EP0122578B1 - Fatigue monitoring method of components, for example in a nuclear power station - Google Patents

Fatigue monitoring method of components, for example in a nuclear power station Download PDF

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EP0122578B1
EP0122578B1 EP19840103962 EP84103962A EP0122578B1 EP 0122578 B1 EP0122578 B1 EP 0122578B1 EP 19840103962 EP19840103962 EP 19840103962 EP 84103962 A EP84103962 A EP 84103962A EP 0122578 B1 EP0122578 B1 EP 0122578B1
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stress
component
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computing unit
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EP19840103962
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EP0122578A2 (en
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Reinhold Dr. Dipl.-Ing. Braschel
Manfred Dipl.-Ing. Miksch
Rolf Dipl.-Ing. Schiffer
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Ermüdung von vorzugsweise thermisch und/oder mechanisch belasteten Bauteilen, wie z. The invention relates to a method for monitoring the fatigue of preferably thermally and / or mechanically stressed components, such. B. solchen in Kernkraftwerken oder Flugzeugen, mit außen an den überwachten Bauteilen angebrachten Sensoren. Example, those in nuclear power stations or airplanes, with exterior mounted components on the monitored sensors.
  • Die seitherige Ermüdungsanalyse für einzelne Bauteile, wie z. The subsequent renewal fatigue analysis for individual components such. B. für einen Speisewasserstutzen in einem Kernkraftwerk, erfolgt aufgrund von Lastfallspezifikationen, die neben thermischen und mechanischen Belastungsdaten Annahmen über die jeweils zu erwartenden Häufigkeiten mechanischer Belastungsfälle enthalten. B. for a feedwater nozzle in a nuclear power plant, is carried out due to load specifications, which in addition to thermal and mechanical stress data assumptions about the expected frequency of each mechanical load cases. Der Nachteil einer solchen Spezifikation liegt in den theoretischen Annahmen, die oft nicht mit den im Betrieb durch Messung tatsächlich festgestellten Beanspruchungen übereinstimmen. The disadvantage of such a specification is the theoretical assumptions that often do not match the actually recorded during operation by measuring stresses.
  • Auf der anderen Seite ist eine genaue Ermüdungsanalyse erwünscht, um möglichst präzise vorhersagen zu können, wann ein bestimmtes Bauteil seinen maximalen Ausnutzungsgrad erreicht hat und demgemäß ausgetauscht werden muß. On the other side is desired to be able to predict precisely as possible a detailed fatigue analysis when a certain component has reached its maximum utilization and must accordingly be replaced.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Überwachung der Ermüdung von Bauteilen, z. The object of the invention is a method for monitoring the fatigue of components such. B. in einem Kernkraftwerk, zu schaffen, das eine kontinuierliche, auf tatsächlich anfallende Meßdaten gestützte Betriebsüberwachung ermöglicht. To provide, in a nuclear power plant, which enables continuous, based on actually measured data accumulating operation monitoring.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das einerseits dadurch gekennzeichnet ist, daß die von Sensoren an den zu überwachenden Bauteilen in einem bestimmten Zeittakt gemessenen Meßwerte an einen Prozeßrechner gelangen, der eine erste Recheneinheit enthält, die den gemessenen Verlauf der Meßwerte in einheitliche mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren beaufschlagte Elementarverläufe auflöst und in einem ersten Speicher abspeichert, derart, daß eine Überlagerung dieser mit den Gewichtungsfaktoren gewichteten vorzugsweise dreieckigen Elementarverläufe eine Annäherung an den tatsächlich gemessenen Verlauf der jeweiligen Meßwerte ergibt, daß die in einem zweiten Speicher gespeicherten Werte für die von diesen Elementarverläufen der Meßwerte erzeugten elementaren Spannungsverläufe von diesen Elementarverläufen der Meßwerte abgerufen werden und in einer zweiten Recheneinheit durch Überlagerung dieser mit den obengenannten G According to the invention this object is achieved by a method according to claim 1, which is the one hand, characterized in that the values ​​measured by the sensors to the monitoring at the components at a certain timing values ​​reach a process computer which contains a first computing unit that the measured course of the measured values dissolves in uniform acted upon with different weighting factors elementary waveforms and stores in a first memory, such that a superposition of these weighted by the weighting factors is preferably triangular elementary curves gives an approximation to the actual measured course of the respective measured values, that the data stored in a second memory values ​​for the elemental voltage waveforms generated by these elementary curves of the measured values ​​are retrieved from these elemental gradients of the measured values ​​and on a second computing unit by superposition of these with the above-mentioned G ewichtungsfaktoren gewichteten elementaren Spannungsverläufe der tatsächliche Spannungsverlauf angenähert und in einen dritten Speicher abgespeichert wird, daß ferner eine dritte Recheneinheit aus diesem abgespeicherten, angenäherten Spannungsverlauf unter Verwendung von spannungsabhängigen Ermüdungskurven den sich während eines Auswertungszyklus ergebenden Teilausnutzungsgrad des Bauteils errechnet und an einen vierten Speicher abgibt, in dem der Teilausnutzungsgrad zu dem darin gespeicherten Gesamtausnutzungsgrad hinzuaddiert wird und einen neuen Wert für den Gesamtausnutzungsgrad bildet. is approximated ewichtungsfaktoren weighted elementary voltage profiles of the actual voltage curve, and stored in a third memory that further comprises a third arithmetic unit from that stored, the approximate voltage profile using voltage-dependent fatigue curves calculated the resulting during an evaluation cycle part degree of utilization of the component and delivers it to a fourth memory, in the part of the utilization factor is added to the value stored in the total degree of utilization and forming a new value for the total utilization degree.
  • Im konkreten Fall bedeutet dies z. In this specific case, this means z. B., daß entlang des Umfangs eines Bauteils, beispielsweise eines Speisewasserstutzens in einem Kemkraftwerk, Temperatursensoren angeordnet sind. For example, that are arranged along the periphery of a component, such as a feed-water nozzle in a Kemkraftwerk, temperature sensors. Aufgrund der örtlichen Temperaturverteilung und/oder des zeitlichen Temperaturverlaufs werden nun die entsprechenden Temperaturverläufe im Inneren dieses Bauteils berechnet (Temperatur-Rückwärts-Analyse). Due to the local temperature distribution and / or the time temperature profile, the corresponding temperature curves are now calculated in the interior of this component (temperature-reverse) analysis. Auf der Grundlage dieser für das Innere des Bauteils errechneten Temperaturen lassen sich rechnerisch die Zugspannungsverläufe im Wandmaterial des Bauteils ermitteln. Based on these calculated for the interior of the component temperatures Zugspannungsverläufe in the wall material of the component can be mathematically determined. Dieses an sich sehr komplizierte Verfahren wird dadurch vereinfacht, daß die Berechnungen nicht für den tatsächlich gemessenen Verlauf der Meßwerte erfolgen, sondern für « Elementarverläufe " , sogenannten Elementartransienten, als . deren Überlagerung - bei Verwendung bestimmter Gewichtungsfaktoren - der tatsächlich gemessene Temperaturverlauf näherungseise dargestellt werden kann. Infolge der Linearität des für die Berechnung der Spannungsverläufe aus den Temperaturverläufen geltenden Gleichungssystems läßt sich auch der tatsächlich auftretende Zugspannungsverlauf als entsprechende, dh mit denselben Gewichtungsfaktoren versehene Überlagerung elementarer Zugspannungsverläufe darstellen, die den elementaren Temperaturverläufen entsprechen. Der durch diese Überlagerung ermittelte - angenäherte - Vergleichsspannungsverlauf wird dann mit Hilfe des bekannten Rainflow- oder Reservoir-Algorithmus abgearbeitet, dh in Teilnutzungsgrade umgerechnet. Auf diese Art lassen si This very complex per se is simplified in that the calculations do not take place for the actually measured course of the measured values, but for "elementary waveforms", so-called Elementartransienten as their superposition -. When using certain weighting factors - the actually measured temperature profile can be represented näherungseise . Due to the linearity of the force for the calculation of the voltage gradients of the temperature curves equation system can also be actually occurring tensile stress as appropriate, that is provided with the same weighting factors superposition of elementary Zugspannungsverläufe represent corresponding elementary temperature gradients the determined by this superposition -. approximate - comparison voltage curve is then processed by the known Rainflow or reservoir algorithm, that is converted. can in part efficiencies in this way, si ch die während der Auswertungszyklen ergebenden Teilausnutzungsgrade zum jeweiligen neuesten Gesamtausnutzungsgrad, einem für die Ermüdung eines Bauteils charakteristischen Wert, aufaddieren. ch during the evaluation cycles resulting partial utilization ratios at the respective most recent full utilization efficiency, a characteristic of the fatigue of a component value add up.
  • In ähnlicher Weise, wie im vorstehenden Absatz anhand von Temperaturmeßwerten erläutert, lassen sich auch am Bauteil gemessene mechanische Meßwerte in Teilausnutzungsgrade umwandeln. explained in a similar manner as described in the preceding paragraph, based on temperature readings, allow on the molded part measured values ​​in mechanical part design ratios convert.
  • Parallel dazu kann andererseits vorgesehen sein, daß neben den unmittelbar an dem zu überwachenden Bauteil abgegriffenen Meßwerten auch Betriebsdaten, die - beispielsweise von einer Warte oder einem Stellpult aus - das Betriebssystem steuern zu dem das zu überwachende Bauteil gehört, zur Lastfallidentifizierung herangezogen werden. In parallel, can be provided on the other hand, that in addition to directly tapped at the monitoring at the component measured values ​​and operational data - for example from a control room or a controller from the - control the operating system to which the component to be monitored belongs, be used to load identification. Derartige Lastfälle in einem Kernkraftwerk sind beispielsweise « Anfahren », « Schnellabschaltung » usw. Diesen einzelnen Lastfällen kann man nun bestimmte Such load cases in a nuclear power plant, for example, "start", "scram", etc. This individual load cases can now be certain
  • - empirisch festgestellte oder auf der Grundlage von Annahmen berechnete oder geschätzte - Vergleichsspannungsverläufe zuordnen, so daß bei Identifizierung derartiger Lastfälle durch evtl. zusätzliche Überlagerung mit geeignet gewichteten mechanischen Einheitslastfällen ein Vergleichsspannungsverlauf entsteht, der mit Hilfe des Rainflow-Algorithmus ebenfalls wieder in einen Teilausnutzungsgrad umgerechnet werden kann. - empirically determined or calculated on the basis of assumptions or estimated - comparison voltage waveforms assign, so that upon identification of such load cases by any additional interference with appropriately weighted mechanical unit loading cases, a comparison voltage curve is formed which are converted by means of the rainflow algorithm also in a part of utilization can.
  • Die Vorteile des Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen : The advantages of the process can be summarized as follows:
  • Die einheitliche Vorgehensweise führt bei allen Bauteilen zu vergleichbaren Ergebnissen und gibt Hinweise auf kritische Bauteile. The unified approach results in all components comparable results and provides information on critical components.
  • Die zeitliche Erfassung der einzelnen Betriebsvorgänge und die kontinuierlichen Temperaturmessungen führen zur genauen Bestimmung der Ausnutzungsgrade. The temporal detection of the individual operations and the continuous temperature measurements leading to accurate determination of the utilization factors.
  • Sollte bei der Überwachung eine kritische Tendenz erkannt werden, ist es möglich, rechtzeitig durch eine neu festzulegende Schonfahrweise die Lebensdauer einzelner, gefährdeter Komponenten zu erhöhen. If when monitoring a critical trend are detected, it is possible to increase in time by a newly determined already driving the lifetime of individual risk components.
  • Anzeigen bei Ultraschall-Prüfungen können gezielt kontinuierlich verfolgt werden. Show in ultrasonic testing can be tracked continuously targeted.
  • Durch die Überwachung des Rißwachstums ist man in der Lage, auch bei der Erreichung der rechnerischen Ausnutzung von 1,0 die Anlage weiter zu betreiben. By monitoring of crack growth we are able to operate the plant continue also in achieving the theoretical advantage of 1.0.
  • Durch diese Überwachung ist auch ein gezielter und damit wirtschaftlicher Ablauf eventuell erforderlicher Reparaturmaßnahmen möglich. This monitoring a targeted and efficient movement of any necessary repair work is possible.
  • Die kontinuierliche Betriebsüberwachung führt zur lückenlosen Betriebsdatenerfassung (Logbuch). The continuous monitoring operation results in the seamless data acquisition (log).
  • Das Betriebsüberwachungssystem ermöglicht z. The operation monitoring system allows for. B. für alle Bereiche in Kraftwerken eine genauere und vor allem auch wirtschaftlichere Durchführung von Spannungs- und Ermüdungsanalysen. As for all areas in power plants more accurate and, above all, more economical implementation of stress and fatigue analysis.
  • Die Erfindung ist nicht nur im beispielhaft beschriebenen Kraftwerksbereich, sondern auch in anderen Bereichen anwendbar. The invention is applicable not only in the example described the power plant sector but also in other areas. Genannt sei als weiteres Beispiel die Überprüfung der Ermüdung von Bauteilen von Flugzeugen etc. checking the fatigue of components of aircraft may be mentioned as another example etc.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichungen beschrieben. An embodiment of the invention, and the advantageous development is described in the following with reference to the accompanying drawings.
  • Es stellen dar: , In which:
    • Fig. 1 ein Ablaufschema des Verfahrens, Fig. 1 is a flow diagram of the process,
    • Fig. 2 eine Ermüdungskurve für den Bauteil (materialspezifische Ermüdungskurve), Fig. 2 is a fatigue curve for the component (material-specific fatigue curve),
    • Fig. 3 die schematische Anordnung mehrerer Temperatursensoren entlang des äußeren Umfangs eines rohrförmigen Bauteils, Fig. 3 shows the schematic arrangement of several temperature sensors along the outer circumference of a tubular component,
    • Fig. 4 den zeitlichen Verlauf einer Elementartransiente, Fig. 4 shows the time course of a Elementartransiente,
    • Fig. 5 den örtlichen Verlauf einer Elementartransiente, Fig. 5 shows the course of a local Elementartransiente,
    • Fig. 6 die zeitliche Überlagerung mehrerer gewichteter Elementartransienten, Fig. 6 shows the temporal superposition of several weighted Elementartransienten,
    • Fig. 7 eine weitere Darstellung einer Elementartransiente an einem Punkt x der Innenseite eines Bauteils, Fig. 7 is a further illustration of a Elementartransiente at a point x of the inside of a component,
    • Fig. 8 der sich daraus als « Antwort ergebende Verlauf der Temperatur in dem dem genannten Punkt x auf der Innenseite gegenüberliegenden Punkt y an der Außenseite, Fig. 8 of the consequent as "response curve of the temperature in the said point x on the inside opposite the point y on the outside,
    • Fig. 9 die durch Überlagerung von Antworten gemäß Fig. 8 entstehende Antwort auf überlagerte Elementartransienten nach Fig. 6, Fig. 9, produced by superposition of responses according to Fig. 8 in response to superimposed Elementartransienten of FIG. 6,
    • Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels. Fig. 10 is a block diagram of an exemplary embodiment.
  • Figur 1 zeigt ein Ablaufschema für das Verfahren zur Überwachung der Ermüdung von Bauteilen in einem Kernkraftwerk. 1 shows a flowchart of the method for monitoring the fatigue of components in a nuclear power plant. Grundlage für die Ermüdungsanalyse ist die materialspezifische, empirisch ermittelte Ermüdungskurve, wie z. Basis for the fatigue analysis is the material-specific, empirically determined fatigue curve such. B. Fig. 2 zeigt. B. Fig. 2 shows. In ihr ist den einzelnen Vergleichsspannungsschwingbreiten Δσv die jeweils maximal zulässige Anzahl N der Lastwechsel zugeordnet. In it, the individual comparison stress ranges Δσv is associated with each maximum number N of cycles. Die durch n gleiche Lastwechselschwankungen bewirkte Materialermüdung wird durch den «Ausnutzungsgrad " (Usage Factor) The fatigue caused by n equal load cycle fluctuations "by the" utilization factor (Usage Factor)
    Figure imgb0001
    ausgedrückt. expressed.
  • Für verschiedene Lastwechselschwankungen Δσi ergibt sich der gesamte Ausnutzungsfaktor Ug es als Summe der einzelnen Teilausnutzungsfaktoren U j gemäß der Formel For different load change Δσi variations, the total utilization factor Ug gives it as the sum of the individual partial utilization factors U j according to the formula
    Figure imgb0002
  • Dabei ist n ; Where n; jeweils, bezogen auf die zugehörige Vergleichsspannungsänderung Δσ i , die Anzahl der tatsächlich aufgetretenen Lastwechsel, und N ; respectively, based on the associated comparison voltage change Δσ i, the number of load changes actually occurred, and N; die sich aus der Kurve nach Figur 2 ergebenden maximale Anzahl von Lastwechseln. The results from the curve of Figure 2 maximum number of load changes.
  • Im einzelnen ergeben sich die Erfordernisse dieser Feststellungen beim Betrieb von Reaktorsystemen aus dem ASME-Code, Sec. In particular, the requirements of these findings, the operation of the reactor systems of the ASME Code, Sec yield. III (Stress Categories). III (Stress Categories). Durch das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren kann jeweils der Gesamtausnutzungsgrad zu einem bestimmten Zeitpunkt festgestellt werden. The inventive process monitoring each of the total degree of utilization at a particular time can be determined.
  • Das in Figur 1 symbolisch mit 1 gekennzeichnete Betriebssystem, z. The operating system symbolically marked in Figure 1 with one such. B. ein Kernkraftwerk, gibt bestimmte Meßwerte ab. As a nuclear power plant, will make certain measurements. Es folgt dann im Kästchen 2 die Meßwerterfassung und die Gewichtung der Einheitslastfälle : There then follows in box 2, the data acquisition and the weight of the unit load cases:
  • Die wichtigsten Meßwerte, aufgrund derer die Spannungsverteilung und daraus dann der Ausnutzungsgrad berechnet wird, sind die Temperaturen, es ist nämlich im allgemeinen - z. The most important values ​​that could cause stress distribution and from this, the utilization efficiency is calculated, the temperatures, it is as a general rule - z. B. mangels geeigneter langzeitstabiler Dehnmeßstreifen - nicht möglich, die Spannungsverläufe im Material unmittelbar zu messen und der Bestimmung des Ausnutzungsgrades zugrunde zu legen. B. lack of suitable long-term stable strain gauges - not possible to measure the stresses in the material immediately and to be based on the determination of the degree of utilization. Die Berechnung erfolgt deshalb aufgrund einer Temperatur-Rückwärts-Analyse (thermal backward-analysis), die davon ausgeht, daß sich aus den Außentemperaturen, deren zeitlicher und räumlicher Verlauf durch geeignete Sensoren gemessen werden kann, die Temperaturverteilung in der gesamten Struktur und daraus wiederum die Spannungsverteilung berechenbar ist. The calculation is therefore due to a temperature-reverse analysis (thermal backward-analysis), which assumes that its temporal and spatial course of which can be measured by suitable sensors from the ambient temperatures, the temperature distribution throughout the structure and thereby the influence voltage distribution can be calculated.
  • Die Messung der Temperaturen erfolgt dabei, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, mit geeigneten Sensoren (13), die im Beispiel an einem Rohrstück (14) angeordnet sind. The measurement of the temperature takes place, as schematically shown in Fig. 3, with suitable sensors (13) which are arranged in the example on a pipe piece (14). Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung macht sich eine besonders einfache Errechnung der Spannungsverteilung zunutze, die im folgenden daher aus führlich dargestellt wird : The monitoring device according to the invention makes a particularly simple calculation of voltage distribution advantage, which is shown in detail in the following therefore:
  • Allgemein gilt die Wärmeleitungsgleichung In general, the heat conduction equation
    Figure imgb0003
  • Wird a als konstant vorausgesetzt und sind T 1 und T 2 Temperaturfelder, also Lösungen der Gleichung (3), die den Randbedingungen R 1 und R 2 genügen, so sind sowohl T = T 1 + T 2 als (für konstantes r) auch T = r · T 1 Lösungen von (3), die den Randbedingungen R = R 1 + R 2 bzw. R = r · R 1 genügen. Is a assumed to be constant and T 1 and T 2 temperature fields, that solutions of the equation (3) satisfy the boundary conditions, R 1 and R 2, so both T = T 1 + T 2 as (for constant r) and T = r · T 1 solutions of (3), which satisfy the boundary conditions = R R 1 + R 2 or R = r · R. 1
  • Die Erfindung macht sich dieses Superpositionsprinzip zunutze, indem sie nach einem Baukastenprinzip komplexe Temperaturverläufe approximativ aus elementaren dreieckigen Temperaturverläufen, sog. « Elementartransienten », zusammensetzt. The invention makes this superposition principle advantage by looking for a modular complex temperature profiles from elementary approximate triangular temperature gradients, so-called. "Elementartransienten" composed. Dabei wird versucht, den außen gemessenen Temperaturverlauf R (Randbedingung) als Superposition von sich aus geeignet gewichteten Elementartransienten T l l ... T n ' (Fig. 6) der Innenoberfläche ergebenden Oberflächentemperaturen R der Innenoberfläche darzustellen, dh It will seek the measured outside temperature curve R (boundary condition) as a superposition of from appropriately weighted Elementartransienten T l l ... T n '(Fig. 6) represent the inner surface temperature resulting surface R of the inner surface, ie
    Figure imgb0004
    Das zur Oberflächentemperatur R gehörige Temperaturfeld T ist dann näherungsweise durch Forming part of the surface temperature field T R temperature is then approximated by
    Figure imgb0005
    gegeben. given.
  • Die Elementartransienten T i , die hier verwendet werden, sind durch den auf der Innenseite des entsprechenden Bauteils (z. B. eines Rohrabschnittes (14) nach Fig. 3) auftretenden Temperaturverlauf The Elementartransienten T i, which are used herein are ((z. B. a pipe section 14) of FIG. 3) through the inside of the corresponding component temperature curve occurring
    Figure imgb0006
    definiert, wie er in Fig. 4 und 5 dargestellt ist. defined, as shown in Fig. 4 and 5.
  • In diesen Abbildungen 4 bis 6 bezeichnet i den der Meßstelle i gegenüberliegenden Punkt an der Innenseite, E (I) den Temperaturverlauf an der Innenseite und (x, t) die Abhängigkeit von den Koordinaten Ort und Zeit. In these figures, 4 to 6 of the measuring point i denotes the i opposite point on the inner side, E (I) the temperature curve at the inside and (x, t) is the function of the coordinates of location and time.
  • Fig. 6 zeigt wie ein gleichmäßig stückweiser linearer Innentemperaturverlauf T (I) (dargestellt durch eine durchgehende linie), durch Superposition zeitlich gegeneinander verschobener und unterschiedlich gewichteter Elementartransienten Fig. 6 shows how a uniform piecewise linear internal temperature history T (I) (shown by a solid line), by superposition of temporally shifted against each other and differently weighted Elementartransienten
  • T j (1) , T 2 (I) , T3 (I) , T 4 (I) gewonnen werden kann, deren Verläufe an der Innenseite die Form einfacher Dreiecke, wie in Fig. 4 dargestellt, haben. T j (1), T 2 (i), T3 (I), T 4 (I) can be obtained, the profiles at the inner side the form of simple triangles, as shown in Fig. 4 have.
  • Wie aus den Fig. 7 bis 9 ersichtlich, ergibt sich als «Antwort" auf eine Elementartransiente T E (I) in einem Punkt x auf der Innenseite eines Bauteils (Fig.7) der Temperaturverlauf E (A) gemäß Fig. 8 im gegenüberliegenden Punkt y an der Außenseite. Entsprechend läßt sich durch Superposition der « Antworten » T 1 (A) -T 4 (A) gemäß Fig. 9 eine « Antwort » auf den Temperaturverlauf nach Fig. 6 ermitteln. As can be seen from Figs. 7 to 9, the temperature curve E (A) is obtained as the "answer" to a T Elementartransiente E (I) at a point x on the inside of a component (Fig.7) of FIG. 8 in the opposite point y on the outer side. Accordingly, can be achieved by superposition of the "answers" T (a) T 4 (a) 1 shown in FIG. 9 to determine a "response" to the temperature history to Fig. 6.
  • Die erwähnte Temperatur-Rückwärts-Analyse ermittelt aus einem gemessenen Außentemperaturverlauf den entsprechenden Innentemperaturverlauf nach folgendem Schema : Zunächst wird die Außentemperatur T (A) näherungsweise als Superposition von Antworten E i (A) dh von Elementarverläufen bzw. Elementartransienten für die Außenoberfläche am Ort i dargestellt : The mentioned temperature-reverse analysis determines from a measured external temperature curve corresponding inner temperature curve according to the following scheme: First, the outdoor temperature T (A) may be approximated as a superposition of responses E i (A) is that shown i of elementary curves or Elementartransienten for the outer surface at the location :
    Figure imgb0007
  • Bildlich dargestellt würde der gemessene Verlauf der Außentemperatur durch eine Vielzahl sich überlagernder zeitlich gegeneinander verschobener und unterschiedlich gewichteter dreieckiger Elementartemperaturverläufe ersetzt. the measured profile of the external temperature would be depicted replaced by a plurality of overlapping time-shifted against each other and differently weighted triangular elementary temperature gradients. Dabei werden die einzelnen Gewichtungen r j so bestimmt, daß eine möglichst gute Annäherung an den tatsächlich gemessenen Verlauf der Außentemperatur erreicht wird. The individual weights r j are determined so that the best possible approximation to the actual measured profile of the outside temperature is reached.
  • Bei dieser Approximation wird der Fehler im quadratischen Mittel minimiert. In this approximation, the error in the root mean square is minimized. Mathematisch ausgedrückt bedeutet dies, daß das Integral In mathematical terms, this means that the integral
    Figure imgb0008
    minimiert wird. is minimized.
  • Aufgrund der Linearität der Wärmeleitungsgleichung (3) kann jetzt auf den Temperaturverlauf an der Innenseite geschlossen werden : Due to the linearity of the thermal conduction equation (3) can now be closed to the temperature history to the inside:
    Figure imgb0009
  • Man vergleiche hierzu auch die Figuren 8 mit 7. Aus diesen geht deutlich hevor, wie sich ein angenommener Elementarverlauf der Temperatur an der Rohrinnenwand im Punkte x (Fig. 7) zeitlich verschoben in einen Temperaturverlauf an der Außenwand auswirkt. this compare also Figures 8 to 7. From this comes hevor clearly shifted in time as an assumed elementary course of the temperature on the inner pipe wall at the point x (Fig. 7) effect in a temperature curve on the outside wall.
  • Aus der durch den Innentemperaturverlauf eindeutig bestimmten Temperaturverteilung läßt sich nun der zugehörige Spannungszustand nach dem verallgemeinerten Hooke'schen Gesetz wie folgt bestimmen : From the uniquely determined by the internal temperature curve temperature distribution of the associated voltage state after the generalized Hooke's Law as follows now can be determined:
    Figure imgb0010
  • Die Materialwerte E, a und µ werden als konstant vorausgesetzt. The material values ​​e, a and μ are as provided constant. Löst man die ersten drei Gleichungen nach T auf, faßt die Größen u, v, w sowie die σ's und die τ's zu einem Vektor s zusammen und bezeichnet ferner mit T den Vektor (T, T, T, O, O, O), so läßt sich Gleichung (8) wie folgt umschreiben : Solving the first three equations by T on, the sizes construed u, v, w and σ s and the τ's to a vector s together and further designated by T vector (T, T, T, O, O, O), then equation can (8) as rewrite follows:
    Figure imgb0011
  • Dabei ist D ein linearer Differentialoperator. Where D is a linear differential operator. Dieses System ist bekanntlich bei vorgegebenen Verschiebungen oder vorgegebenen Kräften auf dem Randgebiet unter Berücksichtigung der Körpergleichgewichtsbedingungen eindeutig lösbar. This system has a unique solution known at predetermined offsets or predetermined forces on the edge area taking into account the body equilibrium conditions.
  • Daraus ergibt sich : Läßt sich das Temperaturfeld T gemäß Gleichung (5) als Superposition von Elementartransienten T darstellen und ist für jedes T der daraus resultierende Spannungszustand s i bekannt, so läßt sich auch die Gleichung (9) durch Superposition lösen, nämlich in der Form This results in: the temperature field T is Lets according to equation (5) as a superposition of Elementartransienten T representing and is known for each T of the resulting voltage state s i, then the equation (9) by superposition can be solved, namely in the form of
    Figure imgb0012
  • Das bedeutet, daß die bei der an Hand der Fig. 4 bis 9 erläuterten Temperatur-Rückwärts-Analyse ermittelten Gewichtungen der einzelnen Elementartransienten sich auch direkt bei der Überlagerung der einzelnen Spannungsverläufe einsetzen lassen. This means that the determined with reference to FIGS. 4 to 9 described temperature-backward analysis of the weights of the individual Elementartransienten also be directly used in the superposition of the individual voltage profiles. Die maßgeblichen Gewichtungsfaktoren für die bei der Temperatur-Rückwärts-Analyse ermittelten einzelnen Temperaturtransienten werden gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ablaufschema im Block 2 ermittelt. The relevant weighting factors for the determined at the temperature-reverse analysis individual temperature transients are determined according to the illustrated in Fig. 1 in the flowchart block 2.
  • Die den Elementartransienten T der Temperatur der Innenoberfläche entsprechenden elementaren Vergleichsspannungsverläufe sind in der bausteinspezifischen Spannungsdatei für Einheitslastfälle, in Fig. 1, Block 3 gespeichert. The Elementartransienten the T the temperature of the inner surface corresponding elementary comparison voltage profiles are in the block-specific voltage file for unit load cases in FIG. 1, Block 3. Aus dieser Spannungsdatei für Einheitslastfälle werden die für die jeweilige Temperaturtransiente bausteinspezifisch gespeicherten Vergleichsspannungsverläufe abgerufen und im Block 2 mit den zugehörigen Gewichtungsfaktoren multipliziert. From this voltage file for unit load cases, the block-specific stored for the respective Temperaturtransiente comparison voltage waveforms are retrieved and multiplied in block 2 with the associated weighting factors. Aus den in der Spannungsdatei 3 abgerufenen, und in Block 2 gewichteten elementaren Spannungsverläufen wird in Block 4 durch Überlagerung der tatsächliche Spannungsverlauf ermittelt. From the retrieved file in the voltage 3, and in block 2 Weighted elementary voltage waveforms is determined in block 4 by superposition of the actual voltage curve.
  • Aus diesem so in Block 4 ermittelten Spannungsverlauf wird im Block 5 mit Hilfe eines bestimmten Algorithmus der Ausnutzungsgrad berechnet. For this so determined in block 4 voltage waveform, the utilization efficiency is calculated in block 5 by means of a specific algorithm. Dieser Algorithmus ist als « Rainflow » - oder Reservoir-Algorithmus bekannt. This algorithm is known as "Rain Flow" - known or Reservoir algorithm. Im wesentlichen basiert er darauf, daß der ermittelte Spannungsverlauf in eine endliche Anzahl einfachperiodischer Vorgänge zerlegt wird. It essentially based on the fact that the voltage curve is determined is divided into a finite number of simple periodic processes. (Vgl. K. Roik, Vorlesungen über Stahlbau, Verlag Wilhelm Ernst und Sohn, 1978, S. 69). (See. K. Roik, lectures on steel, publisher Wilhelm Ernst and Son, 1978, p 69). Für jedes dieser Vorgänge ist in einem Speicher FAT ein materialabhängiger Teilausnutzungsfaktor abgespeichert. in memory FAT a material-dependent part utilization factor is stored for each of these operations.
  • Aus der für das Bauteil bzw. für das Material geltenden Ermüdungskurve nach Figur 2 ergibt sich dann im Block 5 unter Anwendung des Rainflow-Algorithmus der für den einzelnen periodischen Elementarzyklus anzusetzende Teilausnutzungsfaktor U ; From applicable to the component or for the material fatigue curve of Figure 2 is then obtained in the block 5 using the rainflow algorithm be recognized for each elementary cycle periodic part utilization factor U; , der in die Bestimmung des gesamten Ausnutzungsfaktors nach Gleichung (2) eingeht. Which enters into the determination of the overall utilization factor according to equation (2). In Block 6 fällt das Ergebnis, der aufsummierte zeitliche Verlauf des Gesamtausnutzungsgrades an, der an Periphergeräte transferiert wird. In block 6 the result of the accumulated time course of the total degree of utilization is produced which is transferred to peripheral devices.
  • Den bis jetzt beschriebenen Teil der Ermüdungsüberwachung eines bestimmten Bauteils durch laufende Fortschreibung des Ausnutzungsgrades kann man zusammenfassend wie folgt kennzeichnen : Aufgrund der Meßdaten, die die Außentemperaturen erfassen, wird zunächst auf die inneren Temperaturen zurückgerechnet; The hitherto described part of the fatigue monitoring of a particular component by current updating of the utilization rate can be summarized as follows feature: Due to the measurement data, which detect the ambient temperatures, is first calculated back to the internal temperatures; der innere Temperaturverlauf wird in gewichtete « Elementartransienten » zerlegt. the internal temperature profile is divided into weighted "Elementartransienten". Den bei der Aufteilung des Temperaturverlaufs gewonnenen einzelnen Elementartrasienten werden aus einer Datei vorab gerechnete Spannungstransienten einzeln zugeordnet und zu einem Spannungsverlauf superponiert. From the evidence of the distribution of the temperature profile individual Elementartrasienten be individually assigned from a file in advance projected voltage transients and superimposed to a voltage profile. Aus dem superponierten Spannungsverlauf werden nach der Rainflow-Methode anhand vorgegebener Ermüdungskurven Teilausnutzungsgrade und daraus der Ausnutzungsgrad errechnet. be after the rain flow method using predetermined fatigue curves partial load factors from the superpositioned voltage curve and calculates the utilization rate. Rechtzeitig bevor der Gesamtausnutzungsgrad seine oberste zulässige Grenze, nämlich den Wert 1 erreicht, kann der Austausch des überwachten Bauteils geplant werden. In good time before the total degree of utilization its uppermost allowable limit, namely reaches the value 1, the exchange of the monitored component can be planned.
  • Parallel zu der bis jetzt beschriebenen Ermittlung des Ausnutzungsgrades läuft noch eine zweite Ermüdungsüberwachung für Bauteile ab, deren Beanspruchung nicht oder nur unzureichend durch Außentemperaturmessungen festgestellt werden kann. Parallel to that described up to now determine the utilization level, a second fatigue monitoring for components expire yet, the stress can be not or only insufficiently determined by temperature measurements. Anhand verschiedener systemspezifischer Betriebssignale, die im Ausführungsbeispiel eines Kernkraftwerkes 1 im wesentlichen der Warte 7 entnehmbar sind, werden im Block 8 die entsprechenden Lastfälle identifiziert. Based on various operating system-specific signals, which are removed in the exemplary example, a nuclear power plant 1 essentially the waiting 7, the corresponding load cases are identified in the block. 8 Solche typischen Lastfälle sind z. Such typical load cases are for. B.: Langsames Anfahren, Schnellabschaltung usw. Für derartig indentifizierte Lastfälle enthält die im Block 9 dargestellte Spannungsdatei die entsprechenden Vergleichsspannungsverläufe. B .: Slow start, fast shutdown, etc. For such indentifizierte load cases, the voltage file shown in Block 9 contains the corresponding comparative voltage profiles. Das bedeutet : Aus dem Block 9 werden zu jedem aufgrund bestimmter Betriebssignale oder Betriebssignalkombinationen identifizierten Lastfall die zugehörigen Spannungen aus der Spannungsdatei entnommen und im Block 10 zu einem Spannungsverlauf zusammengestellt. This means that the relevant voltages are from the block 9 removed from the voltage file and collected in block 10 to a voltage waveform to each identified due to certain operating signals or signal combinations operation load. Die Daten, die in der Spannungsdatei im Block 9 gespeichert sind, sind aufgrund theoretischer Überlegungen und/oder Berechnungen ermittelt oder aber in der Vergangenheit bei speziellen Lastfällen gemessen worden. The data stored in the voltage file in block 9 are determined on the basis of theoretical considerations and / or calculations or been measured in the past but in specific load cases. Es handelt sich also um von früher - berechnet oder gemessen - her bekannte Spannungsverläufe für spezielle Lastfälle, aus denen im Block 10 der Spannungsverlauf zusammengesetzt wird. So it is from the past - calculated or measured - her known voltage profiles for specific load cases from which the voltage profile is assembled in the block 10th Vom Block 10 führt der Informationsfluß wieder in den Block 5, wo aus diesem Vergleichsspannungsverlauf mit Hilfe der Rainflow- bzw. Reservoir-Algorithmus der zugehörige Teilausnutzungsgrad berechnet wird. From block 10 the information flow leads back into the block 5 where the associated partial utilization ratio is calculated from this comparison voltage profile using the rainflow or reservoir algorithm. Die Berechnung des Teilausnutzungsgrades im Block 5 auf dem Wege über die Blöcke 7 bis 10, also aufgrund der Lastfallidentifikation und der für identifizierte Lastfälle aufgrund früherer Abläufe und/oder Berechnungen ermittelten Spannungsdaten läuft also parallel zu der Ermittlung des Ausnutzungsgrades über die direkt am zu überwachenden Bauteil gemessenen Temperatur- und sonstigen mechanischen Daten und ihre Verarbeitung in den Blöcken 2 bis 5. The calculation of the partial utilization rate in block 5 by way of the blocks 7 to 10, so due to the load case identification and for identified load cases determined on the basis of earlier processes and / or calculations voltage data thus runs parallel to the determination of the utilization factor on the right on the monitored component measured temperature and other mechanical and manipulating data in the blocks 2 to 5.
  • Sowohl von der Meßwerterfassung im Block 2 als auch von der Lastfallidentifikation im Block 8 her werden die Betriebsdaten in einem Block 11 erfaßt und in einem Datenspeicher, einem sogenannten Logbuch, angedeutet durch Block 12 in Fig. 1, abgespeichert. Both of the signal acquisition in block 2 as well as the load in the block ID 8 forth the operating data are detected in a block 11 and in a data memory, a so-called log, indicated by block 12 in Fig. 1, saved. Ergänzend kann man vorsehen (nicht gezeigt), daß die Ergebnisse der Berechnung der Spannungsverteilung in Block 4 und der Bildung des Spannungsverlaufs in Block 10 auf der Grundlage der Lastfallidentifikation in Block 8 laufend abgeglichen werden und der Ermittlung des Ausnutzungsgrades der jeweils ungünstigste Wert zugrunde gelegt wird, um maximale Sicherheit zu gewährleisten. In addition it can be provided (not shown) that the results of the calculation of the stress distribution in block 4 and the formation of the voltage curve in block 10 are compared on the basis of load identification continuously in block 8 and the respective worst value being used in the determination of the utilization factor to ensure maximum security. Hierdurch wird es möglich, die während bestimmter, der Lastfallidentifikation entnehmbarer Lastfälle auftretende Überlagerungen von Spannungen für die überwachten Bausteine zu ermitteln. This makes it possible to determine which occurs during certain, the load case identification removable load cases superpositions of stresses for the monitored devices.
  • Aus den so ermittelten Daten lassen sich Daten für bausteinbezogene, lebensdauerverlängernde Betriebsweisen der Anlage gewinnen. From the thus obtained data is data for block-related, life extension operations of the plant can win.
  • Fig. 10 zeigt die schaltungsmäßige Realisierung der Erfindung. Fig. 10 shows the circuit-based implementation of the invention.
  • Die für den Anmeldungsgegenstand relevanten Meßwerte stammen bei einem Kernkraftwerk aus drei verschiedenen Quellen, nämlich den Temperaturfühlern 13, 20, den mechanischen Sensoren 15, 21 sowie den Sensoren 22, der Warte 7, von der aus das Kernkraftwerk 1 gesteuert wird. Relevant to the subject application measurements originate at a nuclear power plant from three different sources, namely, the temperature sensors 13, 20, the mechanical sensors 15, 21 and the sensors 22, the waiting 7, is controlled by the out of the nuclear power plant. 1
  • Die Temperaturfühler 13, 20 liefern die Meßwerte, die für die oben beschriebene Temperatur-Rückwärts-Analyse benötigt werden. The temperature sensors 13, 20 deliver the measured values ​​required for the above described temperature-backward analysis. Die mechanischen Sensoren 15, 21 stehen für solche Signalgeber oder Meßfühler, die Aufschlüsse über mechanische Beanspruchungen gestatten, wie z. The mechanical sensors 15, 21 are of such sensor or sensors which allow conclusions about mechanical stresses such. B. Meßinstumente für Innendruck, Strömungsgeschwindigkeit, Füllstandsanzeigen etc. Die von den Sensoren 22 der Warte 7 ausgehenden Bedienungssignale können zur Feststellung des augenblicklichen Betriebszustandes (Lastfall) des Betriebssystems 1 bzw. Kraftwerkes herangezogen werden. B. Meßinstumente for internal pressure, flow rate, level indicators etc. The outgoing from the sensors 22 of the waiting operation signals 7 can be used to determine the instantaneous operating conditions (load) of the operating system 1 and power plant.
  • Von diesen in Fig. 10 mit 20, 21, 22 bezeichneten drei Einheiten gehen jeweils Leitungen an den Prozeßrechner 33, und zwar nach evtl. erforderlicher A/D-Wandlung an die Einheit zur Meßwerterfassung MWE 34. In der Einheit zur Meßwerterfassung MWE 34 werden die von den Temperatursensoren 13, 20 und den mechanischen Sensoren 15, 21 übermittelten Meßwerte bzw. die von den Sensoren 22 der Warte 7 abgegebenen Betriebssignale aufbereitet, geglättet, klassiert, auf Plausibilität untersucht. Of these, in Fig. 10 with 20, 21, 22 designated three units each go lines to the process computer 33, after any required A / D conversion to the unit for data acquisition MWE 34. In the unit for data acquisition MWE 34 the measured values ​​or information provided by the temperature sensors 13, 20 and the mechanical sensors 15, 21 emitted by the sensors 22 of the waiting 7 operating signals processed smoothed classified examined for plausibility. In beispielsweise bei der Plausibilitätskontrolle erfaßten unklaren oder kritischen Fällen werden von dort direkt Meldungen an eine sogenannte Konsole CO 35, die in der Warte 7 stehen kann, ausgegeben. In, for example, detected at the plausibility check unclear or critical cases are from there directly messages to a so-called console CO 35 which may be in the waiting 7 is outputted.
  • Innerhalb der in Fig. 10 dargestellten Prozeßrechnereinheit sind auf der linken Seite ROM (Read Only . Memory) 'Daten- und Programmspeicher und auf der rechten Seite RAM (Random Access Memory) Arbeitsspeicher eingezeichnet. Within the embodiment shown in Fig. 10 calculation processing unit (Random Access Memory) memory are on the left side of ROM (Read Only. Memory) 'data and program memory and to the right of RAM located. Mit der Einheit zur Meßwerterfassung MWE 34 sind über einen Datenbus 36 ein erster Speicher FIFO I 37 (First In/First Out) und ein, zweiter Speicher FIFO II 38 verbunden. With the unit for data acquisition MWE 34, a first FIFO memory second memory FIFO II 38, I 37 (First In / First Out) and via a data bus 36, respectively. Die jeweils zeitlich zuerst eingelesenen Daten werden auch zeitlich zuerst ausgelesen. The first read each time data is read out first in time. Die Speicher 37, 38 sind Pufferspeicher. The memories 37, 38 are buffer. Der erste Speicher 37 steht in Wechselverbindung mit der Recheneinheit LCID 39 (Load-Case-Identifikation), die zur Identifizierung der einzelnen Lastfälle dient. The first memory 37 is in alternating communication with the computing unit LCID 39 (Load case-ID) which is used to identify the different load cases.
  • Grundlage für die Identifizierung der einzelnen Lastfälle sind die von den Sensoren 22 der Warte 7 eingehenden Betriebssignale. The basis for the identification of the individual load cases the incoming from the sensors 22 of the waiting 7 operating signals. Die Recheneinheit LCID 39 ermittelt aufgrund der so identifizierten Lastfälle aus der Spannungsdatei für spezifizierte Lastfälle LCL 9 Vergleichsspannungswerte zu identifizierten Lastfällen, und bauteilabhängige sowie durch diverse Sensoren bestimmte Gewichtungsfaktoren für diese Vergleichsspannungswerte und legt diese für die spätere Superposition in einen der Recheneinheit HSP/VSP 40 zugeordneten nicht dargestellen Arbeitsspeicher ab. The arithmetic unit LCID 39 determined on the basis of the thus identified load cases from the voltage file for specified loading cases LCL 9 reference voltage values ​​to the identified load cases and component-dependent and determined by various sensors weighting factors for these comparative voltage values ​​and stores them for later superposition in one of the arithmetic unit HSP / VSP 40 associated not dargestellen from memory.
  • Die von der Meßwerterfassung MWE 34 aufbereiteten Temperatur- und Spannungsmeßwerte gelangen direkt in den zweiten Speicher FIFO II 38 und von dort an die Spannungsdatei für Einheitslastfälle 3, die die Speicher TLL (Thermal Load Library) 41 für thermische Lastfälle und den Speicher MLL 42 (Mechanical Load Library) für mechanische Lastfälle beinhaltet. The data processed by the data acquisition MWE 34 temperature and voltage values ​​go directly into the second memory FIFO II 38 and 42 (from there to the voltage file for unit load cases 3, the memory TLL (Thermal Load Library) 41 for thermal load cases and the memory MLL Mechanical load Library) includes mechanical load cases. Im Speicher TLL 41 sind diejenigen Vergleichsspannungsverläufe gespeichert, die den einzelnen thermischen Elementartransienten zugeordnet sind. TLL in memory 41 those comparison voltage curves are stored, which are assigned to the individual thermal Elementartransienten. In dem Speicher MLL 42 sind diejenigen Vergleichsspannungsverläufe gespeichert, die den mechanischen Elementartrasienten zugeordnet sind. In the memory 42 MLL those comparison voltage curves are stored which are associated with the mechanical Elementartrasienten. Unter Benutzung der von der Recheneinheit LCID 39 abgelegten Daten und der für mechanische und thermische Einheitslastfälle in den Speichern MLL bzw. TLL stehenden Spannungswerte ermittelt dann die Recheneinheit VSP 40 (für die Haupt- und Vergleichsspannungen) den resultierenden Spannungsverlauf durch Überlagerung und speichert ihn in dem Speicher STACK HSP VSP 43 ab. Using the 39 data stored by the arithmetic unit LCID and related mechanical and thermal unit load cases in the memories MLL or TLL voltage values ​​then the arithmetic unit VSP 40 (for the main and reference voltages) detects the resulting voltage waveform by superposition and stores it in the memory STACK HSP VSP 43.. Dieser ist in zwei Speichereinheiten 44 und 45 für die Hauptspannungen (HSP) und die ermittelten Vergleichsspannungen (VSP) unterteilt. This is divided into two memory units 44 and 45 for the main voltages (HSP) and to compare the detected voltages (VSP).
  • Der in der Speichereinheit 44 des Arbeitsspeichers STACK HSP VSP 43 gespeicherte resultierende Vergleichsspannungsverlauf wird in der dritten Recheneinheit RFL (Rainflow) 46 mit Hilfe der im Speicher FAT (Fatigue) 47 abgespeicherten materialbahängigen Ermüdungskurven (vgl. Fig. 2) mit dem oben erwähnten Rainflow- oder Reservoir-Algorithmus abgearbeitet. The value stored in the memory unit 44 of memory STACK HSP VSP 43 resulting comparison voltage waveform is in the third arithmetic unit RFL (rainflow) 46 47 stored with the aid of the memory FAT (fatigue) materialbahängigen fatigue curves (see. Fig. 2) with the above mentioned rainflow or reservoir algorithm processed. Die dabei anfallenden Teilausnutzungsgrade werden zu dem im Speicher RAM USE I 48 bereits gespeicherten Ausnutzungsgrad aufaddiert. Any resultant partial load factors are added to the I 48 already stored in the memory RAM USE utilization.
  • Darüber hinaus kann, ausgehend von einer anderweitig, etwa durch Ultraschallprüfung, gemessenen Rißtiefe an der Innenwand, oder ausgehend von einer etwa aus Erfahrungswerten angenommenen oder postulierten Rißtiefe unter Zugrundelegung der in der Recheneinheit HSP/VSP 40 während des Betriebes des Betriebssystems anfallenden Hauptspannungen, dh der in den drei Koordinatenachsen anfallenden Spannungen, das Rißwachstum ausgerechnet werden. Furthermore, starting from an otherwise, such as by ultrasonic examination, the measured depth of the crack on the inner wall, or on the basis of an assumed approximately from empirical values ​​or postulated crack depth on the basis of 40 occurring in the computing unit HSP / VSP during operation of the operating system principal stresses, ie obtained in the three coordinate axes voltages, the crack growth can be calculated. Hierzu werden diese in der Recheneinheit HSP/VSP anfallenden Hauptspannungen in der Speichereinheit STACK HSP 44 des Speichers STACK HSP/VSP 43 abgespeichert und von dort von einer zweiten Recheneinheit RFL 11 abgerufen und unter Zugrundelegung der im Speicher RWK 50 abgespeicherten, spannungsabhängigen Rißwachstumskurven abgearbeitet. To this end, this occurring in the computing unit HSP / VSP principal stresses in the storage unit STACK HSP 44 of the memory STACK HSP / VSP be stored 43 and retrieved from a second computing unit RFL 11 and processed on the basis of 50 stored in the memory RWK, voltage-dependent Rißwachstumskurven. Das Rechenergebnis, der Rißzuwachs je Belastungseinheit wird den bisher im Speicher RAM USE II 51 gespeicherten Rißlängen hinzuaddiert. The calculation result, the Rißzuwachs each load unit is added to the previously stored in the memory RAM USE 51 II crack lengths.
  • Der Prozeßrechner 30 steht mit der Konsole CO 35 in Verbindung, die die üblichen Peripheriegeräte (Drucker, Schreiber etc.) aufweist und in der Ausnutzungsgrad sowie die aufgelaufenen Rißlängen ablesbar sind. The process computer 30 communicates with the console comprises CO 35 in connection, the usual peripherals (printers, recorders, etc.) and can be read in the utilization efficiency and the accumulated crack lengths. Die meist in der Warte 7 stehende Konsole 35 erlaubt es, rechtzeitig den Ersatz in vohersehbaren Zeiträumen ausgenutzter Bauteile zu planen. Most standing in the waiting 7 bracket 35 makes it possible to plan time to spare in vohersehbaren periods-utilized components. Sie ermöglicht es auch, das Betriebssystem so zu fahren, wie das für die am gefährdesten, bzw. am meisten abgenützten Bauteile am schonensten ist. It also makes it possible to shut down the operating system as this is the mildest for the most endangered, and most worn-out components.

Claims (8)

1. Method for monitoring the fatigue of components which are preferably thermally and/or mechanically loaded, such as, for example, those in nuclear power stations or aeroplanes, with sensors provided externally on the components to be monitored, characterised in that the measured values measured in a certain time cycle by the sensors (13, 15, 20, 21, 22) on the components (14) to be monitored reach a process computer (33) which contains a first computing unit (LCID) (39) which from the measured values and with the aid of a stress dataset (LCL) (9) for specified unit loading cases determines weighting factors to be applied to the mechanical unit loading cases or/and comparison stresses which are directly specific to loading cases and files them in a first working memory, in that, furthermore, a second computing unit (HSP VSP) (40), in accordance with the comparison stresses determined by the first computing unit (LCID) (39) and/or on the basis of the measured data filed by a measured data acquisition dataset (MWE) (34) in a second working memory (FIFO II) (38) after resolution of the same into correspondingly weighted unit values allocates to the latter using two unit loading case libraries (TLL, MLL) (3, 41, 42) comparison stress values and weights them and files them in the time cycle in a third memory (STACK VSP) (43, 45), in that, furthermore, a third computing unit (RFL) (46) controls the third memory (STACK VSP) and calculates from the comparison stress course using fatigue curves residing in a memory (FAT) (47) the part usage factor of the component resulting during an evaluation cycle and this value is added to the former usage factor residing in a fourth working memory (RAM USE I) (48), from which the current total usage factor (Uges) results.
2. Method according to claim 1, characterised in that the sensors (13, 20) are temperature sensors which are arranged on the outside of the component (14) which is to be monitored and is insulated in the region of the temperature sensors and in that the elementary stress courses which are stored in a fifth memory (TLL) (41) are ones which correspond to thermal unit courses.
3. Method according to claim 1, characterised in that the sensors (15, 21) are mechanical sensors and in that the elementary stress courses which are stored in a sixth memory (MLL) (42) are ones which correspond to mechanical unit loading cases.
4. Method according to claim 1 or one of the following claims, characterised in that, furthermore, the first computing unit (LCID) (39) mentioned identifies from the operating signals which are emitted from a control room (7) to the operating system (1), the constituent part of which is the component to be monitored, the respectively specified loading case of the operating system, in that, furthermore, a further (seventh) memory (LCL) (9) is associated with the first computing unit mentioned, in which memory the stress course, which can be associated with this identified loading case, is stored in a component-specific manner and in that the stress courses which can be associated with the identified loading cases in a component-specific manner reach, by way of a buffer memory, the second computing unit (HSP VSP) (40) and in that this thence through superimposition approximates the actual comparison stress course which is stored in the third memory (STACK HSP VSP) (43) mentioned.
5. Method according to claim 1, characterised in that the superimposed stress distributions which are determined in a component-specific manner during certain loading cases, which are determined by the control room (22), by means of the measured data of the sensors (13, 15, 20, 21) and are calculated by means of the second computing unit (HSP VSP) (40), are determined and stored together with the loading case.
6. Method according to claim 5, characterised in that the superimposed stress distributions, which are calculated in a component-specific manner for certain loading cases, are converted by way of the third computing unit (RFL I) (46) into component-specific part usage factors and are documented within the framework of an operating data acquisition system (11).
7. Method according to claim 5, characterised in that the superimposed stress distributions, which are documented in the operating data acquisition system (11) and are determined for certain loading cases in a component-specific manner, are stored as such and in their frequency in a separate dataset for specified loading cases.
8. Method according to claim 1 or 4, characterised in that the weighted principal stresses occurring in the second computing unit (HSP VSP) (40) are stored in an eighth memory (STACK HSP VSP) (43, 44) and are converted by a fourth computing unit (RFL II) (49) with use of stress-dependent crack growth curves which are stored in a ninth memory (RWK) (50) into crack growth values which result during an evaluation cycle and these crack growth values are added to the crack lengths stored in a tenth memory (RAM USE 11) (51).
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