ČESKÁ A SLOVENSKA FEDERATIVNÍ REPUBLIKA (19) POPIS VYNALEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ PV 2361-87.2 (22) Přihlášeno oz 04 87 272 179 (11) (13) bi (51) Int. C1. S G 21- D 3/08 FEDERÄLNl ÚňAD PRO VYNÁLEZY (40) Zveřejněno 14 05 90 (45) Vydáno 07 lo 91 (75) Autor vynálezu MATAL ОШЙ1СН ing. CSo. f KOfiAŘÍK MILAN ing., VOREL LUBOMÍR ing., BRNO; VYTOPIL OLDŘICH; KLOBOUKY U BRNA, URBÁNEK MIROSLAV Ing., RYВАК MARTIN RNDr., BRNO, TOHÄS ZDENĚK ing., BÍLOVICE NAD SVITAVOU (54) Zařízeni na sběr, tříděni a hodnoceni informaci o zátěžích potřebných pro odhad čerpáni životnosti komponent jaderných elektráren (57) Účelem navrhovaného zařízeni je dosaženi možnosti trvalého zachycováni vsech podstatných vibračních, silových, tlakových a teplotních zátěži a tyto potom třídit, řadit a hodnotit. Tohoto účelu se dosáhne tak, že výstup měřiciho řetězce (1) vibraci je napojen do přepínače (12) a odtud postupné jednak do vôtvl s pásmovou propusti (13) a detektorem (16) a jednak do vôtvl s dolnopropuetnlm filtrem (14), hornopropustnim filtrem (15) a detektorem (16). Tyto větve jsou k detektoru (16) napojeny a jejich výstupní strana je připojena k měřici a vyhodnocovací jednotce (17), která má přímé zpětnovazební propojeni s přepínačem (12), a je napojená přes blok (18) vektoru vibraci a blok (19) přenosu vibraci na blok (29) odhadu čerpáni životnosti komponenty, k němuž Je rovněž napojen blok (28) materiálových vlastnosti a do něhož jsou dále napojeny prostřednictvím bloku (25) kumulace a řazeni zátěži, k němuž Je jednak přes blok (24) přenosů teplot napojený současně na blok (23) řazeni teplotních cyklů, dále přes komparótor (21) teplot napojený současně na blok (22) mezi a propusti, dále pak přes blok (20) korekce teplot a měřici a ovládací jednotku (17) napojen alespoň Jeden měřici řetězec (2) teplot. Zařízeni je možno využit předevsim v jaderné energetice.
1 CS 272 179 Bl Vynález es týká zařízeni na sběr; třídsni a hodnoceni informaci o zátěžích potřebných pro odhad čerpáni životnosti komponent jaderných elektráren, zejména parního generátoru a kompenzátoru objemu typu WER. Hodnoceni technického stavu komponent jaderné elektrárny a jejich provozuschopnosti v obdobi projsktované doby užíváni; i eventuálně po tomto období, je možné jen V případě, jsou-li trvale к dispozici jednak informace o vlastnostech oceli při provozní teplotě, použitých při stavbě komponent, a modelovaném cyklickém mechanickém a teplotním namáháni s vlivem radiace a korozního prostředí, jednak informace o výskytu nebo rozvoji trhlin, získané při periodických prohlídkách a kontrolách komponent na elektrárně a v neposlední řadě informace o druhu a způsobu zatěžováni a o zátšžných blocich exponovaných uzlů komponent během celého obdobi provozu Jaderné elektrárny. Periodické prohlídky a kontroly komponent jsou na elektrárnách prováděny. Také se postupně shromaž3uji v laboratořích informace o vlastnostech použitých oceli při dynamických zátěžích vzorků s vlivem radiace i korozního prostředí. Systematické sledováni, třiděni a hodnoceni informaci o zátěžích komponent se však za provozu jaderných elektráren dosud neprovádí. To je závažná nevýhoda, které podstatně omezuje možnosti odhadu čerpáni životnosti komponent jaderných elektráren z údajů dosud získaných z provozu a odstávak bloků. Chybí totiž především utříděné údaje o přídavném teplotním zatěžováni exponovaných uzlů, jakými jsou například u jaderných elektráren typu WER heterogenní svarové spoje, některé nátrubky kompenzátoru objemu, nátrubek napájecí vody parního generátoru atd. Dáls chybí údaje o vnějších zátěžích vyvolaných posuvy a natočením a údaje o přídavných zátěžích vyvolaných vibracemi některých konstrukčních uzlů; ke kterým patři například trubkový svazek perniho generátoru. To vše jsou podstatné nedostatky zatiinniho hodnoceni technického stavu komponent z hlediska dlouhodobé životnosti i z hlediska optimálního způsobu volby provozních, zejména nenominálnich režimů. Uvedená nevýhody dosavadního řešeni odstraňuje zařízeni na sběr, tříděni a hodnoceni informaci o zátěžích, potřebných pro odhad čerpáni životnosti komponent jaderných elektráren, zejména parního generátoru a kompenzátoru objemu typu WER. Deho podstata spočívá v tom, že výstup měřiciho řetězce vibrací je napojen do přepínače a odtud postupně jednak do větvi s pásmovou propusti a detektorem a jednak do větvi a dolnopropustním filtrem, hornopropustnim filtrem a detektorem; které jsou к němu vstupní stranou současně napojeny a Jejichž výstupní strana je připojena к měřici a vyhodnocovací jednotce, majici přímé zpětnovazební propojeni s přepínačem a napojené přes blok vektoru vibrací a blok přenosu vibrací na blok odhadu čerpáni životnosti komponenty, ke kterému je také napojen blok materiálových vlastnosti a do kterého jsou dále napojeny prostřednictvím bloku a řazení zátěži, ke kterému je jednak přes blok přenosů teplot napojený současně na blok řazení teplotních cyklů, dále přes komparátor teplot napojený současně na blok mezi a propustí, dále přes blok korekce teplot a měřici a ovládací jednotku napojen alespoň jeden měřici řetězec teplot, a jednak přes komparátor tlaků napojený současně na blok řazsní tlakových cyklů a na blok mezi a propusti napojen měřici a ovládači jednotku měřici řetězec tlaků se snímačem tlaku v kompenzátoru objemu a měřici řetězec tlaků se snímačem tlaku v parnim generátoru. Kromě toho jsou snímače teploty měřicích řetězců teplot situovány na vnějšku přístupné části primárního kolektoru parního generátoru tak, za alespoň jeden snímač teploty je před heterogenním spojem primárního kolektoru s nádobou na straně primárního potrubí a alespoň jeden snímač teploty je za heterogenním spojem na straně nádoby parního generátoru; dále je alespoň jeden snímač teploty situován na nátrubku napájaní parního generátoru blíže jeho spoje s potrubím napájecí vody. Snímače teploty jsou situovány, alespoň v jednom radiálním řezu primárního potrubí, s výhodou na jeho*épodni a horni vnější površce a konečně jsou snímače teploty situovány na nátrubcích nádoby reaktoru; které slouží к připojeni primárního potrubí. Navíc na vnějším povrchu parního generátoru ležícím v prostoru pod plochou vytvořenou pracovni hladinou
CS 272 179 BI sekundárni látky je situován alespoň jeden snimač vibraci měřícího řetězce vibraci a alespoň jeden snímač teploty měřícího řetězce teplot a na nátrubku nástřiku vody do kompenzátoru objemu je umístěn alespoň jeden snimač vibraci a snímače teplot tak, že alespoň jeden snimač teploty je situován před heterogenním spojem nátrubku na str?ně nádoby kompenzátoru objemu a alespoň jeden snímač teploty za tímto spojem na straně potrubí nástřiku vody. Zařízení pftdle vynálezu přináší řadu nesporných výbed proti současnému stavu. Předevšin umožňuje trvale zachycovat všechny podstatné vibrační, cliavé, tlákavé a teplotní zátěže zvláš? exponovaných uzlů komponent Jaderné elektrárny, se zvláštním zřetelem na, parní generátory a kompenzátor objemu. Dále toto zařízeni třídí, řadi a hodnstl zvlášt teplotní, zvláš? tlakové a zvlášt vibrační zátěže, ale současně provádí jejich superpozici a utříděné součty v reálném čase a srovnává je se schopnostmi materiálu daného uzlu tyta zátěže v čase zachytit* Pokud jsou zs zkoušek známé všechny potřebné vlastnosti konstrukčních materiálů v oblasti dynamických zátěži při teplotě a s vlivem korozního prostředí, lzepotom na podkladě údajů ze zařízeni podle vynálezu odhadnout s velmi dobrou přesností s přihlédnutím к výsledkům periodických prohlídek a kontrel aktuální etav čerpáni životnosti sledovaných komponent. To dosud například na blocích typu VVER není možné. Kromě toho, informace ze zařízeni mohou sloužit к technické optimalizaci provozu bloku/ zejména v nenominálnich režimech. Přiklad zařízeni na sběr, tříděni a hodnoceni informaci o zátěžich potřebných pro odhad čerpání životnoeti komponent jaderných elektráren; zejména parního generátoru a kompenzátoru objemu typu VVER 440 je na připojeném výkrese na obr. 1 a 5. Obr. 1 představuje celkové zapojeni zařizeni, obr. 2 situování snímače 4 vibraci e snímačů 7 teploty v oblaeti heterogenního spoje 32 kolektoru parního generátoru, obr. 3 situováni snímače 7 teploty na nátrubku napájeni 41 parního generátoru, obr. 4 situování snímače 4 vibrace a snímačů 7 teploty na nátrubku 38 nástřiku vody do kompenzátoru objemu a obr. 5 situováni snímačů 7 teploty v oblasti heterogenního spoje 35 primárního nátrubku kompenzátoru objemu. Příkladné zařizeni na sběr, tříděni a hodnoceni informaci o zátěžich potřebných pro odhed čerpáni životnoeti komponent jaderné elektrárny typu VVER 440 s měřicím! řetězci JL vibraci," sestávajícími ze snímače 4 vibraci, zesilovacích prvků 5; z bloku 6 testovacího signálu a kabeláže, s měřícími řetězci teplot 2, tvořenými snímačem 7 teploty, blokem 8 srovnávacích teplot a kabeláží a s měřicimi řetězci 3 tlaků, sestavenými jednak ze snímače 9 tlaku v parním generátoru a oddělovacího členu 10 a jednak ze aninače JL1 tlaku v kompenzátoru objemu a oddělovacího členu Ы) je zapojena tak, že eignál měřícího řetězce JL vib_raci je veden do přepínače 12 a odtud poetupně jednak do větvi s pásmovou propusti 13 a detektorem 16 a jednak do větvi s dolnopropustnim filtrem 14; hornopropustnim filtrem JL5 a detektorem 16/ které jsou к přepínači 12 vstupní stranou současně zapojeny. Oejich výstupní strana je připojena к měřici a ovládací jednotce JL7 a odtud je přimó zpětnovazební propojení s přepínačem JL2. Postupně vydávají prvky vektoru vibraci; který je z původního eignálu vytvářen v bloku JL8 vektoru vibrací a dále transformován na napětí v bloku,19 přenosu vibraci a v této formě předáván do bloku 29 odhadu čerpáni životnoeti komponenty. К němu je také připojen blok 28 materiálových vlastnosti a blok 25 kumulace a řazení zátěži, ze kterého Jsou přenášeny charakteristické veličiny teplotních a tlakových zátěži komponent. К bloku 25 kumulace a řazeni zátěži je napojen jednak přes blok 24 přenosů teplot, ke kterému je taká napojen blok 23 řazení teplotních cyklů, dále přes komparátor 21 teplot napojený současně na blok 22 mezi a propusti; dále přee blok 20 korekce teplot a měřici a ovládači jednotku JL7 alespoň jeden měřici řetězec 2 teplot, a jednak přes komparátor 26 tlaků, současně napojený na blok 27 řazeni tlakových cyklů a na blok 22 mezi a propusti napojen přee měřici a ovládací jednotku 17 měřici řetězec 3 tlaků se snímačem 9 tlaku v parním generátoru. Přitom snímače 7 teploty měřicích řetězců 2 teplot jsou situovány jednak na
3 CS 272 179 BI zevnějšku přístupné části primárního kolektoru 30 parního generátoru, kdy alespoň Jeden snímač 7 teploty Je před heterogenním spojem 32 primárního kolektoru 30 s nádobou 31 na straně primárního potrubí 33 a alespoň jeden snímač 7 teploty je za tímto spojem na straně nádoby 31 parního generátoru, dále na nátrubku 41 napájení parního generátoru blfc* že jeho spojen s potrubím 42 napájecí vody, dále na nátrubku 38 nástřiku vody do kompenzátoru objemu před jeho heterogenním spojem 39 na straně nádoby 36 kompenzátoru a za tímto spojem na straně potrubí 40 nástřiku vody, dále na primárním nátrubku 34 kompenzátoru objemu před heterogenním spojem 35 na straně nádoby 36 kompenzátoru a za tímto spojem na straně větve 37 primárního potrubí, dále na povrchu primárního potrubí 33 alespoň v jednom jeho radiálním řezu na spodní a horni površce tohoto potrubí, dále na nátrubcích nádoby reaktoru, ka kterým je připojeno primární potrubí 33 a konečně na vnějším povrchu parního generátoru, který leži v poloprostoru pod plochou vytvořenou pracovni hladinou v nše se nacházející sekundární vody. Současně snímače 4 vibraci mšřiciho řetězce 1 vibraci jsou umístěny jednak na nátrubku 38 nástřiku vody do kompenzátoru objemu a jednak na vnějším povrchи parního generátoru ležícím v poloprostoru pod plochou vytvořenou pracovni hladinou parovodní směsi na jeho sekundární straně. Přitom je současně důležité, že jednotlivé pásmové propusti 13 propouštějí signály v pásmech kolem frekvencí 28 Hz, 51 H z, 90 Hz, 125 Hz, 140 Hz a 1S5 Hz a dále, že dolnopropuetni filtry 14 propouštějí signál nad frekvenci 700 Hz a nad frekvenci 1 khz a hornopropustni filtry JL5 potom pod frekvenci 1,2 khz a pod 10 khz. Souhrnem je možno řici, že jednotlivé pásmové propusti 13 maji rozsah frekvenci 23 až 33 Hz, 31 až 47 Hz, 48 až 55 Hz, 57 až 77 Hz, 78 až 103 Hz, 115 až 135 Hz, 127 až 152 Hz a 157 až 175 Hz a dolnopropuetni filtry 14 maji potom mezni frekvence 700 Hz a 1 khz, u hornopropustnlch filtrů JL5 je nezni frekvence 1,2 khz a 10 khz. CJak ukázaly zkoušky na kompenzátoru objemu a na parním generátoru typu WER, lze zařízením na sbšr, tříděni a hodnoceni informaci o zátěžích jednak získávat nezbytně nutné údaje pro hodnoceni čerpání životnosti důležitých uzlů hlavních komponent bloku jaderné elektrárny a současně také poskytovat informace provozovateli o provozních stavech, u kterých dochází k najvyšším doplňkovým zátěžím komponent a tak tyto stavy časově omezit, popřípadě 1 zcela vyloučit vhodným provozováním bloku, zejména v přechodových režimech. PREDMÉT VYNÁLEZU 1. Zařízení na sběr, tříděni a hodnocení informaci o zátěžích potřebných pro odhad čerpáni životonosti komponent jaderných elektráren, zejména parního generátoru a kompenzátoru objemu typu WER, s měřicimi řetězci vibraci, zpravidla sestávejiclai ze snisase vibraci; za zesilovacích prvků, z bloku testovacího signálu a kabeláže, s měřicimi řetězci teplot, zpravidla tvořenými snímačem teploty, bloky srovnávacích teplot a kabeláží, a s měřícími řetězci tlaků, obvykle sestavených ze snímače tlaku q oddělovacího členu, vyznačující se tím, že výstup měřicího řetězce (1} vibraci je napojen do přepínače (12) a odtud postupně jednak do větví s pásmovou propusti (13) a detektorem (16) a jednak do větví s dolnopropustnlm filtrem (14), hornopropuetním filtrem (15) a detektorem (16), které jsou к němu vstupní stranou součaaně napojeny a jejichž výstupní strana je připojena к měřici a vyhodnocovacíjednotce (17), mající přímé zpětnovazební propojeni s přepínačem (12) a napojené přes blok (18) vektoru vibrací a blok (19) přenosu vibraci na blok (29) odhadu čerpáni životnosti komponenty, ke kterému je také napojen blok (28) materiálových vlastnosti a do kterého jsou dále napojeny prostřednictvím bloku (25) kumulace a řazeni zátěži, ke kterému je jednak přes blok (24) přenosů teplot napojený současně na blok (23) řazení teplotních cyklů, dále přes komparátor (21) teplot napojený současně na blok (22) mezi a propusti, dále přes blok (20) korekce teplot a měřici a ovládači jednotku (17) napojen alespoň jeden měřici řetězec (2) teplot, a jednak přes komparátor (26) tlaků napojený součaaně na blok i l
CS 272 179 Bl Л (27) řazeni tlakových cyklů a na blok (22) mezi a propusti napojen přes měřici a ovládači Jednotku (17) měřici řetězec (3) tlaků se snímačem (11) tlaku v kompenzátoru objemu a měřici řetězec (3) tlaků se snímačem (9) tlaku v parním generátoru. 2. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že snímače (7) teploty měřicích řetězců (2) teplot Jsou situovány na vnějšku přístupná části primárního kolektoru (30) parního generátoru, a to tak, že alespoň jeden snímač (7) teploty je před heterogenním spojem (32) primárního kolekt oru (30) s nádobou (31) na straně primárního potrubí (33) a alespoň Jeden snímač (7) teploty je za heterogenním spojem (32) na straně nádôny (31) parního generátoru. 3. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že alespoň Jeden snímač (7) teploty měřícího řetězce (2) teplot Je 3ituován na nátrubku (41) napájeni parního generátoru blíže jeho spoje s potrubím (42) napáječi vody. 4. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že na nátrubku (38) nástřiku vody do kompenzátoru objemu Je umístěn alespoň jeden snímač (4) vibraci měřícího řetězce (1) vibrací a snímače teplot (7) měřicích řetězců (2) teplot tak, že alespoň Jeden snímač (7) teploty je situován před heterogenním spojem (39) nátrubku na straně potrubí (40) nástřiku vody. 5. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že na primárním nátrubku (34) kompenzátoru objemu jsou situovány snímače (7) teploty měřicích řetězců (2) teplot tak, že alespoň jeden snímač (7) teploty je situován před heterogenním spojem (35) na straně nádoby (36) kompenzátoru objemu a alespoň jeden snímač (7) teplot ze heterogenním spojem (35) na straně větve (37) primárního potrubí. 6. Zařízeni podle bodu 1; vyznačující se tlm, že snímače (7) teploty měřicích řetězců (2) teplot Jsou situovány alespoň v Jednom radiálním řezu na povrchu primárního potrubí (33), s výhodou na jeho spodní a horní površce. 7. Zařízeni podle bodu 1, vyznačující se tím, že snímače (7) teploty jsou situovány na nátrubcích nádoby rekatoru, které slouži к připojeni primárního potrubí (33). 8. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že na vnějším povrchu parního generátoru ležícím v poloprostoru pod plochou vytvořenou pracovní hladinou sekundární látky Je situován eleepoň jeden snímač (4) vibraci měřícího řetězce (1) vibraci a alespoň jeden snímač (7) teploty něřlclho řetězce (2) teplot. 5 výkresů
CS 272 179 BI 3? П ' г > FŠ1Ш" >13 23 J k ^27 S" "t" i í 19,28 y ž 5 (! 29 OBR.. 1
cs 272 179 BI О В к. 2.
cs 272 179 BI
CS 272 179 al O B R. 5
CS 272 179 Bl ko