RU2215933C2

RU2215933C2 - Device for structure leak-proofness monitoring

Info

Publication number: RU2215933C2
Application number: RU2001127091/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Бельтюков; А.И. Воробьев; Е.Г. Дзекун; В.К. Колтышев; Э.Н. Кузьмин; А.Б. Федоров; С.Г. Вагин
Original assignee: ФГУП Производственное объединение "Маяк"
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: devices for automatic determination of presence, location and value of leakages on sections difficult to technical inspection, particularly, in nuclear power plants, systems of treatment of highly active wastes, gas and oil pipelines, etc. SUBSTANCE: device has computer, interface, digital output port, analog-to-digital converter, decoders, analog switches, analog amplifiers and transducers. Interface provides for control of port and analog-to-digital converter from computer. Decoders control analog switches to whose outputs, measuring channels in form of series-connected transducer and analog amplifier are connected. Digital output port is connected to inputs of control of decoders, and outputs of analog switches are connected to input of analog-to-digital converter. EFFECT: increased information content and reliability of device operation with reduced labor input for invention realization. 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам и устройствам контроля герметичности конструкций и может быть использовано для определения наличия, местоположения и величины протечек на участках, труднодоступных для технического осмотра, в частности, в ядерных энергетических установках, системах обработки высокоактивных отходов, газопроводах, нефтепроводах и т.п. The invention relates to systems and devices for monitoring the tightness of structures and can be used to determine the presence, location and magnitude of leaks in areas difficult to access for technical inspection, in particular, in nuclear power plants, high-level waste treatment systems, gas pipelines, oil pipelines, etc.

Известны различные устройства, позволяющие с различной разрешающей способностью контролировать герметичность конструкций путем регистрации электрического сигнала с одного или нескольких датчиков физических факторов - давления (1), расхода (2), электромагнитного излучения (3), электрического сопротивления (4), концентрации газа (5). Various devices are known that allow controlling the tightness of structures with different resolutions by recording an electrical signal from one or more sensors of physical factors - pressure (1), flow rate (2), electromagnetic radiation (3), electrical resistance (4), gas concentration (5 )

Ни одно из них не является универсальным - каждое предназначено для использования только в тех конструкциях, в которых течь вызывает заметное изменение соответствующих факторов. По этой причине их практически невозможно использовать, например, в контурах охлаждения ядерных энергетических установок для контроля небольших течей на фоне большого потока воды. None of them is universal - each is intended for use only in those designs in which a leak causes a noticeable change in the relevant factors. For this reason, they are practically impossible to use, for example, in the cooling circuits of nuclear power plants to control small leaks against a background of a large flow of water.

Для контроля течей в подобных условиях обычно используются более универсальные устройства, основанные на приеме акустических сигналов (механических колебаний, волн разрежения, звуковых волн), возбуждаемых в конструкции при истечении среды из места повреждения (6-8). To control leaks in such conditions, more universal devices are usually used, based on the reception of acoustic signals (mechanical vibrations, rarefaction waves, sound waves), excited in the structure when the medium flows from the damage site (6-8).

Устройства (6, 7) предназначены для регистрации и спектральной обработки электрического сигнала с одного или нескольких датчиков. При этом факт появления течи фиксируется по резкому повышению уровня высокочастотных составляющих спектра. Недостатком этих способов является их малая чувствительность в условиях шума, возникающего при работе промышленного оборудования. Devices (6, 7) are designed for registration and spectral processing of an electrical signal from one or more sensors. In this case, the occurrence of a leak is recorded by a sharp increase in the level of high-frequency components of the spectrum. The disadvantage of these methods is their low sensitivity in terms of noise arising from the operation of industrial equipment.

Устройство (8) обладает более высокой помехозащищенностью, чем (6, 7). Оно наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату к объекту изобретения, и поэтому принято в качестве прототипа. Это устройство снабжено аналоговым коммутатором, к входам которого подключены измерительные каналы, состоящие из датчика и усилителя. Выход коммутатора подключен к входу аналого-цифрового преобразователи (АЦП), соединенному через интерфейс с ЭВМ. Однако эта система обладает существенным недостатком - в ней единственный коммутатор соединен с каждым датчиком отдельной линией связи, что при большом количестве далеко расположенных друг от друга датчиков обуславливает необходимость трудоемкой прокладки большого числа длинных кабелей. Это приводит к снижению надежности работы устройства и уменьшению числа каналов (т.е. информативности). The device (8) has a higher noise immunity than (6, 7). It is the closest in technical essence and the achieved result to the object of the invention, and therefore adopted as a prototype. This device is equipped with an analog switch, to the inputs of which are connected measuring channels, consisting of a sensor and an amplifier. The output of the switch is connected to the input of analog-to-digital converters (ADCs) connected via an interface to a computer. However, this system has a significant drawback - in it a single switch is connected to each sensor by a separate communication line, which, with a large number of sensors located far from each other, necessitates the laborious installation of a large number of long cables. This leads to a decrease in the reliability of the device and a decrease in the number of channels (i.e., information content).

Технической задачей изобретения является повышение информативности и надежности работы устройства при снижении трудозатрат путем введения средств, позволяющих уменьшить общую длину линий связи. An object of the invention is to increase the information content and reliability of the device while reducing labor costs by introducing means to reduce the total length of communication lines.

Для решения данной задачи предлагается использовать несколько аналоговых коммутаторов, каждый из которых располагается вблизи места установки соответствующих групп датчиков. При этом выходы измерительных каналов в виде последовательно соединенных датчика и аналогового усилителя подключаются к аналоговым входам коммутаторов, выходы которых подключаются к входу аналого-цифрового преобразователя. Входы управления аналоговыми коммутаторами подключены к выходам дешифраторов, а входы управления дешифраторов подключены к порту цифрового вывода. Управление портом и АЦП через интерфейс осуществляет ЭВМ по заданной программе. To solve this problem, it is proposed to use several analog switches, each of which is located near the installation location of the corresponding groups of sensors. In this case, the outputs of the measuring channels in the form of a series-connected sensor and an analog amplifier are connected to the analog inputs of the switches, the outputs of which are connected to the input of the analog-to-digital converter. The control inputs of the analog switches are connected to the outputs of the decoders, and the control inputs of the decoders are connected to the digital output port. Port and ADC control through the interface carries out a computer according to a given program.

На чертеже представлена блок-схема устройства для диагностики течи. The drawing shows a block diagram of a device for diagnosing a leak.

Устройство содержит дешифраторы 4, аналоговые коммутаторы 3 и Z аналоговых усилителей 2-1...2-Z (Z≥1), к входам которых последовательно подключены датчики 1-1...1-Z. Выходы дешифраторов 4 соединены с входами управления аналоговых коммутаторов 3. Входы управления дешифраторов 4 через кабельные линии 5 соединены с портом цифрового вывода 6, а выходы аналоговых коммутаторов через кабельные линии 5 соединены с входом АЦП 7. ЭВМ 9 через интерфейс 8 управляет по заданной программе портом цифрового вывода 6 и АЦП 7. The device contains decoders 4, analog switches 3 and Z of analog amplifiers 2-1 ... 2-Z (Z≥1), the inputs of which are connected in series with sensors 1-1 ... 1-Z. The outputs of the decoders 4 are connected to the control inputs of the analog switches 3. The control inputs of the decoders 4 through the cable lines 5 are connected to the digital output port 6, and the outputs of the analog switches through the cable lines 5 are connected to the input of the ADC 7. Computer 9 through the interface 8 controls the port according to the specified program digital output 6 and ADC 7.

Устройство для диагностирования течи работает следующим образом. A device for diagnosing a leak works as follows.

Сигналы с датчиков 1-1...1-Z после усиления аналоговыми усилителями 2-1. . . 2-Z поступают на входы аналоговых коммутаторов 3, которые по команде с дешифраторов 4 подключают соответствующий канал к кабельным линиям 5, соединенным с входом АЦП 7. Сигналы на входы управления дешифраторами 4 поступают через кабельные линии 5 с порта цифрового вывода 6. Управление портом цифрового вывода 6 и АЦП 7 осуществляет ЭВМ 9 через интерфейс 8 по заданной программе, по которой также проводится анализ поступающих от АЦП 7 в ЭВМ 9 данных. Signals from sensors 1-1 ... 1-Z after amplification by analog amplifiers 2-1. . . 2-Z are fed to the inputs of analog switches 3, which, on command from decoders 4, connect the corresponding channel to cable lines 5 connected to the ADC input 7. Signals to decoder 4 control inputs are received via cable lines 5 from digital output port 6. Digital port control output 6 and the ADC 7 carries out the computer 9 through the interface 8 according to a given program, which also analyzes the data received from the ADC 7 in the computer 9.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в него дополнительно введены порт цифрового вывода и дешифраторы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that it additionally introduced a digital output port and decoders. Thus, the claimed device meets the criterion of "novelty."

Возможность достижения положительного эффекта подтверждается следующим: наличие порта цифрового вывода позволяет расположить дешифраторы, аналоговые коммутаторы и аналоговые усилители вдоль кабельных линий вблизи соответствующих групп датчиков и уменьшить общую длину линий связи за счет уменьшения числа длинных кабелей. The possibility of achieving a positive effect is confirmed by the following: the presence of a digital output port allows you to place decoders, analog switches and analog amplifiers along cable lines near the corresponding groups of sensors and reduce the total length of communication lines by reducing the number of long cables.

Анализ объекта изобретения по критерию "изобретательский уровень" выявил, что известно использование аналоговых коммутаторов, однако не было выявлено технических решений, где бы эти элементы переключались от дешифраторов, управляемых от порта цифрового вывода. The analysis of the invention according to the criterion of "inventive step" revealed that the use of analog switches is known, but no technical solutions have been identified where these elements would switch from decoders controlled from the digital output port.

Таким образом, использование в предлагаемом объекте его отличительных признаков обеспечивает наличие у объекта новых свойств, а именно, за счет введения в известное устройство управляемого по программе от ЭВМ порта цифрового вывода и дешифраторов достигается суммарный эффект, позволяющий уменьшить общую длину линий связи за счет уменьшения числа длинных кабелей. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень". Thus, the use of its distinguishing features in the proposed facility ensures that the facility has new properties, namely, through the introduction of a digital output port and decoders controlled by a computer program into a known device, a cumulative effect is achieved that reduces the total length of communication lines by reducing the number long cables. This allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает, благодаря своим новым признакам, уменьшение общей длины линий связи. Вследствие этого происходит повышение информативности и надежности работы устройства при снижении трудозатрат на его реализацию. Thus, the proposed device provides, thanks to its new features, reducing the total length of communication lines. As a result, there is an increase in the information content and reliability of the device while reducing labor costs for its implementation.

Источники информации
1. SU 1511515 А1, кл. F 17 D 5/02, 1987.Sources of information
1. SU 1511515 A1, cl. F 17 D 5/02, 1987.

2. SU 1800218 А1, кл. F 17 D 5/02, 1991. 2. SU 1800218 A1, cl. F 17 D 5/02, 1991.

3. SU 1812386 А1, кл. F 17 D5/02, 1990. 3. SU 1812386 A1, cl. F 17 D5 / 02, 1990.

4. SU 1763795 А1, кл. F 17 D 5/02, 1990. 4. SU 1763795 A1, cl. F 17 D 5/02, 1990.

5. SU 1815467 А1, кл. F 17 D 5/02, 1990. 5. SU 1815467 A1, cl. F 17 D 5/02, 1990.

6. SU 2047815 А1, кл. F 17 D 5/02, 1995. 6. SU 2047815 A1, cl. F 17 D 5/02, 1995.

7. Ф.М. Митенков и др. Разработка средств контроля и диагностики оборудования ядерных энергетических установок. - Приборы и системы управления, 1995, N 11, c. 7-11. 7. F.M. Mitenkov et al. Development of monitoring and diagnostic tools for equipment of nuclear power plants. - Devices and control systems, 1995, N 11, c. 7-11.

8. RU 2132510 С1, кл. F 17 D 5/02, 1997. 8. RU 2132510 C1, cl. F 17 D 5/02, 1997.

Claims

A tightness control device for structures containing an analog-to-digital converter connected via an interface to a computer, and measuring channels in the form of a series-connected sensor and an analog amplifier, characterized in that it additionally contains a digital output port connected via an interface to the computer and connected to the control inputs of the decoders the outputs of which are connected to the control inputs of analog switches, the analog inputs of which are connected to the outputs of the measuring channels.