FI76215C - Foerfarande foer faststaellande av ett laeckagestaelle i ett under ett tryck staoende behaollare och anordning foer detta. - Google Patents

Description

7621 5

Menetelmä vuotokohdan selville saamiseksi paineenalaisissa säiliöissä ja laite sitä varten

Keksinnön kohteena on menetelmä vuotokohdan selvit-5 tämiseksi paineenalaisissa säiliöissä useiden sondien avulla, jotka on sijoitettu säiliön seinille ja jotka ottavat vastaan suurtaajuisia häiriöääniä, joista vahvistimen avulla muodostetaan tosiarvo, jota verrataan raja-arvoon, jonka ylittyminen aikaansaa signaalin, jolloin vuo-10 tokohdan paikantamiseksi verrataan toisiinsa vähintään kahden sondin runkohäiriöääniä, jolloin runkohäiriöäänien tosiarvot asetetaan suhteeseen sondien etäisyyteen nähden, ja jolloin tästä suhteesta määritetään maksimaalisen run-kohäiriöäänen paikka vuotokohdaksi. Keksinnön kohteena on 15 myös laite tällaisen menetelmän toteuttamiseksi.

DE-OS 28 48 702:sta tunnetussa menetelmässä on tosin esitetty painevesireaktorin primääripiirille useita sondeja. Ne ovat kuitenkin vain sitä varten, että ne osoittavat vuodon olevan tosiasian, niin että sen jälkeen on vielä 20 tarpeen saada selville vuotopaikka tunnetuilla menetelmillä, esimerkiksi hoitohenkilökunnan tarkastuskäynnillä.

Tämä voi viedä aikaa ja johtaa siihen, että syntyy suurempia vuotoja, ennenkuin vuotokohta on saatu selville.

Keksintö lähtee sitävastoin siitä tehtävästä, että 25 vuodon paikka saadaan nopeasti ja varmasti selville. Tätä tarkoitusta varten on keksinnön mukaan suunniteltu, että vuotokohdan paikallistamiseksi verrataan ainakin kahden sondin runkohäiriöääniä, että runkohäiriöäänien effektii-vinen arvo vertailusta pannaan sondien etäisyyden suhteek-30 si ja että tästä suhteesta saadaan selville maksimaalisen runkohäiriöäänen paikka vuotokohtana.

Vuotokohdan keksinnön mukainen paikallistaminen perustuu siihen, että runkohäiriöäänet vaimenevat levitessään vuotokohdasta säiliöseiniä pitkin. Vaimennus riippuu jakso-35 luvusta. Se voidaan erityisesti mikrotietokoneella asettaa suhteeksi sondien väliselle etäisyydelle. Tästä voidaan 2 76215 saada selville maksimi häiriöäänen paikka, jossa äänilähteen, ts. vuodon, täytyy olla. Käytännössä kokeet ovat osoittaneet, että täten voidaan vuotokohtien asema määrittää muutaman prosentin tarkkuudella sondin välisestä etäi-5 syydestä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että runkohäiriöäänet määritetään suhteessa taustakohinaan, jota välitetään vähintään 10 minuutin ajan, että runkohäi-riöäänten vertaaminen keskimääräiseen taustakohinaan suori-10 tetaan erikseen eri taajuuksille käyttäen hyväksi runkohäi- riöäänten taajuusriippuvaista vaimennusta, että näille taajuuksille määritetään kulloinkin maksimaalisen runkohäiriö-äänen paikka ja että paikkojen sijainnista muodostetaan keskiarvo eri taajuuksille.

15 Keksintö toteutetaan edullisesti niin, että runko häiriöäänet digitalisoidaan vertailua varten. Tämä helpottaa edelleen käsittelyä mikrotietokoneilla, mutta periaatteessa on myös analogisten arvojen käsittely mahdollista.

Kun runkohäiriöäänet määritetään verrattuna tausta-20 kohinaan, joka määritetään vähintään 10 minuutin keskiarvona ja vertailu suoritetaan erikseen eri jaksoluvuille ja täten saadusta paikasta otetaan keskiarvo, voidaan toteuttaa erikoisen tarkat paikallistamiset. Tällöin käytetään nimittäin hyväksi sitä, että runkoäänen vaimennus säiliön 25 seinissä on riippuvainen jaksoluvusta. Sen vuoksi saadaan erilaisten jaksolukujen vaimennuksen vertailusta useita pai-kallistuksia, jotka summana tekevät mahdolliseksi keskinäisen korjauksen. Tässä ei siis määritetä runkohäiriöäänen absoluuttista arvoa vaan sen nousu taustakohinaan nähden, 30 joka puolestaan määritetään keskiarvona. Tällaisella keski arvolla voidaan havahtumistaso pitää pienempänä, kuin jos se haluttaisiin todeta absoluuttisena arvona. Sitäpaitsi voidaan keskiarvon toteamisella saada tietoja, joita edullisesti voidaan käyttää vuodon suuruuden ja paikan määräämi-35 seen.

3 7621 5 Säiliöllä ei keksinnössä ole tarkoitettu vain yksinkertaisen muotoista säiliötä tavallisessa mielessä, vaan myös järjestelmiä välillä olevine putkijohtoineen, siten kuin niitä esimerkiksi ydinreaktorin jäähdytysainepiiriin 5 kuuluu. Mutta keksintö sopii hyvin myös kemiallisten laitosten tai vastaavien putkijärjestelmille. Kaikissa järjestelmissä voidaan menetellä niin, että ainakin kolme säiliö-järjestelmän sondia yhdistetään rengasjohdolla keskenään ja että rengasjohdolla herätetään hälytin kahdesti.

10 Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan edullises ti menetellä siten, että vertailu suoritetaan ylemmän kiinteän ja alemman ja ylemmän liukuvan kynnysarvon kesken. Näillä moninkertaisilla vertailuilla löydetään DE-OS 28 48 702:sta tunnettuun vertailuun nähden myös se tapaus, 15 että on olemassa hitaita nousuja pitemmän ajan kuluessa. Alempi kynnysarvo vahtii järjestelmän käyttökelpoisuutta.

Keksinnön erään tärkeän toteutusmuodon mukaan on edellytetty, että sondit määrätyin aikavälein herätetään tunnetulla äänisignaalilla ja kalibroidaan tämän herättämi-20 sen yhteydessä. Tällä todetaan herkkien sondien olotilamuu-tokset ja tasoitetaan ne. Kalibrointi voi tapahtua esimerkiksi kerran 24 tunnissa, erikoisesti silloin, kun on olemassa valvontaelektroniikka, joka suorittaa tällöin kalibroinnin automaattisesti. Yksittäisille sondeille annetaan 25 tällöin korjauskertoimet, joilla niiden signaalit seuraa-vassa arvioinnissa kerrotaan.

Toinen keksinnön täydennys on mahdollinen siksi, että kalibroidut sondit herätetään paikallisesti määritetyllä äänisignaalilla ja että suoritetaan herätyspaikan pai-30 kallistaminen. Tällöin tulee paikallisesti määritetyn äänisignaalin avulla tarkistetuksi sondien paikan määrityksen sekä arviointielektroniikan yhtäpitävyys. Tarkistus voi tapahtua samoin esimerkiksi kerran 24 tunnissa. Täten on myös mahdollista todeta käytöstä pois putoavat sondit niin pian, 35 että järjestelmän käyttövarmuus on taattu, erikoisesti silloin kun järjestelmä käsittää suurehkon lukumäärän 4 7621 5 sondeja, niin että redundanssi on annettu.

Keksinnön toteutuksessa on tärkeää, että taustakohinat pidetään mahdollisimman pieninä. Tästä syystä on siinä tapauksessa, että vuodon määritys suoritetaan ydinreak-5 torissa pääjäähdytysainepumppuineen, edullista, jos pää-jäähdytysainepumppu pysäytetään runkohäiriöäänien määrityksen ajaksi. Tällä saadaan nimittäin kohinataso oleellisesti pienennetyksi, niin että herkkyys kasvaa. Kokeet ovat osoittaneet, että kohotetulla herkkyydellä alle 30 kg/h vuo-10 tomäärät ovat todettavissa, kun taas pumpun käydessä noin 100 kg/h vuotomäärät voidaan varmasti todeta. Tämä pätee erikoisesti ydinreaktorille, joilla on useita jäädytysaine-kiertoja, joissa pääjäähdytysainepumpun pysäyttäminen yhdessä kierrossa on käyttöä vaikeuttamatta mahdollista.

15 Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että säiliölle on sijoitettu ainakin kolme sondia pietso-sähköisine vastaanottimineen, että vastaanottimien ulosme-not on taajuuden valintaa varten tarkoitettujen suodattimien ja rengasjohdon kautta yhdistetty toisiinsa ja pääase-20 maan, ja että pääasemassa on ainakin yksi muisti pitkäai-kaiskeskiarvon muodostamista varten. Kuta suurempia vartioitavat säiliöt ovat, sitä suuremmaksi on tarkoituksenmukaista tehdä myös sondien lukumäärä. Niiden etäisyyden ei tulisi olla oleellisesti suurempi kuin 10 m. Silloin saavu-25 tetaan vuodon paikallistamisen tarkkuudeksi n. lm.

Muistia pitkäaikaiskeskiarvon muodostamista varten käytetään liukuvalle kynnykselle, joka määrittää etäisyyden mahdollisesti muuttuvaan käyttökohinaan nähden. Sitäpaitsi voi muisti vuototapauksessa toimia edeltävien ta-30 pausten tai vuotokohinan muutoksen dokumentoijana.

Vuotokohinoiden käsittely voidaan suorittaa kauempana olevassa asemassa. Tämä on edullista yhdistää rengasjohdoilla vastaanottimien ulostuloihin vikatapaus-varmistuksen parantamiseksi. Rengasjohto siirtää tällöin 35 etupäässä aika-multiplekserissä digitalisoidut arvot. Mutta lisäksi voi myös olla olemassa analogisten arvojen siirto 5 7621 5 hälytyssignaalina, jotta tiedon muunnon häiriön aikana saadaan vielä osoitus.

Keksinnön lähempää selostamista varten esitetään liitteenä olevan piirustuksen avulla erästä toteutusesi-5 merkkiä. Siinä esittää kuvio 1 painevesireaktorin primääripiirin osaa, kuvio 2 vuodonpaikannuslaitteen kaaviollista esitystä, kuvio 3 blokkikaaviokuvaa keksinnön mukaisen laitteen 10 oleellisine elementteineen, kuvio 4 tarkempaa esitystä keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyistä sondeista ja arviointilaitteista ja kuvio 5 on esitys mittausarvoista ja niiden käsittelystä simuloidun vuotokohinan paikallistamiseksi, kuten nii-15 tä käytetään kalibrointia varten hyväksi.

Kuviossa 1 sivukuvana esitetty painevesireaktorin primääripiiri 1 käsittää reaktorin painesäiliön 2, johon on sijoitettu tarkemmin esittämätön reaktorisydän. Se jäähdytetään painevedellä, joka ohjataan pääjäähdytysainepumpusta 3 20 putkijohdon 4 kautta höyrynkehittimen 5 läpi. Ei täydellisesti esitetyssä höyrynkehittimessä 5 antaa reaktorisydämessä kuumennettu painevesi lämpönsä syöttöveteen, joka tällöin höyrystyy. Höyry käyttää sitten turpiinia generaattoria varten .

25 Pumppu 3 on ydinreaktorin niin sanotussa kylmässä haarassa, koska höyrynkehitintä syötetään putkenpäiden 6 ja 7 kautta, jotka vastoin kuvion 1 esitystä on keskenään yhdistetty, välittömästi nuolien 8 suunnassa.

Primääripiiriin 1 on sijoitettu viisi sondia 9, jot-30 ka on merkitty kirjaimilla a-e. Sondit 9 on suunniteltu samalla tavoin. Niissä on pietsosähköiset vastaanottimet, jotka on aaltojohtimella yhdistetty primääripiirin 1 seinämään. On kysymyksessä leveäkaistainen vastaanotin, joka on mitoitettu 100-800 kHz taajuusspektrille. Aaltojohdin on 35 metallisauva, jonka halkaisija on esim. 4 mm ja pituus 30 mm, joka on kartiomaisella päätekappaleella yhdistetty vastaan- 6 7621 5 ottimeen. Liitos aikaansaadaan paine-esijännityksellä, joka painaa samalla aaltojohtimen primääripiirin 1 seinää vastaan .

Primääripiirille 1 on edelleen sijoitettu sähkö-akus-5 tinen lähetin 10, joka voi tuottaa tarkan signaalin kalibrointia varten, joka tuodaan määrättyyn kohtaan, nimittäin pääjäähdytysainepumpun 3 rungolle.

Kuvio 2 esittää kaaviossa kahden sondin 9a ja 9b sijoituksen primäärijäähdytyspiirin 1 seinällä. Sondien 9a ja 10 9b välillä on vuotokohta L vuotomäärältään M. Se on sondista 9a etäisyyden d^ ja sondista 9b etäisyyden d2 päässä. Sondien väli d^ + d2 on esimerkiksi 10 m. Sondien ulosme-not syöttävät esivahvistimen 11 kautta effektiiviarvon muodostavaa volttimittaria 13. Volttimittarit 13 osoittavat, 15 kuten 18:ssa on esitetty, kohinan nousun vuodon alkaessa ajankohtana t^. Kohinan nousun määrä, ts. volttimittarin 13 effektiiviarvon muutos, on riippuvainen vuotokohdan etäisyydestä vastaanottimista 91, 9b, koska runkoäänenä sondei-hin 9a, 9b tuleva kohina vaimenee seinässä. Lyhyemmän mat-20 kan päässä oleva vastaanotin 9a tuottaa voimakkaamman signaalin U (d^) kuin kauempana oleva vastaanotin 9b signaalin U (d2).

Kuviossa 2 on vuotokohinan käyttöpohja, ts. normaa-likäynnissä oleva kohinataso, merkitty Ugrllä. teissä vuodon 25 alkaessa esiintyvä kohina-arvo UD T koostuu pohjakohinasta O / Jb UB ja vuodosta L johtuvasta lisäkohinasta yhdessä.

Kuvio 3 esittää, että sondit 9a-9e on varustettu le-veäkaistavahvistimilla 11. Sondin 9 vahvistimet 11 on kana-vavaihtokytkimen 12 kautta yhdistetty effektiivivolttimitta-30 riin 13, jonka ulosmeno on liitetty tiedonkäsittelylaittee-seen 14. Lähettimen 10 vahvistin 15 on pulssinmuodostajan 16 kautta yhdistetty binääriseen kohinageneraattoriin 17, jota määrättyinä ajankohtina ohjataan tiedonkäsittelylait-teesta 14. Tiedonkäsittelylaitteen 14 näyttölaitteena on 35 kirjoitin 15. Kirjoitin 15 voi sisältää myös magneettisen tallentimen.

7 7621 5

Kuviossa 4 on nähtävissä yksityiskohtaisemmin, että jokainen sondi 9 on aaltojohtimella 21 yhdistetty primääri-piiriin 1, joka esittää säiliön seinää. Sondi 9 on 40 dBsn vahvistimen 11 kautta yhdistetty pisteviivalinjalla 22 mer-5 kittyyn rakenneosaan. Se käsittää ohjauselektroniikan, erikoisesti jaksotetut kyselyt sondilta 9, analogiliittymän ja digitalisoinnin, jonka arvot annetaan kaksoisrengasjohtoon 23, jossa on renkaat 24 ja 25. Rengasjohto 23 on yhdistetty jokaiseen sondiin 9, tarpeen vaatiessa kimppuun, jo-10 hon on koottu useita sondeja 9 rakenneosineen 22 rengasase-maksi, kuten 26:11a on merkitty.

Rengasjohdon 23 rengas 24 on toteutettu kaksinapaisena. Se toimii digitaalisena tietojen siirtäjänä. Rengas 25 siirtää neljä analogista signaaliarvoa ja kaksi hälytys-15 arvoa.

Rengasjohtoon 23 on edelleen kytketty vähintään yksi kalibrointiyksikkö 30. Se käsittää lähettimen 10, joka on tarkoitettu antamaan määrättyjen äänisignaalien taajuuden ja amplitudin. Mutta kahdella paikallisesti välimatkan pää-20 hän sijoitetulla lähettimellä 10 voidaan paikallistamisfunk-tio tutkia vielä oleellisesti tarkemmin.

Rengasjohto 23 johtaa pääasemalla 32, joka on primää-ripiirin 1 käsittävän varmistussäiliön ulkopuolella, jota pääasemaa on merkitty piste-viivalinjalla. Pääasema 32 kä-25 sittää digitaalisen arviointielekroniikan 34 muisteineen 35 ja mikrotietokoneen 31, joka ohjaa kirjoitinta 15. Arvioin-tielektroniikkaan 34 on johdolla 36 yhdistetty kisko 37, joka johtaa diagnoosijärjestelmään. Johto 38 johtaa toiseen kiskoon 39, joka on sijoitettu ydinvoimalaitoksen ohjaustek-30 nilkkaan, joka käsittää painevesireaktorin. Arviointielektro-niikkaan on liitettävissä siirrettävä ohjaustaulu 40.

Kalibrointia varten verrataan kaikkien sondien 9 mittausarvot keskenään, jotka syntyvät lähettimien 10 työskennellessä. Ne ovat sondien 9 ja lähettimien 10 välisten eri-35 laisten etäisyyksien d vuoksi erilaisia. Niistä muodostetaan ohjearvo, johon sondit 9 kalibrointikertoimella tasataan.

8 7621 5

Kuviossa 5 on esitetty diagrammi effektiiviarvoista U millivolteissa mV logaritmisesti jaetulla ordinaatalla etäisyydestä d lineaarisesti jaetulla abskissalla riippuen, että käyttökohinat υβ (t2) viidessä sondissa 9a-e antavat 5 effektiiviarvon, joka on 1-5 mV ulosmenojännitealueella, kuten käyrän 58 täydet mittauspisteet osoittavat. Käyttö-kohinan päälle on vuodon simulointia varten pantu lähettimellä 10 korkeajaksoinen signaali, aivan kuin kysymyksessä olisi vuoto. Tästä saadaan ympyröillä merkityt käyrän 59 10 korkeammat mittausarvot T (t,). Mittausarvojen neliöiden ö,ij 1 \ Γ2 2 eron juuresta saadaan puhdas lähetinsignaali UT = n/u_ T —U_,.

Li d f Li D

Tämä lähetinsignaali on eksponentiaalisesti paikasta riippuvainen ja antaa piirretyssä puolilogaritmisessä esityksessä kaksi toisiinsa nähden kulmassa olevaa suoraa 60, 61. 15 Niiden leikkauspiste 62 esittää stimuloidun vuotokohdan L paikkaa.

Oikean vuodon sattuessa saadaan vastaavat suorat 60, 61 vuodon paikallistamiseksi runkohäiriöäänistä, jotka aikaansaa vuodosta ulostuleva neste. Tällöin voidaan paikal-20 listamisen tarkkuutta vielä nostaa toistuvilla mittauksilla eri taajuuksilla, koska paikallistamiseen hyväksi käytetty runkohäiriöäänen vaimennus on taajuudesta riippuva.

Claims (9)

9 7621s

1. Menetelmä vuotokohdan (L) selvittämiseksi pai-neenalaisissa säiliöissä (1) useiden sondien (9) avulla, 5 jotka on sijoitettu säiliön (1) seinille ja jotka ottavat vastaan suurtaajuisia häiriöääniä, joista vahvistimen (11) avulla muodostetaan tosiarvo, jota verrataan raja-arvoon, jonka ylittyminen aikaansaa signaalin, jolloin vuotokohdan (L) paikantamiseksi verrataan toisiinsa vähintään kahden 10 sondin (9a, b) runkohäiriöääniä (UL), jolloin runkohäiriö-äänien tosiarvot asetetaan suhteeseen sondien (9) etäisyyteen (d) nähden, ja jolloin tästä suhteesta määritetään maksimaalisen runkohäiriöäänen paikka vuotokohdaksi (L), tunnettu siitä, että runkohäiriöäänet (UT) määrite- Li 15 tään suhteessa taustakohinaan (UD), jota välitetään vähin- b tään 10 minuutin ajan, että runkohäiriöäänten vertaa minen keskimääriseen taustakohinaan (ϋβ) suoritetaan erikseen eri taajuuksille käyttäen hyväksi runkohäiriöäänten taajuusriippuvaista vaimennusta, että näille taajuuksille 20 määritetään kulloinkin maksimaalisen runkohäiriöäänen paikka (62) ja että paikkojen (62) sijainnista muodostetaan keskiarvo (L) eri taajuuksille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin kolme säiliöjärjestelmän (1) 25 sondia (9) yhdistetään toisiinsa rengasjohdoilla (23) ja että hälytin (15) herätetään kaksi kertaa rengasjohdon (23) välityksellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sondit (9) herätetään määrätyin aika- 30 välein tunnetulla äänisignaalilla ja kalibroidaan tämän herätyksen avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalibroidut sondit (9) herätetään paikan suhteen määritetyllä äänisignaalilla ja että suori- 35 tetaan herätyskohdan paikallistaminen. 7621 5

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä vuotokohdan selvittämiseksi ydinreaktorissa, jossa on pääjäähdytysainepumppu (3), tunnettu siitä, että pääjäähdytysainepumppu (3) pysäytetään runkohäiriöäänien 5 määrittämisen ajaksi.

6. Laite vuotokohdan (L) selvittämiseksi paineen-alaisissa säiliöissä (1) useiden sondien (9) avulla, jotka sondit on sijoitettu säiliön (1) seinille ja jotka ottavat vastaan suurtaajuisia häiriöääniä, joista vahvisti- 10 men (11) avulla muodostetaan tosiarvo, jota verrataan raja-arvoon, jonka ylittyminen aikaansaa signaalin, jolloin vuotokohdan (L) paikantamiseksi verrataan toisiinsa vähintään kahden sondin (9a, b) runkohäiriöääniä (UL), jolloin runkohäiriöäänien tosiarvot asetetaan suhteeseen sondien 15 (9) etäisyyteen (d) nähden, ja jolloin tästä suhteesta määritetään maksimaalisen runkohäiriöäänen paikka vuoto-kohdaksi (L), tunnettu siitä, että säiliölle (1) on sijoitettu ainakin kolme sondia (9) pietsosähköisine vastaanottimineen, että vastaanottimien ulosmenot on taa- 20 juuden valintaa varten tarkoitettujen suodattimien ja rengasjohdon (23) kautta yhdistetty toisiinsa ja pääase-maan (32), ja että pääasemassa (32) on ainakin yksi muisti (35) pitkäaikaiskeskiarvon muodostamista varten.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, t u n - 25. e t t u siitä, että vastaanottimien ulosmenot on yhdistetty kahteen rengasjohdossa (23) olevaan asemaan (26, 30).

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliölle (1) on sijoitettu lähetin (10) kalibrointisignaalia varten.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tun nettu siitä, että laitteessa on määrätyssä paikassa lisälähetin testisignaalia varten. 7621 5 u