(19) HU
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG
SZABADALMI LEÍRÁS
(11)
186 651
SZOLGALATI TALÁLMÁNY A bejelentés napja: (22) 82. 12. 23.
Nemzetközi osztály jelzet: (51) NSZ0 4
(21) 4142/82
G 21 C 17/00
ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL
TULAJDON^
Megjelent: (45) 87. 04. 30.
Feltalálóik): (72)
Szabadalmas: (73) MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest
Sas Péter, oki. üzemmérnök, 40 %, Czibók Tamás, oki. fizikus, 40 %, Valkó János, oki. fizikus, 20 %, Budapest
(54)
Szabadalmi Tár.
A közzététel napja: (41) (42) 84. 08. 28.
ATOMERŐMŰVI REAKTORDIAGNOSZTIKAI MÉRÖLÁNC RENDSZER
(57) KIVONAT
@
A méró'lánc alapjelet és ingadozó jelösszetevőt szétválasztó előerősítőket (1) tartalmaz. A z előerősítők (1) kimenetei alapjel-főerősítők (3), illetve ingadozójel-főerősítők (5) bemenetére csatlakoznak. Az alapjei-főerősítők (3) kimenete átlagérték-mérő egységre (7) van kapcsolva. Az ingadozójel-főerősítők (5) kimenete pedig RMS-mérő egységgel (8) és mérőkimenetekkel (6) van összekötve. (3. ábra)
-1-
0
^
186 651 A találmány tárgya s o k c s a t o r n á s atomeró'művi reaktordiagnosztikai mérőlánc rendszer, a m e l y k ü l ö n f é l e a t o m e r ő m ű v i é r z é k e l ő k , pl. n e u t r o n d e t e k t o r o k , n y o m á s távadók és t e r m o e l e m e k j e l é t reaktordiagnosztikai célú felhasználásra alkalmas m ó d o n k e z e l i . A z a t o m e r ő m ű b e n t e l e p í t e t t ü z e m i é r z é k e l ő k diagnosztikai felhasználása, illetve k ü l ö n diagnosztikai céllal é r z é k e l ő k t e l e p í t é s e napjainkban kialakuló t e v é k e n y s é g . A diagnosztikai t e v é k e n y s é g célja az a t o m e r ő m ű v e k eset é b e n is hozzájárulás a b i z t o n s á g o s és gazdaságos ü z e m e l t e t é s h e z . A diagnosztikai e r e d m é n y e k hasznosítása két t e r ü l e t e n várható. A z egyik terület az ü z e m v i t e l k ö z v e t l e n b e f o l y á s o l á s a a k ü l ö n f é l e b e r e n d e z é s e k műszaki állap o t a n a g y o b b m é r v ű , g y o r s üzemzavarra v e z e t ő változásának j e l z é s é v e l . A diagnosztika másik területe a berendez é s e k , a f o l y a m a t o k rendszeres e l l e n ő r z é s e , a m e l y alapján m e g f i g y e l h e t ő k a lassú v á l t o z á s o k . E z e k alapján o p t i mális karbantartási stratégia alakítható ki. Ismeretesek reaktordiagnosztikai célberendezések, a m e l y e k e g y e s m e g f i g y e l é s i feladatok ellátására alkalmasak e g y - e g y k o n k r é t reabtortípusnál. I l y e n e k az aktív z ó n á t tartó .,kosár" m o z g á s á t (core barrel m o t i o n ) figyel ő b e r e n d e z é s e k , a z elszabadult részeket f i g y e l ő ( l o o s e parts m o n i t o r i n g ) rendszerek. I d e s o r o l h a t ó például a Paksi A t o m e r ő m ű b e n is m ű k ö d ő k o n t a k t m e n t e s h ű t ő k ö z e g f o r g a l o m m é r ő berendezés is. E z e k h e z a c é l b e r e n d e z é s e k h e z általában h o z z á tartozik a m e g f e l e l ő é r z é k e l ő , a feladat kívánalmait k i e l é g í t ő k á b e l t és e r ő s í t ő t tartalmazó m é r ő l á n c és a kiértékelő-kij e l z ő e g y s é g is. A f e n t e m l í t e t t c é l b e r e n d e z é s e k k ö r é n kívül l é t e z n e k k ü l ö n f é l e é r z é k e l ő k h ö z kifejlesztett speciális diagnosztikai m é r ő l á n c o k is. Mindezen berendezésekről elmondhatjuk, hogy egy-egy meghatározott érzékelőhöz, érzékelőtípushoz csatlakoztathatók, kezelésük, ellenőrzésük különböző kábelrendszert igényel. Általában csak kevés feladat ellá-
tására, redukált információmennyiség átvitelére alkalmasak. Ha teljes Információátvitelre, pl. egy kismértékben
5
^Q
1g
20
25
30
35
tásához változtatják u 1/2 erősítő egyes áramköri ele40
f l u k t u á l ó átlagérték-jel továbbítására van szükség, a mérőJáncot igen n a g y dinamikára ( 5 - 6 nagyságrend) kell terv e z n i , a m i n a g y o n megdrágítja a rendszert. T a l á l m á n y u n k célja o l y a n m é r ő l á n c rendszer létreh o z á s a , a m e l y b e n az érzékelők k ü l ö n b ö z ő s é g é t ő l függetlenül a z o n o s , v a g y legalábbis a z o n o s elvi f e l é p í t é s ű , a z o n o s a n k e z e l h e t ő m é r ő l á n c o k vannak. A reaktordiagnosztikai felhasználás kívánalmainak m e g f e l e l ő e n a méró'láncaink m i n d az é r z é k e l ő k j e l é b e n található átlagérték i n f o r m á c i ó t , m i n d pedig az átlagérték körüli ingad o z á s b a n rejlő diagnosztikai i n f o r m á c i ó t zajos ipari körn y e z e t b e n n a g y távolságra k é p e s e k eljuttatni. Ezt ú g y éljük el, h o g y a z é r z é k e l ő k k ö z e l é b e n t e l e p í t e t t előerősít ő k b e n az alapjelről leválasztjuk az i n g a d o z ó jelösszet e v ő t és m e g f e l e l ő erősítés után k ü l ö n j e l k é n t t o v á b b í t j u k . A k e t t ő s j e l ú t n a k m e g f e l e l ő e n a k ö z p o n t i egységb e n k é t e g y m á s melletti f ő e r ő s í t ő egység fogadja az alapj e l e t és az i n g a d o z ó j e l ö s s z e t e v ő t . A zavarmentesség érdek é b e n az e l ő e r ő s í t ő k áramjel formájában továbbítják a j e l e k e t a f ő e r ő s í t ő k b e . A z alapjel-főerősítők k i m e n e t e átlagérték-mérő egységre van kapcsolva, az ingadozójelf ő e r ő s i t ő k k i m e n e t e pedig R M S - m é r ő egységgel és mérők i m e n e t e k k e l van ö s s z e k ö t v e . A z egyidejűleg rögzített k ü l ö n f é l e j e l e k k ö z t i ö s s z e f ü g g é s e k k i é r t é k e l é s é n e k lehet ő v é tételére a m é r ő l á n c o k átviteli tulajdonságai széles
2
-2-
2
f r e k v e n c i a t a r t o m á n y b a n a z o n o s a k . A rendszer k ö z p o n t i e g y s é g é b e n a f o e r ő s í t ő k ö n kivül a m é r ő l á n c o k ellenőrzés é h e z , beállításához szükséges m é r ő m ű s z e r e k e t és m o n i torokat is hiánytalanul b e é p í t e t t ü k . A találmányt a t o v á b b i a k b a n kiviteli példák és rajzok alapján részletesen ismertetjük. A z 1. ábra a t a l á l m á n y szerinti m é r ő l á n c rendszer analóg jelátvitelű változatának vázlata, a 2 . ábra frekvenciajel f e l d o l g o z ó m é r ő l á n c vázlata, és a 3 . ábra a z egész reaktordiagnosztikai m é r ő l á n c rendszer vázlata. A z 1. ábra a t a l á l m á n y szerinti reaktordiagnosztikai m é r ő l á n c rendszer vázlata. A z 1. ábra a t a l á l m á n y szerinti reaktordiagnosztikai m é r ő l á n c analóg jelátvitelű változatának vázlatát mutatja b e . A z e l ő e r ő s í t ő egység az 1/1 b e m e n ő áramkörb ő l , az 1/2 e r ő s í t ő b ő l , az 1/3 k i m e n ő á r a m k ö r b ő l , az 1 / 4 reléből, az 1/5 felüláteresztő s z ű r ő b ő l , az 1/6 e r ő s í t ő b ő l , az 1/7 stabilizátorból és az 1/8 t á p e g y s é g b ő l tevődik össze. A 3/1 b e m e n ő áramkör, a 3 / 4 k i m e n ő áramkör és a vezérlő áramkör az alapjel-főerősítőt, az 5/1 b e m e n ő áramkör, az 5/2 aluláteresztő szűrő, az 5 / 3 erősitő és az 5 / 4 k i m e n ő áramkör pedig az i n g a d o z ó j e l - f ő e r ő s í t ő t alkotja. A 1 2 stabilizátor a f ő e r ő s í t ő k kisebb csoportját látja el a szükséges stabilizált t á p f e s z ü l t s é g e k k e l . A z előe r ő s í t ő 1/1 b e m e n ő áramköre az érzékelő fajtájától vagy a csatlakozás m ó d j á t ó l f ü g g ő k ü l ö n f e l a d a t o k a t lát el. E z e k a f e l a d a t o k a k ö v e t k e z ő k l e h e t n e k : áram-feszültség átalakítás, galvanikus leválasztás, d e m o d u l á l á s . A távvezérelt 1/2 e r ő s í t ő a teljes érzékelőjelet V - o s nagyságrendűvé erősíti. Ha az 1/1 b e m e n ő áramkör feladata csupán az áram-feszültség átalakítás, az 1/1 b e m e n ő áramkör és az 1/2 e r ő s í t ő n e m k ü l ö n ü l el e g y m á s t ó l , átalakítás és távvezérelt erősítés h e l y e t t távvezérelt átalakítási t é n y e z ő v e l áram-feszültség átalakítás történik. A z 1/2 e r ő s í t ő távvezérlését az 1/4 relé segítségével oldj u k m e g . A relék a m e g f e l e l ő b e m e n ő é r z é k e n y s é g beállí-
45
50
55
60
65
m e l t . A z 1/3 kimenő áramkör az érzékelő felerősített alapjelét áramjel formájában küldi a h o s s z ú k á b e l ú t o n az alapjel-főerősítőbe. A diagnosztikai i n f o r m á c i ó t tartalmazó i n g a d o z ó j e l e t a k i s határfrekvenciájú 1/5 f e i ü l e t á t e r e s z t ő szűrő különíti el a teljes alapjeltől. A z i n g a d o z ó j e l ö s s z e t e v ő e z u t á n az 1/6 e r ő s í t ő b e j u t . A z 1/6 erősítése az érzékelő típusnak m e g f e l e l ő e n k ü l ö n b ö z ő értékre állítható e g y b e l s ő kapc s o l ó s o r segítségével. A z i n g a d o z ó j e l ugyancsak e g y l / 3 k i m e n ő á r a m k ö r ö n keresztül, áramjelként indul a k ö z p o n t i e g y s é g h e z . A h e l y i 1/7 stabilizátor a k ö z p o n t i e g y ségből j ö v ő t á p f e s z ü l t s é g e t k ö z v e t í t i az e l ő e r ő s í t ő áramk ö r e i h e z . A leválasztott 1/8 t á p e g y s é g galvanikus leválasztás e s e t é n szükséges csak, amikor az 1/1 b e m e n ő áramkör független tápfeszültség ellátását biztosítja. A z alapjel-főerősítő 3/1 b e m e n ő áramköre az áramjelet feszültségjellé alakítja vissza. K i m e n e t é r e a 3 / 4 k i m e n ő áramkör csatlakozik. A 3 / 5 vezérlő áramkör segítségével v e z é r e l h e t ő k az e l ő e r ő s í t ő b e n levő méréshatár beállító reed-relay-k. A z i n g a d o z ó j e l - f ő e r ő s í t ő az 5/1 b e m e n ő áramkörrel k e z d ő d i k . Itt az áramjel feszültségjellé alakul vissza. A z 5 / 2 aluláteresztő szűrővel az aktuális feladatnak megf e l e l ő e n k i s z ű r h e t ő k a felesleges magasabb frekvenciák. Itt várhatóan ritkán van szükség változtatásra, ezért a frekvenciahatár beállítására b e l s ő k a p c s o l ó s o r szolgál.
1
186 651
Az 5/3 erősítő kívülről kezelhető fokozatkapcsoló segítségével az adatjelfeldolgozó berendezésnek megfelelő erősítéssel működtethető. A kétkimenetű 5/4 kimenő áramkör egyik kimenete az ún. mérőkimenet, a másik, az ellenőrző kimenet mérés, ill. adatgyűjtés közbeni 5 zavartalan jelvizsgálatot tesz lehetővé. A 2. ábrán a frekvenciajel-feldolgozó diagnosztikai mérőlánc vázlata látható. Az eredeti érzékelőjel írekvenciajellé alakításának előnye az, hogy bizonyos határig a távolságtól teljesen függetlenül továbbítható az átlag- 10 érték és az ingadozásinformáció. A 2/1 leválasztó egységből, a 2/2 kimenő áramkörből és a 2/7 stabilizátorból álló előerősítő jellegű frekvenciajelcsatoló egységben tehát csak a csatlakoztatást és a jeltovábbítást kell megoldani. A 2/1 leválasztó egység galvanikus leválasztást 15 biztosít a jelforrás és a diagnosztikai mérőlánc között. A 2/2 kimenő áramkör alkalmas a hosszú kábel meghajtására. A helyi 2/7 stabilizátor a központi egységből jövő tápfeszültséget közvetíti a csatoló egységhez. Frekvenciajelek esetében a szokásos alapjel főerősítő helyett a 4/1 20 bemenő áramkörből, a 4/2 frekvencia-feszültség átalakítóból, a 4/3 alapjel kimenő áramkörből, a 4/5 felüláteresztő szűrőből és a 4/6 erősítőből álló frekvencia-analóg átalakító fogadja az alapjelet a központi egységben. Felépítése teljesen azonos az analóg mérőlánc előerő- 25 sítőjének felépítésével, feladata is azonos. A 4/1 bemenő áramkör ha nem is közvetlenül, de változatlan formában fogadja a jelforrásból jövő frekvenciajelet. A 4/2 frekvencia-feszültség átalakítóban történik a frekvencia-feszültség átalakítás. Az átalakítási tényező, 30 vagyis a méréshatár az előlapról kezelhető fokozatkapcsolóval változtatható. A 4/3 alapjel kimenő áramkör közvetlenül szolgálja az ellenőrzést, ebben a tekintetben azonos az 1. ábrán látható 3/4 kimenő áramkörrel. A 4/5 felüláteresztő szűrő az ingadozójel leválasztását szolgálja, 35 amelynek kimenetére a 4/6 erősítő csatlakozik. Az ingadozójel-fó'erősítő( a frekvencia-analóg átalakító mellett helyezkedik el. így természetesen szükségtelen az áramjellé alakítás. A frekvencia-analóg átalakítónál nincs is áramjel kimenet, az ingadozó jel erősítés után belső 40 kábelezéssel kerül át az ingadozójel fó'erősító'be. Az 5/1 bemenő áramkörből, az 5/2 aluláteresztő szűrőből, az 5/3 erősítőből és az 5/4 kimenő áramkörből álló ingadozójel-főeró'sítő azonos az 1.ábrán látható, azonos számokat viselő egységgel. Jelen esetben azonban az 5/1 45 bemenő áramkör kikerülésével csatolódik be az ingadozó-jel, hiszen nem kell áramjelből visszaalakítani feszültségjellé. Az ingadozójel-főerősítő, illetve a frekvenciaanalóg átalakító egységeit itt is a 12 stabilizátor látja el tápfeszültséggel. 50
2
6 mérőkimenetekhez. Az 5 ingadozójel főerősítők előlapján is megtalálhatók az ellenőrző kimenetek. A 2 frekvenciajel-csatoló egységek csoportjától a 4 frekvenciaanalóg-átalakító - 5 ingadozójel-főerősítőpár 4 frekvenciaanalóg átalakítójához indulnak a frekvenciajelek. A 4 frekvencia-analóg átalakító egységektől az alapjelek ugyanúgy, mint a 3 alapjel-főerősítőkből, a 7 átlagértékmérő egységbe jutnak belső kábelezésen keresztül. A 4 frekvencia-analóg átalakító ezenkívül a 9 frekvenciamérő egységbe jutnak a frekvenciajelek. Az 5 ingadozójel-főerősítők a bizonyos mértékben már erősített ingadozó jelét a 4 frekvencia-analóg átalakítótól kapják. Ettől eltekintve a fentebb mondottak mindenben érvényesek az itteni 5 ingadozójel-főerősítőkre is. A 7 átlagértékmérő egység a 8 RMS-mérő egység és a 9 frekvenciamérő egység egy műszerfiókban egymás mellett helyezkedik el. Külső felépítésük azonos, LED számk jelző mutatja az éppen mért értéket. A mérendő mérőlánc kiválasztására két nyomógombsor szolgál. Az egyik nyomógombsor a csoportot, a másik a csoporton beiüli sorszámot választja ki. Egy harmadik nyomógombsor a műszer érzékenységének beállítására, illetve a 8 RMS-mérőegységnél egy alsó és egy felső frekvencíahatár beállítására szolgál. A mérőlánc-csoportok helyett mindegyik műszernél kiválasztható az előlapon elhelyezett bemeneti csatlakozó is, külső jel mérésére. A 3 alapjel-főerősítő, a 4 frekvencia-analóg átalakító és az 5 ingadozójel-főerősítő előlapjain levő ellenőrző kimeneteken kivezetett jelek külső kábelösszeköttetés segítségével a 10 akusztikus és/vagy 11 vizuális monitorhoz vezethetők. Ezek az egységek további lehetőséget biztosítanak a jelek ellenőrzésére, megfigyelésére.
Szabadalmi igénypontok
1. Atomerőművi reaktordiagnosztikái mérőlánc rendszer, amely érzékelők és kiértékelő-kijelző egységek összekötésére kábelt és erősítőt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a mérőlánc erősítője alapjelet és ingadozó jelösszetevőt szétválasztó előerősítőkkel (1) rendelkezik, amelyek kimentei alapjel-főerősítők (3), ill. ingadozójelfőerősítők (5) bemenetére csatlakoznak, továbbá az alapjel-főerősítők (3) kimenete átlagérték-mérő egységre (7) van kapcsolva, az ingadozójel-főerősítők (5) kimenete pedig RMS-mérő egységgel (8) és mérőkimenetekkel (6) van összekötve. 2. Az 1. igénypont szerinti mérőlánc rendszer, azzal jellemezve, hogy frekvenciajel-csatoló egységeket (2) tartalmaz, amelyek kimenete frekvencia-analóg átalakítók Az egész diagnosztikai mérőlánc rendszer vázlata a (4) bemenetére van kapcsolva, a frekvencia-analóg átala3. ábrán látható. Az 1 előerősítők csoportjai egy-egy kítók (4) alapjel-kimenetei az átlagérték-mérő egységgel ' érzékelő fajtához csatlakoznak. Az előerősítők egy cso(7), frekvencia-kimenetei frekvenciamérő egységgel (9), portjához a központi egységben a 3 alapjel-főerősítő5 ingadozójel-főerősítő párok csoportja tartozik. 55 mgadozójelkimenetei pedig az ingadozójel-főerősítők (5) bemenetével vannak összekötve. A 3 alapjel-főerősítőkből belső kábelezéssel a 7 átlagérték-mérő egységbe jutnak az alapjelek. Az alapjelek 3. A 2. igénypont szerinti mérőlánc rendszer, azzal hozzáférhetők a 3 alapjel-főerősítő egységek előlapján jellemezve, hogy az alapjel-főerősítők (3), a frekvencialevő ellenőrző kimeneteknél is. Az 5 ingadozójel-főerősíanalóg átalakítók (4) és az ingadozójel-főerősítők (5) tők kimenőjelei belső kábelezéssel egyrészt a 8 RMS-mé- 60 ellenőrző kimenetekkel rendelkeznek, amelyek akusztirő egységbe jutnak, másrészt csoportonként a főerősítőkus és/vagy vizuális monitor (10, 11) bemenetével kef tartalmazd (lók szöldn függőleges sorban elhelyezett vannak összekötve. 3 db ábra
186 651 N S Z 0 4 : G 21 C 17/00
186 651 NSZ
LTI
m
LTÍ
c VJ
LTl
Ln
I I
' Ln I
" I 1
Kiadja az Országos Találmányi Hivatal A kiadásért felel: Ilimer Zoltán osztályvezető Megjelent: a Műszaki Könyvkiadó gondozásában COPYLUX Nyomdaipari és Sokszorosító Kisszövetkezet
-5-
CNJ
NSZ0 4 :G 21 C 17/00
11
10
8
7
1
1
TT
TT
j
1
IT
1
1
TV T T
1 TT
i
M
35
JUL
3
n I
1
TV
T V
U TV
1
1
TT
TV
EIX
m XL
35
IX
L I X
3 rz
1
TV T C
1
1
TC
TC
1 T t
1 T t
2|
2
2 —
2 ^
2 ^ - -
2
j oo i ON
I
i
JUL JJ_ r
n
45
D
r j
3
R
35
ÉW1
35
35
35 3 TL n
T
35
C X I
1
11
I 4 |
3
n I
3
35
23
IT
T
T
J
