трубопроводов аварийного ввода бора Dy150 всех трех СБ в холодные нитки петель выполнена с установкой сужающих устройств TQ13,23,33H01, ограничивающих утечку из первого контура в случае разрыва указанных напорных трубопроводов.
Каналы аварийного ввода бора TQ13(23,33) обеспечивают подачу в реактор раствора борной кислоты в начале концентрацией 40 гр/кг из баков TQ13(23,33)B01 объемом 15 м3, а после их опорожнения - раствора бора с концентрацией 16 гр/кг из бака-приямка герметичной оболочки ГА-201 объемом 680 м3.
Бак TQ13(23,33)B01, расположенные в помещениях обстройки реакторного отделения помещение ГА-036/1,2,3 соответственно, предназначен для хранения аварийного запаса раствора борной кислоты концентрацией 40 гр/л.
Основными параметрами, характеризующими нормальное функционирование группы аварийного ввода бора, являются давление на напоре насосов аварийного ввода бора TQ13-33D01, а также обеспечиваемые ими расходы раствора борной кислоты. Для измерения указанных параметров и вывода информации на рабочее место оператора технолога (РМОТ) и на средства унифицированного комплекса технических средств (УКТС) используются измерительные преобразователи давления типа "Метран", термопреобразователи сопротивления типа ТСП-8053, анализаторы бора типа НАР-12М.
При аварии основным видом управления для насосов TQ13(23,33)D01 является автоматическое управление по командам защит САОЗ, реализуемое через аппаратуру ступенчатого пуска, воздействующего на комплекс технических средств. Включение подсистемы аварийного ввода бора TQ13,23,33 автоматически происходит по следующим сигналам:
- обесточению, т.е. снижению напряжения менее 0,25 Uном на II ступени ПСП;
- разрывной защите первого контура ts10, когда разность между t насыщения теплоносителя первого контура и t в горячих петлях менее 10 0С;
- разрывной защите первого контура Рго > 1,3 кгс/см2, когда давление в гермооболочке более 1,3 кгс/см2;
- разрывной защите второго контура ts75, при уменьшении давления в паропроводе до 50 кгс/см2 и увеличении разности температур насыщения первого и второго контуров до 75 0С.
При срабатывании любой из этих защит автоматически включается насос TQ13(23,33)D01, открывается напорная арматура TQ13(23,33)S07, и если давление в первом контуре из-за течи упадет ниже 110 кгс/см2, то начнется поступление воды от насосов в первый контур. Имеющаяся на блоках 1-3 вторая арматура TQ13(23,33)S08 на напорной линии от насосов в первый контур согласно алгоритмов технических защит и блокировок всегда открыта (блокировки TQS31,41,51 для 1,2,3 СБ соответственно).
При этом в случае исчерпания запаса раствора борной кислоты в баках TQ13(23,33)B01 предусмотрена работа насосов аварийного ввода бора TQ13(23,33)D01 из ГА-201 с открытием TQ13(23,33)S26.
Для исключения .зависания. давления в первом контуре при работе насосов TQ13(23,33)D01 на плотный первый контур предусмотрено снятие запрета на закрытие арматуры на напорной линии по повышению уровня в КД до 8000 мм. При повышении уровня в КД оператор может закрыть арматуру на напоре, арматура на линии ециркуляции при этом автоматически открывается. При снижении уровня в КД до 3500 мм арматура на напоре автоматически открывается, а на линии рециркуляции закрывается.
В основу проекта группы аварийного впрыска бора высокого давления TQ14,24,34 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ней со стороны реакторной установки:
обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом 6м3/час, с концентрацией 40 гр/кг при давлении в диапазоне 0-160 кгс/см2;
- она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
- она должна обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 5 минут;
- она должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.
В соответствии с требованиями ОПБ-88 на каждом энергоблоке АЭС пpедусматpивается по тpи независимых канала аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34), каждый из которых включает в себя следующее технологическое оборудование:
- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ14(24,34)B01;
- насосный агрегат аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34)D01;
- трубопроводы, арматуру, дроссельные шайбы и КИП.
На напорных трубопроводах внутри гермозоны установлены по два электро приводных быстродействующих вентиля, далее по ходу установлено четыре обратных клапана объединенных попарно-параллельно, каждая пара обратных клапанов имеет байпас, выполненный из трубопровода Ду15 с дроссельной шайбой и двумя ручными вентилями.
Всасывающие, напорные трубопроводы и трубопроводы рециркуляции насосов аварийного ввода бора высокого давления выполнены из стали 08Х18Н10Т.
Напорные трубопроводы насосов TQ14(24,34)D01 объединяются в гермооболочке с напорными трубопроводами от TQ13(23,33)D01 и врезаются:
от TQ14D01 - в холодную нитку петли N01;
от TQ24D01 - в холодную нитку петли N04;
от TQ34D01 - в холодную нитку петли N03.
Врезка напорных трубопроводов аварийного ввода бора Dy150 всех трех СБ в холодные нитки петель выполнена с установкой сужающих устройств TQ13,23,33H01, ограничивающих утечку из первого контура в случае разрыва указанных напорных трубопроводов.
Насосы TQ14(24,34)D01 имеют линии рециркуляции на бак с арматурой TQ14,24,34S03,04 и дроссельными шайбами TQ14,24,34E02.
Как уже указывалось, имеется тpи независимых канала TQ14,24,34, каждый из которых способен выполнить требуемые функции в полном объеме. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.
Баки TQ14(24,34)B01, расположенные в помещениях обстройки реакторного отделения А-123/1,2,3 соответственно, предназначены для хранения аварийного запаса раствора борной кислоты концентрацией 40 гр/л и представляют из себя цилиндрические емкости из нержавеющей стали.
Основными параметрами для контроля нормального функционирования системы является:
1) расход продувочной и подпиточной воды, их разность как показатель течи теплоносителя первого контура;
2) уровень в компенсаторе объема;
3) качественный состав подпиточной воды;
4) концентрация борной кислоты в подпиточной воде;
5) температура продувочной и подпиточной воды.
Все подсистемы технологически связаны между собой, а также со следующими системами: организованных протечек первого контура TY, системой СВО-2 TE, дистиллята TN, сжигания водорода TS10, борного концентрата TB, греющего пара низкого давления RQ, технической водой группы А и В, промконтура TF, гидроиспытаний и продувки датчиков КИП.
При работе энергоблока группа аварийного впрыска бора высокого давления TQ14-34 должна находится в дежурстве, т.е состоянии полной готовности к выполнению своих функций в случае возникновения аварии. При этом все оборудование (насосы, арматура, трубопроводы) находятся в исправном состоянии, электрические схемы собраны, в рабочем состоянии находится система КИП и сигнализации. Баки TQ14,24,34B01 должны быть заполнены необходимыми растворами раствором борной кислоты до номинального уровня.
Для защиты плунжерных насосов TQ14(24,34)D01 от работы в без расходном режиме они имеют линии рециркуляции на бак с арматурой TQ14,24,34S03,04. Причем согласно алгоритмов технологических защит и блокировок на отключенных насосах TQ14,24,34D01 арматура TQ14,24,34S03,04 автоматически открывается (блокировки TQS65,73,81 для 1,2,3 СБ соответственно).
Существует следующее требование по расходной эффективности каналов аварийного впрыска бора высокого давления TQ14-34:
- расход TQ14(24,34)D01 при P1K 160 кгс/см2 должен быть не менее 6,3 м3/час.
- работы по выводу (вводу) в ремонт (из ремонта) каналов TQ14,24,34, их испытания с подачей борного раствора в реактор, заполнение или дозаполнение баков аварийного запаса раствора борной кислоты TQ14,24,34B01, переключения, связанные с возможностью нарушения готовности к работе систем безопасности, или связанные с возможностью переопрессовки (повышения давления более 35 кгс/см2) корпуса реактора в холодном состоянии при температуре металла корпуса ниже критической температуры хрупкости в каналах TQ14,24,34 являются ядерно-опасными.
При давлении в первом контуре ниже 35 кгс/см2 и средней температуре теплоносителя первого контура ниже критической температуры хрупкости металла корпуса реактора или при работе активной части САОЗ в режиме планового расхолаживания первого контура должны быть закрыты TQ14,24,34S07,08 и разобраны их электросхемы.
1.2.2 Система аварийного расхолаживания высокого давления
Система промконтура состоит из трех насосов промконтура, двух теплообменников, дыхательного бака, трубопроводов, арматуры и потребителей охлаждающей воды.
В теплоносителе первого контура борной кислоты сдвигает реакцию вправо в сторону разложения воды.
Для выполнения указанных выше задач на блоке АЭС с ВВЭР-1000 имеется система продувки-подпитки. Система продувки-подпитки предназначена для:
- изменения концентрации поглотителя нейтронов (борной кислоты) в теплоносителе первого контура с целью регулирования реактивности по мере выгорания топлива (при изменениях нагрузки, пусках и остановах реактора);
- обеспечения во всех нормальных режимах работы блока требуемого качества теплоносителя первого контура, величина продувки-подпитки при этом составляет 20-60 тонн/час;
- для работы системы СВО-1 с пониженным расходом при разогреве или расхолаживании первого контура.
В основу проекта системы аварийно-планового расхолаживания активной зоны положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ней со стороны реакторной установки во всех ситуациях обеспечить подачу в первый контур раствора борной кис-лоты с расходом 250-300 м3/час при давлении в первом контуре 21 кгс/см2 и 700 -750 м3/час при давлении в первом контуре 1 кгс/см2 и температуру раствора борной кислоты не ниже 20 0С.
Системы безопасности должны:
1) обеспечить подачу в контур борного раствора с концентрацией не менее 16 кг/кг борной кислоты, в начальный момент;
2) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
3) обеспечить подачу воды в аварийных ситуациях не позднее, чем через 35-40 сек с момента достижения давления в первом контуре 21 кгс/см2;
4) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;
5) работать как во время аварийных ситуаций, так и в послеаварийный период (в течение всего периода нахождения топлива в активной зоне);
6) иметь возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности;
Система САОЗ совмещает функции устройства нормальной эксплуатации и защитного устройства. Как защитная система безопасности, система обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах, как устройство нормальной эксплуатации обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания В соответствии с принципами единичного отказа и необнаруженного отказа система выполнена из трёх каналов, каждый из которых может выполнять функции всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.
Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийно-планового расхолаживания. Система аварийно-планового расхолаживания является защитной системой безопасности и относится к первой категории сейсмостойкости.
При нормальной работе блока АЭС с ВВЭР-1000 система аварийно-планового расхолаживания находится в дежурстве. Это означает, что линия отбора воды из первого контура TQ40 отсечена (при P > 18 кгс/см2 закрыты TQ40S01-05, их схемы разобраны).
При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента вывода технологического канала.
По условному сигналу о разрыве 1 контура запускаются все девять насосов САОЗ (вначале насосы аварийного расхолаживания и аварийного впрыска бора, а через 30 секунд спринклерные насосы на орошение гермозоны).
Однако механизмы системы безопасности СБ обладают определенной инерционностью: запаздывание поступления воды в реактор с момента достижения давления в первом контуре 22 кгс/см2 для насосов аварийно планового расхолаживания TQ12,22,32D01 составляет порядка 35-40 секунд, время запаздывания поступления воды в реактор с момента включения насосов аварийного ввода бора TQ13,23,33D01 составляет около 8 секунд, время запаздывания поступления воды в реактор с момента включения насосов аварийного впрыска бора TQ14,24,34D01 составляет примерно 1 минуту 30 секунд. Эти данные приведены без учета разворота дизелей, то есть если в аварийной ситуации вместе с разрывом произойдет обесточение, то указанные времена запаздывания нужно увеличить на 15 сек.
При заполнении гидроемкостей САОЗ в раствор должен вводиться гидразин-гидрат в количестве, создающем концентрацию гидразина не менее 100 мг/л.
Нормирование концентрации кислорода в гидроемкостях САОЗ нецелесообразно, так как при срабатывании САОЗ в дальнейшем в активную зону подается как раствор борной кислоты, в котором содержание кислорода не нормируется, так и кислородсодержащая вода приямков. Поддержание концентрации кислорода по опыту эксплуатации должно сводиться только к обеспечению избытка гидразина в растворе борной кислоты, подаваемого в гидроемкости САОЗ при заполнении и подпитке.
Кроме того, для обеспечения требований ядерной безопасности точность измерения борной кислоты как в гидроемкостях САОЗ, так и в баках запаса борной кислоты должна быть на уровне 7%, что обеспечивает возможность автоматического контроля концентрации борной кислоты нейтронными анализаторами.
Основные трудности в процессе эксплуатации в поддержании ВХР емкостей САОЗ сводятся к обеспечению перемешивания раствора для поддержания концентраций нормируемых показателей в соответствии с требованиями нормирующей НТД по ведению ВХР первых контуров АЭС с ВВЭР и их контроля.
Пассивная часть САОЗ предназначена для быстрой подачи раствора борной кислоты 16 гр/кг в реактор для охлаждения активной зоны и ее залива в авариях с потерей теплоносителя, когда давление в первом контуре падает ниже 60 кгс/см2, при этом обеспечивается выполнение следующих функций:
а) залив и охлаждение активной зоны;
б) создание подкритичности реактора более 2 %;
в) компенсация температурных эффектов реактивности, связанных с включением и работой систем безопасности при авариях.
В соответствии с классификацией оборудования РУ по критериям безопасности система пассивной части САОЗ относится к защитным системам безопасности.
При авариях с потерей теплоносителя система подает в реактор раствор борной кислоты с концентрацией 16 гр/кг и температурой 60-70 0С при давлении в первом контуре менее 60 кгс/см2. В течение первых 30 минут после аварии не требуется вмешательство оператора в управление системой.
В режимах "малой" и "большой" течей оборудование пассивной части системы САОЗ интенсивно орошается раствором борной кислоты с концентрацией 16 г/дм3 с содержанием гидразингидрата 0,10,2 г/дм3 и едкого калия 3 г/дм3, температура раствора при этом для режима "малой" течи 2090 С, для режима "большой" течи 20150 С.
Трубопроводы от гидроёмкостей подсоединяются непосредственно к реактору. Подача раствора борной кислоты осуществляется в напорную и сборную камеры реактора.
Когда давление в реакторе падает ниже давления в гидроемкости (на 0,3 кгс/см2), обратные клапаны автоматически открываются и борированная вода из гидроёмкости поступает в реактор. Гидроёмкости должны быть заполнены раствором борной кислоты концентрацией 16 гр/кг от системы подпитки.
Объём и давление азота в гидроёмкости, гидравлическое сопротивление трубопроводов выбраны из условия обеспечения необходимого для охлаждения темпа залива раствором борной кислоты. Концентрация бора в гидроёмкостях выбрана из условия обеспечения подкритичности активной зоны реактора. Уставка на срабатывание быстродействующих запорных задвижек при снижении уровня в гидроёмкостях до L=1200 мм выбрана из условия исключения попадания азота в реактор, с учётом быстродействия отсечной арматуры. В реактор, при понижении в нём давления в результате потери теплоносителя, борированная вода подаётся из четырёх независимых гидроёмкостей. Для срабатывания гидроемкостей используется только потенциальная энергия сжатого газа.
Проектом предусматривается управление и контроль пассивной части САОЗ во всех предусмотренных проектом режимах. Средства автоматизации приняты в сейсмостойком исполнении. Для измерений предусматриваются преобразователи типа "Метран", термопреобразователи сопротивления типа ТСП-8053, анализаторы бора типа НАР-12М. Измеряемыми параметрами, характеризующими нормальное функционирования системы, являются:
- уровень в емкости САОЗ;
- концентрация борной кислоты;
- температура борной кислоты;
- температура корпуса емкости САОЗ;
- давление азота в ГЕ САОЗ;
- давление в трубопроводах САОЗ.
На панелях контура оперативного блочного щита управления БЩУ предусматриваются индивидуальные показывающие приборы типа М-316 по уровню и давлению в каждой емкости САОЗ и сигнализация положений ИПК емкостей САОЗ. Сигнализация положений обратных клапанов выведена как на панели БЩУ, так и резервном щите управления РЩУ.
Для контроля за оборудованием в условиях нормальной эксплуатации на РМОТ выведена необходимая информация по положению арматуры ИПК емкостей САОЗ и ОК, а также в цифровом виде по основным технологическим параметрам. Кроме того, на РМОТ выведена сигнализация отклонений параметров, хода и останова арматуры в промежуточном положении.
Задвижки на сливе из емкостей САОЗ YT11-14S01,02 запитаны от II категории надежного питания, управляются дистанционно с БЩУ, РЩУ и автоматически по блокировкам.
Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийного впрыска бора высокого давления TQ14,24,34.
Для измерения указанных параметров и вывода информации на РМОТ и на средства унифицированного комплекса технических средств используются измерительные преобразователи давления типа "Метран".
Аппараты управления оборудованием размещены на панелях систем безопасности, где также находятся лампы сигнализации положения упомянутого выше оборудования, индивидуальные средства контроля технологических параметров, объем которых достаточен для ведения аварийного режима в условиях отсутствия устройства внешних сигналов УВС; а также табло аварийной, предупредительной и вызывной сигнализации.
Кроме автоматического управления предусмотрено дистанционное индивидуальное управление насосами и электpифициpованной арматурой с БЩУ и РЩУ.
Ключи управления оборудованием размещены на панелях безопасности, пpибоpы контроля, управления и сигнализации системы размещены на панелях I, II, III каналов системы соответственно. Табло сигнализации.
Индивидуальное управление регулирующими органами осуществляется с БЩУ, где располагаются аппаратура выбора режима управления - автоматическое, дистанционное, команд оператора - открыть, закрыть, указатели положения регулирующих органов, а также сигнализация, показывающая по какой программе регулирования работает регулятор.
С помощью УВС реализован также ряд сервисных функций, включая контроля защит и блокировок (КЗБ), резервных технических сигналов (РТС).
К числу решений, направленных на выявление отказов и их своевременное устранение, относятся следующие решения проекта:
- контроль электропитания, появление .земли. в цепях УКТС;
- контроль рассогласования аналоговых сигналов на срабатывание много-канальных блокировок;
- реализация на УВС функций КЗБ, РТС.
В качестве вторичных приборов для вывода показаний на панели БЩУ (РЩУ) используются миллиамперметры типов КСУ, КПУ, КСМ разных модификаций, а также миллиамперметры типа М-316. Для целей автоматического регулирования применяется аппаратура типа "Каскад-22".
1.3 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ АНАЛИЗАТОРОВ И КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ
Конструктивно измерительный канал состоит из пульта измерительного, установленного на неоперативной панели БЩУ или панели на системах безопасности, и датчика, установленного на трубопроводе (навесной датчик) или в баке (погружной датчик) (смотреть приложение В). Датчик имеет два независимых канала измерения "ОСНОВНОЙ" и "РЕЗЕРВНЫЙ". Выбор измерительного канала датчика осуществляется с пульта измерительного нажатием соответствующей кнопки с надписью "ОСН" и "РЕЗ".
Нейтроны, испускаемые плутоний-бериллиевым источником, попадают в исследуемый раствор борной кислоты , где происходит их замедление при взаимодействии с ядрами водорода и поглощение ядрами изотопа 10В. Часть замедленных нейтронов отражается из раствора и попадает в чувствительный объем гелиевого счетчика СИ-19Н. Количество нейтронов, попадающих в объем счетчика, уменьшается с увеличением концентрации изотопа 10В (борной кислоты). Для обеспечения помехоустойчивости в датчике производится усиление сигнала, поступающего со счетчика нейтронов, амплитудный отбор с помощью дискриминатора и формирование импульса для трансляции сигнала на вход пульта измерительного, в котором с помощью интегрального дискриминатора происходит отделение сигнала от помехи.
В пульте измерительном происходит преобразование поступающих импульсов в выходной аналоговый сигнал 0-5 мА, который имеет линейную зависимость от концентрации борной кислоты.
1.4 МОДЕРНИЗАЦИЯ НЕЙТРОННЫХ АНАЛИЗАТОРОВ И КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОЗИЦИЯХ
Важным аспектом модернизации является продление ресурсов работы энергоблока и безопасная работа всего оборудование на протяжении срока эксплуатации энергоблока. Крупномасштабная модернизация оборудования приведёт к улучшению работы технологических систем точности измерения. Для этого сформированы планы основных мероприятий на комплексное повышение надёжности, безопасности, экономичности и подготовка персонала к использованию новейших технологий. Реализация модернизированных комплексных работ и применение новых технологий с современным оборудованием позволяет обеспечить дальнейшую безопасность эксплуатацию АЭС, добиться увеличение коэффициента использования установленной мощности, и увеличения необходимых условий для продления срока эксплуатации.
Объём планируемых работ по модернизации каждого технологического оборудования АЭС определяется комплексной долгосрочной программой модернизации АЭС (КДПМ), на основании оценки безопасности и требований регулирующих органов на период эксплуатации оборудования. Важным аспектом модернизации является износ оборудования то есть:
- срок службы оборудования истёк;
- усовершенствование системы, а именно точность измерения, удобный способ контроля за процессом работы данного оборудования;
- система контроля оборудования на базе внутренней сети АЭС;
- упрощение ремонта и обслуживания оборудования;
Выполняя программу по модернизации можно ввести новейшие технологии на системы безопасности и тем самым уменьшить аварийные ситуации и управлять автоматической системой борного регулирования, проводя наиболее точные измерения в местах недоступных персоналу.
Модернизация нейтронных анализаторов борного регулирования является важным аспектом на технологических системах. Так как измерения концентрации борного раствора это одна из систем слежения за процессом борного регулирования.
Анализатор НАР-Б применяемый в системе борного регулирования на Волгодонской АЭС используется с 2000г. Но дата выпуска анализаторов 1994-1996г.г. Это связано с тем что атомная станция находилась на консервации (строительство было остановлено в 1987г. и до 1998г. не велось). В течении этого времени анализаторы НАР-Б не применялись на технологическом оборудовании они устарели и год хранения и использования истёк. Но руководством атомной станции пришлось установить данное оборудование на его штатное место в связи с тем что, данное оборудование имеет очень высокую стоимость, и замена всех сразу анализаторов была невозможна. Тем не менее старые анализаторы были отправлены на завод-изготовитель для восстановления и продления срока службы (только запасное оборудование). И завод-изготовитель продлил на 10 лет, но погрешность была изменена с 4% на 6%. В связи с этим руководство АЭС решила провести модернизацию на НАР-12М но не сразу все а поочерёдно и так в течении 8 лет будут заменены все позиции НАР-Б. Но также и было решено установка новых НАР-12М на новые позиции, такие как TV30Q01, TV40Q01, TV50Q01 необходимые для регулирования борной кислоты на входе и выходе реактора, также в компенсаторе давления. Есть и другая причина замены НАР-Б на НАР-12 это их достоинства и недостатки так например НАР-Б и его недостаток:
- Дорогое продление ресурса;
- Тяжёлые датчики и пульты (например НАР-Б-1П весит в полном комплекте 100кг., а пульт ПИБ весит 35кг.);
- Устаревшие радиодетали;
- Датчики некоторые находятся в гермообъёме, обслуживание их и сдача в поверку занимает много времени;
- Калибровка НАР-Б и сдача в поверку занимает много времени;
- Большая погрешность 6%;
Достоинства:
- Калибровка НАР-Б проводится на месте установки пультов ПИБ.
Ввод новых анализаторов (концентратомеров) это и есть новейшие разработки измерения раствора борного регулирования. Это необходимо для повышения точности измерения, удобства обслуживания анализаторов (концентратомеров), введению программного обеспечения для архивации данных и контроля за процессом во время работы энергоблока.
Концентратомер предназначен для измерения концентрации изотопа (борной кислоты) в теплоносителе на АЭС с реакторами типа ВВЭР. На ВАЭС Концентратомеры НАР-12М появились в 2000г. Это были концентратомеры НАР-12М-ИК и установлены были на позициях TV30,40,50Q01. Эти концентратомеры были впервые установлены на Российских АЭС. Разработкой концентратомеров НАР-12М был Всероссийский научно-исследовательский институт тепловой физики и автоматики (ВНИИТФА) г. Москва. В течении 5 лет работы ВоАЭС они зарекомендовали себя стабильно работающим оборудованием, у них также были достоинства и недостатки которые ВНИИТФА в течении работы концентратомеров НАР-12М на технологических позициях делали минимальными.
Недостатки НАР-12М-ИК:
- Настройка НАР-12М-ИК проводится на самом датчике этот недостаток объясняется тем что датчики НАР-12М-ИК находятся в помещении А-328 РО первой категории радиационной безопасности. Для этого необходимо составлять допуски на работу и терять много времени;
- Нет настроек на пульте УНО-60М невозможно даже отрегулировать коэффициенты калибровок без персонального компьютера.
Достоинство НАР-12М-ИК:
- Погрешность измерения составляет 1%;
- Счёт обоих каналов выводится на индикатор;
- Наиболее удобный в ремонте и в поверке (калибровке) чем НАР-Б;
- Пульт и датчики весят всего 15-50кг.
Тем не менее институт ВНИИТФА поставил новые концентратомеры НАР-12М-П, НАР-12М-Н на ВоАЭС с измененной модификацией. Это повлияло на недостатки и они были устранены. Были добавлены коэффициенты для калибровок с выводом на индикатор. Настройка НАР-12М теперь будет проводится оператором на передней панели с помощью терминала DK-8070. Это дополнение удобное как калибровке и поверке, так и работе с концентратомером на штатном месте.
2. РАБОТА И СОСТАВ АНАЛИЗАТОРОВ НАР-Б
2.1 УСТРОЙТСТВО И РАБОТА ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ НАР-Б
Датчик навесной предназначен для детектирования медленных нейтронов, отраженных из теплоносителя, протекающего через трубопровод, на котором монтируется датчик, а также для усиления амплитудного отбора и формирования импульсов, возникающих при детектировании нейтронов. Датчик состоит из детектора, сварного корпуса, фланца, блока источника.
Один из каналов детектора - основной или резервный состоящий из блока детектирования нейтронов БНД, высоковольтного выпрямителя ВВ, усилителя дискриминатора УД, платы фильтров ПФ и преобразователя напряжения ПН находится в работе, а другой является резервным. При выходе из строя канала регистрации нейтронов, находящегося в работе, необходимо отключить его и ввести в работу резервный канал регистрации нейтронов. Переключение каналов осуществляется с помощью кнопки ОСНОВНОЙ и РЕЗЕРВНЫЙ, расположенных на лицевой панели пульта измерительного.
Блок детектирования нейтронов БДН предназначен для регистрации нейтронов, отражённых из исследуемого теплоносителя. Он состоит из двух оснований и цанги, соединенных между собой винтами. На одном из оснований расположена схема включения счётчика медленных нейтронов который вставляется в цангу. На другом основании имеется втулка с отверстием, предназначенным для извлечения блока из труб с помощью скобы.
Сигнал с блока БДН поступает для предварительного усиления и формирования в блок УД. Высокое напряжение на счётчик блока БНД поступает с выхода высоковольтного источника питания, состоящий из плат ПН и ВВ.
Преобразователь ПН совместно с высоковольтным выпрямителем ВВ представляет собой высоковольтный источник питания для питания стабилизированным напряжением счётчика медленных нейтронов. Он представляет собой высоковольтный стабилизированный выпрямитель и по принципу действия относится к стабилизаторам компенсационного типа с отрицательной обратной связью со стороны высокого выходного напряжения. Работа данных узлов осуществляется следующим образом. Напряжение первичного питания подаётся на усилитель обратной связи и преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах Т3 и Т4, представляет собой двухтактный ненасыщенный автогенератор с положительной трансформаторной обратной связью. Амплитуда напряжения в коллекторных цепях генератора регулируется изменением управляющего тока в его базовых цепях. Переменное напряжение с повышающей обмотки трансформатора Тр подаётся на выпрямитель высоковольтный, выполненный по схеме шестикратного умножителя на диодах Д1….Д6 и конденсаторах С1…..С6. Номинальное значение выходного напряжения составляет 2400 В. Для подавления пульсаций выходного напряжения используется двухзвенный резистивно-ёмкостной фильтр R5, R6 и С7, С8.
Резистор R7 служит для развязки конденсаторов фильтра. Напряжение обратной связи снимается со второго звена выпрямителя и через презиционный термостабильный делитель напряжения, состоящий из резисторов R1….R4 узла ВВ и R5 узла ПН, подаётся на вход микросхемы У1 дифференциального усилителя узла ПН, подаётся на вход усилителя опорное эталонное напряжение. Оно получается из выпрямительного диодами Д6, Д7 и отфильтрованного конденсатором С6 узла ПН переменного напряжения с коллекторных обмоток трансформатора Тр преобразователя. Эталонное напряжение формируется в узле ПН термостабильным опорным диодом Д2, питаемым постоянным током транзистора Т1, потенциал базы которого зафиксирован напряжением стабилитрона Д1. Значение опорного напряжения и, соответственно, выходного напряжения регулируется резистором R3 на плате ПН. Усиленный микросхемой У1 сигнал рассогласования подаётся на усилитель тока, выполненный на транзисторе Т2. Ток из коллекторной цепи транзистора Т2 поступает на базовые цепи преобразователя напряжения, осуществляется регулировка амплитуды генерации и, тем самым, выходного напряжения блока. Фазовые соотношения в цепи прохождения сигнала обратной связи блока обеспечивают стабилизацию установленного значения выходного напряжения при воздействии различных дестабилизирующих факторов: изменения тока нагрузки, температуры окружающей среды, напряжения первичного питания и т.п. В усилителе обратной связи диоды Д3 и Д4 обеспечивают защиту микросхемы У1 от перегрузок по входу; конденсаторы С2 иС3 повышают устойчивость работы усилителя. Конденсаторы С1,С5 и резистора R1 узла ПН выполняют функцию фильтра в цепях питания блока.
Усилитель-дискриминатор УД осуществляет усиление и амплитудный отбор импульсов, поступающих со счётчика нейтронов, а также формирование выходных сигналов по амплитуде.
Усилительный каскад, имеющий коэффициент усиления не менее 20, выполнен на операционном усилителе У1, охвачен отрицательной обратной связью. Входной сигнал с амплитудой 20-30 мВ поступает на неинвертирующий вход У1. Для защиты У1 от амплитудных перегрузок по входу, к его входу подключены диоды Д1 и Д2.
С входа усиленного каскада сигнал поступает на амплитудный дискриминатор. Для уменьшения погрешности амплитудного отбора на счёт дрейфа нуля операционного усилителя, выход усиленного каскада и вход амплитудного дискриминатора разделены по постоянному току конденсатора С9.
Амплитудный дискриминатор представляет собой пороговый элемент, построенный на операционном усилителе У3 с разомкнутой цепью обратной связи. Входной сигнал с усилителя У1, поступает на неинвертирующий вход У3, а смещение определяющая пороги дискриминации на инвертирующий. Дискриминатор работает следующим образом. Если сигнал на входе усилителя У1 отсутствует или его амплитуда ниже порога дискриминации, на входе 10 операционного усилителя У3 установлен положительный потенциал величиной 10-11В. При появлении на входе У1 сигнала отрицательной полярности, величина которого превышает величину уровня смещения, подаваемого на инвертирующий вход У3, состояние операционного усилителя У3 изменяется и на его входе появится отрицательный потенциал, величиной 10-11 В. По окончании сигнала с усилителя У1 операционный усилитель У3 вернётся в исходное состояние, таким образом на выходе У3 формируется импульс отрицательной полярности. С выхода импульсного дискриминатора сигнал поступает на ключевой каскад Т1. Ключевой каскад на транзисторе Т1 инвертируется полученный сигнал. На транзисторах Т2 и Т3 выполнен эмиттерный повторитель предназначенный для трансляции сигнала от датчика до пульта измерительного по длинному кабелю. Диод Д5 осуществляется ограничение уровня сигнала с У3, поступающего на ключевой каскад. Смещение, определяющее порог дискриминации, поступает с узла БИД, который находится в ПИБ, на амплитудный дискриминатор через усилитель постоянного тока, построенный на операционном усилителе У2.
Для уменьшения погрешности изменения из-за температурных уходов плата УД термостатируется. Узлы управления термостатом расположены на плате фильтров ПФ и включают в себя две одинаковые схемы - одна для управления термостатом УД основного канала, вторая - резервного. Основным элементом схемы является компаратор У1, выполненный на операционном усилителе К553УД1А, входы которого включены в диагональ моста образованного резисторами R1-R5. В одном из плеч моста включены диод Д6, расположенный в термостате усилителя-дискриминатора. Мост с помощью R3 сбалансирован таким образом, что при температуре внутри УД ниже 600С, на выходе У1 устанавливается положительный потенциал 15-20 В. При этом открываются транзисторы Т1 и Т2 и через нагревательный элемент начинает течь ток. Идёт нагрев внутреннего объёма УД. Последовательно с нагревательным элементом включен светодиод ТЕРМОСТАТ, расположенный на передней панели ПИБ, который при включении нагревательного элемента загорается, сигнализируя о том, что идёт нагрев. При достижении температуры в УД, равной 60 0С, разность потенциалов в диагонали моста изменяется таким образом, что компаратор переключится. На его выходе появится потенциал близкий к нулевому значению, транзисторы Т1 иТ2 закроются. Нагрев прекратится. Светодиод ТЕРМОСТАТ погаснет. Как только температура в УД понизится, компаратор вновь переключится и возобновится нагрев. Таким образом, температура внутри УД поддерживается постоянной.
Термоконтакторы ТК1 (ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ) и ТК2 (ПЕРЕГРЕВ) измеряют температуру внутри детектора, где находятся платы, ВВ, УД, ПФ и ПН и замыкают контакты при достижении температуры от +600С и до +900С.
Детектор, за исключением блока БНД, выполнен в виде прямоугольной коробки с водяным охлаждением. Основным несущим элементом является панель, на которой жёстко крепятся электронные блоки УЛ, ВВ, ПН, ПФ, выполненные на печатных платах. На панели устанавливается две вилки для соединения детектора с пультом ПИБ.
С целью возможности дезактивации детектора конструктивные элементы, соприкасающиеся с внешней средой, выполнены из нержавеющей стали.
Корпус датчика представляет собой сварную конструкцию из труб и плит, внутри которых предусмотрено водяное охлаждение датчика при работе в условиях высоких температур. Все наружные элементы корпуса изготовлены из нержавеющей стали.
Фланец является переходной частью, соединяющий корпус с детектором и состоит из плиты с приваренным к ней фланцем, выполненными из нержавеющей стали.
Блок источника изготовлен из нержавеющей стали в виде цилиндра с резьбой, внутри которого помещается источник нейтронов. Блок источника расположен между счётчиками тепловых нейтронов на середине из длины.
Датчик погружной предназначен для детектирования медленных нейтронов, отражающих из теплоносителя, находящегося в ёмкости, в которую с помощью врезной гильзы монтируется датчик. Датчик представляет собой металлическую разборную конструкцию с водяным охлаждением и состоит из основных узлов: детектора, кожуха, патрубка, трубы, упора.
Детектор, используемый в данном датчике, аналогичный детектору, навесной конструкции датчика. В приложениях Г (навесной) и Д (погружной) показан общий вид датчиков анализаторов.
Кожух конструктивно выполнен в виде трубы, из нержавеющей стали с приваренными к ней фланцами, один из которых служит для крепления датчика на месте эксплуатации или на гильзе стенда.
Патрубок представляет собой сварную конструкцию из труб и двух фланцев, на одном из которых монтируется с помощью стяжек и труб внутренняя конструкция датчика, к другому крепится детектор. Патрубок и кожух соединены между собой болтами и гайками.
Труба представляет собой сварную конструкцию из двух алюминевых труб разного диаметра. Эта труба собирается внутри кожуха, предназначенная для установки в ней источников быстрых нейтронов.
2.2 ПУЛЬТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БАЗОВЫЙ (ПИБ)
ПИБ разработан унифицированным для навесных и погружных датчиков. ПИБ служи для преобразования зависимости скорости счёта от концентрации борной кислоты в аналоговый сигнал, пропорциональный концентрации. Сигнал на входе пульта - токовый, изолированный от корпуса прибора и изменяется от 0 до 5 мА на любой из установленных диапазонов. При этом ток 5мА соответствует максимальной концентрации установленного диапазона (5, 10, 20, 50 кг/м3).
На "Вх.С" поступают статически распределённые импульсы, содержащие информацию о концентрации борной кислоты и о фоне, а на "Вх.Ф" поступает последовательность только фоновых импульсов от переменного фона . Вычитание скорости счёта, несущей информацию о переменном фоне осуществляется в блоке вычитания фона БВФ.
Сигнал с выхода БВФ поступает на вход вычитателя фона конструктивного ВФК. Величина, условно называемая фоном конструктивным, складывается из фона, создаваемого рассеянными нейтронами от охлаждающей воды, биологической защиты, трубопровода и конструктивных элементов датчика, то есть из числа импульсов зарегистрированных датчиком от нейтронов, не прошедших через анализируемый раствор. Величины, соответствующие значениями устанавливаются на программных переключателях КОМПЕНСАЦИИ ФОНА, расположенных на лицевой панели ПИБ. Принцип действия вычитателя конструктивного фона ВФК состоит в следующем. Сигнал "10 Гц", поступающий с блока БЗГ на ключ К1 в блоке БСД-2, устанавливает ключ К1 в такое состояние, при котором импульсы начинают заполнять счётчик Сч Фк,, состоящий из трёх блоков БСД-1. После того, как в счётчике Сч Фк набирается число, равное установленному на программных переключателях, срабатывает схема совпадения СС1, которая сбрасывает счётчик Сч Фк, а ключ К1 перебрасывает таким образом, что импульсы через блок делителей БД начинают поступать в счётчик Сч1. С приходом следующего сигнала "10Гц" ключ К1 вновь переключит сигнал на вход счётчика Сч Фк. Эта операция будет повторятся до тех пор, пока не заполнится счётчик Сч1. Ёмкость Сч1 устанавливается с помощью программного переключателя ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ и может принимать от 1х104 до 9х104 импульсов.
Заполнение счёта Сч1 означает окончание измерения концентрации анализируемого раствора. После заполнения Сч1 вырабатывается сигнал, который поступает на устройство управления УУ, а устройство управления вырабатывает сигналы блокировки Бл и управления Упр.1, Упр.2, Упр.3, которые передаются а таймер и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП.
Сигнал Упр.1 сбрасывает также Сч1 и начинается опять его заполнение, т.е. следующий цикл измерения концентрации борной кислоты.
Таймер служит для измерения времени Т заполнения Сч1 которое является временем измерения концентрации. При этом осуществляется операция преобразования гиперболической зависимости зв от Св в линейную зависимость Т от Св.
Принцип работы таймера выглядит следующим образом.
Св = Т - То = Тв
где То - время, за которое измеряется нулевая концентрация борной кислоты;
Тв - время, за которое измеряется концентрация Св.
Чтобы полученная проходила через нуль при нулевой концентрации борной кислоты в измеряемом растворе, в таймере необходимо осуществлять операцию вычитания. Величина, соответствующая значению То, устанавливается на программном переключателе УСТАНОВКА НУЛЯ, расположенном на лицевой панели ПИБ.
Таймер состоит из блока задающего генератора БЗГ, блока управления счётчиком БУС и четырёх счётчиков БСД-1. Таймер работает следующим образом. По окончании импульса "Бл" с УУ блока БСД-2, устанавливающего в нуль и блокирующего все узлы блока БЗГ, на выходе БЗГ появится импульсы с частотой 100 Гц, подаваемые на ключ К2 блока БУС, 10 Гц для переключения ключа К1 блока БСД-2, импульсы с частотой 2500 Гц, подаваемые на ключ "КОНТРОЛЬ 1" и на гнездо "КОНТРОЛЬНАЯ ЧАСТОТА", которое находится на задней панели ПИБ, и импульсы "Сигнал 1". Частота 1000 Гц подаётся на делитель Д1, коэффициент деления которого может устанавливаться от 1 до 9 с помощью программного переключателя "ЧАСТОТА".
С делителя Д1 импульсы подаются на ключ К3 переключателя диапазонов, с выхода которого поступает на вход ключа К2 в виде "Сигнал 1", либо без изменения - на диапазоне 0-20 кг/м3 - десять раз делителем Д3, а на диапазоне 0-50 кг/м3 - в двадцать пять раз двумя последовательно включенными делителями Д2.
Через ключ К2 сначала проходят импульсы от генератора с частотой 100Гц, которые пройдя через блок делителей БД, заполняют соединение последовательно счётчики БСД-1 до значения, равного Т0, установленного на переключателе "УСТАНОВКА НУЛЯ", после чего срабатывает схема совпадений СС2, которая сбрасывает счётчики БСД-1, переключает ключ К2, и в счётчики БСД-1 через блок делителей БД поступает "Сигнал 1", который заполняет счётчики БСД-1 до момента окончания измерения концентрации борной кислоты, т.е. до заполнения Сч1 блока БСД-2 ВФК. Сигналом Упр3 сбрасываются счётчики БСД-1 и возвращается ключ К2 в исходное состояние. Делитель Д4 делит входную частоту на четыре и с него снимают с импульсы частотой 2500 Гц, которые в режиме "КОНТРОЛЬ 1" используется для проверки работоспособности.
Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП состоит из блоков счётчиков статических БСС-1 и БСС-2, блока аналогового преобразователя БАП и отдельного источника питания БСН-2 для создания изолированного выходного сигнала. Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП преобразует цифровую информацию, полученную за время Тв, сначала во временной интервал tв с помощью преобразователя, собранного на счётчиках БСС-1, БСС-2, а затем в ток, с помощью блока преобразователя БАП. Количество ступеней преобразователя Тцап может изменяться с помощью программного переключателя ЦАП и принимать значения от 1•103 до 9•103.
ЦАП работает следующим образом. При заполнении Сч1 блока БСД-2 вычитателя фона конструктивного, означающее окончание одного цикла измерения концентрации борной кислоты в теплоносителе, УУ вырабатывает сигнал "Упр.1", который устанавливает Сч2 и Сч3 в нуль. Далее с помощью сигнала "Упр.2" в счётчик Сч2 переписывается цифровая информация из счётчика Сч1 с помощью ключей К4.
По окончании импульса блокировки начинает работать генератор Г2, с частотой f , который заполняет счётчики Сч2 и Сч3. Импульсы на входе этих счётчиков оказываются сдвинуты на величину tв. Изолированный от корпуса ключ К5 подключает генератор стабильного тока ГТ на время, равное tв к интегратору И, имеющему постоянную времени интегрирования tи " tв. Остальное время, равное
tцап - tв
где tцап = 1/f • Тцап ,
Генератор ГТ подключён к изолированному корпусу. На выходе интегратора Появляется выходной ток, пропорциональный концентрации борной кислоты.
Jв = Jт • Тв/ Тцап
Переключение каналов с основного на резервный или наоборот осуществляется с помощью переключателей "ОСНОВНОЙ", "РЕЗЕРВНЫЙ", установленного на лицевой панели пульта ПИБ.
Регулировка уровня дискриминации в блоке детектора осуществляется дистанционно из пульта ПИБ регулировкой УРОВЕНЬ ДИСКРИМИНАЦИИ.
Контроль температуры в детекторе осуществляется с помощью термоконтактов, расположенных внутри детектора на платах фильтра ПФ. Состояние термоконтакторов фиксируется световыми индикаторами, находящиеся на лицевой панели ПИБ. Загорание индикатора ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ означает, что внутри объёма детектора температура превысила 600С и необходимо включить водяное охлаждение. При понижении температуры ниже 600С индикатор автоматически гаснет. Включение индикации ПЕРЕГРЕВ означает, что внутри объёма детектора температура превысила 90 оС и детектор может выйти из строя, при этом выключить ПИБ.
Рисунок 2.3 Диаграмма работы ЦАП
При понижении температуры ниже 90 оС индикатор не отключается, и для того чтобы его погасить необходимо нажать кнопку сброс. Включение индикации осуществляется с помощью блока управления индикации БУИ.
Кроме того в блоке детектора плата УД термостатируется. Контроль работы термостата осуществляется с помощью светодиодов "ТЕРМОСТАТ" расположенных на лицевой панели ПИБ.
Питание пульта ПИБ и блока детектора осуществляется от одного трансформатора со вторичной обмотки которого снимаются:
1) Напряжение для создания двух стабилизированных напряжений плюс 5В, для чего служит диод Д21-Д28, конденсаторы С5, С6, транзисторы Т1-Т4 и блок стабилизации напряжения БСН-1. На передней панели имеются индикация "КОНТРОЛЬ ПИТАНИЯ "+5В" с помощью светодиодов Д5,Д6, а на задней панели установлены гнёзда Гн4, Гн5, и предохранители Пр11, Пр12;
2) Напряжение для создания стабилизированных напряжений +15В и -15В, для чего имеются диоды Д47-Д50 и Д51-Д54, фильтрующие конденсаторы С9, С10 и выходные транзисторы Т7, Т8, подключенные к блоку стабилизации напряжения БСН-2. На передней панели находится индикация контроля питания с помощью светодиодов, а на задней панели установлены гнёзда и предохранители: для "+15В" используются элементы - Д7, Гн6, Пр7 и для "-15В" - Д8, Гн7 и Пр10;
3) Напряжение для создания изолированных стабилизированных напряжений +15В и - 15В, которые образуются с помощью выпрямителей Д31-Д34 и Д43-46, фильтрующих конденсаторов С7, С8 и выходных транзисторов Т5, Т6, подключенных к блоку стабилизации напряжения БСН-2. На передней панели есть индикация контроля питания с помощью светодиодов, а на задней панели установлены гнёзда и предохранители: для выхода "ИЗОЛИРОВАННОЕ "+15В" используются элементы Д3, Гн1, Пр3; для "-15В", используются элементы Д4, Гн3, Пр6 и выведена также точка питающих напряжений "0В" Гн2.
4) Напряжение для питания термостатов в блоке детектора производится с помощью мостов на диодах Д35-Д42. На передней панели имеется индикация "ТЕРМОСТАТ" (Д10, Д13), на задней панели имеется предохранители Пр4 и Пр5 "ТС/1А".
Анализатор НАР-Б включается с помощью тумблера "СЕТЬ" через разъём "~220В 50Гц" и предохранитель СЕТЬ Пр1.
2.2.1 Конструкция пульта измерительного базового ПИБ
Конструктивно ПИБ состоит из следующих основных частей: каркас, передней и задней панелей.
Каркас является несущей частью пульта, в нём размещены трансформатор, электронные блоки, выполненные на печатных платах и электрические конденсаторы.
На передней панели расположены органы управления и индикации анализатора, которые сгруппированы по функциональному признаку и имеют соответствующую маркировку. В верхней части панели располагаются элементы индикации: микроамперметр (индикатор тока), светодиоды и программные переключатели, которые в данном случае одновременно с коммутационной несут на себе информационную нагрузку.
В нижней части панели расположены органы управления и коммутации: переключатели, тумблер. К ручкам боковых стенок каркаса с помощью кронштейнов устанавливается стекло, предохраняющее органы управления и индикации.
За передней панелью после платы с диодами и силового трансформатора располагается блок электронных плат, которые по направляющим вставляются в разъёмы.
На задней панели пульта установлены гнёзда, предохранители и разъёмы.
В верхней части панели с внешней стороны установлены радиаторы с транзисторами источников питания, закрытые защитным кожухом с вентиляционными отверстиями.
С внутренней стороны на панели установлены электрические конденсаторы источников питания, которые изолированы от корпуса прокладками из изолированного материала.
2.2.2 Устройство и работа отдельных блоков ПИБ
Блок вычитания фона БВФ предназначен для вычитания из статически распределённых во время импульсов, поступающих от измерительного датчика с нейтронным источником, импульсов фона, поступающих от фонового датчика. Вычитание импульсов осуществляется с помощью вычитателя импульсов. Для выделения полезного сигнала на фоне индустриальных помех в БВФ используется дискриминаторы уровня ДУ. В каждом из каналов БВФ (сигнальном и фоновом) имеется по два дискриминатора уровня (основной и резервный). Подключение одного из дискриминаторов уровня осуществляется с помощью переключателя, установленного на лицевой панели ПИБ "ОСНОВНОЙ" и "РЕЗЕРВНЫЙ", и микросхем У2, У3.
Дискриминаторы ДУ в сигнальном и фоновом каналах аналогичны по схемному исполнению и принципу работы.
Уровень дискриминации ДУ выбран таким образом, чтобы порог срабатывания превышал амплитуду помех, но был меньше амплитуды полезного сигнала, что обеспечивает выделение сигнала на фоне помехи.
Дискриминатор уровня (как основной, так и резервный) представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме У1, в цепи эмиттеров которого включён генератор тока на транзисторе Т1. Уровень ДУ задаётся с помощью стабилитрона Д3.
Дискриминатор уровня (как основной, так и резервный) представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме У1, в цепи эмиттеров которого включён генератор тока на транзисторе Т1. Уровень ДУ задаётся с помощью стабилитрона Д3.
ДУ включает в себя также формирователь уровня, выполненный на транзисторе Т2 и предназначенный для формирования уровней сигнала с целью согласования с микросхемами серии К155.
Рисунок 2.4 Диаграмма уровня-дискриминатора
Вычитатель импульсов включает в себя генератор, две схемы синхронизации (по сигнальному и фоновому каналам), ключевой каскад и ресиверсивный счётчик в качестве оперативной памяти.
Генератор выполнен на трёх инверторах У6-1, У6-2, У8-1. Частота автоколебаний генератора определяется значениями величин R12, C4, R13 C5 и должна составлять не менее 1 МГц.
Схема синхронизации предназначена для формирования по длительности и временной привязке импульсов сигналов и фона с целью исключения ошибки при вычитании импульсов сигнала и фона, появившихся одновременно.
Схема синхронизации сигнала включает в себя элементы У5-1, У5-2,
У9-1, схема синхронизации фона У7-1, У7-2, У8-11.
Из приведённой диаграммы видно, что в случае одновременного появления импульсов сигнала и фона, сигналы на выходе схем синхронизации появляются сдвинутыми во времени один относительного другого.
Импульсы сигнала, следующие со схем синхронизации, поступают на ключевой каскад, включающий в себя элементы У9-3, У2-3, У2-4, У10-1, а импульсы фона - на вход сложения реверсивного счётчика, состоящего из У11, У12, У13, У14, У15, У16, У4.
Рисунок 2.5 Диаграмма, поясняющая принцип работы схем синхронизации
Если появляются импульсы фона, то они по входу сложения выписываются в реверсивный датчик. В этом случае ключевой каскад блокирует выход вычитателя и пропускает импульсы сигнала на вход вычитания реверсивного датчика до тех пор, пока не будут вычтены все импульсы фона, записанные в счётчике. После этого ключевой каскад блокирует вход вычитания реверсивного счётчика и открывает выход вычитателя.
Блок счётчика динамического БСД-1 включает в себя двоично-десятичный счётчик, схему совпадений и схему подключения программных переключателей. Двоично-десятичный счётчик (декада) выполнен по методу 8+2 и включает в себя узлы: У2, У3, У4.
Схема совпадений включает в себя узлы У5, У6, У7. При совпадений числа, записанного в декаде, и числа, установленного на программном переключателе и поданного на схему совпадений с помощью схемы подключения ПП, на выходе сборки У7/8 появляется отрицательный перепад напряжения.
Схема переключения программных переключателей выполнена на У9-У21. Работа схемы происходит следующим образом. Допустим, установлен диапазон 5 кг/м3. В этом случае на входе блока "5 кг/м3" появится состояние "0", а на входах "10 кг/м3", "20 кг/м3","50 кг/м3" - состояние "1". При этом вентили У15-У20 оказываются заблокированными, а вентили У13 и У14 - открытыми. В случае через открытые вентили У13 и У14 проходит сигналы 1Q1, 1Q2, 1Q3 и 1Q4 от программных переключателей, которые затем попадают на сборки У9-У12. С выходов сборок сигналы 1Q1 - 1Q4 поступают на входы схемы совпадений. На диапазоне 10 кг/м3 заблокированы вентили У13, У14, У17-У20, а открыты У15,У16 через которые проходят сигналы 2Q1 - 2Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 20 кг/м3 заблокированы вентили У13-У16, У19, У20, а открыты У17, У18, через которые проходят сигналы 3Q1 - 3Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 50 кг/м3 заблокированы вентили У13 - У18, а открыты У19 - У20 через которые проходят сигналы 4Q1 - 4Q4 на входы схем совпадений.
Если к моменту появления импульса сигнала на входе ключевого каскада в реверсивном счётчике не записано ни одного импульса фона, ключ пропускает импульсы сигнала, на выходе вычитателя (У2/11).
Схема переключения программных переключателей выполнена на
У9-У21. Работа схемы происходит следующим образом. Допустим, установлен диапазон 5 кг/м3. В этом случае на входе блока "5 кг/м3" появится состояние "0", а на входах "10 кг/м3", "20 кг/м3","50 кг/м3" - состояние "1". При этом вентили У15-У20 оказываются заблокированными, а вентили У13 и У14 - открытыми. В случае через открытые вентили У13 и У14 проходит сигналы 1Q1, 1Q2, 1Q3 и 1Q4 от программных переключателей, которые затем попадают на сборки У9-У12.
Рисунок 2.6 Эпюры смены триггеров в декаде
С выходов сборок сигналы 1Q1 - 1Q4 поступают на входы схемы совпадений. На диапазоне 10 кг/м3 заблокированы вентили У13, У14, У17-У20, а открыты У15,У16 через которые проходят сигналы 2Q1 - 2Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 20 кг/м3 заблокированы вентили У13-У16, У19, У20, а открыты У17, У18, через которые проходят сигналы 3Q1 - 3Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 50 кг/м3 заблокированы вентили У13 - У18, а открыты У19 - У20 через которые проходят сигналы 4Q1 - 4Q4 на входы схем совпадений.
Блок счётчика динамического БСД-2 включает в себя счётчик (Сч1), схему совпадений (СС1), ключ К1 и устройство управления УУ.
Счётчик общей ёмкостью от 1•104 до 1•104 состоит четырёх десятичных делителей У11 - У14 и декады, выполненный на элементах У2 - У4. Сигналы с прямых и инверсных выходов каждой счётной ячейки декады поступают на схему совпадений, выполненную на У5 - У7.
Схемное исполнение и принцип работы декады и схемы совпадений аналогичны рассмотренным в описании БСД-1.
Ключ включает в себя сборку У8-1, статический RS - триггер, (У9-1), одновибратор (У9-2, У1-3, Д1, R1, С1) и схему управления (У10-2, У10).
Работа ключа происходит следующим образом. Сигнал "Частота" проходит через открытый вентиль У10-2 и поступает на вход БСД-1 в ВФК. После заполнения счётчиков БСД-1 на входе схемы совпадений У8-1 появится нулевой сигнал, который меняет состояние триггера У9-1. При этом вентиль У10-2 закрывается, а вентиль У10-3 - открывается и сигнал "Частота", пройдя через блок делителей БД, поступает на вход Сч.1. Через 0,1с на вход одновибратора У9/13 поступает сигнал, по которому одновибратор формирует импульс, опрокидывающий триггер У9-1, Вентиль У10-2 открывается, а вентиль У10-3 - закрывается.
После заполнения счётчика Сч1 на выходе схемы совпадения У7/8 является нулевой сигнал, который запускается устройство управления УУ.
Рис. 2.7 Принцип работы одновибратора
Рис. 2.8 Диаграмма работы одновибратора на трёх инверторах
Устройство управления включает в себя статический RS - триггер (У16-1, У16-2) и линейку одновибраторов У16-4, У17, У18, У19 и У20.
Все одновибраторы в линейке аналогичны по схемному исполнению.
Рис.2.9 Принцип работы устройства управления
Блок задающего генератора БЗГ состоит из кварцевого генератора, шести десятичных делителей, делителя с коэффициентом деления от 1 до 9 (Д1) и делителя на 4 (Д4), устройства деления частоты на 1,5, 10 и 25 в зависимости от включенного диапазона измерения концентрации борной кислоты соответственно 5, 10, 20 и 50 кг/м3.
Генератор выполнен на пьезоэлементе ПЭ и двух инверторах У1-1, У1-2. Частота автоколебаний генератора 106 Гц. К его выходу подключены шесть последовательно включенных декадных счётчиков У3-У7. Делитель имеет выходы, с которых снимаются импульсы частотой 103, 102 и 10 Гц, а с делителя на 4, выполненного на У23-2, У24-2 снимаются импульсы с частотой 2500 Гц.
На вход делителя Д1 подаются импульсы с частотой 103 Гц. Делитель Д1 состоит из двоично-десятичного счётчика, выполненного по методу 8+2 на узлах У9, У10, У11, схемы совпадений, состоящей из У12, У13, Ц14 и формирователя сбора декады.
По схемному исполнению и принципу работы декада и схема совпадений аналогичны рассмотренным в описании БСД-1.
Формирователь сброса представляет собой одновибратор, выполненный на трёх инверторах У15-2, У15-3, У15-4.
Устройство деления частоты состоит из двух счётчиков с коэффициентом пересчёта 5 (Д2), одного с коэффициентом пересчёта 10 (Д3) и схемы ИЛИ У26-1.
Если включён диапазон 5 кг/м3, то на входе У16/4 установлен сигнал "0", а на остальных входах (У16/1, У16/9, У16/12) сигнал "1". В этом случае импульсы с Д1 проходят через ключ У17-2 и схему ИЛИ У26-1 на выход блока без пересчёта.
Рис. 2.10 Диаграмма, поясняющая работу формирователя
Если включён диапазон 10 кг/м3, то на входе инвертора 16/12 установлен сигнал "0", а на остальных входах У16, (У16/4, У16/9) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через ключ У17-4 и поступают на вход счётчика по модулю 5 (Д2), образованного узлами У18-2, У21, У22-1, У24-1.
Рис. 2.11 Диаграмма, поясняющая принцип работы счётчика с коэффициентом пересчёта на 5
С выхода счётчика У24/6 импульсы, пересчитанные на 5, поступают через схему У26-1 на выход блока.
Если включён диапазон 20 кг/м3, то сигнал "0" установлен на входе инвертора У16/9, а на остальных входах (У16/1, У16/4, У16/12) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через ключ У17-3 и поступают на вход десятичного счётчика У25 (Д3). С выхода счётчика У25/5 импульсы, пересчитанные на 10, поступают через схему ИЛИ У26-1 на вход блока.
Если включён диапазон 50 кг/м3, то сигнал "0" установлен на входе У16/1, а на остальных входах (У16/4, У16/9, У16/2) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через открытый вентиль У17-1 и поступают на вход счётчика по модулю 5, выполненного на узлах У18-1, У19, У20-1, У23-1. С выхода У23/6 этого счётчика импульсы, пересчитанные на 5 проходят через открытый вентиль У1, У18-3 и вновь поступают на счётчик по модулю 5, выполненный на узлах У18-2, У21, У22-1, У24-1. С выхода этого счётчика У24/6 импульсы, пересчитанные по отношению к импульсам с Д1 в 25 раз, проходят через схему ИЛИ У26-1 на выход блока.
Импульсом "Блокировка" устанавливаются в нуль делители У3 - У7, делитель Д1, счётчики на 5 (Д2) и счётчик на 10 (Д3) и блокируются выходы блока 100; 10; 2500 Гц и "Сигн.1".
Блок управления счётчиком БУС включает в себя схему совпадений (СС2), ключ (К2) и две схемы индикации.
Схема совпадений (СС2) представляет собой логический элемент, выполненный на узле У1 и реализует функцию И-НЕ.
Ключ (К2) включает в себя одновибратор, статический триггер и схему управления. Ключ работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе У1/8 установлен сигнал "1", на У2/9 и У7/4 - "1", на У2/8 и У7/10 - "0". Сигнал "100Гц" проходит через открытые вентили У7-2, У7-4, У6-2 и У6-3 на выход схемы У6/8 - "Сигнал 2", если отсутствует сигнал "Блокировка" На выходе У1/8 появляется отрицательный перепад напряжения при появлении "1" на всех входах У1, поступающих с БСД-1 счётчика Сч Т. Это означает, что в Сч Т набрано число, соответствующее установленному на переключателе "УСТАНОВКА НУЛЯ". Одновибратор, выполненный на элементах У2-1, У6-1, Д1, R1, С1 формирует импульс, который сбрасываетБСД-1 счётчика Сч Т сигналом Сбр.Сч. и опрокидывает триггер (У2-2). При этом вентиль У7-2 закрывается, а вентиль У7-3 открывается, пропуская на вход блока "Сигн.1", и блокируется схема совпадения СС2. В исходное состояние К2 и СС2 устанавливаются импульсом "Упр.3", поступающем с устройства совпадения блока БСД-2. Схема индикации, выполненная на узлах У4, У5-1 и У8-1, включает светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА НИЖНЯЯ", расположенный на лицевой панели ПИБ, в том случае, если время заполнения Сч1 ВФК окажется меньше времени заполнения Сч Т в таймере. Это возможно в том случае, если скорость счёта сигнала, поступающего на вход ВФК, превышает скорость счёта раствора нулевой концентрации. В этом случае сигнал "Упр.2" появляется раньше, чем отрицательный перепад на входе У1/8. Поэтому сигнал "Упр.2", пройдя через открытый вентиль У4-4, опрокидывает триггер У5-1 и светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА НИЖНЯЯ" загорается. Если же скорость счёта сигнала, поступающего на вход ВФК не превышает скорости нулевой концентрации, то отрицательный перепад на У1/8 появляется раньше, чем сигнал "Упр.2". Поэтому к моменту появления "Упр.2" вентиль У4-4 оказывается, закрыт и сигнал "Упр.2" проходит через открытый вентиль У4-3 и подтверждает состояние триггера У5-1.
Схема индикации, выполненная на узлах У3, У5-2, У8-2 включает светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ", расположенная на лицевой панели ПИБ, в том случае, если величина Тв = Т - То, набранная в Сч Т и переписанная в Сч 2, окажется больше ёмкости ЦАП, установленный с помощью программных переключателей ЦАП.
В случае если величина Тв меньше ёмкости ЦАП, сигнал на входе У3/4,5 оканчивается до появления сигнала "Блокировка" на У3/1,2 и не проходит через вентиль У3-3. Включение индикатора "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ" означает, скорость счёта импульсов, поступающих на вход ВФК ниже скорости счёта раствора граничной концентрации.
В случае, если величина Тв меньше ёмкости ЦАП, сигнал на входе У3/4,5 оканчивается до появления сигнала "Блокировка" на У3/1,2 и не проходит через вентиль У3-3. Включение индикатора "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ" означает, скорость счёта импульсов, поступающих на вход ВФК ниже скорости счёта раствора граничной концентрации.
Счётчики Сч2-1 и Сч3-1 аналогичны по схемному решению и принципу действия. Каждый из счётчиков представляет собой три последовательно включенных декады. Счётчики Сч2-1 - декады ДК4, ДК5, ДК6, счётчик Сч3-1 - декады ДК1,ДК2, ДК3. Суммарная ёмкость каждого из счётчиков составляет 103.
Каждая из декад выполнена на четырёх ячейках по методу 8+2. при подаче сигнала "Упр.1" каждая из ячеек устанавливаются в нулевое состояние.
Рис.2.12 Диаграмма работы схемы включения светодиода "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ"
Принцип работы аналогичной декады подробно рассмотрен при описании блока БСД-1. Ключ К4-1 предназначен для записи информации в параллельном коде в счётчик Сч2-1 сигналом "Запись" и выполнен на узлах У6 - У8.
Блок счёта статического БСС-2 включает в себя два счётчика (Сч2-2, Сч3-2), ключ К4-2, схему подключения программных переключателей и два формирователя выходных сигналов.
Счётчики Сч2-2 и Сч3-2 представляют собой делители частоты с коэффициентом пересчёта от 1 до 9, устанавливаемые с помощью программного переключателя, аналогичные по схеме и принципу действия делителю Д1, рассмотренному по описанию блока БСД-1.
Счётчик Сч2-2 - выполнен на узлах У16 - У21, счётчик Сч3-2 на узлах У9 - У14.
Сигналом "Упр.1" счётчики сбрасываются в нуль, а импульсом "Запись" в счётчик Сч2-2 переписывается информация в параллельном коде через ключ К4-2, выполненный на У22. Схема подключения программных переключателей аналогична рассмотренной при описании блока БСД-1 и выполнена на узлах У1 - У8.
Формирователи выходных сигналов представляют собой одновибраторы и по схемному исполнению аналогичны рассмотренному при описании блока БСД-2.
Блок делителей БД включает в себя два идентичных счётчика с коэффициентом деления 2 и 4 каждый и схему управления каждым из счётчиков. Рассмотрим работу одного из счётчиков, выполненного на узле У1 и схему управления этим счётчиком, выполненную на узлах У3-1, У6-1, У4, У6-2. При включении диапазона 5 кг/м3 на входе блока 5кг/м3 появится сигнал "0", а на входах блока 10 кг/м3, 20 кг/м3 и 50 кг/м3 сигнал "1". При этом входы узла У4/1,3 оказываются разблокированными, а входы У4/4,10 - заблокированы. Входной сигнал со входа блока "Вх 1" поступает на вход счётчика, пересчитывается на 4 на узлах У1-1 и У1-2 и через открытые входы У4/2,13 поступает на выход блока "Вых 1". При включении диапазона 10 кг/м3 на входе блока 10 кг/м3 появляется сигнал "0", а на входах 5 кг/м3, 20 кг/м3 и 50 кг/м3 сигнал "1". При этом входы узла У4/1,4 оказываются разблокированными, а входы У4/3,10 - заблокированными. Входной сигнал, пересчитанный на 2 на У1-1, через открытые входы У4/5,13 поступает на выход блока "Вых 1". При включении диапазонов 20 и 50 кг/м3 входной сигнал из пересчёта поступает через открытый вход У4/9 на выход блока "Вых. 1".
Блок БАП предназначен для преобразования временного интервала tв в ток, величина измерена измерителем тока, имеющим внутреннее сопротивление не более 2,5 кОм.
Блок аналогового преобразователя включает в себя изолированный ключ К5, состоящий из разделительных трансформаторов, триггера и токовых ключей, интегратор И и генератор стабильного тока ГТ. БАП должен иметь выход, изолированный от корпуса прибора. Это достигается использованием разделительных импульсных трансформаторов Тр.1 и Тр.2. Триггер, выполненный на логических элементах У3-3 У3-4, осуществляет управление ключами (ключ 1 выполнен на Т3 иТ4, ключ 2 - Т5, Т6), а именно, если на входе У3/8 устанавливается "1", а на выходе У3/11 - "0", то ключ 2 - открыт и интегратор через транзистор Т6 течёт ток, поступающий от генератора стабильного тока. В это время ключ 1 закрыт. При изменении состояния триггера ключ 2 закрыт, и в интегратор ток не поступает. Питание микросхемы У3 снимается с эмиттера транзистора Т1. В токовых ключах К1 и К2 транзисторы Т3 и Т5 служат для смещения уровня, а транзисторы Т4 и Т6 - переключения тока.
Генератор стабильного тока выполнен на операционном усилителе У2 и транзисторе Т2. Каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью и имеет коэффициент усиления по напряжению, равный 1.
Для защиты микросхемы У2 от перегрузок в момент включения, к входу усилителя подключены диоды Д2, Д4. Опорное напряжение для генератора тока снимается со стабилитрона Д1.
Величина тока регулируется с помощью резисторов R8, R10, R13 R18 для основного детектора и R27 - R30 для резервного детектора в зависимости от включённого диапазона, соответственно 50, 20, 10, и 5 кг/м3.
Интегратор выполнен на элементах R24 Др.1, С5, С6, С7.
Блок БСН-1 состоит из двух идентичных каналов, для создания стабилизированного напряжения плюс 5В. В каждом канале имеется источник опорного напряжения и операционный усилитель.
Источник опорного напряжения на диодах Д1, Д2, Д15, Д7 и транзисторе Т5, служащем в качестве генератора тока. Опорное напряжение снимается с делителя на резисторах R10, R11, подключённых параллельно Д7 и подаётся на неинвентирующий вход операционного усилителя, который состоит из элементов У1, У3, Т1, Т3 и двух выходных транзисторов, расположенных на задней панели ПИБ. Отрицательная обратная связь обеспечивается подачей на инвентирующий вход операционного усилителя У3-2/3 напряжения, снимаемого с части делителя R21, R22, R23.Выходное напряжение плюс 5В устанавливается с помощью резистора R22. Диоды Д9, Д10 и Д11 осуществляют защиту выходных транзисторов от короткого замыкания. В нормальном состоянии диоды закрыты, а при коротком замыкании они открываются и не позволяют уменьшиться потенциалу на базе У1-2.
Во втором канале источник опорного напряжения собран на диодах Д3, Д4, Д16, Д8 и транзисторе Т6. Опорное напряжение снимается с делителя R12, R13 и подаётся на вход операционного усилителя, который состоит из элементов У4, У2, Т2, Т4 и двух выходных транзисторах Т2, Т4, расположенных на задней панели пульта ПИБ. Выходное напряжение плюс 5В устанавливается с помощью резистора R25.
Блок БСН-2 состоит из двух идентичных каналов. Первый (У1, У3-1, Т1) служит для создания стабилизированного напряжения плюс 15В, а второй (У2, У3-2 и Т2) - для создания стабилизированного напряжения минус 15В. Каждый канал состоит из узла питания операционного усилителя, источника опорного напряжения операционного усилителя, эмиттерных повторителей и устройства защиты от короткого замыкания.
В первом канале питание операционного усилителя У1/1,4,7 осуществляется с помощью стабилитронов Д1, Д2, Д3. Источник опорного напряжения собран на стабилитронах Д7, Д8, Д11 и подключён к неинвертирующему входу операционного усилителя У1/10. Выход операционного усилителя У1/5 подключён к базовой цепи составного транзистора, состоящего из У3-1, Т1 и выходного транзистора, расположенного на задней панели ПИБ. Диоды Д13, Д15, Д19, Д17, Д21 обеспечивают защиту выходного транзистора от короткого замыкания. Отрицательная и обратная связь обеспечивается подачей на инвертирующий вход операционного усилителя У1/9 напряжения, снимаемого с части делителя. Выходное напряжение плюс 15В устанавливается с помощью резистора.
Во втором канале питание операционного усилителя У2 осуществляется с помощью стабилизаторов Д4, Д5, Д6. Источник опорного напряжения собран на стабилитронах Д9, Д10 и Д12. выход операционного усилителя У2 подключен к базовой цепи составного транзистора, состоящего из У3-2, Т2 и выходного транзистора, расположенного на задней панели ПИБ. Диоды Д14, Д16, Д18, Д20,Д22 обеспечивают защиту выходного транзистора, от которого замыкание. Выходное напряжение минус 15В устанавливается с помощью резистора R13.
Блок изменения уровня дискриминации БИД предназначен для создания опорного уровня дискриминации в усилителе-дискриминаторе УД, которой входит в состав детектора. Блок БИД состоит из 4-х одинаковых каналов. Рассмотрим один из них.
С выхода источника опорного напряжения, выполненного из ДI и R3, опорное напряжение через буферный усилитель на УI, ТI, Т2 поступает по кабелю в датчик на усилитель-дискриминатор. Усилитель на УI, ТI, Т2 служит для развязки источника опорного напряжения от нагрузки, согласования с кабелем и регулировки напряжения дискриминации. Уровень напряжения дискриминации регулируются с помощью резистора "УРОВЕНЬ ДИСКРИМИНАЦИИ", который расположен на передней панели ПИБ.
Для проверки работоспособности датчика в БИД предусмотрено измерение опорного уровня дискриминации в режиме "КОНТРОЛЬ 2". При нажатии кнопки "КОНТРОЛЬ2", расположенной на передней панели ПИБ, срабатывает реле Р1 и подсоединяется ко входу У1-4 делитель из R1 и R6, в результате чего увеличивается опорное напряжение на входе У1-4 и соответственно скорость счёта уменьшается в 1,5 (+ 0,05) раза во всём диапазоне измерений. Для корректировки контрольного уровня опорного напряжения ось резистора R1 выведена под шлиц на верхнюю крышку ПИБ.
Блок управления индикацией БУИ цепи, составленные из узлов У3-1, У2-3, У3-2, У2-4, У6-1, У5-3 и У6-2, У5-4 предназначены для включения элементов индикации в случае появления с термоконтактов сигнала о достижении температуры плюс 900С и для запоминания полученного сигнала о превышении температуры плюс 900С. Для включения элементов индикации в этом случае производится сброс нажатием кнопки СБРОС на лицевой панели ПИБ статических RS - триггеров (У1, У4), которые и служат элементами запоминания.
Символы, из которых составлены наименования сигналов ТК90И, ТК60И, ТК90Ф, ТК60Ф, расшифровываются следующим образом:
ТК - термоконтактор;
60, 90 - точка контактирования термоконтактора, 0С;
И - измерительный датчик;
Ф - фоновый датчик;
Символы, из которых составлены наименования сигналов ПИ1, ПИ2, ОХЛИ1, ОХЛИ2, ПФ1, ПФ2, ОХЛФ1, ОХЛФ2, расшифровываются следующим образом:
ОХЛ - команда "ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ";
П - команда "ПЕРЕГРЕВ";
И - измерительный датчик;
Ф - фоновый датчик;
1 - плюсовой вывод соответствующего светодиода;
2 - минусовой вывод соответствующего светодиода.
3. РАБОТА И СОСТАВ КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ НАР-12М
3.1 НАЗНАЧЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАР-12М
По конструктивному исполнению концентратомер выполнен в 8модификациях.
Краткое наименование концентратомера, например:
концентратомер бора НАР-12М-П, градуировка 13;
концентратомер бора НАР-12М-Тр , градуировка 1089;
концентратомер бора НАР-12М-ИК.
Расшифровка краткого наименования:
Н нейтронный; А анализатор; Р раствора;
12 номер разработки;
М - модификация концентратомера, которая комплектуется устройством обработки информации УНО-60М-01.
П, Тр, ИК тип датчика:
Пдатчик погружного типа, устанавливается в баках и ёмкостях, общий вид датчика изображён в приложении Е;
Трдатчик навесного типа, устанавливается на технологических трубопроводах, общий вид датчика изображён в приложении З;
ИК датчик погружного типа, устанавливается в ячейках измерительной ёмкости, размещаемой на линии пробоотбора, общий вид датчика изображён в приложении И;
Расшифровка обозначения градуировки:
13 концентратомер отградуирован для ёмкости с охранной гильзой толщиной 13 мм;
1089 концентратомер отградуирован для трубопровода с Ду1089мм.
Диапазон измерения концентрации изотопа 10В (борной кислоты) в теплоносителе или водном растворе - от 0 до 1,6 (от 0 до 50)г/дм3.
Для концентратомеров с датчиком типа Тр, который должен размещаться на трубопроводе с Ду159х6 мм, допускается изменение правой границы диапазона измерения концентрации изотопа 10В до 9г/дм3, при этом погрешность измерения не должна быть более 6% для времени усреднения информации, равного 100 с.
Диапазон измерения концентрации изотопа 10В в теплоносителе для концентратомеров НАР-12М-ИК-О от 0 до 0,8 г/дм3.
Пределы допускаемых значений основной погрешности 0 измерения концентрации изотопа 10В (борной кислоты) в растворе, определяемой как 0=0с+0, для различных модификаций концентратомеров приведены в таблице3.1. Значения среднего квадратического отклонения случайной 0 и систематической 0с составляющих погрешности ориентировочно не должны превышать соответственно 0,4 и 0,6 от основной погрешности.
За нормирующие значения концентрации при определении приведённых погрешностей принимают конечные величины указанных в таблице3.1 поддиапазонов.
Концентратомеры имеют два аналоговых выхода, сигналы с которых изменяются в пределах от 0 до 5 и от 4 до 20 мА пропорционально концентрации 10В (борной кислоты), причём значения 5 и 20 мА соответствуют предельным значениям диапазона измерения.
Для концентратомера НАР-12М-Э значения аналоговых выходных сигналов изменяются в пределах от 4 до 20 мА.
Время усреднения поступающей с датчика информации, используемой для вычисления концентрации 10В (борной кислоты), составляет 100с. Для концентратомера НАР-12М-Э время усреднения информации для одного измерения составляет 10 с.
Таблица 3.1 Основная погрешность измерения концентрации
и т.д.................


Концентрация изотопа 10В (борной кислоты),
г/дм3
Основная погрешность измерения, %,для концентратомеров
НАР-12М-ИК
НАР12М-П, НАР12М-Тр.
НАР12М-Э-Тр (для аналогового выхода с временем усреднения информации 10 с)
0-0,1 (0-3,1)
3,5 мг/дм3
-
-
0,1-0,35(3,1-10,9)
3,5+1,2•(Сх-0,1) мг/дм3
-
-
0-0,4(0-12,5)
-
2,5
6,0
0,35-0,8(10,9-25)
3,5+42•(Сх-0,35) мг/дм3
-
-
0,4-0,8(12,5-25)
-
2,5
6,0
0,8-1,6(25-50)

Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.