RU2149467C1

RU2149467C1 - Method and device for diagnosing parameters of nuclear reactor process channels

Info

Publication number: RU2149467C1
Application number: RU98109475A
Authority: RU
Inventors: Е.С. Иванов; А.И. Трофимов; С.А. Виноградов; Ю.И. Слепоконь; В.М. Ряхин; С.А. Кушковой
Original assignee: Иванов Евгений Сергеевич; Трофимов Адольф Иванович; Виноградов Сергей Александрович; Слепоконь Юрий Иванович; Ряхин Вячеслав Михайлович; Кушковой Сергей Антонович
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: nuclear power engineering and other industries using process channels, wells, and pipelines. SUBSTANCE: method involves conveying probe along channel while scanning desired variables at reference points through channel height; maximal permissible speed of probe motion from moment it begins its downward movement by gravity is determined by recording and controlling torque and speed of motor shaft; speed determined in the process is maintained in the course of upward movement of probe; probe is displaced upwards and downwards over same generating lines of process channel. Device implementing this method has case that mounts drive, diagnosing probe, communication line, and measuring unit; drive is provided with automatic unit for recording and controlling torque on motor shaft and digital rotor-position detector; communication line is, essentially, all-metal bellows accommodating electric communication circuit; power cable is attached outside; one of its ends is secured on probe shank and other one, on drum; the latter is mounted on additional platform made for displacing relative to case in parallel to drum axis at bellows winding pitch; measuring unit is coupled with digital rotor-position detector through synchronizing line. EFFECT: reduced time and improved speed of diagnosing parameters of process channels. 2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и служит для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов типа РБМК. The present invention relates to the field of measurement technology and is used to diagnose the parameters of the technological channels of nuclear reactors such as RBMK.

Известен способ диагностики параметров технологических каналов (ТК), заключающиеся в транспортировке через канал диагностического зонда посредством штанги, связанной с кран - балкой центрального зала реактора [1]. A known method for diagnosing the parameters of technological channels (TC), which consists in transporting a diagnostic probe through a channel through a rod connected to a crane - beam of the central hall of the reactor [1].

Недостатком указанного способа являются низкая точность измерения, вследствие наличия погрешностей позиционирования и высокой скорости перемещения зонда в ТК, приводящей к вибрации корпуса зонда. The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurement, due to the presence of positioning errors and the high speed of the probe in the TC, leading to vibration of the probe body.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, при котором зонд перемещается посредством специализированного привода и устройства пошагового позиционирования [2]. Closest to the proposed method is a method in which the probe is moved by means of a specialized drive and step-by-step positioning device [2].

Недостатком способа является низкая точность измерений, по причине дополнительных вибраций корпуса, вызванных работой шагового механизма. The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurements, due to additional vibrations of the housing caused by the operation of the stepping mechanism.

Целью изобретения является повышение точности измерений. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Указанная цель достигается за счет того, что с момента начала движения зонда ходом сверху - вниз путем регистрации и регулирования момента и оборотов на валу электропривода определяют максимально возможную скорость спуска зонда под действием собственного веса, а в процессе движения зонда ходом снизу - вверх поддерживают найденное значение скорости, при этом вниз и вверх зонд перемещают по одним и тем же образующим технологического канала. This goal is achieved due to the fact that from the moment the probe starts moving from top to bottom, by recording and adjusting the moment and revolutions on the electric drive shaft, the maximum possible speed of the probe descent under the influence of its own weight is determined, and in the process of moving the probe up and down the probe supports the found value speed, while up and down the probe is moved along the same generatrix of the technological channel.

Кроме того, указанная цель достигается за счет того, что в устройстве для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов, содержащем корпус, размещенный на корпусе привод, диагностический зонд, линию связи, измерительный блок, привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента и оборотов на валу двигателя и цифровым датчиком положения ротора, линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона, внутри которого размещен контур электрической связи и силовой трос, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда, а другой закреплен на барабане, барабан размещен на дополнительной платформе, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства параллельно оси барабана с шагом намотки сильфона, а измерительный блок связан с цифровым датчиком положения ротора привода посредством линии синхронизации. In addition, this goal is achieved due to the fact that in the device for diagnosing the parameters of the technological channels of nuclear reactors, comprising a housing, a drive located on the housing, a diagnostic probe, a communication line, a measuring unit, the drive is equipped with a system for automatic registration and regulation of torque and revolutions on the shaft the motor and a digital rotor position sensor, the communication line is made in the form of an all-metal bellows, inside of which there is an electrical connection circuit and a power cable, one end of the communication line JCOMM fastened on the shank of the probe and the other is fastened on the drum, the drum is placed in an extra platform, which is movable relative to the tool housing parallel to the drum axis with the winding pitch of the bellows, and the measuring unit is connected to a digital drive rotor position sensor by synchronizing line.

Эффективность предлагаемого способа заключается в следующем. При осуществлении внутриреакторного контроля, как правило, время диагностики ограничено графиком ремонтных процедур, а также лимитами дозовых нагрузок на персонал. Поэтому наиболее оптимальным способом проверки надежности полученных данных о параметрах ТК является метод дублированных замеров в одних и тех же реперных точках ТК, первый из которых получают ходом сверху - вниз зонда, а второй ходом снизу - вверх. Другим преимуществом вышеописанного метода дублированного замера является то, что время между повторными замерами сведено до минимума, что делает существенно неразличимыми внешние условия измерений, такие как, например, средняя температура теплоносителя и металла ТК и т.д. Это создает максимально благоприятные условия для компенсации погрешностей измерений. Однако скорости транспортировки зонда вверх и вниз с использованием известных приводов, как правило, существенно различны. Скорость опускания зонда, например, задается суперпозицией сил тяжести, сил трения центраторов корпуса зонда о стенки ТК и сил гидравлического сопротивления теплоносителя ТК, вытесняемого зондом. Эта скорость имеет свое фиксированное значение для каждого типа зонда. В то же время скорость подъема зонда определяется скоростью работы подъемного механизма, которая может в несколько раз отличаться от скорости его спуска. Например, кран балка центрального зала реактора РБМК имеет только две скорости движения 10 и 20 см/с. Это делает в принципе невозможным проведение замеров при скоростях движения зонда, отличных от имеющихся. The effectiveness of the proposed method is as follows. When carrying out internal reactor control, as a rule, the diagnostic time is limited by the schedule of repair procedures, as well as the limits of dose loads on personnel. Therefore, the most optimal way to verify the reliability of the obtained data on the TC parameters is the method of duplicate measurements at the same reference points of the TC, the first of which is obtained by moving the probe from top to bottom, and the second from bottom to top. Another advantage of the above duplicated measurement method is that the time between repeated measurements is minimized, which makes the external measurement conditions substantially indistinguishable, such as, for example, the average temperature of the coolant and the metal of the fuel cell, etc. This creates the most favorable conditions for compensating for measurement errors. However, the speed of transportation of the probe up and down using known drives, as a rule, are significantly different. The lowering speed of the probe, for example, is determined by the superposition of gravity, the friction forces of the centralizers of the probe body against the walls of the TC and the hydraulic resistance of the coolant TC displaced by the probe. This speed has its own fixed value for each type of probe. At the same time, the speed of the probe is determined by the speed of the lifting mechanism, which can be several times different from the speed of descent. For example, the beam crane of the central hall of the RBMK reactor has only two speeds of 10 and 20 cm / s. This makes it impossible in principle to take measurements at probe speeds other than those available.

В предлагаемом способе скорость спуска и подъема зонда поддерживается постоянной. Опыт многочисленных исследований внутренней поверхности ТК показал наличие большого количества различных по толщине коррозионных отложений на его внутренней стенке. Это означает что неровности рельефа поверхности ТК в результате взаимодействия с центраторами зонда создают определенный спектр вибраций и поперечных перемещений его корпуса. В то же время для диагностики основных параметров ТК, таких как сплошность и толщина стенки циркония ТК, внутреннего диаметра ТК и графитовой кладки (ГК), кривизны ТК и ГК, необходимо осуществлять точную компенсацию указанных погрешностей. При равенстве скоростей спуска и подъема зонда, а также при поддержании траектории движения его центраторов по одним и тем же направляющим ТК (ГК) спектр вибраций корпуса зонда будет идентичен как при движении вниз, так и при движении вверх. Таким образом появляется возможность реализации метода дублированных замеров с максимально возможной скоростью и качеством. In the proposed method, the speed of descent and ascent of the probe is maintained constant. The experience of numerous studies of the inner surface of the TC showed the presence of a large number of different thickness corrosion deposits on its inner wall. This means that the surface roughness of the TC as a result of interaction with the probe centralizers creates a certain spectrum of vibrations and transverse movements of its body. At the same time, in order to diagnose the main parameters of the TC, such as the continuity and wall thickness of the zirconium of the TC, the internal diameter of the TC and graphite masonry (HA), the curvature of the TC and HA, it is necessary to accurately compensate for these errors. If the speeds of descent and ascent of the probe are equal, as well as maintaining the trajectory of its centralizers along the same TK (GK) guides, the vibration spectrum of the probe body will be identical both when moving down and when moving up. Thus, it becomes possible to implement the method of duplicate measurements with the highest possible speed and quality.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа с помощью устройства. Устройство для диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов содержит корпус 1, размещенный на корпусе привод 2, диагностический зонд 3, линию связи 4, измерительный блок 5. Привод снабжен системой автоматической регистрации и регулирования момента и оборотов на валу двигателя 6 и цифровым датчиком положения ротора 7. Линия связи выполнена в виде цельнометаллического сильфона 8, внутри которого размещен контур электрической связи 9 и силовой трос 10, один конец линии связи жестко закреплен на хвостовике зонда 3, а другой закреплен на барабане 11. Барабан размещен на дополнительной платформе 12, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства 1 параллельно оси барабана 11 с шагом намотки сильфона 8. Измерительный блок 5 связан с цифровым датчиком положения ротора привода 7 посредством линии синхронизации 13. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method using the device. A device for diagnosing parameters of technological channels of nuclear reactors comprises a housing 1, a drive 2 placed on the housing, a diagnostic probe 3, a communication line 4, a measuring unit 5. The drive is equipped with a system for automatically recording and controlling the moment and speed on the motor shaft 6 and a digital rotor position sensor 7 The communication line is made in the form of an all-metal bellows 8, inside of which there is an electrical communication circuit 9 and a power cable 10, one end of the communication line is rigidly fixed to the shank of the probe 3, and the other replay on the drum 11. The drum is placed on further platform 12 which is movable relative to the housing of the device 1 parallel to the axis of the drum 11 with a winding pitch of the bellows 8. The measuring unit 5 is connected with a digital rotor position sensor actuator 7 via the clock line 13.

Устройство работает следующим образом. Корпус устройства 1 размещают на верхней плите реактора 14 и с помощью направляющего патрубка 15 создают тракт для входа зонда 3 в устье ТК 16. Затем фиксируют нулевые показания цифрового датчика 7 угла положения ротора и с помощью линии синхронизации 13 ставят их в соответствие нулевой реперной точке контроля, которые фиксируются в памяти измерительного блока 5. Затем начинают спуск зонда 3 с начальной скоростью V0 с одновременной фиксацией линейных координат зонда и момента на валу двигателя посредством системы регистрации момента 6. Затем с помощью этой же системы выбирают и фиксируют скорость перемещения зонда V1, при которой момент на валу привода 2 максимально близок к нулю. Это означает, что зонд 3 опускается под действием собственного веса. При этой скорости производят сканирование всех необходимых параметров ТК. После достижения зондом нижней точки ТК начинают подъем зонда со скоростью V1 с одновременной фиксацией показаний зонда в тех же точках по высоте ТК, что и при спуске. При раскрутке барабана 11 для сохранения адекватности показаний датчика положения ротора 7 глубине погружения зонда, сильфон 8 наматывается на барабан 11 в одни ряд. Для беспрепятственного входа сильфона 8 в устье ТК при смотке и намотке на барабан 11, барабан размещен на дополнительной платформе 12, которая выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса устройства 1 параллельно оси барабана 11 с шагом намотки сильфона 8. The device operates as follows. The body of the device 1 is placed on the upper plate of the reactor 14 and using the guide pipe 15 create a path for the probe 3 to enter the mouth of the TC 16. Then, the zero readings of the digital sensor 7 of the rotor angle are recorded and, using the synchronization line 13, they are aligned with the zero reference control point , which are recorded in the memory of the measuring unit 5. Then they start the descent of the probe 3 with an initial speed V0 with simultaneous fixation of the linear coordinates of the probe and the moment on the motor shaft by means of the moment registration system 6. Then, with p power of the same system is selected and fixed probe displacement speed V1, at which point the drive shaft 2 as close as possible to zero. This means that probe 3 is lowered by its own weight. At this speed, all the necessary TC parameters are scanned. After the probe reaches the bottom point of the TC, the probe begins to rise at a speed of V1 with simultaneous recording of the probe at the same points along the height of the TC as during descent. When unwinding the drum 11 to maintain the adequacy of the readings of the position sensor of the rotor 7 to the immersion depth of the probe, the bellows 8 is wound on the drum 11 in one row. For unobstructed entry of the bellows 8 at the mouth of the TC when winding and winding onto the drum 11, the drum is placed on an additional platform 12, which is arranged to move relative to the housing of the device 1 parallel to the axis of the drum 11 with a winding pitch of the bellows 8.

Цельнометаллический сильфон может быть выполнен с многочисленными промежуточными трубчатыми вставками с длиной порядка 10 - 15 см. Это повышает его износоустойчивость. Использование сильфона помимо стабилизации азимутальных координат зонда позволяет также надежно защитить контур электрической связи от повреждения. Это дает существенный выигрыш в надежности в случае использования телевизионных систем диагностики с передачей данных по оптоволоконному кабелю. Наличие силового троса позволяет разгрузить сильфон от сил продольного растяжения. Наличие регулируемого электропривода позволяет также проводить выборочный контроль определенных участков ТК со сверхнизкой скоростью транспортировки зонда вверх и вниз, что существенно при ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии. An all-metal bellows can be made with numerous intermediate tubular inserts with a length of the order of 10 - 15 cm. This increases its wear resistance. The use of a bellows in addition to stabilizing the azimuthal coordinates of the probe also allows you to reliably protect the electrical circuit from damage. This gives a significant gain in reliability in the case of using television diagnostic systems with data transmission via fiber optic cable. The presence of a power cable allows you to unload the bellows from the forces of longitudinal tension. The presence of an adjustable electric drive also allows selective monitoring of certain sections of the fuel cell with an ultra-low speed of transportation of the probe up and down, which is essential for ultrasonic inspection and thickness measurement.

Таким образом предлагается способ и устройство для его реализации, позволяющее осуществлять диагностику технологических каналов с помощью зондов различного назначения с высокой точностью. За счет использования систем точного позиционирования и поддержания скорости предлагаемое устройство имеет значительный резерв повышения точности измерения при экспресс диагностике, когда используются высокая скорость транспортировки зонда, например при диагностике вихретоковым методом. Функция автоматического регулирования момента на валу двигателя позволяет сохранять равномерной скорость движения торпеды на всей длине ТК, включая участки зауженного диаметра за счет адекватного повышения (понижения) момента. Другим преимуществом предлагаемого способа и устройства является возможность задания программы движения зонда, в которой различным участкам траектории движения будет соответствовать свое, фиксированное значение скорости его перемещения. Thus, a method and apparatus for its implementation, which allows for the diagnosis of technological channels using probes for various purposes with high accuracy, are proposed. Due to the use of accurate positioning systems and maintaining speed, the proposed device has a significant reserve of increasing the measurement accuracy during express diagnostics, when a high probe transportation speed is used, for example, during eddy-current diagnostics. The function of automatic torque control on the engine shaft allows you to maintain uniform torpedo speed along the entire length of the fuel cell, including sections of a narrowed diameter due to an adequate increase (decrease) in torque. Another advantage of the proposed method and device is the ability to set the probe movement program, in which different sections of the trajectory will have its own fixed value for the speed of its movement.

Предлагаемый электропривод может быть реализован, например, на сервомоторах серии ROTEC с системой управления SIMOVERT MASTER DRIVE фирмы SIEMENS. Система SIMOVERT SC (сервоконтроль) позволяет осуществлять точное управление оборотами и крутящим моментом на валу двигателя в диапазоне от 0 до 3000 об/мин. При этом во всем диапазоне частот вращения обеспечивается постоянный крутящий момент. Система может быть оснащена всеми необходимыми коммуникациями обратной связи, задействованные через персональный компьютер. The proposed electric drive can be implemented, for example, on ROTEC series servomotors with SIEMENS SIMOVERT MASTER DRIVE control system. The SIMOVERT SC (servo control) system allows precise control of engine speed and torque on the motor shaft in the range from 0 to 3000 rpm. At the same time, a constant torque is provided in the entire range of rotational speeds. The system can be equipped with all the necessary feedback communications involved through a personal computer.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в ядерной энергетике и в других отраслях промышленности, связанных с эксплуатацией технологических каналов, скважин и трубопроводов. The present invention can be used in nuclear energy and in other industries related to the operation of technological channels, wells and pipelines.

Использование предлагаемого изобретения существенно повысит скорость и качество диагностики параметров технологических каналов ядерных реакторов. Using the proposed invention will significantly increase the speed and quality of diagnostics of the parameters of technological channels of nuclear reactors.

Claims

1. A method for diagnosing parameters of technological channels of nuclear reactors, which consists in transporting the probe along the channel with simultaneous scanning of the required parameters at the reference points along the height of the channel, characterized in that from the moment the probe moves from top to bottom by recording and adjusting the moment and revolutions on the shaft of the electric drive determine the maximum possible speed of descent of the probe under the action of its own weight, and in the process of moving the probe up and down support the found value of speed and, wherein the downward and upward probe moved by the same forming process channel.

2. A device for diagnosing parameters of technological channels of nuclear reactors, comprising a housing located on the housing of the drive, a diagnostic probe, a communication line, a measuring unit, characterized in that the drive is equipped with a system for automatic registration and regulation of torque on the motor shaft and a digital rotor position sensor, line The connection is made in the form of an all-metal bellows, inside of which there is an electrical connection circuit, and a power cable is fixed outside, one end of the communication line is rigidly fixed to the tails a probe and another mounted on the drum, the drum is placed on an additional platform that is movable relative to the device’s body parallel to the axis of the drum with a winding step of the bellows, and the measuring unit is connected to the digital position sensor of the rotor of the drive via a synchronization line.