Автор: Трофимов А.И. Балдин В.Д. Григорьев М.В.
Теги: автоматика системы автоматического управления и регулирования интеллектуальная техника технология управления оборудование систем управления техническая кибернетика приборостроение электротехника ядерная энергетика ядерные реакторы
ISBN: 5-283-03189-6
Год: 2003
Текст
А.И. ТРОФИМОВ, В.Д. БАЛДИН, М.В. .rриrОРЬЕВ
ДИАrНОСТИКА и РЕМОНТ
КОНСТРУКЦИЙ АКТИВНОЙ зоныI
ЭНЕрrЕТИЧЕСКИХ ядЕрныIx
РЕАКТОРОВ РБМК..l000
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
IIЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
оrЛАВЛЕНИЕ
под редакцией
доктора технических наук, профессора,
заслужвННО20 деятеля науки рф А.И. Трофимова
МОСКВА
ЭНЕРrОА ТОМИЗДА т 2003
УДК 681.518.3(075.8)
ББК 34.9
Т76
Рецензенты: С.А. Морозов, д.т.fL., профессор,
В.М Рыбин, д.т.н., профессор, ЗQСЛУЖ. деятель науки РФ.
Трофимов А.И., Балдин В.Д., rриrорьев М.В.
Т76 Диаrностика и ремонт КОНСТРУКЦИЙ активной зоны
энерrетических ядерных реакторов РБМК..} 000. Изд. 2..е,
перераб. и ДОП. М.: Энерrоатомиздат, 2003. .. 368 с. с ИЛ.
ISBN 5.. 283 03189..6
в книrе обобщен опыт разработки систем
диаrностики теХНОJIоrических каналов и rрафитовых кладок
реакторов РБМК..I000. Рассмотрены вопросы ремонта
"" ""
конструкции активнои зоны.
Предназначена для инженеров АЭС и научных
сотрудников, занимающихся вопрос и: диаI'НОСТИКИ и
ремонта оборудования активной з!? !!ьуреакторов РБМК..I000.
Может быть полезна для преподавателей и студентов вузов
специальностей, связанных с эксплуатац.ией ЯЭУ с
реакторами РБМК..I000.
УДК 681.518.3(075.8)
ББК 34.9
ISBN 5.. 283..03189--6
(Q Коллектив авторов, 2003
Предисловие
Мноrолетний опыт эксплуатации ядерных энерrе..
тических установок с реакторами РБМК..} 000 показал, что
конструкции активной зоны, определяющие безопасность
работы реактора, требуют к себе повышенноrо внимания.
Они находятся в условиях жесткоrо нейтронноrо облучения,
высоких температур и воздействия теплоносителя.
Основной задачей диаrностики конструкций является
своевременное обнаружение изменения их rеометрических
парамеТРОБ и состояния металла. По мере старения
оборудования роль диаrI-IОСТИКИ существенно возрастает. В
свете общих тенденций ужесточения требований к качеству
оборудования атомной энерrетики повышаются требования к
точности, надежности и удобству эксплуатации
существующих систем контроля. Возникает необходимость в
системах ранней диаrностики. Учитывая проблемы,
связанные с продлением срока эксплуатации АЭС,
существует необходимость соверlIIенствования технолоrии и /
специальноrо оборудования для ремонта и замены узлов
v v
КОНСТРУКI ИИ активнои зоны реакторов.
В данной книrе впервые сделана попытка обобщения
имеющеrося опыта работ по диаrностике и ремонту
конструкций ядерных энерrетических установок с
реакторами РБМК..} 000.
Книrа будет полезна как научным сотрудникам и
инженерно"техническим работникам, разрабатывающим
средства диаrностики и технолоrию ремонта конструкций
активной зоны, так и эксплуатационному персоналу ядерных
энерrетических установок с реакторами РБМК..I000.
Директор Инженерноrо Центра Диаrностики НИКИЭТ,
кандидат технических наук Б.П. Стрелков
3
Введение
Реактор РБМК--} 000 ... канальный, энерrетический,
водо...rрафитовый реактор, который эксплуатируется в
России на 11 энерrоблоках. Первый энерrоблок с реактором
РБМК..I000 ЛеJlинrpаДСI<ОЙ АЭС введен в эксплуатацию в
декабре 1973 rода. В настоящее время находятся в
эксплуатации 4 энерrоблока Ленинrрадской, 3 энерrоблока
Смоленской, 4 энерrоблока Курской АЭС. Подrотавливается
к пуску 5..й энерrоблок Курской АЭС. Реализуются
мероприятия по продлению срока СЛУ)J(бы энерrоблоков
сверх проектноrо (30 лет).
В процессе эксплуатации реакторов РБМК...} 000 они
подверrаются модернизации и реКОfIСТРУКЦИИ, целью
которых является повышение их безопасности и надежности.
Результатом этих работ явилось существенное изменение
реакторной установки по сравнению с первоначальным
проектом. По физическим характеристикам это практически
друrой, более совершенный реактор, чем он был в 70--ых
rодах ПРОlllлоrо века. /
Активная зона реактора основной компонент
установки, обеспечивающий ее )кизнедеятельность и
отвечающий за ее безопасность. Конструкции активной зоны
любоrо ядерноrо реактора работают в условиях нейтронноrо
облучения, температуры и воздействия рабочей среды, что
приводит К изменению параметров их состояния и, как
следствие, может привести к изменению способности
выполнять свои функции. В реакторах канальноrо типа это, в
первую очередь, сами циркониевые каналы и конструкции
замедлителя и отражателя нейтронов. Обеспечение контроля
и управления состоянием конструкций активной зоны
неотъемлемое условие квалифицированной эксплуатации
4
реактора. Оно реализуется путем выполнения
периодическоrо обследования и ремонта узлов зоны.
Основными методами внутриреакторноrо обследования
является осмотр, неразрушающая дефектоскопия и
измерение размеров. Для выполнения этоrо контроля или,
ИНЫМИ словами, для диаrностики состояния конструкций на
АЭС используется достаточно широкий набор приборов и
оборудования. В случае, если параметры состояния
v v
конструкции достиrают предельно--допустимых значении,
эти конструкции подверrаются рем.оиту или замене. В
частности каналы реактора РБМК заменяются при
обнаружении в них недопустимых дефектов или при
исчерпании «rазовоrо» зазора.
Канальные ядерные реакторы эксплуатируются и за
рубежом, в том числе в Канаде, Иидии, Румынии И друrих
странах. Построена большая серия канальных реакторов
типа CANDU с тяжеЛОВОДНЬJМ замедлителем. Один
канальный реактор типа FUGEN (А TR) с тяжеловодородным
замедлителем эксплуатируется в ЯПОlIИИ. Эти два типа
ядерных ректоров являются БJlижайшими ан алоrам и
реактора РБМК..l 000.
к настоящему времени в России и за рубежом накоплен
значительный OfIbIT в диаrностике и оценке состояния
конструкций активных ЗОИ.
В Канаде контроль состояния ТОI1ЛИВНЫХ кан:алов
реакторов CANDU ПрОБОДИТСЯ разрушающими и
нераЗРУПlающими методами. Создана специализированная
система комплексноrо контроля.
В Японии для контроля состояния труб давления
создано оборудование ДЛЯ измерения виутрениеrо диаметра
и толщины стенки, а так)ке система ультразвуковой
дефектоскопии металла. Производится также телевизионный
осмотр внутренней поверхности труб давления.
5
В начальный период эксплуатации канальных
реакторов в России на каждой АЭС искали свои пути
создания систем диаrностики. Первые ультразвуковые
системы контроля искривления каналов на основе маятника
были разработаны на Белоярской АЭС. Затем в Обнинском
Институте Атомной Энерrетики (ОИАТЭ) были преДJlожены
более точные ультразвуковые инклинометры на основе
изменения уровня жидкости. В настоящее время в ОИА ТЭ
разработаны ультразвуковые СIIстемы измерения
искривления и диаметра каналов и rрафитовых КОЛОНI-I,
имеющие достаточно хорошие эксплуатационные
характеристики.
Для контроля сплошности ЦИРКОНlfевых труб каналов и
переходников «сталь цирконий» специалистами НИКИМТ
по техническому заданию НИКИЭТ была разработана и в
1987 rоду прошла испытания установка CK 06M2. В
последние rоды разработана и внедрена БОJIее совершенная
установка СК...26, которая является базовой на всех
энерrоблоках с реакторами РБМК..l 000.
Во ВНИИ АЭС разработана система контроля
величины зацепления в уелескопическом соединении
BepXHero тракта теХllолоrическоrо канала.
Большой опыт II0 ремонту конструкций активной зоны
реакторов РБМК...} 000 накоплеI-I в Н.ИКИМТ и на самих
АЭС. В некоторых случаях используются разработки
промышленных комбинатов. Так на Сибирском химическом ....
комбинате разработана оптико",телевизионная система
визуальноrо контроля внутренней поверхности
технолоrических каналов и каналов СУЗ.
Основной задачей данной книrи является обобlЦение
опыта создания систем диаrностики состояния циркониевых
каналов и rрафитовой кладки реакторов РБМК 1000, а также
оборудования для их замены и ремонта.
6
Книrа написана по заказу концерна «Росэнерrоатом».
Постановка задачи сформулирована заместитеJlем
техническоrо директора концерна Б.И. rусаровым и
руководителем департамента 110 ТО И ремонту
В.Н. Дементьевым.
В книrе использованы результаты работ с реакторами
РБМК..IООО ведущих ученых страны: Доллежаля Н.А.,
Емельянова И.Я., rернашова Ю.М., Адамова Е.О., БеJIянина
Л.А., Лебедева в.и. и друrих, чьи flубликации приведены в
списке литературы.
В написании отдельных rлав книrи принимали участие
научные работники ряда творческих коллективов,
занимающиеся разработкой систем Дl!аrностики реакторов
РБМК..I000: rлавы 4 Ю.Н. Филимонцев и С.Д. Тиунов
(В нии АЭС), rлавы 5 О.В. Бояринов и Н.А. Аrапов (Сиб.
Химкомбинат, r. Северск), rлавы 6 и Приложения Б.А.
ПЯТУНИI-I и Ю.В. Мостовой (НИКИМТ).
Книrа предназначена для инженеров АЭС и научных
работников, занимающихся вопросами диаrностики и
ремонта оборудования активной зоны энерrетических
ядерных реакторов РБМК..] 000, а также для Ilреподавателей
и студентов ВУЗов специальностей, связанных с
эксплуатацией АЭС с реакторами РБМК--IООО.
7
1. Активная зона реактора РБМК..I000 и
задачи диаrностики состояния ее
компонентов
1.1. Конструкция активной зоны
Канальный уран r'рафитовый реактор РБМК 1 000
предназначен для выработки иаСЫlЦенноrо пара давлением
7 МПа. На рис. 1.1 показа11 общий вид реакторной
установки, центральную часть KOTopor'o занимает
непосредственно реактор, изображеfIНЫЙ на рис. 1.2.
Активная зона реактора размещена в бетонной шахте
размером 21 х 21 м rлубиной 25 М. Она имеет форму
вертикаJIЬНОI'О цилиндра диаметром 11,8 м, высотой 7 м,
oKpY)l(eHHOrO боковым и торцевыми отражателями толщин:ой
1 м и 0,5 м соответственно.
Нижняя металлоконструкция Сх. «ОР» высотой 2 м и
диаметром 14,5 м состоит из цилиндрической обечайки и
двух плит, в которые rерметично вварены трубные тракты
для топливных кан8Jю и каналов управления. Весь объем
металлоконструкции между трактами заполнен серпен
теНИТОl\1, блаr'одаря чему она, ЯВJIЯЯСЬ биолоrической
защитой, обеспечивает возможность проведения работ в
подреакторном пространстве во время остановки реактора.
Нижняя металлоконструкция через сваРНУI0 КОНСТРУКI ИЮ в
виде креста опирается на бетонное основание шахты
реактора. Реактор окружен боковой защитой в виде
кольцевоrо бака с водой, который установлен на опорных
плитах, крепящихся к бетон:ному основанию шахты
реактора. На верхнем торце бака на 16 катковых опорах
установлена верхняя металлоконструкция Сх. «Е»,
8
ана.ТIоrичная по КОНСТРУКЦИИ нижней. Ее высота 3 м, а
диаметр 17,5 М. BOKpyr верхней металлоконструкции
имеется дополнительная боковая защита в виде кольцевоrо
бака с водой высотой 3,2 М. Нижняя и верхняя
металлоконструкции соединены rерметичным кожухом
толщиной 16 мм, образуя, так называемое, реакторное
пространство (РП).
Внутри кожуха реактора на нижней металло..
конструкции Сх.«ОР» установлена rрафитовая кладка
реактора.
\ -,
Рис. 1.1. Разрез здания АЭС с реактором типа РБМК..IООО
9
:' ':..;:: . ,
:::: I:II iIr'li:, ""., '1i: j \i lJ "I:I[ ti \' ?,r';';; . . : : ..: ,:
r ] !(;,j}' .JJI :':!,I"'t '; I ;: : I I ' l' , !ift "с:: l l iJ)!=I= i : ' . ,;' ;
/ii': : ,.'-<:'; ! ,ii) I ;': "' , J'I'I'I I . 'j, l tl,,1 \&fl 'I;.,i .=r ' '. j.: . - "..' "
r.t3:f;l:jI, ".'.', а I - I 'I""';'" ; '1 ..,111 р i1,11., 1 !:' 'II'; i "ф",' : ' '':'' ' ':;'':
; , ;,;,: ':k Е . j I 1 1( 1 ':;' 1 ' 1'< <,:'l l }'I"'- j l l : I 1 " I ' , . 1 ": ; 111 ;.jil l : f f iiil ! :';!! I 't; ! ! ' 1,; ' '. '.T: ;
\; : .. ../ , ,;:'t<; f ... ' I! t 'я. 1 ; ', '; , - ;! II J [ , 1:' 111 i . i .t'JI ! :;..:, ' I;'; ",.:" , . Щj if.!
,.... . f,j,r , . ;:-' '1i:! .! ,1i 11 ' 1" , " \ . r {'f "r' '11," ", '.: l' "', 1"
-":.,. ', .j! ..'; н' . i ,'. ){ 1.: .:; {: jI' -. ffi:jji' , ,#jl" I" "!К
' :. lW ";if :',4.>;i,'< !f.' , ",", i . i J, . : I ;' I ;'; f;; i ; ..1.1.., ,!l:I'.J":#;l.?]'"j " t ; '1 --,.,
.' . . . ':':/', ji';C::t ' i f, ' i " .-; ,1. .' .... ... 1 '; ,' . ' . 1 . (, ., i ! ,,,, 'T'!!ir" I "':it ." '. . ,'..'..
.' ,:. \;;1 !I.f ', '''<\ 1 . ',' "'11"1 I; f ", '1' i;f1 1 ', < ,> i . i '1 '\ · iч.... 1 : i ...;' 1 :,' ;r,;" ":
" ';. З; Y: ' '4: ;; ' :,..:'" .>! ... :' . : . ' .." ... ' ,::: . : ' 7/i, ' f ! ,; .. : ;1'1; ! . "'" ", . :, :,';. ". f : ;!
) _'....1' d , 1.. . ... .., ..... ..... "''1 '' IШ'., "...:- r} ," ' '/. ,"ir.oj' 'II<.;I;!.. .<!\о-,'. :,.1' ·
" "' . -..) "" I '.(.' 'f --' ' Н .. ..I. .;, .,', I !) , ! ' , 11 1' ,. . .... ,)" .' ... ,;,:.
..JЮ'. ...< '. ..': '";J ir ' '""'" "", j '1W I.',,: ',. : I :. ,,' t 1. .' .:,., . "'iJ .'1\ iV" . .,.
, J;; -:-М1 '.!, : " ! , ' {" ."' L ' =Н I- ... ....J 1"....4 ..:,.< ''Jill'''' m! . 1 ,\ i " !;/Н ' I> :r:!Ji':;" ::-:"Ч :. . "'i
:1!it11:'1:".; , , -/ '.>.! .- t-- . .. . .. . . . 1"'"1 t "М :'" , . ii ;j:') ,; ':!I. . ! '.: ' ;", J :;i' -:...; :, ..' J;i .. :II. . .iP . .,,
: ;:.;.: .ш.tn.-\,I"...' j .'Ч;..h.. ..;J....-.!{ . .. .: -.' _" н j.......; l' ",'I I lf .'-:iil!l' l {I..,....<). !'.....'i;,.J.;. ,..'<t'
'. :.' . " .;j'ц!ЩJ J'?i<":ф.,''r.r. I i , ]"' I . j "t- " " .. . ....... :""'1 "'. .,: ;.; ,I!'<..; , .:..:,;',. j" :';:' ',i\i' :\";-.i:I:;:r,,:.:". .., "'1:1>..
",;..,t..:..ti:j:t'A... ..., <. ...1. 1 1 f :... '. .... ,.....-! - .. .{:.,т! "I .'.'"..' т':':/. f J :1f..':t: 1 ' r;;.. '''.. ., ...,,\
'" . . ' :-i .f<-J .,.. .',. f : t . "" 1 "i.,- "f r .1 : : : .'H" :. УС;; j . .! ' ":Ф::;il 1.,::,." : '}.i'I\i,'" ,,:'
..."'.'. >I!Ij11!':"< li< .,...... ш'"' . ! i '.'1 ., i.' I.".. .., '.'I ..",..' . . ..,Ц , ; и, .. ",'
\;i?'J:;. !,;, .. i' ,1. J' f1. " ...: O ,J .Ji '! ij /' (! [ ;' t! .'
'i' i , ':. : i; ;: :Ji" IR ..=. -' .1= j li ; : I J ' ; I;, ; i; . \;, --, -
. '. ,;.,. ,. -,: ., . -dl-.. r j. *f..' "," .... r ....1 : i .! itp;! ,::, I (,' (. 'J' :: I ' ' .. o, . и"
,.....,, .,;,' '!>I;;; ' ... ......--. i -1 :............ 'I С' .; :-- . ':, . ::. ..;,J:! . J . 1 ! ) , . > .. t " ,
':"..' .:'::.:: .:. ;-H_i.::>j. . ;,... . }... =, fP ... '.;;! ..:. :::!;iib i <. 1:.. 'rit ;;: :,t : 1"
,..' "<:;i :? .; :i p ', t: >. 8!: .. .:r....... . , '''. , ., ! . J : .. .... i':t;\; . ..J ;;/0 '., . . ' . /i!1i..' '.'} i. .;. .'.1
. ': :) :. I,: .: :! :: ;
J!> . ' : "=:;::.;;;.;;;::;:;:::--:;" о::;: ; ::-:--: ==:":': :"': :":':.: :..:-;- , __ Щ ;:, ! :.1 ( ' i l : ;" :.:..;::".;:::;;.::.::..=::.:::-=;.:::-::::-::::-.=::::::=::.,.- .. " ::::-. .::: = ,;.;;,-::-,::-:;,.
,1!:':1. ; :=!: . " ' --'. " 1 :-"':: ' .. i . :;{ \ '.:) ; l'I' .i" 't' :.; ! J," I ! . .... .. l .. . h". :' ....< : ,':; .: , " с ':i :'::':. .:l....
oКi', '..! о., ' ..ri':;\ ) ,'1. "/ I '!' . " ;ry! '1, I ',' ".' I ,e r j ,,. А 1', #;' '1 ,II.... /' ''' i '!' .,. 1 ' I"J I t ;: : ,.. .' .... .., t
. f r.lt)( "j".tL. , ,: -,' <' [1" '(.) -1 d l? 'l)f ' l J." 1it..., l. tI ,04) "
;":.:.. ..::. ',.-,-' ' ;" ,<i!I Jc, tl,", !,' ., . :{ .-,.. :'I', ' ,i;...'. .(:М,.,:.I\.Н}JIi ;!illIII.1...ii,di щ , .f"Wij,," .I!/ ",':'.'::. . ."'
. ,', : ;;r'r";;"':; ;. 7 ;, lф'::;,:,", ': 'i.;':: . .:;.", ,J r;IJ;. ...!! -''{ ,,' '. ,.', ';,, /",;t.1,';' f и" :' 'IL,.. " :I' , ''',
:-'" .' W-j: Н:'!. 11 I ! I,Mlitkl'blh 1tf.J;II)) :.L tp 4J ) fI). J $f1t ,IJ(j" .щr,. . ! I ...): :IfJf-41;-\ [ , О/ ? к:.( ,, - I( : I . ,
,.\:..
.
, " '.
:;;7: ;;':, . +i; :;!-><: :'>11';
:i
. . ."
', } \7, .J;:';..,
;'- -:i ,
.:" .
.!\jI',
-f"::!
.;'.;,
s' t
,'!1 s
., .!.. 1"
-.
."
, I
. ;'
щ, '<&
'
, .;,
'i
.. ;'? ;:; ;i; :.,,
н\ 't '1t: ; ; :
. . . -i . ЧI , !!I\. .. ". '1'..
'tf
.
Рис. 1.2. Активная зона и коммуникации реактора
РБМК..I000
10
'" -:: - - - --- -T-TT-- - - - - [-r - --- - - T- -TfffiTT'-' - - - -- -: : -
. ;
.
"i 4 ;
i " \i
. .
.;(I" ":":: =
; . ;....
.. :; i
;' :;
.!1 :
у
1t;:.:, .:
.. . щ!!.
'., :' . . . . . .: '.'. .' , , :.. ,(},
. . . '. 'f, t...,'. , ,'. ,< '"
:::!:::t:+::j: 1 .'. I с' HHIII!I!II.I 1, I .' . · '., 1 11 1 ,IIЩII I I IIII!'I!IIII :' f;1 I :::j:::I::: ::'j
...,...!..,..... 1,' f1 if. " r. :! . rl :'.3 "1:' 1 . ; o. .; Ij i?. : . l' ! I '!' !.ii::I! . j ![ .'1.п :. j... "-''''j'''' I ''Т
''':'''1...1...1. . j)'" f:' fl .' ,> . .... " J. ,. 1 [ ,. ,. ,.;. . i ,: .,:; 1: ." ;.... '"Ё''':''' .....
:::!:::I:::!:::j:. \ 'I .: , ' iи H ) " I I ::i; , .' O:':: : i::. :i: !;\ Ir 1 . ;;:! :: : .i E . :. ::;; .. . '':;- .'. =:1:::1:::1:::1:
...j...,...,..... !.. J j J ! Ч. , " .' ! l' " ,,;,,. {!' 1; ! :1. .., ,." . ! ' .! I..H . .д O.. .......:...;....,
:::1:::1:+::1: !. ':;[ '; 1; ' ' 1 ' .. :!!I :f J [:' 1;1 ,' . ! 1'.: ; j н I ';!;:! :. ii: . i 1 tJ .!:.: ;:; :. I :::i.....::.::+
...........1...1. [.1" .,1,J \ ,f", l" [f: ..1-,- ..1. .;....:.Н" ,.,..... ." .'."'."""'.- '>; .......:.......
.. :":""'1""'""'""'0'0'0"""'""'0""""./'0' ,.,., , ,-. .ltltU1ШJtJt1тwt :.' .. '" ('''''''':.l I ,.,.,. ШI0Uf1t1tl . .. ' (..
" . \. . " "-: . ;" "j. ''';'':" ;':; ;':; ; ''": ': ''": ;':''')''}j. ';. ": »»)»>>т1tlИ"t t .' .. ')'. . . } ).. т;J)nnnnt": .'. .
.;.;,: "
1
2
з
4
5
6
7
8
9
, ; ,,' " ". ! . ;>!jf, .'.' . .. . , . ., i;ii-T ::::i( t:.
:.<: :' : 5" ':": .' ;,\ ' f :""" ,}; "\':: [ , 3
10
11
Рис. 1.3. Конструкционная схема РБМК
1 плитный настил; 2 IIароводяные коммуникаl ИИ;
3 .. трубопроводы СЗРП; 4 .. верхняя металлоконструкция;
5 каналы охлаждения отражателя; 6 rрафитовая кладка;
7 KO)I(YX; 8 .. боковая биолоrическая защита; 9 .. нижняя
металлоконструкция; 1 О .. НИ)J(ние водяные коммуникации;
11 опорная fvIетаJIЛОКОНСТРУКЦИЯ.
", !. .
<: /: :;'.,:\ :i
,,!
i
. , ,,'
_ . ". .-j
; . ',;. .; ,.'
(". .;. ".
.' ,':
\.. .
...
;' .
. ,f ) ,
' .
.' , . .... -! .'
" , . ' ..1" ,f-.
;'1
I .
. ".
. . . " ,. . .
.'" 1.
. ';.
. fJ;.
:.Н!
. ': f" .... ',. ,
; ; ;
i j. .
,. :.s
. f '" . ., . '.' ':i j r .' . ..
. ;
. :rE J' ,
.
.0 о.. о.. .l W I . .' .... о 9 .. 1. ... о. . 'i. >1, m ., :I! j ,j, ..,. . и
!i! :;; !; 1 :i i;i:::1 : ; : !! ! ; :!;:; ij!!!
J. -..). 1. .
':"
1 1
Активная зона (АЗ) представляет собой вертикальную
ячеистую конструкцию, в которой можно выделить четыре
основных типа ячеек: топливные ячейки (1661..1693 шт.),
ячейки каналов СУЗ (195..227 шт.), ячейки боковоrо
отражателя с rpафитовыми стержнями (444 шт.), ячейки
каl-Iалов охлаждения отражателя (156 шт.).
Каждая ячейка с учетом конструкций, находящихся над
и под активной зоной, включает в себя верхний и нижний
тракты (<<стояки»), канал, внутриканальные устройства (ТВС
л:ибо дополнительный поrлотитель, стержни СУЗ, датчики и
Т.Д.), rpафитовую колонну, нижние опорные и верхние
стальные соединительные конструкции.
rрафитовые колонны стоят на нижней м еталл о...
конструкции (Сх. «ОР}». Все каналы приварены к трубам
u
«стоякам», смонтированным вверхнеи металлоконструкции
(Сх. «Е»).
Реакторное пространство заполнено прокачиваемой
через кладку азотно..rелиевой месью, с небольшим
избыточным давлением, блаrода я чему обеспечивается
I
нейтральная атмосфера для находящеrося при высокой
температуре rpафита, что предотвр щает ero окисл:ение.
rазовая среда реактора служит также для вентиляции
внутриреакторноrо пространства и для контроля
целостности каналов.
Реактор РБМК эксплуатируется в соответствии с
требованиями «Типовоrо технолоrическоrо реrламента по
эксплуатации АЭС с реактором РБМК..I000», который
определяет правила и основные приемы безопасной
эксплуатации АЭС, общий порядок выполнения операций,
связанных с безопасностью АЭС, а также пределы и условия
безопасной эксплуатации АЭС.
12
1.2. Топливный канал
Топливный ИЛИ, соrласно конструкторской документ--
аЦИИ, технолоrl1ческий канал (ТК) представляет собой
трубную конструкцию длиной 18340 мм и весом 260 Kr.
основные элементы топливноrо канала изобра)l(ены на
рис. 1.4.
Расположенная в активной зоне и торцевых отража
теляХ l{ентральная часть тк изrотовлена из сплава циркония
с 2,50/0 ниобия. Размеры циркониевой трубы и их предельные
отклонения:
наружный диаметр 88 мм
допуск на н аружный диаметр от o, 1 до +0,7 мм
внутренний диаметр 79,5 мм'
допуск на внутренний диаметр от О ДО +0,8 мм
толщина стенки трубы 3,8 4,6 мм.
Трубы из сплава Zr 2,50/0 Nb поставляются в
соответствии с требованиями технических условий ТУ
95.535 78. Верхняя и нижняя части ТК изrотавливаются из
аустенитной стали марки 08Х18НI0Т. Их соединение с
циркониевой частью осуществлено с помощью
переходников «сталь цирконий», выполненных методом
диффузионной сварки. Соединение переходников с
циркониевой трубой производится электронно лучевой
сваркой. Электронно--лучевая сварка переходников с трубами
и ИХ дальнеЙlllая обработка про водится по серийной
технолоrии с соблюдение требований отраслевых
стандартов. Циркониевая труба с двумя переходниками
образует среднюю часть ТК. В районе активной зоны на
трубу надеты f'рафитовые кольца и втулки, обеспечивающие
отвод тепла от rрафитовой кладки к теплоносителю, а в
верхней части к ней приварены стальные втулки, служащие
биолоrической заIДИТОЙ.
13
. .
!
,
I
I
<=> .
'-о !
;
....:::t"
I
t
I
i
I
I
I
с:::> :
("1") ;
("1") I
еюl
!
;
I
t
с>
t'---
("f")
t.r)
.;.
"l _o
1 _!
I
o- ?i
. ::0'1> ........ . .
vi_
J
А
/.......0
/
..
. I-.
.... .IJ!P. . .oA S! o . .. . О. О
трубопровод
Верхний сварной
шов
оВерхНяя стальная
часть
А
Верхний переходник
.00. .. _.... . ... _' .' . ... . . .. .._ '. ""O . .
"сталь цирконий" . o...... .
Вкладыш,,«компенсатор»
.. j.' о- .
I
i
.- i
I
I
.. . .1 о
. o... .
. .
.".
./ /
/ .
rрафитовая
В1)'лка
. ред яя циркониевая
часть
.В..
'.', o ... rрафитовый
__о / //''''б "" . . ..
. ...."'#
с
раЗР !!Q. о!J'. Ф. .: ..
ТОБое ко/цо
1 ..0'1
, '
;::1
-- - -
I
I
I -
Ни и-. . ере _ ,ц .IS..... ..0'.
"ста.пь цирконий"
...C.. .
-1
.. j.
l
.......... .....
.... ........ ...
.. ......
Нижняя стальная
часть
I
....
I ..
.f:ИЛЬФОНI:l
компенсатор
J.. i
Рuс.l.4. Конструкцuонная схема топливноzо канала и
окру:нсающux конструкций
14
тк поставляется на АЭС в собранном виде и, после
vстаllО ВКИ в ячейку кладки, приваривается к верхнему тракту
"' " '"'
"усиковым ШВОМ, а в нижнеи части приваривается
стЫКОВЫМ ШВОl\1 К подводящему воду трубопроводу. Ни)княя
часть тк приваривается также к СИЛЬфОННQМУ компенсатору,
rерметизирующему rазовую полость реактора. ТК 2...oro
комплекта, устанавливаемоrо при реконструкции, оснащены
rрафитовыми кольцами уменьшенной толщины.
Конструктивным отличием ТК BToporo комплекта от
первоrо является применение усовершенствованных
" '-"". '-'
переходников сталь--цирконии с утолщеннои стенкои
штуцера. Перечисленные изменения КОНСТРУКЦИИ явились
результатом модернизации каналов на базе опыта их
эксплуатации. Выбор сплава циркония с 2,5% ниобия для
изrотовления средней части ТК обусловлен хорошим
сочетанием ero «прозрачности» для нейтронов с высокими
v
характеристиками механических своиств и коррозионнои
стойкости В условиях эксплуатации в реакторах РБМК.
Ниже приводятся некоторые характеристики материала
необлученных отожженных труб из сплава Zr с 2,5% Nb.
Теплофизические характеристики сплава в рабочем
диапазоне температур приведены в таблице 1.1.
Характеристика Температура испытаний, ос
20 100 200 300
Теплопроводность 17,2 18,0 19,3 20,1
Л, Вт!(м-rрад)
Теплоеf\.lКОСТЬ 0,285
, 0,301 0,322
КДжl(кr-rрад)
.....
Коэффициент
ЛИнеЙноrо 5,8 6,0 62 6,3
,
расширения а 200 1000 1 000 2000 2000 3000 3000 4000
6 '
....... 1 O l/rрад
Таблица 1.1
15
Механические свойства материала циркониевой трубы тк
после изrотовления даны в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Механические свойства при температуре испытания
Временное Предел Относительное
сопротивление, текучести, удлинение,
МПа, МПа, %,
не менее не менее не менее
20 0 С 350 0 С 20 0 С 350 0 С 20 0 С 350 0 С
392 294 245 166 18 15
Значение исходноrо электросопротивления сплава
3125 в ПРОДОЛЬНОМ и поперечном направлениях равно
6,2.10 7 ОМ.М. Этот параметр, не ЯБЛЯЯСЬ определяющим ДЛЯ
эксплуатационных характеристик конструкции, тем не менее
важен с точки зрения работы диаrностирующих приборов и
УСтрОЙСТВ.
Поскольку диаrностика и замена каП<l.Jl0В связаны с
необходимостью проведения работ с окружающими их
конструкциями, IIиже более подробно показаны отдельные
v ...,
компоненты топливнои ячеики.
Верхняя часть топливной ячейки (после установки
обоймы ПОД винтовую пробку) изображена на рис.I.5 в
состоянии соответствующем моменту ее подrотовки для
диаrНОСТI1КИ ТК. На рис. 1.6 показан «усиковый» шов
соединения ТК с верхним трактом, конструкция и размеры
KOToporo выбраны из условия обеспечения возможности
неоднократной замены канала. Ниже расположен
трубопровод системы контроля целостности
технолоrических каналов (КЦТК), предназначенной для
обнаружения течи в случае разrерметизации ТК. Работа
системы КЦТК основана на анализе влажности и
температуры rазовой смеси, отводящейся от rазовой полости
16
каждоrо канала. РИСУНОК 1.7 иллюстрирует состояние
uентральной части трубы ТК, rрафитовых колец и
rpафитовоrо блока до и после проведения работ по
реконстрУКЦИИ АЗ (восстановлению rазовоrо зазора), Б
процессе которых ПрОБодилась замена ТК и калибровка
(расточка) отверстий rpафитовых колонн. На рис. 1.8
показана нижняя часть канала и ее соединение с сильфонным
компенсатором и трубопроводом ВОДЯНОЙ коммуникации.
,/
"
.'..........'...."....
'\.../
у
..(
'-" )
\/ \.
, , .
" (
\
',/ \
.i
.'v I
. .,c:; .=\
p '< .
.
v:. 4
. ..- '1
y /
'\.
Плитный
настил
Фланец
()f)()ймй
Ве1?ХНИЙ .
тракт
Рис. 1.5. Верхняя часть топливной ячейки (без ТВС и
подвески)
-....../
'../
',./
,,"
.,/
'-.....J
V
V.
',/
'-/
. .,...
.......- ..
17
. . . .l . O .
I
I
I
I
.. .
Паровая
труба
«Усиковый»
"......,... '"
...-- ----
сварной шов
..--.;'.... ....,..-
. Трубопровод
системы КЦТК
.......-
/о. Верхний тракт
Верхняя
часть rrK
..... . .. ..
00. '. 'О ' - -о--. . Металлоконструкция
Сх. «Е»
o Серпентинитовая
смесь
/'
Телескопическое
:)
соединение трактов
/....... /
Рис. 1.6. Узел соединения верхней части ТК с верхним
трактом
18
8r ==Ьд/2
H . . .
I !
! .
: i
I I
11
''.''''',
Внутреннее
КОЛЬЦО
/,
/ "'" /
/ ''''-, /
'" , /
У
/ "'" /
/ " /
/ Х
''''''. / '"
.. / "'-
" '...
',>(
/ "-
/ "'" /
,/ у/
, / .,
""'" // "'-.
',/ '"
'-. ,/
/""....
Наружное
КОЛЬЦО
rрафитовый
блок
/
/
rазовый
зазор
Труба ТК
Диамет
ИСХОДНЫЙ
2 3,46
8 , мм
После емонта
2,7 4,16
Рис. 1.7. Центральная часть топливной ячейки (без ТВС)
19
Сильфонный
компенсатор
/
,..",JI"' '"
"'..-----.
Нижний
тракт
. /
Втулка
сильlfi онноrо
компенсатора
..-'
НJ1ЖНЯЯ
\./ часть TK
./,,/
./.
/'
,/'
I
I
I
........ - I'- '
''Калач 11 ВОДЯНОЙ
/ /. . КОММУН74кации .
...--/
,, '
I
I
.; /
/
/
///.
/
,...--//
.//
/
/
Рис. 1.8. НU:НСНЯЯ часть ТК и её соединение с нижним
трактом
20
условия Эf(сплуатации средней (циркониевой) части ТК
у словия эксплуатации ТК вытекают из основных
характеристик реактора РБМК 1000, которые сводятся к
следующим:
Тепловая мощность
Коэффициент неравномерности
энерrовыделения:
110 радиусу 1 ,15
... по высоте, не более 1,7
Средняя мощность топливной ячейки (1,9 2) МВТ.
ДЛЯ обеспечения эксплуатации ТК в заданных
проектом пределах предусмотрено профилирование
(перераспределение) расхода теплоносителя по отдельным
тк в зависимости от их мощности. При нормальной
эксплуатации максимальная МОЩНОСТЬ ТК должна быть не
выше 3 МВт. По мере выrорания ядерноrо топлива
проводится переrрузка ТК и fIеревод ТК с ТБС из одной
зоны профилирования в друrую с соответствующей
подреrулировкой расхода теплоносителя соrласно
KapTorpaMMe профилирования расходов по каналам реактора.
Качество теплоносителя в ТК должно соответствовать
слеДУIОЩИМ napaMeTpal\f:
pH
удельная электрическая
проводимость
*' массовая концентрация
ХЛОРИД иона
.. rvlассовая концентрация
меди
.. массовая концентрация
кремниевой кислоты
... массовая концен'трация
железа
3200 МВт
.. 6,5 ..;.. 8,0
.. 0,3 (0,4 дЛЯ ЛАЗС) мкОм/см;
.. 20 (25 дЛЯ ЛАЭС) мкr/дм 3 ;
.. l-Ie более 1 О мкr/дм 3
не более 500 мкr/дм 3 ;
.. не более 20 мкr/дм 3 ;
21
массовая концентрация
нефтепродуктов
.. не более 100 мкr/дм 3 .
Состав rазовой смеси в реакторном пространстве (РП)
снаружи тк отражен в разделе описывающем условия
эксплуатации rрафИТОБОЙ кладки.
Распределение давления и температуры теплоносителя
в тк в номинальном режиме эксплуатации по высоте
средней части канала показано на рис. 1.9 1.10.
Значения плотности floTOKa нейтронов на ТК ( при
ПJIОТНОСТИ теплоносителя 0,5 r/CM 3 , мощности ТБС 1,9 МВт и
средней линейной J\.IОЩНОСТИ 2,857 кВт/см) Тlриведены в
таблице 1.3.
Таблица 1.3
Параметр
Верхний
переходник
"сталь
ци коний"
Циркониевая
труба (зона
максим.
эне rовыделения
Ни)кний
переход--
ник "сталь..
ци коний"
Плотность потока
нейтронов с
энерrией > 1. МэБ
(1/cM 2 .c) на
внутренней
пове хности ТК
2 х lO
1 3 х 1013
,
1 7 х 1010
,
22
ВП !
ВАЗ I
I
!
I !
(
.f .. .
I 1 .
I U
j .'j". rз
I I >=S=
I 'С1)
I .. .
I I
! + C:Q
ro I I
I 1 I
! .'. I
QJ i !
...... I Ц АЗ .
I . . __ t__
I .. .. . . :..:.: -- -- f
I J I
I I
0-., '
t....... ! I :
, '.1 :
! ui
: '
I I
I . '
I t:I::
I '
1 I i
1
НАЗ 1
нп
I
1
I
I
\.
I
I
I
I
!
I
1
I
I
I
I
I
!
i ....-- I
I I
t
i
\
i
I
I
I
I
I
I
I
\
J
I
I
I
I
I
I j
\ I
."+" ", ..,. i' """+' "
7.4 7.5 7.6
Давление, МПа
7.7
7.8
7.2
7.3
Рис. 1.9. Изменение давления теплоносителя по высоте
ТК средней мощности
НП и вп нижний и верхний переходник соответственнО;
НАЗ, ЦАЗ и ВАЗ низ, центр и верх активной зоны
соответственно, РД.. решетка дистаНЦИОНИРУЮIцая.
23
ВП
ВАЗ I
. .. 'Ш . . . .
.L _. .
j I
"1. ,
I I
T' J
I
u'
l
-...... '
I ) :s:: I
а.>1
. I
Q.)
I t:::!
t::r'
I J
о,
I ЦA J
(t)
::Е
,
о I
Е--< ,. I
::s::
, I
, T" I
Cl.. 1 i I
I i I
! j.
I 1 i
I U !
! I i
I
i i
) I I
(1)/
I I I
I
I ::S::' I
I I I
I ;
I ....OI J::::( . I
I I
1.... I
I
i I I
Y.. . i
.I i
I
НАЗ I i
i
1
НП I
-
245
i
I
I
I
I
,
255
i
I
I
I
. ..!
i
i
I
..у
I
I
i
i
I
I
I
I
265
275
285 295
Температура, С
Рис. 1.10. Изменение температ}'РЫ теп.Ilоносителя по
вЫСОlпе ТК средней мощности
24
1.3. Канал СУЗ
К.анал СУЗ (рис. 1.11) представляет собой сварную
КОНСТРУКЦИЮ, состоящую из корпуса канала с втулками,
r-оЛОВКИ канала (рис.l.12), дросселя в сборе.
I r2
,::
I Верхний переходник
00 1 .........
:::>: : :::::::::
\. . <-< .:. , I )' '. -:. =-
I iЗ] 1; l' .pii... .l!ep.XH" сталь на. .
i .l;: .T ' :i; .; .:няя цирконневая
' 1 , . . \ 1 oo , : . : > / ;асть ...
I .0 .з. !:,ое .!E 't' TO .. .. . /
0 \ ..c:. ':1
v) , I j:! в кольцо
Ъ2 1 -t . :1i / ..
.( o.o ' ; С ..0Н.:':f !I стальная
....:. ..... ... /
.:. . - 'l" ......,/ /' часть
I... . ' l c i J/ Нижний пепеходник
! ; (. liсталь цир н'йй" """"
I " >.I' ""
I :: ;:: .. сильф нь .
! 1':.:51' ;" '.)::) ----/./ компенсатор
$ 1:>: I б
V'), l;.z//-o i; zz/zA ./ . oJ!P E o
f
I
i
i
j
j
1-- [-:".О::iО -- 1__ o .. __ .... !1 О л .ный
1 _. Jf .:- .._ =. -- -- .0.' механизм
r""" . " . т"'
: . о.,,' :;.-;:; i .I.QE9 .!3._.
. : .I.r _//' ../.... Jl Вод 80ДЫ
:: ' ;. /
. о." :: ;:;...../ / "У СИКО8ый'f шов
1, - .. . . . - .
. I _ ._o... ..-.- ..-
i /' G л но Н . .
.._ ..../' компенсатор
".
{, I/
\
А
..-...-...
I I 3
I
!
I
I
. ...
в
I
--+
!
..1
о.с.
..,
i
......
1
., ......-.-
..-- I 1. о'
11 jr '.- / Сильфонный
{ I f . - . .' . .- - - .' кёмлёНС8ТОр
1J _
и _ qll_ <? . 1
"и о
Рис. 1.11. Конструктивная схема ячейки каНШlа СУЗ
25
Т"
rОЛО8ка КСУЗ
" -.. .. .. -. -- - _.
"Усиковый "
сварной шов
.Пат:рубок.
системы КЦТК
." Тр КТ-. l!E '2 q
" канала СУЗ
Рис. 1.12. Верхняя часть канма СУЗ и ее соединение с
верхнШt трактом.
в свою очередь корпус канала с втулками состоит из
трех частей: верхней, средней и нижней. BepXI-IЯЯ часть
26
ала это трубная конструкция, состоящую из двух труб и
каН
ака на» изrотовленных из коррозионно стоикои стали
«СТ '
Р ки 08Х18НI0Т. На наружную поверхность трубы надеты
ма Ф
П р иварены к неи две втулки, выполняющие ункцию
и Д
биолоrической защиты. етали ни жнеи части канала
изrотовлены из коррозионно стойкой стали марки
08Х18НI0Т. Средняя часть канала СУЗ изrотовлена с
использованием отожженных труб из сплава циркония и
2,5% ниобия.
На корпус канала попеременно надеты rрафитовые
втулки и дистанционирующие rpафитовые кольца, которые
обеспечивают теплоотвод от rрафита кладки реактора к воде
канала суз. Bcero на канал СУЗ надето 158 втулок.
Внутренний диаметр всех втулок равен 91,,5 мм. В исходном
состоянии торцевые поверхности втулок имеют плотный
контакт между собой.
Столб rрафитовых втулок опирается через опорную
втулку на упор, который крепится к корпусу канала тремя
винтами.
Дроссель (рис. 1.13), установленный во всех каналах,
кроме каналов активной защиты, предназначен для создания
rидравлическоrо сопротивления, необходимоrо для
заполнения канала водой. Нижний сильфонный компенсатор
(РИС.l.14) служит для компенсации разности температурных
расширений канала СУЗ и металлоконструкций реактора в
целом. Контроль за rерметичностью каналов СУЗ
ОСУществляется двумя независимыми системами: системой
Контроля целостности технолоrических каналов (КЦТК) и
системой контроля течи теплоносителя (КТТ). Работа
СИСтемы КТТ основана на измерении расхода воды
образующейся при разrерметизации канала и стекающей
через зазор между каналом и трактом.
27
Исполнительные механизмы и сервоприводы СУЗ
крепятся к rоловке канала с помощью фланцевоrо
соединения.
., .
. ,:,.
.,,' - .
, ,--,-
., ' ..
. ;.',.
.,.- "
. .."
I
.:=== t..::= .=.:
. ......--........1.........--- . .....
I
rрафиrовые
втулки
СилЬфонный
(лИН308ЫЙ)
компенсатор
Нижняя
......................_..-. ................... ..............._.._ ...._.........ч
меrалпоконсrрукция
СХ "ор"
НИ 1! I!Й тракт
канала СУ3
ДРС!.9.. q rz ....
Нижняя
часть канала
Рис. 1.13. Н и;ЖIlЛЯ часть каllШlа СУЗ с дросселем
28
Нижний тракт
КСУЗ - .
Сильфонный
компенсатор
Тр ба
системы КТТ
Нижняя часть
канала СУЗ
Отводящий
трубопровод
Рll С . 1.14. Нижняя часть канала СУЗ и ezo соединение с
нижним трактом
29
Условия эксплуатации
Во все каналы СУЗ охлаждающая вода подается
сверху, а отводится снизу. Основные параметры
эксплуатации каналов СУЗ при работе реактора на
номинальной мощности даны в таблице 1.4.
Таблица 1.4
Параметр Значение
Расход через канал СУЗ, кд, ДКЭ, м 3 /ч 4 +0,5
0,4
Скорость воды В канале, м/с 0,21
Температура воды на входе в канал, ос 40...55
Температура воды на выходе из канала, ос 50...75
Давление на входе в канал, МПа О, 15 . . . 0,2
Нормы качества воды:
рН 4,5 6,5
Массовая концентрация хлорид иона, мкr/дм 3 , не
более 20
Массовая концентрация железа, мкr/дм 3 не более 20
Массовая концентрация алюминия, мкr/дм 3 не
более 15
Параметры rазовой смеси снаружи КСУЗ отражены ниже, в
разделе описывающем условия эксплуатации rpафитовой
кладки.
Максимальный rодовой флюенс нейтронов с энерrией
> 1 МэВ (при коэффициенте использования мощности 0,8 и
средней мощности окружающих ТК 2 МВт) составляет:
на циркониевой трубе 3,3.1025 11м2;
на переходниках «сталь цирконий» 1,7.1024 11м2.
30
1.4. rрафитовая кладка
rрафитовая кладка используется в реакторе в качестве
замедлителя и отражателя нейтронов, а также как кожух для
внутриреакторных УСТРОЙСТВ. rрафитовая кладка
, v
монтируется внутри peaKTopHoro пространства на нижнеи
металлоКОНструкции (рис. 1.15). Она представляет собой
вертикальный цилиндр, собранный из отде.ПЬНЫХ колонн
(2488 шт.), СОСТОЯЩИХ из rрафитовых блоков. Каждая
rpафитовая колонна устаlfовлена на стальной опорной плите
(С6.18),. которая, в свою очередь, опирается на "стакан",
приваренный к верхней плите нижней металлоконструкции
(Сх.'''ОР''). В верхней части закрепление и центрирование
KOJIOHH по трубам..трактам, вваренным в верхнюю
металлоконструкцию (Сх."Е"), осуществляется с помощью
защитных плит и соединительных патрубков, образующих
так Ilазываемое телескопическое соединение трактов (ТСТ).
Защитные и опорные плиты, в основном, идентичны по
конструкции. Изrотовленные из стали, они, кроме
выполнения функций промежуточных элементов крепления
колонн, обеспечивают теlIЛОВУЮ защиту плит верхней и
НИжней металлоконструкции и яв.,']яются частью
биолоrической защиты реактора.
На опорных «стаканах» шайбами крепится диафраrма,
назначение которой, во-первых, создать сопротивление
Потоку rелиево..азотной смеси, подаваемой в реакторное
ПРОСТранство через трубопроводы в нижней
метаЛIlОКОНСТРУКЦИИ, в целях направления eI'O через
Отве.рстия в опорных стаканах в зазор между каналами и
блоками кладки и, BO BTOpЫX, уменьшить
31
...J
"!] I
f i
i 4 i
i i
JИ I i
J j i
I I J I I i
6 ! П/ : I =
:,.. I ;.о :":;. ;.. I
% :..
E; ;" ::: :;. :;.: " :.. i
.
5 . "WOt' . r ' - I i I .
I I t I
,. I
I J I ,
i . I
.......J nlSCIl
i . " ,
i i I
t " l ' · i
1 i' i
i i f i
i '. ма ! ! i
l ' DQO )<.
.3 '" :.., ;; ;1'. :;;. 7 I
! r." / 'l /.., ,. :;, :;,... "
2 !"' :;.; .,. .'. :.. .; ;.: t -.
.......... I ". , r.... -"'" , " "",-;, "' f "
. ...... ... r . ;.о
'-....... 1:;".tfI.:,e. LЧ . i(;;..c . 2 l '
1 ....: ----. ........в i ......11 i ..... i .... ._
i '" 1 ,. i::I1 I SI I i
... >-- i . , - . . -04 ..r..=Er
rl i i j В ' ;
v/.н- i 'lf/,..... h ,.,/ .....V h V"..., I" ./ i ///n/%I
· J I t ' .
7
4
8
9
1a
.........
.....
Рис. 1.15. Схема периферийной чаСlпи zрафитовой кладки
(колонна для топливных и спецuШlЬНЫХ каналов, три
колонны отражателя, одна колонна для «ан ал а
охла:нсденuя отраJICателя)
1 .. диафраrма; 2 .. опорный «стакан»; 3 .. нижний защитный
стальной блок; 4 .. rрафитовый блок; 5 .. rрафитовый стержень; 6 ..
верхний защитный стальной блок с тепловыми экранами; 7
телескопическое соединение; 8 .. тракт топливноrо/специальноrо
канала; 9 штанrа крепления отражателя; 1 О .. кожух РП (схема
"КЖ").
32
v
теплопередачу излучением от опорных ПЛИТ к верХllеи плите
:нижней металлоконструкции. Диафраrма выполнена в виде
отдельных листов из коррозионно"стойкой стали 08X18HI0T
толщиной 5 ММ. Зазор между диафраrмой и внутренней
поверхностью кожуха кладки закрывается КОЛЬЦОМ.
Крепление rpафитовой кладки ОТ перемещений в
радиальном направлении осуществляется штанrами,
расположенными в периферийных колоннах боковоrо
отражателя. Вн:изу штанrа приварена к OfIOPHOMY «стакану»,
а вверху подвижно соединена с трубой тракта, вваренной в
нижнюю плиту металлоконструкции Сх "Е". Верхнее
телескопическое соединение обеспечивает свободу
температурным перемещениям штанrи. В штанrу
устанавливается канал ОХJlаждения отражателя.
Изrотавливается она из трубы наРУJl(НЫМ диаметром 11 О и
толщиной стенки 5 ММ. Материал сталь 08X18HIOT.
rрафитовый блок (рис. ] .16) имеет форму
параллелепипеда сечением 250х250 мм и высотой 200, 300,
500 и 600 ММ. Основными являются блоки высотой 600 мм, а
укороченные устанавливаются только в верхнем и нижнем
торцевых отражатеJIЯХ для смещения стыков блоков
соседних колонн по высоте реактора. [10 оси блоков имеются
отверстия диаметром 114 мм, дЛЯ размещения в колоннах
топливных каналов и каналов суз. В отверстиях колонн
БОI<ОБоrо отражателя вместо каllалов установлены
rрафитовые стержни.
Масса кладки около 1700 Т. Блоки изrотовлены из
rрафита марки rp 280, втулки и кольца каналов из rpафита
Bnr.
Для rpафитов rp 280 (по ТУ 48..20..83..76) и впr (по
ТУ 48 20 49 90) зна Iения физико"механических свойств в
исходном состоянии показаны в табл:ицах 1.5 и 1.6
Соответственно.
33
Наименов не показателя
Плотность, Kr/M :
среднее арифметическое
значение по пар:rии
минимальное значение
отдельных изделий
П едел п очности п И сжатии, fv1Па
П едел п очности п Н изrибе, МПа
Предел прочности при растяжении,
МПа
Удельное электросопротивление,
мкОм 'М
Соде жание золы, %
Показатель физической оценки по
закладкам, миллиба н
Таблица 1.5
Значения показателей '
не менее 1650
1600
не менее 30
не менее 6
не менее 5
не более 14
не более 0,04
не более 3,68
Таблица 1.6
Значения показателей в
Наименование показателя направлении
параллельно перпендикулярно
оси оси прессования
преССQвания
Плотность, Kr/M 3 1800 1850
Предел прочности при 39,2..58,8
сжатии, МПа
Предел прочности при 21 ,7 35,3 13,7 22,5
изrибе, МПа
Предел прочности при 12,7 16,7 6,8 8,8
растяжении, МПа
34
Продолжение таблицы 1.6
у дельное
электросопротивление,
!\.1КОм . М
Теплопроводность
те fпературе
Вт/м - I"рад
6 9
8,5..12
при
] ОООС,
135..155
75..95
Средний коэффициент
линейноrо расширения в (3,3 3,5)-1 0-6
диапазоне температур 20..
lOOOC, l/rрад
Коэффициент трения
СКОЛЬ)f(ения по rрафиту на
воздухе
Скорость окисления парами
БОДЫ при 700 0 С, r/ceK
Содержаниезолы,
Показатель физической
оценки, миллибарн, не более
Примечание. Значение характеристик, для которых
температура измерений не указана в таблице, приведены для
КОмнатных температур_
(4,8 5, 1 )-1 o 6
0,19..0,22
7.10. JO
0,01..0,04
4,20
Поскольку при эксплуатации, ПОД действием облучения
ПРОИСХОДИТ уменьшение диаметра отверстий в rpафитовых
блоках и, соответственно, «rазовоrо» зазора, в процессе
Модернизации энерrоблока, при массовой замене тк
(МЗТК), все отверстия в rpафитовыx колоннах
растачиваются до диаметра 113,7+0,22 ММ.
35
L(")
о
+1
b
!
i:5
о
м
b
о
J..()
8
(,Q
I T
I 5s
i 'IQ'" - - -
L . . . . ...-:-'. -t..._..
1 2 5 ',
r
i
I
/
,/ -"'х-//
" ,/.'" "'-...
'- -" """
//>...........- /"
, '. /'
.....'"
'. // -.......,
'....' '-,
/Х >
,,, ;"'
....._, //
"X"'
/ -'У
//' ........,
"'. //
)<
......... /;1""
Х
/' ...
". "
>,;:.
><
О.. ,/"
/',
'...... ,../ -....,
>( )-
.'//'. ,""
"-..../
......... /..... "..
, ./ ..........
",Л,
.... :.....,,--/
>
./ '-о
'..... /" '.
'х" .....
/".-r .'Io ..//
'Х:
/' .........
; 1. L
. [} 1 9
..
........................ ........... . . 1 6 O. . ........ .......-
Рис. 1.16. rрафuтовый блок
36
На реакторах ЛАзе реализованы мероприятия по
предотвращению расстыковки телескопическоrо соединения
трактов (ТС1"'), путем развальцовки нижнеrо торца BepXHero
тракта, BBapeHHoro вметаллоконструкцию Сх.«Е» С6.25..25
..... .....
иЛИ установки компенсаторов между верхнеи защитнои
плитой и rрафитовым блоком. На Курской и Смоленской
АЭС эти работы не проводились.
При проектировании реактора 5..ro энерrоблока
Курской АЭС «rазовый» зазор был увеличен за счет
увеличения диаметра отверстий в rpафитовых колоннах до
115 мм. Изменена также конструкция rpафитовых блоков
активной зоны: они сделаны восьмиrранными, а в теле
каждоrо БJI0ка, для улучшения работоспособности системы
КЦТК предусмотрены 4 отверстия ДI-Iаметром 16 мм.
Необходимо особо отметить, что каналы СУЗ при
реконструкции не заменяются, поэтому калибровка
отверстий в их rpафитовых колоннах и развальцовка торцов
трактов не ВЫПОJIНЯЮТСЯ. Соrласно реrламенту эксплуатации
реактора для rрафитовой кладки реакторов РБМК..I000
ДОЛЖНЫ поддерживаться следующие значения
теплотехнических характеристик:
.. максимальная расчетная температура rpафита кладки
v .....
реактора, на основе измерении штатнои системы контроля
температуры rрафита, не выше 730 ос. Рекомендуемая
температура эксплуатации rpафитовой кладки,
обеспечивающая ее оптимальную работоспособность,
составляет 650 ос по измерениям термопар в уrлах блоков.
качество азота, продуваемоrо через РП, должно быть не
ХУже 99,99 %. Допускается работа реактора на мощности при
качестве продуваемоrо через РП азота 99,98% при
МаКсимаJIЬНОЙ температуре rpафита не выше 500 0 С по
ИЗМерениям штатными термопарами в уrлах блоков;
lib.wwer.ru
37
... содержание rелия rа:rовой смеси, продуваемой через РП,
может составлять от О до 90 % (объемных). Допустимое
содержание примесей на входе и выходе из РП при расходе
rазовой смеси 400 нм 3 /ч должно соответствовать таблице 1.7;
... расход rаза через РП 200 .. 400 нм 3 /ч. Допускается
увеличение расхода rаза ДО 700 ... 900 нм 3 /ч;
.. влажность rаза на входе в РП не более 0.1 r/ м 3 ;
... избыточное давление rаза на входе в РП составляет 50..200
мм вод.столба.
Та,блица 1.7
Место Содержание примесей, % объемные, не более
контроля 02 СО+СО 2 Н 2 СН 4 NН з C1 2
содержания
примесей
ВХОД в РП 0,01 0,01 0,3 0,1 0,001
Выход из РП 0,02 0,6 0,2 0,1 0,001
Распределение по высоте плотности потока
повре)кдающих нейтронов с энерrией более 0,18 МэБ,
определяющих формоизменение rрафИТQБОЙ кладки,
приведено на рис. 1.17. Данные получены для ячейки, в
которой эксплуатируется ТК средней мощности. Отсчет
.., v
высоты ведется от нижнеrо торца верхнеи защитнои плиты
(Сб.О7). Что )l(e касается ячейки КСУЗ, то температура
rрафитовых блоков в ней из..за разницы в энерrовыделениях
и условиях теплоотвода будет несколько отличаться. С точки
зрения распределения плотности потоков нейтронноrо
потока по сечению, rрафитовые блоки ячеек каliалов СУЗ
работают в rораздо более щадящих условиях, чем блоки
ячеек топливных каналов, поскольку rрадиент плотности
потока по блоку существенно меньше.
38
В качестве иллюстрации на рисунке 1.18 представлен
v
характер распределения плотности потока неитронов с
энерrией > 0,18 МэБ по толщине rpафитовоrо блока для
ячейкИ топливноrо канала и ячейки канала суз.
IDJ ... . ----ш-т -
1=
iя
t
; .. . - - .. . . .....-
j
:
iS
1(.1
12
l=dD'.
I
! , .
i
iSD
i
I
I
. ... -. - -- -- - -- ..1- - ------ -.- - т -- -- -Ш---Т- ------ l
I
I
...J.. ... .. .. '. - .. ... . . - .. ..
4J) .- ....
I
i . J.
I j
, : i
i
...r -- ш --1
- .._- - ...
! I
-1 . . . 1-'..
i I
]D - . -- . - .-. . -
I
f
!
:ml
I
j
!
1
100
. !-. - .
I
о
1,(0&10
5,OltE-+12
I,СО1ВН3
I
{ .............. . _
I
I
!
j
i
i
I
I 1
.. --- ._. .- I - . ._-_. .. ..... '-j-'.'
I I
I I
! I
t--- . --- ... _.. .._ .--- I-
i I
I !
I :
jш
- - -- _. . . . - .
I
I
I
j._..
I
f
.. i
I
f
....1
I
I
1
l,!)lЕЮ
I
C01ВН3i
2,00JE-+i3
2,S}1E+l3
IlТIoTHOCTb потока неЙТРОНОI:\ иcJхJ
..__.. __ . ._. ........ ___ .. ..._. .. ....__. .__.._ .....__. I
Рис. 1.17. Распределение плотности потока
повре:нсдаЮIЦих нейтронов с энерzuей более 0,18 МэВ по
высоте кладки на внутренней поверхности блока
..
39
F, н/см 2 хс, lOt}
t
I
I
2 ... t
I
1
i
[
57
.'0 .........f '.. -..
125
I
t .
Расстояние от центра ячейки, мм
Рис. 1.18. Характер распределения плотности
neuтpOHHOZO потока по сечению zрафиmовых блоков
1.5. Задачи диаrностики состояния КОНСТРУКЦИЙ
активной зоны реактора РБМК..I000
в настоящей книrе рассматриваются вопросы
диаrностики только циркониевых частей каналов и
rрафитовой кладки, поскольку сроки эксплуатации и
требования предъявляемые к тепловыдеЛЯЮЩИl\1 сборкам и
стеР)l(НЯМ СУЗ существенно отличаются.
Каждый КОМflонеит активной зоны Иl\lеет свое
функциональное назначение, заложенное в проекте, и
безопасность эксплуатации реактора может быть обеспечена
только при выполнении всеми конструкциями своих
функций. Основными функциями топливноrо канала
являются:
-- размещение тепловыделяющей сборки и орrанизация
потока теl1лоносителя для снятия с нее тепла;
40
обеспечение TpeTbero барьера безопасности между
делящимся элементом и окружающей средой;
.. отвод тепла, вы1еляющеrосяя в rрафитовой кладке к
теплоносителю;
... обеспечение конструктивной целостности активной зоны
в нормальных условиях эксплуатации в случае протекания
'" v
аварииных ситуации.
Эти функции определяют требования, предъявляемые к
ТК: обеспечение целостности (сплошности) материала,
оrраничения по ИЗl\ енению размеров (диаметра и длины) и
формы (прямолинейности). Есть и технолоrические
требования по обеспечению заменяемости ТБС If 'fK.
Основная функция rрафитовой кладки ... замедление и
отражение нейтронов или, иными СЛОJЗами, обеспечение
необходимых неЙТрОflно физических характеристик
активной зоны. Кроме этоrо, кладка выполняет функцию
конструктивноrо элемента реактора, в связи с чем, к ней
предъявляются слеДУЮll ие требования:
обеспечение работоспособности внутри:зонных устройств
(канаJIЫ, ТВС, стержни СУЗ, датчики и т.д.);
.. обеспечение зацепления в телескопическом соединении
трактов;
.. обеспечение rазовых трактов системы КЦТК.
Канал СУЗ предназначен для размещения в нем
исполнительных механизмов СУЗ, rильз камер деления и
измерительных датчиков и для орrанизаlJ ИИ fIoToKa БОДЫ для
охла)l(дения перечисленных устройств, caMoro канала и
отвода тепла от rpафитовой кладки. По аналоrии с
топливными каналами, к каналам СУЗ предъявляются
требования в части сохранения целостности, размеров и
формы.
В случае, если состояние конструкции таково, что она
не может выполнять хотя бы одну ИЗ своих функций, эта
конструкция дол)кна ремонтироваться ИJIИ заменяться.
41
Определение текущеrо состояния КОНСТРУКЦИЙ активной
зоны и запасов до ero предельноrо уровня и является задачей
диаrliОСТИКИ состояния АЗ.
Топливный канал и канал СУЗ являются заменяемыми
конструкциями. По проекту ТК может заменяться до 5 раз.
rрафитовая кладка.. это практически Не заменяемая и
оrраnичено ремонтируемая конструкция, поэтому ее срок
службы определяет срок службы реактора в целом.
При создании реактора закладывались определенные
значения ИСХОДНЫХ свойств материалов и размеров
конструкций. Используемые материалы анизотропны и их
СВОЙства различны в осевом и радиальном направлеllИЯХ.
ПОД действием температуры, облучения, а для
каналов и влияния теплоносителя, происходит изменение
структуры и свойств материала или, иными словами, ero
старение. Изменяются и размеры конструкций.
Известны HeCKOJIbKO механизмов старения
ЦИРI<ОIIиевых сплавов:
радиационное упрочнение и охрупчивание;
ПОJlзучесть (радиационная и термическая);
радиационный рост;
усталость;
коррозия;
наводороживание и водородное охрупчивание.
Для трубы топливноrо канала связь между различными
меХанизмами старения и выполнением функций тк и
требований к нему проиллюстрирована в таблице 1.8. Для
переходника "сталь",цирконий" к перечисленным выше
меХанизмам может бь]ть добавлено межкристаллитное
коррозионное растрескивание ПОД напряжением (МКРПН),
КоТорое может влиять на целостность стальной части ТК.
ДЛЯ средней части канала СУЗ ввиду низких
эксплуатационных параметров существенным может быть
42
только радиационное и rидридное охрупчивание и
радиационный рост.
Таблица 1.8
Механизм Изменяющиеся Требования к ТК и еl'О
деrрадации параметры функции
:=
,.Q (1) (,.) )= ..Q
:s:: о :t :s::
() ::с ::s:: == ::t ,.Q :t u
О (1)\0 @
:з:: (:) ::r о о
Q) () ::с ::g
(,) g
о
t:: u (,) ::s;: (,)
(1) :>< (1) о ::t: Q)
:::r о Е- О
О о
\.о М
t\S
Радиационное Механические +
.
упрочнение и свойства и
охрупчивание треIЦИНОСТОЙКОСТЪ
Ползучесть Диаметр и длина .. + + +
Радиационный Диаметр и длина .. + + +
рост
Коррозия Т олщина стенки + .. .. ..
Наводороживание Размеры дефектов + .. -
и rидридное
охрупчивание
L:ocrb Размеры дефектов + .. .. ..
I
Факторами (параметрами) определяющими
работоспособность кладки являются:
прочность rрафита;
целостность rpафитовых блоков;
... сохранение размеров (диаметра отверстия и высоты)
rрафитовых блоков в допустимых пределах;
... обеспечение прямолинейности блоков и колоI-tн В
требуемых I'раницах;
43
наличие «rазовоrо зазора» между циркониевой трубой
канала, rрафитовыми кольцами и rрафитовыми блоками
ячейки.
Анализируя приведенные данные, можно выделить
контролируемые параметры, которые определяют
работоспособность конструкций. Проведение необходимых
расчетов дают их предельные значения, превышение
которых является недопустимым.
Основные требования к диаrностике состояния
конструкций АЗ в виде нормативноrо документа изложены в
реrламенте эксплуатационноrо контроля, который является
обязательным ДЛЯ исполнения на всех АЭС с реакторами
РБМК.
PerJIaMeHT включает в себя обобщенные критерии
работоспособности конструкций, перечень контролируемых
параметров, методы, объемы и периодичность контроля, а
также критерии предельноrо состояния по определенным
параметрам. В Hervl разделены внутриреакторный контроль,
ВЫПОJIняемый на остановленном энерrоблоке, и
исследования участков каналов, извлеченных из реактора,
проводимые в защитных камерах СIlециализированных
орrанизаций. Он является основой для системноrо подхода в
v
исследовании состояния активнои зоны.
Реrламент определяет МИНИМaJIЬНЫЙ объем контроля,
который конкретизируется при составлении ежеrодных
рабочих проrрамм работ с учеТОl'vl результатов
предшествующих обследований и условий эксплуатации.
Разработка и внедрение системы ЭКСПJlуатационноrо
контроля в виде реrламента явилось результатом
v v
мноrолетних исследовании поведения конструкции.
Совершенствование реrламента продолжается и в настоящее
время. Соответствие СОСТОЯIIИЯ конструкций обобщенным
критериям реrламента обуславливает выполн:ение ими своих
функций. Так, например, целос.тность KaHaJla не может быть
44
rарантирована без выполнения критерия «сопротивления
разрушению».
Основу критерия «сопротивления разрушению»
составляет подтверждения выполнения принципа «течь
перед разрушением» (ТПР) и предупреждение
разrерметизации. Концепция (принцип) течи Ilеред
разрушением, как известно, предполаrает, что развитие
обнаружеиноrо в процессе эксплуатации несквозноrо
дефекта и превращение ero в сквозной не приведет к
полному разрушению, если длина сквозиоrо дефекта не
будет превышать критическоrо значения. При этом
одновременно предполаrается, что штатная система
обнаружения течей позволяет обнаружить течь и безопасно
остановить реактор до момента ДОС'l:ижения дефектом
критических размеров. Эта концепция в стротом понимании,
как, наllример, это используется для трубопроводов
большоrо диаметра реакторов PWR, не применима для тк
реактора РБМК, поскольку имели место случаи их
разрушения в аварийных ситуациях при превышении
параметров теплоносителя допусти:мых пределов.
Применительно к работе ТК реактора РБМК..I000 в
нормальных условиях эксплуатации подтверждение
сохранения принципа «течь перед разрушением» означает,
что состояние материала ТК характеризуется таким уровнем
свойств и дефектности, которые при нормальных условиях
эксплуатации обуславливают образование течи перед
полным разрушением.
Перечень методов контроля и исследований и
контролируемых параметров, используемых при оценке
работоспособности ТК и КСУЗ 110 критерию сопротивления
разрушению приведены в таблице 1.9, а по критерию
накопления необратимых деформаций в таблице 1.1 о.
45
Метод контроля
или исследования
у льтразВУКQвая
де ектоскопия.
Визуальный
осмотр, снятие
еплики.
Послереакторные
исследования
металла каналов,
извлеченных из
реактора.
Таблица 1.9
Со" отивление аз шению
Контролируемый параметр
Сплошностъ металла (отсутствие трещин
и исок в бе и не еходниках .
Нарушения сплошности в виде выбоин,
раковин и друrих ftполоrих" дефектов.
Механические свойства.
Сплошность метаJlла.
Характеристики трещиностойкости.
Остаточные напряжения.
Размеры.
Содержание водорода.
Коррозионное состояние.
Структура.
ТаБЛllца 1.1 О
Накопление необратимых деформаций
Метод контроля или Контролируемый параметр
исследования
Измерение диаметров. Внутренний диаметр.
Наружный диаметр.
Измерение толщины стенки Толщина металла трубы.
канальной трубы. Толщина окисной пленки
Измерение усилий извлечения. Отсутствие заIцемления
канала в кладке
Расчетная оценка зазоров. Зазор "ТК блокff.
Зазор "TBC ТК" .
Измерение расстояния между У длинение средней части за
втулкой сильфона и торцем счет осевой ползучести.
тракта.
Измерение пространственноrо Стрела проrиба.
искривления каналов.
46
Для более детальной иллюстрации задач диаrностики
ниже рассматривается поведение конструкций в процессе
эксплуатации реактора на основе описания изменения
основных контролируемых параметров в процессе
эксплуатации реактора. Описание параметров приводится в
порядке их перечисления в таблицах 1.9, 1.10.
Сплошность (или целостность) металла один из
основных факторов определяющих работоспособность
конструкции. Среди всех видов нарушения целостности
таких как: поры, раковины, риски, несплавления, полоrие
надиры, трещины последние являются ДJIЯ каналов
наиболее опасными.
Соrласно технической документации при изrотовлении
труб тк в настоящее время допускаются поверхностные
несплошности rлубиной до 120 МКМ. При изrотовлении
переходников также допустимы оrраниченные
несплошности в виде недопрессовок в вершине зубьев.
Предельно допустимые дефекты при эксплуатации
определены в реrламенте. Это:
для переходников при контроле наружных стыков
переходников допускается раскрытие стыка по всей длине
окружности на rлубину nepBoro циркониевоrо зуба и
наличие трещины в циркониевом ниппеле rлубиной не более
0,5 мм;
.. для единичных несплошностей в трубах ТК и КСУЗ
допускаются дефекты rлубиной до 1,2 мм (включительно)
протяженностью до 8 мм (включительно) и до 0,7 мм
(включительно) протяженностью более 8 мм, при этом
единичными считаются дефекты, расстояние между
которыми превышает 8 мм.
Потенциальные механизмы роста трещин для труб и
переходников ТК различны, однако необходимо отметить,
что и в том, и в друrом случае можно выделить три
общепринятые стадии развития дефектности металла:
47
приработочные отказы, стадия стабильной эксплуатации и
стадия начала износных отказов. Учитывая применения
принципа тпр, основной задачей внутриреакторной
дефектности является своевременное предупреждение
массовых износных отказов ТК.
В отличие от дефектов типа трещин, "полоrие"
поверхностные дефекты с плавным рельефом менее опасны.
К таким несплошностям в основном можно отнести
"задиры", которые иноrда возникают на внутренней
поверхности ТК при извлечении ТБС в сл)'чае попадания
между ними каких--либо посторонних частиц, или "выбоины"
в местах контакта дистанционирующих решеток ТВС, или
стержня СУЗ с поверхностью канала. При разrерметизации
канала ero идентификация производится с помощью
системы КЦТК и КТТ.
В истории эксплуатации российских реакторов РБМК..
1 000 были случаи разrерметизации каналов и образования
течей, которые по сути являлись приработочными отказами,
проявлявшиrvIИСЯ на ранних стадиях эксплуатации. Их
11РИЧИНОЙ были дефекты меТ(LТ}ла при изrотовлении изделий.
В результате усовершенствования технолоrическоrо
процесс а изrотовления каналов возможность появления
таких дефектов в дальнейшем была устранена.
К механичеСКИl\1 свойства1\1 материала каналов
относятся предел прочности, предел текучести и
относительное удлинение. Как известно, у циркониевых
сплавов под облучением происходит радиационное
упрочнение со снижением пластичности. После
v
KpaTKoBpeMeHHoro периода увеличения значении пределов
прочности и текучести и снижения относительноrо
удлинения наблюдается их стабилизация, однако
имеющийся существенный разброс ИСХОДfIЫХ значений
требует проведения периодическоrо контроля этих свойств.
48
Характеристиками трещиностойкости MOryT быть
раскрытие трещины, коэффициент интенсивности
напряжений или ]"интеrpал в зависимости ОТ принятой В
v v
далънеИIllем методики оценки критическои ДЛИНЫ сквознои
трещины. Их определение важно с точки зрения
JIодтверждения принципа тпр в том понимании, в каком
этот ПРИНЦИП используется для топливных каналов.
В российских методиках оценки критической ДЛИНЫ
сквознои трещины используется величина раскрытия в
вершине трещины, которая определяется отдельно для
радиальноrо направления (прорастание трещин из
поверхностной в сквозную) и для oceBoro направления.
Характер изменения критическоrо раскрытия трещин
ПОД облучением аналоrичен изменению величины
относительноrо удлинения.
Остаточные напряжения появляются на трубах каналов
на заключительной стадии изrотовления, в процессе их
правки на {(осоваЛКОБОМ стане. Они распределяются
неравномерн,? как по длине и окружности трубы, так и по
толщине стенки. На наружной поверхности остаточные
. V
напряжения .максимальные растяrивающие, а на внутреннеи
1
сжимающи .
I
В liачале производства канальных труб остаточные
напряжения' на наружной поверхности моrли достиrать 300
МПа. В во ьмидесятых rодах прошлоrо века, после перехода
на валки с полиуретановым покрытием, уровень остаточных
напряжений был снижен. Величина остаточных напряжений
fожет оказать существенное влияние на начальное развитие
трещин на наружной поверхности труб. В процессе
эксплуатации ТК под действием облучения и температуры
они достаточно быстро релаксируются. tla трубах каналов
СУЗ релаксация происходит существенно медленнее.
Диаметр трубы является основным параметром,
изменение KOToporo характеризует степень радиальной
49
дефОРNIации канала Е резу..;1ьтате ползучести и
радиаЦI-IОI!НОI'() роста. ОчеВIIДI1:0, ч:то Д ЛЯ Оi ен:ки зазора
"'rBC 1" К " оп ре,деляк)щим rlapaMeTpO 1.f яв,ляется внутренний
диаметр, а для "rазовоrо I1 зазора "ТК.. ТIJафитовый блок"
наружный диа 1етр. При оц{;нке "rаЗ()ВОI'О' зазора по
веЛ:ИЧIIн:е внутрениеrо ,диаметра ТК неоБХОДИ fО у'qИТЬ.1вать
ТОЛI1 ИНЫ стенок трубы I rрафи. овых I«()лец. (:J(ОР'ОСТЬ
диаметральной дефор лаци:и ТК изменяется во времени.
После, KopOTKoro начальноrо l1ерl10да, уск()рен'н()й
деформации иастуrlает ста){ия увеЛiiчеНТ,fЯ ,диаl\,tlетра с
практически одинаковой скоростью. 1 ;: ореТI1чески, пе},ед
наступлением разрушеНI1Я тр)тбы OH . ДО.пжн:а снова
увеличиваться, однако pea IbHO, в НОр1\1альных YC}IOBl-.IЯ'Х
ЭКСI1Jlуатации реактора РБNIК, дО ЭТОЙ ста/'l\'И ПfJоцесс ДОЙ'Т11
не может.
При одинаковыIx условиях ЭКС.плуатаЦliИ (ПЛОТfНJСТИ
I-Iейтронноrо потока 1'1 TeMIIepaType) ДJIЯ ОТ,деЛ1НЫХ Tpyt") rIK
скорость деформации l\1.0жет ОТJlичаться ОЧ НЬ СИoJ1ЬНО,
иноrда в несколько раз. Она завиеит от Факт:ичеСi(ИХ свойств
металла, ТОЛlЦИНЫ стенки (ПОСКС1.ПЬКУ olia ОfIре;де..1Jяет
напряжения в стенке труБJ:)I) и текстурв:ых характеl'ИСТИК.
ОIIределение содержани:я водорода ТJ?еб)ется ДJIЯ
оценки ВОЗМОЖIIОСТИ IIротекан:ия замедлеlfНОf'О rl ДрИДНОI'О
растрескивания (зr.р) как основното l\1ехаИi-fзма развития
трещин в циркониевых с плавах. I/Iзвестно, что [ ир}.ониевые
сплавы хорошо поrJlощак)т водород, который в зави:;имости
ОТ eI'O концеIIтраци.и и те.мпературыI flpI1 . оторой
ЭКСПJlуатируется КОНСТРУКЦI'IЯ находится R метаЛ.JIе либо в
paCTBOpeHHOl\rl состоянии, J1J-160 в ВI-Iде 'rвердых лпастин
rидридов циркония. 11ри ЭТОlV1 IIрИ ero переходе в TPep; oe
состояние rидриды Il.ИIJКОJIИЯ располаrаlОТСЯ в 1eCTax
концентраторов наllряжений, flрИВОДЯ к поязлен.ию и ?осту
дефектов. BOДOpO 1 внебольших количеСТJ1ах имее1:СА в
Сflлаве уже при: JfзrотовлеНIIИ. доп)лнителы-1ы1\t111
50
источниками поступления водорода при эксплуатации
каналов являются коррозионные процессы и процесс
радиолиза теплоносителя. Предельно"'допустимое
содержание водорода в материале ТК составляет 70 ррт..
Коррозия циркониеВОI'О сплава, в основном
проходящая с внутренней стороны ТК, контактирующей с
теплоносителем, оказывает влияние как на утонение стенки
канала, так и на степень наводороживания металла.
При изrотовлении ТК, в результате автоклавирования,
труба средней части покрывается тонкой, rляицевой пленкой
черноrо цвета. Толщина окисла циркония при этом
составляет 1...2 мкм.. Такая пленка обладает защитными
свойствами. По мере эксплуатации цвет, толщина и характер
окисной пленки меняются от черноrо к серому. Появляются
отдельные утолщенные пятна мод)'ли белоrо цвета,
которые постепенно сращи:ваются, образуя в итоrе
неравномерную пленку окисла циркония, ТОJIщина KOToporo
может составлять 100 микрон и БОJlее. Структура пленки
V v
тоже изменяется от плотнои, крепко сцепленном с
V v v
поверхностью металла, до рыхлои слоистои, склонном К
отслаиванию. Эта пленка белоrо цвета из...за отложения на
ней окислов железа, привнесенных теплоносителем из
друrих частей контура, становится коричневой или бурой.
Наличие окис ной пленки и коррозионных железно..окисных
отложений затрудняет контроль параметров трубы ТК.
В отличие от ТК, уровень коррозии труб каlIалов СУЗ
существенно меньше.
Знание толщины металла стенки ТК l.Jеобходимо как
для оцеНКI1 запасов прочности, так и для определения
критической длины сквозной трещины. Ее измерение внутри
реактора затруднено наличием неравномерной пленки
окисла циркония на внутренней поверхности ТК. Утонение
стенки трубы тк в процессе эксплуатации происходит в
разные периоды времени с разными скоростями.
51
Наибольшее внимание должно уделяться местам контакта
дистанционирующих решеток ТВС с поверхностью ТК, rде в
результате фреттинr",коррозии утонение может достиrать
v
максимальнои величины.
Измерение ТОЛll ИНЫ окисной пленки может быть
необходимым при внутриреакторном контроле, ДЛЯ более
точной оценки "rазовоrо" зазора через расчет иару)кноrо
диаметра тк с использованием замеров виутреннеrо
диаметра и толщины стенки.
Измерение ДЛИНЫ среДllей части канала необходимо
ДЛЯ оценки осевой деформации ползучести и определения
имеющеrося запаса хода сильфонноrо компенсатора.
Для тк ХОД сильфонноrо компенсатора составляет
около 105 ММ. ИЗ I-IИХ 63 мм это температурное
удлинение канала при разоrpеве, а остальное .. запас на
допуски при изrотовлении и монтаже и деформацию осевой
ползучести. На практике в последнее время на энерrоблоках
измерение длины средней части заменено контролем
нормированноrо расстояния между втулкой сильфона
приваренной к ТК и торцем нижнеrо тракта.
В связи с особенностью изrотовления и, как следствие,
текстуры «труб давления» канадских реакторов CANDU,
осевая ползучесть для них БЫJlа доминирующей, что
привело к необходимости пре)кдевременной замены труб на
некоторых энерrоблоках.
ДЛЯ ТК реакторов РБМК осевая ползучесть
существеfIНО меНЫllе, однако существующий разброс
текстурных характеристик требует тщательноrо контроля
удлинения канала, особенно, после 15 20 лет ero
эксплуатации.
Отклонение от прямолинейности канала, как уже было
сказано, ОIIределяет работоспособность внутриканальных
устройств. Стрела проrиба это высота cerMeHTa
образоваиноrо осью искривленноrо канала и вертикалью. По
52
реrламенту предельно"допустимое знаt.Iение стрелы проrиба
канала составляет 50 ММ.
Второй характеристикой искривленноrо канала
является азимутальное направление искривления.
В исходном состоянии после MOHT a реактора
искривление канала определяется отклонением от
u
прямолинеиности caMoro канала и допусками на вварку
трактов в металлоконструкции и монтаж самих
металлоконструкций. Теоретически оно может быть до 5+6
ММ. При эксплуатации основной причиной возникновения и
роста искривления каналов может являться повреждение и
деформация rрафитовых блоков кладки.
Теперь вкратце о контролируемых параметрах
состояния rрафитовой кладки, блоков J1 caMoro rрафита.
Взаимосвязь контролируемых параметров и критериев
работоспособности rрафитовой кладки приведена в таблице
1.11.
На стадии проектирования реактора и при
Ilланировании проrpамм обследования кладки в качестве
вспомоrательноrо критерия, позволяющеrо оценить
работоспособность rрафита как конструкционноrо
v
материала, используется достижение неитронным
облучением (с энерrией нейтронов более 0,18 МэБ) значения
повреждающей дозы paBHoro критическому флюенсу (Ркр).
Критический флюенс определяется как флюенс нейтронноrо
облучения, при котором образец rрафита после стадии
усадки переходит в стадию распухания и ero объём
возвращается к исходному значению. При критических
флюенсах нейтронноrо облучения rрафит находится по
cyuцecTBY в стадии виутреннеrо растрескивания" (образуется
сеть микротрещин, в основном по rраницам "наполнитель ..
связующее"), что и приводит К резкому уменьшению ero
радиационной стойкости, и rрафит теряет работоспособность
как конструкционный материал (резко ухудшается
53
прочность, теплопроводность, и т.д.), рис. 1.19. Фактическое
значение критическоrо флюенса зависит от исходноrо
состояния rpафита и температуры ero облучения. Отмечается
также и возможное влияние на Hero уровня rамма...излучения.
При эксплуатации реактора изменения свойств
rрафита, в том числе ero прочности, определяются на
образцах, которые высверливаются из rpафитовых блоков
после извлечения канала.
Необходимо отметить, что исходные свойства rpафита
характеризуются существенным разбросом, что несомненно
влияет на ресурс отдельных rрафитовых блоков. Изменения
линейных размеров rpафитовых блоков определяются
флюенсом нейтронов и raMMa излучения, температурой
облучения, анизотропией rрафита и друrими ero исходными
свойствами. При этом сама зависимость изменения размеров
от флюенса нейтронов является достаточно сложной. На рис.
1.20 приведен пример изменения поперечных (по
отношению к направлению формирования заrотовки)
размеров маленьких цилиндрических обраЗI10В rрафита
облученных в исследовательских реакторах.
Из--за масштабноrо фактора характер изменения
диаметров отверстий в реальных блоках может несколько
отличаться. Наиболее важным является уменьшение
диаметра (или "усадка") отверстия в начальный период
эксплуатации реактора, поскольку в сочетании с
радиационно термическим увеличением диаметра "fK это
приводит к возможности исчерпания "rазовоrо" зазора и
заклиниванию каналов в кладке. Уменьшение высоты
rрафИТОБоrо блока может привести к снижению запаса хода
в телескопическом соединении трактов, расцепление
KOToporo на остановленном реакторе чревато
возникновением дополнительных наrрузок на конструкции
ячейки при разоrреве.
54
Обобщенные
критерии
работоспо
____ соб н ости
...Q
u
О
:з::
(,)
о CQ
::1 О
><
:а
.-&
со
g
:r=
о
(l)
:s: >< .
5 :i3 )
::r
t::: ro
о
[
::r::tO..в..
. g (l)
N ::t: t:::{
N
Метод контроля или
исследования
Послереакторные
исследования
образцов.
Визуальный
контроль и
измерение.
Неразрушающая
дефектоскопия.
Расчетная оценка
целостности
(прочности).
Измерения
диаметральные.
Измерения
аксиальные.
Измерения
искривлений.
Таблица 1.11
Контролируемый
параметр
Плотность.
Прочность.
Модуль упруrости.
у дельное
электросопротивление.
Теплопроводность.
Коэффициент
термическоrо
раСIIlирения.
Структура.
Целостность (отсутствие
СКОЛОВ, раковин),
величина зазоров.
Целостность (или
наличие трещин).
Время начала
растрескивания.
Диаметр отверстия в
блоке.
Высота блока и колонн.
Величина зацепления в
l CT .
Величина зазоров между
блоками.
Стрела проrиба блока.
Стрела проrиба колонны.
55
!
I!!
:Э: o
......0
О" '"
N
с 1;]1
t9 It')
q
"l
I f r
5
I 1 '
10
r I
15
'1 "1 I
20 25
Фпюенс · Hyl, нJC.M 1
Рис. 1.19. Характер изменения физическux свойств
zрафита rp..180 под облучением. V удеJIЬНЫЙ объем, Е ......
модуль yпpyzocmи, К теn.,Т,осопротuвление, р ..удельное
элеКl.nросопРОп1uвление
.. i r r ::-.T T .I
15 . .+. +H...+ J.4 ...! I
11 О 1.\ f --j -- .'. .
5 j- :I!.. .
I j '!
!
Jj
с:.
5
о
[,
,.... . . .
I
I
I
20
I
I
l . .. _ _ .. . '.., ._ . ....._ _ . . __. _.J
Pиc.l.20. Изменение поперечных размеров образцов
zрафита в зависимости от флюенса нейтронов
I
, I I I
I I ' I i
j: . I I ! I
I ! I I I J '1
1 О .' '''-'.' '' ..: ... . - ...., .. _ L_ . ._......I. . . _.l .. .. ...... ._ ......J.... .... ... . ...... ....... . . ._..J
о
о
0,5
1,5 2 2,5 3
-10 22 Нfсм 2 , фl1Ю8НС нейтронов
3,5 i
!
56
Нарушения целостности rрафитовых блоков в
незначительных объемах в виде отдельных раковин, пор и
сколов допускались при их изrотовлении. Их размеры
оrраничивались описанными в технических условиях на
поставку блоков и специальными эталонами. При
эксплуатации появление дополнительных дефектов такото
вида обусловлено в основном механическими
повреждениями в процессе каКlfх..либо инцидентов или
замен каналов. Они не являются опасными до тех пор пока
не оказывают влияние на нейтронно физические
характеристики зоны и не нарушают несущую способность
rрафитовой колонны. Трещины MorYT возникать на самых
поздних стадиях эксплуатации реактора в результате роста
радиационно--термических напряжений. После прорастания
этих трещин из поверхностных в сквозные, они MorYT
раскрываться. При этом rрани блока -начинают давить На
соседние колонны, приводя к их искривлению.
Таким образом, процессы образования трещин и
искривления колонн взаимосвязаны.
Различия в плотности нейтронноrо потока и
температуре облучения разных rpаней блока,
обусловленные особенностями расположения ячеек, по мере
увеличения времени эксплуатации приводят к различным
изменения высоты этих rраней. Это, в свою очередь, ведет к
искривлению блока. ИСКРИВ.ТJения отдельных блоков,
складываются с искривлением колонны, вызванным
растрескиванием блоков. Как уже отмечалось ранее, эти
параметры напрямую влияют на работоспособность и
v
заменяемость внутризонных устроиств И на последних
стадиях эксплуатации реактора их контроль чрезвычайно
важен.
Более подробно о влиянии облучения на изменения
свойств rpафита и размеров изделий из Hero можно
ознакомиться в работе.
57
Как видно из таблиц 1.9, 1.1 О и 1.11 методы контроля и
v v
исследовании состояния КОНСТРУКЦИИ MO)I{HO раздеJIИТЬ на
три rpуппы: внутриреакторный контроль, исследование
образцов в «защитных» камерах специализированных
предприятий, расчетные исследования и оценки.
Приведениые в rлавах 2 и 3 описания приборов и методик
касаются только внутриреакторной диаrностики.
1.6. Состояние контрольно..измерительноrо
оборудования на российских и зарубежных АЭС
Формирование парка оборудования для диаrностики
состояния конструкций АЗ в части контрольно
измерительной аппаратуры в начальный период происходило
на каждой АЭС по своему. Так, на Ленинrрадской АЭС дЛЯ
измерения диаметров отверстий rрафитовых блоков до и
после кали:бровки примеНЯJIИ установку ЦИПК ( «Размер»),
разработанную и: изrОТОВ..1Jенную ЛАзе и Ленинrрадским
rориым ИНСТИТУТО!\,1. В состав установки входит самописец,
лентопротяжный механизм KOToporo связан с ручным
приводом перемещения измерительной rоловки по высоте.
Масштаб получаемых профилоrpамм вдоль оси ячейки Не
зависит от скорости перемещения rоловки и равен 1: 10.
Поrрешность измерения диаметра составляет 50 мкм и, как
показал анализ, не зависит от температуры кладки в
диапазоне 20..80 ос. В КО!\.1плект установки ВХОДЯТ также
смеИflые измерительные rоловки, позволяющие измерять
внутренние диа!\.1етры средней части ТК. Отверстия В
l рафитовых блоках после расточки контролировали на
проходимость лотом ПР593, а устаНОВJlенные ТК
имитатором рабочей сборки СМ436. ДЛЯ осмотра блоков
кладки, положения заIЦИТНЫХ плит (Сб. 07), состояния
телескопи:ческоrо соединения трактов после развальцовки
применяли телевизионную установку ТСУ 24M. ДЛЯ осмотра
58
усиковоrо шва «ТК .. тракт» до и после заварки, контроля
зазора между паровой трубой и трактом и контроля
отсутствия стружки в зоне «уса» траю"'а использовали
пер:ископы РВП..451, РВП...489. Несколько позже появилась
специализированная телевизионная установка черно..белоrо
изображения СТС..4504.
Н.а Курской и Смоленской АЭС в первое время
использовались диаметромеры разработки предприятия
«Атом спецконтроль». Затем, в конце 80...ых rодов, началось
внедрение оборудования, разработанноrо Обнинским
институтом атомной энерrетики. О нем подробно излаrается
в rлаве 2. Оборудование для ультразвуковой дефектоскопии
каналов разрабатывалось и совершенствовалось НИКИМТом
по техническому заданию НИКИЭТ. Подробное описание
этой установки представлено в rлаве 3.
На Курской АЭС успешно эксплуатируется установка
АСК.415.000 дЛЯ отбора (выверливания)) образцов кернов из
rpафитовых блоков, разработанная и изrотовлеliная
предприятием «Атомспецконтроль». Она позволяет получать
цилиндрические образцы диаметром 1 О мм и длиной 30 40
ММ.
В 80"тых rодах rруппой специалистов институтов:
НИКИМТ, НИКИЭТ, ИАЭ и ЦКБМ была преДlIринята
попытка использования для дефектоскопии топливных
каналов разrрузочно..заrpузочной машины (РЗМ). flo ряду
орrанизационно"технических причин эта работа не была
завершена. Тем не менее сама идея использования РЗМ не
только для дефектоскопии, но и для измерения ряда
параметров остается привлекательной, поскольку она
позволяет. существенно увеличить объемы КОН'IрОЛЯ,
сократить простои реактора И, кроме Toro, получить
информацию по состоянию ТК именно в рабочем режиме.
В рамках международноrо сотрудничества в 90 x тодах
зарубежными фирмами были разработаны и изrотовлены
59
единичные экземпляры систем контроля каналов. В
частности, компания «Marиbeni Utility Services, Ltd» в
КООIlерации с компаниями «PESCO Со., Ltd» и «Кrautkramer
Japan Со., Ltd», в рамках финансирования ЕБРР, поставила
на Ленинrрадскую АЭС «Систему контроля топливноrо
канала». Основными функциями этой СIIстемы являются
ультразвуковая дефектоскопия топливноrо KaHa..ТIa и
измерение искривления каналов и rpафитовой колонны.
Дефектоскопия канала осуществляется с помощью шести
датчиков установленных в инспеКЦИОllНОЙ «rоловке»,
которая в рабочем режиме поднимается вверх с
одновременным вращением со скоростью 120 об/мин. В этой
же системе сделана попытка измерения толщин:ы стенки и
BHYTpeHHero диаметра циркониевой части ТК. ДЛЯ контроля
коррозионноrо состояния и оценки величины наружноrо
диаметра циркониевой части ТК предусмотрено измерение
толщины окисной пленки с помощью вихретоковоrо
датчика.
Целесообразно отметить, что непосредственный заказ у
западных кампаний единИЧНЫХ образцов оборудования
имеет смысл только в том случае, если отечественные
предприятия в состоянии изrотовить аналоrичные системы.
В противном случае, после первой же поломки, либо оно
будет стоять «мертвым» rpузом, либо АЭС будет вынуждена
заключать постоянный дороrостоящий контракт с западным
производителем.
Одним из «узких» мест внутриреакторноrо контроля
каналов РБМК является определение размеров дефектов
типа выбоин, раковин и плавных р:исок на внутренней
поверхности, а также оценка в циркониевых деталях
содержания водорода, от концентрации KOToporo в
v
существенн:ои 1epe зависит сопротивление материала
хрупкому разрушению. В настоящее время для получения
данных по концентрации водорода требуются
60
дороrостоящие работы по извлечению канала, ero разрезке,
изrотовлению образцов и проведению исследований в
«rорячих камерах». В то же время канадскими
специалистами освоена и внедрена на реакторах CANDU
методика по--снятию стружки С внутренней поверхности ТК и
ее анализ на содержание водорода без извлечения из
реактора caMoro канала. В 1996--97 rодах канадскими и
российскими специалистами БЫJlа выполнена работа по
созданию оборудования и методик для снятия стружки с
внутренней поверхности топливноrо канала РБМК дЛЯ
определения концентрации водорода в циркониевом сплаве
канальной трубы, а также оборудования ДЛЯ снятия
отпечатков, позволяющих определять размеры «плавных»
дефектов. Работы осуществлялись счециалистами AECL
(Канада) и НИКИЭТ с привлечением на IIоследней стадии
специалистов Курской АЭС и СФ НИКИЭТ. Комплект
TaKoro оборудования имеется сейчас на Курской АЭС.
Как уже отмечалось ранее, ближайшими аналоrами
реактора РБМК являются канадские реакторы CANDU и
японский реактор FUGEN. При их эксплуатации накоплен
большой опыт в части диаrностики состояния компонентов
активной зоны. При освидетельствовании состояния
топливных каналов «<труб давления») реакторов CANDU
канадские специалисты преимущественно базируются на
нераЗРУUIающих методах контроля. Так называемая система
CIGAR (ChanheI Iuspection and Gauging Apparatus for
Reactors) является основной системой для дефектоскопии и
измерения ТК. Как известно, каналы реакторов CANDU
расположены rоризонталъно и дистанционируются от
каландровых труб специальными пружинами. Такая
Конструкция вносит определенную специфику в перечень
контролируемых параметров.
Функционально система CIGAR обеспечивает
проведение следующих видов контроля:
61
.. определение с ПОМОII ЬЮ вихретоковых датчиков
положения дистанционирующих пружин через стенку
канала;
.. измерение инклинометром величины проrиба топливноrо
канала;
.. измерение ультразвуковыми nатчиками BHYTpeHHero
диаметра и толщины стенки;
.. ультразвуковую дефеКТОСКОI1ИЮ материала трубы;
.. снятие отпечатков (реПЛIIК) с дефектов на внутренней
поверхности трубы;
v
.. телевизионныи осмотр под водои внутреннеи
поверхности циркониевой трубы и концевых соединений.
Конструкция и функциональные ВОЗl\10ЖНОСТИ системы
CIGAR постоянно совершенствуются. В дополнение к
перечисленным функциям штатной системы в конце 90 x
rодов разрабатывались новые методы контроля такие, как:
.. измерение зазора между «трубой давления» и
каландровой трубой;
... оптическая профилометрия дефектов на внутренней
поверхности трубы (OPIT);
... оценка содержания rидридов в материале трубы путем -
измерения изменения в нем скорости звука или
электросопротивления.
Необходимо отметить, что внутриреакторная
диаrностика каналов реакторов CANDU, в основном,
осуществляется централизованно, спеI иально
орrанизованной для этоrо rруппой. В нее же входят
сотрудники, которые занимаются ремонтом и
совершенствованием системы. Очевидно, что такой подход
имеет свои преимущества.
Что касается Японии, то в отличие от Канады, она
имеет только один канальный реактор FUGEN. Реактор
FUGEN (А TR) тяжеловодный кипящий реактор
мощностью 165 МВт (эл) с вертикальным расположением
62 '
каналов. Для дистанционной инспекции состояния «труб
давления» (внутренний диаметр 117,8 мм, толщина стенки
4,3 ММ, длина 4,8 м) было создано специальное
оборудование, которое управлялось снизу реактора с
помощью переrрузочной машины. Основными функциями
этоrо оборудования являлись: ультразвуковая
дефектоскопия, измерение внутреИнеrо диаметра и ТОЛЩИНЫ
v v
стенки, а также телевизионныи осмотр внутреннеи
поверхности.. Оно разрабатывалось ДЛЯ эксплуатации при
температуре окружающей воды от 1 О до 40 о с. Для
дефектоскопии использовалась частота 1 О Мrц, а для
измерения BHyтpeHHero диаметра 15 Мrц. Заданные
минимальные размеры выявляемых дефектов: длина...5 мм,
rлубина.. 0,1 ММ, ширина (раскрытие) 0,1 ММ. Заданная
точность измерения диаметра .. + 0,02 мм. В 1989 rоду это
оборудование впервые было использовано для
внутриреакторноrо обследования 15 «труб даВJlения».
Что касается контроля состояния rрафитовой кладки,
то, за исключением России и Литвы (Иrналинская АЭС),
наибольшеrо YCflexa в этой области достиrли анrлийские
специалисты при эксплуатации rазоrрафитовых реакторов
типа Magnox и AGR/ 10/.
Реакторы типа Magnox относятся к более ранним
анrлийским реакторам. Для внутризонноrо контроля
rеометрических характеристик их rpафитовых кладок в 1985
rоду была разработана и внедрена установка "Norebore".
Впервые она была использована на АЭС "Transfynydd". Для
ее перемещения в зоне использовал:ись пневматические
цилиндры. Измерительные щупы были соединены с
линейными потенциометрами. С помощью этой установки
"
измерялся диаметр отверстия и искривление ячеики.
К еще более ранним, 60",м rодам относится время
создания устройства для выбуривания или, иными словами,
трепанации образцов из rрафитовых блоков. Впервые такое
63
устройство использовалось на плутониевых реакторах Pile 1
и Pile 2 в Виндскейле, через 1 О лет после по)кара на первом
из них. Первые устройства были несовершенны, и не всеrда
отвечали требованиям безопасности. Так, одно из них
осталось навсетда в реакторе на АЭС "Chapelcross".
Корпус cOBpeMeHHoro устройства представляет собой
цилиндр длиной около 1,3M И диаметром 85мм. Внутри Hero
расположена режущая rоловка, приводимая в движение
пневмомотором и снабженная двумя парами пневматических
домкратов для ее поджатия к стенке колонны. В центре
фрезы имеется отверстие диа1vlетром 12мм, в которое
попадает отрезанный образец. Фреза вращается со скоростью
300 об/мин. На вырезку образца тратится от 1 до 2 минут.
Пыль, образующаяся во время резки, отсасывается к
специальным фильтрам.
На реакторах AGR дЛЯ измерения rеометрических
размеров используется установка CBMU (Channel Bore
Measuring Unit). Концептуально она похожа на установку
Norebore, а по размерам представляет собой трубную
конструкцию диаметром 200мм и приблизительно 2м
длиной. Она оборудована ЭJlектроприводом.
Четыре датчика дают информацию по диаметру,
овальности отверстия и изrибу блока, а инклинометры
замеряют уrол наклона.
Установка CMBU и устройство для выбуривания
образцов были: сконструированы для одновременной работы,
чтобы уменьшить время, потребное на эти операции. Обе эти:
YCTaHoBKI1 подвешиваются на штанrе, перемещаемой краном
центральноrо зала, либо специальной лебедкой.
Устройство для выбуривания образцов способно
отбирать за один раз до 16 кернов. Это достиrается
использованием вакуумной системы для транспортировки
образцов от места вырезки наверх. Чтобы избежать
повторения неrативноrо опыта работы на реакторе
64
Chapelcross, предусмотрено три независимых системы для
v
извлечения устроиства из реактора.
Одна из проблем, которые пришлось решать, это
обеспечени азимутальной ориентации. Она выполнялась
путем установки оrраничителей вращения штанrи на крышке
реактора и, дополнительно, с помощью установки
видеокамеры непосредственно на устройстве. Последнее,
впрочем, создавало свои проблемы, связанные с
оrpаничением продолжительности работы камеры в зоне.
Понимание тото, что при больших флюенсах
v
повреждающих неитронов, из--за появления внутренних
напряжений, может начаться растрескивание rрафитовых
блоков, инициировало в компании Nuclear Electric
дополнительные проекты создания устройств по измерению
напряжений и БЫЯВJIения треснувших блоков.
В середине 90...х rодов рассматривались три метода
оценки внутренних напряжений в Iрафитовых блоках:
V v
метод основанныи на анализе акустическои эмиссии;
измерение изменения овальности отверстия после
высверливания образца;
измерение локальной деформации блока в процессе
вырезки образI а.
В Великобритании технолоrия контроля состояния
rрафитовых кладок реакторов постоянно совершенствуется.
Например, все внутризонные измерения и работы по отбору
образцов выполняются после телевизионноrо осмотра на
предмет ВЫЯВJlения каких..либо аномалий или дефектов.
Однако, как Y)I(e отмечалось, сама процедура телевизионноrо
обследования далеко не проста. Срок службы видеокамер
внутри зоны AGR исчисляется часами или, в лучшем случае
днями, для наиболее радиационно"стойких типов. Они
требуют очень яркоrо освещения и специальноrо
видеооборудования для получения картин без помех. Для
Выявления трещин среди похожих на них царапин и/или
65
следов от механической обработки необходима высокая
квалификация и БОJIЬШОЙ опыт работы специалистов.
Поэтому, с середины 80..х rодов компания Nuclear
Electtic начала исследование друrих методов обследования
rpафита, таких как ультразвуковая визуализация дефектов и
электрические методы выявления трещин. Рассмотренные
электрические методы основаны на использовании
rрафитовоrо компонента как элемента сопротивления в
электрической цепи. Они ОI енивались как наиболее
перспективные. Применение вихревых токов, хорошо
показавших себя в случае обследования rрафитовых
топливных втулок, для rрафитовых блоков оказалось
затруднительным.
Из--за сложной rеометрии rрафитовых БJIОКОВ
реакторов AGR, зернистой структуры rрафита и наличия
обратноrо эхо от метановых пор, ультразвуковая
визуализация дефектов оказалась очень сложной задачей.
Исследования показаJlИ, что выбор частот и уrлов наклона
лучей должен быть очень точным, чтобы можно было
добиться надежных результатов инспекции.
Как ультразвуковой, так и электрический методы
инспекции имеют потенциал для дальнейшеrо раЗБИТИЯ.
Приведенный краткий обзор состояния контрольно
измерительноrо оборудования не претендует на полноту,
однако он позволяет сделать вывод о необходимости
расширения, совершенствования и унификации парка
оборудования российских АЭС с реакторами РБМК.
Необходимость совершенствования систем контроля
состояния конструкций аКТИВJIЫХ зон реакторов РБМК
диктуется эволюп;ией подхода к диаrностике АЗ и
появлением новых задач, которые не MorYT быть решены с
помощью Иl\1еющеrося на АЭС набора оборудования.
Изменение подхода выражается в увеличении реrламентных
объемов нераЗРУПJающеrо контроля с одновременным
66
уменьшением объемов, чрезвычайно затратноrо,
разрушающеrо, связанноrо с заменой работоспособных
каналов. Это совпадает с необходимостью введения
дополнительных объемов контроля, обусловленных
переходом от единовременной на поэтапную замену ТК по
критерию исчерпания зазора «ТК"кладка».
ВытеI<ающие отсюда требования включают две задачи.
Первая это это повышение производительности,
надежности и достоверности контроля на базе унификации и
совершенствования лучших образцов существующих систем,
а TaK)I(e разработка оборудования, позволяющеrо правильно
выбрать очередность замены каналов.
Вторая выполнение комплекса контроля для
обеспечения продления срока службы реакторов РБМК 1000.
Ее реализация требует более широкоrо внедрения устройств
для контроля состояния rpафИТQВОЙ кладки, как конструкции
определяющей срок СЛУ)I(бы реактора в целом.
Создаваемое оборудование должно соответствовать
современным мировым требованиям и обеспечивать
, v
адекватную оценку состояния компонентов акти:внои зоны
реакторов РБМК..IООО.
67
2. Оборудование и системы
'-#
внутриреакторнон диаrностики состояния
каналов и rрафllТОВОЙ кладки
2.1. Системы измерения искривления и диаметра
технолоrических каналов, каналов СУЗ и
rрафитовых колонн
2.1.1. Общие сведения
Технолоrические каналы и каналы СУЗ расположены в
rрафитовых ячейках. Между ними помещены пружинные
rрафитовые кольца, обеспечивающие зазор з ММ. ПОД
действием радиаЦИОНllоrо облучения и температуры
канал:ьные трубы претерпевают деформацию. Диаметр
каналов увеличивается. Одновременно действие облучения
приводит к разбуханию rрафита. В результате зазор между
каналом и rрафитовой ячейкой уменьшается вплоть до
полноrо обжатия и заклинивания канала.
На рис. 2.1 IIоказано изменение зазора между каналом и
rрафИТОБОЙ ячейкой одноrо ИЗ технолоrических каналов 4
блока Курской АЭС. БОЛЫlIОЙ объем исследований по
изменениlO параметров технолоrических каналов и
rрафитовой кладки проведен на Ленинrрадской АЭС.
В настоя[Цее время проводятся исследования по
разработке методов измерения зазора «канал--rpафит».
Однако на данный момент времени об изменении зазора
судят только косвенно по результатам измерения
BHyтpeHHero диамеч"а кан а.п а и диаметра отверстия
rpафитовой колонны. Разработаны системы одновременноrо
68
измерения искривления и диаметра канала и методика
компьютерной обработки результатов измерения
rеометрических парамеТРОБ позволяющие проводить оценку
изменения зазора «канал rpафит».
Система конrrpоля состоит из диаrностирующеrо зонда
блока измерительных преобразователей (датчиков) уrла
наклона и диаметра, КОТОI)ЫЙ перемещается с помощью
штанrи (рис. 2.2), измерительноrо блока, блока накопителя и
персональноrо компьютера. В измерительном блоке
flРОИЗВОДИТСЯ обработка сиrналов измерительной
информации, поступающих с. датчиков.
41.
39
37
35
эа
31-
29
27
25
zз
2.1
.19
Зазор
Стенка 1'К
Рuс.2.1. Изменение зазора ««an(LJ1 .. zрафит» по
высоте аj'<.тив1l0l1 зоны
69
т
Кран-балка ЦЗ
КрЬlшка
\
измерительный блок
" лок-накопитель
"'-
датчик rлу6инь!
,
технолоrический канал
А1
. '
i1 !
'З :i: ориентирующая WTSHra
центрирующий механизм wтанrи
карданный узел
верхний датчик измерения диаметра
верхний центрируIOЩИ механизм торпеды
- датчик уrлоs наклона
нижний даТЧИI{ измерения диаметра
,
нижнии центрирующи механизм торпеды
Рис. 2.2. Структурная схема системы контроля с
транспортировочной штанzой
Проrрамма обработки информации ВКJlючает в себя
синхронизацию выходных сиrналов с датчиков уrла наклона
и диаметра с метками rлубины перемещения, представления
данных, построения плана искривлений в полярных
координатах, введение температурной коррекции.
Информация с измерительноrо блока в цифровой форме
постуrIает в блок",накопитель. Отображение информации
производится на персональном компьютере.
Разработаны также автономные системы контроля, в
которых транспортировка диаrностирующеrо зонда
v
осуществляется с помощью СlIуско подъеМНОI'О устроиства с
автоматизированным позиционным электроприводом (рис.
2.3). Задача позиционирования содерЖl1Т три составляющих:
по высоте канала, ОТНОСl1тельно оси канала и по азимуту.
Для решения задач позиционирования разработаны
специальные методики, которые с целью повышения
точности измерений вводят коррекциlO нецентровки зазора
отклонения диаметра по высоте канала и друrим параметрам.
70
На рис. 2.4. показана структурная схема автономной системы
контроля. В состав электропривода ВХОДИТ сервомотор серии
ROTES и истема управления Sinlovert SC фирмы SIMENS.
Система контроля содержит блок измерительных модулей
(БИМ), которая про ИЗВОДИТ обработку информации,
поступающей с диаrностических ЗОНДОВ. В БИМ
про изводится анализ результатов измерений. В случае
V v
отклонении значении измеряемоrо параметра компьютер
управления выдает команду на электропривод для
проведения повторных замеров данноrо параметра.
. ; .,
:' 1;:'.:';< . '!.'''' >;' ..1 :' ! I - 11 , ' '- '.' ::".: ',::;;::, :;' ' ".' ,./ :;" ,: .>'.'J'; . ' , .' ,-:./ > ..>.;
,_.," ,. ,.., ! . " if"'. 1" , W . ..- .. 9' .{.о' # "". J. .." ",t?' -'f"" -"" .." h .;' . d
:::::: : :' . =
. :i i
.. :: ... .
Рис. 2.3. Спуско..подъе.мное YClпpoucтBO с
автоматизированным позиционным электроприводом
71
зонд 1 ЗОIЩ 2 Зоцц 3
О ., О .. ....... о ........ .,..
о" .... ":. . 6' ,:" ." . " . '. .
::. .: .. : :i' :,' .' '.j .' . ":' . :..;:
.
КОМПЪЮТЕР УПРАВЛЕIПfЯ
. ПАРАМЕТРАМИ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
4
RS 2:J2
., Rotec 1 ++ 1 Simovert SC I
ЭпеlCТрОПрВВОД .
БИМ
D ..,. О '". .....
. . '. '.
.. l' .. . ':......"
:... .. (. . ...
r . О), , I . .. l: .-"
.
Рис. 2.4. Спlруктурная схема автономной системы
контроля с автоматизированным позиционным
электроприводом
2.1.2. Анализ zеометР'lческuх xapa«тep'lcтUK
искривлений теХI-lОЛО2uческих каНШlов и каналов
СУЗ
Пространственное положеllие тракта teXJ-IОJl0rическоrо
канала определяется уrлом наклона (зенитным уrлом),
азимутальным уrлом, расстоянием ОТ нулевой отметки
канала до точки измерения уrлов (рис.2.5). Уrол наклона 11
уrол ме)кду осью ТК или касательной к ней и rоризонталью,
а зенитные уrлы 8, 81 .. уrлы между этой же осью или
касательной к ней и вертикалью. Сумма этих уrлов всеrда
составляет 900, и лежат они в вертикальной плоскости,
J-Iазываемой зенитной или апсидальной. Азимутальный уrол
а или азимут технолоrическоrо канала уrол между
определенным направлением (ориентированным, например,
на точку севера или реп ориентир) и проекцией оси канала
или касательной к ней (заданное или фактическое
72
направление) на rоризонтальную плоскость. Этот уrол
изменяется от О до 3600 и отсчитывается всеrда от
ориентироваl1ноrо направления по часовой cTpeJ1Ke (а, аl).
Ось технолоrическоrо канала или ero тракта .. это
траектория, которую описывает по мере уrлубления корпус
прибора, принимаемый с некоторым допущением за
материальную точку. Расстояние от нулевой отметки канала
до точки измерения уrлов может определяться по тракту ОБ,
ОБ!, что будет характеризовать длину или rлубину канала
по ero оси L, Ll или по вертикали Н (проекция оси канала на
вертикаль 00). Длина отрезков GБ, ОБ! или OD опредеJlяет
смещение оси канала в измеряемой точке от вертикали S,S 1.
ТК работающеrо реактора со временем отклоняется от
первоначальноrо положения, вследствие чеrо изменяются
уrол наклона ero оси и азимут, Т. е. изменяется ero
траектория. В случае одновременноrо изменения зенитноrо
уrла и азимута ось канала имеет вид пространственной
кривой. Изменение кривизны траектории или оси канала в
пространстве считается искривлением технолоrическоrо
канала, которое может быть пространственным или
IIЛОСКОСТНЫМ. ПроеКI ИЯ оси канала на ту или иную
плоскость будет характеризовать ero профиль. 11роецируется
ось канала обычно на вертикальную IIЛОСКОСТЬ (разрез
канала) и на rоризонтальную плоскость (план канала).
73
rоризонтапьная ппоскость
з
( 040
о If /:) о f...t J....t О Е::
"Ч"" )/--.{Оl/
О со
а С'" Э/'t
f..(O/o-у h
0/]0
ОРИЕнтироваННОЕ напраВЛЕНИЕ N
...Q
u
о
у
u
о
с::
с
IЛ
О
I
.1)
с::
о
у
s
Q
W
C:Q
Рис.2.5. ЭлеА-fепты, определяющие пространственное
положеНllе оси ТК
Если ось канала совпадает с плоскостыо разреза или
проходит вблизи ее, то профиль и траектория канала
практически совпадают и тоrда rоворят только о профиле
канала. Очевидно, что при сильном пространственном
искривлении профиль канала не будет характеризовать ero
положение в пространстве или ет-'о траекторию.
Количественно изменение траектории характеризуется
v
кривизнои или интенсивностью искривления кривои JIИНИИ в
некотором интервале (рис.2.6,а):
kcp == 13 / АВ, (2.1)
74
rде kcp .. средняя кривизна дуrи АВ; J3 уrол сме)кности,
образованный двумя касательными. Очевидно, что чем
больше уrол смежности , тем сильнее изоrнута кривая. Но
дЛЯ ОДНОЙ и той же кривой средняя кривизна различных
участков может быть различной.
Так, на рис. 2.6,а средняя кривизна дуrи АВ не равна
средней кривизне дуrи А 1 В 1, ХОТЯ длины дуr MOI'YT быть
равны между собой. Для. характеристики степени
искривленности данной линии вблизи данной точки А
v v
пользуются понятием кривизны кривом в даннои точке:
kA == lim kcp == / АВ
AB O
ДЛЯ искривленноrо в ОДНОЙ плоскости канала
уrол смежности представляет собой разность ме)кду
зенитными уrлами в точках А и В (рис.2.6, б). Обозначив
длину дуrи АВ через L, разность между зенитными уrлами
80 11 е 1 через де, выражеНI1е для определения средней
кривизны канала на участке АВ можно представить в виде:
kcp =: i\0 / дL. (2.3)
Из выра)кения (2.3) следует, что кривизна данното
участка.. отношение приращения зеНитноrо уrла де к длине
этоrо участка, если канал искривляется только в зенитной
П]10СКОСТИ.
На схеме искривления канала АВ некоторое
начальное положение оси канала в вертикальной плоскости 1
с зенитным уrлом 80 и азимутом аО; БС .. новое положение
оси отклонившеrося канала в вертикальной плоскости 11 с
зенитным уrлом 01 и азимутом аl. УI'ОЛ между BD и ВС
характеризует обrцее или пространственное искривление.
(2.2)
75
а)
б)
Рuс.2.6. Характеристики искривлений
Из рис.2.7 видно, что между зенитным, азимутальным
и общим искривлением имеется опре,деJ1енная связь:
cos р == cos00 cos81 + sin81 соsда, (2.4)
rде Lla == <хО а 1.
В общем случае искривления каналов абсолютные
значения зеflитноrо и азимутальноrо уrлов MorYT как
увеличиваться, так и УТvlеньшаться по отношению к
первоначальным значениям, т. е. приращение уrлов может
быть положительным и отрицательным. При незначительных
изменениях общеrо уrла искривление канала можно
характеризовать только по изменению зенитноrо уrла 0.
Кривую, в которую обращается прямолинейная до
деформации ось ТК, называют изоrнутой или упруrой
линией. Таким образом, в случае искривления ТК ero
упруrая линия совпадает с ero траекторией. Чтобы
определить положение упруrой лин:ии, необх.одимо
76
составить ее уравнение, Т. е. выразить ее координаты в
функции положения точек упруrой линии по длине трубы.
1
с с
А В
р р
Рис.2. 7. Схема общеzо искривления ТК
Искривление оси трубы сопровождается двумя видами
перемещений: проrибом трубы в данной точке, которое
обозначают у, и уrловым перемещением, которое
характеризуется fIОЛНЫМ уrлом f3 и вычисляется по формуле
(2.4). Полное представление о пространственной форме
искривления оси канала получают по двум ее проекциям на
вертикальную и rоризонтальную плоскости.
77
2.1.3. Датчики У2Ла nаклона на основе маятника
Датчики измерения искривлений ТК практически
измеряют уrол наклона. Для измерения уrла наклона
СУIl\ествуют различные методы. Простейшим из них является
метод на основе маЯТlIика. При отклонении корпуса датчика
от вертикали маятник остается в вертикальном ПОЛО)f(ении
под действием силы тя)кести. Измерительный
преобразователь измеряет смещение корпуса датчика
относительно маятника.
Разработаны различные конструкции измерительны.х
преобразователей I Ia основе маятника с пьезоэлектрическими
элемеlIтами. На рис.2.8,а показана конструктивная схема
измерительноrо преобразователя с пьезоэлектрическими
преобразователями KOHTaKTHoro типа. Внутри корпуса 1
свободно подвешен маятник 4. Верхняя часть маятника
ВЫПОJIнена в виде П образноrо коромысла, вертикальные
плечи KOToporo представляют собой пьезоэлектрические
бруски (пьеЗОЭJlементы) 3. Переl\1ещение плеч коромысла
оrраничивается винтами 2. При отклонении корпуса прибора
от вертикали маятник стремится сохранить вертикальное
положение и создает сжимающее усилие на пьезоэлемент,
соответствующее знаку отклонения. На выходе
flьезоэлемента происходит измеllение сиrнала,
соответствующее создаваемому маятником усилию.
В данном приборе практически исключено
перемещение маятника, что дает возможность применять ero
для измерения малых уrлов отклонения в диапазоне О + 1 о
при малых диаметрах канала.
На рис. 2.8,6 показана схема прибора с
пьезоэлектрическим акустическим преобразователем на
поверхностных волнах. Маятник 6 закреплен на упруrом
чувствительном элементе 5, верхняя часть KOToporo является
акустическим трактом поверхностных волн между
78
излучающим 2 и приемными 1 и 4 пьезоэлементами. НИЖl-IЯЯ
часть маятника находится в демпфере 7. При отклонении оси
корпуса от вертикали маятник 6 создает напряженное
состояние (деформацию) в чувствительном элементе 5, что
IIрИВОДИТ К изменению выходноrо сиrнала.
. 'i',
:, .r.:r,
.', 11
,
;-'
.. . .. .,. . .. ,"
" .. <0'0 . _, .." . .1
Ф1 1 2
3
t 2 4
; ,:
n "H
. " . 1
' """I ';: . : T"' :' 3 5
11"" ""11
. ... .. .
, .. . "
. .. .. .
. ...
:: ' ' - ' 1::;
. .. . ...
.. .. . 6
. .. .. .
. ... , r.... , 4
.:: ...::, ,.:.. :" :.
r,r
.
1
I
:1.
U
. ... . .' .
... . .. . . ... ... .. ....
..--.. 1..... . ....... .. .. . 1'..
::.:>:ii:::>:
... . '.' .. .. " .
. . .1' ...... ........ ." . ..
:: , ::.. ...:::.. :.. :
'. :'.. .II: , ;
7
з
.-:1t13.... U -:- 4
....... П8%
I ...
rn ....
.....
'-
. . .:" , ..... . .:.. . .....
. . 0-' .. .. О,. ". ..
':' ::"': ':;...: ::''': ";;:'
..... . ... ..... . .:'
. .. : ..11::.., :
а) б) в)
Рuс.2.8. Датчики YZJla наклона с пьезоэлектрическими
преобразоваmелямu: а.. I<OпmaKтHOZO типа, б.. на
пOBepXHocтиblX волнах, в .. ультразвуковые
На рис.2.8,в показана схема уrломера с
пьезоэлектрическим ул:ьтразвуковым преобразователем. В
корпусе 1 шарнирно подвешен маятник с пьезоэлементом
П2. Друrой пьезоэлемент Пl укреплен на стенке корпуса
При отклонении оси корпуса от вертикали маятник
сохраняет вертикальное положение. При этом изменяется
расстояние между пьезоэлементами П 1 и П2, которое
измеряется преобразователями как время между излучением
и приемом ультразвуковых импульсов. Для настройки
79
шкалы и контроля прибора ДОI10лнительно введены три пары
пьезоэлементов на кронштейнах 2,3 и 4. Пьезоэлементы П3,
П4 соответствуют началу, пьезоэлементы П5,П6-- середине,
пьезоэлементы П7, П8 .. концу шкалы прибора.
Разработан измерительный преобразователь уrла
наклона, в котором используются два взаимосвязанных
разнопериодных маятника. В устройстве, зона
нечувствительности хорошо демпфированноrо
короткопериодноrо маятника 1, перекрывается точным
ДJIиннопеРИОДIIЫМ маятником 2, максимальная амплитуда
KOToporo задается посредством оrраничивающих рычаrов 3,4
в пределах зоны нечувствительности а короткопериодноrо
маятника, (рис.2.9,а). Так как резонансные частоты таких
маятников различны, устройство не имеет четко
выра)J(енноrо резонансноrо пика. Кроме Toro, уменьшается
ПОСТОЯН:Ilая времени измерений за счет Toro, что точный
длиннопериодный маятник в пределах зоны
чувствительности короткопериодноrо маятника, движется со
скоростью короткопериодноrо маятника, так как
значительно менее инертен.
1
1 2
4
5
2
. з
а) б)
Рис. 2. 9. Датчики уzла наклона: а... па принципе маятника,
б .. на принципе буй«а
80
ПринципиаЛьно роль маятника может выполнять
поплавок или буек в жидкости, закрепленный на нитях (рис.
2.9,6). Буек 2 подвешен на нерастяжимых нитях 4 в корпусе
1, который заполнен жидкостью 5.
На боковых стенках корпуса размещены
пьезоэлементы 3. При наклоне корпуса происходит
смещение 6уйка относительно пьезоэлемент ов, которое
фиксируется вторичным измерительным прибором. Данный
прибор отличается простотой конструкции.
2.1.4. Датчu«;и У2ла наклона Ha OCHoвe уровня
JlCuдкостu
в 1977 r. А.И. Трофимовым и В.В. Поповым [18] был
предло)кен ультразвуковой датчик уrла наклона на основе
уровн:я жидкости. Датчик выполнен в ВИде стакан:а 1 с
ЖИДКОСТЬЮ 2 (рис. 2.1 О), к дну KOToporo приклеены
пъезоэлементы 3 и 4. При наклоне корпуса датчика
поверхность жидкости остается rоризонтальной, а
измеряется высота столба жидкости над пьезоэлементами 3 и
4. Измерение изменения высоты столба жидкости
производится ОДНИМ из ультразвуковых методов
(импульсным, фазовым или интерферометрическим).
Позднее способ уровня Жидкости был реализован А.И.
Трофимовым с сотрудниками в виде U ... образн:ых
сообщающихся сосудов. Сообщающиеся сосуды выполнены
в корпусе 1 (рис.2.11,а) и заполнены жидкостью. На дне
сосудов закреплены пьезоэлементы 3 и 4, подключенные к
измерительной схеме. На поверхности ЖИДКОСТИ размещены
81
поплавки 2 и 5, нижняя часть которых выполнена в виде
сферы ,для улучшения отражающей способности по
отношенJfЮ к ультразвуку.
1
2
3
Ptl C . 2.10. Датчик уzла наклона на основе уровня
:нсидкостu
82
5
4
/2
а)
1
2
з
б)
Рис.2.11. Прuнципиальные схемы датчиков уzла наклона с
сообщающuмися сосудами: а.. с поплавками, б ... на основе
кап Шlяров
На рис. 2.11, б показана схема уrломера с капилярами.
Сообщающиеся сосуды выполнены в виде измерительных
трубок 1 и 4, которые в нижней части имеют диаметр,
83
примерно равный диаметру пьезоэлементов 2 и 3, а верхние
части трубок выполнены в виде капилляров. При этом
материал капилляра и состав жидкости выбираются таким
образом, чтобы мениск имел куполообразную форму. Длина
широкой части измерительной трубки выбирается исходя из
величины мертвой зоны, которая имеет место при
ультразвуковом эхо методе. Длина капилляра выбирается с
v v
учетом так называемои дальнеи зоны ультразвуковоrо поля.
Эффект капилляра состоит в том, что мениск в нем не
изменяет свою форму при наклоне корпуса измерительноrо
преобразователя. Эксперименты показали, что мениск
сохраняет свою форму при yrJlaX наклона близких к 900.
Чувствительность измерительных преобразователей
уrла наклона на принципе уровня жидкости определяется
величиной изменения высоты столба жидкости над
пьеЗОЭJIементами. При измерении малых уrлов наклона для
повышения чувствительности разработаны
11ьезоэлектрические rидротрансформаторы. На рис.2.12,а
показана схема rидротрансформатора на принципе
выталкивания жидкости с малым удельным весом
жидкостью с большим удельным весом из сосуда, имеющеrо
широкое сечение в сосуд с узким сечением. Корпус 1
rидротрансформатора содеР)l(ИТ два сообlцающихся сосуда.
НИ)l(НЯЯ часть сообщающихся сосудов имеет llIирокое, а
верхняя часть узкое сечения. На дне узкой части сосудов
закреплены пьезоэлектрические преобразователи 4. Широкая
часть сосудов заполнена жидкостью 2 с большим удельным
весом и жидкостью 3 с малым удельным весом. При
изменении уrла HaKJIOHa корпуса rидротрансформатора
жидкость 2 в широкой части сосуда выталкивает жидкость 3
в узкую часть сосуда. При этом высота столба ЖJ1ДКОСТИ
сосуда увеличивается пропорционально отношению
fIлощадей поперечных сечений в узкой и широкой частях
сосуда, что и определяет коэффициент трансформации.
84
в rидротрансформаторе, приведенном на рис.2.12,б,
ПОВЫJlIение чувствительности происходит за счет
выталкивания жидкости из большеrо объема в меньший
массивным маятником. rидротрансформатор выполнен в
виде корпуса 1, разделенноrо переrородкой 2 на две
одинаковые части, каждая из которых содержит маятник 3.
Внутри маятника расположены измерительные трубки
4 с пьезоэлектрическими преобразоватеJIЯМИ 5.
4
\... I /
'\.'\... / //
10../' /
':: <: :::::11> :>:: ;,;: '::: ::11: : ,;:: ': ,
::\:У,.!):Ш:,:/.j \::;:-:-т (':;: 23
5 :\.;::,:UX:1 i : li:Y .:.:;, . 1
6 "::::::'.; : ....
'. . J . . L :;
. * .,.. . ,
, .. 01 ,
..
.5
.,,/'"
/'
/
".
, /".
3
:t' .... ,,:.. ::..:::. . 2-
';: ... -..
k>/ >,:.,: /.,. '/0 / / /7' I
/"/
а)
6)
Рис. 2. 12. Повышающие 2uдротра1lсформаmоры
При изменении уrла наклона корпуса массивный
l\lаятник вытесняет жидкость в измерительную трубку.
Коэффициент трансформации определяется соотношением
rеоме!'рических парамеТРОБ отсека с жидкостью 6 и
измерительной трубки 4.
.' На рис. 2.13,6, показана рабочая схема конструкции
да чика УI'ла наклона с rидротрансформатором и
каПИ..ТJлярами.
85
\
........... (1
. 4
!I
в
э
7
6
...
.. ....
1
5
4
Э
2
I
2
' l !: ' ' . r..... .... j ;
. !.,....,..,.,............ ..............-. 1 J I Lt-, [
'1 I" ,.II}' .-'.'
: 'i: ;k 'JI :'1,: .. ......... , t'..: :. ' : ;,1 ,.:
k!:i}, , k]t1111 Щt"J" ". .,:.. I fI1.1ril,H Jr ffl t t}U
1
а) _ б)
Рис. 2.13. Схема конструкции датЧUI(а uз./иеренuя
искрuв.;'lений техНО.Jlоzuческux каналов (а) и дапlЧllка уzла
llаКЛОllа (б)
Корпус датчика выполнен в виде сq?еры, ДО IIОЛОВ.ИНЫ
заполненной жидкостью 2 с больш:им y!{eJIbHbIfvl весом и
)I(ИДКОСТЬЮ 3 С малым удельным веСО1У1. Корпус разделен
переrородкой 3 на две равные части с ВОЗМО)l(НОСТЬЮ
перетекания жидкости 2 ИЗ ОДНОЙ части в ДРУJ'УЮ. В верхней
части корпуса расположены измерительные каПИЛJIярные
трубки 7 и 8, частично заполненные Жl1ДКОСТЬЮ 3. В
основа ни' и: трубок 7 и 8 расположеI-IЫ пьезоэлеКТРllческие
преобразователи 6, укрепленные на выступах 5.
Конструкция датчика ДJIЯ измереlIИЯ искривления
технолоrических каналов IIоказана на рис. 2.13,6. Датчик
содержит корпус 4, в котором установлен датчик уrла
наклона 3. В верхней и нижней частях корпуса имеЮТСji
ОПОрfIО ... центрирующие механизмы, ВЫТIолнеНI-Iые в виде
86
контактных опо}У 1, укрепленных на упруrих пластинах 2.
Опорно центрирующие механизмы обеспечивают
ориентацию корпуса датчика в технолоrическом каflале.
Контактные опоры имеют твердотельную наплавку, через
которую осущеСТВJlяется контакт со стенками KaH(LТIa.
2.1.5. Датчики измерения диа.м,етра
ПРИИЦИП
oCfIOBaH также
приведены ТрИ
диаметромеров.
работы датчиков измерения диаметра
на ультразвуковом методе. На рис. 2.14
вариаlfта построения ультразвуковых
7
2
1
6 1
5 2
4
3
2
1
а) б) с)
Рис. 2.14. CxeiHbl консmру«циЙУJ1ьтразвуковых
дuаметрОiнеров: а.. с локацией от стенки «аНШlа, б.. с
ло«ацией от стенки KOHтa«тHOlO щупа, в .. с СШlЬфОllа.м.u
Диаметромер содержит корпус с обтекателем 1 (рис.
2.14,а), центрирующие устройства 3,7, разнесенные по
высоте корпуса 1 и выполненные в виде контактных опор 3
на упруrой подвеске 2, пьезоизлучатели приемники 6,
87
размещенные в корпусе 1 плоскостью излучеIIИЯ к стенке
трубы 4. Измерение осуществляется посредством
ультразвуковой локации между пьезоэлементами и стенками
трубы через жидкость 5. Время распространения ультразвука
от правоrо и левоrо пьезоизлучателей до стенки трубы и
обратно, с поправкой на расстояние между
пьезоизлучателям, соответствует диаметру трубы.
Ilреимуществом такой конструкции является бесконтактное
измерение диаметра. Возможно также проведение измерений
6ез центраторов 3, 4. Недостатком конструкции является
нестабильность OTpa (eHHOrO сиrН 1а при наличии
шероховатости стенки или различных rрязевых отложений,
поrлощающих большую часть энерrии ультразвуковоrо
импульса.
На рис. 2.14,6 показана схема конструкции
диаметромера, в котором ультразвуковая волна отражается
от обратной поверхности KOHTaKTHoro щупа 9, размещенноrо
на упруrой рессоре 10. Диаметромер имеет значительно
более стабильный и четкий сиrнал отражения, однако общим
недостатком обоих типов датчиков является сравнительно
низкая точность 0.3 И 0,2 l\1M соответственно, из за
нестабильности физических свойств ПрОБодящей ультразвук
жидкости 5, которая находится в хаотическом турбу.пеНТRОМ
движеfIИИ и содеР)I(ИТ множество включеI-IИЙ, начиная от
пузырьков воздуха и кончая технолоrическими
заrрязнениями, которые также постепенно заrрязняют
открытую поверхность излучения пьезоэлементов.
На рис. 2.14,c показана схема конструкции датчика
измерения диаметра ТК реакторов, с использованием
упруrих сильфонных камер 11, позволяющих отделять
проводящую ультразвук жидкость внутри диаметромера от
воды BHYTPlf ТК. Такое решение rарантирует неизменность
ФИЗl1ческих свойств проводящей ультразвук жидкости в
процессе эксплуатации, что предопределяет высокую
88
точность измерениЙ-: Для компенсации BHYTpeHHero давления
внутри сильфонноrо узла служит компенсирующий сильфон
12. Датчик отличает высокая надежность и точность.
етролоrические характеристики пьезоэлектрических
диаметромеров с сильфонами зависят, rлавным образом, от
свойств ПрОБодящей ультразвук жидкости, а также от
точности вторичной электрической схемы. Надежность
диаметромеров так)ке является не менее важным
параметром, который должен учитываться при
проектировании измерительных преобразователей.
IIаиболее уязвимым элементом диаметромеров
являются сильфоны. Основным критерием выбора
сильфонов является соответствие их жесткости и
циклической прочности О)I(идае ым наrрузкам.
Первоначальные параметры для расчета fIринимаются
исходя из предполаrаемой конфиrурации измерительноrо
узла диамеТрОf\tfера, которая определяется диаметром ТК.
ДЛЯ внутриреакторных диаметромеРО8 наиболее
приемлемым является сильфон из нержавеющей стали по
причине ее высокой коррозионноустойчивости в
теплоносителе. При использовании сварных сильфонов
возможно применение более пластичных материалов
(бериллиевая бронза, сталь 40Х 13 с антикоррозионным
покрытием).
Режим наrpужения сильфонов характеризуется ДВУМЯ
параметрами: средней величиной рабочеrо хода и величиной
внутреинеrо или наружноrо давления. Рабочий диапазон
давления внутри сильфонов зависит от типа и исходных
параметров компенсатора объема внутри сильфонноrо узла.
Так как СИЛЬфОНI-IЫЙ измерительный узел представляет собой
rерметичную оболочку с жидкостью, уменьшение ее объема
при одновременном сжатии всех четырех сильфонов в
процессе ввода диаметромера в ТК, неизбежно приводит к
вытеснению жидкости в компенсатор объема. В
89
диаметромерах возможно использование двух основных
типов компенсаторов объема: ВОЗДУIIIноrо и сильфонноrо.
Воздушный компенсатор используется в диаметромерах с
малым рабочим ходом контактных опор. Он одновременно
является достаточно )I(есткой пневматической пружиной и
требует использования транспортировочной штанrи при
транспортировке диаметромера вдоль ТК, которая развивает
значительное транспортировочное усилие. Исходную
жесткость компенсатору придает начальное сжатие
СИЛЬфОRОВ при входе в устье ТК, которое ДОЛЖНО сразу
создать давление внутри компенсатора не менее 2 атмосфер
ДЛЯ компенсации внешнеrо давления столба БОДЫ в ТК.
На рис.2.15,а показан диаметромер с компенсатором
объема в виде воздушной подушки над уровнем жидкости,
выполненный из расчета хода контактных опор от исходноrо
диаметра порядка 83 Ml\f до минимальноrо диаметра 77 ММ.
Жидкость, вытесняемая сильфонными камерами 1 ПОСТУI1ает
в воздушный компенсатор объема 2.
Значение давления Р раб, возникаIощеrо при этом внутри
жидкости, определяется по формуле:
Рраб == Р исх V исх / (У исх S дХ),
rде Р исх ... исходное давление, V исх исходный объем
компенсатора об'ьема, S суммарное поперечное сечение
СИJIЬфОННЫХ камер, X суммарная величина поджатия
сильфонных камер. Для Р исх порядка 2 атм. перепад давления
p внутри сильфонов находится в пределах 2 3 атм.
90
Omin
Ораб
Dисх
.4
1
1
2
3
а) б)
Рис. 2. 15. Диаметромеры с компенсатором объема:
а... в виде воздушной подушки, б ... СUJlЬфОННОZО типа
При более высоком значении начальноrо давления,
перепад L\P будет существенно выше, что создает
значительное усилие прижатия контактных опор
диаметромера к стенкам ТК и затрудняет ero ДВИ)I(ение. На
рис.2.15,б показан диаметромер с компеlIсатором объема
сильфонноrо типа. При уменьшении объема сильфонных
камер 1, вытесняемая )кидкость поступает в сильфонный
KOMfleHcaTop 2. У СИJlие разжатия контактных опор
диаметромера определяется коэффициентом жесткости
компенсирующеrо сильфона, КОЭффИI ие:нтом жесткости
сильфонных камер и может также реryлироватъся
посредством ДОll0лнительной пружины 3. ЗаВИСИlvlОСТЬ
давления внутри компенсатора от величины поджатия
сильфонных камер носит линейный характер во всем
диапазоне измеряемоrо диаметра. Компенсация наружноrо
давления в данном типе диаметромера достиrается не за счет
растяжения (сжатия) компенсатора, а путем уравнивания
91
Давлений внутри и снаружи полости диаметромера
Qосредством перепускноrо канала 4.
2.1.6. Промышлеllllые образцы устройств
измерения искривленuя и диаметра
Разработаны устройства измереIIИЯ rеометрических
l)apaMeтpOB технолоrических каналов ядерных реакторов,
ItoTopbIe содер)l(ат датчики уrла наклона и диаметра в одном
Itорпусе. Такая конструкция измеритеЛЫiоrо устройства
I1:MeeT существенные положительные эффекты. Во первых,
окращается время измерения, Т.К. за один проход по
1:ехнолоrическому каналу ПРОИЗВОДИТСЯ измерение и
I-fскривления, и диаметра. BO BTOpЫX, информационно",
ычислительное устройство производит корректировку
ЫXOДHOTO сиrна.)lа датчика утла наклона, что повышает
'tочность измереfIИЙ диаметра за счет снижения
fJоrрешности, вызванной, например, наличием
t50чкообразноrо изменения диаметра канала, а также при
l(онтроле искривлений rрафитовой колонны, содержащей
<}?аски на стыках ме)кду rрафитовыии БJ10ками.
На рис. 2.16,а приведена кон:струкция измерительноrо
устройства. В ето корпусе смонтированы датчик уrла
.-Iаклона 5 и даТЧIIК измерения диаметра 28. Датчик
4змерения диаметра 28 выполнен на основе заполненной
lкидкостью 26 сильфонной камеры 2 с пьезоэлементом 1.
Корпус датчика измерения диаметра 28 соединен с
орпусом датчика уrла наклона 3 с помощью rайки 24 с
ольцевой прокладкой 25. Датчик уrла наклона
:Зафиксирован в корпусе с помощью упора 4. В верхней части
стройства ко:нтроля находится опорно центрирующие
I\1еханизмы 9, соединенные с корпусом датчика уrла наклона
помощью втулки 6, стопорноrо кольца 7, кольцевых
92
прокладок 21, 22 и за)кимныx болтов 8 и 20. Корпус
v
измерительноrо устроиства соединяется с
V '-J
транспортирующеи штанrои с помощью центрирующеrо
механизма 11, который соединен с датчиком через
карданный узел 1 О, помещенный в rерметизирующий
сильфон 18. ЦеНТРl1РУЮЩИЙ механизм также имеет опорно
v v v
центрирующии механизм, СОСТ9ЯЩИИ из упруrои пластины
17, закрепленной с помощью болтов 15 с накладками 13, и
контактных опор 16 с твердосплавной накладкой 12.
Соединение пьезоэлектрических измерительных
преобразователей датчиков уrла HaKJIOHa и диаметра с
информационно--вычислительной системой осуществляется
через электрические разъемы 14, 19,23.
Измерительное устройство уrла наклона и диаметра,
приведенное на рис. 2.16,6 содержит два датчика измерения
диаметра 1. и 4, расположенные в нижней частях корпуса 3.
Компенсация поrpешности уrловых измерений (введение
поправок) ПРОИЗВОДИТСЯ в информационно"вычислительной
системе.
МНОI олетний опыт эксплуатации диаметромеРОБ
выявил ряд недостатков, ПРI-fСУЩИХ сильфонам. Они имеют
сравнительно низкую механическую прочность. В процессе
длительной эксплуатации возникают изrибающие моменты,
которые после большоrо количества циклов приводят к
деформации сильфонов, что может привести к заклиниванию
датчика в канале. Кроме Toro сильфоны требуют
осторожноrо обращения при работе с датчиком.
Повреждение сильфона, rерметизирующеrо шарнир зонда,
приводит к перекосу корпуса датчика в канале, что создает
поrрешность измерения искривления. В последнее время
разработана конструкция устройства измерения диаметра и
искривления без сильфона (рис. 2.17). Щупы датчика
измерения диаметра выполнены в виде качающихся рычаrов.
Усилие прижатия щупов к стенке канала создается
93
специаJIЬНЫМИ плоскими пружинами. Уплотнение щупов
осуществляется с помощью мембран, выполненных из
вакуумной резины. Шарнир выполнен в виде шаровой
rантели. Уплотнение обеспечивается также резиновыми
мембранами. Кроме Toro в измерительном устройстве
дополнительно смонтирован ТОЛЩИНQмер. Он содержит
четыре пьезоэлектрических преобразователя,
располо)кенные по двум перпендикулярным осям.
14
11
8
I
3
2
1.
21
Z1
1
1
а) б)
Рис. 2.16. Измерительное устройство:
а)-- с датчиками уzла наклона и диаметра;
б).. с двумя даmчикшии измерения диtlJJ1,етра
94
Шарнир
Верхний
диаметромер
Инклинометр
Нижний
диаметромер
Толщиномер
Рис. 2.17. Устройство измерения уzла наклона, диаметра
и толщины степки mехполоzических каналов
95
2.1.7. иНфорМациоппо...... вычислительная система
обработки измерительной uпфор .tацuи датчиков
У2ЛQ llаЮlона и диаметра
ОСНОВНОЙ задачей при разработке информационно
вычислительной системы (ИВС) является задача повышения
скорости обработки и объема информации полученной от
датчиков искривления и диаметра, содержащих от 6 до 20
излучающих пьезоэлементов, работающих при частоте
опроса до 50 [ц. Функциональная схема иве приведена на
рис. 2.18.
иве содержит пьезоизлучатель, возбу)кдаемый
rеиератором импульсов, экран, СЛУ)l(ащий для качественноrо
отражения ультразвука, на который передается измеряемое
смещение, кваIIтователь интервалов времени прохождения
ультразвука от пьезоизлучателя до экрана и обратно,
который слу)кит для преобразования временното интервала в
последовательность импульсов, счетчик импульсов,
процессорный модуль, синхронизирующий работу
rеиератора возбу)кдения, квантователя интервалов времени и
счетчика импульсов.
[енератор ИI\1ПУЛЬСОВ по сиrналу от процессора
возбуждает пьезоизлучатель, в результате rенерируется
ультразвуковая волна, которая за время Т проходит путь от
пьезоизлучателя до экрана и обратно. Одновременно с
reHepaTopOM возбуждения, процессор запускает квантователь
интервалов времени и счетчик Иl\1ПУЛЬСОВ. Квантователь
интервалов времени начинает делить время, текущее от
момента возб)'ждения пьезоизлучателя на промежутки
длительностью То==10 нс, а счетчик импульсов считать число
этих проме)J(УТКОВ.
96
( Преобразователь I
m.еэоизлучатель . 9КРа.н rеиератор
....... IIJ\ШУ2IЬСО
n
. IJL.I
эонз к ою; arо р а 11
Контроплер
процессора
IE2 ?I
r---+
f 1
Ka8HTOB8Te.flh IIнтерВ8ЛОВ
rеиератор Fo ==100 Мrп ( ЭВtvI f
опорной 1
частоты 2 .
1 СхerrfЗ совnздеюш СчerWUJA
l COB
........... ...... .
т Nx I 3265 I
1:' Т
Рис. 2.18. ФУНКЦUОНШlьная схема uнформацuонно",
вычислителЫIОЙ системы
Выбранная длительность То задает ступень квантования
lfзмеряемоrо расстояния, равную 0.01 ММ, что является
пороrом ЧУВСТВlfтельности ивс. Величина пороrа
чувствительности иве соответствует одному дискрету
счетчика импульсов. При попадании отраженной волны на
пьезоэлемент, он вновь возбуждается, что приводит к скачку
наrIряжения на ero обкладках. Некоторое пороrовое значение
этоrо напряжения фиксируется компаратором и слу>кит
сиrналом процессору на останов квантователя интерва ов
времени и счетчика импульсов, а также на повторный запуск
reHepaTopa имrIУЛЬСОВ для про ведения следующеrо опроса.
97
Последовательность цифровых кодов, выдаваемая счетчиком
импульсов, синхронизируется с пространственно
временными характеристиками процесса измерения и
обрабатывается на rlерсональной ЭВМ.
Основным параметром измерительной схемы является
интервал времени одноrо измерения. В наиболее общем
случае интервал времени одноrо измерения складывается из
времени ультразвуковой локации и времени обработки и
передачи измеренноrо параметра в то или иное
запоми:нающее устройство (рис. 2.19).
Для измеритеЛЫIЫХ преобразователей
v
внутриреакторноrо контроля время ультразвуковои локации
определяется скоростью ультразвука и расстоянием от
пьезоизлучателя до экрана и составляет 20 ... 60 мкс, В
зависимости от требуемоrо Дlfапазона измерения.
импульс
. возбуждения
диапазон измерения (40 мкс), шум
(5 МКС
...............
...............
шум (10 мкс
время
обработки
(30 мкс)
время
ультразвуковой локации (40 мкс)
.
интервал BpeMCHJ1 ОДliоrо Jtзмерения (95 мкс)
Рис. 2.19. Интервалы времени одllОZО uзмереllUЯ
Время обработки и записи сиrнала существенно
зависит от типа передающеrо порта и запоминающеrо
устройства.
у становлено, что в случае использования
параллельноrо порта передачи информации и BCTpoeHHoro
98
\
ОIlеративно запоминающеrо устройства (ОЗУ), процесс
передачи информации емкостью в ] байт в ОЗУ займет не
более 1 мкс, что вместе со временем обработки сиrнала
составит 30 fKC. Следовательно, интервал времени одноrо
измерения с учетом зон ультразвуковых шумов составит 95 ..
1 00 МКС. В случае использования последовательноrо порта
передачи информации по длинному кабелю на ПЭВМ или в
б..Т]ОК .. накопитель, скорость передачи уменьшается в ] 000
раз и процесс передачи 1 байта информации займет не менее
1000 мкс, а время одноrо измерения составит не менее 11 00
мкс, что на порядок больше, чем в случае использования
параллельноrо порта и виутреннеrо ОЗУ. Таким образом,
простейшая схема обработки сиrналов иве позволяет
достиrнуть скорости последовательнorо опроса одноrо
пьезоизлучателя от 1000 до 1 О 000 опросов в секунду.
Структурная схема ИВС приведена на рис. 2.20. Она
состоит из двух частей: микропроцессорноrо контроллера
(МПК) и счетчика интервалов времени (СИВ) со схемами
управления. МПК состоит из микропроцессора,
оперативноrо запоминающеrо устройства (ОЗУ),
постоянноrо запоминающеrо устройства (ПЗУ),
параллельноrо и последовательноrо портов, блока
приоритетных прерываний и таймера. Все блоки
взаимодействуют через шину процессора, состоящую из
адресных линий, линий передачи данных и линии
управления. Для инициализации блоков, входящих в состав
МПI1 служит дешифратор. К ЗОllе обслуживания МПК также
относятся блоки клавиатуры и индикации. После включения
иве мпк работает по проrрамме в двух основных режимах
в режиме установки начальных параметров
функционирования и в режиме фоновой задачи.
99
дt:ШМфр8ТОр r}
'\.
процессор ПЗУ
t:::1 ОЗУ блок блок
арифметн- проrрзм
че.ClCМХ MHoro
операции управления
....). ) i;
(, >
I шина процессора
.. J J i5 3
..
параллельныи блок приО"- . поспеДО8аТ'еnь
порт рнтетных ныи порт Т8нмер
прерЫ88НИИ
1 f 9 Т r 1- I
1 I блоk. МИl(рО
драивер внешняя блок ПЭВМ nporpaM
ИНДИkllЦИЯ kлзвиатуры MHoro
управления
< , ""11
J 1
1
Un:pr фОрМН
КВ8нтователь Д8ТЧНICН рОВlIтель
СчеТЧНkН ....... н,.,теРО31100 "'" компаратор ..... импульсов
времени В I I
А
Сч rЧИt( интерВ3J1UВ времени
I
Рис. 2.20. Структурная схема uнформаl(uонпо...
вычислительной системы
в режиме установки начальных парамеТРОБ
функционирования МПК осуществляет установку
конфиrурации портов ввода ... вывода и таймера. По сиrналу
прерывания осуществляются следующие процедуры:
... определение состояния "пуск" ИЛИ "стоп";
определение частоты опроса измерительных
преобразователей;
.. запуск через параллельный порт 1Iроцесса опроса
измерительных преобразователей;
.. считывание данных со счетчика через драйвера;
100
заrpузка массива измеренных значений в ОЗУ.
После выполнения начальной установки МПК
переходит в режим фоновой задачи. В рамках этоrо режима
производится обслуживание блока индикации, сканирование
блока клавиатуры, расчет параметров индикации с
использованием блока арифметических операций ПЗУ,
обслуживание последовательноrо порта и вывод данных в
ПЭВМ при их наличии. Запуск процесса опроса
измерительных преобразователей требует осуществления
следующих процедур:
... обнулеl-lие счетчиков;
запуск формирователя импульсов;
запуск и останов компаратора;
запуск квантователя интервалов времени. ,
Для повышения скорости измерения, за счет разrpузки
OCHoBHoro процессора, все указанные процедуры по опросу
измерительных преобразователей переназначены блоку
микропроrраl\1мноrо управления (БМУ), который полностью
обслуживает процесс опроса, что позволяет свести время
одноrо измерения до 100 МКС. Установка Б БМУ aBToHOMHoro
ОЗУ позволяет при мноrократной реализации поднять
скорость опроса измерительных преобразователей до
максимума. Техническая реализация иве проведена с
учетом особенностей ее эксплуатации в пределах
центральноrо зала реактора. ОСНОВНЫМИ требованиями к
системе являются портативность, rерметичность корпуса,
ударопрочность. С учетом указанных требований
разработаны два основных варианта компоновки иве в
режиме измерения. Первый вариант: блок измерительных
преобразователей (БИП) ПВЭМ. Второй вариант: блок
измерительных преобразователей; блок...накопитель.
В первом случае запись цифровой информации,
поступающей с БИП осуществляется прямо в центральном
зале реактора посредством персональной ЭВМ (IBM РС/ А Т),
101
после чеrо возможен оперативный просмотр результатов
измерения. Во втором СJIучае информация с БI1П
записывается на переносной портативный блок накопитель,
посредством KOToporo переносится к месту установки
ПЭВМ, в которую заrружается и посредством которой
обрабатывается по проrрамме.
Преимуществом первой КО?\fПОНОВКИ измерительной
системы является возможность оперативной оценки
результатов измерений в ходе замеров. Неудобством является
tlеобходимость. траН.СПОРТИРОБКИ компьютера в цеНТРaJ1ЬНЫЙ
зал реактора, что удлиняет процесс разворачивания
измерений и требует повышенной осторожности. Во втором
случае вся электронная аппаратура измерений не требует
специальной упаковки и леrко транспортируется ОДНИМ
оператором. В обоих С.,l'1учаях передача информации
осуществляется через последовательный порт по
двужильному кабелю, длина KOToporo может доходить до
1000 м.
Iia рис. 2.21. показан общий вид rIередней панели блока
измерительных преобразователей, входящеrо в состав
информационно .. вычислительной системы, выполненный из
расчета 6 измерительных каналов и частоты опроса от 1 до
50 rЦ.
П.А РАlvIЕТР
Х/Д1 rВО7В, I 79151 У' Д2
HIT Z/Y Д 1
О О О
ооо
r rJ1УБJ1 на (MH 3 QP ЗАПУСК rl. [RРАIБ ТА
О О О О О О О О О О О
U ОООО
под ъем спуск ЗЮ1 ЗЫКJ1 1 10 20 30 40 50 пу СК стоп
ДАТЧИК
[]
5&0
I I
o 0
QY Q
o 0
1 Дl
<:) 0
I I
o 0
Д2 БИЕР БЛАНК
() Q Q
o 0 0
ЭВ1vi
[Q
Рис. 2.21. Общий вид передней Ilанелu БИЛ
102
БИП оснащен сенсорной клавиатурой управления и
выполнен во влаrопыленепроницаемом варианте, что
I10зволяет производитъ ero эффективную дезактивацию
.после эксплуатации в центральном зале реактора.
БИП обеспечивает следующие режимы работы. После
подачи питания микро контроллер БИП запускает
тестирование основных аппаратных и проrpаммных средств
прибора, что отражается на индикаторах передней панели в
виде последовательноrо засвечивания светодиодов и
перебора цифр на индикаторах. По окончании тестирования
БИП переходит в режим задания нача.пьных установочных
параметров. Основные режимы работы задаются с
клавиатуры БИП и осуществляются под управлением
микропроцессорноrо контроллера · по npOI"'paMMe,
расположенной в постоянном запоминающем устройстве
(ПЗУ). В процессе измерения БИП осуществляет
параллельный опрос 6 пьеЗОllреобразователей и запись
данных опроса в ОЗУ. После окончания цикла замера на
одном ТК, информация из ОЗУ в автоматическом режиме
сбрасывается через последовательный порт в переносной
блок накопитель.
2.1.8. Методика расчета отl<Лонений оси
технолоzичес«их кана./lов 1I каНШlов СУЗ
Наиболее простым методом построения профиля при
мноrоточечных измерениях является метод хорд, описанный
в работе. Вдоль ТК траllспортируется уrломер, который на
ках(дом участке поrружения (ДJIина участка равна базе
уrломера) fIоказывает значение зенитноrо уrла в двух
взаимно перпендикулярных ПJIОСКОСТЯХ. Таким образом,
рассчитанное по каждому из уrлов смещение относится к
Длине базы уrломера, а линия оси тк в проекции на
103
фиксированную плоскость представляется JIоманной линией,
составленной из примыкающих друr к ДРУI'У отрезков (хорд),
равных длине базы уrломера. Схема измерений представлена
на рис. 2.22. Измерение осуществляется ходом уrломера
снизу вверх. Измеряемый профиль изображен слева с
точками замера 1,3,5,7 и т.д.
Смещение 83 точки 3 относительно точки 1
определяется через зенитный уrол по формуле
танrенциальноrометода
3 == Н sin аЗ!. (2.5)
Смещение СJIедующей за ней точки д5 находится как
сумма абсолютноrо смещения 83 точки 3 и относительноrо
смещения 5 точки 5 относительно точки 3. Таким образом,
смещение дк к ой точки замера определяется по формуле:
N
K == Н L sinai, (2.6)
k== ]
rде Н база уrломера, ai текущий уrол наклона.
Метод хорд является методически абсолютно точным
в отношении координат базовых точек замера (реперные
точки), ПОСКОЛЬКУ точки по концам базы уrломера находятся
в плоскостях центраторов уrломера, которые обеспечивают
их точное располо (ение на оси технолоrическоrо канала.
Предполаrается, что в силу жесткости измерительноrо
инструмента (корпуса уrломера) ТОЧКИ, не ле)l(ащие в
ПJ10СКОСТИ расположеI-IИЯ центраторов, не попадают на ось
ТК. По этой причине интерполяция профиля ТК ме)l(ДУ
реперными точками прямыми отрезками является
достаточно rрубым приближением. Метод хорд накапливает
поrрешность измерения N8 с ростом номера точки
измерения, которая складывается из поrpешностей пд в
каждой точке измерения.
Для повышения разрешающей способности метода
хорд, разработан метод наложенных хорд, который
104
позволяет получить фактические координаты точек,
расположенных в промежутках между базовыми точками
замера. Метод реализуем в случае, если в промежутке ме)l(ДУ
базовыми точками замера производятся дополнительные
замеры зенитных уrлов.
Указанное условие леrко реализуется в системах
мноrоточечноrо опроса, в том числе во внутриреакторных
уrломерах, rде шаr между опросами может достиrать 5 и
менее MM .
Суть метода заключается в том, что исходный массив
данных зенитных уrлов разбивается на n..ое число
подмассивов, нулевые точки которых отстоят друr от друr'а
на величину требуемоrо шаrа измерений (рис.2.23).
Максимальное число подмассивов не MO)l(eT превышать
число опросов между точками базы корпуса уrломера, а
точки внутри каждоrо из подмассивов отстоят друr от друrа
на веJ1ИЧИНУ базы корпуса уrломера. Приращение
v
отклонении оси по вертикали внутри подмассивов
определяется по методу хорд (рис.2.23, кривая 1, кривая 2).
Кривые разных подмассивов накладываются друr на ДРУI'а
(рис.2.23, кривая 3). Наложение кривых друr на друrа дает
визуальную картину дисперсии исходноrо массива. В случае
наличия в каком"нибудь из подмассивов аномальных
значений профили, построенные 110 точкам таких
подмассивов, l-Iмеют значительный УХОД ОТ OCHOBHoro пучка
кривых, что делает удобным визуальную оценку
достоверности проведенных измерений.
105
N6
П6
Рис. 2. 22. Метод хорд
Метод позволяет получить существенно более плотное
заполнение профиля канала расчетными точками (рис. 2.23,
кривая 3).
106
кривая 1
кривая 2
кривая 3
Рис.2.23. Метод НШlоженных хорд для СJlучая деления
основносо массива на два подмассива
Возмо)кность осуществления мноrоточечноrо опроса с
шаrом 5 и менее миллиметров, существеllНО расширило
ВОЗМО)l(НОСТИ Ilрименения таН2енцuаЛЬНО20 метода.
у CTaHoB.JIeHO, что при мноrоточечных измерениях
метод имеет достаточную точность для ero эффективноrо
использования. Основная поrpешность метода имеет
методический характер. На рис.2.24 слева изображен: участок
тк с радиусом кривизны R, разбитый на точки опроса
уrломера. Справа изобра)l(ен механизм fIостроения профиля
и показан источник методической поrрешности.
Построение профиля осуществляется с шаrом h.
Ка)l(ДЫЙ новый отрезок [ВС], затем [CD] строится из конца
предыдущеrо [АВ] ПОД теI<УЩI1М уrлом ji по касательной к
фактической траектории ТК, которая в правой части рисунка
Условно обозначена окру)кностью с центром в точке О и
радиусом R. ДJ1ина отрезков [ВС], [CD] при скорости
107
движения УJ'ломера 20 см/с и скорости опроса 10 опр.lс,
составляет 2 см. Так как касательная расходится с
окружностью, отрезок [ВС] профиля строится с
поrрешностью 2, которая является собственной
поrрешностью танrенциальноrо l\1етода и существенно
зависит от величины шаrа измерения, а также от радиуса
кривизны ТК. Величина этой поrpешности n определяется
из треуrольника О,Сl,С2 по формуле:
ni1 == R ,( R 2 h 2 ).
(2.7)
Суммарная llоrрешность метода NLl для Bcero
технолоrическоrо канала с длиной L определяется по
формуле:
Ni1 == L / h · [ R ,( R2 h 2 ) ] . (2.8)
На рис.2.25 предстаВ.п:ены значения суммарной
поrрешности N танrенциалЬНОI'О метода дЛЯ ТК длиной 8 м
в зависимости от величины шаrа h измерения и радиуса R
искривления ТК. Для шаl'а измерения 2 см и радиуса
искривления 150 М, суммарная поrрешность метода составит
около 0.5 ММ. Среднестатистический проrиб ТК имеет
радиус 200 250 М.
Кроме Toro, указанная поrрешность является максимально
возможной, вследствие Toro, что реальный ТК имеет
IIеременные и разнонаправленные деформации профиля, что
ПрИБОДИТ к частичной компенсаl{ИИ поrрешности.
108
редиус
КРИВИ8НЫ
профипl ТК
h .. w_r
"змерен""
(1..10Dмм 1
.
Рис. 2.24. ТанzеНЦUШlЫIЫй метод при мноzоточеЧIlЫХ
измерениях
Для повышения точности танrенциальноrо метода
целесообразно увеличивать частоту опроса уrломера до 20 --
30 lЦ, что позволяет уменьшить шаr измерений. Это
усло)княет процедуру вычислений, но вполне оправдывается
при контрол:е сильно искривленных ТК.
Таблица 2.1
150 Ь== 1 мм h==5 мм h==1 О мм h==20MM Ь== 1 ООмм
0,026 0,13 0,26 0,52 2,6
: ММ
R == 1 00 0,04 0,2 0,4 0,8 4
мм
. R===50 мм 0,08 0,4 0,8 1,6 8
При увеличении шаrа измерения БОJIее половины
,...
оазы корпуса уrломера, методическая поrрешность
109
танrенциальноrо метода начинает уменьшаться и IlрИ h == Н
метод редуцируется к методу хорд и не имеет :t\1етодической
поrpешности. При h » Н, Il0rрешность вновь возрастает и
целесообразно использование уточненных вариантов
танrенциальноrо метода (балансный танrенциальный
метод и др.). Метод наложенных хорд имеет одинаковую
суммарную поrpешность измерений с методом хорд, так как
каждая из налаrаемых кривых строится по тем же 20
реперным точкам. Для реальных ТК, rде максимальный
радиус искривлений не преВЫIнает 50 м, оказалось вполне
достаточно двухкратноrо разбиения OCHoBf:Ioro массива,
чтобы в rрафическом представлении получить плавно
меняющийся профиль. При частоте опроса 1 О rц, ка)!(дыIй из
подмассивов содержит порядка 200 значений .уrлов, что
позволяет использовать эффективные методики усреднения с
целью компен:сации динамическоrо разброса измерителя
уrлов. Усреднение осущеСТВJlяется в зоне заштрихованных
участков (рис.2.24).
Для сравнения ВОСПРИИМЧИВОСТИ танrенциальноrо
метода и метода наЛО)l(енных хорд к сильно
деформированным профилям, разработана теоретическая
модель время .. скорость движения уrЛОl\lера .. уrол наклона
уrломера для имитации профиля с заданным радиусом
проrиба. На основе модели на стенде про изведена имитация
движения уrломера с базой измерения Н == 400 мм вдоль
технолоrическоrо канала с радиусами проrиба 50, 20 и 5 м.
Данные уrловых измерений независимо обработаны методом
наложенных хорд и танrенциальным методом. На рис.2.25
показаны результаты обработки методом хорд (слева) и
танrенциаЛЫIЫМ методом (справа). Как видно из рисунка,
при радиусе проrиба профиля 50 м и более (нижняя часть
профиля), метод наложенных хорд имеет достаточно
высокую чувствительность, что доказывает ero полное
соответствие различным вариантам искривлений профилей
110
ТК ядерных реакторов. Метод имеет оrраllичения на
чувствительность только при значительном (радиус менее 50
м) изrибе профиля ТК. Повышение чувствительности метода
наложенных хорд возможно в направлении уменыпения базы
измерения. Однако при базе измерения менее 200 мм
начинаются эффекты нарушения центрирования корпуса
уrломера в ТК вследствие близкоrо расположения BepXHero
и нижнеrо п:ентрирующих механизмов друr к друrу.
Танrенциальный метод имеет значительно более
высокую чувствительность и применим для радиусов
искривления до 5 М.
Основным УСJIовием для проведения точных замеров
посредством уrломера и выше описанных методов является
точная калибровка прибора относительно вертикали. Для
осуществления указанной процедуры прибор помещается в
стенд, имитирующий участок ТК и выставленный cTporo
вертикально. Затем снимаются показания уrломера в двух
взаимно ортоrональных плоскостях, которые принимаются
за нулевые и задают исходную вертикаль, относительно
которой вычисляются все тек)'.щие уrлы. Опыт
МНОI'очисленных измерений искривлений ТК реакторов
показал, что уrломер, откалиброваl-IНЫЙ в стенде и
помещенный в устье даже идеально вертикальноrо ТК,
фактически вертикаль не пока)кет.
111
-" v.,.
v ,.
N
,
!/
i,p
"-.
j,v'"
критический
j N... п.ереrир
'1'
I
R=50M ,)
/ /
30
28
26
2.4
22
20
18
16
1
12
10
8
6
4
2
v 7"'-
,
"'-
i'-
L,J.
, v
,
R=5
R:;20M
(Э /r с-----
I
R==50M
,\ V
V
1/
о
10
.1 О
о
1 О 1 О
Рис.2.25. Сравнительная чувствительность
танzенцuШlЬНОZО метода
u метода наложенных хорд
Данный эффект обусловлен не идеальностью
центровки (позиционирования) корпуса уrломера в тк.
Величина этой нецентровки от 1. до 1 О уrловых минут. Это
означает, что для длины ТК порядка 8 м (циркониевая
часть), даже при МI1lIИМальном несоответствии показаний
уrломера в устье ТК калибровочным данным в 1 уrловую
минуту, фактически идеально вертикальный ТК будет
проинтерпретирован как наклонный с величиноЙ "ухода"
"верха" и "низа" друr относительно друrа порядка 2 ММ.
Указанный недостаток уrломеров ПРИБОДИТ к значительным
поrpешностям при определении координат "верха" и "низа"
ТК, по которым судят о смещении верхней (схема "Е") и
нижней (схема "ОР") металлоконструкций реактора. Как
известно из норм монтажа реакторной установки,
допускаемое смещение верхней и нижней
112
металлоконструкций реактора составляет 2 ММ. При
известном методе измерений несовпадение координат
"верха" и "низа" ТК на величину более 2 мм носит
систематический характер. Более Toro, величина этоrо
смещения может иметь разные значения при повторных
измерениях на одном и том же ТК, что подтверждает
необходимость разработки более точных методов измерения.
В основу уточненной методики заложена идея
осуществления непрерывноrо измерения величины
flецентровки корпуса уrломера в процессе ero движения
вдоль ТК, с ПОСJIедующей математической компенсацией
влияния эффекта IIецентровки на уrловые показания.
Причинами, нарушающими центровку корпуса уrломера в
ТК, являются: механические поперечные перемещения
массивной (более 100 Kr) транспортировочной штанrи,
передающиеся на верхнюю половину корпуса уrломера;
rидромеханические вибрации корпуса уrломера при
движении в воде технолоrическоrо канала; неоднородность
виутреннсrо диаметра технолоrических каналов и
rрафитовых колонн реакторов РБМК, приводящая к
непрерывному смещению точки равновесия между
противоп.оложными опорами BepXHero и нижнеrо
uеИТРИРУIОЩИХ механизмов корпуса уrломера в процессе
измерения; постепенный износ контактных поверхностей
центрирующих механизмов.
Высокая воспр:иимчивость цеНТРИРУЮIцеrо аппарата
v
уrломера к внешним возмущающим воздеиствиям
объясняется тем, что все це1[трирующие ЭJIементы уrломера
(по 4 в каждой из базозадающих плоскостей) находятся в
равноподжатом состоянии, а СJIедовательно, при статическом
раСll0ложении в ТК корпус уrломера находится в состоянии
неустойчивоrо равновесия. Восстанавливающая сила
появляется только при нали:чии смещения, вызванноrо
внешней силой. Достоинством такой системы центрирования
113
является существенно меньшая зависимость качеСтва
центрирования от флуктуаций диаметра ТК, чем в СЛучае
одностороннеrо поджатия корпуса уrломера к одной ИЗ
образующих ТК. В случае одностороннеrо поджатия,
помимо наложения на результирующий профиль осевой
линии тк профиля образующей ТК, имеют место
интенсивные вибрации корпуса уrломера при наездах На
характерные нодульные образования на стенках ТК, ТОлщина
которых доходит до 0.2 ММ. Привязка коорДl1нат осевой
линии тк к системе координат rpавитационноrо ПОЛЯ
осуществляется автоматически IlрИ обработке данных на
каждом шаrе измерений путем внесения поправки в текущие
уrловые показания <pj измерителя уrлов на величину а]
по формуле:
<Рист == <Pi + aj,
(2.9)
rде <Pi .. текущие показания уrломера; <Рист истинный уrол
наклона оси ТК. Метод позволяет отделить спектр колебаний
чувствительноrо элемента уrломера от спектра колебаний
ero корпуса, что расширяет возможности анализа и
компенсаЦl1И ДИ.намичеСКl1Х поrрешностей.
При калибровке уrломера с системой компенсации
u
нецентровки наряду со статическои характеристикои
уrломера фиксируется исходный уrол нецентровки а О и
текущие значения нецентровки ai, при которых была
получена данная статическая характеристика. Учет
параметра ai позволяет получить точную статическую
характеРИСТI1КУ уrломера. Относительно значений а О
определяются фактические значения текущей нецентровки
корпуса ут'домера в процессе измереНl1Я.
1 ]4
2.1.9. Методика определения поzрешностей
датчиков уzла наклона (уzломеров)
Рассмотренные методики построения профилей
технолоrических каналов ядерных реакторов, основаны на
предположении, что показания уrломеров в точках опроса
являются абсолютно точными.
Реальные показания уrломеров в одних и тех же точках
опроса MorYT отличаться. Указанные отличия вызваны
целым рядом поrpешностей систематическоrо и случайноrо
характера.
Систематические поrpешности обусловлены
различными отклонениями в работе подвижных элементов
датчика, в основном трением между движущимися частями,
а также внешними условиями работы.
Случайные поrрешности обусловлены прежде Bcero
колебательными свойствами rpавитационно чувствительных
элементов, их высокой восприимчивостью к ударам и
сотрясениям корпуса и поrрешностями вторичной
измерительной схемы. Существенный вклад в случайную
составляющую поrрешности вносят эффекты нецентровки
корпуса уrломера в технолоrических каналах.
При низкочастотном опросе уrломера практически
невозмо)кно точно определить ошибку измерения уrла,
вследствие отсутствия необходимых статистических данных.
Статистической базой измерения, в данном случае, MoryT
служить лишь данные опроса в точках замера, полученные в
результате прямоrо и обратноrо хода уrломера,
Получение точных количественных характеристик о
Поrpешностях уrловых измерений возможно только на
ОСНОВе высокочастотноrо опроса. Изучение колебательных
СВойств rравитационно чувствительных элементов
ПОЗВОJIИЛО обосновать частоту TaKoro опроса F == 7..10 [, rде f
соБСтвенная частота колебаний rpавитационно
115
чувствительноrо элемента. На рис. 2.26 показана диаrрамма
кодов уrловых величин, полученных в процессе измерения
искривлений реальноrо технолоrическоrо канала в двух
плоскостях измерений при 1 О опросах уrломера за 1 сек. и
скорости движения 20 см/с. На диаrрамме 5 ед. кода NX
примерно соответствуют 1 уrловой минуте.
а
4 6 . .0 1. .1.4..6.... 80 аа 24 2
.
t . сек
Nx
и)о(п
.100
50
KaHan 17ЗО измерение 2.. ЮДЫ yrnoe
."5
Рис. 2.26. ДUQzрамма кодов УlЛовых nоказаllий утомера
при двu.жеllUU
Диаrрамма получена при частоте опроса уrломера
заведомо выше частоты вибраций ero корпуса и
чувствительноrо элемента. Из диаrраммы видно, что
средний период наиболее ярко выраженных колебаний
составляет примерно 1 rц, а их амплитуда достиrает 6', На
основании этих данных за уrол ai в точке измерения профиля
целесообразно принять среднее значение уrлов, полученных
в течение 1 сек. (метод скользящеrо интервала). Полученное
среднее значение принимается за характеристику уrла
наклона в точке измерения. Относительно полученноrо
116
среднеrо значения, по методу наименьших квадратов (МИК)
определяется среднеквадратичное отклонение
п
(Jk = )aj п ajпY /(п l)
i=l
(2.1 О)
и ошибка измерений
aп=ak/
'{'
(2.11 )
для каждоrо из опросов внутри интервала усреднения
Полученные характеристики ошибок измерения допускают
эффективное использование методик оценки поrpешностей
расчета отклонений оси технолоrических каналов.
ПОJ'решность уrловых измерений А представляет собой
разность между показаниями прибора а (rрад) и
действительным значением измеряемоrо уrла ft (rpад).
Средство уrловых измерений представляет собой
измерительный преобразователь, который преобразует
входной сиrнал р в некоторый выходной сиrнал U == f ( Р ),
Зависимость U == f ( р ) представляет собой действительную
(реальную) характеристику измерительноrо
преобразователя. Зная эту зависимость, можно восстановить
действительное значение измеренноrо уrла р по значениIO
выходноrо сиrна.т:rа U, ПрОИЗБОДЯ ero rрадуировку в единицах
выходноrо сиrнала. В результате экспериментальноrо
определения зависимости U == f ( Р ) становится известным не
точное, а лишь приближенное ее значение, выраженное
аналитически или rpафически. Эта приближенная
характеристика, используемая для rрадуировки диапазона
выходноrо сиrнала в единицах входноrо сиrнала, называется
номинальной статической характеристикой измерителъноrо
преобразователя. Если выходной сиrнал U пересчитывать в
единицы входноrо ( соrласно номинальной статической
характеристике), то получим приближенное значение u
измеряемоrо уrла р. Таким образом, поrрешность д == а р
есть поrpешность номинальной статической характеристики.
117
Ниже рассматривается методика расчета номинальной
статической характеристики (п.! ), методика расчета
параметров поrрешности уrловых измерений (п.2) и расчет
поrрешности счетчика временных интервалов (п.З).
1. Диапазон измеряемых уrлов fЗ, представляющий собой
отрезок р мин < Р < Р макс' разбивается на некоторое число m
частей точками деления, p(k) rде к == O,1,2 ..,T, причем
р(О) = fJ мин' р(т) = fJЛ1акс. Последовательно воспроизводятся
дискретные нарастаЮlI ие значения входноrо сиrнала
/3 О , fЗ 1 , fЗ (т) (прямой ход), а затем те же значения
воспроизводятся в обратном порядке (обратный ход).
Последовательное выполнение прямоrо и обратноrо ходов
составляет один цикл наблюдений. Bcero производится п
циклов наблюдений, которые занумерованы индексами i ==
1,2,3,..п. В каждом текущем цикле реrистрируются
показания измерительноrо преобразователя: U(k) Mi
значение выходноrо сиrнала U, отвечающее значению f3 (k)
выходноrо сиrнала /3 в процессе прямоrо хода цикла i
(индекс "М" указывает на подход со стороны меньших
значений /3); u(k)дi значение выходноrо сиrнала U,
отвечающее значению p(k) входноrо сиrнала в процессе
обратноrо хода цикла i (индекс" б" указывает на подход со
стороны больших значений {З). в каждом цикле измерений
получаем две (в прямом И обратном ходах) действительных
точечных характеристики измерительноrо преобразователя.
Bcero имеется 2п точечных характеристик, по которым
следует определить номинальную статическую
характеристику. В каждой точке p(k) диапазона измерений
получено 2n отвечающих ей значений выходноrо сиrнала U:
U(k)Mi и U(k)bi i== 1,2,З...п. Эти результаты. наблюдений
можно рассматривать как две независимые выборки объема
118
n (или одну выборку объема 2n) из rенеральной
совокупности, подчиненной нормальному закону
распределения. По результатам наблюдений вычисляются
следующие характеристики в каждой точке p(k) диапазона
измерений;
о
U(k)M = (l/n)LU(k)Mi среднее значение наблюдений в
i::::J
прямых ходах в
о
точке p(k); u(k)б == (l/п)Lu(k)бi тоже при обратных ходах;
i=1
U(k) = (1/2Xu(k)M +u(k)б) выборочное среднее значение
результатов наблюдений выходноrо сиrн а U в точке p(k)
диапазона измерений. Величина U(k) принимается в качестве
оценки результата измерения входноrо сиrнала U в точке
p(k). В качестве оценок дисперсий результатов наблюдений
в точках принимаются величины:
s; = (1 /(2п 1) t (иЩ Mi U(k»)2 + t (иЩ бi U(k»)2 } (2.12)
rде к == 0,1 ,2,...m. Величины Рк, обратно пропорциональные
дисперсиям наблюдений, называют относительными весами
измерений (весовыми коэффициентами). Весовые
коэффициенты определяются с точностью до множителя
пропорциональности, поэтому их удобно выбирать
нормированными так, чтобы их сумма РО + Р 1 + + Рт
равнялась единице. Если измерительный преобразователь
характеризуется одинаковой точностью измерений во всем
диапазоне, то дисперсии измерений и, следовательно,
весовые коэффициенты должны быть одинаковы
практически для всех точек к == 1,2,...,т и равными 1/(m+l)
(случай равноточных измерений). Точнее rоворя, если
119
отклонение всех весовых коэффициентов Рк от их среднеrо
значения 1/(m+l) не превышает установленной величины
Q(%), то измерения во всех точках к == 1,2,...,т считаются
равноточными и различие их весовых коэффициентов в
дальнейшем не учитывается. Если же отклонение некоторых
весовых коэффициентов Рк ОТ их среднеrо значения
превышает установленный предел Q (%), то измерения в
различных точках считаются неравноточными и при их
обработке целесообразно учитывать индивидуальные веса
этих измерений. Зависимость U(k) от p(k) (к == О,1,2,....т)
представляет собой экспериментально найденную точечную
характеристику измерительноrо преобразователя. По этим
данным требуется построить номинальную статическую
характеристику в виде аналитической зависимости f ({3)
выходноrо сиrнала U от входн:оrо р. Вид этой
аналитической зависимости подбирают так, чтобы она
наилучшим образом (в смысле метода наименьших
квадратов) приближала экспериментально найденную
точечную характеристику. Функцию f ( ), сrлаживающую
результаты дискретных измерений, подбирают с точностью
ДО HeKOToporo числа неизвестных параметров Сl,С2,..Су в
виде U == f (/3, Сl, С2, Су). Таким образом, нахождение
характеристики сводится к оценке параметров Сl,С2,...Су из
условия минимизации взвешенной суммы квадратов невязок
измерений в различных участках диапазона:
,;
.!
т
LP k {U ! j(Pk,Cl,C2,Cy)}2 min, (2.13)
k O
Здесь Рк .. веса измерений: Pk = p(k) величина входноrо
сиrнала в точке к == О, 1,2,. .,т диапазона измерений,
принимаемое за результат измерения выходноrо сиrнала.
Приведем расчетные формулы для метода
наименьших квадратов для случая линейной аналитической
120
зависимости U == f (f3): U == с 1 + +С2 .. линейная средняя
квадратическая реrpессия, rде неизвестные постоянные
коэффициенты (параметры) Сl и С2 должны быть
определены из условия минимизации:
m
LPk(C1Pk,+C2 U k )2 тю (2.14)
k::::O
Дифференцируя минимизирующую функцию ПО С 1 и С2 и
приравнивай полученные производные к нулю, получаем
условия, которым должны удовлетворять искомые
параметры С1 и С2:
m
2LP k (C1Pkl +C2 Uk)=O
k==O
Можно показать, что через эти величины искомые
коэффициенты Cl и С2 выражаются следующим образом: Сl
== М / S /3 2 2 ; С2 == и /С 1 f3 . т оrда линейная характеристика
m
2LP k (C1Pkl +C2 Uk)Pk = О
k=O
(2.15)
примет вид:
U;=ClfJ ..C2==M/S{J2+ и .. fJ M/SfJ2. (2.16)
Уравнение характеристики удобно записать в виде
и ..U== (р fJ )МlS fJ 2. (2.17)
Величина r == М / S fJ Su представляет собой
эмпирический коэффициент корреляции, абсолютное
значение KOToporo служит для оценки силы корреляционной
линейной связи: чем ближе I r I к единице, тем связь сильнее,
чем ближе Irl к нулю, тем связь слабее. Это проявляется в
ТОМ, что эмпирическая остаточная дисперсия связана с r
формулой:
121
п
S;cт == LPk(U k C1fJk C2Y ==Su2(1 r2) I (2.18)
к==О
Эта остаточная поrpеllIНОСТЬ характеризует
поrpешность, допускаемую при использовании
приближенной характеристики U == с 1 fJ + С2.
2. Диапазон измерения измеряемых уrлов fJ мин < fJ < fJ макс
разбивается на некоторое число m поддиапазонов. В каждом
поддиапазоне выбирается по одной точке fJ к, rде к ==
0,1 ,2,...,т, так, что fJлшн < p(l) < р(2) < .... < р(т) < fJ макс. Точки
fЗ к MorYT выбираться в середине поддиапазона или на
одном из ero концов. Характеристики поrpешности,
найденные в точке fJ к поддиапазона, будут отнесены ко
всему этому поддиапазону. Предполаrается, что
поддиапазоны достаточно малы и характеристики
ПОI'решности принимаются практически одинаковыми для
всех точек одноrо поддиапазона. Выполняется некоторое
количество циклов наБJII{)дений, заlIумерованных индексами
i := 1.2,.. .п. в каждом из которых воспроизводятся
последовательно нарастающие значения И3l\lеряемых уrлов
/3(1) , р(2) ,...fЗ(т) (прямой ход), а затем эти же значения
воспроизводятся в обратном порядке (обратный ход). В
каждом таком цикле номера i == 1,2,.,.,п реrистрируются
измеренные значения этих уrлов а (k)A1i (в прямом ходе) и
а (k)бi (в обратном ходе) для к == 1.2,.....т. ПОД измеренным
значением а измеренноrо уrла fJ имеется в виду показание
измерительноrо преобразователя, отвечающее измеряемому
уrлу fЗ. Измеренное значение а есть результат пересчета
выходноrо сиrнала преобразователя U в единицЫ
размерности входноrо сиrнала соrласно номинальной
статической характеристике. Ввиду Toro, что номинальная
статическая характеристика отличается от реальной,
'!
,
,
)
"
\
:-.;
,
122
измеренное значение а содержит систематическую
v
поrpешность, величина котором зависит от величины
исходноrо уrла fJ . Разумеется, что результат измерения а
содержит и некоторую случайную поrpешность, параметры
которой также в общем случае зависят от величины уrла fJ .
Систематическая составляющая поrpешности оценивается
следующим образом. В каждой точке fJk (к == O,1,2,....T)
вычисляют абсолютные поrpешности каждоrо цикла:
д(k)Мi == a l fJ(k) ( прямой ход) и д(k)бi == a ) fJ(k)
( обратный ход), а затем их средние значения во всех n
l иклах
о о
д(k)м = (l/п)LД (в прямых ходах) и д(k)б:::; (l/п)LД ) (в
;=1 ;=1
обратных ходах).
Далее находится оп енка систематической
составляющей поrpешности в поддиапазоне, содержащем
точку fJ(k): д ) = 1/2(ДUj + Д »). Оценка дисперсии
случайной составляющей поrpешности в поддиапазоне,
содержащем точку fJ(k) ВЫЧИСJIяется по формуле
S =(1/(2п 1) (д дUjу+t(Д ») Д(k»)2}. (2.19)
Вычисляя значения параметров д ) и S2 дЛЯ всех к ==
0,1,2,... .т, получим распределение парамеТРОБ поrpешности
Вдоль диапазона измеряемых уrлов. Значения этих
параметров используются для компенсации поrpешностей
уrловых измерений при расчете отклонений профилей
технолоrических каналов ОТ вертикали.
3. Счетчик интерва.пов времени (СИВ) является достаточно
раСIlространенным устройством в измерительной технике.
Структурная схема СИВ представлена на рис. 2.27.
123
..':'.::: ' .;:.... :? ::. -:. = :: . - .... ... : . : - :: : ;
,'. #... . . .',; .._. ::. -:; :; :
:.:,.. ..... .
. ..rеиераtОР .':::: :'..:: ::
: ;:.. ,'о оперS8Н :::..'. . : . .
::::.::.. : o;.: T'T ., о.: ;:; : :: ;н;:;'о.. ;.: ; .: ::.:..:: : ;: :. '.'
т , ':O::: "..'.o C:Ir.Мa e<8 :\
· li, j: i; Nx .
; 't;.; ус:.;;
. . - -. . . . ... ... ....
.
.- - .. - --
: : : :-::. :"\..... :'".;..: -: - ::
3265
. . .,... . ..
.'. " I;: :.': _.;--
. -. -
Рис. 2.27. Счетчик интервШlов времени
Преобразуемый интервал времени Т,
представленный импульсом соответствующей
длительности, поступает на ВХОД 1 схемы совпадений. На
вход 2 этой же схемы поступает непрерывная
последовательность импульсов стабильной частоты Fo,
вырабатываемая rеиератором опорной частоты. Схема
совпадений пропускает импульсы частоты Fo в течение
времени Т. Число импульсов, следующих с частотой Fo,
проходящих на ВЫХОД схемы совпадений за время Т и
поступающих на ВХОД счетчика импульсов, и есть
фиксируемая величина. На рис. 2.27 показана импульсная
последовательность частоты Fo с наложенным на нее
и:нтервалом времени Т. Поскольку импульсная
последовательность не имеет синхронизации с моментом
начала интервала Т, начало этоrо интервала (момент Тl)
может занимать любое положение между двумя соседними
импульсами последовательности частоты Fo. Иными
словами, интервал времени т от момента появления
импульса, ближайшеrо к началу измеряемоrо интервала,
ДО момента Tl является случайной величиной,
распределенной по закону равной плотности в пределах от
О до То :::: l/Fo. Отсюда можно написать выражение для
124
числа NX импульсов последовательности Fo , сосчитанным
счетчиком импульсов за время Т:
NX == Int [(Т + т)/ То], (2.20)
rде Int функция "целая часть", откуда, полаrая То == To(l a),
rде а .. относительная поrpешность опорной частоты Ро, Tos
номинальный период частоты reHepaTopa опорной частоты,
получаем, пренебреrая слаrаемым BToporo порядка малости,
выражение для оценки длительности интервала Т по
выходному коду реальноrо квантователя (показаний СИВ):
Y:::Toslnt[((I+a)t+-r)/Тоs], (2.21)
rде т .. случайная величина, распределенная по закону
равной плотности в пределах ОТ нуля до Tos.
Из (2.21) леrко получить выражение для поrрешности 11
рассматриваемоrо СИВ:
11 == У Т == аТ + т + O,5rros
ТоsFJ((I+а)т+-r)/Тоs +0,5] ·
(2.22)
Здесь Fr .. функция "дробная часть".
Первое слаrаемое формулы (2.22) .. систематическая
мультипликативная поrpеIllНОСТЬ, обусловленная
отличием действительноrо значения частоты reHepaTopa
(опорной частоты) от номинальноrо, вызвана чисто
инструментальными причинами (неидеальноrо
reHepaTopa). Значение поrpешности обычно указывается в
паспорте прибора.
Второе слаrаемое случайная аддитивная
поrpешность, значение которой распределено по закону
равной плотности в пределах от O.5 Tos до +0,5 Tos,
вызвана также инструментальными причинами
отсутствием синхронизации импульсов, вырабатываемых
rеиератором rоч. с моментом начала интервала Т.
Полученные значения поrpешностей учитываются при
расчете парамеТРОБ номинальной статической
125
характеристики уrломера, а также при построении
профилей ТК.
2.1.10. Температурная поzрешность датчиков
У2Ла nаIOlоnа и диаметра
Температурный режим в процессе измерения задается
температурой охлаждающей жидкости, циркулирующей в
тк в период остановки реактора между напорным и сборным
коллекторами. Как правило, разность температур
охлаждающей воды на входе и выходе из ТК составляет 30
40 0 С, за счет о таточноrо энерrовыделения в активной зоне
реактора. При малоинтенсивном режиме подпитки ТК
охлаждающей водой ее температура может достиrать 90
100 0 С. Таким образом, практический интерес представляет
исследование температурной стабильности показаний
уrломеров и диаметромеров в диапазоне температур от 20 до
100 ос.
К числу осн:овных температурных эффектов,
ВЛИЯI-ОЩИХ на точность уrломеров и диаметромеРОБ,
относится эффект изменение скорости ультразвуковой волны
в жидкости с ростом темпе.ратуры. Так как конструкции
измерительных преобразователей уrла и диаметра позволяют
использовать жидкости с постоянным химическим составом,
в том числе чистые жидкости, рассмотрим закономерности
распространения ультразвука в чистых жидкостях. Скорость
ультразвука в жидкостях определяется диабатической
сжимаемостью Рад и плотностью р:
С == ;р . (2.23)
126
При изменении температуры, в основном, изменяется
сжимаемосrь. Во всех жидкостях, кроме воды, с
увеличением температуры сжимаемость растет и скорость
ультразвука падает. Аналитическое выражение скорости С
ультразвука в функции температуры t имеет вид:
С == Со + Ь (t ... to), (2.24)
rде Ь ... абсолютный температурный коэффициент скорости
ультразвука.
Для всех жидкостей, кроме воды, температурный
КОЭффИI иент Ь отрицателен. Сжимаемость воды с
увеличением температуры до некоторой величины Тт
падает, а скорость ультразвука растет. При дальнейшем
увеличении температуры выше Тт сжимаемость начинает
расти, а скорость ультразвука падет. С практически
достаточной степенью точности (до 0.02%) температурная
зависимость скорости ультразвука в воде в интервале
Тт == + 2 0 С описывается уравнением:
С == Ст [1 y(t)], (2.25)
в котором Ст максимум скорости ультразвука при данном
давлении Р, а
yCt) функция температурной зависимости, имеющая вид
асимметричной параболы:
y(t) == А (t tm)2 [1 + В (t tm)], (2.26)
rде А == 1.52.10..5 постоянная;
В == 3.5- 1 O 3 коэффициент асимметрии параболы.
Таким образом для проведения точной температурной
коррекции в измерительных преобразователях с водой
необходимо использовать нелинейную зависимость C(t).
В отличие от воды, значение коэффициента Ь в
орrанических жидкостях, в частности маслах, остается
постоянным в широком диапазоне температур. К примеру, в
трансформаторном масле Ь :::: .. 3.78 (м/с)/rpад, что позволяет
леrко корректировать показания измерительных
127
преобразователей, а также по изменению скорости
ультразвука определять температуру внутри измерительных
преобразователей. В процессе контроля измеряется время
прохождения ультразвуком фиксированной дистанции. В
жидкостном уrломере фиксированной дистанцией является
полусумма расстояний ОТ левоrо и npaBoro пьезоэлементов
до уровня жидкости s. Расстоянию S соответствует код
температуры N(t) в проrpамме расчета. Приведение
показаний уrломера N(x,y) в натретом состоянии к истинным
показаниям осуществляется через коэффициент
k == N(t)IN(200) по формуле:
N(х,у)ист == N(x,y) I k . (2.27)
Однако экспериментальные исследования эффективности
такой компенсации в трансформаторном масле показали, что
не смотря на простоту расчетных формул, поrpешность
измерения уrлов и диаметра достиrает 10%. На рис.2.28
приведены экспериментальные кривые зависимости от
температуры кода температуры N(t), который измеряется на
fIьезоэлементах, расположенных в ПЛОСКОСТl! x x уrломера,
кода Nx уrла наклона в плоскости x x, кода Ny уrла наклона
в плоскости Ny, скорректированных значений кодов уrла
наклона Nхист и Nуист, а также кода диаметра в одной из
ПJIоскостей NDx без коррекции и NDхист с коррекцией на
основе значение коэффициента k, взятоrо на уrломере.
Кривые сняты при фиксированных диаметре и уrле наклона.
На rpафиках 1 О единицам кода Nx соответствует 100 Нс. Из
анализа кривых можно сделать заключение, что средний
прирост времени распространения ультразвука в
трансформаторном масле составляет 14 имп/rpад, что в
переводе в единицы длины составит 0.14 мм/rpад, что сразу
дает поrpешность 0.3% (кривые N(t), Nx).
128
5600
5400'
5200
5000
N,имп 4800
4600
4400
4200
4000
20
30 40
50 60 70 80 90 t, С
. N(t)
. Nуист
. Nx
.АС N Dx
.. .. о .. .. Nхист
. NDхист
Рис.2.28. экспери.ментшzыlеe кривые температурной
зависимости показаний уzломеров и диаметромеров в
трансформаторном масле
Компенсация поrpешности дает наилучший результат
в плоскости измерения x x, в которой измеряется скорость
ультразвука, 1 % Ба всем диапазоне температур (кривая
Nхист). В плоскости y y компенсация уже менее эффективна
и rIозволяет сниз:ить Il0rрешность только до 3% (кривая
Nуист). НаИХУДШJIе результаты компенсации получены для
диаметромера поrрешность 50/0 (кривая NDхист).
Экспериментальным путем установлено, что полученные
расхождения в эффективности компенсации поrpешности
объясняются, в основном, неравномерностью процессов
nporpeBa ... охлаждения ПрОБодящей ультразвук жидкости в
разных измерительных каналах одноrо и Toro же
измерительноrо преобразователя, и тем более, в разных
измерительных преобразователях, объединенных в одном
корпусе. Так, к примеру, температура диаметром ера,
расположенноrо ниже уrломера на 0.5 м по высоте ТК,
129
только за счет rрадиента температуры воды по высоте ТК
может быть на 2 .. 3 ос выше температуры уrломера.
Линейный характер зависимостей N(t), Nx, Ny, NDx
позволил экспериментальным путем подобрать вид
аналитической зависимости, позволяющей производить
более точную корректировку показаний диаметромера на
основе кода температуры, замеренноrо в уrломере.
Коэффициент для температурной компенсации
показаний диаметромера определяется по формуле:
N ( t ) N ( 200 )
kd == (N(t) Q )/ N(200), (2.28)
rде kd коэффициент компенсации для диаметромера;
Q коэффициен'т кратности.
Для измерительных преобразователей с
трансформаторным маСЛОI\t1 значение Q составляет порядка
1.2 1.3. Полученное аналитическое выражение
соответствует KaKolvlY то определенному соотношению
температурных режимов уrломера и диаметромера в
процессе измерения и позволяет снизить поrpеlllНОСТЬ
измерения до 1 %. В режиме стационарноrо разоrрева
корпуса измерительноrо преобразователя (колебания
температуры + 5 0 С) эта поrpеllIНОСТЬ находится в пределах
0.4% или 0.2 мм.
Требования к точности измерения диаметра дают
допуск на поrрешность не более 0.05 мм.
Для достижения указанной величины поrp,ешности
была исследована температурная ползучесть скорости
ультразвука в растворах этиловоrо спирта. Установлено, ЧТО
в 16 растворе этиловоrо спирта при изменении
температуры в пределах 15...25°С скорость ультразвука
изменяется Bcero лишь на 0.025%.
На рис.2.29 приведены кривые зависимости скорости
ультразвука от температуры для различных жидкостей.
130
Как видно из rpафиков, 16о/0--ЫЙ раствор этиловоrо
спирта в сравнении с друrими жидкостями обладает
практически уникальной стабильностью в отношении
скорости ультразвука в диапазоне температур вплоть до 900
с. Это означает, что использование указанноrо раствора в
измерительных преобразователях практически снимает
проблему температурной компенсации измерений в пределах
поrpешности 0.1 %.
Реальные испытания ультразвуковых дальномеров с
16 раствором этиловоrо спирта при измерении диаметра
тк ядерных реакторов показали, что при разоrpеве корпуса
торпеды от 20 дО 90 0 С, температурная поrpешность не
превышает 5 6 импульсов или 0.06 мм внестационарном
TeMllepaTypHOM режиме, и 2 импульсов" или 0.02 мм в
стационарном температурном режиме.
1700
1600
1500
1400
С / 1 300
, м с 1200
1100
1000
900
800
О
1 О 20 30 40 50 60 70 80 90 t. С
А Спирт
---о---- Вода
. Трансф. масло
. 16°k раствор спирта
,
Рис. 2.29. Температурная зависимость скорости
ультразвука в жидкостях
131
2.1.11. Методика метролоzичеСI<ОЙ поверки
датчиков уzла наклона и дишнетра
Параллельно с разработкой КОНСТРУКЦИЙ уrломеров и
диаметромеРОБ создавались различные методики их
метролоrической поверки. Для поверки скваЖИIIНЫХ
инклинометров в 1980 r. разработан [ОСТ СЭВ 2612 80
«Метролоrия. Инклинометры. Методы и средства поверки».
Кроме Toro разработан rOCT 8.447--81 «rосударственная
система обеспечения единства измерений. Инклинометры.
Методы и средства поверки». При метролоrической поверке
внутриреакторных уrломеров, датчики уrла наклона и
диаметра помещаются в калибровочный стенд, rде
последовательно вводятся весь необходимый диапазон уrлов
и диаметров с несколькими повторами. Одновременно
фиксируются показания вторичной аппаратуры,
соответствующие вводимым первичным параметрам. В
результате получается статическая характеристика
измерительных преобразователей, которая в rpафическом
виде аппросимируется линией или кривой. Статическая
характеристика уrломеров и диаметромеРОБС достаточно
высокой точностью описывается линейной функцией вида:
Z==A.N+B, (2.29)
[де z первичный вводимый параметр (уrол или диаметр),
N соответствующий код вводимоrо параметра, А
переводной коэффициент (TaHreHC уrла наклона а отрезка
C C к оси N), В линейный коэффициент установки «нуля»
(рис. 2.30). Значение коэффициентов А и В определяются из
статистической характеристики и заносятся в проrpамму
расчета.
В процессе эксплуатации производится
периодическая перепроверка статистической характеристики
измерительных преобразователей, особенно в части
132
коэффициента В, по причине механическоrо износа
контактных опор диаметромера, или изменения rеометрии
чувствительноrо элемента уrломера
N ( имп I
.-
,-. .
..- .-..
.. ... ...
...-:... .....
,J-,. I
, . ,"'...J':.
-'... .._::_. ..J-
ct /- '.>
/ ::..... .
."."" J. .-
*' j
. .'"
,. ...
. r ;...r
...J .
/"' .. - ,...'
... .' ' ./'.
... ... .
.;v
,'. Q
L,Д.(,\ ИН
z
(м M...rpад)
Рис. 2.30. Статическая характеристика
в процесс е проверки определяют как систематическую,
так и случайную составляющую основной поrpешности.
Основную поrрешность измерения зенитноrо уrла находят
следующим образом. Задают значен:ие зенитноrо уrла
посредством образцовоrо средства измерения,
соответствующее началу измереl-IИЯ, и снимают показания
уrломера. Задают также не менее пяти значений зенитных
v
уrлов, распределенных по диапазону измерении, включая
крайние значения диапазона. В каждой точке ПрОБОДЯТ не
менее четырех измерений, подходя к заданному значению со
стороны как меньших, так и больших уrлов. Для каждоrо
зенитноrо уrла вычисляют среднее арифметическое
показаний уrломера:
т
Q ин:::: 1 1т L Q инj
j=l
(2.30)
133
rде т... число измерений заданноrо зенитноrо уrла; Q инj j e
значение показаний уrломера.
Оценку систематической поrpеIllНОСТИ результата
измерения д'Q ин для каждоrо зенитноrо уrла определяют по
формуле:
QUH == QИ1i Q1iOM (2.31)
(Q1iOM .. номинальное значение зенитноrо уrла).
rраница случайной поrpешности измерения для
каждоrо заданноrо зенитноrо уrла:
т
QUH = tp L (Qeij Qei)2 /(т 1) , (2.32)
j==l
rде tp коэффициент Стьюдента для m измерений при
достоверной верОЯТIIОСТИ р==О,95.
Значения коэффициента Стьюдента для вероятности
р==О,95 приведены в табл. 2.2. Основную поrрешность
измерения l-1Qин для каждоrо заданноrо значения зенитноrо
уrла находя путем суммирования значений систематической
QI ин и случайной составляющей поrрешности ДQ :
Д Q = Д Q ! + Д Q I/ ( 2.33 )
ин ин ин
При проверке уrломера основная поrрешность
измерения зенитноrо уrла не должна превышать паспортноrо
значения основной поrрешности прибора.
m 1 2 3 4 5 6 7 8
tp 6,314 2,92 2,353 2,132 2,015 1,943 1,895 1,860
Таблица 2.2
Точность уrломера можно повысить за счет
исключения систематических составляющих поrpешности. С
этой целью строят rрафик ПОllравок. В качестве поправок к
показаниям уrломера принимают оценки систематической
составляющей поrрешности, взятые с обратным знаком.
134
Например, rpафик поправок с показаниями зенитных уrлов
представляет собой зависимость поправок дQuн от значения
зенитных уrлов во всем диапазоне измерений. В качестве
величин зенитных уrлов по rоризонтальной оси
откладывают средние арифметические показания уrломера
QUH · rраницы поrpешности уrломера в случае, если
используется rpафик поправо к определяют ся по формуле:
1 ;2 2
QUH = V LlQ ин + oeH (2.34)
rде QUH поправка; !!Q : .. rраница r аксимальной
случайной поrpешности измерения зенитноrо уrла; Доен ..
основная допускаемая поrpешность оптическоrо квадраlIта
ИЛИ уrломера квадранта с поверочным 1Jриспособлением.
При определении rраницы поrpешности
диаметромеров в процессе измерения диаметра в
аналоrичную формулу в качестве Д-оен подставляется
основная ДОIlускаемая поrpешность IIОНИУСОВ с поверочным
приспособлением. Для Iрадуировки и поверки уrломеров и
диаметромеров разработаны специальные поверочные
установки. Коме Toro, в процессе rpадуировки и поверки
используется ряд приборов широкоrо применения:
квадранты, нониусы и др. Для поверки диаметромеров
используются нониусы С чувствитеЛЫ-IОСТЬЮ 1 О МК.
135
2.2. Система контроля сплошности метаЛ811Jа
теХНО.JIоrических каналов и каналов СУЗ
2.2.1. Технические требования « системе
ультразвуковО20 контроля состояния метШlла
теХ1l0лоzичес«uх каналов и «аНШlов СУЗ
Условия применения системы характеризуются
следующими основными параметрами:
1) температура окружающей среды, о С
2) температура воды в каналах, о С
3) относительная влажность в Ц3
при температуре 25 ОС, % 90;
4) освещенность, лк 300;
5) мощность ДОЗЫ в ЦЗ, мЗв/час ДО 0,3;
6) МОIЦНОСТЬ ДОЗЫ В каналах, р/час 1 о;
7) rидростатическое давление, не более Krc/cM 2 2.
от 20 до 40;
от 20 до 80;
к системе контроля предъявляются следующие
технич еские требования:
Метод контроля ультразвуковой, ЭХО'" импульсный.
Пространственное расположение вертикальное.
Температура ВОДЫ в канале, rpад. С, не более плюс 70.
Внутренний диаметр
контролируемоrо канала, ММ, от 72 до 85.
Толщина стенки контролируемоrо канала, ММ, от 3,8 до 4,6.
Количество преобразователей 14 ШТ.
Скорость
вертикальноrо перемещения, мм/с, от 0,5 до 50,00.
Частота вращения преобразователя, об/с, от 0,01 до 1,5.
Частота преобразования, мrц 5,0( + )10%,10.0( + )10%.
136
Запас услов:ной чувствительности системы, дБ, не менее 12.
Поrpешность отсчета:
1 )вертика.JIьноrо перемещения, ММ,
2)уrловоrо перемещения, традус,
Время контроля одноrо канала, Ч,
Электрическое питание системы:
напряжение, В
чаСТQта,Мц
общая потребляемая мощность, кВА, не более
Давление воздуха в пневмосети, Kr/cM*cM
Размеры rабаритные системы:
длина без кабелей, мм, не более
ширина, мм, не более
высота, ММ, не более
Длина токоподвода:
ОТ аппаратуры управления до автомата контроля каналов
РБМК, м 70
не более 6
не более 2.
не более 1.
220
50(+ 1
2.
3...6
1360
320
1700
от автомата КОНтрОJIЯ каналов
контрольноrо,М
Масса системы, Kr, не более
РБМК до модуля
25
170
2.2.2. Устройство системы контроля
сплошности металла
Система (рис. 2.31) состоит из следующих основных
узлов:
автомата контроля каналов РБМК..} 000; мноrоканальноrо
ультразвуковоrо дефектоскопа CK26 2; устройства
управления 3; аппаратуры управления, сбора и обработки
137
информации системы ультразвуковоrо контроля 4; стойки
5; стенда для настройки 6; узла подrотовки воздуха 7.
Автомат контроля каналов РБМК предназначен для
обеспечения необходимых перемещений преобразователя
вдоль контролируемоrо канала соrласно методике
ультраЗВУКОБоrо контроля. Мноrоканальный ультразвуковой
дефектоскоп предназначен для:
rенерации импульсов возбуждения пьезоэлементов
преобразователя rоловки УЗК;
.. приема и усиления поступающих на пьезоэлементы
сиrналов УЗ колебаний.
Устройство управления предназначено для
управления перемещениями механизмов автомата контроля
каналов РБМК, определения координат перемещений и
передачи их на аппаратуру управления, сбора и обработки
информации системы ультразвуковоrо контроля.
5
/
Рис. 2.31. Общий вид системы контроля состояния
техпОЛО2uческux каНШlов
]... автомат УЗК, 2"мноzокаllальный УЗ--дефектоскоп, 3--
аппаратура управления, 4.. устройство реzистрациu, 5.. стойка,
6.. стенд для настройки и дезактивации, 7.. узел подzотовки
воздуха.
138
В состав устройства управления автоматизированной
системы контроля входят:
1) Блок управления;
2) Пульт управления;
3) Коробка коммутационная;
4) Пульт местный;
5) Комплект кабелей.
Аппаратура управления, сбора и обработки
информации системы ультразвуковоrо контроля
предназначена для управления работой блоков УЗ..
дефектоскопа в соответствии с методикой контроля;
отображения на экране дисплея параметров настройки
блоков дефектоскопа; построения изображения разверток
типа «А», «С» и «МНЕМ О»; обработки сиrналов от
дефектов, накопления результатов контроля на жестком
диске.
В состав аПllаратуры управления входят:
1) Компьютер;
2) Модуль ввода аналоrОБоrо сиrнала;
3) Модуль вывода установок;
4) Модуль реrистраl ИИ максимумов;
5) Кабель межплатный.
Стенд для настройки предназначен для настройки
чувствительности преобразователя перед контролем и
проверки чувствительности при контроле.
Система контроля каналов РБМК состоит из
следующих основных сборочных единиц:
основания; модуля контрольноrо; механизма вертикальноrо
перемещения модуля контрольноrо; кабелеукладчика;
механизма слежения; ловителя с направляющей; rpуза.
Основание является базовой частью системы контроля
каналов РБМК, на которой установлены и закреплены все
сборочные единицы, входящие в состав автомата контроля
каналов РБМК.
139
Блок ультразвуковых преобразователей (УЗП)
присоединяется к модулю контрольному и ВЫПОJIнен в виде
металлическоrо корпуса, в котором размещены
пьезоэлементы из керамики, залитые демпфирующей массой
(рис. 2.32)
f. :'
. ',,,). .0".
..:
.."*. &. . ,.. .
. ' .,'",
: .
, ,
.. .., '0..
1.., .....:.' ;.': .. '.w ',:i! <" h
Рис. 2.32. Блок ультразвуковых преобразователей
Блок ультразвуковых преобразователей предназначен
для контроля циркониевой части ТК и каналов СУЗ с целью
выявления в них различно ориентированных трещин,
которые MorYT зарождаться в процессе эксплуатации
140
реактора, как с внутренней, так и с наружной поверхности
каналов, а также предназначен для:
1) контроля переходников (сталь.. циркониевый сплав);
2) выявления и анализа вертикально .. и rоризонтально
ориентированных трещин в средней части каналов;
3) контроля сварных швов в нижней части каналов суз.
Механизм вертикальноrо перемещения контрольноrо
модуля предназначен для ero перемещения вдоль оси
контролируемоrо канала.
Необходимость выполнения большоrо объема
контроля определила следующие принципы проведения
контроля:
1) весь процесс КОНтрОJIЯ разбивается на две независимые
процедуры .. процедуру сбора и нако ления и процедуру
обработки и анализа данных УЗК;
2) сбор, накопление и предварительная обработка данных
УЗК ОСУll ествляется в реальном времени;
3) обработка 11 анализ данных УЗК осуществляется в
отложеННОl\1 времени.
При определении состава и выборе технических средств
устройства были сформулированы следующие основные
требования, выполнение которых должна обеспечить
система:
1) система должна обеспечивать контроль труб ТК и КСУЗ.
Настройка системы на объект контроля должна
производиться по вводу идентификатора, присвоенноrо
каждому объекту контроля;
2) система должна обеспечить сбор данных УЗК в виде и
объеме, достаточном для воспроизведения процесса
контроля в отложенном времени. Для этоrо траектория
движения механизма и алrоритм ФУНКЦИОНI1рования должны
обеспечить плотность посылок УЗ импульсов, позволяющую
зафиксировать полную информацию о состоянии объекта,
причем в пределах каждоrо отдельноrо зондирования
141
должны быть зафиксированы все данные, относящиеся к
зоне контроля, величина которых превосходит
установленный пороr;
3) достоверность собранной информации, ДЛЯ чеrо должен
быть обеспечен контроль работоспособности основных
узлов системы;
4) накопление данных контроля для последующей обработки
и анализа;
5) отображение в процессе контроля оперативной
информации о ходе процесса, а также отображение
предварительных результатов контроля, включающих
информацию о предполаrаемых дефектах, уровень сиrналов
от которых превысил браковочный;
6) возможность изменения параметров и алrоритма
контроля, а также возможность комаНДНОI'О управления
процессом контроля;
7) воспроизведение процесса контроля любой точки или
фраrмента объекта в отложенном времени с отображением
А и АВ развертки;
8) обработка и анализ данных контроля в отложенном
режиме с представлением псевдоrpафических изображений
дефекта и ero проекций.
В соответствии с принятым методом УЗК и
сформулированными требованиями к системе в ней должны
быть реализованы следующие функции:
1) rенерирование УЗ импульсов и возбуждение
ультразвуковых преобразователей (У3П) в соответствии с
общим алrоритмом контроля;
2) прием любым УЗП возможноrо отраженноrо УЗ сиrнала и
реrистрация ero амплитуды и формы;
3) реrистрация времени прихода отраженноrо УЗ сиrнала;
4) фильтрация отраженных от дефектов сиrналов от помех;
142
5) перемещение УЗП по заданной траектории в
автоматическом и командном режимах и отработка
блокировок;
6) реrистрация координат УЗП;
7) обработка принятой информации и определение
координат, эквивалентной площади, условной
протяженности и ширины дефекта;
8) ВЫВОД обработанной информации в символьной и
rpафической форме, а также в виде протокола;
9) накопление информации, архивацию и сохранение ее в
течение Bcero времени работы объекта, к которому данная
информация относится;
10) восстановление результатов контроля по архивным
данным;
11) тестирование электронных узлов системы.
Структурная схема системы отражает иерархический
двух уровневый принцип построения, что позволяет
распределить фУНКI ИИ установки между ero составными
частями. Верхний уровень иерархии представляет ЭВМ,
которая задает режим работы блокам, находящихся на
нижнем уровне, в соответствии с ОСНОВНЫМ алrоритмом
КОНтрОJIЯ, определяемым объектом контроля. Кроме Toro,
ЭВМ осуществляет обработку данных контроля с
определением параметров дефектов, визуализациlO
процесса контроля в виде условной развертки трубы,
накопление и долrовременное хранеIfие данных контроля,
восстановление результатов контроля по архивным данным,
а также тестирование отдельных узлов системы.
2.2.3. Подzотовка системы контроля к работе
При вводе оборудования системы в эксплуатацию,
обслуживающий персонал должен пройти специальное
143
обучение и получить допуск для работы на этом
оборудовании.
Подrотовка оборудования системы к контролю
производится В реакторном зале. При открытии крышек
ящиков и контейнеров и извлечении оборудования системы:
автомата контроля каналов РБ К, стенда для настройки,
узла подrотовки воздуха, шланrа и комплекта инструментов
требуется провести визуальный осмотр состояния Bcero
оборудования, узлов механизмов, кабелей и убедиться в их
целостности.
у стройство управления, дефектоскоп, аппаратуру
управления, сбора и обработки информации, комплект
кабелей распаковывается из транспортной тары и
устанавливается в пультовую. Проводится визуальный
осмотр кабелей и они прокладываются для подключения к
выносному оборудованию и сети электропитания.
Подrотовка стенда ДJ1Я настройки проводится
установкой и подключением соответствующих стандартных
образцов предприятия (СОПы) и заливкой в стенд
дистиллированной БОДЫ на 100 мм выше верхиеrо саПа.
Производится монтаж кабельной сети соrласно схеме
электрической общей.
В дальнейшем требуется:
1) Подключить узе..l1 подrотовки воздуха к пневмосети
станции и токоподводу модуля контрольноrо и подать в
модуль воздух под избыточным давлением 1,5 Kr/cM 2 .
2) В наладочном режиме от пульта управления,
проверить перемещение подвижных частей автомата
контроля каналов РБМК.
3) Проверить реryлирование скоростей перемещения ОТ
минималЬfIОЙ до максимальной.
4) В реакторном зале, вне площади поверхности
реактора, сделать постамент высотой около 1400мм
(возможно использование в два ряда защитных блоков,
144
демонтированных с аппарата), установить на этот постамент
автомат контроля каналов РБМК и зафиксировать; подать
стенд для настройки и установить ero так, чтобы совпали
вертикальные оси стенда и модуля контрольноrо.
5) Произвести настройку центрирующих роликов.
На стенде, руководствуясь методикой ультразВУКОБоrо
контроля требуется провести настройку преобразователя и
аппаратуры управления, сбора и обработки информации
системы ультразвуковоrо контроля.
Для про ведения контроля, необходимо выставить
контрольный модуль автомата контроля каналов РБМК
напротив контролируемоrо канала на защитных блоках и
застоrIОРИТЬ автомат от перемещений. В случае если
значительная часть защитных блоков Boкpyr
контролируемоrо канала демонтирована нужно выставить
контролируемый модуль с контролируемым каналом
соостно. Для этоrо можно воспользоваться металлическим, с
отбортовкой, настилом размером 2200* lOOOMM И толщиной
2...3мм, оперев этот настил на оставшиеся защитные блоки.
2.2.4. Порядок работы и деМОllша3IC системы
контроля
После проведения операций по подrотовке системы к
работе, при исправности оборудования, можно начинать
работы по контролю каналов.
Перед началом контроля подать в полость
ко нтролируемоrо модуля избыточное давление равное
1,5Kr/cM 2 .
Ультразвуковой контроль каналов осуrцествляется по
методике ультразвуковоrо контроля. Результаты контроля
записываются и хранятся на дискетах.
145
После проведения контроля все оборудование системы
необходимо перенести к месту подrотовки к контролю. На
элементах автомата контроля каналов РБМК произвести
замер активности. При необходимости, провести
дезактивацию.
Демонтировать кабели, протереть и уложить ИХ в
установленные для хранения и транспортировки места.
Разобрать автомат контроля каналов РБМК на
составные части и уложить ИХ в тару на свои места.
Разобрать стенд для настройки и подrотовить к
хранению. Отключить узел подrотовки воздуха и шланrи, и
подrотовить к хранению.
В пультовой всю аппаратуру уложить в укладочные
места и контейнеры, и подrотовить к хранению.
2.2.5. ПрО2раммное обеспечение сбора и
llакопления данных
Проrраммное обеспечение состоит из нескольких
частей, которые осуществляют:
1) тестирование аппаратуры;
2) формирование файлов системных данных;
3) управление механизмом, съем, предварительную
обработку данных УЗК, отображение процесса контроля.
Комплекс nporpaMM по тестированию аппаратуры
состоит из двух основных модулей:
1) модуля предварительноrо тестирования электронных
блоков;
2) модуля тестирования электронных блоков в реальном
времени.
Комплекс проrpамм по формированию файлов
системных данных предназначен для ввода, корректировки
146
и чтения данных, описывающих объект контроля и
механизм транспортирования УЗП.
Ввод данных идет в диаJIоrе с оператором через
видеотерминал ЭВМ. Результатом ввода являются файлы
системных данных: файл механизма и файл объекта
контроля, которые являются входной информацией для
nporpaMM чтения и корректировки данных.
Входной информацией для создания файла,
описывающеrо механизм, являются:
1) тип механизма торпеды, включая количество приводов и
УЗП;
2) относительные координаты УЗП по осям сканирования и
перемещения;
3) уrол ввода УЗ луча;
4) направление ввода УЗ луча;
5) время прохождения луча в призме УЗП. Относительные
координаты УЗП по осям сканирования и перемещения
показывают координату по соответствующим осям
KOHKpeTHoro УЗП относительно репеРI-IОЙ точки трубы.
Уrол ввода УЗ луча есть положительная величина
между направлением ввода луча и нормалью к
контролируемой поверхности.
Наrlравление ввода луча показывает величину уrла
между направлением ввода и положительным направлением
поперечноrо перемещения узп.
Информация по пп. 2 .. 5 вводится для каждоrо узп.
Входными данными для создания файла, описывающеrо
объект контроля, являются:
1) наименование и номер контролируемой трубы;
2) количество фраrментов контроля;
3) описание каждоrо фраrмента контроля. Под фраrментом
контроля понимается участок поверхности трубы,
подлежащий УЗК по заданному режиму с заданными
ВХОДНЫМИ характеристиками.
147
Количество участков, подлежащих контролю,
составляет количество фраrментов контроля. ,.
При описании фраrментов контроля задается:
1) период дискретизации УЗ сиrнала;
2) значение амплитуды поисковоrо уровня;
3) номер блока УЗП;
4) номер и уrол ввода луча каждоrо УЗП;
5) режим контроля;
6) количество каналов и описание каждоrо канала;
7) исходная координата начала контроля;
8) шаr и rлубина сканирования;
9) длина, уrол поворота и скорость перемещения;
1 О) количество и описание элементов траектории контроля;
11) шаr и скорость перемещения при исследовательском
режиме. Период дискретизации УЗ сиrнала задает время
аналоrово цифровоrо преобразования УЗ сиrнала. Значение
амплитуды поисковоrо уровня указывает величину
напряжения в милливольтах, которая соответствует УЗ
сиrналу от минимальноrо обнаруживаемоrо дефекта.
Чтение системных даНI-IЫХ, Оllисывающих механизмы
и объекты контроля осуществляться с ПОМОIЦЬЮ протрамм
чтения файлов объекта и механизма, а коррекция ..
редактированием соответствующеrо файла средствами
v
операционнои системы.
Комплекс nporpaMM по управлению сбором
информации УЗК состоит из следующих основных модулей:
1) модуля упраВJJения механизмом торпеды;
2) модуля управления съемом и предварительной обработки
данных УЗК;
3) модуля отображения информации о ходе процесса
контроля.
Управление механизмом заключается в
формировании траектории движения УЗП в соответствии с
алrоритмом и методикой контроля и реализации этоrо
148
движения через блок управления и блок ПРИВОДОВ. В
зависимости от степени сложности траектории движения
предусмотрено два способа задания траектории. Простая
траектория задается в упакованном виде, который
включает в себя координаты начала контроля, конечные
координаты и шаr сканирования. При распаковке она
представляется в виде ряда последовательных элементов
перемещения (элементов траектории), которые задаются
координатами изменения движения. Сложная траектория
изначально представляется в виде элементов траектории,
которые формируются в виде последовательноrо массива
данных.
Пр о цедура съема и предварительной обработки
данных УЗК заключаться в переЗтIИСИ оцифрованных
значений амплитуды УЗ сиrнала из модуля сбора данных в
оперативное запоминающее устройство ЭВМ и
формировании массива первичных данных, который
переписывается в ВЫХОДНОЙ файл.
В процессе перезаписи первичной информации из
модуля сбора данных в оперативное запоминающее
устройство ЭВМ определяются максимальные значения
амплитуд и значения времени, соответствующие этим
амплитудам. При превышении амплитудой установленноrо
контрольноrо уровня формируется массив дефектных
данных.
Отображение процесса контроля заключаться в
выводе на экран видеотерминала ЭВМ информации о
текущем положении механизма торпеды и о наличии и
параметрах обнаруженных предполаrаемых дефектов.
Алrоритм функционирования проrpаммы управления
съемом информации УЗК приведен ниже. Проrpамма
функционирует следующим образом:
1) задается команда установки механизма торпеды в
исходное положение, при этом значение исходной
149
координаты считывается из файла, описывающеrо объект
контроля;
2) анализируется выполнение указанной команды, и, если
время ее выполнения превышает максимальное время
ожидания Тож, проrpамма формирует отказ в работе и
выходит на диалоrовый режим с оператором;
3) считывается первый элемент траектории из файла,
описывающеrо объект контроля;
4) определяются координаты перемещения и рабочий
привод;
5) задается команда перемещения механизма торпеды с
помощью рабочеrо привода по локальной траектории на
расстояние, заданное абсолютной коордийатой;
6) анализируется время выполнения команды, и
формируется отказ, если время выполнения команды больше
максимальноrо ожидаемоrо;
7) анализируется заполнение буфера данных, считываемых
из оперативноrо запоминающеrо устройства данных и если
буфер заполнится до истечения максимальноrо времени
ожидания Тож, данные УЗК записываются на диск, если
время заполнения буфера преВЫIllает Тож, формируется
отказ;
8) перед записью данных на диск дается команда на останов
работы механизма торпеды;
9) выполняется поблочная запись данных УЗК на диск;
1 О) анализируется, прошла ли торпеда траекторию
перемещения, если нет .. дается команда на продолжение
перемещения;
11) на экран видеотерминала выводятся данные о
местоположении устройства;
12) анализируется время заполнения буфера данных;
13) выполняется проверка на конец контроля;
150
14) если механизм прошел не все заданные элементы
траектории, из файла, описывающеI'О объект контроля,
считывается следующий элемент траектории.
ВВОД данных идет в ДИaJIоrе с оператором через
дисплей и клавиатуру. Результатом ввода являются файлы
системных данных: файл механизма и файл объекта
контроля, которые являются входной информацией для
nporpaMM чтения и корректировки данных.
Отображение процесса контроля заключается в
выводе на экран дисплея информации о текущем положении
механизма и о наличии и параметрах обнаруженных
дефектов.
Процедура формирования протокола контроля
заключается в анализе массива дефектных данных и
предстаВJIении результатов контроля на экране дисплея и в
виде бумажной копии.
Проrpамма rpафическоrо отображения дефектов на
основании базы данных еДИНtIЧНЫХ дефектов осуществляет
по командам оператора пофраrментное отображение
дефектов в трех проекциях. По команде оператора по
любому дефекту текущеrо фраrмента КОНТРОJIируемоrо
объекта выводится отраженный ультразвуковой сиrнал из
,..,
оазы данных ультразвуковых сиrналов.
Выходные данные rpафическое изображение
единичных дефектов в трех проекциях фраrмента
контролируемоrо объекта.. выводятся на экран дисплея.
2.2.6. Методикаультразвуковоzо контроля
состояния металла ТК и каналов СУЗ
Обеспечение требуемой достоверности контроля
средней части ТК и каналов СУЗ достиrается прежде всето за
Счет применения специальных методик контроля
позволяющих с высокой вероятностью обнаруживать в
151
металле каналов эксплуатационных дефектов типа трещин
при ЛIOбой их пространственной ориентации относительно
оси канала.
Настоящая методика является руководством для
проведения работ по контролю состояния технолоrических
каналов (ТК) и каналов СУЗ (КСУЗ) реакторов РБМК
ультразвуковым (УЗ) методом в условиях планово..
предупредительноrо и капитальноrо ремонтов (пир иКР).
етодика разработана с учетом результатов
исследований, выполненных НИКИМТ, и результатов
промышленной эксплуатации систем контроля СК 06 и СК
06М2 на АЭС с реакторами РБМК.
Контроль выполняется с помощью системы контроля
каналов РБМК СК26 (система), разработанной НИКИМТ и
предназначенной для контроля циркониевой части ТК и
каналов СУЗ, верхнею и нижнеrо переходников "сталь
цирконий" ТК.
У льтразвуковой контроль ТК и КСУЗ про водится С
целью выявления:
нарушения сплошности металла циркониевой части
каналов,
отсутствия сплошности по внутренней rpанице
первоrо зубца соединения "сталь цирконий" в верхнем и
нижнем переходниках ТК.
..трещин, раЗБивающихся из несплошности на
внутренней rpанице первоrо зубца соединения в верхнем и
нижнем переходииках ТК
Настройка аппаратуры ПрОБОДИТСЯ по стандартным
образцам предприятия (СОП), установленным в стенде для
настройки.
Чувствительность контроля определяется размерами
искусственных отражателей, выполненных в СОИ.
Контроль выполняется со стороны внутренней
поверхности контролируемоrо канала в иммерсионном
152
варианте На частоте 5 и 1 О Mru. в качестве. контактной
жидкости используется дистиллированная вода
(теплоноситель). Перед проведением контроля АЭС должна
u
выполнить мероприятия по удалению отложении на
внутренней поверхности каналов, мешающих вводу
ультразвуковых колебаний в металл. УЗ преобразователь
состоит из 14 пьезоэлементов (ПЭ), расположенных в
едином корпусе. Схема расположения пьезоэлементов
представлена на рис 2.33. УЗ контроль может проводиться в
двух режимах управления механизмами (автоматическом и
ручном) с управлением как от вычислительноrо комплекса,
так и от выносноrо пульта. При контроле ТК возможен как
комплексный контроль всей средней части канала, так и
отдельных ero частей (ВПТК, циркониевая часть, НПТК).
'. .
'. .
.................. ........................ . ::.::+<.::.:::......::....... . .... .............. ...............
. 8
. 9
+0 t :"; 4
. 7
. 6 t
: 5
13
зt
1t ...,
.".
Рис. 2.33. Схема расположения пьезоэле.ментов в блоке
ультразвуковых преобразователей
в процессе контроля вся информация, поступающая с
ПЭ преобразователя, записывается в память персональноrо
153
компьютера и после окончания контроля выдается в виде
трех проекций контролируемоrо канала с указанием
местоположения и условных размеров обнаруженных
несплошностей.
Контроль проводится из специально подrотовленноrо
помещения при расположении оператора .. дефектоскописта, _
электронных блоков аппаратуры управления и дефектоскопа
вне "плато" реактора на расстоянии не более 100 м от места
контроля.
К проведению контроля допускаются ИТР,
аттестованные в соответствии с ПНАЭ r.. 7 ...010..89
,
прошедшие специальное обучение и получившие
удостоверение на право проведения работ с сцстемой
контроля каналов по настоящей методике в орrанизации,
имеющей разрешение r АН.
Все операторы, выполняющие КОНтрОJIЬ и расшифровку
результатов контроля один раз в rод ДОЛЖНЫ про ходить
периодическую апестацию по про верке теоретических
знаний и практических навыков.
Для Ilроведения подrотовительных, поверочных работ,
а также для хранения аппаратуры, стандартных образцов и
друrоrо инвентаря администрация АЭС должна выделить
соответствующие площади и помещения.
Место работы оператора должно быть обеспечено:
.. подводкой сети nepeMeHHoro тока напряжением 220В
частотой 50rц. Колебания напряжения в электросети не
должны превышать значений, указанных в технических
условиях СК 26 ТУ;
.. шиной заземления;
.. радио и телевизионной связью с местом проведения
контроля.
154
eCTO контроля ДОЛЖНО быть обеспечено подводкой
сжатоrо воздуха (давлением не менее 2 Kr/cM') и подводкой
БОДЫ. Автомат УЗК. расположенный на "плато", реактора
должен сохранять устойчивость положения и быть
зафиксирован тормозом. При отсутствии защитных сборок
N211 необходимо использовать ПОДДОНЫ или настилы.
Автомат УЗ К, аппаратура управления, ультразвуковой
дефектоскоп и дополнительные устройства, входящи:е в
систему, должны быть подrотовлены к работе в соответствии
с руководством по эксплуатации на систему контроля
каналов.
При проведении контроля ДОЛЖfIЫ соблюдаться
следующие условия:
температура окружающей среды, Ос,.....................25 ::1: 5;
относительная влажность, %, не более................. 80:
температура воды в канале, ос, IIe более............... 70.
В процессе контроля не должны проводиться работы,
вызываю[цие резкие колебания напряжения в питающей сети
и работы вызывающие вибрацию автомата УЗК.
ДЛЯ настройки режимов работы, дефектоскопа при
контроле используется комплект сап, который
устанавливается в стенд для настройки.
Контроль циркониевой части ТК и каналов СУЗ
обеспечивает выявление несплошностей, расположенных на
наружной и внутренней поверхностях канала, эквивалентных
ПО своей отражающей способности искусственному
отражателю типа "риска" rлубиной 0.5 ММ. Плоскости
сечений прозвучивания относительно оси каналов
составляют О, 45, 90 и 135 традусов. В каждом сечении
контроль ПрОБОДИТСЯ прямым и однократно отраженным
155
лучами в двух взаимно противоположных направлениях
(рис. 2.34).
Контроль осуществляется в автоматическом режиме
при перемещении преобразователя сНизу....вверх и
одновременном ero вращении BOKpyr своей оси.
t
1
ПЭ5
uэ.].
.. .т.
nЭI-О
.. ПЗ6
!
ПЭ
113:...
nЭ.:2
Рис.2.34. Схема проведения контроля
УЗ контроль циркониевой части ТК и КСУЗ
ПрОБОДИТСЯ с помощью ПЭ 1,2,3,4,5,6,8,9,10,11,12,13,14, rде
ПЭ 3,4,6,9,11,12,13,14, служат для поиска и исследования
дефектов, а ПЭ 1,2,5,8,1 О .. только для исследования.
156
Перемещение преобразователя ВДОЛЬ и вращение ero
во Kpyr своей оси в процессе настройки аппаратуры
осуществлять в ручном режиме управления.
При настройке режимов работы дефектоскопа
необходимо пользоваться "Руководством оператора
ультраЗВУКОБоrо дефектоскопа" СК 26.
При подrотовке к работе установить общий ЦИКЛ
работы дефектоскопа для настройки тактов контроля
циркониевой части каналов.. цикл 7 (СМ. СК 26).
Настройка задержки и длительности развертки каждоrо
такта цикла работы дефектоскопа ПрОБОДИТСЯ так чтобы
наибольшая часть развертки на экране дефектоскопа
соответствовала пути ультразВУКОБоrо импульса в
контролируемом металле.
Настройка чувствительности ПрОБОДИТСЯ в целях
обеспечения выявления несплошностей, подлежащих
фиксации.
При настройке устанавливают следующие уровни
чувствительности:
КОНТРОЛЫIЫЙ уровень .. уровень чувствительности при
котором ПрОБОДИТСЯ оценка допустимости обнаруженной
несплошности по амплитуде эхо..сиrнала и по условной
протяженности. Контрольный уровень соответствует
амплитуде эхо...сиrнала ОТ искусственноrо отражателя типа
"риска" rлубиной 0.5 ММ.
Поисковый уровень .. уровень чувствительности на
котором ПрОБОДИТСЯ поиск и фиксация обнаруженных
несплошностей.
Контроль каналов начинать с нижней отметки и
заканчивать на верхней.
Доставить преобразователь на нижнюю отметку
циркониевой части канала. У становить максимальную
v
скорость вращения и соответствующую еи скорость
157
перемещения преобразователя по вертикали, так чтобы шаr
сканирования составил 4 ММ.
Провести контроль циркониевой части канала в
автоматическом режиме, предварительно установив режим
работы дефектоскопа на цикл поиска несплошностей в
циркониевой части канала.
Признаком обнаружения несплошностей в
контролируемом канале ТК (СУЗ) является наличие в зоне
действия строб импульса 2 любоrо такта цикла поиска эхо...
сиrнала, амплитуда KOToporo равна или превышает величину
поисковоrо уровня чувствительности. При этом срабатывает
автоматический сиrнализатор дефекта (ЛСД) и система
останавливается с указанием по какому ПЭ поступил сиrнал.
При необходимости исследовать поступивший эхо..
сиrнал, необходимо отключить остановку по ЛСД и перейти
в ручной режим управления направлениями и скоростями
ДВlfжения пэп.
Для записи дефектной зоны, в зависимости от
ориеtIтаl ИИ обнаруженной несплошности, необходимо
включить соответствующий цикл работы дефектоскопа (2,3
или 4) с установкой соответствующих скоростей
сканирования пэп.
После окончания цикла записи дефектной зоны канала
(по показаниям индикаторов АСД) включить режим поиска и
продолжить контроль циркониевой части канала.
При достижении верхней отметки циркониевой части
канала система остановится и УЗ контроль будет закончен.
После окончания контроля вся записанная информация
выдается в виде разверток канала типа А, В, С и Д.
При расшифровке записанной информации оценивается
условная протяженность и rлубина обнаруженных
несплошностей.
у словная протяженность оценивается на контрольном
уровне чувствительности, в зависимости от ориентации и
158
месторасположения несплошности (на внутренней или
наружной поверхности канала).
rлубина обнаруженных несплошностей оценивается по
их отражающей способности сравнением полученных эхо..
сиrналов с эхо..сиrналами от искусственных отражателей
типа риска в сап. rлубина несплошностей, обнаруженных
на внутренней поверхности канала оценивается также с
помощью ПЭ 1 О по разнице во времени прихода максимума
эхо..сиrнала от внутренней поверхности и максимума эхо--
сиrнала от "дна" дефекта.
Результаты контроля фиксируются в протоколе
контроля"с указанием местоположения и условных размеров
обнаруженных несплошностей.
Оценка результатов контроля. проводится В
соответствии с нормами, указанными в п. 4.4.2 табл.6 "
РеrJlамеита эксплуатационноrо контроля технолоrических
каналов, каналов СУЗ и rpафитовой кладки реакторов РБМ..
К ".
Несплошность считается недопустимой, если:
.. амплитуда эхо..сиrнала, полученноrо от
несплошности, равна или превышает амплитуду эхо--сиrнала
ОТ риски rлубиной 1.0 мм;
.. амплитуда эхо..сиrнала, полученноrо от
несплошности, равна или превышает амплитуду эхо..сиrнала
ОТ риски rлубиной 0.5 мм и при этом протяженность ее
составляет 8 мм и более.
Контроль верхних переходников ТК (ВПТК) и нижних
переходников ТК (НПТК) обеспечивает выявление
несплошности по первому зубцу соединения "сталь..
цирконий" (раскрытие стыка) (рис. 2.35), а также выявление
трещин, развивающихся из вершины "раскрытоrо" стыка
(рис. 2.36, 2.З7а, 2.376), а также дЛЯ НПТК сборки сб. 31..6 ..
выявление трещин, развивающихся из зоны внутренней
rpаницы соединения "сталь"цирконий" (рис. 2.З8а, 2.386).
159
Контроль осуществляют при ручном управлении
движениями преобразователя. Оценка результатов КОНТРоля
проводится оператором в процессе контроля, а таКже в
отложенном времени по зареrистрированным сиrналам.
При контроле ВПТК или НПТК орrанизуютсSJ
отдельные циклы работы дефектоскопа. Каждый ЦИКJJ
состоит из отдельных тактов последовательной работы. При
УЗ контроле ВПТК используется цикл, в KOTOpO
последовательно работают.. ПЭ 5, 6, 8, 9, rде:
.. ПЭ 5 используется для выявления "раскрытия" стык,.
и включается по совмещенной схеме;
ПЭ 6, 8, 9 используются для выявления трещин If;
включаются по совмещенной схеме.
При УЗ контроле НПТК сборки сб. 31..2 используется
цикл, в котором последовательно работают.. ПЭ 8, 6, 7..6, 9;....'
при контроле НПТК сборки сб. 31 6 ПЭ 6,7 6,9 rде:
.. ПЭ 8 используется для выявления "раскрытия" стыа
и включается по совмещенной схеме;
.. ПЭ 6, 9 используются для выявления трещин.
включаются по совмещенной схеме;
.. ПЭ 7 .. 6 используются ДЛЯ выявления трещи.н .Н
включаются по методу "тандем", rде ПЭ 7 .. излучатель, а ПЭ
6 .. приемник.
160
ПЭ5
а)
б)
!
J
i
.
!
I
i в.ерmй птк
i
7!
i
I
i нер авеющаи , аль
.
.
I
!
I
циркониевый СПЩlВ
нержавеющая сталь
,
i нижний I1TK
I
!
I
I
I
.
Рис. 2.35. Схема выявления несплошностей по
первому зубцу соединения "стШlь..цирконий" (раскрытие
стыка)
161
.
I
I
нержавеющая сталь
цирконий
ПЭб
трещина
Рис.2.36. Схема выявления трещин, развивающихея
из вершины "paCKpblтozo" стыка
162
трещина
I
i
i
i
f
;
j
I
,
!
I
I
t
I
I
ПЭ9
цирконий
треШИ1tА
ПЭ 6 (положеНИ.е 1)
ПЭ б (положение 11)
нерж ею.шая сталь
а.) Эхо",метод
uирКОНИЙ
ПЭ7
I1Э6
б) Метод «тандем»
Рис. 2.37. Схема выявления трещин, развивающихея
из вершины "paCKpblmozo" стыка эхо.. методом и
.методом ((тандем»
163
треUlИ на
ПЭ9
uиркониЙ
ПЭ6 (положение 1)
ПЭ 6 (rюложен:ие 11)
/
нержавеющая сталь
а) Эхо метод
'''о
цирконий
. ПЭ7
трешина
ЛЭ6
Рис. 2.38. Схема выявления трещин, развивающихея
из зоны внутренней zранuцы соединения "стШlЬ--
цирконий "
При настройке режимов работы дефектоскопа
необходимо пользоваться руководством оператора
ультразвуковоrо дефектоскопа СК 26.
164
Перемещение преобразователя вдоль и вращение ero
BOKpyr своей оси в процессе настройки аппаратуры
осуществлять в ручном режиме управления.
При проведении контроля установить преобразователь
в контролируемый канал так, чтобы уровень акустической
оси ПЭ 1 О преобразователя совпал с верхним срезом канала.
у становить координату " У " нижней отметки НПТК
16573 мм. Провести контроль НПТК на выявление
отсутствия сплошности соединения по rранице виутреннеrо
стыка соединения "сталь.. цирконий" в ручном режиме
управления, установив для этоrо удобные для наблюдения за
сиrналами скорости перемещения--преобразователя:
1) включить цикл контроля НПТК,
2) включить такт работы ПЭ" 8 для выявления
"раскрытия" НПТК;
3) переместить преобразователь до появления
характерных эхо..сиrналов от зубцов соединения "сталь ..
цирконий";
4) получить максимальный эхо..сиrнал от первоrо зубца
соедине IИЯ "сталь--цирконий" и остановить перемещение
преобразователя по вертикали;
5) провести контроль, перемещая преобразователь по
окружности на 360 rрадусов и сделать выводы о состоянии
CBapHoro соединения по первому зубцу.
6) зафиксировать амплитуду максимальноrо эхо..
сиrнала и протяженность "раскрытой" части стыка в
rpадусах.
Соединение считается "раскрытым" по первому зубцу,
если амплитуда эхо..сиrнала от Hero превышает контрольный
уровень чувствительности. После окончания контроля ВПТК
вся записанная информация расшифровывается и
фиксируется в протоколе контроля. По результатам УЗ
контроля каналов на основании протоколов контроля
составляется заключение.
165
2.3. Система контроля величины зацепления в
телескопическом соединении BepXHero тракта
технолоrических каналов
2.3.1. Аnшzиз параметров контроля
mелескопuческоzо соединения верхнеzо тракта
технолоzuческux каНШlов
Элементы узла телескопическоrо соединения трактов
топливной ячейки MorYT иметь 2 варианта сочетания
материалов, из которых они изrотовлены (рис. 2.39):
l й вариант для реактора РБМ Кl (КАЭС l) и РБМ К2
(КАЭС 2):
труба в сборе тракта верхиеrо (сб.25 25) изrотовлена из
маrнитной перлитной стали 10ХСНД (непосредственно в
телеСКОIlическое соединение входит втулка 146x18 (дeT.25
30);
... фланец в сборе (сб.21...6) изrотовлен из немаrнитной
нержавеющей стали ОХ18НI0Т (непосредственно в
телескопическое соединение входит труба 133х6 (дет.21...27);
2..й вариант для реактора РБМ..К2 (КАЭС...2) и РБМ..К5
(КАэе..з, КАЭС...4 и КАЭС..5):
... труба в сборе тракта BepXHero (сб.25--25) из маrнитной
перлитной стали 10ХСНД (для РБМ..К2 и РБМ..К5 до
внесения ИЗМ. NQ9 от 11.12.87 r.) или из маrнитной перлитной
стали 10ХНIМ (для РБМ...К5 после внесения изм. NQ9 от
11.12.87 r.);
166
К[jнr::rpYI!ЦИI CxrJt.fbl ({Ея
о
Q)
f--4 10
tз :
о c\s
н
;
о
с,)
с,)
ro
6890
(
. . .
1. . . . . - . .
.
, . . . .1
. . . .
........
. . . .
.::/ Втуш<аусиленшrв
:::::: I части тк (деТ. ЗIJ-4)
П :':':'
Труба BepXH O тракта ТК в
со(]ре (c5.25 25)
/
7155
1 1r
I!...... I
. . . . . .
'. . . .
t . . .
.4.
!:D
7290 11
I="
+ :
1:::) (D
I:?
I
I
+
10 .
N
C\I ·
Фланец 8 сборе {c6.21 26}
" 1515 .
1785
j
о
It 7895
Верхняя часть ТК( сб .ЗО)
. ... BT a усИЛfmnr BE:pxнeR
'iВсrи ТК (1ЕТ. 3 D З)
Е ВIJХНЯЯ плита (cli 01)
8190
'" 'с
ь ...
t
C\I
rрафИТОВ8Я колонна (с6.05)
.. 8440
)1
:)
)Х
...
..
....
v
...
Рис. 2.39. Узел телескопическоzо соединения BepXHezo
тракта тк
167
.. фланец в сборе (сб.21 6) из маrнитной перлитной стали
10ХСНД дЛЯ РБМ..К2 и 10ХНIМ дЛЯ РБМ..К5.
Труба 95х5 верхней части технолоrическоrо канала
(сб.30) изrотовлена из нержавеющей стали 06X18HIOT или
08Х18НI0Т в соответствии с требованиями ТУ 95.5111..79.
Для реакторов КАЭС телескопическое соединение
BepXHero тракта состоит из трубы (дет.21..27) фланца в сборе
(сб.21..6), которая охватывает по леrкоходовой посадке
втулку (дет.25..ЗО) трубы тракта в сборе (сб. 25..25) (рис.
2.40).
I
"""
1
п
=-:
....
1", tt\
i1
....
"ь
f'f')'X:
f'f')
ш
ЛI
Сб.2J--б
Ст./оХСНД
Рис. 2.40. rеомеmрuческие пара..метры объекта контроля
168
При этом в исходном состоянии перед пуском реактора
в эксплуатацию проектное значение перекрытия между
трубой и втулкой равно 225мм. Внутри телескопическоrо
соединения находится верхняя часть ТК (Сб.30).
Контролируемыми параметрами являются:
положение BepXHero торца фланца в сборе (сб.21..6), l..й
контролируемый параметр сечение 1 1;
-- положение нижнеrо края верхней трубы тракта в сборе
(еб.25 25), 2..й контролируемый параметр .. сечение 11 11;
-- положение начала nepBoro коиусноrо перехода втулки дет.
25 30, 3...й контролируемый параметр .. сечение 111 111;
Расстояние между положением BepXHero торца фланца
в сборе (сб.21..6) и положением нижнеrо края верхней трубы
тракта в сборе (Сб.25--25), который обозначается размер «А»,
является основным контролируемым параметром.
Расстояние между положением BepXHero торца фланца
в сборе (сб.21 6) и положением начала первоrо коиусноrо
перехода втулки дет. 25..30, который обозначается размер
«Б», является вспомоrательным контролируемым
параметром. Используя измеренное значение размера «Б»
можно путём пересчёта получить размер «А», а именно
вычитая из известноrо конструкционноrо размера «В»
(330 +2) размер «Б» получается расчётное KocBelIHoe значение
величины зацепления тет размер «А» (В...Б==А). Этот
размер используется в качестве дублирующеrо при оценке и
анализе результатов прямых измерений величины
зацепления ТСТ.
Так как была поставлена задача контроля величины
зацеПJlения ТСТ неразрушающим методом через стенку ТК,
соответственно блок измерительных преобразователей при
контроле должен находиться внутри канальной трубы.
В данном случае пространство от исходной точки
контроля (внутренней поверхности верхней части труБЬJ ТК)
169
до контролируемоrо параметра имеет следующие
особенности:
.. «стенка трубы ТК толщиной 5мм прослойка толщиной
13мм, заполненная азотно..rелиевой смесью.. верхний торец
фланца в сборе (сб.21 6)>> .. l..й контролируемый параметр,
сечение 1 1;
«стенка трубы ТК толщиной 5мм ... прослойка толщиной
13мм расположенная между трубой ТК и трубой фланца в
сборе, заполненная азотно...rелиевой смесью .. стенка трубы
толщиной 4 мм (дет.21..27) фланца в сборе (сб.21..6)>>.. 2...й
контролируемый параметр, сечение 11 .. 11;
... «стенка трубы ТК толщиной 5мм" прослойка толщиной
13мм, заполненная азотно..rелиевой смесью положение
начала первоrо KOHycHoro перехода втулки (дет. 25 30»>
.. 3 й контролируемый параметр, сечение 111 111
2.3.2.Метод измерения величины зацепления в
телескопическом соединении верхнеzо тракта
путем извлечения теХ1l0лоzическоzо канала из
zрафитовой ячейки
До 2001 rода величина зацепления в телескопическом
соединении оценивалась по результатам контроля размеров,
при этом, выполнение этих работ связано с вырезкой,
извлечением и заменой технолоrических каналов.
Ilри этом измерение величины зацепления в
телескопическом соединении фланца в сборе с трубой
BepxHero тракта производится в следующем порядке:
выrpузка ТБС из обследуемой топливной ячейки;
.. извлечение ТК из топливной ячейки;
... измерение с помощью специальноrо перископа или
телевизионной камеры расстояния между верхним торцом
170
фланца в сборе (сб. 21..6) и началом nepBoro KOHycHoro
перехода втулки (дет.25..ЗО) трубы BepXHero тракта в сборе
(сб. 25..25) (размер "Б" в соответствии с п.З.2. Реrламента);
.. расчётная оценка величины зацепления (размер «А») на
основании измеренноrо размера "Б", которая производится
путём вычитания из известноrо проектноrо размера «В»
(330 +2) измеренноrо размера «Б» и получают искомое
значение величины зацепления <<.А» (В Б == А).
Таким образом, величина зацепления трактов
оценивается расчётным путём на основании результатов
измерения косвенных размеров, при этом может иметь место
расхождение с фактическими значениями зацепления ТСТ.
Кроме Toro, данная методика оценки величины зацепления
ТСТ связана с вырезкой и утилизаl ией: «cTaporo» канала и
установки в ячейку HOBoro ТК. Это также связано с
выполнением трудоёмких и дороrостоящих ремонтных
работ, с большими дозозатратам для персонала и спростоем
энерrоблока. При этом из..за малоrо массива данных
невозможно достоверно оценить состояние ТСТ в остальных
топливных ячейках. Требования безопасной эксплуатации
АЭС с РБМК...IООО диктуют прямой контроль зацеПJ1ения
ТСТ, а это возможно только с помощью неразрушающеrо
контроля величины зацепления верхних трактов (контроль
без вырезки ТК, через стенку канала).
2.3.3. Маzнuто..индукциОНIIЫЙ метод контроля
величины зацепления
Маrнитно"индукционный метод выбран ввиду хорошей
проникающей способности маrнитноrо поля через стенку
ТК. Он содержит систему отстройки от основных мешающих
факторов типа коррозионных отложений на внутренней
171
поверхности ТК. На рис.2.41 приведена схема
телескопическоrо соединения с участком канала. Искомый
размер х телескопическоrо соединения связан с размером Ь
соотношением: х + Ь== 330 (мм). Поэтому задача измерения
телескопическоrо зацепления может быть сведена к
измерению координат сечений А и В и определения по ним
размера Ь. При этом узел ТСТ изrотовлен по 1 MY варианту
(фланец в сборе изrотовлен из нержавеющей стали и труба в
сборе BepXHero тракта из маrнитной перлитной стали).
Схема маrнитно"индукционноrо датчика приведена
на рис.2.42. Здесь '. катушка возбуждения 4 с диаметром
намотки D и длиной L rенерирует маrнитное поле,
замыкающееся через трубу 2. Измерительная катушка 5
расположена СООСНО с rенераторной внепосредственной
близости от внутренней стенки канала. Часть маrнитноrо
потока, проходящеrо вблизи оси катушек и замыкаемоrо
через диаметрально противоположные участки трубы 2,
возбуждает в обмотке измерительной катушки эдс Е ,
величина KOToporo связана с током 1 в rенераторной катушке
соотношением:
*
Еп = М jwln, (2.35)
rде м* величина взаимной индукции измерительной
и rенераторной катушек,
w частота возбуждаемоrо маrнитноrо поля.
Тоrда, если пренебречь рассеянием маrнитноrо поля в
стенках канала, и считать, что rенерируемое маrнитное поле
имеет осевую симметрию, то можно получить, ЧТО модуль
* .
величины М обратно пропорционален диаметру трубы 2 Dx
в месте пересечения с осью катушек.
172
;
.,. ." " t " ... .' - -....... .
'" .
'"
. ,......--
.. '\ "..,.,.....
.
.
1
I
I
I
A 1
........1 .
1 i
I I
1 -
" I
81
........., I
I
3 I
t::)
t()
f'C1
I I
f
I ,r.- U
! t
UJ Н)C"I ......
Ц} tU
Рис. 2.41. Схема участка ТК с телескопическим
соединением
1 - ТК; 2 сборка 07; 3 .. направляющий патрубок сб. 21..6.
173
t
5
/
I
L
i
. i
Рис. 2.42. Схема датчика, реШlизующеzо MQZHUтHO"
индукционный метод контроля
Отработка методики контроля ПрОБодилась на макете,
содержащем отрезок ТК ДЛИНОЙ 2м и участок
теJlескопическоrо соединения длиной 1,5M. Блок..схема
установки представлена на рис. 2.43. м arH итн О....
индукционный датчик перемещается с помощью лебедки 2
по оси канала. Осевая координата датчика определяется с
помощью датчика перемещения 3, сиrнал с KOToporo
поступает на самописец 10.
174
, ,
I
4
{О
'7
8
L ..... t
9
Рис. 2.43. Блок..схема установки MaZHuтHOZO метода
конmроля величины телескопическоzо соединения
1 макет телескопическоrо соединения; 2 лебедка; 3...
датчик перемещения; 4 rеиератор тока; 5... rенераторная
катушка;6 приемная катушка;?... узко полосный усилитель; 8..
синхронный детектор; 9.. фазовращатель; 1 О ... самописец.
Сиrнал, пропорциональный ЭДС измерительной
катушки, выделяется с помощью синхронноrо детектора и
поступает на вторую координату самописца 10.
Характерные кривые, получаемые при перемещении
датчика вдоль оси макета, представлены на рис. 2.41. Здесь
величины Е] , Е2 И Ез соответствуют трем различным
175
диаметрам сечения маrнитной части телескопическоrо
соединения.. Наибольший интерес представляет характер
изменения реrистрируемоrо сиrнала при прохождении
датчика участков, соответствующих сечениям А иВ.
Рассмотрим подробнее распределение маrнитных
силовых линий измерительной катушки при прохождении
датчиком участка изменения диаметра контролируемой
трубы (рис. 2.44).
. .
. ,
. I .
t : / .
f , , . t ·
. I I :
. I 1 . I
.' с
;, ::
I .
: " O
., "rL
. .
i
'.
'. '\
'. . ,
i7 ' - i
S/2
Рис. 2.44. Схема распределения Maznuтnblx СШlовых линий
1 ТК; 2 ... датчик; S .. ширина участка изменения
мarнитноrо поля; t!1 изменение диаметра контролируемой трубы;
h расстояние от датчика до внутренней поверхности трубы.
176
Для упрощения предположим, что изменение диаметра
ПРОИСХОДИТ в одном сечении на величину «h. Наибольшее
изменение сиrнала, связанное с искривлением маrнитных
силовых линий будет наблюдаться на участке, имеющем
размер S, связанный с и h соотно шени ем:
S = 2 h (2.36)
Точка переrиба реrистрируемой кривой находится в
сечении, соответствующем скачку диаметра трубы.
Однако экспериментальные результаты показали, что
v
вследствие рассеяния м arHитноrо поля rенераторнои
катушки, реальная ширина переходной области в 3 -- З,5 раза
превышает приведенную величину. В целях улучшения
точностных характеристик была проведена оптимизация
параметров датчика. Для этоrо опробовано несколько
v
вариантов датчиков, в результате чеrо наидено оптимальное
соотношение основных размеров L, D, d, 1, позволяющее
снизить в 2 раза ширину переходной зоны.
Предварительные испытания первоrо опытноrо
варианта датчика с модификацией были проведены на
полномасштабном стенде в ЦЗ--l Смоленской АЭС.
Реrистрация результатов измерений производилось на
самопишущем приборе типа КСПП 4. Устройство
зареrистрировало непосредственно размер зацепления и
сб.О7, а также верхнюю, среднюю и нижнюю втулки ТК,
приваренные с внешней стороны ТК. Отметки от втулок
использовались в качестве реперных при расчёте линейных
размеров величины зацепления в телескопическом
соединении верхних трактов.
В связи с тем, что в устройстве отсутствовала
v
аттестованная система определения линеиных размеров,
поэтому были произведены ориентировочные раСЧ.ёты
величины зацепления исходя из известных размеров втулки
усиления ТК (нижняя дет.за..з 110 мм, средняя дет.30...4 ...
177
265мм И верхняя дет.30..5 .. 680 мм). Измеренный в данном
случае размер зацепления в телескопическом соединении
стенда совпал с исходным (проектным по чертежу) размером
зацепления, устанавливаемоrо при монтаже реактора (225
мм).
Выполненные испытания показали принципиальную
возможность измерения величины зацепления
телескопическоrо соединения верхних трактов с помощью
выбранноrо метода контроля, но в установке требовалось
доработать датчик и ввести аттестованную систему
считывания линейных размеров.
Опробование усовершенствованноrо варианта датчика
(модификация "02") проводилось также в ЦЗ l на
полномасштабном стенде Смоленской АЭС. Положение
датчика определяли с помощью датчика вертикальноrо
перемещения, совмещенноrо с лебедкой. Известно, что зона
сплавления сварных швов вследствие ликвации содержит
повышенное количество ферритной фазы, что обуславливает
местное увеличение маrнитной восприимчивости. При
совпадении оси датчика с зоной расположения втулок
усиления ТК наблюдалось характерное изменение
реrистрируемоrо сиrнала в виде колоколообразной кривой.
Разность между длиной трубы нижнеrо фланца и
указанной величиной дает величину телескопическоrо
зацепления.
Для реЮIизации возможности прямой реrистрации
величины телескопическоrо соединения была
модифицирована схема измерения. Известно, что при
прохождении маrнитноrо поля через проводящую среду
происходит rенерация вихревых токов, и, как следствие,
изменяется фаза реrистрируемоrо сиrнала. При этом в
зависимости от соотношения фаз между током rенераторной
катушки и принимаемоrо сиrнала амплитуда
178
'. 1
реrистрируемоrо сиrнала изменяется при прохождении
датчиком зоны перехлеста, (что наблюдается, однако не
столь значительно).
Модифицированный вариант датчика, позволяющий
зареrистрировать ординату BepXHero торца трубы нижнеrо
фланца, был опробован в экспериментах, проведенных на
КАЭС на каналах 1 блока во время про ведения КПР..96. С
целью оценки влияния коррозионных отложений на
внутренней поверхности каналов на результаты измерения
были проведены сравнительные измерения на каналах,
отработавших 19 лет и на новых каналах. Здесь, в
дополнение к ранее полученным эффектам, наблюдается
переrиб 1 кривой, обусловленный входом в область
телескопическоrо зацепления. Таким образом, расстояние от
точки переrиба А до точки переrиба В позволяет напрямую
получить значение величины "перехлеста" труб. Однако в
приведенных измерениях был использован датчик
вертикальноrо перемещения реохордноrо типа менее
совершенный по сравнению с использованным На САЭС.
Ввиду этоrо точность полученных диаrpамм несколько
ниже. Сравнение диаrpамм, полученных на "старых" и
"новых" каналах, подтвердило работоспособность методики
в условиях наличия коррозионных маrнитных отложений.
Устройство внутриканальноrо позиционирования
блока измерительных преобразователей показано на рис.
2.45. Устройство состоит из корпуса 1 с фиксирующим
винтом 2. С корпусом 1 шарнирно связаны откидные
опорные лапы 3 с винтовыми опорами 4. На верхней части
корпуса 1 установлено опорно поворотное устройство 5 с
датчиком азимутальноrо положения. На подвижной части
опорно поворотноrо устройства 5 закреплены привод
вертикальноrо перемещения 6 с датчиком вертикальноrо
положения и с направляющей 7 шарнирно .. сочленённой
штанrи 8, а также опорное устройство барабана 9. Барабан 1 О
179
связан с опорным устройством барабана 9 параллелоrрамной
шарнирной подвеской 11 и снабжён накопителем кабеля 12
спирально упруrоrо типа. Сиrнальные кабели проходят
внутри штанrи 8.
7 а
I
Рис 2.45. Устройство внутрикапольноzо
позиционирования датчиков (лебедка)
На конце штанrи 8 шарнирно закреплён датчик 13. На
конце штанrи также имеется rерметичный УI-Iиверсальный
разъём (кабельный разъём и разъём штанrа..датчик),
ПОЗВОЛЯЮIЦий при необходимости оперативно производить
замену датчиков (измерителя зазора, зацепления, толщины
стенки, механических свойств и др.). Обработка информации
с датчиков, а также управление электроприводами
позиционирования осуrцествляется от персональноrо
компьютера IBM РС. Перемещение лебедки к месту
180
контроля осуществляется автономно с помощью специально
разработанной тележки без использования крана цз.
По результатам испытания установки измерения
величины зацепления можно сделать следующие ВЫВОДЫ:
1. Разработаны и прошли предварительные
испытания на КАЭС и САЭС опытные образцы устройств
контроля величины зацепления в телескопическом
соединении верхних трактов. Преодолены технические
трудности контроля величины зацепления в условиях
коррозионных отложений на внутренней поверхности
рабочих ТК.
2. Разработана информационно"измерительная система
:на базе IBM РС позволяющая контрол ировать, управлять,
анализировать, обрабатывать и выдавать информацию в
реальном масштабе времени.
3. Разработан rоловной образец опытной установки.
4. Уровень состояния нир и ОКР по разработке
опытных устройства измерения величины зазора и
зацепления в телескопическом соединении верхних трактов
позволяет перейти на стадию изrотовления промышленноrо
образца, проведения ведомственных приёмо..сдаточных
испытаний и внедрения установки в качестве штатноrо
средства контроля на АЭС с РБМК..1 000 с реакторами, у
которых узел ТСТ изrотовлен по 1"му варианту.
5. Недостатком метода является большое значение
переходных процессов в первичных сиrналах от измеряемых
параметров, в связи с чем была неопределенность при
определении значений зацеплений ТСТ. Но в связи с тем, что
с помощью этоrо метод контроля на той стадии разработки не
удалось контролировать величину зацепления по 2",му
варианту сочетания материалов ТСТ (труба в сборе и фланеп:
в сборе изrотовлены из маrнитной перлитной стали) работы с
этим методом контроля были приостановлены.
181
в итоrе из--за плохоrо npocтpaHCTBeHHoro разрешения и
v
низкоя чувствительности метода при контроле величины
зацепления ТСТ в ходе поисковых работ все ранее
разрабатываемые устройства не нашли дальнейшеrо
развития.
2.3.4. МаzнитllЫЙ метод контроля величины
телескопичеСКО20 зацепления
Маrнитный метод основан на измерении маrнитноrо
сопротивления участка ферромаrнитной поверхности и
используется при контроле материалов с маrнитными
свойствами.
Рассмотрим П образный ферритовый маrнитопровод
большоrо сечения, сравнимоrо с ТОJIЩИНОЙ исследуемоrо
издеJIИЯ. В средней части маrнитопровода имеется катушка
возбуждения, по которой протекает переменный ток силой 1
Ампер. Число витков катушки.. N. Эта катушка создает
маrнитодвижущую силу
Е т = 41l · N · 10 · sin mt == Go sin mt . (2.37)
На каждом из полюсов маrнитопровода намотаны
сиrнальные катушки. Обозначим через R и r (z) ... маrнитные
v
сопротивления маrнитопровода и участка z исследуемои
металлической поверхности. При замыкании
маrнитопровода исследуемой металлической поверхностью
поток индукции, проходящей через ферритовый
маrнитопровод, будет равен.
Ф = Е т ... . sin т{ . (2.3 8)
R + r(z) R + r(z)
ЭДС индукции, возникающей в каждой из сиrнальных
обмоток, будет равна:
182
dФ 8 о · m
Е sig = = _.. . .... . cos mt .
dt R + r(z)
(2.39)
Если собственное
маrнитопровода мало по
сопротивлением, ТО
маrнитное
сравнению
сопротивление
с измеряемым
Е: . l1J
E sig :( ) · cos Ю( (2.40)
т.е. эдс ИНДУКЦИИ будет обратно пропорциональна
маrнитному сопротивлению внешней цепи.
При прохождении маrнитноrо потока Ф через
исследуемый образец часть потока рассеивается на
маrнитных неоднородностях внещней цепи (проточки,
уступы и т.д.). Для эффективноrо выделения сиrнала,
связанноrо с рассеянием маrнитноrо потока, ферритовый
маrнитопровод датчика имеет полюса разноrо сечения, а
сиrнальные катушки, размещенные на каждом полюсе,
включены встречно друт друrу и скомпенсированы на
воздухе на ноль. В случае еСЛlf образец однородный, эдс
сиrнальных катушек полностью вычитается и суммарная
ЭДС равна о. При наличии неоднородностей, ЭДС катушек
будет отличаться, и ВОЗIIикает разностная эдс,
пропорциональная величине маrнитной неоднородности
исследуемой металлической поверхности.
Телескопическое соединение верхиеrо тракта
выполнено: по l"MY варианту (труба в сборе из маrнитной
перлитной стали, а фланец в сборе из немаrнитной
нержавеющей стали) и по 2"му варианту (труба в сборе и
фланец в сборе изrотовлены из маrнитной перлитной стали).
Внутри ТСТ расположена труба технолоrическоrо
канала изrотовленная из немаrнитной нержавеющей стали.
Величина маrнитноrо сопротивления телескопическоrо
соединения зависит от координаты Z, поскольку суммарная
183
толщина обеих стальных труб зависит от взаимноrо
перекрытия труб. Поэтому при перемещении блока
измерительных преобразователей по координате Z будет
реrистрироваться электрический сиrнал, создаваемый
маrнитными неоднородностями телескопическоrо
соединения.
Для уменьшения влияния вихревых токов на показания
датчика рабочие частоты в обмотке возбуждения выбраны
низкими в пределах 50 500 rц.
Исходными данными при разработке установки для
неразрушающеrо контроля ТСТ являлись результаты
поисковых научно исследовательских работ во ВНИИАЭС и
МИФИ, проведения предварительных испытаний макетных
образцов на стенде, а также испытания опытных образцов
установок на КАЭС и САЭС.
Поставленная цель работы была достиrнута за счёт
использования современных технолоrий при разработке
преобразователя, электронных блоков, а также разработки
специальноrо проrраммноrо обесrlечеI-IИЯ для анализа и
обработки данных контроля. В результате разработки.
создана установка УКТСТ 11. Структурная схема установки.
и узла телескопическоrо соединения BepXHero тракта
топливной ячейки РБМК 1000 приведены на рис. 2.46.
Установка УКСТ 11 для измерения величи:ны зацепления
телескопическоrо соединения верхнето тракта
технолоrическоrо канала состоит из маrнитноrо
преобразователя, электронноrо блока с платами сопряжения,
устройства позиционирования и персональноrо компьютера.
Преобразователь установлен в блоке измерительноrо
преобразователя в специальном rнезде, позволяющем
ПрОБОДИТЬ точную установку и реrулировку положения
преобразователя в пространстве.
184
пк
6
БЭО
БУД
Схема (<Е»
Труба сборе
(сб.25 2S)
rрафlПOВU копонна
(сб.05)
у
5
Поз. Наименование I
1 Устройство
датчиховое (УД)
Устройство
2 поэиционировlНИJI(уп)
3 Блок электронной
обработки (БЭО)
4 Кабели СВJIЗИ и
.' НИJI
Блок ynравлени-
5 двиraтепем (БУД)
.6 ПерсоНaJIЬНЫЙ
компьютер (пк)
7 Стенд калибровоч-
ный (СI()
Рис. 2.46. Структурная схема установки для контроля
величины зацепления в телескопическом соединении
верхних трактов топливных ячеек реактора РБМК...] 000
(УКТСТ 11)
185
Точность определения размеров и положения
маrнитных неоднородностей зависит от стабильности
скорости перемещения блока измерительноrо
преобразователя, так как в конструкции установки УКТСТ..
11 на данной стадии разработки не предусмотрен датчик
определения высотной отметки блока измерительноrо
преобразователя. Задача стабилизации скорости решается с
помощью высоко стабилизированноrо импульсноrо
источника питания электропривода, в котором электромотор
сам используется в качестве измерителя скорости вращения
в промежутках между питающими ero импульсами тока.
Для дополнительноrо уточнения линейных координат
измеряемых параметров исrIОЛЬЗУЮТСЯ опорные контрольные
ТОЧКИ, расстояния между которыми заданы в чертеже ТК ..
это нижняя (дет.ЗО"З), средняя (дет.30..4) и верхняя (дет.30--5)
втулки усиления (размеры 11 О, 265 и 680 мм соответственно)
и расстояния между этими втулками, а также расстояние
между верХIIИМ ТОРЦОМ фланца в сборе ( сб.21 6) и ero
нижней проточкой (340 мм). Все эти маrнитные
неоднородности хорошо видны на осциллоrpамме и
позволяют уменьшить ошибку измерения размеров А и Б,
связанную с возможной неравномерностью скорости
вращения электродвиrателя. Абсолютная поrpешность
определения размеров А и Б не превышает 2 ММ.
У становка для контроля ТСТ предназначена для
неразрушающеrо реrламентноrо контроля величины
зацепления в телескопическом соединении верхних трактов
без вырезки каналов через стенку ТК. Установка рассчитана
ДЛЯ применения на АЭС с РБМК при расхоложенном
реакторе и выrруженных ТВС.
186
у стаНОБка сохраняет свои технические
характеристики при следующих условиях работы:
1) Требования к объекту контроля:
реактор остановлен, расхоложен до температуры
rpафита 55 0 С;
ТВС из обследуемоrо ТК выrpужена;
.. контроль ведётся при заполненном водой ТК или
опорожненном сухом канале.
2) Условия работы узлов установки, работающих выше
пола центральноrо зала
(блок электронной обработки, блок управления двиrателем,
механизм перемещения и друrие узлы средства доставки
блока измерительноrо преобразователя):
.. среда.. воздух;
.. температура ... 1 О 40 0 С;
.. относительная влая(ность при температуре 20 0 С.. 80%;
.. мощность ионизирующих излучений, не более.. 0,01 Р/ч.
3) Условия работы узлов установки, заrpужаемых в канал
(блок измерительноrо преобразователя, кабель и друrие
вспомоrательные узлы):
... среда
.. температура ...
.. rидростатическое давление
.. мощность ионизирующих излучений ..
4) На внутренней поверхности верхней части канала
(сб.30) возможно наличие слоя накипи и продуктов
коррозии.
5) Максимальное значение мощности дозы raMMa..
излучения в контролируемом канале через 3 суток после
остановки реактора составляет 200 Р/с, через 10 суток.. 140
Р/с, через 30 суток.. 85 Р/с.
Бода;
до 1000C;
до 0,2 МПа (2 атм);
до 200 Р/с.
187
Технические характеристики
Блок измерительноrо преобразователя
.. метод контроля ...
... преобразователь ..
.. количество, ШТ.
.. частота колебаний, кrц
.. ширина зоны контроля, мм ...
v
диапазон измеряемых значении величины
зацепления, мм
маrнитный;
v
маrнитныи;
1 .
,
0,05 6;
20 :1:2.
о 225.
Устройство позиционирования
Скорость вертикальноrо перемещения, мм/сек ... 1 О 100.
Поrpешность определения высотной координаты
верхней части ТК, мм :1:2.
у СТрОЙСТБО И принцип работы установки
Величина зацепления в ТСТ ТК измеряется с помощью
маrнитноrо преобразователя (МП). Этот преобразователь
состоит из трех катушек (возбуждающей, приёмной и
компенсирующей), 1Iамотанных на ферритовом сердечнике и
размещенных в едином корпусе.
Установка состоит из следующих основных узлов:
... блока измерительноrо преобразователя (БИП);
.. устройства позиционирования (УП);
блока электронной обработки (БЭО);
... стенда калибровочный (СК) со стандартными образцами
предприятия (СОП);
... блока управления двиrателем (Б УД);
.. персональноrо компьютера (ПК);
кабелей связи, управления и питания.
Суть заключается в реrистрации маrнитных полей
рассеяния от участков телескопическоrо соединения
BepXHero тракта после воздействия на них переменноrо
188
электромаrнитноrо поля. При этом в качестве
информативных параметров используются изменения
амплитуды сиrнала в местах расположения BepXHero торца
фланца в сборе (сб.21..6) и нижнеrо торца 11'убы в сборе
(сб.25 25) (Рис. 2.40). Данные параметры характеризуют
величину зацепления ТСТ (размер «А»). Кроме этоrо
установка позволяет реrистрировать размер «Б» между
верхним торцом фланца в сборе (сб.21..6) и началом nepBoro
KOHycHoro перехода втулки детали 25..30; входящей в сб.25..
25. На основании результатов измерения размера «Б» можно
получить расчётным путём значение величины зацепления
ТСТ т.е. из известноrо npoeKTHoro размера «В»(330+2)
вычитают размер «Б» и получают размер «А». Таким
образом, с помощью установки можно производить
измерение величины зацепления прямым измерением
(размер «А») или получать косвенное подтверждение о
значении величины зацепления через пересчёт из размера
«Б». При измерении величины зацепления в качестве
базовых реперных размеров используют также проектный
размер нижней дет. 30 3(110..0,87 мм), средней дeT.30 4 (265
O,l мм) и верхней дет.30..5(680 O,2 мм) втулок усиления, а
также проектный размер (2065 +0,1 мм) между верхними
торцами средней и верхней втулок усиления. rраницы этих
втулок, а также друrие неоднородности тракта (сб.07,УШ и
др.) фиксируются установкой и их проектные размеры при
необходимости используются как базовые при
корректировке «масштабной линейки» ПК, на основании
которой про изводится измерение величины зацепления ТСТ
с требуемой точностью. Значения проектных размеров
втулок усиления, расстояния между втулками и друrие
базовые размеры заносятся в nporpaMMY перед началом
измерений как постоянные величины. Данные о скорости
перемещения блока измерительноrо преобразователя,
значения измеренных величин перехлёста (размер «А»),
189
размер «Б» и базовых размеров поступают на ПК в процессе
измерения. На основании анализа измеренной величины
ТСТ, а также сравнения измеренных базовых размеров с
проектными, ПК производит корректировку «масштабной
линейки» и выдаёт окончательное значение величины
зацепления.
Контроль величины зацепления ТСТ ПРОИЗВОДИТСЯ
путём сканирования блоком измерительных
преобразователей участка трубы (сб.30) в месте
расположения телескопическоrо соединения BepXHero
тракта ТК, который закреплён на тросе и равномерно
перемещается с помощью устройства позиционирования.
Блок схема реrистрирующеrо устройства установки
представлена на рис. 2.47 и состоит из следующих блоков:
.. блока электронной обработки;
блока измерительноrо преобразователя;
v
устроиства позиционирования;
блока управления двиrателем;
.. персональноrо компьютера.
Блок электронной обработки осуществляет связь
устройств установки с ПК и предназначен для управления
работой установки, реrистрации, анализа, обработки
результатов контроля по специальной проrpамме с
отображением полученной информации на мониторе ПК и на
индикаторе блока.
В состав блока входят:
микроконтроллер МК..51;
проrpаммируемый rеиератор сиrналов (пrс);
.. предварительный усилитель (ПУ);
декодирующий усилитель (ДУ);
... аналоrо--цифровой преобразователь (АЦП);
источник стабилизированноrо питания (ИСП);
.. жидкокристаллический индикатор.
190
2
УД
пк
5
3
r 1
I I
I I
I МИКРОКОНТРОЛЛЕР I
I МI(-51 I
, I
I I
: I
I
I
I
t
УП
пrс
АЦП
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
,
I
I ИСП
! у.
I БЭ О I
I I
, I
I I
J
4
Пр.У
БУД
ДУ
Рис. 2.47. Блок.... схема реzистрирующеzо устройства
1 блок электронной обработки (пrс проrpаммируемый
rеиератор сиrналов, Пр.У предварительный усилитель, ДУ
декодерный усилитель, АЦП аналоrо--цифровой
преобразователь, ИСП источник стабилизированноrо питания),
2 устройство даТЧИКОБое, 3 устройство позиционирования, 4--
блок управления двиrателем, 5.. персональный компьютер.
191
пrс, работающий ПОД управлением МК..51,
вырабатывает переменное синусоидальное напряжение для
подачи на обмотку возбуждения (ИП). Предварительный
усилитель усиливает входной сиrнал, поступающий с
преобразователя, ДЛЯ ero дальнейшей обработки и
декодирования с помощью ДУ. Обработанный сиrнал по
командам с микроконтроллера оцифровывается с помощью
АЦП с частотой повторения 20 Hz. Цифровой сиrнал с
выхода АЦП считывается МК..51, выводится на индикатор
БЭО и подаётся на вход RS..232 персональноrо компьютера
для дальнейшей обработки. иеп вырабатывает
стабилизированные напряжения + 5B, + 15B, +З0В дЛЯ
питания электрических схем установки.
Блок измерительноrо преобразователя состоит из
корпуса, в котором раСПО..JIожена юстирово'tIная платформа с
маrнитным преобразователем. С помощью юстировочных
винтов можно реrулировать положение платформы
относительно объекта контроля. ИП выполнен в виде трёх
катушек (возбуждающей, приёмной и компенсирующей),
намотанных на ферритовом сердечнике и размещённых в
одном корпусе. Преобразователь предназначен ДЛЯ
возбуждения маrнитноrо поля в стенках элементов тет и
реrистраци:и OTBeTHoro сиrнала. Конструктивно УД
выполнено в виде цилиндра диаметром 79 O,2, в котором
имеются подвижные ролики служащие для ero центровки
относительно вертикальной оси ТК. В корпусе блока
измерительноrо преобразователя имеется также узел для
крепления ero к тросу УП.
Устройство позиционирования ОСУLЦествляет доставку
блока измерительноrо преобразователя к месту контроля и
ero вертикальное перемеLЦение со cтporo постоянной
скоростью в процессе измерения ТСТ. Управление УП и
измерение вертикальной координаты точки контроля
осуществляется с помощью пк и БУД.
192
Устройство позиционирования состоит из механизма
перемещения и cTapTOBoro устройства.
Механизм перемещения предназначен для
транспортировки блока измерительноrо преобразователя по
высоте ТК с помощью электромеханическоrо привода и
лебёдки с тросом. В этот механизм также входит датчик
"" .. v
перемещения, которыи производит отсчет высотнои
координаты нахождения БИП в ТК с точностью + 2мм.
МП обеспечивает:
.. автоматический подъём или опускание БИП на заданную
высотную отметку ТК;
автоматическое отключение МП при достижении БИП
крайних положений (верхний переходник верхний край
тракта);
.. постоянную и стабильную скорость перемещения БИП.
Электромеханический ПрИВОД ЭПВ 150 МТ состоит из
ДВИI"'ателя ДI4Фr, который позволяет изменять скорость
перемеIЦения блока измерительноrо преобразователя в
диапазоне скоростей от О до 100 мм/с. Управление
электроприводом позиционирования осуществляется от ПК
и БУД. При необходимости в МП предусмотрен ручной
привод.
Лебёдка с тросом для вертикальноrо перемещения
блока измерительноrо преобразователя состоит из двух
барабанов, на которые укладывается кабель связи и
rpузонесущий трос с системой фрикционных тормозов для
обеспечения плавности перемещения. Она также
обеспечивает подмотку кабеля без силовоrо на Hero
воздействия, и исключает ero провисание и затирание между
блоком измерителъноrо преобразователя и трубой ТК.
В стартовое устройство входит стыковочный узел и
направляющая труба.
Стыковочный узел предназначен для соединения
CTapTOBoro устройства с верхом тракта (обоймы) ТОIIЛИВНОЙ
193
ячейки. В нижней части стыковочноrо узла находится
безлюфтовое устройство для стыковки с обоймой BepXHero
тракта, обеспечивающее лёrкую и быструю стыковку и
расстыковку CTapToBoro устройства с верхним краем тракта.
Направляющая труба служит для направления
движения блока измерительноrо преобразователя в ТК и
предохранения ero ОТ механических повреждений в
процессе проведения контроля и при хранении.
Направляющая труба также может служить для
дезактивации блока измерительноrо преобразователя после
проведения контроля.
Блок управления двиrателем предназначен для
дистанционноrо управления механизмом перемещения уп.
В состав БУД входят:
схема стабилизатора напряжения;
схема управления электроприводом;
схема коммутации приводом.
Стабилизатор напряжения вырабатывает
стабилизированное напряжение + ЗОБ, необходимое для
питания схемы управления электроприводом. Он собран по
схеме параметрическоrо стабилизатора с эмитrерным
повторителем на выходе.
Схема управления электроприводом предназначена
для формирования сиrналов «пуск... стоп», «реверс» привода
мп. Реrулировка скорости вертикальноrо перемещения
I
осуществляется изменением скважности управляющих
ИМПУЛЬСОВ.
Схема коммутации предназначена для выработки и
коммутации напряжений питания привода механизма
перемещения.
БУД содержит переключатели, обеспечивающие
переключение движения БИП вниз, вверх и останов с
соответствующей светодиодной индикацией, реrулятор
изменения скорости перемещения БИП, а также разъём для
194
соединения блока с уп. Внешний вид блока представлен на
рис. 2.48.
Стенд калибровочный (рис. 2.49) предназначен для
поверки и настройки работы установки перед разовым
контролем партии каналов, повторной проверки установки
после контроля, проверки режимов работы измерительной
аппаратуры установки, а также ДЛЯ отработки навыков
обслуживающеrо персонала АЭС в проведении контроля.
В соответствии с особенностями конструкции узла ТСТ
калибровочный стенд комплектуется стандартными
образцами предприятия (СОП) с двумя вариантами сочетания
материалов ТСТ.
Стенд состоит из слсдующих узлов:
метролоrически аттестованные стандартные образцы
предприятия (СОП);
.. корпус стенда с механизмом установки образцовых
значений величины зацепления в телескопическом
соединении верхиеrо тракта ТК.
Основным узлом стенда является комплект сап,
который в сборе соответствует натурному Фраrменту
конструкции ТСТ.
В комплект входят пять образцов сап:
сап 1, сап 2, сап 3 фраrменты верхней части ТК
(рис. 4.13);
-- сап 4 .. труба в сборе (сб.25--25) изrотовлена из стали
10ХСНД (рис.4.14);
Стандартные образцы в сборе ДОЛЖНЫ имитировать
изменение величины зацепления ТСТ в процессе
эксплуатации ОТ исходноrо значения 225мм до 80мм
(предельно допустимое значение в соответствии с
требованиями реrламента).
195
6
4
5
СТОП ВНИЗ
2!
11
о
10
РErYЛЯТОР
СКОРОСТИ
мм!сех
12
БУД YКTCTIl
ПР.
Рис. 2.48. Внешний вид блока управления двиzателем
(Б УД)
1.. тумблер начала и окончания измерения; 2 тумблер управления
режимами перемещения БИП; 3.. реrулятор скорости движения
БИП; 4 разъём для подключения блока к УП; 5 9 индикаторы
режимов работы механизма перемещения УП; 1 o выключатель
ceтeBoro питания; ll индикатор ceTeBoro питания; 12 держатель
предохранителя.
196
ФраrМ8НТ верхней части тк
(сб.ЗО)
соп 1
СОП 4
Устройство лимБО80е
Труба в сборе (сб.25 25)
Электропривод
Фланец в сборе (сб.21 6)
СОП 2,3
СОП 5
8ерняя плита (сб.О7)
/У СТРОЙСТВО транспортное
Заrлушка с термостатом
Рис. 2.49. Структурная схема стенда КШlибровочноzо
установки для контроля величины зацепления в
телескопическом соединении верхних трактов тк
реакторовРБAfК 1000
197
ф 130Л4
I
--..
""'1
2.S rn iZ/
ф 129
7РJб.a ф J ЭЗ.хб
Ф121
......,
""
.......
Ф1З9ХS
ФJ80 :t З5
Рис. 2.50. Стандартный образец предприятия СОН--1,
СОП..2, СОП..3. Фланец в сборе «РБМ--К Сб. 26..]»
198
.....
1
1
.
r
Ф 140Х4
i
ФJ1Э
Ф 121 А4
,
I
I
.
I
I
.
I
I
i
Ф117М
,
I
Ф 124А7
ф JЗ4.А1
I
I
Рис. 2.51. Стандартный образец предприятия СОП..4.
Втулка (дет. 25..30) трубы в сборе (Сб.2S..25)
199
При изменении величины зацепления использовалось
специальное устройство для имитации усадки rрафитовой
колонны. Это устройство перемещает вниз верхнюю плиту
(сб.О7) с фланцем в сборе (сб.21 6) относительно
неподвижной системы (труба в сборе (сб.25 25) с верхней
частью ТК (сб.30).
Испытания показали, что установка УКТСТ 11
приrодна для проведения измерения в реакторных условиях
величины зацепления тет в ячейках, в которых фланец в
сборе (сб. 21 6) изrотовлен из нержавеющей ста.пи, а труба в
сборе (сб. 25 25) изrотовлена из перлитной стали.
Таким образом, система УКТеТ 11 позволяет в реакторных
условиях измерять величину телескопическоrо зацепления
верхних трактов тк, а также контролировать положение
сборки 07 и оценивать смеll ение rрафитовой кладки в
процессе эксплуатации реактора.
200
2.4. Система визуальноrо контроля
технолоrических каналов и каналов СУЗ
2.4.1. Техническое описание
Система визуальноrо контроля технолоrических
каналов и каналов СУЗ представляет собой оптико..
телевизионный прибор эндоскоп ПВК..58 радиационно"
стоикоrо, водонепроницаемоrо исполнения, состыкованныи
со средствами видеозаписи.
Ранее выпускался прибор модел.и ПВК..2М. Данная
модификация отличается от предшествующей следующим:
а) предусмотрена возможность телескопическоrо
наблюдения. Комплект длиннофокусных объективов (f== 130
и 70 мм) позволяет вести детаJIЬНЫЙ осмотр элементов
peaKTopHoro пространства, находящихся на расстоянии до
пяти метров от оси прибора;
б) изменена конструкция выходной сборки. Теперь она
включает в себя зрительную трубу с 14--ти кратным
увеличением для визуальноrо наблюдения;
в) упразднен лимбовый узел,
изображения на экране монитора
дистанционно (с панели управления
блока) вращением призмы Довэ;
r) вместо видеокамеры применена
высокочувствительная малоrабаритная телекамера Watec
902Н;
а ориентация
осуществляется
коммутационноrо
д) телекамера работает совместно с объективом..
трансфокатором У amano. Управление трансфокацией,
201
диафраrмой и настройкой на резкость осуществляется
дистанционно с Ilанели управления коммутационноrо блока.
2.4.2. Назначение эндоскопа
Эндоскоп ПВК 58 предназначен для дистанционноrо
визуальноrо контроля технолоrических каналов РБМК 1000,
а также может быть использован для контроля оборудования
атомных электростанций в условиях затрудненноrо ДОСТУIlа,
в сильных радиационных полях, в жидких и воздушных
средах. Имеется опыт использования прибора для
дистанционноrо визуальноrо контроля следующих
элементов и конструкций ядерных реакторов канальноrо
типа:
.. peaKTopHoro пространства (пространства между кожухом
rрафитовой кладки и баками боковой заIЦИТЫ через
специальную проходку или обрезанную трубу боковой
ионизационной камеры);
внутренней поверхности технолоrических каналов;
элементов rрафитовой кладки;
несущих метаЛЛОКОНСТРУКI ИЙ и технолоrических
пространств.
Основной целью дистанционноrо визуальноrо
контроля является обнаружение:
коррозионных разрушений OCHoBHoro материала и
сварных соединений;
изменений rеометричеСI<ИХ параметров оборудования;
поверхностных повреждений и дефектов;
посторонних предметов внутри осматриваемых объектов.
ПВК 58 может найти применение для контроля
трубопроводов, сосудов, полостей и т.п., а также для
наблюдения за технолоrическими операциями в бассейнах
выдержки топлива, технолоrических шахтах, хранилищах
радиоактивных отходов и т.д.
202
2.4.3. Технические данные
Основные технические характеристики CMoтpOBoro
при бора ПВК..58 приведены в таблицах 2.3, 2.4 и 2.5.
Таблица 2.3.
Общие параметры
N2 Параметр Единицы Значение
л/л измерения
Длина эндоскопа:
1 максимальная м 2],2
... минимальная м 1,8
2 Диаметр смотровых мм 78
оптических насадок
Размеры передающеrо
3 звена: 1400
рабочая длина мм
58
мм
диаметр
4 Длина кабеля питания и м 30
связи
Параметры сети для
питания CMoтpoBoro
5 лрибора: В 2201: 10%
.. напряжение rц 50::!: 10%
.. частота
Максимальный вес
CMoTpOBoro прибора:
6 в режиме 47
видеонаблюдения Kr
Kr 140
в упакованном для
транспортировки виде
203
Таблица 2.4.
о
птические параметры
N2 Параметр Значение
п/п
Фокусное
1 расстояние 20 40 70 130
формирующеrо
объектива, мм
2 Поле зрения 60 30 20 10
эндоскопа,rpад
Расстояние от
объектива ДО
3 объекта, мм: 1 8 70 287
минимальное 00 00 CIJ 00
максимальное
Таблица 2.5.
у
словия эксплуатации
N2 Параметр Единицы Значение
п/п измерения
1 Температура окружающей ос От +5 до + 1 00
среды
2 Внешнее давление Па Не более 2,5 х 105
3 и HTerp аль ная поrлощенная rp Не более 106
доза 'У излучения
204
2.4.4. Устройство и nринцип работы эндоскопа
Оптико механический тракт прибора (эндоскоп)
собирается из отдельных звеньев, соединяемых между собой
посредством резьбовых стыковочных узлов,
обеспечивающих жесткость и rерметичность (за счет
использования уплотнительных колец из радиационно
термостойкой резины).
Оптические элементы звеньев изrотовлены из
v
радиационно--стоикоrо стекла.
Все элементы электрической цепи эндоскопа (провода
и контактные кольца) конструктивно расположены внутри
оптических насадок, звеньев и видеомодуля.
Оптическая схема прибора ПВК 58 (Рис. 2.52)
представляет собой систему микроскопа--телескопа (в
зависимости от расстояния до исследуемоrо объекта) и
состо.ит из следующих узлов:
.. объектива 1; формирующеrо звена 2; передающеrо
звена 3; зрительной трубы 4; призмы 5; объектива
трансфокатора 6; телекамеры 7; зеркала 8;измерительной
шкалы 9.
Схема работает следующим образом: объектив и
формирующее звено строят изображение предмета в
бесконечности, передающие звенья переносят изображение с
увеличением + 1 х на необходимое расстояние. Поворотное
зеркало позволяет визуально рассматривать изображение
предмета через зрительную трубу. В отсутствие зеркала
изображение передается на видеомодуль, rде призма Довэ
обеспечивает вращение изображения BOKpyr оптической оси
эндоскопа, объектив..трансфокатор формирует изображение
На плоскости светочувствительной матрицы телекамеры.
205
I
......... ... .1..... .......1
4 !
. . Зрительная
9 : труба
1 2 3 8 6 7
. ш...L ....... I........ ..J...................... ........... .l.... . .... ...... ........ ........ ............. ..... ........
: : I : :
i i . , . I i
: , ::
:1 ". . . . : ......... .
, : ! :
t............................. ........... .1.... .......... ........ ..... .......................... i. ...... ...... ...... .... ...1......................... ............ ........... .......... .....
L,...--J L,...--J \. L У
Передающее g Видео модуль
звено о
:х:: с ::r:
X 0..0)
:s: CQ
\о М
О I
е Рис. 2.52. Схем}; оптическая.
Варианты стыковки звеньев и узлов прибора
представлены на рис. 2.57. Эндоскоп укомплектован
четырьмя смеlIНЫМИ объективами с фокусными
расстояниями [:= 20, 40,70 и 130 мм (Рис. 2.53 2.56).
Формирующие объективы
Д 58/20 Д 58/40 Д 58/70 Д 58/130
../.' .
i
л....
, ..
.. .
. ' '/ '".
- '.:(
.
"" .. tI
..
... ..' ......:, 1../
'''0 ,.1
Рис. 2.53.
Рис. 2.54.
Рис. 2.55.
Рис. 2.56.
206
Видеом
.
/ Передаю
щее звено
I
а
T
образное
Режим
окулярноrо
наблюления
Передаю
, . щее звено
( Y . -1
...
\
: -,,-
,.. ..
7 ... ...
....
Формирую
щее звено
Объективы
(f==130, 70 ,40 и 20
'\
/ Торцевая и
t боковая
4ia...
Рис. 2.57. Варианты стыковки узлов и звеньев эндоскопа
207
";;;; -"i ' "" .
Объектив д Объектив д Объектив д
58/20 58/40 58/70
Объектив
Д 58/130
h()
i!ffi
\
.." ,."'- :
. >\, :t'- ...
> 1:
: . :;:"'} '::4
:.. ' i r' 1tб:
;;iB";-, .
i
: :
.
'р-!;.
. ... ..
:
1'1
-'
.; :' :r
l
30\
\
/
min == 8 мм
20 \.
тiп =:: 70 мм
, I
. '..;,; .
min == 287 мм
Рис. 2.58. Примеры использования объективов
Такой набор позволяет осуществлять как
микроскопическое, так и телескопическое наблюдение (рис.
2.58). В комплект оптических насадок входят две насадки
диаметром 78 мм с расположенными в них лампами
подсветки типа KrM 24..150: насадка для боковоrо
208
наблюдения НОБ 78 . (рис. 2. 59)' и насадка для торцевоrо
наблюдения НОТ.. (8 (рис. 2.60). .'йасадки выполняют
функции осветителей .:и защитных окон. Боковая насадка
позволяет вести наблюдение под уrлом 900. Формирующее
звено (рис. 2.61) с объективом строят изображение в
бесконечности, а передающее звено (рис. 2.62) обеспечивает
ero перенос на заданное расстояние.
Рис. 2.59.
Оптическая
пасадка для
боко Bozo
наблюдения
НОБ-- 78
Рис. 2.60.
Оптическая
насадка для
торцевОlО
наблюдения
НОТ.. 78
Рис. 2.61.
ФОРМltрующее звено
> ? }i; ;:;r:
,4! - :1: ';.f c ::
. . . ..
Рис. 2.62. Передающее звено
Телекамера, трансфокатор и призма установлены в
разборном корпусе видеомодуля (рис. 2.63).
209
Рис. 2.63. Видеомодуль
Зрительная труба является телескопической системой,
позволяющей рассматривать изображение предмета с
увеличением 14x. (рис. 2.64).
Т образное звено (рис. 2.65) предназначено ДJIЯ
одновременной стыковки эндоскопа со зрительной трубой и
видеомодулем. у стаНQБка зеркала 7 (рис. 2.52) обеспечивает
ПОБОрОТ оптической оси на 900, что позволяет оперативно
перестроится ИЗ режима Бидеонаблюдения в режим
окулярноrо наблюдения.
Рис. 2.64. Зрительная труба
210
Для телевизионноrо наблюдения следует убрать
поворотн е зеркало (снять крышку с зеркалом с Т... образноrо
звена и установить обычную крышку из ящика с рабочей
оснасткой).
;" <и ; ..
tL ' ,
..... ::....""
..........".
. ' f; ;1,
-:;;;401'0'
Рис. 2.65. Т образное звено
При работе в ВОДНОЙ среде на формирующее звено
насаживаются утяжелители (рис. 2.66) для Toro, чтобы
эндоскоп не всплывал.
в комплект прибора входят также:
набор монтажных ключей (рис. 2.67);
штуцер для проверки звеньев на rерметичность (рис.2.68);
211
... индикатор цепи для контроля цепи питания ламп
подсветки при сборке эндоскопа сверху и индикатор
подсветки для контроля питания ламп подсветки при сборке
эндоскопа снизу (рис. 2.69).
Рис. 2.66.
Утяжелитель
Рис. 2.67.
Монтажные
ключи для
насадок,зве,!-ьев
и
утяжелителей
Рис. 2.68.
Штуцер
Рис. 2.69.
ИндиКQlпоры
цепи и
подсветки
КоммутаЦИОlltIЫЙ блок с кабелем питания и связи
(рис. 2.70) обеспечивает:
... подачу питающеrо напряжения 24В на лампы подсветки;
подачу питания на телекамеру;
передачу видеосиrнала ОТ телекамеры на
видеоаппаратуру;
.. дистанционное управление вращением призмы;
.. дистанционное управление диафраrмой, трансфокацией и
настройкой на резкость.
212
. $
{&/& (;
()
';:;;:'"
;:"i . :, " .. : z , ; ,. ' '
<".,,:' ':::
...... ::- :::.::::;.::::::-
Рис. 2. 70. Коммутационный блок
213
2.4.5. Инструкция по эксплуатации
Перед началом монтажа эндоскопа необходимо
подrотовить рабочую площадку, подоrнать крюк крана и
опустить ero на высоту, удобную для работы оператора;
Поднести к месту сборки упаковочные ящики с
составными частями прибора, распаковать и проверить
комплектность, убедиться в отсутствии внешних
повреждений узлов и деталей;
Соединить коммутационный блок кабелем питания и
связи с видеомодулем, соответствующими видеошнурами
видеомаrнитофон соединяется с телевизором и
коммутационным блоком. Подключить сетевой шнур
телевизора к коммутационному блоку, а сетевой шнур
коммутационноrо блока к сети 220 В. Включить телевизор и
видеомаrнитофон, выбрать режим AN на экране должно
появиться изображение с телекамеры;
Включить тумблер «Сеть» коммутационноrо блока,
при этом подается напряжение на блок питания видеомодуля
и тумблер реrулятора подсветки. Тумблер подсветки
обеспечивает два режима: реrулируемый (при вращении
ручки реrулятора сиrнальная лампа на крышке блока
показывает относительный уровень напряжения на выходе
блока питания ламп подсветки) и нереrулируемый
(максимальная яркость). В среднем положении тумблера
блок питания ламп подсветки отключен;
Перед полной сборкой прибора проверить
работоспособность оптическоrо и видео трактов (ДЛЯ
телевизионноrо способа наблюдения) путем сборки
упрощенноrо варианта прибора: на крюк крана с помощьЮ
стропа и страховочноrо троса подвешивается видеомодуль, к
214
которому пристыковываются формирующее звено, объектив
и оптическая насадка (все звенья затяrиваются ключом из
набора инструментов);
. Каждое оптическое звено перед установкой следует
внимательно осмотреть: проверить наличие уплотнительных
колец и смазки на них;
Любым удобным способом смоделировать условия
контроля (приблизительное расстояние до осматриваемой
поверхности);
Тумблерами «трансфокация» и «фокус» добиться
максимально развернутоrо и резкоrо изображения на экране
теJlевизора. При сильной засветке изображения следует
пользоваться кнопкой «диафраrма», нажатие и временное
удержание которой (вначале диафраrма быстро закрывается и
сразу начинает плавно открываться до максимума) позволяет
установить наилучшую контрастность изображения;
После проверки работоспособности прибора в режиме
теленаблюдения необходимо отсоединить от видеОМОДУ.JIЯ
фОРi\1.ирующее. звено с насадкой и начать установку
передающих звеньев (стыковочные узлы звеньев должны
затяrиваться ключом из набора инструментов);
Индикатором цепи проверять наличие напряжения на
выходе каждоrо наращиваемоrо звена (при включенном
блоке питания ламп подсветки и исправной цепи на
индикаторе зarорается светодиод);
Последними ПРИСТЫI<овываются формирующее звено
объектив насадка (боковая или торцевая). Перед установкой
(снятием) насадки, во избежание ожоrов от ламп,
рекомендуется выключать питание ламп подсветки;
Перед поrpужением в БОДУ для предотвраrцения
Всплытия эндоскопа на ero нижней части устанавливают
четыре утяжелителя: замки утяжелителей открываются
I<ЛЮЧом съемником из набора инструментов;
215
По окончании работ выключить коммутационный блок
и отсоединить ero от сети внешнеrо источника питания,
очистить и дезактивировать заrpязненную поверхность
эндоскопа спиртом (rOCT 18300..87 Спирт этиловый
ректификованный технический высшеrо сорта); Норма
расхода спирта на одну протирку ПВК..58 составляет 0,56 л.
Демонтировать ЭНДОСКОП в порядке, обратном сборке,
оптические звенья закрыть предохранительными крышками
и поместить в соответствующую транспортировочную тару.
В данной модели прибора в зрительной трубе
установлена измерительная шкала, позволяющая с
достаточно высокой точностью производить измерение
Jlинейных размеров наблюдаемоrо объекта в окулярном
режиме работы.
Для ведения окулярноrо наблюдения и измерения
раЗ lеров обнаруженноrо дефекта между видеомодулем и
передаIGЩИМ звеном устанаВJIивают Т.. образное звено ( с
IIOBOpOTHbIl\1 зеркаjl0М), на боковом стыковочном УЗ.Тlе
KOToporo крепится зрительная труба.
Чтобы не находиться в опасной ЗОfIС IlрИ ведении
окулярноrо наБJlюдеIIИЯ, rоризон:таJlьное плечо эндоскопа
удли:няют, устанавли:вая между т образным звеtIОМ и
зрительной трубой необходимое количество передающих
звеньев.
Для Toro, чтобы про извести измерение, необходимо
знать расстояние S (рис. 2.71) от оптической насадки до
измеряемоrо предмета. Если возможно, расстояние S
измеряется непосредственно, в противном случае
определяется из конструкторской документации на
обследуемое устройство.
216
. +....а., :-.
.' ; . :
. ,r$. ;:
.:>;.. .
:j! ;
- . :i;
-
Втулка Тубус окуляра
\ J
_ - : E t_ [; ' : y: _ / .i,:Y: . -. ."
." :1'; '--:--r.:::,}-.:,
Окуляр
' . ,. .
.,., -
. , .
- .
", --...
ч-
Рис. 2. 71.
Определение
расстояния S
Рис. 2. 72. Зрительная труба
в таблице 2.6 приведены значения поrреJlIНОСТИ
измерений для неСКОJ1ЬКИХ значений расстояния s:
Таблица 2.6
S, мм.
Объектив Боковая Торцевая Поrpешность, %
насадка насадка
Д 58/20 1 4 5,1
408 411 11,1
Д 58/40 8 12 4,9
392 396 2,9
Д 58/70 70 75 4,5
343 348 1,2
Д 58/130 287 297 1,2
217
2.4.6. Техника безопасности при работе с
пр и бором
в процессе эксплуатации смотровой прибор ПВК..58
требует aKKYP THoro обращения и правильноrо хранения.
При работе с прибором следует соблюдать следующие
правила:
.. не использовать не предусмотренные настоящим
описанием инструменты и приспособлеl-IИЯ;
.. монтаж прибора производить силами не менее двух
человек;
.. оrpаничивать время использования прибора при
максимальной яркости подсветки в воздушной среде, ввиду
опасности neperpeBa оптической насадки;
руководствоваться соответствующими разделами
отраслевых правил специаЛЫ-IОЙ техники безопаСIIОСТИ;
.. обереrать эндоскоп от проr'иба, который уменьшает
поле зрения и может нарушить l'ерметичность стыковочных
узлов прибора, тем самым привести ero в неrодность. Для
предотвращения деформации стыковочных узлов, IIОЛНУЮ
сборку эндоскопа следует производить в вертикальном
положении, с использованием подъемных механизмов.
218
3. Замена технолоrических каналов и
ремонт канальных ячеек на реакторах
РБМК..I000
3.1. Общие методические подходы к разработке
технолоrий и специальноrо оборудования для
ремонта и замены радиоактивноrо оборудования
на ядерных объектах
При разработке технолоrий и оборудования общая
идеолоrия И подходы к созданию технолоrий и
оборудования учитывает специфи'ческие условия таких
объектов и заключается в следующем:
В зависимости от радиационной обстановки и
трудоемкости выполнения работ выбираются методы
производства работ. Их можно условно раздеJIИТЬ на
дистанционные, полу дистаНЦIfонные и обычные.
Под дистанционными методами понимаются такие
методы, коrда персонал не может находиться
непосредственно в зоне выолненIfяя той или иной операции.
ПОД полу дистанционными методами понимаются
такие методы, коrда персонал находится в зоне производства
работ только часть времени (как правило минимальную),
требующеrося для выполнения данной операции. Например,
установка Toro или иноrо механизма снепосредственным
заходом персонала в зону производства работ, а
обслуживание этоrо механизма в процессе выполнения
операции (резка, сварка) осуществляется с помощью
дистанционноrо пульта управления вне рабочей зоны.
219
Под обычными методами понимаются так.не методы,
коrда персонал находится непосредственно в зоне
производства работ в течение Bcero времени, требующеrося
ДЛЯ выполнения данной операции. При мощностях
эквивалентной дозы в зоне производства работ от 100 мбэр/ч
и выше при меняются только дистанционные методы
ремонта. В диапазонах мощностей 28 100 мбэр/ч
применяются полу дистанционные методы. Обычные методы
применяются в диапазоне мощностей 2,8 мбэр/ч и менее и
только при небольших значениях трудоемкости работ.
При значительной трудоемкости работ от 1000 чел/ч и
более, дозозатраты уменьшаются различными способами
(дезактивация, введение радиационной защиты) до значений
2,8 мбэр/ч или IIереходом на полу дистаlIЦИОННУЮ
технолоrию, если нет возможности снизить мощность дозы.
Кроме мощности дозы излучения и трудоемкости работ
на выбор методов влияют и друrие факторы.
К их числу можно отнести:
возможность физическоrо доступа к месту выполнения
той или иной технолоrической операции;
.. возможность снижения мощности дозы за счет
дезактивации или применения различных видов
радиационной защиты;
... квалификационный уровень работ;
.. орrанизационные возможности использования персонала,
получившеrо дозу 3 бэра за квартал, на "чистых" работах в
остальное время календарноrо rода.
Поэтому при разработке основных технолоrических
решений учитываются все перечисленные факторы,
прорабатывается несколько вариантов технолоrии и
орrанизации работ и выбирается оптимальный, что является
сложнои задачеи, но во MHoroM определяющеи конечныи
успех.
220
Общими правилами для разработчиков
технолоrических процессов являются:
анализ КОНСТРУКЦИИ с точки зрения доступа и
выполнения технолоrических операций с применением
простых механизмов, как стандартизированных, так и
специально разрабатываемых. При этом анализу и
проработке подверrаются технолоrия и объем
подrотовительных работ, обеспечивающих доступ для
выполнения основной операции наиболее простыми
IIриемами и оборудованием, а также оценка дозозатрат при
выполнении работ по различным вариантам;
анализ исходных данных по радиационной обстановке
и возможности ее улучшения за счет дезактивации и
применения радиационной защиты. . При этом всеrда
помнили, что дезактиваци:я дает эффект только в СЛУЧqЯХ
поверхностноrо заrрязнения оборудования радионуклидами,
а учитывая, что при ремонте оборудования приходится часто
сталкиваться с наведенной активностью, дезактивация в этих
случаях не дает результата. Применение радиационной
защиты для улучшения радиационной обстановки
рассматривают всеrда, так как это один из самых простых и
доступных способов снижения мощности дозы, достиrаемый
затратами низко квалифицированноrо тр.уда и дающий
существенную экономию по дозозатратам при выполнении
работ высокой квалификации.
При применении радиационной защиты значительно
упрощаются приемы работ и конструкция оборудования и
оснастки.
Квалификационный уровень работ должен учитываться
с той точки зрения, что любой ядерный объект имеет больше
возможностей привлечения персонала низкой квалификации
и всеrда ощущает дефицит персонала для выполнения работ
высокой квалификации (операторов, слесарей высокоrо
разряда, сварщиков и т.п.).
221
На основании выбранноrо и принятоrо варианта
теХНОЛОI ичеСI<оr'о процесса приступают к конструированию
оборудования и оснастки.
В зависимости от Функциональноrо назначения все
оборудование и специальную оснастку возможно разделить
на следующие классы:
оборудование для механической и термической
разделительной резки (труборезы, фаскорезы, устройства для
сверления, фрезерования, приспособления для
дистанционной и полу дистанционной плазменной и
электроконтактной резки);
специальное сварочное оборудование (различные
сварочные автоматы для сварки и приварки труб, друrих
узлов );
rpузозахватное и такелажно--транспортное
оборудование (захваты, автоматические и
полуавтоматические строповочные устройства, подрывн:ыIe
устройства, кантователи, ловители);
защитные средства и защитные транспортные
контейнеры (специальные защитные кабины, различные
ВИДЫ локальных средств защиты, скафандры, контейнеры
транспортные, леrкие защитные чехлы и т.п.);
механизмы ДЛЯ разборки и ремонта резьбовых
соединений (специальные ключи, rайковерты,
шпильковерты, устройства для вытяжки шпилек, кондукторы
и приспособления для восстановления и зачистки резьб);
специальное аrреrированное оборудование
(манипуляторы, роботы, специальные защитные кабины с
мноrофункциональным набором оборудования);
контрольное оборудование и средства наблюдения
(устройства и приспособления для контроля, перископы,
телевизионные средства наблюдения и т.п.);
прочее оборудование и оснастка
v
спеЦИaJIЬНЫИ мерительныи инструмент,
222
( вальцовки,
заrлушки,
различные зачистные устройства и друrая вспомоrательная
оснастка).
Все ВИДЫ перечисленноrо оборудования и оснастки в
большинстве случаев не являются универсальными.
Вся история создания специальноrо оборудования ДЛЯ
ядерных реакторов характерна тем, что как сами
конструктивные решения отдельных узлов Я.Р. даже одноrо
типа были индивидуальными, так и само оборудование
получалось суrубо индивидуальным. Но упомянутые выше
специфические условия проведения работ наложили
определенные общие требования для разработки этоrо
оборудования. К числу таких требований относятся:
1. Минимально возможная заrpязняемость
оборудования радионуклидами И ero леrкая
дезактивируем ость. Это требование реализуется за счет
выполнения следующих решений:
применения в качестве заЩIIтноrо покрытия оборудования
леrкодезактивируемых материалов;
широкоrо ИСПОJ1ьзования в КОНСТРУКЦИЯХ нержавеIОЩИХ и
КОррОЗИОIIНО--СТОЙКИХ материалов с чистыми обработанными
(полированными) поверхностями, ИJIИ ХРОl\1ирова:нием,
никелированием деталей из уrлеродистых сталей;
предельно возможноrо сокраll ения в конструкции "rлухих"
мест и зон, труднодоступных для дезактивации;
применения полиэтиленовых сильфонов, чехлов и друrих
защитных конструкций для винтовых пар, направляющих и
друrих открытых движущихся узлов оборудования;
надежно rарантированной rерметизацией редукторов,
коробок передач, друrих подобных узлов от попадания
заrрязнений ВО внутренние полости.
2. Леrкоrо или автоматическоrо отсоединения рабочих
орrаиов и узлов оборудования, подверженных наиболее
интенсивному радиоактивному заrpязнению, от остальноrо
механизма, устройства.
223
з. Компоновочные решения механизма ,должны
использовать массивные корпуса станины и друrие узлы в
v
качестве радиационнои защиты оператора, коrда в этом
имеется необходимость.
4. Конструктивное решение узлов крепления, фиксации
механизма в рабочем положении, обеспечивающее
минимально возможное время пребывания персонала в
"rpязной" рабочей зоне.
5. rарантированная возможность извлечения
механизма из рабочей позиции в случаях отказа ero в
процессе работы (дублирование механических приводов
ручными, ручной вывод режущеrо инструмента из зоны реза
и т.п.).
6. Применения в rидравлических приводах в качестве
рабочей cpeДЫ BOДЫ, а не масла.
7. Применения материалов и комплектующих изделий,
устойчивых к радиационному излучен:ию для конкретных
ДОЗОВЫХ наrрузок.
8. rарантированной надежности работы оборудования
независимо от характера ero работы.. разовое применение
или кратковременн:ая работа.
9. Обязательной проверки работоспособности
механизма на макетах и стендах, имитирующих полную или
частичную рабочую обстановку.
10. Поставки оборудования комплектно со стендами
макетами, с целью обязательной повторной проверки ero
работоспособности перед использованием по прямому
назначению и подrотовки и обучения персонала приемам
работы на данном механизме.
1. Поставки оборудования в rерметичных ящиках...
к.онтейнерах, которые обеспечивают ero сохранность.
224
3.2. Замена обойм
Такая операция предусматривалась в технолоrическом
процессе замены ТК, как предшествующая извлечению ТК
из ячейки. Кроме Toro, замена обойм была вызвана также
переходом на более надёжные винтовые пробки вместо
шариковых, поставленных на первые блоки РБМК.
Технолоrия замены обоймы является ОДНОЙ из
наиболее простых ремонтных операций, выполняемых на
реакторе, так как производится практически полностью из
Ц3 на небольших rлубинах и требует очень KpaTKoro
пребывания peMoHTHoro персонала в «rpязных» зонах
н:ижней части реактора.
Разработана следующая технолоrическая
последовательность работ по замене обоймы.
Все работы выполняются на остановленном реакторе.
Ячейки, на которых необходимо заменить обоймы,
разrружаются от ТБС с помощью машины РЗМ, а затем ТК
отсекаются от подачи охлаждающей БОДЫ со стороны prK
путём закрытия клапана ЗРК. Оставшуюся в ТК воду
удаляют, а канал просушивают продувкой сжатым воздухом
(рис. 3.1+3.4). После установки внутрь ячейки защитной
пробки приступают к работам по демонтажу обоймы. Эти
работы выполняют в следующей последовательности:
определяют место расположения cBapHoro шва приварки
обоймы и реrистрируют размер от торца обоймы до cBapHoro
шва в журнале, настраивают механизм резки обоймы на этот
размер, устанавливают механизм на тракт, фиксируют ero и
производят отрезку обоймы. После удаления механизма
резки и очистки места реза от стружки, с помощью
специальноrо захвата подрывают и извлекают обойму из
тракта мостовым краном. Транспортируют её к месту
складирования.
225
После этоrо в тракт устанавливают специальную
заrлушку, а затем фаскорезом производят обработку кромки
на тракте ПОД сварку (рис. 3.5). Очищают место реза от
стружки и заrpязнений, контролируют обработанную кромку
на соответствие чертежам, а в случае необходимости
дорабатывают кромку (рис. 3.6). После сдачи этой операции
ОТК заменяют заrлушку на защитную пробку и приступают
к монтажу новой обоймы. Учитывая, что обоймы поступают
с завода с монтажным припуском, они проходят
предварительную механическую обработку с учётом Toro,
чтобы отметка торца обоймы после её приварки к тракту
соответствовала проекту. Далее очищенную и обезжиренную
обойму устанавливают с помощью захвата и электрическоrо
MOCTOBoro крана на штатное место и удаляют захват. После
проверки проходимости обоймы калибром, проверяют
отметку торца обоймы и всю операцию сдают ОТК.
Устанавливают сварочный автомат и заваривают сварной
шов и после удаления сварочноrо автомата зачищают
усиление сварочноrо шва и проверяют размер усиления
калибром (рис. 3.7). Затем качество сварочноrо шва
контролируют 'у просвечиванием и УЗК. При
удовлетворительных результатах на ЭТОМ работы по замене
обоймы закаlIчиваются. В случае обнаружения дефектов их
исправляют. Аналоrичным образом заменяют друrие
дефектные обоймы, включенные в план данной остановки
реактора на ремонт.
226
Обойма ве хиеrо
тракта
с обоймой
Заrлушка
Ф1чs
Ф/ЗО
без обоймы
Рис. 3.1. Установка зazлушки на верхний тракт.
227
18,858
18,623
18,642
Рис. 3.2. Осушение ТК с обоЙМой BepXHezo тракта
1 .. обойма BepXHero тракта;
2 приспособление для удаления воды из тк
228
-.
......
t.1)
Рис. 3.3. Отсечение ремонтируемой ячейки от барабан--
сепаратора
229
IL!pап спецканализации
peaKTopHoro помещения
3
..,
1
4
Рис. 3.4. Осушение ТК через корпус расходомера.
1 заrлушка; 2 корпус расходомера; 3 ЗРК; 4 prK
230
Фаско ез
А
А
i .
Рис. 3.5. Обработка торца тракта
231
---4..5
I
\
J
.../., I ../ "o,/II S" I
...,.. ;/I;S- (//1 L f4J!JS" J
ФJ32 +1),/
,
""!
акт
Ф 120
Рис. 3.6. Соединение обоймы с трактом
(разделка кромок под сварку)
232
Кали б
т акт ТК
Рис. 3. 7. Контроль проходны-м КШlибром
233
3.3. Замена сильфонных компенсаторов
Замена сильфонных компенсаторов не носит MaccoBoro
характера в планах ремонтных работ на реакторах РБМК и
выполняется в единичных случаях.
Технолоrическим процессом на замену сильфонных
компенсаторов предусматривается два варианта:
}...ый вариант СК заменяется при сохранении ТК;
2"'0Й вариант СК заменяется при замене ТК.
Оба варианта нашли применение в практике ремонтных
работ, хотя технолоrия имеет некоторые различия при
производстве работ. Рассмотрим технолоrическую
последовательность работ при замене СК по l",му варианту,
коrда ТК остается в реакторе. После разrpузки топлива из
ячейки, rде намечена замена СК, ТК отсекается от подачи в
иеrо охлаждаЮlI ей воды путём закрытия ЗРК и осушается по
одному из принятых способов. Все дальнейшие работы
выполняются из подаппаратноrо помещения в следующей
технолоrическойпоследовательности.
С помощью специальных труборезов отрезают калач от
ТК, а затем от трубы НВК на её вертикальном участке (рис.
6.8, 6.9). После удаления калача, внутрь ТК и трубы НВК
устанавливают специальные заrлушки и подrотавливают
механизмы для резки уrловоrо шва приварки сильфона к ТК
и YCOBoro соединения «СК нижний тракт}). Перед срезкой
уrловоrо шва на ТК устанавливают специальный фиксатор,
удерживающий втулку СК от её сползания вниз после срезки
шва. Для срезки уrловоrо cBapHoro шва используются
несколько модификаций резательных механизмов, хотя они
и предназначены для выполнения одной операции, но они
учитывают варианты замены СК, коrда ТК сохраняется и
коrда заменяется. Для варианта, коrда ТК сохраняется,
234
врезание резцов в тело ТК допускается не более 0,3 мм, а в
случае замены ТК механизм обеспечивает сквозную
разделительную резку cBapHoro шва и тела канальной трубы.
После отрезки уrловоrо шва и удаления фиксатора, с
помощью уже друrоrо механизма срезают усовый шов
приварки сильфона к нижнему тракту (рис. 3.10,3.11). Далее
с помощью специальноrо устройства захватывают,
подрывают и извлекают СК (рис. 3.12), выrружают СК из
устройства и транспортируют к контейнеру для
последующеrо захоронения. После этоrо зачищают места
резки и проверяют калибрами посадочные места ДЛЯ новото
СК (рис. 3.13, 3.14). При зачистке мест резки тщательно
удаляют специальные защитные покрытия (краска,
металлизационное покрытие алюминием), так как остатки
покрытий приводят в последующем к дефектам сварных
ШВОВ. НОВЫЙ СК после расконсервации и входноrо контроля
устанавливают в упомянутое ранее устройство, 110дают к
ремонти:руемой ячейке, центрируют ero с трактом,
устанавливают в проектное положение и прихватыIаютT ero к
тракту в 2 x точках электросваркой, после чеrо устройство
удаляют из зоны работ. Установку СК сдают ОТК и с
помощью спеЦl1альноrо автомата или ручной арrонодуrовой
сварки заваривают усовый сварной шов «тракт сильфон»
(рис. 3.15). Затем с помощью специальноrо подъёмника
выполняют растяжку сильфона и после этоrо прихватывают
втулку сильфона к ТК. Удаляют подъёмник и заваривают
сварной уrловой шов. Сварку уrловоrо шва выполняют или
специальным сварочным автоматом или вручную. Качество
сварных швов проверяют внешним осмотром и на rелиевую
плотность, а при обнаружении дефектов их исправляют.
После окончательной приёмки качества сварных швов
приступают к сборке и приварке калача, для чеrо вначале
удаляют заrлушку из ТК и специальным фаскорезом
производят разделку кромок и обработку ТК под сварку (рис.
235
3.16, 3.17), удаляя металлизационный слой покрытия с
наружной стенки ТК на величину 7 1 О ММ от торца канала.
Аналоrичным образом подrотавливают и обрабатывают
трубу НВК (рис. 3.18). После сдачи подrотовки кромок ПОД
сварку ОТК калач состыковывают с трубой НВК и тк при
помощи центраТОРОБ (рис. 3.19) и прихватывают
электросваркой и снимают центраторы. После этоrо
устанавливают сварочный автомат и поочередно выполняют
сварку швов сначала калач ТК, а затем калач труба
НВК (рис. 3.20). ПрОБОДЯТ внешний осмотр и 'у контроль
сварных швов, rидравлические испытания сварных швов
совместно с контуром МПЦ.
236
(},050
2
5
1
А 1.
А
. 6 "
тк
7
Рис. 3.8. Отрезка КШlача от тк
1 .. ТК; 2 тракт ТК;
3 механизм резки калачей и уrловоrо шва сильфона;
4 .. труба НВК; 5 фиксатор; 6 .. ТК; 7 .. калач
237
...Q050
4 {l./О
4
А
Труба
НВК
Ось сва р ното
шва
Калач
Рис. 3.9. Отрезка калача от трубы НВК
1 механизм резки; 2 .. калач; 3 .. тракт ТК; 4 труба НВК
238
:О5щ
2
4
... 2, 920
5
1
$-
УстановказаrлуUIКИ
. в тубу НВК
ба НВК 057х3 5
3,I"O
Рис. 3.10. Срезкаусовоzо соединения СWlьфона с трактом
1 .. сильфон сб. 26 3; 2 .. упор; 3 .. тракт ТК;
4 .. резец; 5 .. механизм резки нижнеrо тракта
239
Установка заrлушки в
тк
А \
2
. .
.. 3. ОЧО .. ;.; . . ;;
.-. ..
. 1I!. I!!!!8
..... - ----.......
3
JI"(}
А
f
<01
Втулка
сильф она
тк
Заrл у шка
Рис. 3.11. Срезка шва приварки сильфоnа к ТК
1 фиксатор; 2 .. втулка сильфона; 3 .. механизм резки
240
Рис. 3.12. Демонта3IC СШlЬфОННОlО компенсатора тк
сб. 26..3
241
'"
Рис. 3.13. Зачистка посадОЧНО20 места под сильфон в
242
ни:жнем тракте
..0,050
т акт тк
сб.26
ф ..'11, s. Ф4 1"
"
.. 2,920
Рис. 3.14. Контроль посадОЧНОlО .места под СШlьфон в
нижнем тракте
243
O.050
1
*
? Q)J)
2
3
Рис. 3.15. Приварка СUJlЬфОllа ТК сб. 26..3 к тракту тк
сб.26
1 тракт ТК сб. 26;
2 .. сильфонный компенсатор ТК сб. 26 3;
3 .. сварочный автомат ОДА зrмс (СЛ..406М2)
или CA 161M2, или СА 576.08
244
3
-- :: -
.---
,-_..'
-т--- . ..
2
1
воздуха
Рис. 3.16. Разделка низа ТК под сварку с калачом
1 ... фаскорез дЛЯ ТК и труб НВК; 2 ... ТК;
3 8w сильфон ТК; 4 .. Тракт ТК; 5 .. труба НВК
245
тк
. 58G11
s2' 58! (1*
tJ
"*
с"(
...
lIf)
1-
t:)
тк
*
N .*
1, 5"01%
.,.
57,6"0,2
10!: i']ql*
Вариант 1
Вариант 2
ПОД ручную сварку
ТК <1J580 11*
057,6*
I.Q
I'f'\
"'
t::::J t:::J
... ;.
t:::)
Кала
Вариант 1
Под автоматическую сварку
Вариант 2
Рис. 3.17. Разделка фасок под сварку
246
1
Подвод воздуха
А
Ручная сварка
3.5*
50*
...
.
ч5t-Z-10 1
А
Автоматическая сварка
3.5*
iO*
N
...
ч t'Jq'
Рис. 3.18. Разделка фасок под сварку на трубе НВК
1 фаскорез дЛЯ ТК и НВК; 2 ТК; 3 .. тракт ТК; 4 .. труба НВК
247
4
5
3
6
Место стыковки
1
Рис. 3.1.9. Центровка и прихватка «мача с ТК и трубой
НВК
1 калач (труба 060х5,5 мм 08X18HI0T, масса 3,6 Kr);
2 ТК; 3 сильфонный компенсатор; 4 тракт ТК;
5 труба НВК, 6 .. центратор
248
2
4
ШОВ NQ 1
ШОВ N22
./
3
..6 ...
I ........
1
--3,355
Рис. 3.20. Приварка КШlача
1 калач; 2 .. тракт ТК; 3 .. ТК; 4 труба НВК;
5 сварочный автомат ОДА зrмс (СА..406Мl)
249
3.4. Замена технолоrических каналов
Замена каналов на реакторах РБМК является ОДНОЙ из
самых сложных и объёмных ремонтных работ в процессе
эксплуатации реакторов.
Технолоrия замены ТК в каждом конкретном случае
имеет ряд существенных отличий, учитывающих исходное
состояние ТК перед ero заменой, а также принципиальные
отличия по орrанизации ремонтных работ для случаев
единичной и массовой замены ТК.
В данном разделе рассматривается штатная технолоrия
единичной замены ТК.
Все работы по замене ТК осуществляются на
остановленном реакторе после выrpузки ТВС из
заменяемоrо ТК.
Первой операцией является отсечение ТК от контура
мпц. Эта операция осуществляется по нескольким
вариантам:
установкой заrлушки в патрубок ПВК изнутри тракта;
установкой заrлушки на соответствующую трубу ПВК
изнутри барабана сепаратора;
.. вырезкой в свободном месте трубы ПВК (катушки) и
установкой заrлушки на трубу ПВК со стороны барабана
сепаратора;
созданием ледяной пробки в трубе ПВК.
После этоrо про водят подrотовительные работы в Ц3,
включая установку пластиковоrо или пленочноrо лотка от
заменяемоrо ТК дО БВК, и подrотовку средств техническоrо
оснащения. Затем ТК освобождают от заполненной в нём
БОДЫ И осушают. Удаление воды из ТК осуществляют или
через проходную заrлушку, устанавливаемую вместо ШАДР,
или выдавливают воду из ТК через верхнюю заrлушку,
устанавливаемую в тк (рис. 3.21). Осушку ТК производят
путём продувки через канал сжатоrо воздуха.
250
Следующей крупной операцией в общем
технолоrическом процессе замены ТК является демонтаж
обоймы верхиеrо тракта. Эта операция осуществляется в
соответствии с технолоrией, описанной в разделе 4 «Замена
обоймы». После демонтажа обоймы IIриступают к
демонтажу ТК. Эти работы выполняются в СJlедующей
последовательности: в подреакторном помещении в зоне
производства работ замеряют уровень у .... излучения и, при
необходимости, устаllавливают дополнительную
биолоrическую защиту на калачи, соседние с заменяемым
ТК; подrотавливают и доставляют к месту производства
работ механизмы и оснастку, необходимую для этой работы.
Первой операцией является отрезка ТК от трубы НВК.
Эту операцию осуществляют по двум йариантам: вый
С сохранением ка.лача (в этом случае делают только один рез:
калач ТК); !rIQPой с заменой калача (в этом случае
делают два реза: ТК калач, труба НВК калач). Затем с
помощью резательноrо механизма срезают уrловой шов
приварки втулки сильфона к ТК, предварительно фиксируя
втулку сильфона от отскока в процессе срезки уrловоrо шва
с помощью специальноrо устройства. После этоrо свободные
концы l"'К и трубы НВК (калача) закрывают заrлушками, а на
нижний тракт устанавливают специальный шибер и
полиэтиленовый чехол (мешок) для сбора просыпей,
которые образуются в процессе извлечения ТК из ячейки
реактора. Затем приступают к срезке YCOBoro cBapHoro
соединения тpaKT ТК (верхняя часть реактора), для чеrо
вначале удаляют из тракта защитную пробку, затем с
помощью электрическоrо MocToBoro крана устанавливают в
ячейку резательный механизм, настраивают ero и срезают
усовый шов приварки ТК к тракту (рис. 3.22). Для
выполнения этой операции станции располаrают
механизмами различных конструкций (MP 306, И..SSО), но
наиболее удобным является механизм Л..S50, так как он
251
обеспечивает одновременно подрыв ТК в процессе срезки
шва, что является ero преимуществом, несмотря на большую
массу в сравнении с механизмом MP 306.
После срезки шва, механизм удаляют из тракта и
устанавливают в колено трубы ПВК специальную заrлушку,
которую вводят через тракт с помощью специальноrо
устройства (рис. 3.23). Затем зачищают кольцевую канавку
(рис. 3.24) и осматривают зону канавки с помощью
телекамеры или перископа на предмет наличия в ней
стружки. Наличие продуктов резки в канавке не допускается,
поэтому эту операцию в случае необходимости ПОВТОРЯЮТ. В
случае, коrда срезку YCOBoro соединения выполняют
механизмом МР..306 или нет уверенности в подрыве ТК
механизмом Л--550, операцию подрыва ТК со cBoero
посадочноrо места осуществляют с помощью специальноrо
подрывноrо устройства, развивающеrо усилие до 25 т
(рис.3.25). После 'подрыва ТК с посадочноrо места на тракт
устанавлив'ают опорную стойку с защитным чехлом, внутрь
тк вводят захват (рис. 3.26) и извлекают ТК электрическим
мостовым краном в полиэтиленовый чехол, транспортируют
ero к бассейну или к станку рубки, извлекают захват из ТК.
Усилие извлечения ТК оrpаничивается 1 О Т, поэтому
Д.llЯ ero контроля между крюком крана и захватом
устанавливается динамометр.
ТеХIlолоrическим процессом допускается извлечение
тк из ячейки в 2 этапа подъём до уровня пола ЦЗ и
опорой ero на вилку, с последующим ero извлечением и
транспортировкой в бассейн выдержки. I1рактика
выполнения работ по замене ТК показала, что основная
часть заменяемых каналов извлекается совместно с
установленными на нём rрафитовыми втулками и кольцами,
но не редки случаи, коrда ТК извлекается «rолым», т.е. без
rрафитовых вту.пок и колец. В этих случаях выполнению
дальнейших работ по замене ТК предшествует операция по
252
расчистке ячейки ОТ оставшихся в ней rpафитовых колец и
ВТУЛОК.
Учитывая, что состояние сорванных с ТК колец и
ВТУЛ.ОК может быть самым различным, технолоrическим
процессом предусматривается несколько методов их
удаления и соответствующие средства техническоrо
v
оснащения этои операции:
захваты для полноrо удаления Bcero столба колец и втулок;
захваты для частичноrо по высоте удаления столба;
захваты, использующие липкие мастики для удаления
осколков различных размеров (рис. 3.27);
буровой станок и бурильные штанrи с различным
инструментом для случаев заклинивания колец и втулок в
ячейке.
В каждом конкретном случае используются или
отдельные методы или их сочетание.
После полноrо уда.пения колец и втулок состояние
ячейки и rpафитовых блоков проверяют путём осмотра
перископом РВП..489 или телевизионной установкой ТСУ..24
(рис. 3.28). Контроль состояния столба rpафитовых блоков
выполняют Ба всех случаях, т.е. и тоrда, коrда ТК извлечён
совместно с втулками и кольцами. При осмотре ячейки
реrистрируют в формуляре все обнаруженные дефекты: не
совмещение блоков, сколы, трещины и Т.П. Затем с помощью
специальных захватов устраняют обнаруженные смещения
блоков, поочерёдно приподнимая их на высоту 1 o 15 м и
продувая зазоры сжатым воздухом (рис. 3.29). После
установки столба rpафитовых блоков в проектное положение
осаживают стальную плиту и фланец в проектное положение
(рис. 3.30). В случае, коrда усадка rрафитовых блоков по
высоте достиrла предельной величины, для исключения
расцепления узла соединения фланца с трактом последний
развальцовывают до 0132 (рис. 3.31) с помощью
специальной вальцовки. После этоrо выполняют
253
контрольные обмеры диаметра ячейки и кривизны
rрафитовых колонн и реrистрируют эти данные в
формуляре. По результатам этих измерений принимается
дальнейшее решение о расточке отверстий rpафитовых
блоков.
Расточку BHYTpeHHero диаметра rpафитовых блоков
(калибровку) выполняют или с помощью специальноrо
фрезерноrо устройства или с помощью специапьной
протяжки (рис. 3.32, 3.33). В любом случае отсос rpафитовой
ПЫЛИ, образующейся в процессе калибровки ячейки,
обеспечивают с помощью вакуумной системы, включающей
в себя насос РМК и соответствующий фильтр.
После этоrо проверяют проходной диаметр ячейки и
удаляют сборник просыпей в нижней части тракта.
Окончательную проходимость ячейки проверяют калибром,
осматривают и проверяют сильфонный компенсатор. На
этом работы по демонтажу ТК и подrотовке ячейки к
монтажу HOBoro ТК заканчиваются и составляется
промежуточный акт.
Учитывая, что в практике работ по демонтажу тк
MorYT быть елу'чаи, коrда максимально разрешённых усилий
срыва и извлечения ТК. 25 т недостаточно, технолоrическим
процессом предусматривается несколько вариантов удаления
тк с предварительной ero резкой на месте установки в
реакторе. Для этих целей разработано несколько
модификаций механизмов, два из которых обеспечивают
продольную резку циркониевой трубы ТК (рис. 6.34) по всей
длине (высоте), а часть механизмов поперечную резку
трубы по частям на различных rлубинах. Кроме Toro,
технолоrией предусматривается также и обуривание
канальной трубы снаружи с помощью бурильноrо станка и
специальноrо инструмента.
Монтаж HOBoro ТК выполняют в следующей
последовательности. Вначале проверяют и дорабатывают
254
:;
посадочное место в тракте ПОД новый тк (рис. 3.35 + 3.37),
для чеrо удаляют из тракта защитную пробку, осматривают с
помощью перископа или ТСУ...24 посадочное место в тракте
ПОД ТК проверяют калибром (0121) и, в случае
необходимости, обрабатывают посадочное место
специальным механизмом, предварительно установив в
тракт захватом стружкосборник (рис. 3.38).
После обработки посадочноrо места ero протирают
(обезжиривают), проверяют калибром и удаляют из тракта
стружкосборник предварительно отсосав из Hero
образовавшиеся продукты обработки вакуумным шланrом,
после чеI'О вновь устанавливают в тракт защитную пробку.
Новому ТК, намеченному к монтажу, ПрОБОДЯТ входной
контроль и испытания и навешивают ero в Ц3 на rребёнку
над механизмом отрезки концевика ТК. Намечают место реза
концевика, отрезают концевик и ПрОБОДЯТ обработку кромки
тк в соответствии с чертежом (рис. 3.39, 3.40). После этоrо
ПРОИ3БОДЯТ подрезку уса, предварительно замерив и
рассчитав величину подрезки. Эту операI ИЮ выполняют
резательными механизмами, коrда ТК висит на rpебёнке в
ЦЗ или коrда ero установили в тракт на вилку, т.е. на уровне
пола Ц3, при этом принимают соответствующие меры по
обеспечению непопадания стружки внутрь ТК, устанавливая
в иеrq специальную заrлушку. После окончательной
подrотовки ТК ero устанавливают на штатное место в
тракте, досылая ero специальным приспособлением для
осаживания, так как на все ТК свободно садятся на
посадочное место. С помощью специальноrо
приспособления замеряют величину превышения уса ТК над
трактом. В случае, если это превышение составляет более 0,5
мм и попытки осадить ТК не приводят к положительному
результату, ПрОБОДЯТ подрезку уса на величину превышения
кромки. Эту операцию выполняют одним из механизмов,
предварительно устанавливая заrлушки, rарантирующие
255
непопадание стружки внутрь ТК. После подрезки кромок и
проверки точности обработки чертёжным допускам,
очищают кольцевую канавку от стружки, и полость
обработки продувают сжатым воздухом при установленной
заrлушке на патрубке трубы ПВК, и обезжиривают сварное
соединение. Осматривают полость тракта на отсутствие
стружки перископом или ТСУ 24 и установку ТК сдают
ОТК. С помощью электрическоrо MocTOBoro крана подают и
устанавливают в тракт специальный сварочный автомат и
сваривают усовый шов TpaKT ТК (рис. 3.41). После заварки
шва извлекают сварочный автомат, осматривают сварное
соединение и сдают сварной шов ДЛЯ у контроля. После
получения удовлетворительных результатов у контроля
cBapHoro шва (рис.3.42) удаляют заrлушку из патрубка ПВК,
а затем при ступают к сборочным и сварочным работам в
нижней части реактора. Вначале собирают и заваривают
уrловой шов сильфон тк И проверяют ero на
rерметичность rелием. После этоrо собирают и сваривают
сварное соединение ТК калач, предварительно выполнив
раздеJIКУ и зачистку сварното соединения и сдачу качества
работ ОТК. Затем выполняют у контроль этоrо CBapHoro
соединения.. В случаях, коrда замена ТК выполнялась с
отрезанием калача, новый калач пристыковывают к ТК и
трубе ВК, производят сборку, прихватку и приварку калача к
тк и трубе НВК и после контроля сварных швов работы
сдают ОТК.. После этоrо систему канал калач промывают
ВОДОЙ и 11родувают сжатым воздухом, используя
специальные устройства, удаляют из корпуса расходомера
заrлушку и устанавливают на штатное место ШАДР.
Проводят входной контроль новой обоймы, в случае
необходимости её дорабатывают, обеспечивая проектную
отметку торца обоймы, устанавливают, приваривают и
Jf{}"tIтролируют соrласно технолоrии, изложенной в разделе 4.
Затем восстанавливается система охлаждения ТК (ПВК),
256
про водятся rидравлические испытания новых сварных швов
(ТК, обойма, ПВК, НВК) в соответствии с
эксплуатационным режимом проводятся работы по
'"' <L.*
восстановлению спецпокрытии в раиане сварных
соединений и ТК сдаётся под заrрузку в Hero ТБС.
3.5. Технолоrия замены ТК из Ц3
Был разработан технолоrический процесс и
оборудование, обеспечивающее замену ТК без захода
персонала под arlrlapaT. В соответствии с этим
технолоrическим процессом все операции по замене ТК
осуществляются из ЦЗ, при этом отреЗItа ТК в нижней части
выполняется выше шва приварки сильфона к тк
специальным резательным механизмом изнутри ТК на
rлубине 20 м, а последующая сварка осуществляется
сварочным автоматом изнутри на указанной rлубине. Хотя
весь комплект этоrо сложноrо оборудования для замены ТК
из ЦЗ был изrотовлен, испытан и отлажен на заводе, на
станции в реальных условиях он апробирован не был. Тем не
менее этот технолоrический процесс и оборудование
являются перспективным для демонтажа ТК при выводе из
эксплуатации реакторов РБМК, если таковая операция будет
признана необходимой.
257
. . :ir:'.......... в трап
,. . .
спецканализации
От маrистрали
сжатоrо воздуха
П р испособление д ля
удаления БОДЫ из ТК
1 !, ооа
.' . . ..,
, \; .
: : , :
I I : ;. : ,
ii ' :.;
. :::::
"" I :I:;' '
S ',' S
I I&. : i'Jjf
S _, ;:..r!!i
;".'. .--;
..' _. ..
Рис. 3.21. Осушение ТК без обойм-ы верХllеzо тракта
258
К элект р осети
с:::::::>
I
I .
4
3
2
1
Рис. 3.22. Срезка усовО20 соединения каНШlа с тактом
1 .. технолоrический канал сб. 12; 2 -- УСОБое соединение канала
с трактом;
3 .. тракт ТК сб. 25; 4 .. механизм резки шва ТК Л 550.004 или
МР..ЗО6
,
259
2
I &, БJtR
t
Рис. 3.23. Установ/{а заzлуш/{и в трубу ПВК
1 досылатель; 2 заrлушка; 3 тракт ТК сб. 25;
4 технолоrический канал сб. 12.
260
{& бltJ
1
3
4
Рис. 3.24. Очистка канавки тракта
1 устройство ДЛЯ очистки кольцевой канавки тракта;
2 тракт ТК сб. 25; 3 кольцевая канавка тракта;
4 технолоrический канал сб. 12
261
15.0 5
<;182
3
L
4
1
2
Рис. 3.25. Подрыв ТК
1 пневмоrайковерт; 2 .. устройство для подрыва ТК;
3 .. тракт ТК сб. 25; 4 .. подрываемый технолоrический канал сб. 12
262
.
На кр юк к р ана ll З
через динамометр
&.2ОО
3
2
'. 1
r.
(
J
I
!
i
2 :
С'У)=
:
I
4
1
Рис. 3.26. Демонта:нс тех1l0лоzuческоzо КQНШlа
1 .. извлекаемый технолоrический канал сб. 12; 2 захват;
3 стойка опорная с защитным чехлом дЛЯ ТК;
4 .. кольца зажима чехла.
263
11 . . - J . -: /а "IJР
. V-- .. 7 / / / . I
,/ " .' '. . ;'
7
.
rlllf
I . :
. t .
i . .
f . I
1 .
6
5
4
3
2
Рис. 3.27. Извлечение из кладки боя zрафитовых колец
. захватом ОР 2183
1 .. плита; 2 извлекаемые сколы колец и втулок;
3 rерметик BrO..} (ОСТ 38.03238..81); 4 стакан;
5 .. поршень; 6 .. крышка; 7 плита.
264
1& 6"2
2
', 3
Рис. 3.28. Осмотр zрафитовой Юlадки
1 тракт ТК сб. 25; 2 rpафитовая кладка;
3 телекамера ТСУ 24 или перископ РВП 489
265
1
Воздух
Азот
...-.....q
3
2
IЦМJ
Рис. 3.29. Установка zрафuтовых блоков в проектное
положение
1 rрафитовая кладка; 2 устройство для установки блоков
в проектное положение; 3 тракт ТК сб. 25
266
1
2
.{D.б50
3
Рис. 3.30. Установка верхней плиты в проектное
поло:нсение
1 захват для плиты; 2 ... тракт ТК сб. 25;
3 фланец в сборе сб. 21 6; 4 плита; 5 rрафитовая кладка.
267
5
4
1
1
..............
.r::.
€
j
3
I 0131... 13 1, g
..8 Ф 132. А 7
/
268
2
1
Рис. 3.31. Развальцовка тракта
1 rрафитовый блок; 2 .. защитная плита;
3 фланец в сборе (сталь 08Х18НI0Т);
4 .. верхний тракт ТК (сталь 10ХСНД);
5 верхняя биолоrическая защита (сх. «Е»)
t
t
It
4
{ц 650
I .
.
i
i
2
1
Рис. 3.32. Кшzибровка zрафитовой кладки
(вариант 1)
1 тракт ТК сб. 26; 2 .. rрафитовая кладка;
3 .. плита; 4 .. тракт ТК сб. 25;
5 инструмент для калибровки ячейки 0114.
269
. '"<-:..--:-='........"...., .
17 . ' I \.
(: о.' 'f. -
i
4
1 5ltl
2
Рис. 3.33. Кшzибровка zрафитовой кладки
(вариант 2).
1 тракт ТК сб. 26; 2 прошивка проrpеССИВНО I'Рупповоrо
резания И 706.000; 3 тракт ТК сб. 25;
4 став калибровочный ПР 364000.
270
. I
! !
,1
!1
. 11
)
',,- ,.).
"- :,)
" ;j
" '\.!'!
5
6
2
1
. 1Q.
I
. . /К пылесосу ПП..4М
. /.. или К РМК
....1 t
Рис. 3.34. Продольная резка циркониевой части
mеХНОЛО2uчеСКО20 капала
1 .. шиберное устройство; 2 ... тракт ТК сб. 26;
3 .. rpафитовая кладка; 4 .. фреза 063х2;
5 .. rоловка для резки циркониевой части ТК;
6 .. rрафитовые втулки, кольца.
271
.)
3
1
2
Рис. 3.35. Контроль посадОЧНО20 места под ТК в верхнем
тракте
1 калибр для 0121 АЗ; 2.. тракт ТК сб. 25; З захват.
272
.. ..
18. of{2
/5.0.&5
r-
2
Рис. 3.36. За;нер посадОЧНО20 места под ТК
1 измеритель высоты уса тракта; 2 .. тракт верхний сб. 25.
273
rt)
--
..О'.. ."
.... . .... ."'"'.. ..
9()().
...;...........
"
1
I.S.IJЗS*' - !; : '; ;., /1ftJ -.
; _ - Iltii р. - _ : I .
1
it
2
Рис. 3.37. Замер высоты уса тракта
1 устройство замера величины уса тракта; 2 тракт верхний
сб.25.
274
. 1":-.
2 -
3
{505J
1
P,IC. 3.38. Зачистка посадОЧНО20 места под ТК в верхнем
тракте
1 стружкосборник; 2 зачистной инструмент; 3 штанrа.
275
. "
" .
I . .
. "
I .
Место
. f
\
11"
(O/J)
Механизм
резки
Новые ТК
с::::>
'!
Рис. 3.39. Отрезка пU3ICHeu части ТК в Ц3
276
. . :
.
.-.
\ I f
Р! J
,
f А
I
,
. 1
J
, .
I t .
. t
.0".0
. . . .
е
QJ,
rm
r.A.
i
\
Механизм
кромок
(080
I rtj
Рис. 3.40. Разделка кромок ТК под сварку в ЦЗ
277
Усовоесое д инение
1
3
...:1
Рис. 3.41. Заварка усовОlО соединения ТК с верхним
трактом
1 тракт ТК сб. 25; 2 .. технолоrический канал сб. 12;
3 rоловка сварочная CA 378Ml ИЛИ система «Канал»,
или СА 584.
278
]
3
4
Рис. 3.42. РадиО2рафическuй контроль приварки ТК 1<
тракту
1 тракт ТК сб. 25; 2 rамма дефектоскопическая установка
«Дрозд» ;
3 радиационная rолавка; 4 .. технолоrический канал сб. 12
279
3.6. Массовая замена ТК
Технолоrией предусматривается выполнение
следующих основных операций:
.. демонтаж блоков плитноrо настила;
выrpузка ТБС;
.. осушение ТК с установкой заrлушек в корпус ШАДР;
.. установка заrлушек в трубы ПВК с временным понижением
уровня воды (или через верхний тракт при замене ТК с
осушенными барабан ..сепараторами);
срезка и удаление обойм;
.. отрезка "калача" от ТК;
срезка ycoBoro шва ТК .. тракт;
.. очистка канавки тракта;
.. извлечение ТК;
.. установка заIl{ИТНОЙ плиты в проектное положение;
.. расточка или прошивка rpафитовых блоков до peMOHTHoro
размера;
.. восстановление компенсирующей способности BepXHero
тракта;
... зачистка посадочноrо места под новый ТК;
... обработка HOBoro ТК дО проектноrо размера (срезка
припусков );
установка HOBoro ТК;
.. подрезка HOBoro ТК в верхней части до совпадения кромок
тк тракт под сварку;
.. очистка канавки тракта;
.. сварка YCOBoro шва ТК .. тракт;
... разделка кромок верхиеrо тракта;
.. доработка и очистка калача;
.. заварка уrловоrо шва ТК .. сильфон И приварка калача;
.. доработка обоймы в проектный размер;
.. промывка ТК и НВК;
;.;
,
280
1 '
>: . ::1
..
... замена заrлушек на ШАДРы в prK;
извлечение заrлушек из патрубков ПВК.
Перед началом работ в Центральном зале
монтировались дополнительный мостовой кран,
rpузоподъемностью 5 т, на рельсовом пути OCHoBHoro
MocToBoro крана, козловой кран rрузоподъемностью 1 т над
реактором, металлоконструкции для развески новых ТК и
длинномерноrо инструмента. Необходимость монтажа
дополнительных rрузоподъемных механизмов в ЦЗ была
вызвана тем, что в случае использования только OCHoBHoro
крана ЦЗ значительно удлиняется время простоя реактора
при выполнении этой работы. В реакторном и
подреакторном помещениях были оборудованы специальные
обслуживающие площадки, смонтированы вспомоrательные
устройства и приспособления для выполнения ремонтных
работ, а также коллекторы C)l(aTOrO воздуха для питания
механизмов резки.
Замена ТК и расточка отверстий в кладке l..ro
энерrоблока ЛАзе ВЫПОЛI-IЯЛИСЬ циклами,
продолжительность которых распределялась следующим
образом:
l..й 7 7..й циклы 68 77 ТК, продолжительность 12 ...;-. 24
суток; 8..й -7- 18..й циклы.. 98 .. 105 ТК, продолжительность 13
-7 17 суток; 19..й цикл.. 69 ТК, продолжительность 13 суток.
В начале каждоrо очередноrо цикла, 4 + 5 суток
занимали подrотовительные работы, включающие в себя:
демонтаж ПЛИТНОI'О настила, извлечение ТБС из заменяемых
тк и установку их в бассейн выдержки ТБС, установку
заrлушек в отводы труб ПВК, извлечение расходомеров
ШАДР и установку вместо них проходных заrлушек.
По завершении подrотовительных операций
приступали собственно к ремонтным работам, которые
выполняли в такой последовательности:
.. отрезка и демонтаж обоймы верхиеrо тракта;
281
... осушение ТК со сбросом воды из НИХ в трапы
спецканализации;
... отрезка калача от ТК;
срезка уrловоrо шва сильфонноrо компенсатора с
одновременным перерезанием нижней части ТК;
срезка YCOBoro соединения тк с верхним трактом;
... подрыв, извлечение и установка ТК в станок для
последующей отрезки ero нижней части;
заrрузка ТК в БВК (бассейн выдержки каналов);
.. очистка кольцевой KaHaBK тракта от стружки;
про верка состояния защитной стальной плиты, имеющей
толщину 200 мм, и при необходимости установка ее
проектное положение;
крепление на втулке СИЛЬфОНRоrо компенсатора
пластиковоrо мешка для сброса rpафитовой крошки;
... осмотр столба rpафИТОБОЙ кладки, очистка зазора между
блоками кладки от сколов rpафита и установка блоков в
проектное ПОJlожение;
... измерение диаметра отверстий в столбе кладки;
... расточка отверстий в rpафитовых блоках;
... измерение диаметров расточенных ячеек;
развальцовка нижнеrо торца трубы BepXHero тракта;
... измерение высоты "уса" тракта и зачистка цилиндрической
поверхности BepXHero тракта перед установкой ТК;
отрезка при пусков на нижнем участке HOBoro ТК и
обработка образующихся кромок под сварку;
обработка кромки калача ПОД сварку и очистка ero
внутренней полости;
установка HOBoro ТК;
... измерение высоты кромки "уса" ТК над трактом;
...подрезка выступающей части кромки "уса" ТК ... тракт;
.. очистка кольцевой канавки тракта от стружки;
... заварка усовым швом соединения ТК... тракт;
... контроль заваренноrо шва;
282
.. разделка кромок верхиеrо тракта под сварку;
.. подтяжка втулки сильфонноrо компенсатора и приварка ее
кТК;
приварка калача к ТК;
.. установка обоймы верхиеrо тракта, вварка ее в тракт и
зачистка CBapHoro шва ДЛЯ обеспечения возможности
проведения УЗД;
.. контроль качества уrловоrо шва, а также швов приварки
обоймы;
.. промывка и продувка ТК и ПВК;
.. замена проходных заrлушек расходомерами ШАДР;
.. ИЗВJlечение rJIУХИХ заrлушек из патрубков ПВК в барабане
сепараторе.
Первоначально демонтированные ТК (Bcero 700 штук)
после отрезания нижних частей помещались в БВК. В
дальнейшем был задействован комплекс для рубки ТК, с
помощью KOToporo производились отрезка нижней части ТК
и рубка центральной части на отрезки ДЛИНОЙ по 0,4 М.
rрафитовые втулки и кольца снимали с
демонти:рованных ТК в специальном контейнере,
размещенном в БВК. Отрезки центральной части ТК
складывали в "моrильник". Верхние и нижние части тк
(ДЛИНОЙ по 3 м) отправляли на дезактивацию. Одновременно
с заменой ТК предусматривалась и замена нижних
сильфонных компенсаторов. Однако, поскольку, результаты
оценки состояния четырех демонтированных сильфонов
показали, что они сохранили свою р ботоспособность, было
решено остальные компенсаторы не заменять.
Надо отметить, что непосредственно перед началом
ремонта и в процессе выполнения первых циклов замены в
технолоrический процесс и в проект производства работ
было внесено мното изменений и уточнений. Необходимость
в этом определялась фактическим наличием peMOHTHoro
оборудования на станции, степенью ето rотовности,
283
уточнением условий ero применения, а также опытом
проведения первых ЦИКЛОВ замены. Изменения в
технолоrическом процессе оФормлялись в виде специальных
извещений, а в отдельных случаях в виде технических
решений. При выполнении работ по замене Т К и расточке
отверстий в блоках rрафИТОБОЙ кладки использовалось
большое количество (более 150 наименований) резательноrо
и сварочноrо оборудования, ремонтной оснастки и
контрольно измерительной аппаратуры.
Так, для подрыва технолоrическоrо канала
применялось выполненное на базе пневмоrайковерта
специальное устройство, развивающее усилие подрыва ДО
300 кН, для извлечения cTaporo, установки и осаживания
HOBoro канала специальный захват, развивающий усилие до
150 кН, захват для извлечения rpафитовых втулок, подтяжки
сильфонноrо компенсатора, очистки кольцевой канавки от
СТРУЖКИ после срезки ycoBoro соединения и среза
выступающей кромки уса канала и т.д.
Для расточки отверстий в rрафитовых блоках
применялось, как устройство с электроприводом МОЩНОСТЬЮ
2 кВт, специальной фрезой и отсосом продуктов резания
(rрафитовая крошка, пыль), так и метод калибровки ячеек
прошиванием, который выполнялся с использованием
специальных ПРОIllИВОК и rруза.
Измерение полученных диаметров отверстий в блоках
осуществлял ось специальным механизмом с поrрешностью +
50 МКМ.
Кроме Toro, проходимость отверстий в rрафитовых
блоках после расточки (ПрОllIИВКИ) контролировалась
специаЛьным калибром, а визуальный осмотр производился
С помощью телевизионных систем.
Во избежание расстыковки труб BepXHero тракта и
фланца в сборе, что возможно при усадке rpафитовых
284
блоков, был применен метод развальцовки нижнеrо конца
втулки BepXHero тракта.
В результате этоrо наружный диаметр нижних концов
втулок увеличился со 13 О до 131 131,8 ММ.
Качество выполнения каждой операции
контролировалось с помощью специальных контрольных
приспособлений.
ассовая замена каналов на 1 блоке Ленинrрадской
АЭС с полным восстановлением диаметральных зазоров
между топливными каналами и rрафитовыми блоками
выполнялась с 28 июля 1989 r. по 23 июня 1990 r.
Блаrодаря постоянной работе занятых в решении задач
специалистов по оптимизации технолоrическоrо процесса,
продолжительность ремонта была сокращена ДО 291 суток,
по сравнению с расчетными 341 сутками.
Непосредственно на реакторе в 5 ти сменах работало
около 150 человек, задействовано более 130 видов
peMOHTHoro оборудования и осна тки. Средняя
продолжительность ремонта одной ячейки составила 4,1
часа.
Опыт ремонта показал полную возможность ero
проведения и возможность совмеlцения этой работы с
модернизацией и реконструкцией друrоrо оборудования
энерrоблока.
Впоследствии аналоrичная работа при замене каналов
была успешно осуществлена на друrих блоках ЛАзе и
Курской АЭС.
3.7. Радиационная ситуация и дозозатраты
После остановки реактора на ремонт радиационную
обстановку формировало у излучение радиоактивных
v
продуктов коррозии конструкции OCHOBHoro
285
технолоrическоrо контура. Значения МОЩНОСТИ ДОЗЫ в
Центральном зале имели порядок десятых долей и единиц
мкбзр/с, в основных помещениях КМПЦ .. десятков и сотен
мкбэр/с, а в отдельных точках (подреакторное помещение)
до тысяч и десятков тысяч мкбэр/с.
Для улучшения радиационной обстановки в
помещениях провели кислотную дезактивацию КМПЦ, а на
"калачи" установили свинцовую защиту. Дезактивацию по
ходу ремонта повторяли несколько раз.
Кроме Toro для УJIучшения радиационной обстановки
были предусмотрены:
система отсоса rpафитовой пыли;
съемные покрытия Центральноrо зала и подреакторноrо
помещения пластикатом;
очехловка извлекаемых ТК пластикатом;
пластиковый желоб по пути транспортировки извлекаемых
. технолоrических каналов.
Для п.редотвращения образования "rорячих" точек в
калачах нижней водяной коммуникации предусматривалось
ВКЛIQчение rцн на время работы в подреакторном
помещении.
В процессе ремонта распределение мощности дозы 'Y
излучения в Центральном зале (ЦЗ) было достаточно
стабильно. Наименьшее значение мощности дозы у входа в
ЦЗ, а наибольшее над БВК. Значение мощности дозы от
peMoHTHoro инструмента, побывавшеrо в реакторе (30 .. 40)
мкр/с, а отдельных случаях и до 2000 мкр/с (шланr отсоса
rрафИТОБОЙ пыли).
Вблизи станка рубки ТК мощность дозы достиrла 7000
мкр/с.
Мощность дозы у.. излучения в подреакторном
помещении определялась радиоактивными продуктами,
находящимися в пленке отложений и в "rорячих" точках
калачей НВК, а также радиоактивными продуктами деления
286
топливной композиции, находящейся в rpафитовой ПЫЛИ,
собираемой пылесборниками.
Для улучшения радиационной обстановки в
подреакторном помещении провели кислотную
дезактивацию и установили съемную свинцовую защиту.
Эти мероприятия понизили значение мощности дозы в 25
раз. Для удаления "rорячих" точек, появляющихся в калачах
при прекращении циркуляции теплоносителя применяли
схему осушения ТК. По этой схеме воду из ТК и связанноrо
с ним трубопровода НВК вытесняли сжатым воздухом в
трап. К примеру, максимальное значение дозы 'У..излучения в
"rорячей" точке, обнаруженное после продувки через день,
уменьшилось до 30 мкр/с.
В процессе производства работ заrрязнение
происходило так же при извлечении фраrментов rрафитовой
кладки и работающеrо в ней инструмента.
Например, а заrрязненность фрезы составляла 1200
част/ см 2 мин., кабеля до 6000 част/см 2 МИН. При извлечении
rpафитовых колец а заrрязненность пластиката в месте
выемки колец до 7000 част/см 2 мин., поддон 4500 7000 а..
част/см 2 мин. В начале ремонта основная доля дозозатрат
приходилась на работу под реактором, затем на работу по
верху реактора. Наиболее опасными в этом плане работами в
l ентральном зале явились работы по извлечению ТК, а под
реактором работы по отрезке ТК от калача НВК. В
результате вышеупомянутых мероприятий по дезактивации
удалось добиться уменьшения дозовых затрат в 3 .. 4 раза по
сравнению с расчетными. В процессе ремонта выполнялись
измерения нуклидноrо состава и объемной активности
" С 14 В
аэрозолеи и содержания" изотопа в воздухе.
полученных пробах воздуха не показано превышения
допустимых концентраций радионуклидов.
287
ПрилОJICение
СХЕМЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
HEKOTOPOrO PEMOHTHOrO ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ЗАМЕНЫ ТК И РЕМОНТА КАНАЛЬНЫХ
ЯЧЕЕК
РЕАКТОРОВ РБМК..I000
288
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
IIредназначен для арrонодуrовой сварки
неплавящимся электродом без применения присадочной
проволоки поворотных кольцевых соединений изнутри
трубы на rлубине ДО 4 м при вертикальном расположении
оси трубы; разработан для сварки CTbIKoBoro соединения
rильзы с трактом наращивания схемы «Е» с целью ero
восстановления.
Управление процессом настройки, сварки и
наблюдение.. дистанционное.
4
1
2
3
1 сварочный автомат, 2 тракт, 3 rильза, 4 ..
токоrазопроводы.
289
Техническая характеристика
инимальный ПРОХОДНОЙ диаметр
cBapHoro узла и штанrи, мм
Расположение оси электрода и оси
трубы .
Максимальный сварочный ток, А
Скорость сварки соединения диаметром
120 мм, м/ч
Перемещение электрода, мм:
радиальное (механическое).
осевое (ручное)
Режим сварки
Скорость перемещения rорелки
режиме А.РНД, мм/с, не более
Тип источника питания дуrи
rабариты штанrи с rоловкой
вращателем, мм
Масса сварОЧIIОЙ rоловки, Kr
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
108
900
200
2 -- 15
20
50
непрерывный,
импульсный
в 4
ТИР--300ДМl
и 5950х290х7ЗО
85
Предназначен для сварки стыковоrо кольцевоrо
соединения изнутри трубы на длине до 7 м неплавящимся
электродом без применения при садочной проволоки при
rоризонтальном расположении оси трубы; разработаlI ДЛЯ
сварки труб ПВК.
Управление процессом настройки, сварки и
наблюдение -- дистанционное.
290
Техническая характеристика
Минимальный ПрОХОДНОЙ диаметр cBapHoro 64
узла и штанrи, мм
Минимальный внутренний
свариваемых труб, мм
Максимальный сварочный ток, А
Скорость сварки, м/ч.
Перемещение электрода, мм:
радиальное (механическое)
осевое (ручное)
Тип источника питания дуrи
Максимальная длина, мм
Масса сварочной rоловки, Kr
1
диаметр 68
200
2 20
10
40
ТИР
300ДМl
8281
70
234
5
1 ... оптико телевизионная система; 2 центратор автомата; 3
труба ПВК; 4 сварной узел; 5 .. направляющий конус.
291
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
Предназначен для сварки неплавящимся электродом
без применения присадочной проволоки неповоротных
кольцевых соединений изнутри трубы на rлубине до 21 м
при вертикальном расположении оси трубы.
Управление процессом настройки, сварки и
наблюдение дистанционное.
1
.... .
..
?
3
1 привод,
2 напрявляющая,
3 штанrа, 4 rорелка,
5 сварной шов,
6 технолоrический канал.
/'"
6
292
Техническая характеристика
Минимальный внутренний диаметр 50
свариваемых труб, мм
Расположение оси электрода к оси трубы 900
Максимальный сварочный ток, А ... 150
Скорость сварки соединения диаметром 3 15
50 мм, м/ч
Перемещение rорелки, мм:
радиальное (механическое) 10
осевое (ручное) 100
Скорость перемещения rорелки в 5
режиме АРНД, мм/с, не более
Режим сварки непрерывный
импульсно...
шаrовый
Тип источника питания дуrи
rабариты штанrи с rоловкой
враlцателем, мм
Масса сварочной rоловки, Kr
ТИР..ЗООДМ 1
и 24325х750х3
00
270
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
Предназначен для арrонодуrовой сварки
неплавящимся электродом с применением присадочной
проволоки неповоротных кольцевых соединений изнутри
трубы на rлубине (3,5:i:O,I) м при вертикальном
расположении оси трубы. Исполнение сварочноrо узла
293
обеспечивает центровку и установку автомата в районе
торцовоrо соединения верхней обоймы и технолоrическоrо
канала.
Управление процессом
наблюдение дистанционное.
v
настроики,
сварки
и
,
2
1 корпус
2 направляющая
3 привод
4 rорелка
294
Техническая характеристика
МаксимаJIЬНЫЙ внутренний диаметр
свариваемых труб, мм
Минимальный ПРОХОДНОЙ
CBapHoro узла и штанrи, мм
Максимальный сварочный ток, А
Скорость сварки соединения диаметром
132 мм, м/ч
Диаметр присадочной проволоки, мм
Скорость подачи присадочной проволоки,
м/ч
Перемещение rорелки:
радиальное (механическое), мм .
осевое (ручное), мм
уrловое(механическое)
Скорость перемещения rорелки в режиме
АРНД, мм/с, не более
Режим сварки
диаметр
Тип источника питания дуrи
rабариты штаfII'И с r оловкой
вращателем, мм
Масса сварочной rоловки, Kr
140
108,5
200
3 15
1,0 1,2
10 0
20
120
60 90 о
6
непрерывный,
импульсный
ТИР 300ДМl
и 5750х290х747
100
295
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
. . .. ............ .. j .........,. 1
Токош.I О . .... ...t, t
. \ А '
пoo60iJ .' . 1
\\ .
.
5
2
3
4
Предназначен для
арrонодуrОБОЙ сварки
неплавящимся электродом
без применения
присадочной проволоки
неповоротных торцовых
соединений из
коррозионностойкой стали
на rлубине ДО 4 м при
вертикальном расположении
оси соединяемых элем.ентов.
Конкретное исполнение
сварочной rоловки
предусматривает l(ентровку
по внутреннему диаметру
технолоrическоrо каllала с
установкой на буртик и
сварку торцовоrо
соединения верхиеrо тракта
и технолоrическоrо канала.
Управление
процессом настройки,
сварки и наблюдение
дистаlIционное.
1 .. смотровое устройство;
2 .. сварочная rоловка;
3 .. тракт;
4 .. технолоrический канал; 5 rорелка.
296
/
Техническая характеристика
Средний диаметр торцовоrо единения, 121
мм
Минимальный ПРОХОДНОЙ
сварочной rоловки, мм
Максимальный сварочный ток, А 150
Скорость сварки соединения диаметром 3 15
121 мм, м/ч
Перемещение электрода, мм:
радиальное (механическое)
осевое:
установочное 30
предварительное (ручное) 8
установочное (механическое)
Режим сварки
диаметр 81,5
4
Тип источника питания дуrи
I абариты rОJ10ВКИ, ММ.
Масса, Kr:
сварочной rоловки
оптическоrо
устройства
непрерывный,
импульсный
ТИР..300ДМl
1144х131хl05
CMoтpoBoro
37
14
297
СВАРОЧНЫЙ АВТОМАТ
Предназначен для арrонодуrовой сварки стыковых и
уrловых неповоротных кольцевых соединений
неплавящимся электродом без применения присадочной
проволоки. Конкретное исполнение сварочной rоловки
предусматривает сварку уrловоrо кольцевоrо соединения
сильфонноrо компенсатора с технолоrическим каналом.
Управление процессом настройки, сварки и
наблюдение... дистанционное.
1
1
1
1
5
3
N
...
tor'-)
1 технолоrический канал; 2 ... сварочная rоловка; 3 ... система
наблюдения (телевизионная); 4 сварочный автомат; 5
втулка сильфона.
298
Техническая характеристика
Диаметр кольцевоrо соединения, мм 58
Максимальный радиус вращающихся 100
частей, мм
Максимальный сварочный ток, А
Скорость сварки соединения диаметром
58 мм, м/ч
Расположение оси электрода к оси трубы
Установочная длина трубы, мм
Перемещение rорелки осевое
(механическое), мм
Режим сварки
Тип источника питания дуrи
rабариты сварочной rоловки, мм:
диаметр
длина
I\1acca сварочной rоловки, Kr
200
2 15
600. 900
,
107
10
непрерывный,
импульсный
ТИР ЗООДМ 1
200
484
9
299
ТРУБОРЕЗ ДЛЯ КАЛАЧЕЙ
*' .
1
.
. .... '" .-
..
2
.
.
.
3
1 .. вращатель;2 .. режущая струбцина; 3 привод.
Предназначен для отрезки калачей, соединяющих
каналы с трубами нижних водяных коммуникаций (НВК) в
300
вертикальном положении в стесненных условиях. Труборез
изrОТОВJ1ен в двух вариантах (правом и левом), одинаковых
по технической характеристике, но отличающихся один от
друrоrо зеркальной компоновкой узлов и направлением
вращения.
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб коррозионно"
стойкая сталь
Диаметр обрабатываемых труб, мм ' 28; 57; 58
Толщина стенок обрабатываемых 2; 3,5; 4,5
труб, мм
Привод
Пневматический
ЧУ 159.00.00 01
0,955 (1,3)
380
не 0,5 (5)
Мощность, кВт (л. с.)
Частота вращения вала, об/мин.
Давление в сети, МПа (Krc/cM 2 ),
менее
Частота
об/мин
Подача режущеrо ролика, мм/об
Инструмент
вращения
планшайбы, 51
rабариты, мм
Macca,Kr
0,16
режущий ролик
из стали ШХ 15
573х202х238
29,3
301
ТРУБОРЕЗ для BEPXHErO ТР АКТ А
1
j
't
f
1 ПрИВОД; 2 .. пульт управления; 3 .. обойма; 4 .. резцы; 5
верхний тракт.
Предназначен для отрезки обоймы верхиеrо тракта и
подrотовки кромок ПОД последующую сварку в
вертикальном положении в стесненных условиях.
302
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб коррозионно...
стойкая сталь
145
6,5
ЭJlектродвиrат
ель
ДПТ22 2С
0,75 (1)
2850
20
0,08
9
Диаметр обрабатываемых труб, мм
Толщина стенок обрабатываемых труб, мм
Привод
Мощность, кВт (л. с.).
Частота вращения шпинделя, об/мин
Частота вращения планшайбы, об/мин .
Подача режущеrо инструмента, мм/об
Режущий инструмент
rабариты, мм
Масса, Kr.
резец из стали
Р9К5
350x248xl140
144
303
ТРУБОРЕЗ для СИЛЬФОНА
"
5 .
.
1
I 2
. I
4 i J
3
1 ПРИВОД; 2 .. резцовая rоловка; 3 зажим; 4.. труба ВК; 5..
нижний тракт.
I1редназначен для резки технолоrическоrо канала и
канала СУЗ по уrловому шву соединения сильфонноrо
компенсатора с соответствующим каналом при замене
304
последнеrо в вертикальном положении в стесненных
условиях. Операция производится после отрезки калача.
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб коррозионно--
стойкая сталь
Диаметр обрабатываемых труб, мм
Толщина стенок обрабатываемых труб,
мм
Привод
Мощность, кВт (л. с.)
Давление в сети, МПа (KrC/CM 2 ), I-Ie менее
Частота вращения планшайбы, об/мин
Подача режущеrо инструмеI-lта, мм/об
Рабочий ход резца, мм
Режущий инструмент
rабариты, мм
lacca, Kr
70;63
11; 8,5
пневматический
0,59 (0,8)
0,5 (5)
56
0,051
13
резец из стали
Р9К5
664х190х190
26
305
МЕХАНИЗМ ДЛЯ СРЕЗКИ «YCOBOrO» ШВА
СИЛЬФОНОВ
5
4
{
.
1
2
.
3
...
-\,'
..
i
1 ПРИВОД; 2 .. резец; 3 .. зажим; 4 .. «УСОБЫЙ» шов; 5 ..
сильфон; 6 .. нижний тракт.
Предназначен для срезки CBapHoro соединения
сильфонов с нижними трактами в вертикальном положении в
стесненных условиях.
306
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб коррозионно--
стойкая и
уrлеродистая
стали
118
6
Диаметр обрабатываемых труб, мм
Толщина обрабатываемых труб, мм
Привод
Мощность, кВт (л.с.)
Частота вращения, об/l'ЛИН.
7
Давление в сети, МПа (KrC/CM ), не
менее
Частота вращения шпинделя, об/мин
Подача режущеrо инструмента, мм/об
Рабочий ход шпинделя, мм
Режущий инструмент
['абариты, мм
Macca,Kr
пневматический
0,59 (0,8)
600
0,5 (5)
34,5
0,058
10
резец из стали
Р9К5
810x190x190
34
307
КОМПЛЕКТ РЕЖУЩЕrо
и МЕРИТЕльноrо ИНСТРУМЕНТА
..... .9 . . " 1 :- .-. .
2
1 ......
3
4 .
1 штанrа; 2 .. опора; 3 шибер;4 тракт.
Предназначен для контроля поверхности Н8 верхиеrо
тракта после извлечения технолоrическоrо канала,
308
калибровки размера или ликвидации повреждений (задиров)
на этой поверхности, а также для контроля поверхностей Н8
иН 12 технолоrическоrо канала, калибровки размеров или
ликвидации повреждений на этих поверхностях. 3ачистной
инструмент применяется со штанrами.
Техническая характеристика
rабариты, мм:
зачистной rоловки для тракта (Н8):
диаметр
длина
зачистной rоловки для каIlала (H8;H12):
диаметр
длина
штанrи:
диаметр
длина
ширина по ручке
121
221
82;92
227; 192
80
5100
400
Масса, KJ :
зачистн:ой rоловки
штанrи
4,3; 4,4
34
309
МЕХАНИЗМ ДЛЯ СРЕЗКИ «YCOBOrO» ШВА
ТЕхнолоrИЧЕскоrо КАНАЛА
1
2
4
7
х сети
1 .. 11рИБОД; 2 бортштанrа; 3 .. резцы;4 аппаратный шкаф.
Предназначен для срезки торцовоrо соединения
вертикально расположенных труб из коррозионно стойкой
стали изнутри на rлубине ДО 4 М.
310
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых швов сталь
12Х18НI0Т
Привод
Мощность, кВт (л. с.)
Частота вращения, об/мин
Частота вращения борштанrи, об/мин
Скорость резания, м/мин
Подача инструмента (ручная), мм/об
рукоятки..
Режущий инструмент.
rабариты, мм
Macca,Kr
электродвиrатель
АОЛ2 12 2М301
1,1 (1,5)
2830
27
10,3
1,44
резцы из стали
Р9К5
785х325х4465
173
311
МЕХАНИЗМ РЕЗКИ ТЕхнолоrИЧЕскоrо
КАНАЛА
. ..... Т '. .... .... п ..
[1 . . [ . "" . . .....' . : . , .... . . . . .. :. . .. '""".... .. . . .. . .. . . . ..
.. ." , :... : . .
... . . ; l' .. ....
. . .' :', j"! . ..... . .....
d :r=':::::f=:: = , :.iA
/
- .., .-....... ...
/
2
: ; . . : :
.<, 1 : .
.. "'"",, .<."., 3
6 "<"-'."".''''''.'''''
"'''Ш ._...... . - . 4
... ,
". . 5
1 ПРИВОД; 2 пульт управления; 3 отрезная бортштанrа; 4
подрезная бортштанrа; 5 .. резец; 6 технолоrический канал.
Предназначен для резки технолоrическоrо канала
при ero замене и подrотовке ПОД сварку оставшейся части из
центральноrо зала. Резка производится в вертикальном
положении на rлубине до 20 М.
312
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб
Диаметр, обрабатываемых труб, ММ.
Толщина стенок обрабатываемых труб, мм
Привод
Мощность, кВт (л.с.)
Частота вращения, об/мин
Скорость резания, м/мин
Частота враПJ:ения борштанrи, об/мин.
Подача радиальная автоматическая, мм/об
Подача ручная вдоль оси БОрllIтанrи, мм/об
рукоятки
Рабочий ход борштанrи, l\1Ivf
ЧИСJIО сменных борштанr
Режущий инструмент
rабариты, MlVI
Масса, Kr:
без борштанrи
с отрезной борштанrой
с подрезн ой борштанrой
сталь
12Х18НI0Т
58
4,5
двиrатель
4А71В2УЗ,
МЗ00
1,1 (1,5)
2830
12
62
О, 1 O,05
4
80
2
резец из
стали Р9К5
512х390х231
45
220
197
195
313
МЕХАНИЗМ ДЛЯ РЕЗКИ CBAPHOrO ШВА
СИЛЬФОНА
1
1
100 15°
I
1 .......,. " .,
. !!. . :.
.2
2 + 0,5
м
.....
о
+1
м
/
,/,iI
,,?
1 привод;2 вращатель;З технолоrический канал;4
втулка сильфона.
Предназначен для срезки уrловоrо шва приварки
сильфонноrо компенсатора к технолоrическому каналу и
обработки втулки сильфонноrо компенсатора под сварку в
вертикальном положении в стесненных условиях.
С целью расширения возможности обслуживания
механизмом наибольшеrо числа каналов он выполнен в двух
вариантах, отличающихся один от друrоrо зеркальным
расположением приводной части.
314
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб коррозионно"
стойкая сталь
пневматический
ЧУ 158.00.00
0,75 (1)
0,44
8,35
0,075
25
Привод
Мощность, кВт (л. с.).
Давление в пневмосети, МПа, не менее
Расход воздуха, м З /мин
Подача режущеrо инструмента, мм/об
Величина хода каретки суппорта, мм
Режущий инструмент
rабаРИ1 Ы, мм
Масса, Kr
резец из стали
Р9К5
490х283х281
42
315
МЕХАНИЗМ ОТРЕЗКИ КОЛЕНА
_ v .
.- 1
2
3
...
' ' 1
." ;-
6 .. .1' "
'.' ', . ,. , .
- ,;:. :::,
, ;
.. 4
t
,
I
. :"
5
_..
,.
.=J
1 .. ПРИВОД; 2 ... редуктор; 3 механизм зажима; 4 кольцо; 5 ..
резцовая rоловка; 6 стояк.
Предназначен для отрезки дефектных труб
парОБОДЯНЫХ коммуникаций (ПВК) из коррозионно--стойких
316
сталей изнутри трактов IIa rлубине ДО 4 м с уrловым
расположением режущих элементов.
ПРИВОД
Техническая характеристика
пневматический,
ЧУ 159.00.00
0,96 (1,3)
выходноrо вала, 550
Мощность, кВт (л.с.)
Частота вращения
об/мин
Рабочее давление воздуха,
(Krc/cM 2 ), не менее
Расход воздуха, м 3 /мин
Число специаJIЬНЫХ резцов
rабариты, мм
Масса, Kr
МПа 0,5 (5)
1,3
2
4665x555x310
123
317
МЕХАНИЗМ ОТРЕЗКИ СТОЯКА
пол OJ
I
к сети
, ;
,
I
.. ,
5
2
4
(.Q _ .......и
... ...........
" ?
tr:J
fY"")
....
3 ',
1 ПРИВОД; 2 зажим; 3..
резцы; 4 бортштанrа;
5 верхний тракт.
Предназначен для
резки труб из
коррозионно"стойкой
стали, подrотовки фаски
ПОД сварку, проточки по
наружной поверхности
остаВlпейся части трубы,
снятия усиления CBapHoro
шва и выборки дефектных
швов на трубах в
вертикальном положении
на rлубине ДО 4 м.
Техническая
Привод
Мощность, кВт (л. с.)
Частота вращения, об/мин
Скорость резания, м/мин
Режущий инструмент
rабариты, мм
Масса, Kr
характеристика
двиrатель 4А71В2УЗ
1,1 (1,5)
3000
13,5
резец из стали Р 18
lО15хЗ25х5148
228
318
МЕХАНИЗМ РЕЗКИ
, ,I.. .
1. .
):. ,О;"
+
' l
, ;J,
. r ' r' . t .... . т . f ..
[ 1
.. . '"''''''' ... .. ........... 'П.'>" ......J
........... . . .,.
1
I
!
'С:.1!
I
2
3
1 .. механизм резки; 2 ..
секция; 3 резцовая
rоловка.
Предназначен для
резки на части труб из
коррозионно стойкой стали
и циркониевых сплавов с
диапазоном резки на
rлубине от 9 до 19 м, с
шаrом' до 800 мм, с
последующей разделкой
<u
колыдевои: проточки ПОД
захват.
1 механизм резки; 2
секция; 3 резцовая
rоловка.
319
Мощность, кВт (л. с.)
Частота вращения выходноrо
об/мин
Частота вращения резцовой rоловки,
об/мин
Скорость резания, м/мин
Режущий инструмент
rабариты, мм
Macca,Kr
Техническая характеристика
Максимальное расстояние до реза, мм 19100
ПРИВОД электродвиrатель
4A7IB2Y3
1,1 (1,5)
вала, 3000
33,8
10,1
резец из стали Р 18
З9498х325х785
520
МЕХАНИЗМ ОТРЕЗКИ ТРУБ ПВК
Предназначен для отрезки дефектных труб
парОБОДЯНЫХ коммуникаций в зоне теХНОJlоrических каналов
на расстоянии от 360 до 7935 мм от торца трубы (на любом
участке ).
,:
R
...,...,.,.. .....
. .
. 1
2
3
4
1 ПРИВОД; 2 резцовая rоловка; 3 резец; 4 труба ПВК.
320
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб. коррозионно
стойкая сталь
68
77, 15
Диаметр отрезаемых труб, мм:
внутренний
Привод
Мощность, кВт (л. с.)
Частота вращения выходноrо вала,
об/мин.
Давление воздуха в п:невмосети, МПа'
(Krc/cM 2 ), не менее
Расход воздуха, м 3 /мин
Режущий инструмент
Скорость резания, м/мин
fабариты, мм
Macca,Kf
пневматический
ЧУ 159.00.00
0,96 (1,3)
470
0,5 (5)
1 5
,
резец из стали Р 18
13,3
8325х257х538
106
321
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ОБР АБОТКИ ТРУБ ПВК
Предназначен ДЛЯ обточки, расточки, подрезки
торца и снятия фасок на внутреннем диаметре труб
парОБQДЯНЫХ комму икаций после отрезки участков этих
труб при их замене во время ремонта.
1
2
3
4
1 ПрИВОД подачи; 2 удлинитеJ1Ь; 3 резцовая rоловка; 4
труба ПВК.
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб сталь
08Х18НI0Т
Максимальный наружный диаметр труб, 79,4
мм
Вид обработки точение
322
Тип привода rлавноrо движения
МОЩНОСТЬ, кВт (л. С.)
ДаВJlение сжатоrо
(Krc/cM 2 ), не менее
Расход сжатоrо воздуха, м 3 /мин
Частота вращения резцовой rоловки на
холостом ходу, c l (об/мин)
Тип привода подачи
Подача инструмента (ручная), мм/об
рукоятки
пневматическ
ий
0,75 (1)
МПа 0,5 (5)
воздуха,
РеЖУIЦИЙ ИI-Iструмент
r"'абариты механизма с опорой
и максимальным количеСТВОI\1
'-J
удлинитеJIеи, мм
Масса, КТ"':
механизма без сеКI(ИЙ Jlожемента
mexaI-Iизма с ложементом и опорой
резцовой rоловки
одноrо удлинителя (наружноrо)
привода подачи комплекта
упаковке, не более
1
1,63 (98)
ручной
1
,
5
резец с
пластинами
из твердоrо
сплава ВКВ
8590х850х415
79,0
96,5
11,4
3,5
в 8,4
270
323
МЕХАНИЗМ РАСТОЧКИ ШВА ПРИВАРКИ
КОЛЕНА
Предназначен для снятия
виутреннеrо усиления и наплывов
cBapHoro шва приварки колена к
патрубку стояка верхиеrо тракта
изнутри на rлубине до 4 м с
уrловым расположением режущих
элементов.
1 механизм установки;
2 механизм расточки;
3 механизм подачи;
4 стояк
Техническая характеристика
Материал обрабатываемых труб
Растачиваемый диаметр, мм
Привод
коррозионно",
стойкая сталь
68 72
пневматический
ЧУ 159.00.00
324
вала, 550
Частота вращения выходноrо
об/мин
Рабочее давление воздуха,
(Krc/cM 2 ), н:е менее
Расход воздуха, м 3 /мин, не более
Мощность, кВт (л. с.)
Режущий инструмент
МПа 0,5 (5)
1,0
0,96 (1,3)
резец из стали
Р18
[ОСТ 19265.. 73
Режимы резания ПОД наrрузкой:
частота вращения шпинделя, 52
об/мин
подача инструмента, мм/об
рукоятки
ХОД резца, мм, не более.
rабариты механизма, мм
Масса, Kr.
0,8
45
4665х370х555
200
325
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕНЫ ВЫЕМНОЙ ЧАСТИ
РАСХОДОМЕРА
СЛl1d tJoiJbI
5
2
3
1 устройство для подрыва;2 mal-lометр;3 реryлятор
давлеllия;4 переходная коробка;5 расходомер.
Предназначено ДЛЯ замены выемной части узла
датчика lllариковоrо расходомера раздаточноrо rРУППОБоrо
коллектора при наличии в системе теплоносителя.
326
Техническая характеристика
Давление, МПа, (Krc/CM 2 ):
БОДЫ в системе.
воздуха в сети.
Усилие подрыва, кН (Krc)
Крутящий момент при подрыве, кИ.м
(KrC.M)
rабариты, мм:
длина
ширина
Высота
Масса, Kr
0,22 (2,2)
0,6 (6)
25 (2500)
12 (1200)
385
205
1060+480 (ХОД)
== 1540
20
327
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕНЫ
ВЫЕМНОЙ ЧАСТИ КЛАПАНА
. l
8--;: 11.
2
4
1 реrулятор давления; 2 устройство для подрыва; 3
клапан; 4 .. переходная коробка.
Предназначено для замены дросселя запорно..
реrулирующеrо клапана раздаточных rpупповых
коллекторов при наличии в системе теплоносителя.
328
Техническая характеристика
Давление, МПа (Krc/CM 2 ):
воды в системе 0,22 (2,2)
воздуха в сети 0,6 (6)
Усилие подрыва, кН (Krc) 30 (3000)
Крутящий момент при подрыве, кИ.м 13 (1300)
(Krc-M)
rабариты, мм:
длина
ширина
высота
Macca,Kr
510
220
1065+420
(ход)==1485
40
329
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ
ДЛЯ ЗАМЕРА ВЕЛИЧИНЫ СМЕЩЕНИЯ ТОРЦОВ
4
Предназначено для
замера превышения кромки
канала СУЗ над трактом в
районе «YCOBOrO» шва при
замене канала изнутри на
rлубине ДО 1500 ММ.
1 рукоятка;
2 llIтаиrа;
3 щуп;
4 стойка;
5 индикатор
Техническая характеристика
Контролируемый диаметр, мм
Точность замера, ММ
rабариты, мм:
ширина
высота
Macca,Kr
330
119; 133
0,2
500
2000
11,7
ЗАХВАТ ДЛЯ ТЕРМОПАРЫ
НО крюк pOHO
rрузоподъемность,Т
rабариты, мм:
диаметр
высота
Macca,Kr
Предназначен для
извлечения термопар из
термопарноr'о канала.
1 ... корпус;
2 сухарь;
3 термопара
Техническая
характеристика
1
180
1485
9
331
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЕРМОПАРЫ
Предназначено для
извлечения оторваВll1ейся части
1 блока термопар БТ О170 из
TepMonapHoro канала.
1 .. рукоятка;
2 центратор
3 цанrа;
2 4 разжимной конус
Техническая характеристика
J
't
Внутренний диаметр извлекаемоrо канала,
мм
Усилие подрыва, кН (Krc)
у силие на рукоятке зажима цанrи, Н (Krc)
rабариты, мм:
длина
ширина
Macca,Kr
332
9 lO
11 (11 00)
85 (8,5)
1790
300
70
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
И УСТАНОВКИ ТЕхнолоrИЧЕскоrо КАНАЛА
Предназначено для
подрыва технолоrическоrо
канала, извлечения ero,
установки в камеру хранения
и установки HOBoro канала в
аппарат. Захват изделия
производится изнутри тракта
на rлубине ДО 4500 ММ.
1 ... верхний тракт;
2 замок;
1 3 ... технолоrический канал
Техническая
2 характеристика
3
Максимальный диаметр разжимной
части захвата 92
при выдвинутых шариках, мм
Усилие подрыва, кН (Krc)
ХОД конуса, мм
rабариты, мм
150 (15000)
30
4860х440х180
333
ЗАr ЛУШКА
Предназначена для
rидроиспытаний на прочность и
плотность швов приварки калача к
] технолоrическому каналу и к трубе
ВОДЯНОЙ коммуникации при замене
2 сильфонноrо компенсатора
1 технолоrическоrо канала.
4
1 штанrа;
2, 5 про кладки;
3 .. корпус;
4 шарик.
Техническая характеристика
5
Давление rидроиспытания, МПа (Krc/cM 2 )
rлубина установки заrлушки, мм
Привод
11,5 (115)
4500
винтовой,
ручной
rабариты, мм:
диаметр
длина
Масса, Kr
334
400
6120
80
но КрЮJ< "рано
.........
ПОАОJ.ение 1
(6ерАнее)
90"
ЛОАожtНl1f Z
(Н(Jжнее)
Удерживающий элемент
Привод
rабариты, мм:
длина
ширина
УСТРОЙСТВО ДЛЯ
УСТАНОВКИ
И ИЗВЛЕЧЕНИЯ
КОЛЕНА
1 rидронасос; 2
штанrа; 3 колесо; 4 ..
стояк; 5 конус.
Предназначено
извлечения
колена и
проектное
HOBoro
для
отрезанноrо
подачи в
rIоложение
колена при
труб ПВ К.
производится
rлубине в
3500 1400
ремонте
Работа
на
диапазоне
мм в
стесненных условиях.
Техническая
характеристика
цанrа
rидроцилиндр от
ручноrо
rидронасоса
5845 8402
440
335
ЗАХВАТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ rРАФИТОВЫХ
ВТУЛОК И КОЛЕЦ
Предназначен ДЛЯ извлечения
rpафитовых втулок и колец из канальной
ячейки.
Захват втулок производится кулачками
автоматически за имеющиеся фаски на
rрафитовых втулках.
1 штанrа;
2 ... пружина;
3 ... кулачок;
4 ... упор
Техническая характеристика
1
2
3
4
Максимальная rлубина извлечения, мм
Привод сбрасывания втулок
Допустимое усилие подрыва, кН (Krc)
rабариты, мм:
диаметр
длина
Масса, Kr
336
18 000
ручной,
эксцентриковый
1,5 (150)
136
22 350
152
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ЗАrлУшки
Предназначено для
дистанционной установки заrлушки
диаметром 10,4 мм ДЛЯ отключения
системы контроля целостности
технолоrических каналов при выходе
ее из строя.
1 ... rидроцилиндр;
2 ... фиксатор;
3 ... корпус;
4 .. заrлушка
Д==0121 (OP124 )
Д==0126 (ОРI245)
1
2
3
Техническая характеристика
А
Рабочее давление воды при запрессовке
заrлушки, МПа (Krc/CM 2 )
)'силие на рукоятке при установке
заrлушки, кн (Krc)
Максимальное перемещение заrлушки по 15
rоризонтали, мм
rабариты, мм:
диаметр
длина
17 (170)
0,3 (за)
370
4820
З37
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕНЫ
СИЛЬФОННЫХКОМПЕНСАТОРОВ
flодреакторноrо помещения.
Предназначено для
подрыва и извлечения
сильфонных компенсаторов
из труб нижних частей
трактов, а также установки
новых сильфонных
компенсаторов в проектное
положение. Работы
производятся в потолочном
положении в стесненных
условиях с пола
1 .. нижний тракт; 2 .. устройство для замены СИЛЬфОRОВ.
Техническая характеристика
Усилие подрыва, кН (те) 35 (3,5)
Рабочее давление ежатоrо воздуха, кПа 500 (5)
(Krc/cM 2 )
Время подрыва и извлечения, мин 8
Высота подъема механизма подрыва и 1200
извлечения, мм
Обслуживающий переонал, чел.
rабариты, мм
Macca,Kr
338
2
1865х630х1950
360
УСТРОЙСТВО для ЗАr ЛУШЕНИЯ ТРУБ ПВК
Предназначено для
заrлушения труб пароводяных
коммуникаций (ПВК) верхних
трактов технолоrических каналов ОТ
попадания БОДЫ из сепаратора в
технолоrический канал. Установка
заrЛУIllКИ производится изнутри под
уrлом 900 к осевой линии тракта.
1 ориентирующий стакан;
2 редуктор;
3 .. труба ПВК; 4 .. пробка;
5 заrлушка.
Техническая характеристика
Диаметр труб, мм
Ход заrлушки, мм
[лубина установки заrлушки, мм
у силие на рукоятке, кН (Krc)
Давление БОДЫ, удерживаемое заrлушкой
ПВК, МПа (Krc/cM 2 )
т емпература БОДЫ, ос
rабариты, мм:
длина
ширина
68
58
1400 3500
0,1 (10)
0,15 (1,5)
70--90
5825
435
339
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ КАЛАЧА
Предназначено для
очистки калачей нижней водяной
коммуникации от засорения.
1 .. устройство ДЛЯ очистки калача;
2 .. rибкий шланr;
3 .. калач;
4 -- наконечник
Техническая характеристика
Номинальное расстояние от базовой
поверхности до удаляемых частиц, мм
Размеры удаляемых частиц, мм:
максимальная ДJIина
диаметр
Усилие на рукоятках, кН (Krc), не более
rабариты, мм:
длина
ширина
Масса, Kr
340
22 550
1000
3 10
0,5 (5)
24 800
385
278
ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Предназначено для
удержания оставшейся
части канала после отрезки
ero верхней части и для
установки допустимоrо
зазора под сварку между
калачом и новым
технолоrическим каналом.
у станавливается и
закрепляется на нижнем
тракте и технолоrическом
канале.
Перемещение
нижней (оставшейся) части
канала для установки зазора
осуществляется с помощью электрическоrо ПрИБода.
.....
'0
о .-
000
o
1
........... .........
...... .........
2
3
4
1 .. нижний тракт;
2 .. KaHaJI;
3 .. фиксирующее устройство;
4 .. электрический rайковерт
Техническая характеристика
Перемещение калача, мм:
вверх
вниз
Усилие перемещения калача, кН (Krc)
у силие на рукоятках, необходимое ДЛЯ
зажима кулачков, кН (Krc)
Величина перемещения кулачков, мм
20
20
10 (1000)
0,15 (15)
1 ,6 2,5
341
Электрический rайковерт ИЭ..3114А:
наибольший крутящий момент, Н.М 125
напряжение, В 36
частота тока, rц 200
масса, Kr 3,5
rабариты, мм:
длина 1175
ширина 800
acca,Kr 62
ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
1
.
. 1
........... ..............
-......
ii:;l
'- '
3
. .......
2
4
1 нижний тракт; 2 канал; 3 фиксирующее устройство; 4 ..
электрический rайковерт.
342
Предназначено для удержания оставшейся части
канала после отрезки ero верхней части и для установки
допустимоrо зазора ПОД сварку между калачом и новым
технолоrическим каналом.
у станавливается и закрепляется на нижнем тракте и
технолоrическом канале.
Перемещение нижней (оставшейся) части канала для
установки зазора осуществляется с помощью электрическоrо
привода.
Техническая характеристика
Перемещение калача, мм:
вверх
вниз
Усилие перемещения калача, кН (Krc)
у силие на рукоятках, необходимое для
зажима кулачков, кН (Krc)
Величина перемещения кулачков, мм
Электрический rайковерт ИЭ..3114А:
н аибольший крутящий момент, Н.м
напряжение, В
частота тока, rц
масса, Kr
rабариты, мм:
длина
ширина
Macca,Kr
20
20
10 (1000)
0,15 (15)
1,6 2,5
125
36
200
3,5
1175
800
62
343
ЗАr ЛУШКА
к HDCtJCg
Предназначена для
rидравлических испытаний шва
приварки технолоrическоrо
канала к оставшейся ero части.
1 заrлушка;
2.. тракт канала;
3 технолоrический канал;
4 испытуемый шов
Техuическаяхарактеристика
rлубина установки заrлушки, мм
Диаметр уплотнения, мм
Давление воды, удерживаемое заrлушкой,
МПа (Krc/ см 2 )
rабариты, мм:
длина
ширина
Масса, Kr
344
4200
85
7,8 (80)
5960
400
37
ЗАr ЛУШКА..КАМЕР А
1
2
J
Предназначена для
создания вакуумной камеры в зоне
cBapHoro шва, соеДиняющеrо калач
с технолоrическим каналом, при
контроле шва на плотность. При
контроле используется rаз
rелий, подводимый снаружи
технолоrическоrо канала.
1 заrлушка"камера;
2 новый технолоrический канал;
3 тракт канала; 4 .. вакуумная
камера.
Техническая характеристика
Номинальное расстояние от базовой
поверхности 18010
до cBapHoro шва, мм
Максимальное усилие на ключе при разжиме 0,1 (10)
заrлушки, кн (Krc)
Внутренний диаметр рукава для 1 О
присоединения к вакуум"насосу, мм
rабариты вакуумной камеры, мм:
диаметр 50
длина 100
345
НАПРАВЛЯЮЩИЙ КОНУС
1
2
Предназначен для
обеспечения соосности вертикально
устанавливаемых труб в стесненных
условиях при стыковке их с
неподвижными патрубками на
rлубине до 3500 мм.
J
1 .. штанrа;
2 стояк;
3 центровочное кольцо OPI968;
4 конус.
Lt-
Техническая характеристика
rабариты, мм:
диаметр
длина
ширина
Масса, Kr
92
3900
127
11 ,35
346
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Предназначено для измерения
превышения кромок торцов
вертикально расположенных труб
изнутри на rлубине до 4500 мм.
1 измерительное устройство;
2 тракт;
3 .. технолоrический канал.
Техническая характеристика
O 35
1 10
Длина кромки канала, мм
Превышение кромок канала и тракта, мм
rабариты устройства, мм:
диаметр
длина
Macca,Kr
128
5980
20
347
1
ПОДЪЕМНИК
Предназначен для подъема в
стесненных условиях плит
биолоrической защиты, подачи
механизмов в зону работ, поджима
втулки сильфонноrо компенсатора
технолоrическоrо канала.
1 подъемник;
2 втулка сильфонноrо компенсатора;
3 технолоrический канал.
Техническая характеристика
Масса поднимаемых rрузов, Kr.
Привод
у силие поджима сильфона, кН (Krc)
Высота подъема, мм
у силие на рукоятке лебедки при
поджиме сильфона, Н (ктс)
rабариты, мм
Масса,кт
348
50
ручной
1,2 (120)
2190
70 (7)
930х456х1255
50
УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ОЧИСТКИ КОЛЬЦЕВОЙ КАНАВКИ ТРАКТА
Предназначено для
удаления стружки и
расчистки кольцевой
канавки тракта
технолоrическоrо канала
изнутри на rлубине до 4200
ММ.
1 устройство для очистки;
2 тракт;
3 кольцевая канавка
тракта.
Техническая характеристика
Диаметр кольцевой канавки, мм 128 140
rлубина кольцевой канавки, мм 35
Принцип очистки И расчистки пневмомеханиче
канавки ский
Давление воздуха, подводимоrо к 0,5 (5)
соплу, МПа (KrC/CM 2 )
349
Привод механической очистки и
расчистки канавки
Отсос воздуха пылесосом, м 3 /мин, не
менее
Контроль уровня кольцевой канавки.
ХОД инструмента, мм:
вверх
вниз
Усилие обеспечения хода
инструмента, кН (Krc)
rабариты, мм:
максимальный диаметр
длина
Масса, Kr.
350
ручной
0,8
светосиrналом
90
35
0,5 (50)
225
5500
29
КАМЕРА
Предназначена для испытания CBapHoro шва
приварки обоймы к стояку на вакуумную плотность.
1
2
Давление разрежения, Па
rабариты, мм:
диаметр
ширина
высота
Macca,Kr
1 .. камера;
2 обойма
Техническая
характеристика
399
,
6,65
195
285
140
10,3
351
I
ШТАнrА
Применяется для удержания в
заданном положении дефектноrо
колена пароводяных коммуникаций во
время ero отрезки от патрубка тракта и
установки в проектное положение
HOBoro колена. UUтаиrа
устанавливается со стороны барабана
сепаратора, максимальное расстояние
до дефектноrо колена 7500 ММ.
1 державка;
2 цанrа;
3 колено.
Техническая характеристика
Диаметр цанrи, мм:
в рабочем положении
в свободном положении
rабариты, мм:
длина
ширина
Масса, Kr
352
68
65
950 8850
275
26,3
ЗАХВА Т С КОЖУХОМ
1
Применяется для извлечения
канала с застрявшей кассетой, а также
для извлечения канала по частям и
предотвращения просыпания частиц
твэлов при транспортировании
технолоrическоrо канала к месту
хранения.
1, 2 кожухи;
3 штанrа;
4 .. технолоrический анал;
5 направляющая
2
Техническая характеристика
10
ручной
винтовой
75 (7,5)
Максимальная rлубина измерения, мм.
Привод разжима кулачков захвата
Усилие подрыва канала, кН (тс)
rабариты, мм:
длина
ширина
высота:
580
300
без сменных частей
со сменными частями.
10875
17025
353
ЗАХВА Т ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
rРАФИТОВЫХ ВТУЛОК и КОЛЕЦ
Применяется для извлечения из
канальной ячейки rpафитовых втулок и
колец.
Извлечение осуществляется с
помощью сухарей, разводимых рабочей
пружиной фиксатора.
1
1 штанrа;
2 насадка;
3 фиксатор;
4 rрафитовая кладка
z
J
'f
Техническая характеристика
Привод сбрасывания колец ручной
эксцентриковый
155xll0x20550
125
rабариты, мм
Масса, Kr
354
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА
Предназначено для замера расстояния от патрубка
остаВlllейся части стояка до верхиеrо уровня стояков при
подrотовке HOBoro стояка к монтажу.
1 .
,.... _.
:.: :T;
r.-:'_
:.t :
:11
,а
2
1 .. линейка;
2 .. опора;
3 .. подвеска;
4 тракт ТК
1
4
Техническая характеристика
rабариты, мм:
диаметр 150
ширина 560
высота 4317
Масса, Kr. 8,5
355
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШВА ПВК
Предназначено для ультразВУКОБоrо контроля
CBapHoro шва приварки трубы парОБОДЯНОЙ коммуникации к
верхнему тракту.
2
J
1
6 5
't
1.. штурвал;
2 .. труба ПВК;
3 .. стояк;
4 упор;
5 .... искательная
rоловка;
6 пружина.
Техническая характеристика
Внутренний диаметр контролируемых 68
труб, мм
Расстояние до CBapHoro шва, ММ.
Количество стыкуемых секций
Частота колебания пьезопластин, мrц
rабариты, мм:
диаметр
длина
Масса, Kr
356
3435
3625
6
5
160
7500
27,5
..)
ЗАr ЛУШКА
Предназначена для установки в технолоrический
канал при вакуумировании тракта. Устанавливается ключом
ОР1812 на rлубине ДО 5 М.
1
2 J
'f-
1 ... ось;
2 ... прокладка;
3 ... шайба;
4 ... rайка
Техническая характеристика
Давление, Па (мм рт. СТ.) 6,65 (5.10 2)
rабариты, мм:
диаметр 81,5
длина 175
Масса, кr. 1,7
357
358
ООD
1, ООD
359
Усилие подрыва, кН (тс).
Максимальный диаметр
выдвинутых шариках, мм
Ход конуса, мм
rабариты, мм:
длина
ширина
Масса, Kr
360
ЗАХВАТ
Предназначен для подрыва
канала, извлечения ero и установки в
бассейн выдержки.
. 1 штанrа;
2 канал СУЗ;
3 упор;
4 стакан;
5 конус
Техническая характеристика
50 (5)
стакана при 95
30
2270
240
45
ЗАХВАТ
Применяется для подрыва
обоймы верхиеrо тракта, извлечения ero и
установки в бассейн выдержки.
1 .. штанrа;
2 .. обойма;
3 .. стакан;
4 .. конус;
5 упор
J
If
5
Техническая характеристика
Усилие подрыва, кН (тс) 50 (5)
Максимальный диаметр стакана при 1 01
выдвинутых шариках, мм
ХОД конуса, мм
rабариты, мм:
длина
Macca,Kr
зо
1830
38
361
Литература
1. Доллежаль Н.А., Емельянов и.я. Канальный
ядерный энерrетический реактор. М.: Атомиздат,
1980.
2. Емельянов И.Я., Михан В.И., Солонин В.И. и др.
Конструирование ядерных реакторов. Учебное
пособие. осква,Энероиздат, 1982.
3. Адамов Е.О., Балдин В.Д., Черкашов Ю.М. и др.
Замена топливных каналов на 1 OM энерrоблоке
Ленинrpадской АЭС. Атомная энерrия, т. 72, вып.3,
1992.
4. Ривкин Е.Ю., Родченков Б.С., Филатов В.М.
Прочность сплавов циркония. Москва. Атомиздат.
1974.
5. Балдин В.Д., Клыпина r.п. Полная замена каналов
на первом и втором энерrоблоках АЭС «Пикеринr».
Атомная техника за рубежом NQ7, 1987.
6. Платонов П.А., Николенко В.А., БаJIДИН В.Д. и др.
Влияние состава излучения на повреждаемость
rpафита. Атомная энеРI ИЯ. Том 87. Выл. 1. 1999.
7. Вирrильев Ю.С., Балди" в.д. Влияние вариации
свойств на работоспособность peaKTopHoro rрафита
rp 280. Атомная энерrия. Том 88. Вып. 2. 2002.
8. Platonov Р.А., Baldin V.D. е.а. The state of graphite
stack of Leningrad NPP, unit 2, after 16,5 years of
operation Proceedings of а Spec. Meeting held in Bath,
UK, 24 27 sept, 1995, IAEA..TECDOG 901, 1996, p.161
165.
9. rончаров В.В., Бурдаков Н.С., Вирrильев Ю.С. и
др. Действие облучения на rpафит ядерныХ
реакторов. М., Атомиздат, 1978.
362
10. Curtis R.F., Jones S.: The development of direct core
monitoring in Nuclear Electric рlс. Proceeding of а
specialists Meeting held in Bath, UK, 24 25 sept. 1995.
11. Белянин Л.А, Лебедев В.И. Адамов Е.О. и др.
Безопасность АЭС с канальными реакторами. М.
Энерrоатомиздат, 1997r.
12. Белянии Л.А., Лебедев В.И., Шмаков Л.В. и др.
Безопасность АЭС в изобретениях. Энерrоатомиздат,
1998.
13. Трофимов А.И., Кербель Б.М., Коробейников
м.ю. и др. Техника измерения искривлений
технолоrических каналов ядерных реакторов. Москва.
Энерrоиздат, 1981.
14. Трофимов А.И. Ультразвуковые сис:rемы контроля
искривлений технолоrических каналов ядерных
реакторов. осква.Энерrоатомиздат, 1994.
15. Трофимов А.И., Виноrрадов С.А. Техника
измерений искривления и диаметра технолоrических
каналов ядерных реакторов. Обнинск, ИА ТЭ, 1994.
16. Трофимов А.И., Виноrрадов С.А., Балдип В.д. и др.
Техника мноrоФункциональной диаrностики
топливных каналов ядерных реакторов РБМК с
использованием автоматизированноrо позиционноrо
электропривода. Известия ВУЗов. Ядерная
энерrетика. 1997,NQ6,c.3 7.
17. Трофимов А.И., Виноrрадов С.А., Стасенко В.В.
Комплексная диаrностика технолоrич:еских каналов
ядерных реакторов в России и за рубежом. // Известия
Вузов. Ядерная энерrетика. Обнинск, ИА ТЗ, 1994,
NQ6, с. 44 54.
18. Трофимов А.И., Попов В.В. Ультразвуковой
индикатор наклона. А.с. N"Q 554545 (СССР). Открытия.
Изобретения. 1997, N"Q 11.
363
оrЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
3
4
1. Активная зона реактора РБМК..I000
и задачи диаrностики состояния
ее компонентов 8
1.1. КОНСТРУКЦИЯ активной зоны 8
1.2. Топливный канал 13
1.3. Канал СУЗ 25
1.4. rрафитовая кладка 31
1.5. Задачи диаrностики СОСТОЯНИЯ конструкций
активной зоны реактора РБМК..l 000 40
1.6. Состояние контрольно--измерительноrо
оборудования на российских
и зарубежных АЭС 58
2. Оборудование и системы
'-#
внутриреакторнои диаrностики состояния
каналов и rрафИТО80Й кладки 68
2.1. Системы измерения искривления
и диаметра технолоrических каналов,
каналов СУЗ и rрафитовых колонн 68
2.1.1. Общие сведения 68
2.1.2. Анализ rеометрических характеристик
'-#
искривлении технолоrических каналов
и каналов СУЗ 72
364
2.1.3. Датчики уrла наклона
на основе маятника 78
2.1.4. Датчики уrла наклона
на основе уровня жидкости 81
2.1.5. Датчики измерения диаметра 87
2.1.6. Промышленные образцы устройств
измерения искривления и диаметра 92
2.1.7. Информационно вычислительная
система обработки измерительной
информации датчиков
уrла наклона и диаметра 96
2.1.8. Методика расчета отклонений оси
технолоrических каналов и каналов СУЗ 103
2.1.9. Методика определения поrрешностей
датчиков уrла наклона (уrломеров) 115
2.1.10. Температурная поrрешность
датчиков уrла наклона и диаметра 126
2.2. Система контроля сплошности металла
технолоrических каналов и каналов СУЗ 136
2.2.1. Технические требования к системе
УЛЬ1"'развуковоrо контроля состояния
металла технолоrических каналов
и каналов СУЗ 136
2.2.2. Устройство системы контроля
сплошности металла 137
2.2.3. Подrотовка системы контроля
к работе 143
2.2.4. Порядок работы и демонтаж
системы контроля 145
365
2.2.5. Проrраммное обеспечение сбора
и накопления данных 146
2.2.6. Методика ультразВУКОБоrо контроля
состояния металла ТК и каналов СУЗ 151
2.3. Система контроля величины
зацепления в телескопическом соединении
BepXHero тракта технолоrических каналов 166
2.3.1. Анализ парамеТРОБ контроля
телескопическоrо соединения
BepXHero тракта технолоrических каналов 166
2.3.2.Метод измерения величины зацепления
в телескопическом соединении
BepXHero тракта путем извлечения
технолоrическоrо канала
из rрафитовой ячейки 170
2.3.3. МаrНИТО ИНДУКЦИОIIНЫЙ метод
контроля величины зацепления 1 71
2.3.4. Маrнитный метод контроля
величины телескопическоrо зацепления 182
2.4. Система визуальноrо контроля
технолоrических каналов и каналов СУЗ 201
2.4.1. Техническое описание 201
2.4.2. Назначение эндоскопа 202
2.4.3. Технические данные 203
2.4.4. Устройство И принцип работы
эндоскопа 205
2.4.5. Инструкция по эксплуатации 214
366
3. Замена технолоrических каналов
и ремонт канальных ячеек
на реакторах РБМК..I000 219
3.1. Общие методические подходы
к разработке технолоrий и специальноrо
оборудования для ремонта и замены
радиоактивноrо оборудования
на ядерных объектах 219
3.2. Замена обойм 225
3.3. Замена сильфонных компенсаторов 234
3.4. Замена технолоrических каналов 250
3.5. Технолоrия замены ТК из ЦЗ 257
3.6. Массовая замена ТК 280
3.7. Радиационная ситуация и дозозатраl"'Ы 285
Приложение 288
Литература 362
367
А.И. ТРОФИМОВ, в.д. БАЛДИН, М.В. rриrОРЬЕВ
ДИАrНОСТИКА и РЕМОНТ
КОНСТРУКЦИЙ АКТИВНОЙ ЗОНЫ
ЭНЕРrЕТИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ
РЕАКТОРОВ РБМК 1000
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Под редакцией доктора технических наук , профессора,
заслужеННО20 деятеля науки рф А.И. Трофимова
Изд. лиц Н!!О10256 от 07.07.97r.
Подписано в печать 26.03.02
Формат 60х90хl/16. Усл.печ.л. 27,66.
rарнитура«Таймс»
Тираж 200 экз. Заказ К!!
Издательство «Энерrоатомиздат»
113114, Москва М...114, Шлюзовая 8а6.,10
ОРИJ:инал"макет подrотовлен в ОИА ТЗ
249030, r. Обнинск, Калужская обл.
Компьютерная верстка: Минин С.И., Трофимов М.А.
Отпечатано с rOTOBbIX ориrинал..макетов в 000 ПКФ «Эндемик»
249030, r. Обнинск, Калужская обл.