RU2271045C1 - Moisture leakage checkup system for nps pipeline - Google Patents

Moisture leakage checkup system for nps pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2271045C1
RU2271045C1 RU2004122945/06A RU2004122945A RU2271045C1 RU 2271045 C1 RU2271045 C1 RU 2271045C1 RU 2004122945/06 A RU2004122945/06 A RU 2004122945/06A RU 2004122945 A RU2004122945 A RU 2004122945A RU 2271045 C1 RU2271045 C1 RU 2271045C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
humidity
measuring
pipeline
nuclear power
Prior art date
Application number
RU2004122945/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Славий Алексеевич Морозов (RU)
Славий Алексеевич Морозов
Виктор Петрович Полионов (RU)
Виктор Петрович Полионов
ной Анатолий Григорьевич Порт (RU)
Анатолий Григорьевич Портяной
вкин Алексей Николаевич Мол (RU)
Алексей Николаевич Молявкин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского"
Priority to RU2004122945/06A priority Critical patent/RU2271045C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271045C1 publication Critical patent/RU2271045C1/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: checking nuclear power station equipment for leak tightness.
SUBSTANCE: proposed system designed for detecting leaks from pipelines carrying water coolant has device for air sampling and transport from air-penetrable heat insulation of pipeline under containment, passage in leak-tight shell of nuclear power station, and device for measuring air humidity incorporating humidity transducer and measuring-computing system; device for air sampling and transport from air-penetrable heat insulation of pipeline under containment is made in the form of pipe connection whose lower end is joined through shell hole with air-penetrable heat insulation of pipeline; air humidity measuring transducer is installed inside pipe connection in a spaced relation to inner side surface of pipe connection and is connected through electric passages by means of electrical communication lines to measuring-computing system.
EFFECT: enhanced speed of system response and reliability, enhanced safety of nuclear power station in operation.
6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля герметичности оборудования атомных электрических станций (АЭС) и может быть использовано для обнаружения утечек из трубопроводов с водяным теплоносителем и оборудования, а также контроля влажности воздуха в других областях, например в теплоэнергетике.The invention relates to the field of monitoring the tightness of equipment of nuclear power plants (NPPs) and can be used to detect leaks from pipelines with a water coolant and equipment, as well as to control air humidity in other areas, for example, in the power system.

Известна влажностная система контроля течи трубопроводов и оборудования АЭС с PWR, разработанная фирмой MGP Instruments, Франция (Nuclear Engineering International October 1993, pp.44-45, ДОР №1354, ФЭИ, июнь 1994, Обнинск). Система состоит из каналов пробоотбора воздуха из гермооболочки АЭС, гидрометрических ячеек, измеряющих точки росы проб воздуха. Контроль герметичности оборудования осуществляется по разности показаний различных гидрометрических ячеек, расположенных в системах пробоотбора, с данными ячеек, расположенных в воздухе гермооболочки.Known humidity control system for leakage of pipelines and equipment of nuclear power plants with PWR, developed by MGP Instruments, France (Nuclear Engineering International October 1993, pp.44-45, DOR No. 1354, IPPE, June 1994, Obninsk). The system consists of air sampling channels from the pressurized shell of nuclear power plants, hydrometer cells measuring the dew point of air samples. The tightness control of the equipment is carried out by the difference in the readings of various hydrometric cells located in the sampling systems, with the data of the cells located in the air of the containment.

Влажностная система фирмы MGP Instruments имеет ряд недостатков - низкую чувствительность к величине течи теплоносителя и определению координаты течи, т.е. низкую чувствительность к величине и месту течи, и заметную зависимость определения величины и места течи от эксплуатационных факторов, в первую очередь от загрязненности воздуха и уровня ионизирующего излучения. Низкая чувствительность системы фирмы MGP Instruments к величине течи обусловлена принятым интегральным методом контроля влажности, при котором трудно предсказать поведение пара в гермооболочке. Зависимость показаний от загрязненности воздуха основана на том факте, что используемые конденсационные датчики влажности на основе точки росы весьма чувствительны к чистоте их поверхности. Чувствительность системы к уровню ионизирующего излучения объясняется необходимостью размещения электронных узлов непосредственно вблизи трубопровода, являющегося источником ионизирующего излучения.The humidity system of MGP Instruments has several disadvantages - low sensitivity to the magnitude of the coolant leak and the determination of the coordinate of the leak, i.e. low sensitivity to the magnitude and location of the leak, and a noticeable dependence of the determination of the magnitude and location of the leak on operational factors, primarily on air pollution and the level of ionizing radiation. The low sensitivity of the MGP Instruments system to leakage is due to the accepted integral method of humidity control, in which it is difficult to predict the behavior of steam in the containment. The dependence of the readings on air pollution is based on the fact that the dew point condensation moisture sensors used are very sensitive to the cleanliness of their surface. The sensitivity of the system to the level of ionizing radiation is explained by the need to place electronic components directly near the pipeline, which is the source of ionizing radiation.

Известна входящая в состав системы мониторинга и диагностики оборудования ALLY™ фирмы "Вестингауз" США влажностная система контроля герметичности оборудования АЭС (Интегрирование систем мониторинга и диагностики АЭС, Рекламный проект фирмы "Вестингауз", Copyright Westing-house Electric Company, 2000, с.8). Данная система близка по технической сущности к рассмотренной ранее влажностной системе фирмы MGP Instruments. Датчики точки росы данной влажностной системы также установлены на различных воздушных пробоотборных линиях. Значения температур в точке росы обрабатываются блоком сбора данных и переводятся в значения абсолютной влажности.A well-known moisture monitoring system for monitoring the integrity of NPP equipment is included in the monitoring and diagnostics system of ALLY ™ equipment of Westinghouse USA (Integration of monitoring and diagnostics of nuclear power plants, Advertising project of Westinghouse, Copyright Westing-house Electric Company, 2000, p. 8) . This system is close in technical essence to the previously considered humid system from MGP Instruments. The dew point sensors of this humidity system are also installed on various air sampling lines. The dew point temperatures are processed by the data acquisition unit and converted to absolute humidity values.

К недостаткам влажностной системы ALLY™ фирмы "Вестингауз" следует отнести низкую чувствительность к величине обнаруживаемой течи, зависимость показаний датчиков влажности от чистоты воздуха и необходимость создания специальных пробоотборных линий. Указанные недостатки обусловлены использованием конденсационных датчиков влажности и принятой архитектурой системы влажности.The disadvantages of the Westinghouse ALLY ™ humidification system include low sensitivity to the magnitude of the detected leak, the dependence of humidity sensors on air purity, and the need to create special sampling lines. These shortcomings are due to the use of condensation humidity sensors and the accepted architecture of the humidity system.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленному устройству является влажностная система контроля течи FLUES фирмы Сименс. (Рекламный проспект фирмы Сименс. Erkennung und Ortung von Leeks., Verfasser: Reinhard Marko, Sonderdruck aus Techische Ubemachung Heft, 6, 1990). Система FLUES содержит устройство отбора и транспортировки воздуха (пара, паровоздушной смеси) из проницаемой для воздуха теплоизоляции трубопровода, закрытой кожухом (теплоизоляция под кожухом), устройство измерения влажности воздуха.The closest in technical essence and the functions performed to the claimed device is a humid leakage control system FLUES from Siemens. (Siemens brochure. Erkennung und Ortung von Leeks., Verfasser: Reinhard Marko, Sonderdruck aus Techische Ubemachung Heft, 6, 1990). The FLUES system contains a device for the selection and transportation of air (steam, vapor-air mixture) from the air-permeable pipe insulation closed by a casing (thermal insulation under the casing), and a device for measuring air humidity.

Устройство отбора и транспортировки воздуха системы FLUES состоит из шланга отбора проб воздуха (сенсорный шланг), подводящего и отводящего шлангов, двух проходок в гермооболочке АЭС и модуля подачи сжатого воздуха. Шланг отбора воздуха (сенсорный шланг) расположен вдоль контролируемого участка трубопровода под кожухом теплоизоляции и представляет собой шланг, в котором через 25 см имеются пористые вставки для диффузии (поступления, отбора) пара из теплоизоляции в шланг. С одного конца сенсорный шланг соединен с подводящим шлангом, который через одну из двух проходок в гермооболочке соединен с модулем подачи сжатого воздуха, с другого конца сенсорный шланг соединен с отводящим шлангом, который через вторую проходку соединен с устройством измерения влажности (проходки позволяют ввести подводящий шланг и вывести отводящий шланг через гермооболочку АЭС). Помимо этого, устройство транспортировки воздуха содержит размещенные вне гермооболочки АЭС модули: регуляторный модуль, который учитывает весовой расход воздуха, его температуру и давление; вентильные модули, которые обеспечивают управление подачей воздуха в циклах измерений; калибровочный модуль, который приготавливает определенное количество влажного воздуха для подачи его в шланг для проверки сохранности характеристик системы во времени; отсечные модули, позволяющие в случае нарушения герметичности устройства транспортировки воздуха отсечь поступление радиоактивного воздуха из герметичной оболочки в другие помещения АЭС.The FLUES system air sampling and transportation device consists of an air sampling hose (sensor hose), inlet and outlet hoses, two penetrations in the containment of the nuclear power plant and a compressed air supply module. The air sampling hose (sensor hose) is located along the controlled section of the pipeline under the insulation cover and is a hose in which, after 25 cm, there are porous inserts for diffusion (intake, selection) of steam from the insulation into the hose. At one end, the sensor hose is connected to the inlet hose, which is connected to the compressed air supply module through one of the two penetrations in the containment, from the other end, the sensor hose is connected to the exhaust hose, which is connected to the moisture measuring device through the second penetration (the penetrations allow the inlet hose to be inserted and withdraw the discharge hose through the containment of the nuclear power plant). In addition, the air transportation device contains modules located outside the pressurized shell of the nuclear power plant: a regulatory module that takes into account the mass flow rate of air, its temperature and pressure; valve modules that provide air supply control in measurement cycles; calibration module, which prepares a certain amount of moist air for supplying it to the hose to check the safety of the system characteristics over time; shut-off modules that allow in case of violation of the tightness of the air transport device to cut off the flow of radioactive air from the sealed enclosure to other rooms of the nuclear power plant.

Устройство измерения влажности воздуха системы FLUES включает в себя датчик абсолютной влажности конденсационного типа и измерительно-вычислительный комплекс, расположенные вне гермооболочки АЭС.The air humidity measuring device of the FLUES system includes a condensation type absolute humidity sensor and a measuring and computing complex located outside the pressurized shell of nuclear power plants.

Измерительно-вычислительный комплекс служит для преобразования сигнала датчика влажности в величину абсолютной влажности воздуха, управления работой системы, анализа проб воздуха, определения места и величины течи, а также для отображения и хранения информации.The measuring and computing complex is used to convert the signal from the humidity sensor to the value of absolute air humidity, control the operation of the system, analyze air samples, determine the location and magnitude of the leak, and also display and store information.

Известная влажностная система FLUES работает следующим образом. Перед началом цикла измерений шланги заполняется чистым сухим воздухом с помощью модуля подачи сжатого воздуха (воздуходувки). Образовавшийся при течи трубопровода влажный воздух из теплоизоляции диффундирует через пористые вставки в сенсорный шланг. Примерно через полчаса воздух из сенсорного шланга прокачивается по отводящему шлангу через проходку в гермооболочке к размещенному вне герметичной оболочки АЭС устройству измерения влажности воздуха. Устройство для измерения влажности воздуха регистрирует изменение влажности воздуха в момент прохождения локализованного сгустка (порции) влажного воздуха через датчик и по измеренному интервалу времени от начала продавливания воздуха до прихода порции влажного воздуха к устройству измерения влажности определяет место течи. Величина течи вычисляется путем сравнения показаний системы с показаниями, полученными при тарировочных измерениях.The well-known humidity system FLUES operates as follows. Before starting the measurement cycle, the hoses are filled with clean, dry air using the compressed air supply module (blower). The moist air resulting from the leakage of the pipe diffuses from the thermal insulation through the porous inserts into the sensor hose. After about half an hour, air from the sensor hose is pumped through the outlet hose through a penetration in the containment to an air humidity measuring device located outside the sealed enclosure of the nuclear power plant. A device for measuring air humidity detects a change in air humidity at the moment of passing a localized bunch (portion) of moist air through the sensor and determines the location of the leak from the measured time interval from the start of air forcing to the portion of moist air to the device for measuring humidity. The leak value is calculated by comparing the system readings with the readings obtained from calibration measurements.

Основным недостатком прототипа является то, что технические характеристики системы FLUES не отвечают требованиям контроля течи теплоносителя в рамках концепции "Течь перед разрушением", принятой в настоящее время для АЭС. (Руководство по применению концепции безопасности "Течь перед разрушением" к трубопроводам АЭС, Р-ТПР-01-99, Москва, Россия, ИЦП МАЭ, 1999 г.) Конкретно система не обеспечивает определение величины и места течи при величине течи ~3,8 л/мин, принятой в данной концепции в качестве критерия, определяющего возможность продолжения эксплуатации трубопровода АЭС. Если величина течи превышает указанный предел, то необходим останов АЭС, проведение ремонтных работ на трубопроводе.The main disadvantage of the prototype is that the technical characteristics of the FLUES system do not meet the requirements for monitoring the coolant leak within the framework of the “Leak before destruction” concept, which is currently adopted for nuclear power plants. (Guidance on the application of the Leak Before Destruction safety concept to the pipelines of nuclear power plants, R-TPR-01-99, Moscow, Russia, MAE PPI, 1999) Specifically, the system does not provide a determination of the magnitude and location of a leak with a leak value of ~ 3.8 l / min, adopted in this concept as a criterion that determines the possibility of continuing operation of the NPP pipeline. If the leakage exceeds the specified limit, it is necessary to shut down the NPP and carry out repair work on the pipeline.

Следует отметить другие, также существенные, недостатки системы:It should be noted other, also significant, disadvantages of the system:

- наличие значительного "мертвого" времени в работе системы, которое обусловлено цикличностью работы системы, что приводит к задержке информации о состоянии контролируемого трубопровода;- the presence of significant "dead" time in the operation of the system, which is due to the cyclical nature of the system, which leads to a delay in information about the state of the monitored pipeline;

- внесение системой дополнительного источника повышения вероятности разгерметизации гермооболочки АЭС - проходок через гермооболочку АЭС, необходимых для ввода/вывода шлангов к измерительно-вычислительному комплексу, т.е. снижение безопасности работы АЭС в целом;- introducing by the system an additional source of increasing the likelihood of depressurization of the pressurized shell of nuclear power plants — penetrations through the pressurized shell of nuclear power plants necessary for the input / output of hoses to the measuring and computing complex, i.e. reduced safety of nuclear power plants in general;

- недостаточная точность определения места течи, что является следствием удаленности датчиков устройства измерения влажности воздуха от контролирующего участка трубопровода;- lack of accuracy in determining the location of the leak, which is a consequence of the remoteness of the sensors of the device for measuring air humidity from the monitoring section of the pipeline;

- использование значительного количества вспомогательных механических устройств (устройство очистки, осушения и подачи сжатого воздуха, вентильные, отсечные устройства, регуляторный и калибровочный модули), которые снижают показатели надежности работы системы и увеличивают ее стоимость.- the use of a significant number of auxiliary mechanical devices (device for cleaning, drying and supplying compressed air, valve, shut-off devices, regulatory and calibration modules), which reduce the reliability of the system and increase its cost.

Основной задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: увеличение верхнего предела регистрируемой величины течи, повышение быстродействия, надежности системы и безопасности работы АЭС в целом, а также снижение стоимости системы.The main objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely: increasing the upper limit of the recorded leakage, increasing the speed, reliability of the system and the safety of nuclear power plants in general, as well as reducing the cost of the system.

Для исключения указанных недостатков в системе влажностного контроля течи трубопровода АЭС, содержащей устройство отбора и транспортировки воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода под кожухом, проходки в гермооболочке АЭС и устройство измерения влажности воздуха, включающие датчик влажности и измерительно-вычислительный комплекс, предлагается:To eliminate the indicated drawbacks in the moisture control system of a NPP pipeline leak, which contains a device for selecting and transporting air from a breathable thermal insulation of a pipeline under a casing, penetrations in a pressurized NPP and a device for measuring air humidity, including a humidity sensor and a measuring and computing complex, it is proposed:

- устройство отбора проб воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода под кожухом выполнить в виде патрубка, нижняя часть которого сочленена через отверстие в кожухе с воздухопроницаемой теплоизоляцией трубопровода;- a device for sampling air from breathable thermal insulation of the pipeline under the casing is made in the form of a pipe, the lower part of which is articulated through an opening in the casing with breathable thermal insulation of the pipeline;

- датчик влажности воздуха расположить внутри патрубка с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности патрубка;- position the air humidity sensor inside the nozzle with a gap with respect to the inner side surface of the nozzle;

- в устройстве измерения влажности воздуха в качестве датчика влажности использовать датчик относительной влажности воздуха и датчик температуры воздуха;- in a device for measuring air humidity, use a relative air humidity sensor and an air temperature sensor as a humidity sensor;

- проходки для шлангов в гермооболочке АЭС заменить проходками для электрических линий связи (электрические гермопроходки);- replace the penetrations for hoses in the containment of the nuclear power plant with penetrations for the electric communication lines (electrical hermetic penetrations);

- датчики относительной влажности и температуры воздуха соединить через электрические проходки с помощью электрических линий связи с измерительно-вычислительным комплексом.- Relative humidity and air temperature sensors should be connected through electrical penetrations using electric communication lines with a measuring and computing complex.

В частных случаях использования системы предлагается следующее:In particular cases of using the system, the following is proposed:

во-первых, на контролируемом участке трубопровода установить, по крайней мере, два патрубка с датчиками относительной влажности и температуры воздуха;firstly, install at least two pipes with sensors for relative humidity and air temperature in the controlled section of the pipeline;

во-вторых, нижний торец патрубка сочленить с отверстием в кожухе теплоизоляции через шайбу, диаметр проходного сечения которой меньше внутреннего диаметра патрубка;secondly, to connect the lower end of the pipe with a hole in the insulation casing through a washer, the diameter of the passage section of which is less than the internal diameter of the pipe;

в-третьих, на наружную боковую поверхность патрубка дополнительно установить теплоизоляцию;thirdly, additionally install thermal insulation on the outer side surface of the pipe;

в-четвертых, в измерительно-вычислительном комплексе реализовать техническую возможность определения величины и места течи как по изменению измеренных величин относительной влажности и температуры воздуха, так и по изменению вычисленной величины абсолютной влажности воздуха.fourthly, in the measuring and computing complex to realize the technical ability to determine the magnitude and location of the leak, both by changing the measured values of relative humidity and air temperature, and by changing the calculated value of the absolute humidity.

Сопоставительный анализ предложенной системы с прототипом показывает, что она имеет существенные отличия как в устройстве отбора и транспортировки воздуха из теплоизоляции, так и в устройстве измерения влажности.A comparative analysis of the proposed system with the prototype shows that it has significant differences both in the device for selecting and transporting air from thermal insulation, and in the device for measuring humidity.

Во-первых, в устройстве FLUES использован активный принцип транспортировки воздуха (с помощью воздуходувки), в заявляемой - пассивный, использующий естественную разность температур между воздухом в теплоизоляции трубопровода и воздухом в гермооболочке АЭС.Firstly, in the FLUES device, the active principle of transporting air (using a blower) is used, in the claimed one - passive, using the natural temperature difference between the air in the pipe insulation and the air in the containment of the nuclear power plant.

Во-вторых, в заявляемом техническом решении измерение параметров воздуха ведется постоянно, а не циклически, как в FLUES. Отсутствие цикличности в работе устройства отбора и транспортировки воздуха является основой быстродействия предложенной системы, поэтому можно сказать, что система работает практически в режиме реального времени.Secondly, in the claimed technical solution, the measurement of air parameters is carried out continuously, and not cyclically, as in FLUES. The lack of cyclicality in the operation of the device for the selection and transportation of air is the basis for the speed of the proposed system, so we can say that the system works almost in real time.

В-третьих, исключение из устройства отбора и транспортировки воздуха в заявляемой системе ряда вспомогательных устройств повысило показатели надежности работы системы в целом и снизило ее стоимость.Thirdly, the exclusion from the device for the selection and transportation of air in the inventive system of a number of auxiliary devices increased the reliability of the system as a whole and reduced its cost.

В-четвертых, замена проходок в гермооболочке АЭС для подводящих и отводящих шлангов системы FLUES электрическими гермопроходками в предлагаемой системе, в силу более высоких эксплуатационных характеристик последних, существенно уменьшила вероятность разгерметизации гермооболочки АЭС по вине системы влажностного контроля течи трубопроводов, что повышает безопасность АЭС в целом.Fourth, the replacement of penetrations in the pressurized shell of nuclear power plants for the inlet and outlet hoses of the FLUES system with electric leakages in the proposed system, due to the higher operational characteristics of the latter, significantly reduced the likelihood of depressurization of the pressurized shell of the NPP due to the fault of the moisture control system for pipeline leaks, which increases the safety of the NPP as a whole .

В-пятых, замена датчика абсолютной влажности на датчики относительной влажности воздуха и датчики температуры воздуха позволила устройство измерения влажности воздуха модульного исполнения системы FLUES заменить пространственно-распределенным устройством. (В предложенной системе датчики относительной влажности воздуха и датчики температуры воздуха расположены непосредственно на контролируемом участке трубопровода в гермооболочке АЭС, а остальная часть устройства измерения влажности (измерительно-вычислительный комплекс) размещен вне гермооболочки АЭС). Это позволило исключить подводящий и отводящий шланги системы FLUES, что сократило путь паровоздушного фронта к датчикам и тем самым улучшило сохранность границ паровоздушного фронта, идущего к датчикам, и, в конечном итоге, дало возможность получить лучшую точность определения величины и места течи.Fifthly, the replacement of the absolute humidity sensor with relative air humidity sensors and air temperature sensors allowed replacing the FLUES modular air humidity measuring device with a spatially distributed device. (In the proposed system, the relative humidity sensors and air temperature sensors are located directly on the monitored section of the pipeline in the containment of the nuclear power plant, and the rest of the humidity measuring device (measuring and computing complex) is located outside the containment of the nuclear power plant). This made it possible to exclude the inlet and outlet hoses of the FLUES system, which reduced the path of the steam-air front to the sensors and thereby improved the safety of the boundaries of the steam-air front going to the sensors, and, ultimately, made it possible to obtain better accuracy in determining the magnitude and location of the leak.

В-шестых, совокупностью предложенных технических решений достигнут требуемый диапазон измерений течи теплоносителя, удовлетворяющий концепции "течь перед разрушением", что не позволяют технические характеристики системы FLUES.Sixth, by the totality of the proposed technical solutions, the required measurement range of the coolant leak has been achieved, satisfying the concept of “leak before failure”, which does not allow the technical characteristics of the FLUES system.

Техническими результатами данного изобретения являются:The technical results of this invention are:

- повышение быстродействия системы, т.е. снижение величины "мертвого времени";- increase system performance, i.e. reduction in the value of "dead time";

- более точное определение места течи;- a more accurate determination of the location of the leak;

- повышение показателей надежности системы;- increase the reliability of the system;

- достижение требуемого диапазона измерений величины течи;- achieving the required measurement range of the leak;

- снижение вероятности разгерметизации гермооболочки АЭС.- reducing the likelihood of depressurization of the containment of nuclear power plants.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема системы влажностного контроля течи контролируемого участка трубопровода АЭС с тремя устройствами отбора и транспортировки воздуха с датчиками относительной влажности воздуха и температуры воздуха на контролируемом участке трубопровода, на фиг.2 представлена принципиальная схема варианта конструкции патрубка с шайбой и дополнительной теплоизоляцией, на фиг.3, 4 и 5 показаны экспериментальные зависимости относительной влажности и температуры воздуха, а также рассчитанной по измеренным величинам абсолютной влажности воздуха в местах установки датчиков во времени при течи теплоносителя с расходом ~3,8 л/мин.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of a humidity control system for a leak of a monitored section of a pipeline of an NPP with three devices for selecting and transporting air with sensors for relative humidity and air temperature in a monitored section of a pipeline, and Fig. 2 is a schematic diagram design options for the nozzle with a washer and additional thermal insulation, figure 3, 4 and 5 show the experimental dependence of the relative moisture NOSTA and temperature and calculated from the measured values of the absolute humidity in the installation locations of sensors in time when leakage coolant flow rate ~ 3.8 L / min.

На фиг.1 и 2 приняты следующие обозначения: 1 - воздухопроницаемая теплоизоляция трубопровода; 2 - датчик относительной влажности воздуха; 3 - датчик температуры воздуха; 4 - измерительно-вычислительный комплекс; 5 - кожух теплоизоляции трубопровода; 6 - линии связи электрические; 7 - патрубок; 8 - проходки электрические; 9 - теплоизоляция патрубка; 10 - трубопровод (стенки трубопровода); 11 - шайба.In figures 1 and 2, the following designations are adopted: 1 - breathable thermal insulation of the pipeline; 2 - sensor of relative humidity; 3 - air temperature sensor; 4 - measuring and computing complex; 5 - casing of thermal insulation of the pipeline; 6 - electric communication lines; 7 - pipe; 8 - electric penetrations; 9 - pipe insulation; 10 - pipeline (pipeline walls); 11 - washer.

Предложенная система влажностного контроля течи трубопровода АЭС содержит устройство отбора и транспортировки воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода, устройство измерения влажности воздуха.The proposed moisture control system for a leak in an NPP pipeline contains a device for selecting and transporting air from breathable thermal insulation of a pipeline, and a device for measuring air humidity.

Устройство отбора и транспортировки воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции 1 трубопровода 10 состоит из патрубка 7, сочлененного нижним торцом с отверстием в кожухе теплоизоляции трубопровода 5. Устройство измерения влажности содержит датчик относительной влажности воздуха 2, датчик температуры воздуха 3, электрические линии связи 6, проходки электрические 8 и измерительно-вычислительный комплекс 4.The device for the selection and transportation of air from breathable thermal insulation 1 of the pipeline 10 consists of a pipe 7, articulated by the lower end with an opening in the casing of the thermal insulation of the pipeline 5. The humidity measuring device contains a relative humidity sensor 2, an air temperature sensor 3, electrical communication lines 6, electrical penetrations 8 and measuring and computing complex 4.

Система работает следующим образом. Система постоянно измеряет относительную влажность и температуру и вычисляет абсолютную влажность воздуха в местах установки датчиков (в патрубках 7). При отсутствии течи через стенку трубопровода температура воздуха в местах установки датчиков существенно превышает температуру воздуха в герметичной оболочке АЭС. Вследствие этого относительная влажность воздуха в местах установки датчиков (в патрубках 7) получается низкой (сухой воздух) и измеренные параметры воздуха (относительная влажность и температура) постоянны или медленно изменяются во времени, причем закон изменения одинаков для всех точек контроля. При наличии течи трубопровода образовавшийся пар в силу избыточного давления распространяется от места течи (см. фиг.1) в обе стороны по воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода 1. Некоторая часть пара через патрубки 7 выходит в окружающую среду (в гермооболочку АЭС). Это приводит к повышению влажности и температуры воздуха в патрубках 7. Измененные параметры воздуха в патрубках фиксируются датчиками относительной влажности воздуха 2 и температуры воздуха 3, сигналы с которых по электрическим линиям связи 6 через электрические проходки 8 поступают в измерительно-вычислительный комплекс 4.The system operates as follows. The system constantly measures the relative humidity and temperature and calculates the absolute humidity in the places where the sensors are installed (in pipes 7). In the absence of leakage through the wall of the pipeline, the air temperature in the places where the sensors are installed significantly exceeds the air temperature in the sealed shell of the nuclear power plant. As a result, the relative air humidity at the sensor installation sites (in nozzles 7) is low (dry air) and the measured air parameters (relative humidity and temperature) are constant or slowly change in time, and the law of change is the same for all control points. In the presence of a pipeline leak, the generated steam, due to overpressure, propagates from the leak (see FIG. 1) to both sides through breathable thermal insulation of pipeline 1. Some of the steam through the nozzles 7 enters the environment (into the containment of the nuclear power plant). This leads to an increase in humidity and air temperature in the nozzles 7. Changed parameters of the air in the nozzles are recorded by sensors of relative humidity 2 and air temperature 3, the signals from which are sent through the electric communication lines 6 through electric penetrations 8 to the measuring and computing complex 4.

В измерительно-вычислительном комплексе 4 по измеренной относительной влажности и температуре воздуха определяется абсолютная влажность воздуха. По динамике изменений параметров воздуха (измеренным относительной влажности и температуре воздуха и вычисленной абсолютной влажности воздуха) определяется факт наличия течи трубопровода. При установке не менее двух разнесенных по длине контролируемого участка трубопровода патрубков с датчиками и знании координат расположения датчиков на контролируемом участке трубопровода 10 измерительно-вычислительный комплекс 4 определяет координату течи и ее величину с использованием модели распространения пара по длине воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода 1.In the measuring and computing complex 4, the absolute humidity is determined from the measured relative humidity and air temperature. The dynamics of changes in air parameters (measured by relative humidity and air temperature and calculated absolute air humidity) determines the fact of a pipeline leak. When installing at least two branch pipes with sensors spaced along the length of the monitored section of the pipeline and knowing the coordinates of the sensors on the monitored section of the pipeline 10, the measuring and computing complex 4 determines the leakage coordinate and its value using the model of vapor distribution along the length of the breathable thermal insulation of pipeline 1.

На фиг.2 приведена схема варианта конструкции устройства транспортировки воздуха, которая отличается наличием шайбы 11, установленной между отверстием в кожухе теплоизоляции трубопровода 5 и нижним торцом патрубка 7 и наличием дополнительной теплоизоляции 9 на внешней боковой поверхности патрубка 7.Figure 2 shows a design diagram of an air transport device, which is characterized by the presence of a washer 11 installed between the hole in the casing of the pipe insulation 5 and the lower end of the pipe 7 and the presence of additional insulation 9 on the outer side surface of the pipe 7.

Основной функцией шайбы 11 является настройка системы на надежное фиксирование течи на уровнях, удовлетворяющих требованиям концепции "течь перед разрушением". Функция теплоизоляции 9 на патрубках 7 сводится к созданию температурных условий в патрубках, при которых исключается конденсация влаги в заданном диапазоне контроля течи.The main function of the washer 11 is to configure the system to reliably record leaks at levels that meet the requirements of the "leak before failure" concept. The function of thermal insulation 9 on the nozzles 7 is reduced to the creation of temperature conditions in the nozzles, in which moisture condensation is excluded in a given range of leak control.

В обоснование работоспособности системы на фиг.3 и 4 приведены полученные на модели трубопровода первого контура реактора ВВЭР-1000 соответствующие экспериментальные зависимости относительной влажности воздуха φI, φII, φIII и температуры воздуха TI, ТII, ТIII во времени в местах размещения датчиков относительной влажности воздуха и температуры воздуха при течи теплоносителя с расходом 3,8 л/мин. На фиг.5 приведены вычисленные на основе экспериментальных данных соответствующие зависимости абсолютной влажности воздуха ρI, ρII, ρIII во времени. Из приведенных на фиг.3, 4, 5 зависимостей видно, что изменения параметров воздуха в местах установки датчиков при течи теплоносителя с расходом 3,8 л/мин значительны и наступают они в различные моменты времени, которые зависят от удаленности датчиков от места течи. Полученные зависимости позволяют надежно фиксировать течи на уровнях, удовлетворяющих требованиям концепции "Течь перед разрушением".In support of the system’s operability, FIGS. 3 and 4 show the corresponding experimental dependences of the relative air humidity φ I , φ II , φ III and air temperature T I , T II , T III obtained in a model of the pipeline of the primary circuit of the VVER-1000 reactor in time in places placement of sensors of relative humidity and air temperature during a coolant leak with a flow rate of 3.8 l / min. Figure 5 shows the corresponding dependencies of the absolute air humidity ρ I , ρ II , ρ III in time calculated on the basis of experimental data. From the dependencies shown in FIGS. 3, 4, 5, it can be seen that changes in air parameters at the sensor installation sites during a coolant leak with a flow rate of 3.8 l / min are significant and they occur at different points in time, which depend on the remoteness of the sensors from the leak. The obtained dependences make it possible to reliably fix leaks at levels that satisfy the requirements of the “Leak Before Destruction” concept.

Описанное техническое решение является промышленно применимым и может найти применение при контроле энергетического оборудования с водяным теплоносителем в атомной энергетике и теплоэнергетике.The described technical solution is industrially applicable and can find application in the control of power equipment with a water coolant in nuclear energy and heat power engineering.

Claims (6)

1. Система влажностного контроля течи трубопровода АЭС, содержащая устройство отбора и транспортировки воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода под кожухом, проходки в гермооболочке АЭС и устройство измерения влажности воздуха, включающее датчик влажности и измерительно-вычислительный комплекс, отличающаяся тем, что устройство отбора и транспортировки воздуха из воздухопроницаемой теплоизоляции трубопровода под кожухом выполнено в виде патрубка, нижней торец которого сочленен через отверстие в кожухе с воздухопроницаемой теплоизоляцией трубопровода, датчик измерения влажности воздуха установлен внутри патрубка с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности патрубка и соединен через электрические проходки электрическими линиями связи с измерительно-вычислительным комплексом.1. A humidity control system for a leak in a nuclear power plant pipeline, comprising a device for sampling and transporting air from a breathable thermal insulation of a pipeline under a casing, penetrations in a pressurized shell of a nuclear power plant, and a device for measuring air humidity, including a humidity sensor and a measuring and computing complex, characterized in that the device for sampling and transporting air from the breathable thermal insulation of the pipeline under the casing is made in the form of a pipe, the lower end of which is articulated through an opening in the casing with an airprot due to thermal insulation of the pipeline, a sensor for measuring air humidity is installed inside the nozzle with a gap with respect to the inner side surface of the nozzle and is connected through electrical penetrations by electric communication lines to the measuring and computing complex. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что на контролируемом участке трубопровода установлено, по крайней мере, два патрубка с датчиками влажности.2. The system according to claim 1, characterized in that at least two nozzles with humidity sensors are installed on the controlled section of the pipeline. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве датчика влажности использованы датчик относительной влажности воздуха и датчик температуры воздуха.3. The system according to claim 1, characterized in that the relative humidity sensor and the air temperature sensor are used as a humidity sensor. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что нижний торец патрубка сочленен с отверстием в кожухе теплоизоляции через шайбу, причем диаметр проходного сечения шайбы меньше внутреннего диаметра патрубка.4. The system according to claim 1, characterized in that the lower end of the pipe is connected to the hole in the casing of the insulation through the washer, and the diameter of the passage of the washer is less than the inner diameter of the pipe. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что на наружной боковой поверхности патрубка дополнительно установлена теплоизоляция.5. The system according to claim 1, characterized in that on the outer side surface of the pipe additionally installed insulation. 6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в измерительно-вычислительном комплексе реализована техническая возможность определения величины и места течи как по изменению измеренных величин относительной влажности и температуры воздуха, так и по изменению вычисленной абсолютной влажности воздуха.6. The system according to claim 1, characterized in that the measuring and computing complex has the technical ability to determine the magnitude and location of the leak, both by changing the measured values of relative humidity and air temperature, and by changing the calculated absolute humidity.
RU2004122945/06A 2004-07-26 2004-07-26 Moisture leakage checkup system for nps pipeline RU2271045C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122945/06A RU2271045C1 (en) 2004-07-26 2004-07-26 Moisture leakage checkup system for nps pipeline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122945/06A RU2271045C1 (en) 2004-07-26 2004-07-26 Moisture leakage checkup system for nps pipeline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2271045C1 true RU2271045C1 (en) 2006-02-27

Family

ID=36114428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004122945/06A RU2271045C1 (en) 2004-07-26 2004-07-26 Moisture leakage checkup system for nps pipeline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271045C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA011326B1 (en) * 2006-05-04 2009-02-27 Зао "Айкакан Атомайин Электракаян" Method and device for determining location and value of leakage flow rate of radioactive substance from a pressurized container
CN102420021A (en) * 2011-11-15 2012-04-18 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment vessel leakage rate monitoring method and system
CN105465613A (en) * 2015-11-19 2016-04-06 中建七局第二建筑有限公司 Urban subsurface drainage pipeline leakage locating system and construction method thereof
RU2651120C1 (en) * 2017-11-10 2018-04-18 Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" Device for humidity control of pipe leakage with air-permeable thermal insulation under the casing
RU2709474C1 (en) * 2019-09-04 2019-12-18 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" System of acoustic leak monitoring of npp pipeline
RU2713918C1 (en) * 2019-10-18 2020-02-11 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" Heat exchanger leakage monitoring system of passive heat removal system by humidity method
RU2716281C1 (en) * 2019-09-04 2020-03-11 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" System of moisture control of pipeline leak of npp
RU2722684C1 (en) * 2019-11-15 2020-06-03 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" Monitoring system for leakage of heat exchanger of passive heat removal system by acoustic method
RU2753422C1 (en) * 2021-01-14 2021-08-16 Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» Leak control system of the equipment of the secondary circuit in the buildings of a light water power reactor
RU2760604C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-29 Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» Acoustic measuring channel

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
REINHARD MARKO, Erkennung und Ortung von Lecks, Technische Uberwaching Heft, Siemens AG, Bereich Energieerzeugung, 1990, 6, с. 293-295. *
US H1676H B2, 02.09.1997. *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA011326B1 (en) * 2006-05-04 2009-02-27 Зао "Айкакан Атомайин Электракаян" Method and device for determining location and value of leakage flow rate of radioactive substance from a pressurized container
CN102420021A (en) * 2011-11-15 2012-04-18 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment vessel leakage rate monitoring method and system
CN102420021B (en) * 2011-11-15 2014-11-26 中广核工程有限公司 Nuclear power station containment vessel leakage rate monitoring method and system
CN105465613A (en) * 2015-11-19 2016-04-06 中建七局第二建筑有限公司 Urban subsurface drainage pipeline leakage locating system and construction method thereof
RU2651120C1 (en) * 2017-11-10 2018-04-18 Акционерное Общество "Ордена Ленина Научно-Исследовательский И Конструкторский Институт Энерготехники Имени Н.А. Доллежаля" Device for humidity control of pipe leakage with air-permeable thermal insulation under the casing
RU2709474C1 (en) * 2019-09-04 2019-12-18 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" System of acoustic leak monitoring of npp pipeline
RU2716281C1 (en) * 2019-09-04 2020-03-11 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" System of moisture control of pipeline leak of npp
RU2713918C1 (en) * 2019-10-18 2020-02-11 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" Heat exchanger leakage monitoring system of passive heat removal system by humidity method
RU2722684C1 (en) * 2019-11-15 2020-06-03 Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" Monitoring system for leakage of heat exchanger of passive heat removal system by acoustic method
RU2753422C1 (en) * 2021-01-14 2021-08-16 Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» Leak control system of the equipment of the secondary circuit in the buildings of a light water power reactor
RU2760604C1 (en) * 2021-04-05 2021-11-29 Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» Acoustic measuring channel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101706039B (en) Method for monitoring pressure pipeline leakage acoustic emission in nuclear power plant and monitoring system thereof
US7664610B2 (en) Steam trap monitoring
RU2271045C1 (en) Moisture leakage checkup system for nps pipeline
US20080150737A1 (en) Steam trap monitoring
JP6411464B2 (en) Emission monitoring system for vent system of nuclear power plant
US20110308300A1 (en) Seal leakage and seal oil contamination detection in generator
CN107131429B (en) Underground gas pipeline leak detection system and underground gas pipeline leak hunting method
CN105043681A (en) Test method for detecting leakage of vacuum system of condensing steam turbine
KR0154771B1 (en) Method and device for detecting leaks trough the bushings of the cover of a nuclear reactor vessel
CN105758593A (en) Helium mass spectrum leakage detection equipment for nuclear evaporator heat conduction pipe and quantitative positioning method
KR20140130525A (en) System and method for monitoring corrosive contaminants in a fluid
CN112414630A (en) Helium cover method long-distance pipeline leakage point troubleshooting positioning device and troubleshooting method
CN102679169A (en) Nuclear power station pressure pipeline leakage acoustic emission monitoring method and monitoring system thereof
CN216284157U (en) Helium gas tightness detection device of non-metal sealing gasket
RU2690524C1 (en) Fluid leakage control system from spent nuclear fuel maintenance pool
CN204758234U (en) Thermal power unit vacuum system equipment leak testing system
CN202693564U (en) Comprehensive sulfur hexafluoride gas detection device
CN105865556A (en) A detection method for the quantity of sulfur hexafluoride gas leakage in a GIS
TWI409825B (en) System and method for predicting acoustic loads expected on boiling water reactor(bwr) steam dryers
CN106441842A (en) Device for measuring high-temperature high-pressure micro steam leakage
RU2716281C1 (en) System of moisture control of pipeline leak of npp
CN107907321B (en) Heat leakage testing device and using method thereof
CN213930454U (en) Monitoring device for drain valve of thermal power plant
EA011326B1 (en) Method and device for determining location and value of leakage flow rate of radioactive substance from a pressurized container
JPH1023713A (en) Device for monitoring gas lfakage to cooling water circulating system

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160315