Стенд имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины ядерного реактора

Полезная модель относится к области атомного машиностроения и может быть использована для имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) ядерного реактора.

Стенд имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) ядерного реактора состоит из двух автономных имитационно-технологических каналов (ИТК1 и ИТК2), предназначенных соответственно для измерения технологических параметров рабочей среды РЗМ и для измерения перемещения ее захвата. Стенд имеет автоматизированную систему управления калибровкой измерительных каналов РЗМ. Каждый измерительный канал стенда включает в свой состав датчик метрологической характеристики, нормирующие преобразователи, преобразователи АЦП и ЦАП входного и выходного сигнала датчика, подключенного к контроллеру, связанного с устройством отображения результатов измерения, а также линией связи интерфейсом ProfiBus с компьютером верхнего уровня. В этот же компьютер поступают выходные аналогичные сигналы с идентичных измерительных каналов РЗМ, где они сравниваются между собой, аналитически рассчитывается корректировочный коэффициент их соотношения и вычисляется погрешность измерения каналов РЗМ.

Стенд проводит имитационную калибровку измерительных каналов РЗМ в условиях, приближенным к реальной работе технологических каналов ядерного реактора.

Полезная модель позволит повысить степень достоверности готовности РЗМ к перегрузке топлива ядерного реактора.

5 з.п. ф-лы, илл.8

Полезная модель относится к области атомного машиностроения и может быть использована для имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) ядерного реактора.

Известен участок для моделирования переходного процесса в ядерном реакторе, который включает, по крайней мере, один нагреватель, теплогидравлически имитирующий активную зону реактора, и имеющий несколько зон с независимым регулированием энерговыделения, как по длине, так и по его периметру.

Регулирование энерговыделения в зонах нагревателя осуществляется посредством вычислительного устройства, работающего в режиме реального времени и использующего данные о температуре омываемой теплоносителем поверхности нагревателя. В одном или нескольких сечениях экспериментального участка проводят измерение объемного паросодержания или плотности теплоносителя. Полученную информацию о паросодержании теплоносителя вместе с результатом расчета температур элемента конструкции активной зоны используют в нейтронно-физическом расчете кинетики ядерного реактора. Выходные данные такого расчета используются при решении уравнения теплопроводности для имитируемого элемента конструкции активной зоны реактора.

Посредством вычислительного устройства компенсируют различие в рассчитанных величинах плотности тепловых потоков на омываемых теплоносителем поверхностях нагревателя и имитируемого им элемента конструкции активной зоны. (см. Патент RU 2044347 G21С 17/06, G05B 17/02, опубликован 20.09.1995 г.).

Данное изобретение решает иную задачу, чем предлагаемая полезная модель, а именно оно решает задачу имитации активной зоны реактора посредством экспериментального участка и направлено на точное определение величины объема паросодержания или его плотности, используемой в дальнейшем для расчета мощности внутренних источников тепла, и не может быть использовано в силу своего назначения в качестве стенда для имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины технологического канала ядерного реактора.

Известно также калибровочное устройство датчика давления, которое содержит блок электронных схем обработки информации с блоком памяти, испытуемым датчиком давления, источники давления и температуры, соединенные с цифровым контроллером определения характеристик. Источник давления выбран с возможностью подачи выбранного давления в испытуемый датчик давления в ответ на сигнал управления, поступающий от цифрового контроллера определения характеристик. Источник температуры также управляется цифровым контроллером определения характеристик и предназначен для управления температурой блока электронных схем. В ответ на приложенное давление блок электронных схем обработки информации обеспечивает выходной сигнал, поступающий в цифровой контроллер определения характеристик. Этот выходной сигнал связан с выходным сигналом, поступающим от испытуемого датчика давления, и может быть получен непосредственно от этого датчика давления, либо может представлять собой выходной сигнал, сформированный блоком электронных схем обработки информации, который расположен после датчика давления. В ходе процесса определения характеристик цифровой контроллер устанавливает температуру блока электронных схем обработки информации, равной требуемой, используя источник температуры. На испытуемый датчик давления, входящий в блок электронных схем обработки информации, подается требуемое давление, используя источник давления. Выходной сигнал, поступивший от блока электронных схем обработки информации, сохраняется в памяти цифрового контроллера определения характеристик. После чего аналогичным образом на испытуемый датчик давления подают несколько раз различное требуемое давление, и в блоке памяти цифрового контроллера сохраняются все типы данных измерений. При этом цифровой контроллер определения характеристик создает коэффициенты для полинома на основе собранных данных, хранящихся в его блоке памяти. Коэффициенты полинома получают, исходя из различия между реальным приложенным давлением и выходным сигналом, поступившим от блока электронных схем обработки информации, и с учетом его температуры, коэффициенты сохраняются в памяти блока электронных схем обработки информации. При последующей работе коэффициенты сохраняются и применяется полином, использованный при определении характеристик, к выходному сигналу испытуемого датчика давления для корректировки ошибок в измеренном давлении. (см. Патент RU на изобретение 2358250, МПК GO127/00, опубликован 10.11.2007 г. Однако и это калибровочное устройство датчика давления ввиду ограниченности его применения не может быть использовано в сложных условиях работы РЗМ при разгрузке и загрузке топлива в технологический канал ядерного реактора.

Таким образом, рассмотренные выше аналоги решают каждый из них свои узкие специфические задачи и не могут быть применены для имитационной комплексной калибровки метрологических измерительных каналов разгрузочно-загрузочных машин из-за имеющихся сложных условий в зоне перегрузки ядерного топлива, и в силу этого не могут быть использованы в качестве прототипа заявляемой полезной модели.

Задача повышения степени безопасности работы РЗМ при перегрузке топлива из технологического канала ядерного реактора решается путем создания стенда имитационной калибровки измерительных каналов РЗМ, обеспечивающего повышение точности измерения метрологических характеристик измерительных ее каналов.

Технический результат - повышение степени безопасности работы РЗМ при перегрузке топлива из ядерного реактора достигается тем, что применяемый для имитационной калибровки измерительных каналов ее системы управления стенд имеет в наличии два автономных имитационно-технологических канала (ИТК1 и ИТК2), включающих устройства исполнения функций, свойственных оборудованию канала ядерного реактора, измерительные каналы метрологических характеристик, аналогичные измерительным каналам РЗМ, и автоматизированную систему управления, снабженную аппаратно-программными средствами. При этом ИТК1, предназначенный для измерения технологических параметров рабочей среды РЗМ, содержит корпус в виде колбы с верхней, имеющей центральное отверстие, и нижней герметично смонтированными крышками, а также присоединенные к его верхней крышке кожух и оболочку, в полости которых размещены имитатор винтовой пробки с хвостовиком, соединенным с имитатором подвески, полый вал, установленный с возможностью вращения, и пропущенный на проход через центральное отверстие верхней крышки колбы, одним концом входит в зацепление с имитатором винтовой пробки, а на другом его конце уже в полости колбы установлен датчик оборотов с загрузочным фрикционного типа устройством, а на втулке, охватывающей этот полый вал и соединенной с ним шлицами, закреплен между верхней крышкой и колбой датчик момента, причем второй конец имитатора подвески, проходя через полые вал, втулку и колбу жестко связан со штоком гидроцилиндра, соединенного с двумя датчиками силы, установленными на нижней крышке, там же, но с наружной ее стороны оборудован трубопровод со сливным клапаном и расходомером. Измерители же датчиков давления и температуры установлены на наружной поверхности колбы.

Предназначенный для измерения перемещения захвата РЗМ, ИТК2 включает в свой состав пространственный корпус, имитатор обоймы технологического канала, имитатор пробки с хвостовиком, электромагнитную муфту, лазерный датчик, индуктивный датчик положения и индуктивный датчик перемещения, инклинометр и контроллер, причем имитатор пробки имеет проточку для удержания подвижной части при помощи штока муфты, при этом ИТК1 и ИТК2 совмещены между собой, как электрически, так и программно, поскольку имеют общий пульт оператора и единый компьютер управления верхнего уровня. Каждый из имеющихся каналов установлен в индивидуальные гнезда. Предлагаемый стенд имеет в своем составе измерительные каналы, аналогичные измерительным каналам РЗМ, а именно: канал измерения усилия на захвате, канал измерения момента на ключе герметизации, канал измерения числа оборотов ключа герметизации, канал измерения расхода конденсата из скафандра в технологический канал, канал измерения давления в скафандре РЗМ, канал измерения величины перемещения захвата РЗМ.

Причем каждый измерительный канал включает в свой состав датчик метрологической характеристики, интерфейсную связь. Преобразователи сигналов, поступающих от датчиков в контроллер и устройство отображения полученной информации.

В целом же автоматизированная система управления стенда составлена из контроллеров измерительных каналов с отображением результатов измерений метрологических характеристик на индикаторе панели оператора, связанного интерфейсом со стойкой пульта управления стендом в составе компьютера (сервера), укомплектованного блоком ввода информации, дисплеем, принтером и блоками интерфейса для ввода выходных сигналов каналов РЗМ, при этом контроллеры, панель оператора и компьютер снабжены средствами программного обеспечения. Условиями, максимально приближенными к реальной перегрузке ядерного реактора, являются, в частности, наличие конденсата в скафандре машины под рабочим давлением, имитация расхода конденсата из скафандра в технологический канал при разгерметизации и температура.

При поверке измерительных каналов стенда в качестве эталонных средств измерения используют датчики измерения температуры, давления, перемещения захвата и расхода конденсата, а также образцовые средства измерения усилия и момента, соединенные с блоком нормирующих преобразователей.

Стенд имитационной калибровки измерительных каналов системы управления РЗМ ядерного реактора является новым, так как в источниках информации, в том числе и в Интернете аналогичный стенд по конструктивному исполнению и назначению не обнаружен, поэтому и совокупность признаков формулы полезной модели является новой.

Для реализации полезной модели заявителем разработан техно-рабочий проект, в котором описаны конструктивное решение стенда, указан принцип его действия, а также разработаны его технологическое и программное обеспечение и изложены основные его технические характеристики, которые подтверждают достижение технического результата, указанного в описании заявки, что соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».

Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг.1 показано размещение оборудования каналов стенда, на фиг.2 изображен общий вид имитационно-технологического канала 1 (ИТК1), на фиг.3 - общий вид имитационно-технологического канала 2 (ИТК2), а на фиг.4 отражена общая структурная схема управления стендом, на фиг.5, 6, 7 показаны соответственно структурные схемы управления ИТК1, ИТК2 и компьютера верхнего уровня пульта управления стендом, на фиг.8 изображен увеличенный механизм вращения имитатора винтовой пробки.

Стенд имитационной калибровки измерительных каналов системы управления РЗМ ядерного реактора конструктивно и технологически состоит из двух работающих автономно отдельных имитационно-технологических каналов 1 и 2 (ИТК1 и ИТК2), которые размещены в соответствующих гнездах 3 и 4 (фиг.1 и 4).

ИТК1, предназначенный для измерения технологических параметров рабочей среды РЗМ, выполняет калибровку следующих измерительных каналов системы управления РЗМ в условиях, максимально приближенных к условиям перегрузки ядерного реактора:

- канала измерения усилий на захвате (Fз);

- канала измерения момента на ключе герметизации (Мкг);

- канала измерения оборотов ключа герметизации (N об/мин);

- канала измерения расхода из скафандра в канал РЗМ (Qж);

- канала измерения давления в скафандре РЗМ (Pж) (фиг.5).

Для выполнения этих функций ИТК1 содержит корпус в виде колбы 5 с верхней, имеющей центральное отверстие 6, и нижней герметично смонтированными крышками 7 и 8, а также присоединенные к его верхней крышке 7 кожух 9 и оболочку 10, в полости 11 которых размещены имитатор 12 винтовой пробки с хвостовиком 13, соединенным с имитатором 14 подвески технологического канала ядерного реактора, полый вал 15, установленный с возможностью вращения, и пропущенный на проход через центральное отверстие 6 верхней крышки 7 колбы 5, одним концом входит в зацепление с имитатором 12 винтовой пробки, а на другом его конце, в полости колбы 5 установлен датчик 16 оборотов имитатора 12 винтовой пробки с загрузочным фрикционного типа устройством 17, а на втулке 18, охватывающей полый вал 15 и соединенной с ним шлицами (на фиг. не показаны), закреплен между верхней крышкой 7 и колбой 5 датчик 20 момента. Причем второй конец имитатора 14 подвески, проходя через полые вал 15 и втулку 18 в колбе 5, жестко связан муфтой 19 со штоком 21 гидроцилиндра 22, соединенного с двумя датчиками 23 и 24 силы, установленными на нижней крышке 8, а на ее наружной стороне оборудован трубопровод 25 со сливным клапаном 26 и расходомером 27. Измерители 28 и 29 соответственно датчика 30 давления и датчика 31 температуры установлены на наружной поверхности 32 колбы 5. Возможность вращения полого вала 15 в оболочке 10 и кожухе 9 обеспечивается зацеплением его шлицевых пазов с выступами, имеющимися на нижней части имитатора 12 винтовой пробки и использованием подшипника качения 33. Втулка 18 вращается также с использованием подшипника качения 34, при этом в зазоре этого подшипника обеспечивается свободный проход конденсата из скафандра РЗМ в колбу 5 гнезда 1. Кожух 9 является внешней оболочкой, удерживающей давление, передаваемое из скафандра РЗМ в колбу 5, которое составляет 80 кг/см² при температуре конденсата от +10 до +90°С.

Ход штока 21 гидроцилиндра 22 должен быть не менее 750 мм. Убранный шток 21 соответствует состоянию загерметизированного технологического канала ядерного реактора.

Имитатор 14 подвески представляет собой тягу, с нанесенной на ее концах резьбой, для соединения с имитатором 12 резьбовой пробки и штоком 21 гидроцилиндра 22. Стыковочный патрубок 35 РЗМ с ее захватом 36 обеспечивает надежную герметизацию при их соединении с хвостовиком 13 имитатора 12 винтовой пробки.

Имитатор 12 винтовой пробки в верхней части соответствует по конструкции штатной винтовой пробке РЗМ и аналогичным образом соединяется со штатной запорной винтовой пробкой 37.

Кожух 9 и оболочка 10 крепятся к фланцу 38 жестко, а оболочка 10 имеет диаметр, соответствующий диаметру верхней обоймы технологического канала, при этом фланец 38 снабжен элементами крепления к плите помещения, а внешняя втулка 39 датчика 20 момента крепится к верхней крышке 7. В качестве датчика 20 момента используется статический тензометрический моментомер, а датчик 16 оборотов основан на применении индукционных датчиков, определяющих положение полюсов ротора. Датчики 30 и 31 давления и температуры также основаны на известных принципах измерения этих параметров. Основными параметрами при герметизации и разгерметизации ТК ядерного реактора являются прилагаемые усилие и момент на ключе герметизации, однако, измерение остальных параметров, таких как давление, температура и расход конденсата также имеют немаловажное значение для определения степени готовности РЗМ к перегрузке топлива из ядерного реактора.

Так измерение давления, расхода конденсата из скафандра в ТК и температуры конденсата относится к вспомогательным параметрам, но значение давления в колбе (80 кг/см²) необходимо для коррекции аддитивной составляющей погрешности измерителей усилия и измерителей момента, а также для контроля процесса заполнения колбы 5 конденсатом.

Значение температуры в колбе 5 необходимо для контроля рабочей температуры жидкости в колбе 5 с целью исключения дополнительных температурных погрешностей, а измерение ее расхода позволяет выполнить калибровку расходомера РЗМ и проконтролировать опорожнение системы скафандр-колба по завершении калибровки.

Таким образом, ИТК1 максимально оснащен устройствами, свойственными оборудованию технологического канала ядерного реактора, такими как имитатором винтовой пробки 12, имитатором подвески 14, имитатором обоймы технологического канала и идентичными каналами измерения метрологических характеристик РЗМ. Корпус колбы 5 установлен в поддерживающей раме 40.

Ввиду сложной технической реализуемости из-за наличия в колбе 5 конденсата и высокого давления установить образцовое средство измерения перемещения захвата РЗМ в гнездо 1 стенда оказалось невозможным, поэтому возникла техническая необходимость в создании другого имитационно-технологического канала - ИТК2 в отдельном гнезде 4 с эталонными средствами измерения перемещения захвата 36 РЗМ.

Механическая часть ИТК2, выполненная как единый съемный модуль 41, монтируется в гнезде 4 с помощью рамы 42, помещенной в проеме плиты 43. Съемный модуль 41 необходим для расширения функциональных возможностей гнезда 4, в частности, для установки в нем отдельного прибора для контроля вертикальности скафандра РЗМ.

Съемный модуль 41, как составная основная часть ИТК2, содержит имитатор 44 обоймы ТК реактора, имитатор 45 пробки с держателем 46 и хвостовиком 13, электромагнитную муфту 47, лазерный дальномер 48, индуктивный датчик 49 положения захвата 36 и контактный индуктивный датчик 50 его перемещения. Имитатор 45 пробки имеет проточку 51 для удержания его подвижной части при помощи штока 52 электромагнитной муфты 47. Инклинометр 53 и контроллер 55 с индикатором 54 размещаются в непосредственной близости от дальномера 48 и датчика 49 (фиг.3).

ИТК2 имеет три канала (L₀, L₁ и L₂) для измерения и контроля перемещения захвата 36 РЗМ (фиг.6):

- канал определения нулевой точки отсчета начального положения захвата 36 РЗМ с использованием индуктивного датчика 49 положения (L₀);

- канал, предназначенный для точного измерения момента подъема и опускания захвата 36 в пределах до 100 мм, реализуемый с использованием контактного индуктивного датчика 50 (L₁);

- канал, предназначенный для измерения перемещения захвата 36 во всем диапазоне его движения от 0 до 25 м (L₂). Осуществляется с помощью лазерного датчика 48 (L₂).

Точное позиционирование лазерного дальномера 48 относительно имитатора пробки 45 производится при помощи инклинометра 53, который предназначен для двухосевого высокоточного измерения угла наклона. Контактный индуктивный датчик 50 служит для определения текущего положения захвата 36 в диапазоне от 0 до 100 мм с точностью измерения в пределах ±0,2 мм.

ИТК1 и ИТК2 совмещены между собой, как электрически, так и программно, поскольку в целом схема управления работой стенда включает общую для обоих ИТК панель 56 оператора, связанную с контроллерами 55, 57, 58 и 59 измерительных каналов (Fз, Мкг, Рж, Т°С, Моб/мин, Qж, L₀, L₁, L₂) и подключенную к компьютеру 60 верхнего уровня, которые снабжены средствами программного обеспечения (фиг.5). ИТК1 и ИТК2 соединены с панелью 56 оператора, установленной в электрошкафу 61, через последовательный интерфейс 62, а связь их с компьютером 60 верхнего уровня осуществляется при помощи стандартного протокола 63 ProfiBus.

Панель 56 оператора имеет устройство 64 отображения полученной с измерительного канала информации. Каждый измерительный канал стенда включает в свой состав датчик измерения метрологической характеристики, при необходимости нормирующий преобразователь 65, преобразователи АЦП и ЦАП входного и выходного сигнала датчика, например датчика силы 23, подключенного к контроллеру 57, связанного с устройством 64 отображения информации результатов измерения исходного параметра и линией связи 63 ProfiBus с панелью 56 оператора и компьютером 60 верхнего уровня.

Контроллер 55 измерительного канала перемещения захвата 36 проводит снятие информации о силе, давлении и моменте, сохраняет в своей памяти их текущие значения, осуществляет расчет значений усилия и момента с учетом давления, преобразует результаты расчетов в нормализованный токовый сигнал и передает его на внешний индикатор 64, выполняет передачу результатов измерения на панель 56 оператора, установленную в электрошкафу 61, и по окончании измерений проводит передачу накопленной информации в компьютер 60.

Контроллеры 57 и 58 выполняют основные операции измерения метрологических характеристик измерительных каналов РЗМ, а контроллер 59 связан с измерением температуры конденсата в колбе 5, оборотов ключа герметизации и объема жидкости, поэтому в составе его измерительных каналов отсутствуют нормирующие преобразователи.

Подобное оснащение всех измерительных каналов стенда и выполняемые ими операции по совокупности со средствами автоматизации и программного обеспечения позволяет реализовать автоматизированное тарирование измерительных каналов системы управления РЗМ.

Управление процессом автоматической калибровки метрологических характеристик измерительных каналов РЗМ осуществляется с пульта 66 стенда, оформленного в виде операторской стойки 67 с компьютером 60 верхнего уровня, снабженного блоками питания 68 и ввода информации 69, принтером 70 и дисплеем 71, а также имеющего модули 72 и 73 ввода в него через интерфейсный блок 74 нормированных сигналов с системы управления РЗМ. Сигналы с РЗМ через модули 72 и 73 ввода нормированных сигналов, интерфейсный блок 74 поступают с системы управления РЗМ в компьютер 60 верхнего уровня (фиг.4 и фиг.7).

Блок ввода информации 69 также позволяет вводить в компьютер 60 выходные сигналы измерительных каналов системы управления РЗМ:

- выходные сигналы двух каналов устройства контроля сил (УКС);

- выходной сигнал канала измерения момента на ключе;

- выходной сигнал измерителя оборотов ключа герметизации;

- выходной сигнал измерителя перемещения захвата;

- выходной сигнал датчика расхода конденсата через скафандр РЗМ;

- выходной сигнал датчика давления в скафандре.

Связь компьютера 60 с гнездами 3 и 4 проводится с помощью интерфейса 63 ProfiBus, из этого следует, что компьютер 60 операторской стойки 67 связан как с компьютером стойки управления РЗМ (на фиг. не показан), так и со всеми четырьмя контроллерами 55, 57, 58 и 59 измерительных каналов стенда, что позволяет оперативно осуществлять имитационную калибровку метрологических характеристик каналов РЗМ с учетом реальных функций преобразования и определения составляющих погрешностей в зависимости от влияющих факторов, к числу которых относятся наличие в колбе 5 ИТК1 конденсата под давлением до 80 кг/см² и температурой от +10 до +90°С, характерных для ТК ядерного реактора.

Таким образом, автоматизированная система управления стендом включает в свой состав аппаратно-программные средства обеспечения его функционирования, а именно четыре контроллера 55, 57, 58 и 59, составляющими измерительные каналы стенда и соединенные с компьютером 60, на вход которого подают нормированные сигналы измерительных каналов РЗМ, устройства отображения информации и средства программного управления.

Поверка датчиков измерительных каналов стенда проводится с использованием эталонных средств измерения, в частности эталонных датчиков измерения температуры, давления, перемещения захвата и расхода конденсата, а также образцовых средств измерения усилия и момента, возникающих на ключе герметизации.

Стенд имитационной калибровки сквозных измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины ядерного реактора работает следующим образом.

Разгрузочно-загрузочная машина при работе со стендом проводит в автоматическом режиме имитационные операции «герметизации-разгерметизации» колбы 5 путем вывинчивания или завинчивания ее имитационной пробки захватом 36 с его приводом (ключ герметизации), а также имитацию режима «извлечение - установка ТВС» в колбу 5 и наоборот удаление из нее в известном штатном порядке.

В исходном состоянии разгрузочно-загрузочную машину поочередно наводят на ИТК1 и ИТК2, и посредством смыкания захвата 36 РЗМ с хвостовиком 13 винтовой пробки 12, соединенной с имитатором 14 подвески проводят их установку, подключают соединительный кабель к кабелю РЗМ и к сети питания, устанавливают исходное состояние гидроцилиндра 22, а также проверяют наличие сигналов с датчика 16 оборотов, датчика 20 момента, датчиков 23 силы, датчиков 21 и 22 соответственно температуры и давления, показатели измерительных характеристик которых должны быть равны нулю и температуре окружающей среды.

В этом случае компьютер 60 выдает положение «норма» для включения стенда в работу, после чего оператор РЗМ герметизирует стыковочный патрубок 35 с оболочкой 10, накладывает ключ герметизации, вводит шлицевые выступы имитатора 12 винтовой пробки в паза полого вала 15, обеспечивая их сцепление, заполняет скафандр конденсатом под номинальным давлением. Заполнение колбы 5 отмечается по показаниям датчика 28 давления. Затем на моментомере РЗМ (на фиг. не показан) устанавливаются различные нагрузки в пределах от 100 до 500 кгсм и производится имитация герметизации колбы 5, при этом происходит регистрация перемещения захвата 36, показаний датчика 20 момента стенда и моментомера РЗМ, измерителя усилия на 36 РЗМ и выходного сигнала УКС. При значении оборотов имитатора 12 винтовой пробки при разгерметизации, равному заданному, подается сигнал на гидросистему для имитации расхода конденсата из скафандра РЗМ в ТК. Имитация расхода выполняется в течение одной минуты. При этом регистрируется значение сигнала на выходе расходомера РЗМ и расходомера 27 стенда. Завершив разгерметизацию, выполняют имитацию режима «извлечение - установка ТВС», при этом привод ключа герметизации останавливают, шток 21 гидроцилиндра 22 фиксируется. Приводом захвата 36 выполняется движение на извлечение имитатора 14 подвески. Выполняется регистрация сигнала с выходов УКС РЗМ и сигналов датчиков 23 и 24 силы стенда. После проведения эксперимента, стенд возвращается в исходное состояние путем сбрасывания давления в скафандре РЗМ, слива из него конденсата через колбу 5 гнезда 3 стенда, а конкретнее через трубопровод 25, клапан 26 и расходомер 27. Сбросив давление, выключают оборудование и производят расстыковку соединительного кабеля РЗМ и стенда. Подготовка к калибровке измерительных каналов (L₀, L₁ и L₂) гнезда 4 проводится следующим образом. Предварительно наводится РЗМ на имитатор 45 пробки канала гнезда 4, подключается кабель к интерфейсному разъему в кабине РЗМ, включают стойку 67, проводят тестирование готовности оборудования, выбирают программу контроллера 55 для гнезда 4. С помощью инклинометра 53 проводят позиционирование лазерного дальномера 48 в двух плоскостях, затем выдается сигнал на опускание электромагнитной муфты 47 для направления захвата 36 вверх на малой скорости и производят регистрацию выходного сигнала с системы управления РЗМ и контроллера 57 гнезда 3 в компьютере 60 пульта 66 управления. По достижении верхней точки, захват опускают до срабатывания бесконтактных индуктивных датчиков 49 и 50. Вся поступившая информация по измерительным каналам L₀, L₁, L₂ обрабатывается программно компьютером 60.

Получив выходные сигналы с измерительных каналов РЗМ и одноименные выходные сигналы с контроллеров 55, 57, 58 и 59 измерительных каналов (Fз, Мкг, Pж, Т°С, Nоб/мин, Qж, а затем L₀, L₁ , L₂) работающего стенда, компьютер 60 определяет реальные функции преобразования соотношения этих сигналов, а также вычисляет систематические составляющие погрешности в зависимости от влияющих факторов (давления, усилия, температуры и т.д.), при этом выводятся функциональные зависимости одноименных пар метрологических характеристик.

Данные функциональные зависимости попарно синхронизируются и на каждую синхронизируемую пару в два этапа строят графики. Разность между функциями, синхронизированными на первом этапе, даст значение суммарной погрешности, включая динамическую; разность между функциями, полученными на втором этапе - только статистическую погрешность.

Для проведения автоматизированной градуировки измерителей РЗМ проводят для всех парных функций вычисление значений погрешностей измерений, результат которых выводится на экран дисплея 71 и поступает на печать в принтер 70. В стенде регистрируется в наглядной форме и другая важная для процесса имитационной калибровки информация, в частности в стенде реализовано несколько уровней регистрации информации.

На нижнем уровне задействована оперативная память в аппаратуре ИТК1 и ИТК2, позволяющая регистрировать в реальном масштабе времени такие параметры, как усилие на захвате, момент на ключе герметизации, обороты ключа герметизации и перемещение захвата, получаемые на выходе измерительных каналов стенда.

На верхнем уровне, в компьютере 60 в стойке 67 оператора, регистрируется следующая информация:

- диаграмма усилия на захвате/обороты ключа герметизации;

- диаграмма момента на ключе герметизации/обороты ключа герметизации.

- зависимости для выходных сигналов измерительных каналов РЗМ и стенда;

- результаты вычисления погрешностей по всем зависимостям после всех этапов синхронизации;

- функции преобразования измерительных каналов РЗМ.

Автоматизация управления калибровкой измерительных каналов системы управления РЗМ обеспечивается наличием в стенде четырех контроллеров 55, 57, 58 и 59, а также компьютером 60 верхнего уровня, имеющими каждый свое программное обеспечение, решающее свое индивидуальное назначение, в частности программы контроллеров обеспечивают:

- снятие информации о параметрах, измеряемой датчиками метрологической характеристики;

- сохранение в своей памяти значения этих параметров;

- расчет значения этих параметров с учетом имеющихся факторов;

- преобразование результатов расчета в нормализованный токовый сигнал и передача его на индикатор;

- передачу результатов измерения на панель оператора;

- передачу по окончании измерений накопленной информации в компьютер 60 верхнего уровня.

Компьютер 60 со своим программным обеспечением отслеживает входящие нормированные сигналы управления РЗМ и с измерительных средств каналов стенда ИТК1 и ИТК2, а по окончании испытаний позволяет перенести в память данные с контроллеров 55, 57, 58 и 59, после чего произвести сравнение и обработку полученных данных и напечатать протокол испытаний. Полученные распечатанные данные анализируют и по результатам анализа имеющихся систематических погрешностей судят о степени готовности РЗМ к безопасной перегрузке топлива из технологического канала ядерного реактора, кроме того, на основе изучения градиентов полученных функций соотношения метрологических характеристик измерительных каналов РЗМ и стенда проводят диагностику состояния РЗМ и прогнозируют возможность отказов ее элементов.

После завершения всех имитационных калибровочных действий ИТК2 оборудование гнезда 4 дистанционно отключается, и стенд в целом возвращается в исходное состояние.

Предлагаемый стенд автоматической имитационной калибровки измерительных каналов системы управления РЗМ позволит повысить точность измерения метрологических характеристик давно эксплуатируемых и не подлежащих по конструктивным соображениям замене измерительных каналов РЗМ, а следовательно, и обеспечить ее надежность в работе, т.е. повысить степень безопасности при перегрузке топлива из технологического канала ядерного реактора.

Информация, принятая во внимание при оформлении заявки.

1. Авторское свидетельство СССР 711904 G21C 17/06 опубл. 15.10.81 г.

2. Авторское свидетельство СССР 776344 G21С 17/06 опубл. 20.03.93 г.

3. Патент РФ 2126534 G01L 27/00 опубл. 20.02.1999 г.

4. Патент РФ 2168776 G21C 17/00 опубл. 10.06.2001 г.

5. Патент РФ 2193244 G21С 15/00 опубл. 20.11.2002 г.

6. Патент РФ 2193765 G01L 5/04 опубл. 27.11.2002 г.

7. Патент РФ 2273834 G01L 27/00 опубл. 10.04.2006 г.

1. Стенд имитационной калибровки измерительных каналов системы управления разгрузочно-загрузочной машины (РЗМ) ядерного реактора, характеризующийся наличием двух автономных имитационно-технологических каналов (ИТК1 и ИТК2), включающих устройства исполнения функций, свойственных оборудованию канала ядерного реактора, измерительные каналы метрологических характеристик, аналогичные измерительным каналам РЗМ, и автоматизированную систему управления, снабженную аппаратно-программными средствами, при этом ИТК1, измеряющий технологические параметры работы РЗМ, содержит корпус в виде колбы с верхней, имеющей центральное отверстие, и нижней герметично смонтированными крышками, а также присоединенные к его верхней крышке кожух и оболочку, в полости которых размещены имитатор винтовой пробки с хвостовиком, соединенным с имитатором подвески, полый вал, установленный с возможностью вращения и пропущенный на проход через центральное отверстие верхней крышки колбы, одним концом входит в зацепление с имитатором винтовой пробки, а на другом его конце в полости колбы установлен датчик оборотов с загрузочным фрикционного типа устройством, а на втулке, охватывающей этот полый вал и соединенной с ней шлицами, неподвижно закреплен между верхней крышкой и колбой датчик момента, причем второй конец имитатора подвески, проходя через полые вал и втулку, в колбе жестко связан со штоком гидроцилиндра, соединенного с двумя датчиками силы, установленными на нижней крышке, там же, но с наружной ее стороны оборудован трубопровод со сливным клапаном и расходомером, измерители же датчиков давления и температуры установлены на наружной поверхности колбы, а ИТК2, выполняющий измерение перемещения захвата РЗМ, включает в свой состав пространственный корпус, имитатор обоймы технологического канала, имитатор пробки с хвостовиком, электромагнитную муфту, лазерный датчик, индуктивный датчик положения и индуктивный датчик перемещения захвата, инклинометр и контроллер, причем имитатор пробки имеет проточку для удержания подвижной части при помощи штока муфты, при этом ИТК1 и ИТК2 совмещены между собой как электрически, так и программно, поскольку имеют общую панель оператора, связанную с контроллерами измерительных каналов и единым компьютером управления верхнего уровня, снабженными средствами программного обеспечения.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что каждый имитационно-технологический канал размещен в отдельном установочном гнезде.

3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что для выполнения калибровки измерительных каналов РЗМ он имеет в своем составе канал измерения усилия на захвате, канал измерения момента на ключе герметизации, канал измерения числа оборотов ключа герметизации, канал измерения давления в скафандре, канал измерения расхода конденсата из скафандра в технологический канал, канал измерения величины перемещения захвата РЗМ.

4. Стенд по пп.1 и 3, отличающийся тем, что каждый измерительный канал включает в свой состав датчик метрологической характеристики, интерфейсную связь, преобразователи сигналов, поступающих в контроллер и устройство отображения полученной информации.

5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что его автоматизированная система управления составлена из контроллеров измерительных каналов с отображением результатов измерений метрологических характеристик на индикаторе панели оператора, связанных интерфейсом со стойкой оператора в составе компьютера (сервера), укомплектованного блоком ввода информации, дисплеем, принтером и блоками интерфейса для ввода выходных сигналов измерительных каналов РЗМ, при этом контроллеры, панель оператора и компьютер снабжены индивидуальными средствами программного обеспечения.

6. Стенд по п.1, отличающийся тем, что имитатор винтовой пробки снабжен выступами, которые входят в зацепление с пазами полого вала вращения датчика оборотов.