RU2124242C1 - Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors - Google Patents

Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors Download PDF

Info

Publication number
RU2124242C1
RU2124242C1 RU97102549A RU97102549A RU2124242C1 RU 2124242 C1 RU2124242 C1 RU 2124242C1 RU 97102549 A RU97102549 A RU 97102549A RU 97102549 A RU97102549 A RU 97102549A RU 2124242 C1 RU2124242 C1 RU 2124242C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensors
signals
vibration
reactor
frequency
Prior art date
Application number
RU97102549A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97102549A (en
Inventor
В.И. Павелко
Д.Ф. Гуцев
Г.Г. Аникин
Original Assignee
Павелко Владимир Ильич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павелко Владимир Ильич filed Critical Павелко Владимир Ильич
Priority to RU97102549A priority Critical patent/RU2124242C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2124242C1 publication Critical patent/RU2124242C1/en
Publication of RU97102549A publication Critical patent/RU97102549A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

FIELD: in-service diagnostics of pressurized-water reactors such as those of VVER type. SUBSTANCE: method involves joined analysis of signal fluctuations in pressure pulsation sensors, relative and absolute displacement transducers, core external ionizing chambers, core internal forward charge sensors, and thermocouples. Desired signals of low- and high-frequency ranges are chosen at program level for setting signal frequency range, and multichannel recording is carried out. Recorded sequence of computing procedures is executed on the basis of pre-selected diagnostic characteristics for each reactor effect. EFFECT: provision for automatic diagnostics. 3 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к методам шумовой диагностики реакторов с водой под давлением, например, типа ВВЭР, реализуется системой виброшумовой диагностики (СВШД) и может использоваться для определения технического состояния элементов оборудования реакторной установки (РУ) в процессе ее эксплуатации. The proposed method relates to methods for noise diagnostics of reactors with water under pressure, for example, VVER type, is implemented by the system of vibration noise diagnostics (SVShD) and can be used to determine the technical condition of the equipment elements of the reactor installation (RU) during its operation.

Известны способы виброшумовой диагностики, реализованные системами "SUS" (производство фирмы "Siemens", см. стандарты ФРГ DIN 25475, ч. 2 и KTA 3204) и "KARD" (производство Венгрии, см. "KAZMER" A COMPLEX NOISE DIAGNOSTIC SYSTEM FOR 1000 MWE PWR WWER TYPE NUCLEAR POWER UNITS G.Por, L.A. Sokolov "Paper presented at IAEA Technical Committee Meeting on "Utilization of Condition Monitoring and Degradation Diagnostic System to Improve Nuclear Safety" Vienna, 7-9 October 1991). Known methods of vibro-noise diagnostics implemented by "SUS" systems (manufactured by Siemens, see Germany standards DIN 25475, part 2 and KTA 3204) and KARD (manufactured by Hungary, see "KAZMER" A COMPLEX NOISE DIAGNOSTIC SYSTEM FOR 1000 MWE PWR WWER TYPE NUCLEAR POWER UNITS G.Por, LA Sokolov "Paper presented at IAEA Technical Committee Meeting on" Utilization of Condition Monitoring and Degradation Diagnostic System to Improve Nuclear Safety "Vienna, 7-9 October 1991).

Стандартный набор датчиков системы вибродиагностики разработки фирмы "Siemens", поставляемой на Российские реакторы типа ВВЭР-440, состоит из
датчиков абсолютного перемещения (ДАП) - 4 шт.,
датчиков относительного перемещения (ДОП) - 24 шт.,
датчиков пульсаций давления (ДПД) - 4 шт.
The standard set of sensors for the vibration diagnostics system developed by Siemens, supplied to Russian WWER-440 reactors, consists of
absolute displacement sensors (DAP) - 4 pcs.,
relative displacement sensors (DOP) - 24 pcs.,
pressure pulsation sensors (DPD) - 4 pcs.

Та же фирма осуществляет поставку аналогичной системы на реакторы типа ВВЭР-1000, причем к уже упомянутым выше датчикам добавлен еще один тип датчиков: датчики прямого заряда (ДП). The same company supplies a similar system to VVER-1000 reactors, and another type of sensors is added to the sensors mentioned above: direct charge (DP) sensors.

Недостатками способа, реализованного системой "SUS", являются:
1) высокие требования к квалификации эксплуатирующего персонала в части задания исходных данных для спектрального оценивания,
2) необходимость привлечения опытных экспертов для физической интерпретации авто- и взаимных спектральных характеристик зарегистрированных шумов,
3) стандартный набор спектральных оценок, недоведенный до конкретных диагнозов, немодифицируемый при поставке на конкретную РУ,
4) необходимость зафиксировать заранее, вручную некоторое множество резонансов спектральных функций (то есть от пользователя системы требуются знания по физической интерпретации диагностической ценности каждого из выбранных им резонансов),
5) заранее фиксированное число взаимных характеристик (не более 20 шт.), подлежащих оцениванию и архивированию в базе данных (БД) при том, что общее число возможных пар сигналов для производства взаимных спектральных характеристик - более тысячи,
6) Фурье-преобразование реализаций шумов сразу после оцифровывания уже на входе в систему вибродиагностики, что исключает возможность применения иных методов анализа, например многомерного авторегрессионного анализа (МАР-анализа),
7) архивирование спектральных оценок без архивирования исходных процессов достаточной длины,
8) невозможность внедрения иных шумовых, невибродиагностических алгоритмов в SUS, не изменяя ее программного обеспечения.
The disadvantages of the method implemented by the system "SUS" are:
1) high requirements for the qualifications of the operating personnel in terms of setting the initial data for spectral estimation,
2) the need to attract experienced experts for the physical interpretation of the auto and mutual spectral characteristics of the recorded noise,
3) a standard set of spectral estimates, not communicated to specific diagnoses, unmodifiable when delivered to a particular switchgear,
4) the need to fix in advance, manually, a certain set of resonances of spectral functions (that is, the user of the system requires knowledge of the physical interpretation of the diagnostic value of each of the resonances selected by him),
5) a predetermined number of mutual characteristics (not more than 20 pcs.) To be evaluated and archived in a database (DB) despite the fact that the total number of possible pairs of signals for producing mutual spectral characteristics is more than a thousand,
6) The Fourier transform of noise implementations immediately after digitization already at the entrance to the vibrodiagnostic system, which excludes the possibility of using other analysis methods, for example, multivariate autoregressive analysis (MAP analysis),
7) archiving spectral estimates without archiving the source processes of sufficient length,
8) the impossibility of introducing other noise, non-vibrodiagnostic algorithms in SUS without changing its software.

Стандартный набор датчиков системы "KARD", поставленной на российский реактор типа ВВЭР-1000, включает в себя ДПЗ, ИК, ДПД и термопар (ТП). Недостатки, описанные в пунктах 1) - 4), распространяются и на систему "KARD" и, кроме того, имеются следующие собственные недостатки:
отсутствие датчиков вибраций, что резко сужает возможности вибродиагностики,
неадаптированность алгоритмов диагностики к реакторам типа ВВЭР.
The standard set of sensors of the KARD system, supplied to the Russian VVER-1000 type reactor, includes DPZ, IK, DPD and thermocouples (TP). The disadvantages described in paragraphs 1) - 4) apply to the KARD system and, in addition, there are the following own disadvantages:
the absence of vibration sensors, which drastically narrows the possibilities of vibration diagnostics,
non-adaptation of diagnostic algorithms to VVER-type reactors.

Особенностями предлагаемого способа являются
автоматическая постановка диагноза за счет формализации экспертных знаний о каждой диагностируемой ситуации в виде сценария - зафиксированной последовательности вычислительных процедур, адаптированных к конкретной РУ, который работает с заранее выбранным набором сигналов, частотными диапазонами и параметрами оценивания спектральных характеристик, в результате чего для исполнения сценария не требуется высокой квалификации эксплуатирующего персонала,
возможность реализации на программном уровне любого алгоритма виброшумовой диагностики за счет разработанного программного инструментария в виде набора элементарных операций, что, в частности, дает возможность решить в одной системе и задачи вибродиагностики, и задачи нейтронно-теплогидравлического шумового контроля состояния активной зоны,
поставка на РУ стартовой библиотеки сценариев, которая расширяется новыми сценариями в процессе эксплуатации системы без ее перепрограммирования,
выявление аномалий на ранней стадии, когда ручной способ выделения диагностических признаков неэффективен из-за маскирования их большим числом иных спектральных эффектов.
The features of the proposed method are
automatic diagnosis by formalizing expert knowledge of each diagnosed situation in the form of a scenario - a fixed sequence of computational procedures adapted to a particular switchgear that works with a pre-selected set of signals, frequency ranges and parameters for evaluating spectral characteristics, as a result of which the script is not required highly qualified operating personnel,
the possibility of implementing at the program level any algorithm of vibration and noise diagnostics due to the developed software tools in the form of a set of elementary operations, which, in particular, makes it possible to solve in one system both the problems of vibration diagnostics and the problems of neutron-thermal hydraulic noise monitoring of the state of the active zone,
supply to RU of a start script library, which is expanded by new scenarios during the operation of the system without reprogramming it,
identification of anomalies at an early stage, when the manual method for isolating diagnostic signs is ineffective due to masking by a large number of other spectral effects.

На фиг. 1 показана общая схема реализации предлагаемого способа, в которую входят датчики, аналоговые и цифровые устройства обработки сигналов, ЭВМ и программное обеспечение. В системе применяются шесть типов датчиков: ДПЗ (1), ИК (2), ДПД (3), ТП (4), ДАП (5), ДОП (6). Помимо функций вибромониторинга система с помощью первых четырех типов датчиков осуществляет и нейтронно-теплофизический контроль активной зоны. In FIG. 1 shows a General implementation diagram of the proposed method, which includes sensors, analog and digital signal processing devices, computers and software. The system uses six types of sensors: DPZ (1), IR (2), DPD (3), TP (4), DAP (5), DOP (6). In addition to the vibration monitoring functions, the system, using the first four types of sensors, also performs neutron-thermal control of the core.

В целях минимизации числа аналоговых трактов по сигналам ДПЗ и ТП предусматриваются следующие коммутации:
коммутатор ДПЗ (7) из 64-х тепловыделяющих сборок (ТВС), в каждой из которых установлены по 7 ДПЗ, выбирает любые 14 ДПЗ или как вариант 7 ДПЗ одной ТВС и 7 ДПЗ другой ТВС. То есть для ДПЗ необходимы 14 аналоговых трактов;
коммутатор ТП (8) из 64-х ТП, установленных на выходах каждой из ТВС, выбирает любые 4 ТП.
In order to minimize the number of analog paths based on signals from the DPS and TP, the following switching is provided:
the DPZ switch (7) out of 64 fuel assemblies (FAs), each of which has 7 DPZs, selects any 14 DPZs or, as an option, 7 DPZs of one FA and 7 DPZs of another FA. That is, for analogue protection, 14 analog paths are needed;
TP switch (8) out of 64 TPs installed at the outputs of each fuel assembly selects any 4 TPs.

С помощью коммутатора (9) непосредственно перед регистрацией сигналов все электронные тракты калибруются генератором стандартных сигналов (10), на выходе которого - либо "белый" шум в исследуемых полосах частот известной интенсивности, либо - синусоида заданной амплитуды и частоты. В режиме калибровки программное обеспечение СВШД оценивает передаточные функции сразу для всех измерительных каналов. Тем самым осуществляются их метрологическая поверка и периодическое регламентное обслуживание. Using a switch (9), immediately before recording the signals, all electronic paths are calibrated by a standard signal generator (10), the output of which is either “white” noise in the studied frequency bands of known intensity, or a sinusoid of a given amplitude and frequency. In calibration mode, the SVDS software evaluates the transfer functions for all measurement channels at once. Thus, their metrological verification and periodic routine maintenance are carried out.

В аналоговых трактах ДПЗ, ИК и ТП имеются гальванически развязанные блоки предварительного усиления (11), на которых осуществляется разделение сигнала на постоянный (=) и флюктуирующий компоненты (≈). Выделенные постоянные составляющие используются далее для абсолютных измерений перечисленных выше сигналов и последующего нормирования флюктуирующих компонент к безразмерному виду. In the analog paths of the DPZ, IR and TP, there are galvanically isolated pre-amplification blocks (11), on which the signal is divided into constant (=) and fluctuating components (≈). The extracted constant components are used further for absolute measurements of the above signals and the subsequent normalization of the fluctuating components to a dimensionless form.

Формирование сигналов датчиков вибраций (ДАП и ДОП) производится в блоке 11a известным способом (см. "Датчик относительного перемещения ДП-100. Технические условия" и "Датчики абсолютных вертикальных вибросмещений ДАП-08. Технические условия". ДАП08.00.000.ТУ). The generation of signals from vibration sensors (DAP and DOP) is performed in block 11a in a known manner (see "DP-100 relative displacement sensor. Technical conditions" and "DAP-08 absolute vertical displacement sensors. Technical conditions." DAP08.00.000.TU).

Диапазон частот, в котором производится виброшумовая диагностика реакторов с водой под давлением покрывается интервалом частот (0,01 - 100) Гц. Низкочастотный (12a) и высокочастотный (12b) полосовые фильтры обеспечивают функционирование СВШД в двух частотных диапазонах, по три декады каждый: либо в низкочастотном (НЧ) диапазоне (0.01 - 1+e) Гц, либо в высокочастотном (ВЧ) диапазоне [(1-e) - 100] Гц. То есть вместо одного процесса в широком диапазоне частот анализируются два процесса в двух частотных поддипазонах. Чтобы в дальнейшем "сшить" спектральные характеристики по оси частот в один диапазон [0.01 - 100] Гц, введено перекрытие поддиапазонов величиною "2e". Величину ε несложно подобрать, если учесть, что быстрое преобразование Фурье (БПФ) исполняется по числу точек, равному некоторой степени двойки (на практике это, как правило, числа 1024, 2048, 4096, 8192). Чтобы разрешающая способность НЧ-спектрального анализа (шаг по частоте) была "круглым" числом, достаточно выбрать ε = 0.024 Гц. The frequency range in which vibro-noise diagnostics of reactors with water under pressure is performed is covered by the frequency interval (0.01 - 100) Hz. Low-frequency (12a) and high-frequency (12b) band-pass filters provide the operation of the HFSM in two frequency ranges, three decades each: either in the low-frequency (LF) range (0.01 - 1 + e) Hz, or in the high-frequency (HF) range [(1 -e) - 100] Hz. That is, instead of one process in a wide frequency range, two processes in two frequency sub-ranges are analyzed. In order to further “stitch” the spectral characteristics along the frequency axis into a single range [0.01 - 100] Hz, overlapping of subbands with a value of "2e" was introduced. The value of ε is easy to choose, given that the fast Fourier transform (FFT) is performed by the number of points equal to a certain power of two (in practice, this is usually the number 1024, 2048, 4096, 8192). In order for the resolution of the low-frequency spectral analysis (frequency step) to be a "round" number, it suffices to choose ε = 0.024 Hz.

При оцифровывании процессов из двух обозначенных выше частотных поддиапазонов достаточен аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) разрядностью не более 14. НЧ-диапазон будет оцифровываться с частотой 2(1+ε) Гц, а длина реализации должна быть не менее двух часов. ВЧ-диапазон будет оцифровываться с частотой 200 Гц, а длина реализации - порядка 5 минут. Таким образом, снижение объема информации, подлежащей анализу и хранению, без потери диагностической ценности составляет несколько порядков по сравнению с прямым решением задачи оцифровывания диапазона [0.01 - 100] Гц 16-разрядным АЦП. When digitizing processes from the two frequency sub-bands indicated above, an analog-to-digital converter (ADC) with a resolution of no more than 14 is sufficient. The low-frequency range will be digitized with a frequency of 2 (1 + ε) Hz, and the implementation length should be at least two hours. The high-frequency range will be digitized with a frequency of 200 Hz, and the implementation length will be about 5 minutes. Thus, the decrease in the amount of information to be analyzed and stored without loss of diagnostic value is several orders of magnitude compared with the direct solution to the problem of digitizing the range [0.01 - 100] Hz with a 16-bit ADC.

Коммутация "НЧ-ВЧ" (13) осуществляется сразу для всех каналов СВШД, то есть СВШД не может работать частью своих каналов в НЧ-диапазоне, а другой частью каналов в ВЧ-диапазоне. Switching "LF-HF" (13) is carried out immediately for all channels VHF, that is, VHF cannot work part of its channels in the LF range, and the other part of the channels in the HF range.

После фильтрации производится усиление (14) флюктуирующей части сигнала до величины стандартного нормализованного сигнала. Под управлением ЭВМ1 (25) при посредстве цифроаналогового преобразователя (15) и линии обратной связи (24) в блоке 14 осуществляется автоматический выбор коэффициента усиления. After filtering, amplification (14) of the fluctuating part of the signal is amplified to the value of the standard normalized signal. Under the control of the computer1 (25), through the digital-to-analog converter (15) and the feedback line (24) in block 14, the gain is automatically selected.

Последняя операция с аналоговыми сигналами - их коммутация (16) по заранее составленному списку сценариев виброшумовой диагностики. В результате этой коммутации из всего ряда аналоговых сигналов выбирается не более 32-х сигналов. Таким образом, последующая цифровая часть СВШД - 32-х канальная. The last operation with analog signals is their switching (16) according to a pre-compiled list of vibro-noise diagnostic scenarios. As a result of this switching, no more than 32 signals are selected from the entire series of analog signals. Thus, the next digital part of the SVShD is 32-channel.

Перечисленные выше коммутации:
коммутация сигналов ДПЗ, ТП на нижнем уровне,
"ВЧ-НЧ" - коммутация,
коммутация нормализованных аналоговых сигналов в соответствии с выполняемым сценарием,
коммутирование генератора стандартных сигналов для производства калибровки,
осуществляются на программном уровне.
The above commutation:
switching of signals DPZ, TP at the lower level,
"HF-LF" - switching,
switching normalized analog signals in accordance with the scenario
switching the standard signal generator for calibration
implemented at the program level.

Так как СВШД оперирует только стационарными случайными процессами и не должна работать в переходных режимах реактора, в системе предусмотрена блокировка (17) каналов ДПЗ, ИК, ТП, ДПД при изменении состояния органов управления активной зоной. Since the SHDS operates only with stationary random processes and should not operate in transient reactor modes, the system provides for blocking (17) of the DPZ, IR, TP, and DPD channels when the state of the core controls changes.

Тридцатидвухканальная цифровая часть (18) СВШД построена по традиционной схеме: мультиплексор, 14-разрядный АЦП, устройство ввода информации в ЭВМ1. The thirty-two-channel digital part (18) of the SVShD is constructed according to the traditional scheme: multiplexer, 14-bit ADC, computer data input device1.

Программное обеспечение для ЭВМ СВШД состоит из четырех частей:
первая осуществляет служебные функции (настройка трактов в режиме автоматического выбора коэффициентов усиления, производство программных коммутаций (конфигурирование системы), диагностика отдельных узлов СВШД, калибровка),
вторая производит регистрацию в базу данных (19) многоканальных реализаций в соответствии с выбранной последовательностью сценариев,
третья - самая наукоемкая - программная система библиотеки сценариев (20), которая работает в отсроченном режиме с многоканальными реализациями сигналов из базы данных,
четвертая - программное обеспечение реального времени (21), для реализации которого предусмотрены АЦП (22), процессор быстрого преобразование Фурье (23) и ЭВМ2 (26).
The software for the SVShD computer consists of four parts:
the first performs service functions (setting paths in the mode of automatic selection of gain factors, production of software switching (system configuration), diagnostics of individual nodes of the internal hard disk drive, calibration),
the second performs registration in the database (19) of multi-channel implementations in accordance with the selected sequence of scenarios,
the third - the most high-tech - script library software system (20), which operates in deferred mode with multi-channel implementations of signals from the database,
the fourth is real-time software (21), for the implementation of which ADCs (22), a fast Fourier transform processor (23), and computers (26) are provided.

При выполнении спектрального анализа основные вычислительные ресурсы тратятся на выполнение БПФ. Поэтому до недавнего времени эту операцию переносили на аппаратный уровень (уровень hardware) и выполняли ее на так называемых Фурье-процессорах (БПФ-процессорах). Таким образом, программная часть начиналась с уровня коэффициентов Фурье, из которых получались различные авто- и взаимные спектральные характеристики. Но существенный недостаток такого построения СВШД заключается в невозможности реализовать МАР-анализ и различные процедуры декомпозиции, для которых необходимы собственно процессы, а не их Фурье-образы. When performing spectral analysis, the main computing resources are spent on performing FFT. Therefore, until recently, this operation was transferred to the hardware level (hardware level) and performed on the so-called Fourier processors (FFT processors). Thus, the program part began with the level of Fourier coefficients, from which various auto and mutual spectral characteristics were obtained. But a significant drawback of such a construction of the SHDS is the inability to implement MAP analysis and various decomposition procedures, for which the processes themselves, and not their Fourier images, are necessary.

Если учесть, что основная доля диагностической информации в СВШД извлекается отсроченным анализом, а современные ЭВМ способны совершать БПФ на программном уровне достаточно быстро, то для отсроченного анализа целесообразно отказаться от БПФ на аппаратном уровне, а оставить его только для реализации функций реального времени. В реальном времени должен выполняться мониторинг вибраций наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасной эксплуатации узлов РУ, таких как шахта активной зоны (A3) и основные элементы главного циркуляционного контура (ГЦК) (корпус, главные циркуляционные насосы (ГЦН), парогенераторы (ПГ)). If we take into account that the bulk of the diagnostic information in the SHDS is retrieved by delayed analysis, and modern computers are able to perform FFT at the software level quickly enough, then for the delayed analysis it is advisable to abandon the FFT at the hardware level, and leave it only for real-time functions. In real time, the monitoring of vibrations of the most important from the point of view of ensuring safe operation of switchgear assemblies, such as the core mine (A3) and the main elements of the main circulation circuit (HCC) (housing, main circulation pumps (MCP), steam generators (GH)), should be carried out in real time. .

Сценарий - макрооперация, составленная группой экспертов, для выявления диагностических признаков по конкретному реакторному эффекту. Сценарий - неуправляемая со стороны эксплуатации АЭС макрооперация. Число сценариев не ограничивается и может непрерывно пополняться. Существенное отличие данного способа состоит в том, что не пользователь по своему разумению фиксирует резонансы, а сама система (СВШД) выделяет их. Причем выдается не одно множество резонансов, а несколько, каждое из которых принадлежит определенному реакторному эффекту. Такой подход реализуется следующей последовательностью действий. Scenario - a macro operation compiled by a group of experts to identify diagnostic signs for a specific reactor effect. Scenario - macrooperation uncontrolled from the side of NPP operation. The number of scenarios is not limited and can be continuously replenished. A significant difference of this method is that it is not the user who, according to his understanding, fixes the resonances, but the system itself (SHSH) selects them. Moreover, not one set of resonances is produced, but several, each of which belongs to a specific reactor effect. This approach is implemented by the following sequence of actions.

1. Эксперты по реакторным шумам, исследовав на данной конфигурации датчиков СВШД данного реактора реализации случайных процессов, составляют алгоритмы выделения различных реакторных эффектов. 1. Experts in reactor noise, having studied the implementation of random processes on this SSHD sensor configuration of a given reactor, draw up algorithms for distinguishing various reactor effects.

2. Эти алгоритмы экспертами по спектральным оценкам реализуются в виде сценариев - последовательности действий над множеством зарегистрированных процессов с датчиков СВШД. 2. These algorithms are implemented by experts on spectral estimates in the form of scenarios - a sequence of actions on a set of recorded processes from SFS sensors.

3. Сценарии, являясь частью СВШД, применяются всякий раз к каждой новой многоканальной записи процессов, полученной в результате периодического виброконтроля РУ. 3. Scenarios, being part of the SHDS, are applied every time to each new multi-channel recording of processes obtained as a result of periodic vibration monitoring of the switchgear.

Таким образом, эксплуатирующему персоналу СВШД не надо задумываться ни о параметрах оценок вычислительных процедур, ни о фиксировании пар сигналов, ни о выделении некоторого множества резонансов. Вся эта интеллектуальная работа уже однажды сделана экспертами по оцениванию спектральных характеристик. Запустить какой-либо сценарий - нажатие одной клавиши ЭВМ. Все параметры оценок, какие бы сложные вычислительные процедуры не были бы, фиксированы для данной РУ, для данной СВШД. В результате таких периодических обследований по каждому реакторному эффекту будут накапливаться множества резонансов. Априорная классификация множеств резонансов по реакторным эффектам - та интеллектуальная работа, которая уже совершена экспертами по реакторным шумам. Преимущество автоматического выделения резонансов состоит и в том, что выявляются аномалии на ранней стадии, когда они еще не заметны "на глаз". Thus, the operating personnel of the SHDS do not need to think about the parameters for evaluating the computational procedures, or about fixing pairs of signals, or about highlighting some set of resonances. All this intellectual work has already been done once by experts on the evaluation of spectral characteristics. Run a script - pressing a single computer key. All estimation parameters, no matter how complex computational procedures are, are fixed for a given switchgear, for a given SHDS. As a result of such periodic inspections, many resonances will accumulate for each reactor effect. The a priori classification of sets of resonances by reactor effects is the intellectual work that has already been done by reactor noise experts. The advantage of automatic resonance isolation is that anomalies are detected at an early stage, when they are not yet visible "by eye".

Пример реализации способа для реактора типа ВВЭР-1000
Число датчиков и число каналов СВШД совпадают только в идеальном случае. При таком построении следует лишь предусмотреть многоканальную запись всех процессов и любой существующий сценарий диагностирования, а также любой сценарий, который появится в будущем, будут легко реализуемы. То есть технические средства (hardware) никак не будут ограничивать развитие программного обеспечения (software). Однако это очень расточительное решение. Например, для мониторинга вибраций ТВС может потребоваться любой сигнал ДПЗ, а их в активной зоне (A3) ВВЭР-1000 - 64 • 7 = 448 штук. В то же время конкретные, практически реализуемые сценарии диагностики оперируют не более чем 30 сигналами. Таким образом, эксперту необходимо предоставить выбор из нескольких сотен сигналов с тем, чтобы он зафиксировал не более тридцати сигналов при конструировании конкретного сценария. В предлагаемом способе это достигается развитыми средствами коммутации сигналов, о которых упомянуто выше.
An example implementation of the method for a reactor of type VVER-1000
The number of sensors and the number of SHDS channels coincide only in the ideal case. With such a construction, it is only necessary to provide a multi-channel recording of all processes and any existing diagnostic scenario, as well as any scenario that appears in the future, will be easily implemented. That is, hardware (hardware) will not limit the development of software (software). However, this is a very wasteful decision. For example, to monitor the vibrations of a fuel assembly, any DPZ signal may be required, and they are 64 • 7 = 448 in the VVER-1000 core (A3). At the same time, specific, practically implemented diagnostic scenarios operate with no more than 30 signals. Thus, the expert must be given a choice of several hundred signals so that he captures no more than thirty signals when constructing a specific scenario. In the proposed method, this is achieved by developed means of switching signals, which are mentioned above.

Современные СВШД должны формировать диагностические признаки по следующим эффектам:
вибрации шахты активной зоны и корпуса реактора,
колебания главного циркуляционного контура и колебания основного оборудования (ПГ, ГЦН),
вибрации ГЦН на оборотной частоте, ее гармониках и субгармониках,
коллективные вибрации тепловыделяющих сборок,
вибрации внутрикорпусных устройств (ВКУ), возникающие из-за акустических стоячих волн давления теплоносителя,
соударения ВКУ,
кипение теплоносителя,
а также производить оценки:
температурного и барометрического коэффициентов реактивности,
локальной и глобальной аксиальной неравномерности поля энерговыделения активной зоны,
величин поканальных расходов теплоносителя,
постоянных времени датчиков, эффективностей ДПЗ и ИК.
Modern SHDS should form diagnostic signs by the following effects:
vibrations of the shaft of the core and the reactor vessel,
oscillations of the main circulation circuit and oscillations of the main equipment (SG, MCP),
MCP vibrations at the reverse frequency, its harmonics and subharmonics,
collective vibrations of fuel assemblies,
vibrations of internal enclosures (ICU) arising due to acoustic standing waves of heat carrier pressure,
collisions of VKU,
coolant boiling,
and also make assessments:
temperature and barometric reactivity coefficients,
local and global axial non-uniformity of the core energy release field,
values of per-channel coolant flow rates,
time constants of sensors, efficiencies of remote sensing and infrared.

Совокупность перечисленных вычислительных процедур (библиотека сценариев) реализуются следующим набором датчиков:
не менее 2-х ДОП (радиальный и тангенциальный) на каждый ГЦН и каждый ПГ, то есть 16 ДОП для ВВЭР-1000,
не менее 4-х ДПД,
все ДПЗ,
восемь ИК,
четыре ДАП на крышке корпуса реактора,
четыре термопары на выходах ТВС.
The totality of the listed computational procedures (script library) is implemented by the following set of sensors:
at least 2 additional (radial and tangential) for each MCP and each steam generator, i.e. 16 additional for VVER-1000,
not less than 4 DPD,
all DPZ,
eight IR
four DAPs on the cover of the reactor vessel,
four thermocouples at the outputs of the fuel assembly.

Для осуществления полного цикла диагностирования по всему списку библиотеки сценариев необходимо совершать несколько последовательных во времени многоканальных записей реакторных шумов, всякий раз перекоммутируя сигналы. В одной такой записи можно осуществить более одного сценария. In order to carry out a full cycle of diagnostics over the entire list of the library of scenarios, it is necessary to make several consecutive multichannel records of reactor noise in time, each time switching signals. In one such record, more than one scenario may be implemented.

В качестве примера на фиг. 2 представлена схема сценария мониторинга коллективных вибраций ТВС. Он состоит из двух частей. В первой - выявляются частоты коллективных вибраций ТВС, во второй - производится оценка автоспектральной плотности мощности (АСПМ) для семи ДПЗ одной сборки и подставляются найденные в первой части частоты. As an example in FIG. Figure 2 presents a diagram of a monitoring scenario for collective vibrations of fuel assemblies. It consists of two parts. In the first, the frequencies of the collective vibrations of the fuel assemblies are detected, in the second, the autospectral power density (ASF) is estimated for seven RPZs of the same assembly and the frequencies found in the first part are substituted.

Среди большого числа признаков, по которым выделяется этот тип колебаний (см. Булавин В.В., Гуцев Д.Ф., Павелко В.И. "Исследования по вибродиагностике ВВЭР-1000 в эксплуатационных условиях", Атомная энергия, вып. 5, ноябрь, 1995), выбраны наиболее надежные, носящие общереакторный характер. Среди множества сигналов, в которых отображается этот тип колебаний (все ИК, все ДПЗ, все ДАП, все ДПД), были выбраны всего четыре наиболее чувствительные. Among the large number of signs by which this type of oscillation is distinguished (see Bulavin V.V., Gutsev D.F., Pavelko V.I. "Studies on VVER-1000 Vibrodiagnostics under Operating Conditions", Atomic energy, issue 5, November, 1995), the most reliable, having a general reactor character, were selected. Among the many signals in which this type of oscillation is displayed (all IR, all DPS, all DAP, all DPS), only four of the most sensitive ones were selected.

Коллективные вибрации ТВС представляют собой мощное явление внутрикорпусных вибраций, "раскачивающих" не только шахту A3, но и сам корпус реактора. Поэтому они обязательно проявятся в паре сигналов ДПЗ-ДАП. Фазовые соотношения здесь непредсказуемые, поэтому никакой фазовой селекции не производится. Следующие пары сигналов построены на основе фазовых признаков. Для двух удаленных друг от друга (диаметрально разнесенных по A3) ДПЗ (ДПЗ1 - ДПЗ3), находящихся в разнознаковых градиентах нейтронного поля, должна наблюдаться противофазность. В точности такой же признак работает для пары ДПЗ-удаленная ИК. Для двух ДПЗ, находящихся в одном канале (ДПЗ1 - ДПЗ2), очевидно, должна быть синфазность на первой моде коллективных вибраций ТВС. Collective vibrations of fuel assemblies represent a powerful phenomenon of internal-body vibrations that “swing” not only the shaft A3, but also the reactor vessel itself. Therefore, they will necessarily appear in a pair of signals DPZ-DAP. The phase relationships here are unpredictable; therefore, no phase selection is performed. The following pairs of signals are based on phase characteristics. For two distant from each other (diametrically spaced along A3) DPS (DPS1 - DPS3), located in different neutron field gradients, antiphase should be observed. Exactly the same symptom works for a pair of DPZ-remote IR. Obviously, for two SCRs located in one channel (DPZ1 - DPZ2) there should be phase matching in the first mode of collective vibrations of the fuel assembly.

На первом шаге оцениваются традиционные спектральные характеристики: всевозможные АСПМ (А), когерентности (Г) и фазы (φxy(f)). Далее у всех функций когерентности отыскиваются частоты всех резонансов (R). Частоты, найденные по всем этим парам сигналов, пересекаются, в результате чего выделяются только частоты коллективных вибраций ТВС - Ω. Амплитудные распределения, соответствующие колебаниям ТВС, могут искажаться по мере ослабления усилий пружинного блока или деформаций ТВС по мере выгорания топлива. Для этого и оцениваются далее семь АСПМ сигналов ДПЗ одной сборки. Число таких сборок должно быть не менее трех: одно-, двух- и трехгодичной эксплуатации, а для полного мониторинга вибраций ТВС, следует исследовать все ТВС, в которых установлены ДПЗ.At the first step, traditional spectral characteristics are evaluated: all kinds of AFM (A), coherence (G), and phase (φ xy (f)). Further, the frequencies of all resonances (R) are found for all coherence functions. The frequencies found for all these pairs of signals intersect, as a result of which only the frequencies of the collective vibrations of the fuel assembly - Ω are extracted. The amplitude distributions corresponding to the vibrations of the fuel assemblies can be distorted as the efforts of the spring block or deformations of the fuel assemblies weaken as fuel burns out. For this purpose, seven AFPM signals of the DPZ of one assembly are further evaluated. The number of such assemblies should be at least three: one, two, and three years of operation, and for full monitoring of the vibrations of the fuel assemblies, all fuel assemblies in which the DPS are installed should be investigated.

Claims (3)

1. Способ виброшумовой диагностики реакторов с водой под давлением, заключающийся в совместном анализе флюктуаций сигналов датчиков пульсаций давления, относительного и абсолютного перемещения, внезонных ионизационных камер, отличающийся тем, что дополнительно анализируют сигналы внутризонных датчиков прямого заряда и термопар, на программном уровне производят выбор необходимых для постановки конкретного диагноза сигналов низкочастотного или высокочастотного диапазона, производят многоканальную запись и осуществляют зафиксированную последовательность вычислительных процедур на основании заранее выделенных диагностических признаков по каждому реакторному эффекту, что обеспечивает автоматическую постановку диагноза. 1. The method of vibro-noise diagnostics of reactors with water under pressure, which consists in a joint analysis of fluctuations in the signals of sensors of pressure pulsations, relative and absolute displacement, extra-ionization chambers, characterized in that they further analyze the signals of intraband sensors of direct charge and thermocouples, at the software level, make the selection to make a specific diagnosis of signals of the low-frequency or high-frequency range, produce multi-channel recording and record a given sequence of computational procedures based on previously identified diagnostic features for each reactor effect, which ensures automatic diagnosis. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поставляют на реакторную установку стартовую библиотеку зафиксированных последовательностей вычислительных процедур, которая расширяется новыми сценариями в процессе эксплуатации без ее перепрограммирования. 2. The method according to claim 1, characterized in that a start library of fixed sequences of computational procedures is supplied to the reactor installation, which is expanded by new scenarios during operation without reprogramming it. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стартовая библиотека последовательностей вычислительных процедур формирует диагностические признаки по следующим эффектам: вибрации шахты активной зоны и корпуса реактора, вибрации главного циркуляционного контура и колебания основного оборудования, вибрации главных циркуляционных насосов на оборотной частоте, ее гармониках и субгармониках, коллективные вибрации тепловыделяющих сборок, вибрации внутрикорпусных устройств, возникающие из-за акустических стоячих волн давления теплоносителя, соударения внутрикорпусных устройств, кипение теплоносителя, а также производит оценки температурного и барометрического коэффициентов реактивности, локальной и глобальной аксиальной неравномерности поля энерговыделения активной зоны, величин поканальных расходов теплоносителя, постоянных времени и эффективностей датчиков. 3. The method according to claim 1, characterized in that the starting library of sequences of computational procedures generates diagnostic signs for the following effects: vibration of the shaft of the active zone and reactor vessel, vibration of the main circulation circuit and oscillations of the main equipment, vibration of the main circulation pumps at the reverse frequency, its harmonics and subharmonics, collective vibrations of fuel assemblies, vibrations of internals arising from acoustic standing waves of coolant pressure, SOU arenes internals, coolant boiling, and produces estimates of the temperature and barometric reactivity coefficients, the local and global non-uniformity of the axial field energy of the core, variables per channel coolant flow rates, time constants and efficiencies of sensors.
RU97102549A 1997-02-25 1997-02-25 Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors RU2124242C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97102549A RU2124242C1 (en) 1997-02-25 1997-02-25 Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97102549A RU2124242C1 (en) 1997-02-25 1997-02-25 Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2124242C1 true RU2124242C1 (en) 1998-12-27
RU97102549A RU97102549A (en) 1999-04-10

Family

ID=20190052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97102549A RU2124242C1 (en) 1997-02-25 1997-02-25 Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2124242C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550689C2 (en) * 2009-09-22 2015-05-10 Арева Нп Method of facilitating nuclear reactor operation
RU2574578C2 (en) * 2014-02-12 2016-02-10 Мурат Баязитович Бакиров System for continuous multiparameter monitoring of nuclear power plant equipment operational failure rate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Стандарты DE Д1 N 25475, 11.94 КТА 3204. Приложение к Федеральному бюллетеню N 205 от 27.10.84. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2550689C2 (en) * 2009-09-22 2015-05-10 Арева Нп Method of facilitating nuclear reactor operation
RU2574578C2 (en) * 2014-02-12 2016-02-10 Мурат Баязитович Бакиров System for continuous multiparameter monitoring of nuclear power plant equipment operational failure rate
RU2803181C1 (en) * 2023-02-16 2023-09-08 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for preventing resonant interaction of vibrations in water-cooled power reactor equipment with acoustically standing waves and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5629872A (en) System for monitoring an industrial process and determining sensor status
EP0746855B1 (en) System for monitoring an industrial process and determining sensor status
US5009833A (en) Expert system for surveillance, diagnosis and prognosis of plant operation
WO1999005685A1 (en) Self-tuning system for industrial surveillance
US5623579A (en) Automated method for the systematic interpretation of resonance peaks in spectrum data
RU2124242C1 (en) Method for vibration-noise diagnostics of pressurized-water reactors
Ansari et al. A PC-based vibration analyzer for condition monitoring of process machinery
CN109489954B (en) Method for testing relaxation of hold-down spring of core hanging basket of pressurized water reactor
Nomura BWR noise spectra and application of noise analysis to FBR
Türkcan On-line monitoring of a PWR for plant surveillance by noise analysis
Damiano et al. Current applications of vibration monitoring and neutron noise analysis
Montalvo et al. Beam mode characterization by applying operational modal analysis to neutron detectors data
Morel et al. On-line acoustic monitoring of EDF nuclear plants in operation and loose-part diagnosis
Trenty Operational feedback on internal structure vibration in 54 French PWRs during 300 fuel cycles
Gourdon et al. Off-line and on-line noise analysis for core surveillance in French LMFBR “ANABEL”
JPH09502261A (en) Measuring instrument that can judge
RU2414759C1 (en) Device to diagnose interchannel instability in reactor with pressurised water
JPH06309580A (en) Monitor and diagnosis device for plant
Wach Vibration, neutron noise and acoustic monitoring in German LWRs
Hessel et al. Development of nuclear power plant noise diagnostics into a process-measuring method
Wu et al. A new approach to reactor noise analysis by the dynamic data system (DDS) methodology
Pavelko et al. Experience of integrated measurements using heterogeneous systems at different startup stages of a WWER-1200 power unit
Wood et al. Modeling and analysis of neutron noise from an ex-core detector at a pressurized water reactor
JPS60105994A (en) Monitor device for noise
Sides Jr et al. Demonstration of a pattern recognition system at the HFIR