Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 14.07.1975 77411 KI. 421.12/07 42m4,7/56 MKP GOln 25/12 G06g 7/56 CZYTELNI^ Urzedu P<**t«**go Twórcawynalazku: KrzysztofNamyslowski Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Sposób detekcji kryzysu wrzenia w rurkach i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób detekcji kryzysu wrzenia w rurkach i urzadzenie do stosowania tego sposobu, sluzace do wykrywania kryzysu wrzenia przy przeplywie mieszaniny wodno-parowej w rurce grzanej pradem elektrycznym i zabezpieczenia instalacji przed uszkodzeniem na skutek przepalenia scianki rurki w obsza¬ rze kryzysu wrzenia.W instalacjach badawczych zarówno bezcisnieniowych jak i wysokocisnieniowych w których symulowane sa warunki fizyczne charakterystyczne dla kanalów paliwowych reaktorów jadrowych z obiegiem wodnym waznym z punktu widzenia doboru optymalnych parametrów kanalu paliwowego reaktora, sa badania majace na celu okreslenie warunków przy których wystepuje zjawisko kryzysu wizenia wody. Zjawisko kryzysu wrzenia wystepuje przy duzych strumieniach cieplnych, przy czym na skutek wystapienia kryzysu w kanale istnieje mozliwosc przepalenia scianki kanalu lub koszulki elementu paliwowego. W instalacjach badawczych symuluja¬ cych warunki w kanale moc dostarczana z paliwa jadrowego w reaktorze symuluje moc elektryczna doprowa¬ dzona do rurki badawczej.Dla prawidlowego okreslenia kryzysu wrzenia i parametrów instalacji w momencie wystapienia kryzysu, a takze dla zabezpieczenia instalacji przed przepaleniem rurki istotna jest mozliwosc detekcji kryzysu wrzenia na okreslonym z góry, zadanym poziomie.Znane sa dwa zasadnicze sposoby detekcji kryzysu wrzenia w rurce grzanej pradem, wykorzystujace zja¬ wisko zmian temperatury scianki rurki w obszarze wystepowania zjawiska kryzysu wrzenia.W pierwszym przypadku stosowany jest sposób detekcji kryzysu wrzenia polegajacy na pomiarze i dyskry¬ minacji sygnalów z wielu termopar rozmieszczonych wzdluz scianki rurki.W drugim przypadku stosowany jest sposób detekcji kryzysu wrzenia polegajacy na pomiarze i dyskrymi¬ nacji sygnalu z mostka pomiarowego oporowego, którego dwie galezie stanowi podzielona na dwa odcinki rurka w której wystepuje kryzys wrzenia. Sygnal z tak utworzonego mostka oporowego podlega dyskryminacji przy zadanej wartosci progu detekcji niezaleznie od chwilowych zmian parametrów zasilania rurki oraz zmian para¬ metrów mieszaniny wodno-parowej przeplywajacej przez rurke. \2 77 411 Wada pierwszego sposobu detekcji kryzysu wrzenia jest koniecznosc instalowania wielu termopar na sciance rurki w obszarze prawdopodobnego wystapienia kryzysu oraz koniecznosc instalowania wielu termopar na scian¬ ce rurki i ustalenia progu dyskryminacji sygnalu osobno dla kazdej termopary. Duza bezwladnosc tempera¬ turowa sygnalów z termopar powoduje znaczne opóznienia .detekcji wzgledem poszczególnych faz kryzysu wrzenia.Przy stosowaniu drugiego sposobu detekcji wielkosc obszaru, który jest objety detekcja kryzysu jest ograniczona ze wzgledu na warunek porzadanej czulosci mostka, zapewniajacej wyróznienie sygnalu charakte¬ rystycznego dla fazy kryzysu z sygnalów zaklócen oraz duza dokladnosc detekcji. Ponadto, poniewaz moc doprowadzona do rurki moze byc rózna i moze ulegac zmianom w fazie przed i w czasie przebiegu kryzysu wrzenia wiec wystepuja chwilowe zmiany w zasilaniu calego mostka pomiarowego. Wplywa to na wartosc sygnalu otrzymywana z mostka co przy stalym progu dyskryminacji powoduje detekcje kryzysu w róznych fazach, az do fazy, w której nastepuje przepalenie scianki rurki. Uzyskiwana przy stosowaniu tego sposobu bardzo mala dokladnosc detekcji nie umozliwia detekcji kryzysu wrzenia na poziomie bezpiecznym w kazdych warunkach wystepujacych w instalacji hydraulicznej i elektrycznej.W znanych urzadzeniach dzialajacych w oparciu w wymieniony sposób detekcji kryzysu nie ma ukladów kontroli zera mostka w momencie poczatku fazy kryzysu wrzenia, co jest istotne ze wzgledu na nierównomierny i zmieniajacy sie w czasie rozklad temperatury wzdluz scianki rurki, który ma wplyw na wartosc sygnalu otrzymywanego z mostka i powoduje duzy blad detekcji.Celem wynalazku jest wyeliminowanie tych niedogodnosci i opracowanie sposobu detekcji kryzysu wrzenia w rurce grzanej oporowo pradem elektrycznym, zapewniajacego wykrycie i detekcje kryzysu na poziomie bez¬ piecznym w calym prawdopodobnym obszarze jego wystapienia niezaleznie od warunków zasilania rurki oraz opracowanie urzadzenia do stosowania tego sposobu.Istota sposobu detekcji kryzysu wrzenia wedlug wynalazku jest porównywanie sygnalów z przekatnych mostków oporowych z sygnalami z nastawników progów umieszczonych w jednej z galezi kazdego mostka przy czym mostki oporowe tworzy sie w oparciu o podzielona na szereg kolejnych odcinków rurke w której wyste¬ puje przy przeplywie mieszaniny wodno-parowej kryzys wrzenia w ten sposób, ze w pierwszym mostku jedna galaz stanowi pierwszy odcinek rurki, druga galaz pozostale odcinki rurki, a trzecia i czwarta oporniki przy czym w trzecia lub czwarta galaz wlaczony jest nastawnik progów detekcji z którego sygnal jest proporcjonalny do pradu lub napiecia galezi mostka, w drugim mostku pierwsza galaz stanowi drugi odcinek rurki, druga galaz wszystkie nastepne w kolejnosci odcinki wlaczone szeregowo, oporniki i nastawnik progu detekcji stanowi trze¬ cia i czwarta galaz mostka itd., a w ostatnim mostku pierwsza galaz stanowi przedostatni odcinek rurki, druga galaz ostatni, a oporniki i nastawnik progów stanowi trzecia i czwarta galaz. Mostki tworzy sie w kolejnosci odpowiadajacej poszczególnym odcinkom, przy czym odcinek lezacy przy wylocie rurki jest odcinkiem pier¬ wszym.Istota urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest zastosowanie oddzielnych dla kazdego mostka torów pomiarowych przy czym w kazdym torze znajduje sie nastawnik progu wlaczany w galaz mostka oraz komparator w którym nastepuje porównanie wartosci sygnalu z przekatnej mostka z sygnalem z nastawnika progu detekcji oraz dyskryminator sygnalu z komparatora i dyskryminator sygnalu niewyzerowania mostka.Sygnaly z poszczególnych torów podawane sa do ukladu sumy logicznej z którego sygnal alarmu steruje urzadze¬ niem zasilajacym rurke.Sposób tworzenia mostków oraz urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku uwidocznione w przykladzie na rysunku, przy czym przykladowo podano podzial rurki na cztery odcinki, dla których utwo¬ rzono trzy mostki pomiarowe a sygnaly wprowadzono do trzytorowego urzadzenia.Rurke R w której wystepuje kryzys wrzenia przy przeplywie mieszaniny wodno-parowej, zasilana z zasila¬ cza Z dzieli sie na odcinki o opornosciach Ri9 R2, R3, R4. Galezie pierwszego mostka pomiarowego stanowi Rt, druga galaz szeregowo wlaczone odcinki R2 R3 i R4 oraz trzecia galaz nastawnik progu NI z pierwszego toru i czwarta galaz opornik Ri x.Drugi mostek pomiarowy utworzony jest z odcinka R2 wlaczonego jako jedna galaz, odcinków R2 i R3 szeregowo wlaczonych do drugiej galezi, nastawnika N2 i opornika R22 jako trzecia i czwarta galaz mostka.Jako pierwsza galaz trzeciego mostka wlaczony jest odcinek R3, jako druga, odcinek R4, nastawnik progu N3 stanowi trzecia a opornik R33 czwarta galaz. W przypadku wystapienia kryzysu wrzenia, w odcinku Ri sygnal z przekatnej mostka pomiarowego jest proporcjonalny do zmiany opornosci w odcinku Rt spowodowanej przyrostem temperatury scianki, i jednoczesnie proporcjonalny do napiecia (pradu) zasilania rurki R. Jednoczes¬ nie sygnal z nastawnika progu NI jest proporcjonalny dla ustawionego progu do wartosci napiecia (pradu) w tej77 411 3 galezi, a wiec proporcjonalny tez do napiecia (pradu) na odcinku R. Stad przez porównanie tych sygnalów w komparatorze KI i dyskryminacja sygnalu z komparatora w dystryminatorze Dl uzyskuje sie detekcje poziomu przyrostu opornosci w odcinku Rx bedacego funkcja obszaru i fazy kryzysu wrzenia.Analogicznie uzyskuje sie detekcje kryzysu wrzenia dla odcinków R2 i Ra bedacych galeziami mostka drugiego i trzeciego przy czym sygnaly z mostka drugiego i nastawnika N2 wprowadzane sa do komparatora K2 i dyskryminatora D2 a z mostka trzeciego i nastawnika N3 do komparatora K3 i dyskryminatora D3.Jednoczesnie sygnaly z przekatnej kazdego mostka pomiarowego wprowadzane sa do dyskryminatorów Zl, Z2, Z3 odpowiednio z pierwszego mostka do dyskryminatora Zl w pierwszym torze pomiarowym, z drugiego mostka do dyskryminatora Z2 drugiego toru a z trzeciego mostka do dyskryminatora Z3. Na wyjsciu dyskrymina¬ torów Zl, Z2, Z3 pojawi sie sygnal w przypadku, gdy sygnal z odpowiadajacego danemu torowi mostka pomia¬ rowego bedzie rózny od zera i przeciwny co do znaku niz sygnal uzyskiwany z mostka w przypadku wystapienia kryzysu wrzenia.Sygnaly z poszczególnych torów pomiarowych podawane sa do ukladu sumy logicznej L, przy czym na wyjsciu ukladu sumy logicznej L pojawi sie sygnal w przypadku gdy w którymkolwiek torze nastapi detekcja kryzysu wrzenia lub zostanie wykryte niewyzerowanie mostka pomiarowego.Sygnal z ukladu L wlacza uklad sterowania S zasilania i w przypadku wystapienia kryzysu wrzenia w rurce lub niewyzerowania mostka wylacza zasilanie Z rurki.Dzieki zastosowaniu wynalazku zapewnia sie detekcje kryzysu wrzenia w calym obszarze jego wystepo¬ wania na poziomie bezpiecznym, nie tylko przy pojedynczym kryzysie wrzenia lecz takze przy kryzysie wyste¬ pujacym w wielu punktach wzdluz rurki jednoczesnie, przy czym poziom detekcji nie ulega zmianom przy zmianie warunków zasilania rurki. Urzadzenie do stosowania sposobu wg wynalazku pozwala na identyfikacje kryzysu wrzenia w okreslonej z góry nastawianej w nastawniku progu fazie rozwoju kryzysu i zapewnia kontrole sygnalu niewyzerowania mostków przed wystapieniem kryzysu wrzenia, przez co zabezpiecza przed zniszczeniem scianki rurki, na skutek wystapienia kryzysu przy progach dyskryminacji ustawionych na granicy wytrzymalosci termicznej scianki rurki. PL PL