ÚJV Řež, a. s.
Identifikace a predikce poškození kabelů metodou vyhodnocování signálů Jan Svatek 8.4.2013
Charakteristika projektu Výchozí předpoklady Mechanické poškození izolace kabelů, zejména působením radiace, zvýšené teploty a případně i mechanického namáhání, ovlivňují elektrické parametry kabelů, což v případě kabeláže měřících řetězců procesních parametrů může vést k chybě měření. Poškození izolace může vést rovněž ke zkratu a celkovému selhání funkce kabelu Změna elektrických parametrů však umožní identifikaci a lokalizaci poruchy
1
Základní (teoretický) princip diagnostiky kabelu Jednoduchý (elektrický) model kabelu
Obecný model kabelu
2
Princip měření Frekvenční posun odraženého signálu (FDR) Generovaný vysokofrekvenční signál (cca 200 MS/s) je přes připojovací modul pouštěn do kabelu Vysokofrekvenční digitální osciloskop měří původní a odražený signál Posun fáze lokalizace Peak na odraženém signálu změna elektrických parametrů závažnost poškození
3
Měřící aparatura National Instruments NI PXI-5422 16-bit Generátor signálů 200MS/s NI PXI-5124 2 kanálový 12-bit 200MS/s digitizér – osciloskop s vysokým rozlišením PXI-1031DC rám se 4 pozicemi a zdrojem NI PXI Expresscard 8360 s připojovacím kabelem NI PXI přepravní kufr pro rámy NI Knihovna NI LabView + další SW NI k modulům
OECD-Halden Reactor Project (ÚJV aktivním členem od roku 2001) Modul pasivní elektroniky – modulátor Měřící nástroj LIRA
Notebook DELL Precision M6500 Software pro porovnávání a vyhodnocování poškození
Vzorky kabelů se známým poškozením úmyslně poškozené kabely nebo viditelně poškozené kabely
Vzorky kabelů s neznámým poškozením radiačně a teplotně exponované kabely v ozařovně PANOZA
4
Měřící přístroje (moduly) fy National Instruments
5
Rám NI s vloženými moduly generátoru signálu, digitálního osciloskopu a s modulem připojení k PC
Měřící sestava se vzorkem kabelu
6
Měřící moduly NI připojeny přes modulátor ke vzorku kabelu, proces je řízen a vyhodnocován aplikací na NtB
Měřící sestava se vzorkem kabelu
Řízení a hodnocení měření vzorku kabelu nástroji knihovny National Instruments (vlevo) a LIRA (vpravo)
7
Systém nedestruktivní diagnostiky kabelů (SYNDIK) Teoretický základ Vysílání vysokofrekvenčního napěťového signálu do kabelu se zátěží na konci Měření odezvy (proudového signálu) kabelu Vytvoření modelu diagnostikovaného kabelu Porovnání výsledků aktuálního měření s předchozím měřením a modelem kabelu Lokalizace skryté vady kabelu pomocí neuronové sítě
4 základní nástroje Nastavení parametrů kabelů Výpočty charakteristik kabelů Porovnání charakteristik kabelů Vyhodnocení charakteristik kabelů
8
SYNDIK – Nástroje Nastavení parametrů kabelu a Výpočty charakteristik kabelů Nastavení parametrů kabelu
Vstupní signál
Zadání parametrů modelů kabelů R, L, G, C kabelu R, L, G, C zátěže na konci kabelu
Uložení parametrů modelu do databáze
Výpočty charakteristik kabelů Volba použitého typu vstupního signálu Výpočet průběhu výstupního signálu (odezvy na vstupní signál) Zobrazení výstupního signálu z modelu kabelu
9
Výstupní signál
SYNDIK – Nástroje Porovnání charakteristik kabelů a Vyhodnocení charakteristik kabelů Porovnání charakteristik kabelů
Vyhodnocení charakteristik kabelů
Porovnání shodnosti průběhů dvou naměřených výstupních signálů Testování dvou statistických hypotéz Nulová střední hodnota rozdílu testovaných dat Směrodatná odchylka rozdílu testovaných dat < přednastavená mez
Vyhodnocení charakteristik kabelů Vyhodnocení měřených výstupních signálů z testovaných kabelů s ohledem na míru a lokalizaci jejich poškození Neuronová síť typu Back-Propagation of Errors 10
Interpretace signálu pro neuronovou síť
SYNDIK – alternativa systému LIRA
Měřicí souprava NI
kabel
LIRA
SYNDIK
Model kabelu 11
Identifikace vady kabelu Lokalizace vady kabelu Identifikace vady kabelu Lokalizace vady kabelu Typ vady kabelu
Výsledky a jejich využití Výsledky ověřený funkční vzorek systému pro neinvazivní a nedestruktivní on-line diagnostiku kabelových rozvodů programový prostředek (software) pro zpracování, vyhodnocení, interpretaci, vizualizaci a archivaci dat získaných v průběhu on-line diagnostiky kabelových rozvodů. metodika on-line diagnostikování kabelových rozvodů v podmínkách měřicích systémů jaderně energetického zařízení
Využití Servisní činnost v rámci organizace nositele pro jaderné elektrárny, ale i pro ostatní zájemce dle poptávky zejména měřící řetězce procesních parametrů ostatní dle poptávky (například silové kabely)
Realizace mobilního (přenosného systému) pro výjezdní servisní činnost Realizace a dodávky zařízení na základě zájmu a objednávky Využití znalostního bohatství pro potřeby vysokoškolského studia 12
Děkuji Vám za pozornost
www.ujv.cz 13
