WO2019039971A1 - Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала - Google Patents

Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала Download PDF

Info

Publication number
WO2019039971A1
WO2019039971A1 PCT/RU2018/000559 RU2018000559W WO2019039971A1 WO 2019039971 A1 WO2019039971 A1 WO 2019039971A1 RU 2018000559 W RU2018000559 W RU 2018000559W WO 2019039971 A1 WO2019039971 A1 WO 2019039971A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
input
threshold
output
frequency
signal
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000559
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Евгеньевич ШЕРМАКОВ
Виктор Яковлевич ПАРЫШЕВ
Константин Владимирович РОДИОНОВ
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "КБ "Проминжиниринг"
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 Закрытое акционерное общество "КБ "Проминжиниринг" filed Critical Закрытое акционерное общество "КБ "Проминжиниринг"
Publication of WO2019039971A1 publication Critical patent/WO2019039971A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a device used as part of control systems, for example, as part of control safety systems or automated process control systems (APCS), which can be used as at radiation-hazardous facilities associated with the use of ionizing radiation sources (for example, objects of the nuclear industry and energy), and at industrial facilities.
  • APCS automated process control systems
  • Such devices are used to continuously monitor the values of a physical parameter (for example, dose rate, activity, surface activity, volume or specific activity, flux density or flow of ionizing radiation, fluid flow, mass of the medium or body, electric current, temperature of the medium or body, pressure medium, velocity of the medium or body, rotational speed, force, moment of force, luminous flux, magnetic or electric field strength) by measuring its value and generating a control signal p When it exceeds the threshold.
  • a physical parameter for example, dose rate, activity, surface activity, volume or specific activity, flux density or flow of ionizing radiation, fluid flow, mass of the medium or body, electric current, temperature of the medium or body, pressure medium, velocity of
  • the device can be used to control the non-exceedance of the set threshold by the physical parameter, monitor the leaktightness of the process equipment (steam generators, heat exchangers of the second or third circuit of a nuclear power plant (hereinafter - NPP)) or monitor the flow of the process at an industrial facility.
  • a device can be used in security systems at nuclear power plants to control any technological objects containing radioactive media, for example, to monitor the tightness of steam generators, heat exchangers of the second or third circuits; control of emissions and discharges of nuclear power plants, etc.
  • a device for processing and measuring the signal from the scintillation detection unit (hereinafter - BD), recording ionizing radiation from the process equipment, and forming control signal when the measurement result exceeds the set threshold value.
  • the device contains a primary information processing unit, which receives a frequency signal from the DB output, containing a power supply, amplifier and discriminators of the first and second measurement channels, as well as a computer-based processing unit for information processing (hereinafter, the processing unit) and a communication unit of the preprocessing unit information with the processor unit (hereinafter - the communication unit).
  • the output of the DB is connected to the input of the amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the discriminators, and the outputs of the discriminators are connected to the inputs of the communication unit.
  • the device When operating in the absence of technological equipment leaks and the impact of an external source of ionizing radiation, the device synchronously measures the background signals (number of pulses) in the first and second measurement channels, and then using algorithms embedded in the software (hereinafter referred to as “software”) of the processor unit, the measurement results are compared with the values of the threshold settings and the generation of a signal about the presence or absence of leakage (SU 1795803, publication date 09/27/1996).
  • the processor unit in which the information is processed, is built on the basis of microprocessor technology and operates under the control of embedded software.
  • the embedded software provides processing of the input signal from the database using specified algorithms, as well as the ability to set individual configurations and tuning constants (taking into account the database sensitivity, dead time, measurement time, specified measurement error, threshold settings, etc.) and health diagnostics.
  • the main disadvantage of the known device is the use of means of programmable microprocessor technology, because at the device development stage, it is impossible to identify and eliminate all defects and causes of software freezes. Detection of software defects occurs for a long time during operation of the device, and therefore the device does not have sufficient reliability when used as part of control safety systems. For this reason, in security control systems, it is preferable to use tools built on the elements of "hard" logic.
  • a device is known for measuring the average frequency of pulses arriving along the main (QA) and compensation (background) (QC) channels from the radiation radiation database, having respectively the main and compensation channels.
  • the device consists of an information processing unit connected to the database.
  • the DB records and converts the energy of ionizing radiation into voltage pulses along the main and compensation (background) channels, the frequency of which is proportional to the value of the radiation parameter and background, respectively.
  • the information processing block contains a conversion path, the main and compensation inputs of which are connected to the outputs of the main and compensation channels of the DB, respectively, built on two identical analog meters of the average pulse repetition rate, each of which includes identical pulse shapers, coefficients setting circuits, which allow to obtain normalized output signals in the form of voltage, proportional to the corresponding frequencies at the inputs of the main and compensation channels, and integrator with of the following type, made on the basis of the operational amplifier, in the feedback circuit of which an integrating circuit is included, which allows, with a given error, to receive the output signal in the form of a voltage difference along the main and compensation channels (to compensate for the background signal).
  • Two threshold circuits are connected to the output of the operational amplifier, each of which contains organs for adjusting the thresholds (“Radiation Safety Monitoring Equipment for NPPs with VVER and RBMK”, Issue 22, Zhernov BC et al., Moscow, Energoatomizdat 1987, Section 2.1 .1.-2.1.2, pp. 34-49).
  • the linear conversion range of such a device which characterizes the measuring range, is three decimal orders, which is determined by the accumulation of charge to the equilibrium value corresponding to the value of the input frequency signal on RC circuits.
  • the output voltage of the meter is determined by the following expression:
  • n k - the average frequency of the pulses at different inputs of the conversion path
  • ki and kg are the normalization factors of the output signal, the values of which are adjusted in one decimal order using a voltage divider using variable resistors.
  • the conversion range of the ionizing radiation signal into the frequency signal is more than three decimal orders, while the measuring range of the known device does not exceed 3 decimal orders, then when the frequency signal leaves the DB output beyond the upper limit of the measuring range of the known device , in order to continue the measurement of the intensity of ionizing radiation, the possibility is provided in manual mode by adjusting the voltage divider and connecting additional dosages capacitors to “blast out” the measurement range by two decimal orders. In this case, the measurement range in this case will not exceed three decimal orders.
  • the disadvantage of such a device is a narrow measurement range, not exceeding 3 decimal orders of magnitude, which leads to low accuracy and measurement sensitivity for signal values lying in a wide range.
  • a disadvantage of the known device is a long time for establishing indications and a long time for averaging readings (i.e., measurement time values), which are defined by expressions (2) and (3):
  • the response time of the device to the issuance of a control signal when an emergency situation occurs, when the radiation parameter exceeds a threshold value, is high, which leads to a decrease in the safety of the monitored object.
  • one of the most important requirements for blocks generating a control signal is the requirement to ensure a specified time of generation of the control signal when the current value of the radiation parameter exceeds the threshold value (response time to occurrence of an emergency).
  • the response time of the unit generating the control signal in case of emergency conditions should not exceed a certain value specified in the project documentation taking into account the flow of technological processes in the controlled object, so as not to provoke the occurrence of an accident, which is the most important parameter of such units and directly affects the safety of the controlled object .
  • the closest analogue of the claimed invention is the control threshold unit for detecting the presence or absence of an excess of the intensity of radioactive radiation of the threshold value.
  • the device contains a database that converts ionizing radiation acting on it into a frequency pulse signal proportional to the radiation intensity, the output of which is connected to the input of a digital reversing pulse counter connected to the input of a bistable node; a threshold frequency generator that generates two threshold frequencies, the two outputs of which, in accordance with a given algorithm, are connected via a bistable node to the output of a digital reversible pulse counter.
  • a control signal is generated at the output of the digital reversible pulse counter, which activates a relay through a bistable node, resulting in a control signal at the device output indicating the presence or absence of exceeding the measured frequency of the threshold value .
  • a frequency value is set corresponding to the threshold value of the radiation parameter, above which the device generates a control signal when the current value of the radiation parameter is exceeded.
  • the main disadvantage of the closest analogue due to the use of a digital reversing pulse counter, is a significant amount of response time of the device when the ionizing radiation intensity exceeds the threshold level (ie, the time of issuing a control signal to the relay since the frequency exceeded at the output of the threshold frequency database) in the case of close frequencies from the output of the database and the threshold frequency, which ensures low safety of the object of radiation monitoring.
  • the technical problem of the claimed invention is the need to overcome the technical shortcomings inherent in the analogs, which leads to the need to create an effective control signal generation unit when the measured physical parameter (eg, radiation) exceeds the threshold set by the design documentation for the object being monitored, which are not programmed.
  • processors which eliminates the possibility of software freezes and ensures Vaeth implementation control function for the optimal response time of the control unit to the accident, set in accordance with the technical requirements of the project documentation for the controlled object.
  • a technical problem is the lack of known analogs of devices with a simple threshold scheme, the creation of which is not laborious and which provide the ability to set the threshold setpoint value over the entire range of possible changes in the radiation parameter, i.e., in a range substantially exceeding four decimal orders.
  • the technical result of the claimed invention is to improve the safety of the controlled object or process equipment, as well as improving the reliability of the threshold control unit.
  • the technical result of the claimed invention is achieved by creating a threshold control unit of the operating mode of the actuator or process equipment containing UE (2) and the node determining the absence of an input signal when a malfunction of the device (3) converts the physical parameter affecting it into a frequency signal, and / or interruption of the communication cable between the said device (3) and the threshold control unit (hereinafter - UON UPS).
  • UE (2) consists of:
  • an input digital pulse counter (6) configured to be connected to the output of the device (3), which converts the physical parameter affecting it into a frequency signal;
  • a clock frequency generator (7) configured to generate a frequency signal, and a frequency divider (8), the input of which is connected to the output of the clock frequency generator (7);
  • UON UPS contains:
  • the input S of which is connected to the output of the scaling circuit (12)
  • the input R is configured to be connected to the output of the device (3), which converts the physical parameter affecting it into a frequency signal, and the output is the diagnostic output of the threshold control unit .
  • the input of the input digital pulse counter (6) and the reset input of the scaling circuit (12) are made to be connected to the output of the device (3), which converts the physical parameter affecting it into a frequency signal.
  • the clock frequency generator (7) together with the frequency divider (8) is configured to set the frequency of the pulses of the generated signal.
  • the digital timer pulse counter (9) is designed to set its capacity so that the time to fully fill it is with a given error equal to the time to fully fill the input digital pulse counter (6) when a frequency signal arrives at its input from the device (3) pulses corresponding to the threshold value of the physical parameter and with a given error equal to the threshold frequency.
  • the threshold RS-trigger (10) is designed to generate a control signal when the input frequency signal exceeds the threshold frequency, and the control signal is designed to transmit it to actuators or process equipment to reduce the physical parameter to a standard value or for an alarm or mode change work of executive mechanisms or process equipment in accordance with a given production process.
  • RS-trigger (13) of the node for determining the absence of an input signal when a malfunction of the device (3) converts the physical parameter affecting it into a frequency signal and / or a communication cable between the said device (3) and the threshold control unit is configured to generate status signal of the absence of a frequency signal at the input of the input digital pulse counter (6).
  • the scaling circuit (12) and the frequency divider (11) connected to it are configured to set the time interval after which the RS flip-flop (13) generates a status signal if the RS-flip-flop RS (13) during this time interval does not at least one impulse will arrive, which indicates a malfunction of the device (3) and / or a broken communication cable between the device (3) and the threshold control unit.
  • the executive mechanism or technological equipment should be understood as any mechanism or any equipment to which a control action can be directed in order to organize the flow of the necessary technological process in accordance with the algorithms laid down in the project documentation.
  • the following mechanisms can be used as actuators that can be controlled by the PCB: automatic valves, valves and latches, blowers, relays, light and sound equipment, motors, ventilation equipment, various radio-electronic equipment, or any other actuator.
  • any technological equipment can be used, for example, a steam generator, heat exchangers, ventilation systems, a vent pipe, a waste pipe, technological circuits and tanks for various purposes, control tanks, engines, generators, etc.
  • the BUP can be used both at radiation-hazardous facilities, and be more widely used at any industrial facilities, where automated process control systems can be applied by sensor signals that convert the physical parameters affecting them into frequency pulse signals.
  • the ionizing radiation OBDs that control radiation parameters such as dose rate, activity, surface activity, volume or specific activity, flux density or ionizing radiation flux, in which to convert ionizing radiation energy into Frequency pulse signal used scintillation, gas discharge or semiconductor detectors, or sensors that convert to frequency pulsed signal such physical parameters as: flow rate, mass of medium or body, electric current, temperature of medium or body, pressure of medium, speed of medium or body, rotation speed, force, moment of force, luminous flux, magnetic or electric field intensity.
  • the registration of a physical parameter (for example, radiation) and its conversion into a frequency pulse signal by means of the UPS (3), carried out using the invention, has a number of features that are related to the fact that the UPS (3) converts the physical parameter into a frequency pulse signal with some the error inherent in it, besides the physical parameter, even if there are no reasons for its change over time, fluctuates with some variation around the mean.
  • the current value of a physical parameter (for example, radiation) acting on the OPS (3) corresponds not to the current frequency of the pulse signal at the OPS output (3), but the frequency of pulses averaged over a certain time interval, which is determined by assigning the accumulated number of pulses to using digital or analog pulse counters to the accumulation time (averaging) interval.
  • Digital metering devices are used as input and timer pulse counters in the PCU design, because, as explained earlier, they provide a wider measuring range than analog meters of the average pulse repetition rate, in which the measuring range is only three decimal orders , which is determined by the accumulation on the RC-chains of electric charge to an equilibrium value corresponding to the average value of the frequency pulse signal fed to the input of the PCB.
  • the digital pulse counter has another significant advantage over the analog one, since It has a very high speed, which allows it to register high-frequency pulse signals without significant errors, and a digital counter (made, for example, on the basis of a logical matrix) has almost no limited capacity, which allows the accumulation of pulses with a frequency of more than 6 decimal orders and set accumulation time in a wide range from seconds to thousands of seconds, which is enough to solve any control problems and process control. Also, as was explained earlier, the digital pulse counter as compared to the analog one provides at least 2 times less time for determining the average frequency of the pulses.
  • the generation time of the control signal that triggers the operation of the security systems of the monitored object when using the declared BUP is the minimum for all possible cases of an emergency.
  • This property of the declared BUP is especially important when it is used in security control systems, since In such systems, one of the most important requirements for BUP, generating a control signal, is the requirement to ensure a specified time to generate a control signal (response time to an emergency situation) when the current value of the monitored physical parameter (eg, radiation) exceeds the threshold value.
  • the reaction time of the PCB, which generates the control signal in case of emergency conditions should not exceed a certain value specified in the project documentation taking into account the flow of technological processes in the controlled object or process equipment, so as not to provoke the occurrence of an accident.
  • Such a time value is the most important parameter of BUP and directly affects the safety of the controlled object.
  • the declared BUP provides a significant reduction in the time of generation of the control signal, which triggers the operation of the security systems of a controlled object or technological equipment in the event of emergency conditions, and thereby enhances their safety.
  • the ability to set such tuning parameters in the UE such as: passport sensitivity values and the “dead” time of the UPS (for example,
  • DB the value of the threshold setpoint (with the ability to set it over the entire range of physical parameter changes) and the time of measurement and generation of the control signal, which is achieved by optimal selection of the type of clock generator with a certain output frequency value (usually a frequency crystal with output frequency at the level of several hundred thousand Hz.) in combination with setting a certain value of the division factor of the divider with the help of regulating elements and input and timer capacitors
  • Digital pulse counters the capacity of which can be set over a wide range due to, for example, the use of binary elements of the logic matrix, which also expands the functionality of the PCB, improves its performance characteristics due to the ability to quickly adapt the PCB control function, i.e.
  • the presence of UON UPS as part of BUP additionally increases the reliability and safety of the actuator or controlled technological object by quickly identifying the malfunction of the UPS and ensuring the possibility of timely correction of the detected malfunction.
  • the chain of series-connected scaling circuit (12) and the frequency divider D 2 (1 1) connected to it provides the ability to set the time interval during which the RS flip-flop (13) EAS UPS generates a status signal on the absence of a frequency signal at the input of the digital pulse counter (6) if the R-input of the RS-flip-flop (13) UON UPS for this time interval does not receive at least one pulse, which indicates a malfunction of the UPS (3) and / or a break in the communication cable between the UPS (3) and the BUP ( RS-flip-flop state (13) UON UPS with corresponding tvuet status "failure CHC (3)" and / or breakage of the cable connections between the UPS (3), and BCP ").
  • This status of the RS flip-flop (13) of the SON of the SPS will be maintained until at least one pulse arrives at its input R, after which the status of the RS-S trigger (13) of the SON of the SEC is changed to the status “device (3) good” and / or “integrity The communication cable between the device (3) and the PCB is not broken.
  • the clock frequency generator (7) UE (2) BUP can be configured to generate a signal with a pulse frequency corresponding to the threshold value of the physical parameter and with a given error equal to the threshold frequency, and the capacity of the timer pulse counter (9) can be equal to the capacity of the digital pulse counter (6).
  • the UE (2) may contain a control relay, the input of which is connected to the output of the threshold RS-flip-flop (10), made with the possibility of triggering when a signal is received that the input frequency signal of the threshold frequency, i.e. the output signal from the input digital counter (6) to the input R of the threshold RS-flip-flop (10).
  • PWC UPS can contain a status relay, the input of which is connected to the RS-flip-flop output (13) of the mentioned node, and which is configured to trigger when a status signal arrives at it from the RS-flip-flop output (13) about the absence of a frequency signal at the input of the digital counter pulses (6).
  • the converted physical device (3) is at least one of the following group: dose rate, activity, surface activity, volumetric or specific activity, flux density or ionizing radiation flux, flow rate, medium or body mass, electric current, temperature of the medium or body, pressure of the medium, speed of the medium or body, rotational speed, force, moment of force, luminous flux, magnetic or electric field intensity.
  • BUP may additionally contain an electric power unit (hereinafter - BP (14)), which can be connected to electronic components UE (2) for their electric power supply and / or can be connected to the UPS (3) to ensure its power supply.
  • - BP (14) an electric power unit
  • UON UPS may contain its own separate clock frequency generator (G 2 , not shown in the figures), configured to generate a frequency signal, as well as a scaling circuit (12), the input of which is connected to the output of the clock frequency generator (G 2 ) EAS UPS, RS-trigger (13) UON OPS, the input S of which is connected to the output of the scaling circuit (12), the input R is connected to the output of the device (3), and the output is the diagnostic output of the PCB.
  • G 2 clock frequency generator
  • EAS UPS clock frequency generator
  • RS-trigger (13) UON OPS
  • such an additional clock generator (Gg) of the SONG UPS can be made with the possibility of generating a frequency signal together with the frequency divider Dg (11) UON UPS connected between the second frequency generator (D 2 ) UON UPS and scaling circuit (12).
  • the BUP (1) contains the UP (2) connected to the UPS (3), which converts the physical parameter (for example, radiation) affecting it into a frequency signal.
  • UPS (3) can be used, for example, the database of ionizing radiation.
  • BUP contains the control output (4A) and may additionally contain diagnostic output (46).
  • UE (2) is connected with BP (14) (Fig. 1).
  • the output of the PCB (1) can be installed relay Pi (not shown).
  • UE (2) contains an input digital pulse counter (6), the input of which is connected to the output of UPS (3) for receiving a frequency signal, as well as a clock frequency generator G (7) and a frequency divider D1 (8), connected in series with each other, digital timer pulse counter (9), the input of which is connected to the output of the frequency divider D1 (8), and the output connected to the reset input of the input digital pulse counter (6), and a threshold RS trigger ⁇ (10), capable of generating a signal o exceeding the threshold, the input of which is connected to the input output digital pulse counter (6) and the reset input of the digital timer pulse counter (9), and the input S of which is connected to the reset input of the digital input pulse counter (6) and to the output of the digital timer pulse counter (9).
  • the UE (2) contains a node for determining the absence of an input signal in the event of a malfunction of the UPS (3) and / or a broken communication cable between said UPS (3) and the threshold control unit (UON UPS (5)).
  • the node UON UPS (5) contains a frequency divider D 2 (11) UON UPS (5), the input of which is connected to the output of the clock frequency generator G (7), the scaling circuit ⁇ (12) UON UPS (5) whose input is connected to the output frequency divider D 2 (11) UON UPS (5), RS-flip-flop T 2 (13) UON UPS (5) (Fault malfunction trigger or cable break), input S of which is connected to the output of scaling circuit ⁇ (12) UON UPS, and the input R - with UPS (3), and the output of the RS-flip-flop T 2 (13) UON UPS (5) is connected to the relay P 2 (not shown), the output of which is the diagnostic output of the BUP (1), and opportunity f setting up the status signal of the fault of the UPS (3) or the break of the cable
  • the capacitance of the input digital pulse counter (6) was chosen from the condition that the time at which its full filling is achieved with pulses arriving at its input from the OCS output (3) with an average repetition rate corresponding to the threshold value of the physical parameter being monitored is equal to or less the value of the control signal generation time when the monitored physical parameter reaches the threshold level established in accordance with the requirements of the project documentation.
  • the capacity of the timer digital pulse counter (9) was chosen so that the time for its full filling with pulses arriving at its input was equal (with an error not exceeding the error of measuring the value of the monitored physical parameter) the time for full filling of the input digital counter (6) with pulses arriving at its input from the output of the UPS (3), with an average repetition rate corresponding to the threshold value of the controlled physical parameter.
  • the capacitance of the timer digital pulse counter (9) and the frequency of the pulses, generated by the generator G (7) and the divider D1 (8) and fed to its input can be set equal respectively to the capacity of the input digital pulse counter (6) and the pulse frequency received at the input of a digital pulse counter (6) from the output of the UPS (3), with an average repetition rate corresponding to the threshold value of the monitored physical parameter
  • the claimed device BUP works as follows.
  • UPS (3) was placed, in accordance with the project documentation, near the object being monitored, which was an active or potential source of a changing physical parameter (i.e., characteristics of the object being monitored, quantifying the change in the corresponding physical property), either indoors or in external space, in which there was or was the possibility of the impact of a physical parameter on the UPS (3).
  • the control output of the PCB was connected to the equipment or the executive mechanism in which it is necessary to produce a control action in order to organize the flow of the technological process in accordance with the algorithms laid down in the project documentation.
  • UPS (3) converted the physical parameter acting on it into a frequency pulse signal.
  • the pulses from the output of the UPS (3) were continuously fed to the input of the digital pulse counter (6) UE (2) BUP.
  • the input digital pulse counter (6) is filled, a pulse from it arrived at the R input of the RS threshold trigger (10) and at the reset input of the digital timer pulse counter (9).
  • the pulses from the clock frequency generator (7) were continuously fed to the input of the digital timer pulse counter (9).
  • the digital timer pulse counter is filled (9)
  • a pulse from it is received at the S input of the RS threshold trigger (10) and at the reset input of the digital pulse counter (6).
  • the threshold RS-trigger (10) in the process of work was set in one or another state, depending on what input the first impulse of overflow came from. If the first overflow pulse came from a digital timer pulse counter
  • - F n is the frequency at the output of UPS (3), numerically equal to the threshold frequency generated by the UPS (3) when the physical parameter reaches the threshold value set in the project documentation, when reached, the control signal is generated, with "1 ;
  • N BX F n T n ;
  • F r is the frequency from the output of the clock frequency generator ⁇ - ⁇ (7), Georgia "1 .
  • the capacity of the timer counter ⁇ ⁇ with an accuracy of up to an error not exceeding the measurement error of the physical parameter is chosen equal to the capacity of the input counter ⁇ ⁇ :
  • ⁇ is the measurement error of the physical parameter using the UPS (3), relative units
  • the value of the threshold frequency F n can be calculated in two ways:
  • Sync is the sensitivity of the UPS (3) to the radiation parameter
  • Fcf> is the background frequency at the output of the UPS (3), s "1 ;
  • F is the frequency at the output of the UPS (3) with simultaneous exposure of the background and the physical parameter to it, the value of which is equal to the threshold value P p .
  • the frequency pulse signal from the output of the UPS (3) due to the influence of the background signal and controlled by a physical parameter.
  • the serviceable UPS (3) continuously produced frequency impulse signals due to the background effect at the location of the UPS (3).
  • the pulses coming from the output of the UPS (3) constantly dumped the RS flip-flop (13) at the input R and the scaling circuit ⁇ (12) of the UON UPS to the zero state.
  • the pulses from the UPS (3) output did not come through the cable connecting the UPS (3) and the BUP (1), and there is no reset of the scaling circuit ⁇ (12) the OPS failure detection unit (3) did not occur, so she began to recalculate the pulses from the clock generator (7).
  • the pulse repetition frequency supplied to the input of the scaling circuit ⁇ (12) UON UPS (5) from the clock generator (7) was regulated with the help of the divider D 2 (11).
  • the overflow pulse at the output of the scatter circuit ⁇ (12) set the RS-trigger (13) to one state, which indicated the cessation of the arrival of pulses at the input of the PCB.
  • the output of the RS-trigger (13) which is the diagnostic output of the PCB, a status signal was generated about the device malfunction (3) and / or the break of the communication cable between the UPS (3) and the PCB.
  • the time interval T ops (s), during which the RS-flip-flop (13) UON UPS raises a status signal about the absence of a frequency signal at the input of the input digital pulse counter (6), if the R-input RS-flip-flop (13) UON OPS for this time interval is not received at least one pulse, is defined by selecting a capacitance N ync (in pulses), scaling circuit ⁇ (12) and dividing the K factor frequency divider ups D 2 (11).
  • ARKT contains the BDMG-I100D gamma-radiation detection unit
  • the BDMG-I100D unit in lead guards with collimators are placed next to the respective steam generator steam lines in such a way that the collimator is directed toward the steam line. If the steam generator is sealed, then the steam generated by it does not contain any radionuclides, and the BDMG-I100D block detects only the gamma radiation of the external background.
  • the primary coolant containing radionuclides enters the boiler water of the steam generator and then into steam. Next, the steam passes into the steam line.
  • the BDMG-IYuOD block located next to the unpressurized steam generator steam line, will be simultaneously affected by gamma background and gamma radiation from the radionuclides contained in the pair.
  • the frequency pulse signal from the output of BDMG-IYuOD, due to the influence of gamma radiation on it, is transmitted via a communication cable to the BUP input.
  • the physical parameter set by the design documentation is the absorbed dose rate of gamma radiation, expressed in units of "Gy / h.”
  • the design documentation also defined the following parameters: a threshold level of the absorbed dose rate, equal to
  • the claimed invention provides the ability to create variants of the threshold control unit, designed to process the input frequency signal from the UPS; reliable and efficient generation of a control signal for the mode of operation of a monitored object or technological equipment due to the use in the PCB of simultaneously connecting the input and timer digital pulse counters performed on the elements of "hard” logic without using programmable processors to different inputs of the RS-trigger trigger each other’s reset inputs, as well as due to the timely detection and elimination of UPS failures due to automatic diagnostics of the possible presence of UPS malfunctions and / or interruption of the communication cable, which ultimately improves the safety of the monitored facility or process equipment and the operational characteristics of the PMU.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования, используемый в составе управляющих систем безопасности или автоматизированных систем управления технологическими процессами, который может использоваться как на промышленных объектах, так и на радиационноопасных объектах, связанных с использованием источников ионизирующего излучения. Устройство содержит узел пороговый, состоящий из входного цифрового счетчика импульсов, выполненного с возможностью подсоединения к выходу устройства, преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал; генератора тактовой частоты, таймерного цифрового счетчика импульсов, вход которого подсоединен к выходу генератора тактовой частоты, а выход подсоединен ко входу сброса входного цифрового счетчика импульсов; порогового RS-триггера. Устройство обеспечивают повышение безопасности контролируемого объекта или технического оборудования за счет формирования и выработки управляющего сигнала при превышении физическим параметром установленного порогового значения за минимальное время реакции и повышение надежности порогового блока управления за счет возможности оперативного выявления неисправностей и возможности своевременного исправления выявленных неисправностей.

Description

ПОРОГОВЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА ИЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ФУНКЦИЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВХОДНОГО СИГНАЛА
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству, используемому в составе управляющих систем, например, в составе управляющих систем безопасности или автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), которые могут применяться, как на радиационно-опасных объектах, связанных с использованием источников ионизирующего излучения (например, на объектах атомной промышленности и энергетики), так и на промышленных объектах. Такие устройства используются для непрерывного контроля значений физического параметра (например, мощности дозы, активности, поверхностной активности, объемной или удельной активности, плотности потока или потока ионизирующего излучения, расхода среды, массы среды или тела, силы электрического тока, температуры среды или тела, давления среды, скорости среды или тела, скорости вращения, силы, момента силы, светового потока, напряженности магнитного или электрического полей) путем измерения его значения и выработки управляющего сигнала при превышении им установленного порогового значения.
В частности, устройство может использоваться для контроля непревышения физическим параметром установленного порогового значения, контроля герметичности технологического оборудования (парогенераторов, теплообменников второго или третьего контуров атомной электростанции (далее - АЭС)) или контроля протекания технологического процесса на промышленном объекте. Такое устройство может быть использовано в системах безопасности на АЭС для контроля любых технологических объектов, содержащих радиоактивные среды, например, для контроля герметичности парогенераторов, теплообменников второго или третьего контуров; контроля выбросов и сбросов АЭС и т.д. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известны следующие решения.
Известно устройство для обработки и измерения сигнала, поступающего от сцинтилляционного блока детектирования (далее - БД), регистрирующего ионизирующее излучение от технологического оборудования, и формирования управляющего сигнала при превышении результата измерения установленного порогового значения. Устройство содержит блок первичной обработки информации, на который поступает частотный сигнал с выхода БД, содержащий блок питания, усилитель и дискриминаторы первого и второго измерительных каналов, а также процессорный блок обработки информации на базе ЭВМ (далее - процессорный блок) и блок связи блока первичной обработки информации с процессорным блоком (далее - блок связи). Выход БД подключен ко входу усилителя, выходы которого связаны со входами дискриминаторов, а выходы дискриминаторов соединены со входами блока связи. При эксплуатации в условиях отсутствия протечки технологического оборудования и воздействия внешнего источника ионизирующего излучения устройство синхронно измеряет фоновые сигналы (число импульсов) в первом и втором измерительных каналах, а затем посредством алгоритмов, заложенных в программном обеспечении (далее - ПО) процессорного блока осуществляется сравнение результатов измерений со значениями пороговых уставок и выработка сигнала о наличии или отсутствии протечки (SU 1795803, дата публикации 27.09.1996). В таком устройстве процессорный блок, в котором производится обработка информации, построен на основе микропроцессорной техники и работает под управлением встроенного ПО. Встроенное ПО обеспечивает обработку входного сигнала от БД по заданным алгоритмам, а также возможность задания индивидуальных конфигурации и настроечных констант (учитывающих чувствительность БД, мертвое время, время измерения, заданную погрешность измерения пороговые уставки и т.д.) и диагностику работоспособности.
К основному недостатку известного устройства относится использование средств программируемой микропроцессорной техники,, т.к. на этапе разработки устройства невозможно выявить и исключить все дефекты и причины зависания ПО. Выявление дефектов ПО происходит в течение длительного времени при эксплуатации устройства, в связи с чем устройство не обладает достаточной надежностью при использовании его в составе управляющих систем безопасности. По этой причине в управляющих системах безопасности предпочтительным является применение средств, построенных на элементах «жесткой» логики. Известно устройство для измерения средней частоты импульсов, поступающих по основному (ОК) и компенсационному (фоновому) (КК) каналам от БД радиационного излучения, имеющего соответственно основной и компенсационный каналы. Устройство состоит из блока обработки информации, соединенного с БД. БД осуществляет регистрацию и преобразование энергии ионизирующего излучения в импульсы напряжения по основному и компенсационному (фоновому) каналам, частота следования которых пропорциональна величине радиационного параметра и фона соответственно. Блок обработки информации содержит тракт преобразования, основной и компенсационные входы которого соединены с выходами основного и компенсационного каналов БД соответственно, построенных на двух идентичных аналоговых измерителях средней частоты следования импульсов, каждый из которых включает идентичные формирователи импульсов, цепи задания коэффициентов, позволяющие получить нормированные выходные сигналы в виде напряжения, пропорциональные соответствующим частотам на входах основного и компенсационных каналов, и интегратор следящего типа, выполненный на основе операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий контур, что позволяет с заданной погрешностью получить на выходе сигнал в виде разности напряжений по основному и компенсационному каналам (для компенсации фонового сигнала). К выходу операционного усилителя подключены две пороговые схемы, каждая из которых содержит органы для регулировки величин порогов («Аппаратура контроля радиационной безопасности АЭС с ВВЭР и РБМК», выпуск 22, Жернов B.C. и др., Москва, «Энергоатомиздат», 1987, Раздел 2.1.1.-2.1.2, стр. 34-49).
Диапазон линейного преобразования такого устройства, характеризующий диапазон измерения, составляет три десятичных порядка, что определяется накоплением заряда до равновесного значения, соответствующего значению входного частотного сигнала, на RC-цепочках. Выходное напряжение измерителя определяется следующим выражением:
U = k1n0- k2nk (1),
где U - выходное напряжение устройства,
по и nk - средняя частота импульсов по разным входам преобразовательного тракта, ki и кг - коэффициенты нормирования выходного сигнала, значения которых регулируются в одном десятичном порядке при помощи делителя напряжения с помощью переменных резисторов.
В случае если у БД диапазон преобразования сигнала ионизирующего излучения в частотный сигнал составляет более трех десятичных порядков, в то время как диапазон измерения известного устройства не превышает 3-х десятичных порядков, то при выходе частотного сигнала с выхода БД за верхнюю границу диапазона измерения известного устройства, в нем для того, чтобы продолжить измерение интенсивности ионизирующего излучения, предусмотрена возможность в ручном режиме при помощи регулировки делителя напряжения и подключения дополнительных дозирующих конденсаторов «затрубить» диапазон измерения на два десятичных порядка. При этом диапазон измерения в таком случае не будет превышать трех десятичных порядков. Таким образом, недостатком такого устройства является узкий диапазон измерения, не превышающий 3-х десятичных порядков, что приводит к низкой точности и чувствительности измерения при значениях сигнала, лежащих в широком диапазоне.
Также недостатком известного устройства является длительное время установления показаний и длительное время усреднения показаний (т.е. значения времени измерения), которые определяются выражениями (2) и (3):
Туст = (3-5) т (2),
Ти = 2 т (3),
где Туст - время установления показаний,
т - постоянная времени аналогового интенсиметра, равная T=RC (СМ. вышеприведенную ссылку на описание известного устройства),
Ти - время усреднения показаний.
Значение времени реакции устройства на выдачу управляющего сигнала при возникновении аварийной ситуации, когда радиационный параметр превышает пороговое значение, является высоким, что приводит к снижению безопасности контролируемого объекта.
В управляющих системах одним из важнейших требований к блокам, вырабатывающим управляющий сигнал, является требование обеспечения заданного времени выработки управляющего сигнала при превышении текущим значением радиационного параметра порогового значения (времени реакции на возникновение аварийной ситуации). Время реакции блока, вырабатывающего управляющий сигнал, при возникновении аварийных условий не должно превышать определенного значения, задаваемого в проектной документации с учетом протекания технологических процессов в контролируемом объекте, чтобы не спровоцировать возникновение аварии, что является важнейшим параметром таких блоков и напрямую влияет на безопасность контролируемого объекта.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является блок управляющий пороговый для обнаружения наличия или отсутствия превышения интенсивности радиоактивного излучения порогового значения. Устройство содержит БД, преобразующий воздействующее на него ионизирующее излучение в частотный импульсный сигнал, пропорциональный интенсивности излучения, выход которого соединен со входом цифрового реверсивного счетчика импульсов, соединенного со входом бистабильного узла; генератора пороговой частоты, генерирующей две пороговые частоты, два выхода которого в соответствии с заданным алгоритмом подключаются через бистабильный узел к выходу цифрового реверсивного счетчика импульсов. При превышении частоты, поступающей с выхода БД, значения установленной пороговой частоты на выходе цифрового реверсивного счетчика импульсов формируется управляющий сигнал, который через бистабильный узел активирует реле, в результате чего на выходе устройства получают управляющий сигнал, свидетельствующий о наличии или отсутствии превышения измеренной частоты порогового значения. Применение в устройстве порогового генератора, генерирующего две пороговые частоты, обеспечивает защиту цифрового реверсивного счетчика импульсов от переполнения (GB 1372789, дата публикации 06.11.1974).
На выходе генератора пороговой частоты устанавливают значение частоты, соответствующее пороговой величине радиационного параметра, при превышении которой текущим значением радиационного параметра устройство вырабатывает управляющий сигнал.
Зависимость значения времени получения управляющего сигнала от соотношения величин частот импульсов с выхода БД и с выхода генератора пороговой частоты при применении цифрового реверсивного счетчика импульсов определяется следующим выражением: (4) где T - время получения управляющего сигнала на выходе устройства, N - емкость счетчика импульсов,
f 1 - частота импульсов на выходе БД от источника радиационного излучения,
f2- частота импульсов от генератора пороговой частоты.
Как видно из выражения (4), чем ближе значения частот импульсов и г, тем значение времени выработки управляющего сигнала больше. Следовательно, при значениях частотных сигналов, соизмеримых друг с другом, временные затраты на получение выходного управляющего сигнала являются недопустимо высокими, что не соответствует одному из основных требований к управляющим блокам, в результате чего подобные устройства не могут применяться на радиационно-опасных объектах таких, как, например, АЭС.
Таким образом, основным недостатком наиболее близкого аналога, обусловленным применением цифрового реверсивного счетчика импульсов, является значительная величина времени реакции устройства на превышение интенсивностью ионизирующего излучения порогового уровня (т.е. время выдачи управляющего сигнала на реле с момента превышения частоты на выходе БД пороговой частоты) в случае близких значений частот с выхода БД и пороговой частоты, что обеспечивает низкую безопасность объекта радиационного контроля.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Технической проблемой заявленного изобретения является необходимость преодоления технических недостатков, присущих аналогам, что ведет к необходимости создания эффективного блока выработки управляющего сигнала при превышении измеренным физическим параметром (например, радиационным) установленного проектной документацией на контролируемый объект порогового значения, при эксплуатации которого не применяются программируемые процессоры, что исключает возможность зависания программного обеспечения и обеспечивает осуществление управляющей функции за оптимальное время реакции управляющего блока на аварию, установленное в соответствии с техническими требованиями проектной документации на контролируемый объект. Также технической проблемой является отсутствие в известных аналогах устройств с простой пороговой схемой, создание которых не является трудоемким и которые обеспечивают возможность задания значения пороговой уставки во всем диапазоне возможного изменения радиационного параметра, т. е. в диапазоне, существенно превышающем четыре десятичных порядка.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования, а также повышение надежности порогового блока управления.
Технический результат заявленного изобретения достигается за счет создания порогового блока управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования, содержащего УП (2) и узел определения отсутствия входного сигнала при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, и/или обрыва кабеля связи между упомянутым устройством (3) и пороговым блоком управления (далее - УОН УПС).
УП (2) состоит из:
входного цифрового счетчика импульсов (6), выполненного с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал;
генератора тактовой частоты (7), выполненного с возможностью вырабатывания частотного сигнала, и делителя частоты (8), вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты (7);
таймерного цифрового счетчика импульсов (9), вход которого подсоединен к выходу делителя частоты (8), а выход подсоединен ко входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6);
порогового RS-триггера (10), вход R которого подсоединён к выходу входного цифрового счетчика импульсов (6) и входу сброса таймерного цифрового счетчика импульсов (9), вход S подсоединён к входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6) и к выходу таймерного цифрового счетчика импульсов (9), а выход является управляющим выходом порогового блока управления. УОН УПС содержит:
делитель частоты (11), вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты (7);
пересчетную схему (12), вход которой соединен с выходом делителя частоты (11);
RS-триггер (13), вход S которого соединен с выходом пересчетной схемы (12), вход R выполнен с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, а выход является диагностическим выходом порогового блока управления.
При этом вход входного цифрового счетчика импульсов (6) и вход сброса пересчетной схемы (12) выполнены с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал. Генератор тактовой частоты (7) совместно с делителем частоты (8) выполнен с возможностью установки частоты импульсов вырабатываемого сигнала. Таймерный цифровой счетчик импульсов (9) выполнен с возможностью установки его емкости так, чтобы время его полного заполнения было с заданной погрешностью равно времени полного заполнения входного цифрового счетчика импульсов (6) при поступлении на его вход с выхода устройства (3) частотного сигнала с частотой импульсов, соответствующей пороговому значению физического параметра и с заданной погрешностью равной пороговой частоте.
Ппороговый RS-триггер (10) выполнен с возможностью выработки управляющего сигнала при превышении значения входного частотного сигнала пороговой частоты, а управляющий сигнал предназначен для передачи его на исполнительные механизмы или технологическое оборудование для снижения физического параметра до нормативного значения или для сигнального оповещения или для изменения режима работы исполнительных механизмов или технологического оборудования в соответствии с заданным производственным процессом. RS-триггер (13) узла определения отсутствия входного сигнала при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, и/или обрыва кабеля связи между упомянутым устройством (3) и пороговым блоком управления, выполнен с возможностью выработки статусного сигнала об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6). Пересчетная схема (12) и соединенный с ней делитель частоты (11) выполнены с возможностью задания интервала времени, по истечении которого RS-триггер (13) вырабатывает статусный сигнал, если на R-вход RS-триггера (13) за этот интервал времени не поступит хотя бы один импульс, что свидетельствует о неисправности устройства (3) и/или обрыве кабеля связи между устройством (3) и пороговым блоком управления.
Под исполнительным механизмом или технологическим оборудованием следует понимать любой механизм или любое оборудование, на которое может быть направлено управляющее воздействие, чтобы организовать протекание необходимого технологического процесса в соответствии с алгоритмами, заложенными в проектной документации. В частности, в качестве исполнительных механизмов, которыми может управлять БУП, могут использоваться следующие: автоматические клапаны, вентили и задвижки, воздуходувки, реле, светозвуковое оборудование, двигатели, вентиляционное оборудование, различное радиоэлектронное оборудование, либо любой другой исполнительный механизм. В качестве технологического оборудования может быть использовано любое технологическое оборудование, например, парогенератор, теплообменники, вентиляционные системы, вентиляционная труба, сбросная труба, технологические контура и емкости различного назначения, контрольные баки, двигатели, генераторы и т.д. БУП может применяться как на радиационно-опасных объектах, так и иметь более широкое применение на любых промышленных объектах, где могут применяться автоматизированные системы управления технологическими процессами по сигналам датчиков, преобразующих воздействующие на них физические параметры в частотные импульсные сигналы.
В качестве УПС (3) могут быть использованы БД ионизирующего излучения, контролирующие такие радиационные параметры, как, например: мощность дозы, активность, поверхностная активность, объемная или удельная активность, плотность потока или поток ионизирующего излучения, в которых для преобразования энергии ионизирующего излучения в частотный импульсный сигнал используются сцинтилляционные, газоразрядные или полупроводниковые детекторы, или датчики, преобразующие в частотный импульсный сигнал такие физические параметры, как: расход среды, масса среды или тела, сила электрического тока, температура среды или тела, давление среды, скорость среды или тела, скорость вращения, сила, момент силы, световой поток, напряженность магнитного или электрического поля.
Регистрация физического параметра (например, радиационного) и преобразование его в частотный импульсный сигнал посредством УПС (3), осуществляемые при использовании изобретения, имеет ряд особенностей, которые связаны с тем, что УПС (3) производит преобразование физического параметра в частотный импульсный сигнал с некоторой погрешностью, присущей ему, кроме того физический параметр, даже если отсутствуют причины его изменения во времени, колеблется с некоторым разбросом около среднего значения. В результате текущему значению физического параметра (например, радиационного), воздействующего на УПС (3), соответствует не текущее значение частоты импульсного сигнала на выходе УПС (3), а усредненная за некоторый интервал времени частота импульсов, которая определяется путем отнесения накопленного количества импульсов с помощью цифрового или аналогового счетчиков импульсов к интервалу времени накопления (усреднения).
В качестве входного и таймерного счетчиков импульсов в конструкции БУП используются цифровые счетчики, т.к., как было разъяснено ранее, они обеспечивают более широкий диапазон измерения, чем аналоговые измерители средней частоты следования импульсов, у которых диапазон измерения составляет всего не более трех десятичных порядков, что определяется накоплением на RC-цепочках электрического заряда до равновесного значения, соответствующего среднему значению частотного импульсного сигнала, поступающего на вход БУП. Кроме того цифровой счетчик импульсов имеет еще одно существенное преимущество перед аналоговым, т.к. обладает очень высоким быстродействием, что позволяет ему регистрировать без существенных просчетов высокочастотные импульсные сигналы, также цифровой счетчик (выполненный, например, на базе логической матрицы) обладает практически ни чем не ограниченной емкостью, что позволяет осуществлять накопление импульсов с частотой более 6 десятичных порядков и устанавливать время накопления в широком интервале от единиц секунд до тысяч секунд, что достаточно для решения любых задач контроля и управления технологическими процессами. Также, как было разъяснено ранее, цифровой счетчик импульсов по сравнению с аналоговым обеспечивает, по крайней мере, в 2 раза меньшее время определения средней частоты импульсов.
За счет одновременного подключения входного цифрового счетчика импульсов и таймерного цифрового счетчика импульсов к разным входам порогового RS-триггера и ко входам сброса друг друга обеспечивается возможность оперативного определения наличия или отсутствия превышения частоты импульсов входного сигнала значения заданной пороговой частоты и оперативной выдачи управляющего сигнала с БУП на исполнительные механизмы или технологическое оборудование, запускающие работу систем безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования, в том числе при близких или равных значениях частот на выходе УПС и генератора тактовой частоты. Т.е. время выработки управляющего сигнала, запускающего работу систем безопасности контролируемого объекта, при использовании заявленного БУП, в отличие от наиболее близкого аналога, где блок управления содержит реверсивный цифровой счетчик импульсов, является минимальным для всех возможных случаев развития аварийной ситуации.
Это свойство заявленного БУП особенно важно при применении его в управляющих системах безопасности, т.к. в таких системах одним из важнейших требований к БУП, вырабатывающим управляющий сигнал, является требование обеспечения заданного времени выработки управляющего сигнала (времени реакции на возникновение аварийной ситуации) при превышении текущим значением контролируемого физического параметра (например, радиационного) порогового значения. Время реакции БУП, вырабатывающего управляющий сигнал, при возникновении аварийных условий не должно превышать определенного значения, задаваемого в проектной документации с учетом протекания технологических процессов в контролируемого объекта или технологическом оборудование, чтобы не спровоцировать возникновение аварии. Такое значение времени является важнейшим параметром БУП и напрямую влияет на безопасность контролируемого объекта.
Из вышесказанного следует, что заявленный БУП обеспечивает значительное сокращение времени выработки управляющего сигнала, запускающего работу систем безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования при возникновении аварийных условий, и тем самым обеспечивает повышение их безопасности.
Таким образом, в заявленном изобретении за счет формирования и выработки управляющего сигнала при превышении физическим параметром установленного порогового значения за минимальное время реакции (время реакции заявленного устройства на аварию), соответствующее техническим требованиям, задаваемым в проектной документации, в широком диапазоне изменения физического параметра (от порогового значения и выше) обеспечивается повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования.
Кроме того, за счет использования в БУП только элементов «жесткой» логики, т.е. без применения программируемых процессоров, обеспечивается:
- полное исключение возможности внештатной остановки работы БУП при «зависании» программного обеспечения, что приводит к повышению надежности функционирования БУП при формировании и выработке управляющего сигнала на выходе БУП и, соответственно, к повышению безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования;
- возможность задания таких настроечных параметров в УП, как: паспортные значения чувствительности и «мертвое» время УПС (например,
БД), а также значение пороговой уставки (с возможностью его задания во всем диапазоне изменения физического параметра) и время измерения и выработки управляющего сигнала, что достигается путем оптимального подбора типа генератора тактовой частоты с определенным значением частоты на выходе (обычно выбирается кварцевый генератор частоты с частотой на выходе на уровне нескольких сотен тысяч Гц.) в комбинации с установкой определенного значения коэффициента деления делителя с помощью регулирующих элементов и емкостей входного и таймерного цифровых счетчиков импульсов, емкость которых может быть установлена в широких пределах за счет, например, использования двоичных элементов логической матрицы, что также расширяет функциональные возможности БУП, повышает его эксплуатационные характеристики за счет возможности оперативного адаптирования управляющей функции БУП, т.е. возможности провести быстрое изменение значения частоты импульсов, подаваемых на вход таймерного счетчика импульсов, и емкостей входного и таймерного цифровых счетчиков импульсов при изменении проектных требований к значению пороговой уставки и/или времени измерения и выработки управляющего сигнала, а также при замене отказавшего УПС в ходе проведения ремонтных работ на исправное с отличными метрологическими параметрами.
Наличие УОН УПС в составе БУП дополнительно повышает надежность и безопасность исполнительного механизма или контролируемого технологического объекта за счет оперативного выявления неисправности УПС и обеспечения возможности своевременного исправления выявленной неисправности. Цепочка последовательно соединенных пересчетной схемы (12) и соединенного с ней делителя частоты Д2 (1 1) обеспечивает возможность установки временного интервала, в течение которого RS-триггер (13) УОН УПС вырабатывает статусный сигнал об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6), если на R-вход RS-триггера (13) УОН УПС за этот интервал времени не поступит хотя бы один импульс, что свидетельствует о неисправности УПС (3) и/или обрыве кабеля связи между УПС (3) и БУП (состояние RS-триггера (13) УОН УПС при этом соответствует статусу «отказ УПС (3)» и/или обрыв кабеля связи между УПС (3) и БУП»). Такой статус RS-триггера (13) УОН УПС будет сохраняться вплоть до поступления на его вход R хотя бы одного импульса, после чего состояние RS- триггера (13) УОН УПС изменяется на статус «устройство (3) исправно» и/или «целостность кабеля связи между устройством (3) и БУП не нарушена».
Таким образом, за счет одновременного подключения входного и таймерного цифровых счетчиков импульсов, выполненных на элементах «жесткой» логики без применения программируемых процессоров, к разным входам порогового RS-триггера и ко входам сброса друг друга при одновременной возможности проведения диагностики устройства преобразования сигнала обеспечивается повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования, повышение надежности и эксплуатационных характеристик БУП.
В частном случае реализации изобретения генератор тактовой частоты (7) УП (2) БУП может быть выполнен с возможностью выработки сигнала с частотой импульсов, соответствующей пороговому значению физического параметра и с заданной погрешностью равного пороговой частоте, а емкость таймерного счетчика импульсов (9) может быть равна емкости цифрового счетчика импульсов (6).
УП (2) может содержать управляющее реле, вход которого подсоединен к выходу порогового RS-триггера (10), выполненное с возможностью срабатывания при поступлении сигнала о превышении входного частотного сигнала пороговой частоты, т.е. сигнала с выхода входного цифрового счетчика (6) на вход R порогового RS-триггера (10).
УОН УПС может содержать статусное реле, вход которого подсоединен к выходу RS-триггера (13) упомянутого узла, и которое выполнено с возможностью срабатывания при поступлении на него статусного сигнала с выхода RS-триггера (13) об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6).
Преобразованным устройством (3) физическим параметром является, по меньшей мере, один из следующей группы: мощность дозы, активность, поверхностная активность, объемная или удельная активность, плотность потока или поток ионизирующего излучения, расход среды, масса среды или тела, сила электрического тока, температура среды или тела, давление среды, скорость среды или тела, скорость вращения, сила, момент силы, световой поток, напряженность магнитного или электрического поля.
БУП дополнительно может содержать блок электрического питания (далее - БП (14)), который может быть соединен с электронными элементами УП (2) для их электрического питания и/илии может быть соединен с УПС (3) для обеспечения его питания.
В частном случае реализации изобретения УОН УПС может содержать свой отдельный генератор тактовой частоты (Г2, не показан на фигурах), выполненный с возможностью вырабатывания частотного сигнала, а также пересчетную схему (12), вход которой соединен с выходом генератора тактовой частоты (Г2) УОН УПС, RS-триггер (13) УОН УПС, вход S которого соединен с выходом пересчетной схемы (12), вход R соединен с выходом устройства (3), а выход является диагностическим выходом БУП.
При этом такой дополнительный генератор тактовой частоты (Гг) УОН УПС может быть выполнен с возможностью выработки частотного сигнала совместно с делителем частоты Дг (11) УОН УПС, подключенным между вторым генератором частоты (Г2) УОН УПС и пересчетной схемой (12).
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Заявленное изобретение поясняется чертежами, где изображено следующее:
на фиг. 1 - Блок-схема управляющей аппаратуры, в состав которой входит БУП,
на фиг. 2 - Блок-схема БУП, содержащая УП с функцией формирования управляющего сигнала при превышении физическим параметром пороговой уставки и УОН УПС с функцией автоматической диагностики исправности УПС и/или обрыва кабеля связи между УПС и БУП.
Позициями на фигурах обозначены:
I - пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования (БУП),
2 - узел пороговый (УП),
3 - устройство, преобразующее воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал (УПС),
4 - а) управляющий выход БУП, б) - диагностический выход БУП,
5 - узел определения отсутствия входного сигнала при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал (УОН УПС),
6 - входной цифровой счётчик импульсов,
7 - генератор тактовой частоты (Г)>
8 - делитель частоты (Д^,
9 - таймерный цифровой счётчик импульсов,
10 - пороговый RS-триггер (Τι),
I I - делитель частоты (Д2) узла определения неисправности УПС (УОН УПС),
12 - пересчетная схема (П узла определения неисправности УПС (УОН УПС),
13 - RS-триггер (Т2) узла определения неисправности УПС (УОН УПС),
14 - блок питания (БП), БУП (1) содержит УП (2), подключенный к УПС (3), который преобразует воздействующий на него физический параметр (например, радиационный) в частотный сигнал. В качестве УПС (3) может быть использован, например, БД ионизирующего излучения. БУП содержит управляющий выход (4а) и дополнительно может содержать диагностический выход (46). В частном случае реализации изобретения УП (2) соединен с БП (14) (фиг. 1). На выходе БУП (1) может быть установлено реле Pi (на чертеже не показано).
УП (2) содержит входной цифровой счетчик импульсов (6), вход которого соединен с выходом УПС (3) для приема частотного сигнала, а также генератор тактовой частоты Г (7) и делитель частоты Д1 (8), последовательно соединенные друг с другом, таймерный цифровой счетчик импульсов (9), вход которого подсоединен к выходу делителя частоты Д1 (8), а выход подсоединен ко входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6), и пороговый RS- триггер Τι (10), выполненный с возможностью формирования сигнала о превышении порога, вход R которого подсоединён к выходу входного цифрового счётчика импульсов (6) и входу сброса таймерного цифрового счетчика импульсов (9), и вход S которого подсоединён к входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6) и к выходу таймерного цифрового счетчика импульсов (9). Выход порогового RS-триггера Τι (10) и является управляющим выходом (4а) БУП (1), обеспечивающим формирование сигнала о превышении порога.
УП (2) содержит узел определения отсутствия входного сигнала при возникновении неисправности УПС (3) и/или обрыва кабеля связи между упомянутым УПС (3) и пороговым блоком управления (УОН УПС (5)). Узел УОН УПС (5) содержит делитель частоты Д2 (11) УОН УПС (5), вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты Г (7), пересчетную схему Πι (12) УОН УПС (5), вход которой соединен с выходом делителя частоты Д2 (11) УОН УПС (5), RS-триггер Т2 (13) УОН УПС (5) (триггер неисправности УПС или обрыва кабеля), вход S которого соединен с выходом пересчетной схемы Πι (12) УОН УПС, а вход R - с УПС (3), причем выход RS-триггера Т2 (13) УОН УПС (5) соединен с реле Р2 (на чертежах не показано), выход которого является диагностическим выходом БУП (1), и выполнен с возможностью формирования статусного сигнала о неисправности УПС (3) или обрыва кабеля, по которому передается частотный сигнал с выхода УПС (3) на вход УП (2). Вход входного цифрового счетчика импульсов (6) и вход сброса пересчетной схемы (12) подсоединены к выходу УПС (3) (фиг. 2).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Емкость входного цифрового счетчика импульсов (6) была выбрана из условия, чтобы время, при котором достигается его полное заполнение импульсами, поступающими на его вход с выхода УПС (3) со средней частотой следования, соответствующей пороговому значению контролируемого физического параметра, было равно или меньше значения времени выработки управляющего сигнала при достижении контролируемым физическим параметром порогового уровня, установленных в соответствии с требованиями проектной документации.
Емкость таймерного цифрового счетчика импульсов (9) была выбрана так, чтобы время его полного заполнения поступающими на его вход импульсами было равно (с погрешностью, не превышающей погрешность проведения измерения величины контролируемого физического параметра) времени полного заполнения входного цифрового счетчика (6) импульсами, поступающими на его вход с выхода УПС (3), со средней частотой следования, соответствующей пороговому значению контролируемого физического параметра. В частном случае емкость таймерного цифрового счетчика импульсов (9) и частота импульсов, , формируемая генератором Г (7) и делителем Д1 (8) и подаваемая на его вход, могут быть установлены равными соответственно емкости входного цифрового счетчика импульсов (6) и частоте импульсов, поступающих на вход цифрового счетчика импульсов (6) с выхода УПС (3), со средней частотой следования, соответствующей пороговому значению контролируемого физического параметра
Заявленное устройство БУП работает следующим образом.
УПС (3) размещали, в соответствии с проектной документацией, вблизи контролируемого объекта, который являлся действующим или потенциальным источником изменяющегося физического параметра (т.е. характеристики контролируемого объекта, количественно оценивающей изменение соответствующего физического свойства), или в помещении или во внешнем пространстве, в которых имелось или была возможность воздействия физического параметра на УПС (3). Частотный сигнал с выхода УПС (3), вырабатываемый им при преобразовании воздействующего на него контролируемого физического параметра, передавался на вход БУП по соединительному кабелю, проложенному от УПС (3) до БУП в соответствии с проектной документацией. Управляющий выход БУП подключали к оборудованию или исполнительному механизму, в котором необходимо произвести управляющее воздействие, чтобы организовать протекание технологического процесса в соответствии с алгоритмами, заложенными в проектной документации.
УПС (3) преобразовывал воздействующий на него физический параметр в частотный импульсный сигнал. Импульсы с выхода УПС (3) непрерывно поступали на вход цифрового счетчика импульсов (6) УП (2) БУП. При заполнении входного цифрового счетчика импульсов (6) импульс с него поступал на R вход порогового RS-триггера (10) и на вход сброс таймерного цифрового счетчика импульсов (9). Одновременно с этим импульсы от генератора тактовой частоты (7), частота следования которых регулировалась с помощью делителя частоты Д1 (8) и устанавливалась равной пороговой частоте, непрерывно поступали на вход таймерного цифрового счетчика импульсов (9). При заполнении таймерного цифрового счетчика импульсов (9) импульс от него поступил на S вход порогового RS-триггера (10) и на вход сброс входного цифрового счетчика импульсов (6). Пороговый RS-триггер (10) в процессе работы устанавливался в то или иное состояние, в зависимости от того, по какому входу приходил первый импульс переполнения. Если первым приходил импульс переполнения от таймерного цифрового счетчика импульсов
(9) на S вход порогового RS-триггера (10) и на вход сброс входного цифрового счетчика импульсов (6), то это означало, что частота импульсов, поступающих с выхода УПС (3) на входной цифровой счетчик импульсов (6), была меньше пороговой частоты. В этом случае превышения порогового уровня не происходило, управляющий сигнал не вырабатывался, а пороговый RS-триггер
(10) устанавливался по входу S. При этом происходил сброс входного (6) и таймерного (9) цифровых счетчиков импульсов в исходное нулевое состояние, и начинался новый цикл измерения. Если же первым появлялся импульс переполнения от входного цифрового счетчика импульсов (6), то это означало, что частота импульсов, поступающих с выхода УПС (3) на вход цифрового счетчика импульсов (6), была больше установленной пороговой частоты импульсов. В этом случае пороговый RS-триггер импульсов (10) устанавливался по входу R, что свидетельствовало о превышении текущим значением контролируемого радиационного параметра порогового уровня. На выходе УП (2) появлялся управляющий сигнал. Одновременно с этим происходил сброс таймерного (9) и входного (6) цифровых счетчиков импульсов в исходное нулевое состояние, и начинался новый цикл измерения.
В качестве примера рассмотрим вариант выполнения БУП со следующими параметрами:
- Тп - время выработки управляющего сигнала при достижении контролируемым физическим параметром порогового уровня, установленное в соответствии с требованиями проектной документации (время реакции БУП), с;
- Fn - частота на выходе УПС (3), численно равная пороговой частоте, вырабатываемой УПС (3) при достижении физическим параметром порогового значения, установленного в проектной документации, при достижении которой формируется управляющий сигнал, с"1;
- NBX - емкость (в импульсах) входного счетчика импульсов, которую можно рассчитать из соотношения NBX = Fn Tn;
- Ντ - емкость таймерного счетчика импульсов (9) (в импульсах), на вход которого от генератора тактовой частоты П (7) через делитель Д1 (8) подается частотный импульсный сигнал, частота которого с точностью до погрешности, не превышающей погрешность измерения физического параметра, равна пороговой частоте Fn, с"1;
- Кп - коэффициент пересчета делителя Д1 (8), при котором частота, подаваемая на вход делителя Д1 (8) с выхода генератора тактовой частоты Г (7), наиболее близка к значению пороговой частоты Fn, которую можно рассчитать по следующей формуле:
_ Fr
Fu , (5)
где Fr - частота с выхода генератора тактовой частоты Γ-ι (7), с"1.
Емкость таймерного счетчика Ντ с точностью до погрешности, не превышающей погрешность измерения физического параметра, выбрана равной емкости входного счетчика ΝΒΧ:
Ντ = ΝΒΧ (1 ± A) = Fn n (1 ± Δ), (6) где Δ - погрешность измерения физического параметра с помощью УПС (3), отн.ед;
Значение пороговой частоты Fn может быть рассчитано двумя способами:
- из соотношения:
Figure imgf000022_0001
где:
Рп - пороговое значение радиационного параметра, при воздействии которого на УПС (3) БУП, должен выработать управляющий сигнал;
Sync - чувствительность УПС (3) к радиационному параметру;
Fcf> - фоновая частота на выходе УПС (3), с"1;
Тм - значение мертвого времени для УПС (3), с, - или из соотношения:
Fn = F - (8)
где:
F - частота на выходе УПС (3) при одновременном воздействие на него фона и физического параметра величина которого равна пороговому значению Рп.
Автоматическая диагностика неисправности упс и/или целостности кабеля связи между упс и буп происходила следующим образом.
Частотный импульсный сигнал, поступающий с выхода УПС (3), обусловлен воздействием фонового сигнала и контролируемого физического параметром. Таким образом, даже при отсутствии воздействия контролируемого физического параметра, исправный УПС (3) непрерывно вырабатывал частотные импульсные сигналы, обусловленные воздействием фона в месте размещения УПС (3). Импульсы, поступающие с выхода УПС (3), постоянно сбрасывали RS-триггер (13) по входу R и пересчетную схему Πι (12) УОН УПС в нулевое состояние. При обрыве кабеля связи между УПС (3) и БУП (1) или неисправности УПС (3) импульсы с выхода УПС (3) по кабелю, соединяющему УПС (3) и БУП (1), не поступали, и сброса пересчетной схемы Πι (12) узла определения неисправности УПС (3) не происходило, поэтому она начинала пересчитывать импульсы от генератора тактовой частоты (7). Частота следования импульсов, подаваемая на вход пересчетной схемы Πι (12) УОН УПС (5) от генератора тактовой частоты (7), регулировалась с помощью делителя Д2 (11). Импульс переполнения на выходе пересчетной схемы Πι (12) устанавливал RS-триггер (13) в единичное состояние, что говорило о прекращении поступления импульсов на вход БУП. При этом на выходе RS- триггера (13), который является диагностическим выходом БУП, формировался статусный сигнал о неисправности устройства (3) и/или обрыве кабеля связи между УПС (3) и БУП.
Временной интервал Тупс (с), в течение которого RS-триггер (13) УОН УПС вырабатывает статусный сигнал об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6), если на R-вход RS-триггера (13) УОН УПС за этот интервал времени не поступит хотя бы один импульс, задается с помощью выбора емкости Nync (в импульсах), пересчетной схемы Πι (12) и коэффициента деления Купс делителя частоты Д2 (11).
Значения коэффициента деления Купс делителя Дг (1 1) УОН УПС и емкости Nync, пересчетной схемы Πι (12) УОН УПС, при которых достигается необходимый период Тупс проведения автоматической диагностики исправности УПС (3) и/или обрыва кабеля связи, можно определить из следующего соотношения:
Figure imgf000023_0001
где Fr - частота с выхода генератора тактовой частоты Г-\ (7), с"1. Импульс переполнения на выходе пересчетной схемы Πι (12) устанавливает RS-триггер (13) в единичное состояние, что говорит о прекращении поступления импульсов на вход БУП. При этом на выходе RS- триггера (13), который является диагностическим выходом БУП, формируется статусный сигнал о неисправности УПС (3) и/или обрыве кабеля связи между УПС (3) и БУП. Такой статус RS-триггера (13) УОН УПС будет сохраняться вплоть до поступления на его вход R хотя бы одного импульса, после чего состояние RS-триггера (13) УОН УПС изменяется на статус «устройство (3) исправно» и/или «целостность кабеля связи между устройством (3) и БУП не нарушена». ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
В качестве примера рассмотрим применение БУП в составе аппаратуры радиационного контроля течи (далее - АРКТ) из первого контура в парогенератор АЭС.
АРКТ содержит блок детектирования гамма-излучения БДМГ-И100Д
(используемый в качестве УПС), размещенный в свинцовой защите с коллиматором, и БУП. Регистрация гамма-излучения блоком БДМГ-И100Д осуществляется с помощью входящего в его состав газоразрядного счетчика «Гамма-6». В соответствии с проектной документацией, на строительство АЭС блоки БДМГ-И100Д в свинцовых защитах с коллиматорами размещают рядом с соответствующими паропроводами парогенераторов так, чтобы коллиматор был направлен в сторону паропровода. Если парогенератор герметичен, то генерируемый им пар не содержит радионуклидов, и блок БДМГ-И100Д регистрирует только гамма-излучение внешнего фона. При разгерметизации парогенератора теплоноситель первого контура, содержащий радионуклиды, поступает в котловую воду парогенератора, а затем в пар. Далее пар проходит в паропровод. Таким образом, на блок БДМГ-ИЮОД, размещенный рядом с паропроводом негерметичного парогенератора, будет воздействовать одновременно гамма-фон и гамма-излучение от радионуклидов, содержащихся в паре. Частотный импульсный сигнал с выхода БДМГ-ИЮОД, обусловленный воздействием на него гамма-излучения, передается по кабелю связи на вход БУП. В описываемом случае физическим параметром, установленным проектной документацией, является мощность поглощенной дозы гамма- излучения, выраженная в единицах «Гр/ч». Проектной документацией также определены следующие параметры: пороговый уровень мощности поглощенной дозы, равный
1 мкГр/ч, и время реакции АРКТ (БУП) (время выработки управляющего сигнала) на возникновение аварийной ситуации, когда текущее значение мощности поглощенной дозы превысит пороговое значение в 1 мкГр/ч, равное 7 с. При превышении текущим значением мощности поглощенной дозы т порогового значения, АРКТ (БУП) должна выдать управляющий сигнал в управляющую систему безопасности АЭС на включение аварийной защиты реакторной установки. Таким образом, при разработке АРКТ (БУП) учитывались следующие проектные данные и технические данные блока БДМГ-И1000Д:
- время выработки управляющего сигнала (время реакции) Тп = 7 с;
- пороговая уставка Рп = 1 мкГр/ч;
- чувствительность блока БДМГ-И100Д Sync = 4,5 (имп/с)/(мкГр/ч);
- средний фоновый сигнал блока БДМГ-И100Д Рф составляет 0, 2 имп/с:
- мертвое время блока БДМГ-И100Д Тм = 1 ,8-10"5 с;
- соответственно пороговая частота Fn, рассчитанная по формуле (7) составит: Fn = 4,5 имп/с;
- основная погрешность блока БДМГ-И100Д Δ = 25% (0,25, в отн. ед. );
- частота на выходе кварцевого генератора тактовой частоты Fr = 337290 имп/с.
Тогда, используя формулы (5) и (6) рассчитаем коэффициент пересчета Кп делителя Д1 (8) и емкости входного NBX и таймерного Ντ счетчиков, в импульсах, счетчиков импульсов (6) соответственно:
- Кп = 74953;
- ΝΒχ = Ντ = 31 (1±0,25) ИМП.
Значения коэффициента деления КуПС делителя Д2 (1 1) УОН УПС и емкости Nync, пересчетной схемы Πι (12) УОН УПС, при которых достигается необходимый период Тупс проведения автоматической диагностики исправности УПС (3) и/или обрыва кабеля связи, можно определить из соотношения (10).
Nync' Купе = Fr' Тупс (Ю)
Для практических целей достаточно времени Тупс проведения автоматической диагностики, равного 60 с. Тогда, если выбрать коэффициент деления Купс делителя Дг (11) УОН УПС, равный 10000, то емкость Nync, пересчетной схемы Πι (12) УОН УПС будет равна 2024 имп.
Таким образом, заявленное изобретение обеспечивает возможность создания вариантов блока управления порогового, предназначенного для обработки входного частотного сигнала, поступающего от УПС; надежной и оперативной выработки сигнала управления режимом работы контролируемого объекта или технологического оборудования за счет использования в БУП одновременного подключения входного и таймерного цифровых счетчиков импульсов, выполненных на элементах «жесткой» логики без применения программируемых процессоров, к разным входам порогового RS-триггера и ко входам сброса друг друга, а также за счет своевременного выявления и устранения отказов в работе УПС за счет проведения автоматической диагностики возможного наличия неисправности УПС и/или обрыва кабеля связи, что в итоге обеспечивает повышение безопасности контролируемого объекта или технологического оборудования и эксплуатационных характеристик БУП.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования, характеризующийся тем, что содержит:
узел пороговый (2) и узел определения отсутствия входного сигнала (5) при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, и/или определения обрыва кабеля связи между упомянутым устройством (3) и пороговым блоком управления,
где узел пороговый (2) состоит из:
входного цифрового счетчика импульсов (6), выполненного с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал;
генератора тактовой частоты (7), выполненного с возможностью вырабатывания частотного сигнала, и делителя частоты (8), вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты (7);
таймерного цифрового счетчика импульсов (9), вход которого подсоединен к выходу делителя частоты (8), а выход подсоединен ко входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6);
порогового RS-триггера (10), вход R которого подсоединён к выходу входного цифрового счетчика импульсов (6) и входу сброса таймерного цифрового счетчика импульсов (9), вход S подсоединён к входу сброса входного цифрового счетчика импульсов (6) и к выходу таймерного цифрового счетчика импульсов (9), а выход является управляющим выходом порогового блока управления,
узел определения отсутствия входного сигнала (5) при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, и/или обрыва кабеля связи между упомянутым устройством (3) и пороговым блоком управления содержит: делитель частоты (11), вход которого соединен с выходом генератора тактовой частоты (7);
пересчетную схему (12), вход которой соединен с выходом делителя частоты (11); RS-триггер (13), вход S которого соединен с выходом пересчетной схемы (12), вход R выполнен с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, а выход является диагностическим выходом порогового блока управления;
причем вход входного цифрового счетчика импульсов (6) и вход сброса пересчетной схемы (12) выполнены с возможностью подсоединения к выходу устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал;
генератор тактовой частоты (7) совместно с делителем частоты (8) выполнен с возможностью установки частоты импульсов вырабатываемого сигнала,
таймерный цифровой счетчик импульсов (9) выполнен с возможностью установки его емкости так, чтобы время его заполнения было с заданной погрешностью равно времени полного заполнения входного цифрового счетчика импульсов (6) при поступлении на его вход с выхода устройства (3) частотного сигнала с частотой импульсов, соответствующей пороговому значению физического параметра и с заданной погрешностью равной пороговой частоте;
пороговый RS-триггер (10) выполнен с возможностью выработки управляющего сигнала при превышении значения входного частотного сигнала пороговой частоты, а управляющий сигнал предназначен для передачи его на исполнительные механизмы или технологическое оборудование для снижения физического параметра до нормативного значения или для сигнального оповещения или для изменения режима работы исполнительных механизмов или технологического оборудования в соответствии с заданным производственным процессом,
RS-триггер (13) узла определения отсутствия входного сигнала (5) при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал, и/или обрыва кабеля связи между упомянутым устройством (3) и пороговым блоком управления, выполнен с возможностью выработки статусного сигнала об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6), а пересчетная схема (12) и соединенный с ней делитель частоты (11) выполнены с возможностью задания интервала времени, по истечении которого RS-триггер (13) вырабатывает статусный сигнал, если на R-вход RS-триггера (13) за этот интервал времени не поступит хотя бы один импульс, что свидетельствует о неисправности устройства (3) и/или обрыве кабеля связи между устройством (3) и пороговым блоком управления.
2. Пороговый блок управления по п.1 , характеризующийся тем, что генератор тактовой частоты (7) совместно с делителем частоты (8) выполнен с возможностью выработки сигнала с частотой импульсов, соответствующей пороговому значению физического параметра и с заданной погрешностью равного пороговой частоте, а емкость таймерного счетчика импульсов (9) равна емкости цифрового счетчика импульсов (6).
3. Пороговый блок управления по п.1 , характеризующийся тем, что узел пороговый (2) содержит управляющее реле, вход которого подсоединен к выходу порогового RS-триггера (10), выполненное с возможностью срабатывания при поступлении сигнала с выхода входного цифрового счетчика (6) на вход R порогового RS-триггера (10).
4. Пороговый блок управления по п. 1 , характеризующийся тем, что узел определения отсутствия входного сигнала (5) при возникновении неисправности устройства (3) и/или обрыва кабеля связи между устройством (3) и пороговым блоком управления содержит статусное реле, вход которого подсоединен к выходу RS-триггера (13) упомянутого узла, и которое выполнено с возможностью срабатывания при поступлении на него статусного сигнала с выхода RS-триггера (13) об отсутствии частотного сигнала на входе входного цифрового счетчика импульсов (6).
5. Пороговый блок управления по п. п. 1-4, характеризующийся тем, что дополнительно содержит блок питания (14), соединенный с узлом пороговым (2) и узлом определения отсутствия входного сигнала при возникновении неисправности устройства (3), преобразующего воздействующий на него физический параметр в частотный сигнал.
6. Пороговый блок управления по п. п. 1-4, характеризующийся тем, что преобразованным устройством (3) физическим параметром является, по меньшей мере, один из следующей группы: мощность дозы, активность, поверхностная активность, объемная или удельная активность, плотность потока или поток ионизирующего излучения, расход среды, масса среды или тела, сила электрического тока, температура среды или тела, давление среды, скорость среды или тела, скорость вращения, сила, момент силы, световой поток, напряженность магнитного или электрического поля.
PCT/RU2018/000559 2017-08-25 2018-08-24 Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала WO2019039971A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130218A RU2661761C1 (ru) 2017-08-25 2017-08-25 Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала
RU2017130218 2017-08-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019039971A1 true WO2019039971A1 (ru) 2019-02-28

Family

ID=62917089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000559 WO2019039971A1 (ru) 2017-08-25 2018-08-24 Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2661761C1 (ru)
WO (1) WO2019039971A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112187847A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 克利万工业-电子有限公司 用于监视设备的方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1372789A (en) * 1972-08-10 1974-11-06 Pozdnikov V N Radioactive isotope sensor device
SU700862A1 (ru) * 1978-01-03 1979-11-30 Предприятие П/Я Р-6947 Адаптивный пороговый модуль
RU15802U1 (ru) * 2000-07-28 2000-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "НВП Центр - ЭСТАгео" Система контроля технологического процесса
RU2564626C2 (ru) * 2013-07-18 2015-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Магистрально-модульная вычислительная система

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1795803A1 (ru) * 1990-07-02 1996-09-27 Союзный научно-исследовательский институт приборостроения Способ непрерывного радиационного контроля герметичности технологического оборудования атомной станции

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1372789A (en) * 1972-08-10 1974-11-06 Pozdnikov V N Radioactive isotope sensor device
SU700862A1 (ru) * 1978-01-03 1979-11-30 Предприятие П/Я Р-6947 Адаптивный пороговый модуль
RU15802U1 (ru) * 2000-07-28 2000-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "НВП Центр - ЭСТАгео" Система контроля технологического процесса
RU2564626C2 (ru) * 2013-07-18 2015-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Магистрально-модульная вычислительная система

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112187847A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 克利万工业-电子有限公司 用于监视设备的方法和装置
CN112187847B (zh) * 2019-07-03 2024-04-05 克利万工业-电子有限公司 用于监视设备的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2661761C1 (ru) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8315836B2 (en) Radiation measuring device and diagnostic method thereof
Coble et al. A review of sensor calibration monitoring for calibration interval extension in nuclear power plants
KR101260936B1 (ko) 열출력 자동보정기능이 구비된 디지털 노외핵계측계통 시스템
JP6072977B2 (ja) 放射線モニタ
WO2019039971A1 (ru) Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования с функцией диагностики входного сигнала
KR20060047258A (ko) 방사선량 검출기 및 방사선량계
CN109817360B (zh) 预测核热功率偏差及RPN系统Gk参数走势的预测方法
RU2660646C1 (ru) Пороговый блок управления режимом работы исполнительного механизма или технологического оборудования
Coble et al. Calibration monitoring for sensor calibration interval extension: Identifying technical gaps
JP6066835B2 (ja) 放射線測定装置
Pyayt et al. Data-driven modelling for flood defence structure analysis
RU2661451C1 (ru) Аппаратура радиационного контроля технологического процесса (аркт)
JP6523877B2 (ja) 原子炉計装システム及び原子炉
CN104347126B (zh) 核电站堆芯功率象限倾斜因子的显示方法和装置
Coble et al. Online sensor calibration assessment in nuclear power systems
Taymanov et al. Intelligent measuring instruments. Maximum reliability of measurement information, minimum metrological maintenance
RU2727072C1 (ru) Способ выявления разгерметизации технологического оборудования на ранней стадии путем снижения значения минимально детектируемой активности жидкости радиометрической установки (варианты)
JP2008014705A (ja) 原子炉モニタ装置
JP6892340B2 (ja) 放射線モニタリングシステムおよび放射線モニタリング方法
JP2004077124A (ja) リサイクル燃料の貯蔵システム
JPS62228962A (ja) 計数率計
JP6416039B2 (ja) 放射線検出装置
JPH06130177A (ja) 原子炉監視装置
McNelles et al. Lab-Scale Design, Demonstration and Safety Assessment of an FPGA-Based Post Accident Monitoring System for Westinghouse AP1000 Nuclear Power Plants
Srivastava Electronics in nuclear power programme of India—An overview

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18848195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18848195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1