Attention Microfiche User,

The original document from which this microfiche was made wasfound to contain some imperfection or imperfections that reducefull comprehension of some of the text despite the good technicalquality of—the microfiche itself. The imperfections nay be:

- missing or illegible pages/figures- wrong pagination- poor overall printing quality, etc.

We normally refuse to microfiche such a document and request areplacement document (or pages) from the National INI S Centreconcerned. However, our experience shows that nany months passbefore such documents are replaced. Sometimes the Centre is notable to supply a better copy or, in some cases, the pages that weresupposed to be missing correspond to a wrong pagination only. Wefeel that it is better to proceed with distributing the microfichemade of these documents than to withhold them till the imperfectionsare removed. If the removals are subsequestly made then replacementmicrofiche can be issued. In line with this approach then, ourspecific practice for microfiching documents with imperfections isas follows:

1. A microfiche of an imperfect document will be marked with aspecial symbol (black circle) on the left of the title. Thissymbol will appear on all masters and copies of the document .(1st fiche and trailer fiches) even if the imperfection is onone fiche of the report only.

2. If imperfection is not too general the reason xri.ll bespecified on a sheet such as this, in the space below.

3. The microfiche will be considered as temporary, but soldat the normal price. Replacements, if they can be issued,will be available for purchase at the regular price.

4» A new document will be requested from the supplying Centre.

5. If the Centre can supply the necessary pages/document a newmaster fiche will be made to permit production of any replace-ment microfiche that may be requested.

The original document from which this microfiche has been preparedhas these imperfections:

fi

t ,

.**•*• . - - I N I S - m f — 9 7 1 0

''T% • ' '' -

• •^;)í Diagnostika zařízeníjaderných eSektráren

**•

S' • - •%••'.>(••••

československá komise pro atomovou energii

Diagnostika zařízeníjaderných elektráren

SBORNÍK REFERÁTŮ Z CELOSTÁTNÍHO SEMINÁŘEVE ZVÍKOVSKÉM PODHRADÍ

2 8 . - 2 9 . ZÁŘÍ 1983

1984Ústřední informační středisko pro jaderný program

Praha 5 - Zbraslav

DIAGNOSTIKA ZAŘÍZENÍ JADERNÝCH ELEKTRÁREN

Sborník původních referátů z 3. celostátního semináře "Diagnostika zařízení

jaderných elektráren", uspořádaného ZP ČSVTS závodu Energetické strojírenství

škoda, k.p. Plzeň a Československé společnosti pro mechaniku při ČSAV - Plzeň

ve dnech 28. a 29. září 1983

Editoři: Ing. O. Hampala, Ing. L. Pečínka, CSc.

Vydala Československá komise pro atomovou energii

V ÚSTŘEDNÍM INFORMAČNÍM STŘEDISKU PRO JADERNÝ PROGRAM

255 45 Praha 5 - Zbraslav, 1984

Vedoucí vydavatelského tíseku ÚISJP ing. Oldřich Suchánek

Účelová publikace pro pracovníky jaderného programu

bez jazykové úpravy

Náklad 200 ks

57 - 802/84

019 95

OBSAHPředmluva 5

šumová akustika v provozu jaderných elektráren 7

Ing. Vasil Krét t, CSc, Ing. Karel Dach, CSc,

Ing. Josef Vavřín

Dynamika kapaliny napájecího systému parního gene- 9

rátoru a problematika spojená s jejím řešením

Ing. Václav Zymák, CSc.

Iapulsní metoda určování ztrátového činitele 147

konstrukcí - příspěvek ke stanovení předprojektové

provozní bezpečnosti komponent jaderných zařízení

Ing. Jan Kozák, CSc.

Príspevok k riešeniu automatického sledovania 169

čerpania technického života hlavných komponentov

JE typu W E R

Ing. Stanislav Rudcovský, Zng. Zdeněk Budlovský,

Ing. Štefan šimko

Použití grafických modelů k výběru diagnostických 177

parametrů při návrhu diagnostického systému

Ing. Petr Chvátal

Základné postupy spracovania vibroakustických signálov 183

a interpretácia výsledkov v rámci prevádzkovej

diagnostiky JEZ typu W E R

Ing. Ján Bahna, CSc, Ing. Ivan Jaroš

Dvoukanálový spektrální analyzátor 187

Ing. Karel Prokop

Současný stav a možnosti neutronové šumové 195

diagnostiky

Ing. Karel Dach, CSc.

Citlivost vnější ionizační komory na změnu tlouštky 199

reflektoru způsobenou výchylkou aktivní zóny

Ing. Jan Rataj

Použití Štěpných termických detektorů pro Šumovou 203

diagnostiku

Ing. Karel Dach, CSc, Ing. Josef Vavřín,

Ing. Jan Němec

PŘEDMLUVA

V

ŠUMOVÁ AKUSTIKA V PROVOZUJADERNÝCH ELEKTRÁRENIng. Vasil Krett. CSc. Ing. Karei Dach, CSc, Ing. Josef VavřínÚstav jaderného výzkumu, Řež

1. Úvod

Jaderná elektrárna je složitý a nákladný objekt, který pro spolehlivý a bez-

pečný provoz s optimálním koeficientem využití instalovaného výkonu vyžaduje použi-

tí metod technické diagnostiky.

Progresivní metodou technické diagnostiky je tzv. diagnostika šumová, kterou

rozumíme tu část technické diagnostiky, která na základě statistického vyhodnocení

fluktuační složky signálů vybraných detektorů rozpoznává takové stavy zařízení,

které ještě nevyžadují zásah automatického systému ochran, ani bezprostřední zásah

ručního ovládání.

Odlišnost šumové diagnostiky od běžných deterministických diagnostických metod

je především v tom, že využitím fluktuační složky signálu využívá dynamický obsah

informace, což umožňuje zejména rozpoznávat vznik poruchových jevů, např. neočeká-

vané vibrace komponent vnitřní vestavby reaktoru atd. Znalost dynamiky chování kom-

ponent hraje důležitou roli i v případech opětovného najetí na výkon po havarijním

odstavení v důsledku mechanické poruchy či seismické události. V neposlední řadě

jsou uvedené znalosti významné při rozhodování o dalším provozu jaderné elektrárny

s životností, blížící se projektové.

2. Současný stav rozvoje šumové diagnostiky

Metody diagnostiky, založené na technice analýzy šumových signálů nabývají

v jaderné energetice stále rostoucího významu. Na jaře roku 1984 se bude konat

v Karlsruhe v NSR již "17 th Informal Meeting on Reactor Noise" a na podzim 1984

ve francouzském Dijonu čtvrtá mezinárodní konference o reaktorových šumech

SMORN-IV /Specialist's Meeting Reactor Noise/. V roce 1985 je předběžně plánováno

OSJE-ČSVTS uskutečnit v ČSSR 18-té informativní setkání odborníků. Realizací tohoto

semináře naváže široká čs. odborná veřejnost na technický dialog a příliv informací

z pražského semináře MAAE "Early Diagnosis of Failures in Primary System Components

of Nuclear Power Plant", který se konal 21. až 25. června 1982.

Rostoucí význam a použití šumové diagnostiky v posledních letech je přímo líměr-

ný rostoucím možnostem výpočtové techniky, a to nejen v hardwarové oblasti, ale

zejména v důmyslnějším softwaru, v zavádění systémů umělé inteligence.

Současný stav v oblasti šumové diagnostiky lze charakterizovat přechodem od

zkoumání vybraných dílčích problémů provozu jaderné elektrárny k jeho komplexní

analýze, čímž vlastně přechází Šumová diagnostika od experimentálně fyzikální dis-

cipliny nine do oblasti disciplin technických.

3. Realizace poznatků šumové diagnostiky na jaderných elektrárnách a úloha VV2

Dodávkou provozního diagnostického systému a jeho oživením na jaderné elektrár-

ně není zdaleka vyřešena otázka diagnostiky. Instalovaný systém, by£ optimálně vy-

braný, představuje hardwarově technickou riroveň období začlenění do projektu, soft-

warově pak algoritmy dostatečně ověřené tak, aby získané informace byly co nejúčel-

nější pro provozní personál elektrárny.

Aby mohly být kvalifikovaně řešeny na úrovni nejnovějších poznatků vědy a tech-

niky otázky dlouhodobého vývoje stavu jaderně energetického zařízení v stacionár-

ních i nestacionárních režimech, jsou na různých stupních vývoje budovány v někte-

rých státech /NSR, švédsko, Finsko, Francie, Holandsko, v ZST pak MLR, NDR a SSSR/

tzv. expertní diagnostické systémy /EDS/, plně aplikující metody šumové analýzy

signálů.

EDS rozumíme siřeji vzato diagnostický systém na řešení kognitivních problémů,

vyžadující expertní znalosti.

Základem EDS je báze znalostí. Shromažďování a udržování rozsáhlých objemů

expertních znalostí je dlouhodobým proces a lze očekávat přehodnocování stávajících

modelů diagnostikovaných jevů v čase. Báze znalostí EDS musí být mechanismem vazby

na provozní diagnostický systém trvale rozšiřována, dialogem s tímto systémem musí

absorbovat podstatu dosud neobjasněného problému, tento předat správně formulovaný

teoretickým či exnerimentálním složkám W Z a po jeho vyřešení předat zpět provozní-

mu diagnostickému systému jaderné elektrárny a rozšířit či zkorigovat svoji bázi

znalostí. Tato schopnost učení se ze zkušenosti je velmi výhodnou vlastnostní EDS,

nebo£ zvyšuje jeho účinnost a flexibilnosť.

EDS

poskytne tedy provozovateli jaderně energetického zařízení, který je v roli

řešitele určitého specifického problému, přístup k expertním znalostem v uživatel-

sky výhodné formě. Znalosti poskytne v té míře a kvalitě, v jaké je vybudovaná da-

tabáze a inferenční mechanismus EDS. Na základě prověřených vědomostí, získaných

z výsledků W Z a provozních zkušeností pak nabízí provozovateli informaci, jak

v jednotlivých krocích řešení dále optimálně postupovat. Vhodnou formou reprezenta-

ce znalostí umožňuje operativní informovanost orgánům státního dozoru nad jadernou

bezpečností i předávání zkušeností výrobcům jaderně energetických zařízení.

4. Závěr

Předložená práce se snaží na základě současných vědomostí a zkušeností předlo-

žit koncepční využití metod šumové diagnostiky v diagnostice jaderně energetického

zařízení jako celku. Navrhujeme, aby EDS byl vyvíjen a ověřován v rámci experimen-

tálního diagnostického pracoviště již na JEDU s tím, aby na jaderné elektrárně Te-

melín byly již vytvořeny podmínky pro jeho plné využití.

8

PREVÁDZKOVÁ DIAGNOSTIKAORGÁNOV SORR JE S VVER - 440

Ing. Ivan Jaroš, Ing. Ján Bahna, CSc.Výskumný ústav jadrových elektrárni, Jaslovské Bohunice

Príspevok pojednáva o problematike prevádzkovej diagnostiky orgánov SORR JE

s WER-440 z hladiska ich dynamického namáhania a následného opotrebenia spojova-

cích tyčí. Je tu uvedený prístup k riešeniu tejto problematiky v NDR včítane do-

siahnutých výsledkov. Doraz je kladený na postup a na dosiahnuté výsledky v tejto

oblasti pri rozpracovávaní metodiky a vlastnej aplikácii vibroakustickej metódy

na dva orgány SORR 2. bloku JE V-l. Na základe zhrnutia týchto výsledkov sú v zá-

vere príspevku navrhnuté predbežné závery a doporučenia ohladom ďalších prác v ob-

lasti prevádzkovej diagnostiky orgánov SORR.

Kazety systému ochrany a regulácie reaktora /SORR/ sú jp̂ .ným z dvoch systémov

regulácie a ochrany reaktora typu WER-440. Jeden reaktor obsahuje celkom 37 ka-

ziet SORR, ktoré sú rozdelené do šiestich skupín. Z konštrukčného hladiska je všet-

kých 37 kaziet identických a každá kazeta sa skladá z palivovej a z absorbčnej čas-

ti, navzájom spojených závesom tvoreným dvomi kolíkmi i 20 mm v hornej časti pali-

vovej kazety a príslušnými výrezmi v dolnej časti absorbčnej časti kazety. Celý

komplet je zavesený na závesnej tyči, pripojenej k ozubenej tyči pohonu, pričom

komplet palivovej a absorbčnej časti kazety je na závesnú tyč uchytený pomocou zám-

ku, nachádzajUcom sa v hornej časti palivovej kazety. V hornej časti absorbčnej čas-

ti kazety sa nachádza vodiaci prstenec, ktorým prechádza závesná tyč. Kazeta SORR

je vedená v šesťuholníkových otvoroch hornej a spodnej mreže koša aktívnej zóny

s volou v radiálnom smere 1 až 3 mm. Premiestňovanie kaziet SORR je zabezpečované

synchrónnym elektromotorom cez reduktor a ozubení! tyč, spojenú so závesnou tyčou.

Projekt /I/ uvažuje s množstvom mechanických poškodení kaziet a pohonov SORR,

avšak bez bližšieho určenia rozsahu jednotlivých poškodení a pravdepodobnosti ich

výskytu:

- zadieranie v detailoch mechanizmu záchytu pohonu

- vniknutie cudzieho predmetu do lapača medzilahlej tyče alebo do mechanizmu zá-chytu pohonu

- pružná deformácia ozubenej tyče pri jej pootočení o 90°

- zaklínenia kazety SORR v medzipolohe

- povolené tesnenia a uchytenia

- netesnosť puzdra statora

- strata tesnosti v dutine elektromotora

- zaklínenie motora v dásledku:

a/ poškodenia ložísk

b/ nabobtnávania dutín statora

c/ vniknutie cudzieho predmetu do štrbiny medzi rotorom a statorom

33

- zaklínenie ftoroplastového puzdra v kanáli telesa uzla vypínača

- zaseknutie kazety SORR

- zub ozubeného kolesa dolieha na zub ozubenej tyče

- polámanie zubov ozubených kolies a ložísk reduktora

- zdvíhanie hrebeňa vo vodiacich kladičkách

- opotrebenie ftoroplastových hydraulických brzdných krúžkov na ozubenej tyči

- samovolné zvesenie kazety SORR

- poškodenie gulkových ložísk v reduktore pohonu

- deformácia ozubenej tyče a tiahla.

K týmto projektovým poškodeniam je nutné ešte přiřadit aj opotrebenia vznika-

júce v zámku závesnej tyče a v miestach jej prechodov vedením na

kaziet okrem kaziet 12-61 a 18-49 boli tieto postupne zasúvané do AZ s krokom

250 mm. Pri jednotlivých polohách bol vykonaný záznam VA signálu s jeho dalším

spracovaním v laboratóriu diagnostiky VÚJE. Z týchto meraní a analýz však nevy-

plynula žiadna jednoznačná závislost medzi polohou kazety a celkovou úrovňou VA

signálu.

3. Vo frekvenčných spektrách VA signálov z obidvoch snímačov /obr. č. 1 a č. 2/

boli zistené rezonancie na frekvenciách 12 Hz, 15 Hz, 24,5 Hz a 121,5 Hz; v prí-

pade snímača SI to ďalej boli rezonancie na frekvenciách 36 Hz, 44 Hz, 132 Hz,

148,5 Hz a v prípade snímača S2 v oblasti 124,5 ŕ 127 Hz, 148 Hz a 365 Hz. Počas

kampane neboli zistené významné odchýlky v spektrách rovnako ako pri experimen-

toch popísaných v predchádzaj lícom bode.

4. Pri odpočúvaní VA signálov počas kamapne neboli zistené výrazné zmeny charakteru

signálov, prípadne přítomnost impulzných zložiek, vyvolaných napr. nárazom zá-

vesnej tyče alebo vlastnej kazety o vodiace elementy.

5. Pri zaistovaní velkosti opotrebenia závesných tyčí všetkých regulačných kaziet

1. a 2. bloku JE V-l v roku 1982 na 0 40 a £ 45 mm bolo zistené najmenšie opotre-

benie na 0 40 mm u kaziet VI. pracovnej skupiny. Okrem tejto skutečnosti neboli

zistené žiadne závislosti medzi velkostou opotrebenia závesných tyčí a ich roz-

delení do práčových skupín alebo umiestnením v aktívnej zóne.

Na základe vyššieuvedených výsledkov ako aj nových poznatkov získaných v rámci

zahraničnej vedeckotechnickej spolupráce, došli sme k nasledujúcim záverom a dopo-

ručeniam:

1. Predpoklad o intenzívnych nárazoch kaziet a tyčí o ich vodiace elementy a tým

výskytu impulzov vo VA signáloch sa nepotvrdil, oôvod môže spočívat aj v tom,

že náhodne vybrané dve kazety patria do skupiny kaziet s nepatrným dynamickým

namáhaním /podia /2/ do tejto skupiny patrí 50 % kaziet/.

2. Frekvenčná analýza sama o sebe nemá velký význam /v prípade kludového stavu

kazety/.

3. V prípade orgánov SORR javí sa účelné upriami); pozornost aj na diagnostiku me-

chanizmu pohonu.

4. Problematike diagnostiky orgánov SORR naaalej věnovat pozornost, pričom je po-

trebné v maximálnej možnej miere využívat poznatky získané v NDR a MÍ.R.

Literatúra

/I/ Prevádzková bezpečnostná správa atómovej elektrárne V-l, zväzok č. 2, kapitola

IV.1 a IV.2

/2/ Giera G.D., Schuman P.: Opyt razrabotki, proektirovanija i primenenxja vo

vremja puskonaladočnych rabot i ekspluatacii AES sistemy ustanovok dlja

diagnostiki, rabotajuščich na osnove analiza šumov. Referát S-80-10/GDR na

seminári Interatomenergo v Leningrade y roku 1980

/3/ Jaroš I., Zužo M.: Prevádzková diagnostika pohonov a kaziet SORR JE V-l

Realizačná štúdia VÚJE č. 56/81

/4/ Jaroš I. a kol.: štandardný vibroakustický diagnostický systém pre JE

s WER-440. Výskumná správa VÚJE č. 16/83

35

wIB

•sc

oN

VO

01

fM

CO

idJUidvi

to

ON

«ucoi-i-M

&U)

37

VLASTNÍ FREKVENCE TRUBKOVÉHOSVAZKU A PŘENOS VIBRACÍPŘI MODELOVÝCH ZKOUŠKÁCHPG WER - 440 /Ing. Miroslav Urbánek, RNDr. Martin Rybák. Ing. Oldřich Mátal,Ing. Jaroslav Plšek, Ing. Lubomír Vorel /Výzkumný ústav energetických zařízení, Brno /

1. Úvod /

V souvislosti s návrhem diagnostického systému na PG W E R 440 byla prováděnaměření na modelu PG W E R 440 s částí oriainálního trubkového svazku na zkušebně

ilVÚEZ - Brno. Cílem měření bylo zjistit informace o kmitání trubek teplosměnnáhosvazku s originálním upevněním v distančních mřížích a určit signifikantní cíharak-teristiky uvolněných a pevně zachycených trubek. /•

Uvolněné trubky mohou být při náhodném procesu v interakci s distanční iijřížía za spolupůsobení sekundární vody může v těchto místech docházet 1; intenzivnímuopotřebení.

2. Experimentální zařízení a jeho popis

Pro zjištění vibrací na trubkách PG W E R 440 byl navržen vibrační stend sestá-vající z plechové ocelové vany, do které byl umístěn svazek 9 originálních trubekmontovaných do střední části trubkového svazku PG W E R 440. K podepření trubek bylypoužity originální distanční elementy, příčníky a vlnovky. Vzdálenosti podpor bylyprovedeny podle výkresů vestavby skutečného parního generátoru. Ocelová vana vibrač-ního stendu je vodotěsného provedení, což umožňuje provádět zkoušky jak za suchatak s vodou omývající vnější povrch trubek. Sekundární strana stendu /označení dlefunkce z PG/ má výstup do atmosféry, což v současném provedení zatím umožňuje prová-dět zkoušky s vodou do teplot nižších než 100 °C. Schéma stendu s uvedením hlavníchrozměrů je patrné z obr. 1.

3. Měřící řetězec, buzení soustavy a uspořádání měřících míst

Pro snímání vibrací byly použity jednak měřící řetězce sestávající ze snímačůvibrací Metra Radebeul - NDR a předzesilovačů VÍEZ - NZ-82, vyvinutých ve VÚEZ -Brno, a jednak měřící řetězce firmy Bruel a Kjaer - Dánsko.

Signál předzesilovačů byl dále upravován zesilovači "ITACO" a nahráván na magne-tofon CPR 4100. Signály ze zesilovačů umístěných u stendu byly rovněž přenášeny ka-belem na vzdálenost cca 100 m do prostoru vyhodnocovacích aparatur bez rušení.

V komplexu měření bylo prováděno vybuzování trubek tranzientním dějem-rázem,vnášeným do trubkového svazku prostřednictvím cejchovaného kladívka. Odezva tranzi-entního signálu byla snímána akcelerometry v různých místech vibračního stendu.Akcelerometry byly rozmístěny na trubkovém svazku a vaně dle obr. 1. Na trubkáchbyly upevněny pomocí speciálních příchytek snímače BaK typu 4344.

39

4. Vyhodnoceni měřeni a vybrané výsledky '

Rázy vnášené do trubkového svazku testovacím kladívkem byly zaznamenány na

magnetofon CPR 4100 a vyhodnocovány výpočetním systémem CI 3000. Pro vyhodnocení

rázů /obr. 2/ byla zvolena rozkladová analýza /scan analysis/ "klouzajícím" Hannin-

govým oknem sestávajícím z 1024 vzorků s překrytím 300 vzorků.

Z analýzy rázů vyplynulo, že z hlediska vyhodnocování vlastních frekvencí tru-

bek je vhodné se zaměřit na střední a koncovou část časového průběhu rázu, protože

v jeho počátku se objevuje vyšší úroveň šumu až o lOdB /obr. 3 a 4/.

Z teoretického rozboru vlastních frekvencí ohybového vlnění sledovaných trubek

vibračního stendu je patrno, že vlastní frekvence trubky "pevné", která je nahraze-

na vetknutím na obou koncích, je 191 Hz. Tento případ okrajových podmínek splňuje

podpora, se kterou je trubka ve styku po celé její šířce /viz obr. 5a/ s minimál-

ní vůlí. V případě prohnutí trubky nebo vychýlení podpory může dojít k bodovému

styku trubky s podporou. Tento typ okrajové podmínky lze nahradit prostým podepře-

ním. Pro trubku z vibračního stendu je základní rezonanční frekvence volně podepře-

né trubky 88Hz.

Z rozkladové analýzy /viz obr. 3/ je patrno, že energetická spektrální hustota

rázu u "pevné" trubky, do které byl vnášen ráz testovacím kladívkem, obsahuje domi-

nantní frekvenci 191 Hz, která je totožná s teoreticky vypočtenou frekvencí trubky

vetknuté na obou koncích /viz obr. 5a/ a dále frekvenci 136 Hz, odpovídající trub-

ce na jedné straně vetknuté a na druhé podepřené.

V energetické spektrální hustotě odezvy rázu snímané na volné trubce se objevu-

je dominantní frekvence 88Hz, která je totožná s teoreticky vypočtenou frekvencí

volně podepřené trubky. Volně podepřenou trubku charakterizuje bodové uchycení trub-

ky v podpoře, které může být způsobeno např. prohnutím trubky nebo nakloněním podpo-

ry. Vyskytuje-li se volné jednostranné podepření /vis obr. 5b/, může mít při příč-

ném obtékání médiem za následek intenzivní' náhodný styk trubky s podporou, který

je nežádoucí.

Pohyb trubky v podpoře je ovlivňován úrovní budící síly a velikostí vůle.

V případě, kdy trubky naráží na podporu se začíná uplatňovat i tuhost podpory

a vzniká složitý pohyb.

Na stendu byly rovněž měřeny vůle mezi trubkami a distanční mříží. Ve vertikál-

ním směru byly tírovně vůle nejčastěji 0,3 - 0,5 mm, avšak vyskytly se i vůle až

2 mm. V axiálním směru byly zjištěny vůle nejčastěji 0,1 - 0,3 mm, některé však

až 2,5 mm. Lze se domnívat, že obdobná situace je i na trubkovém svazku PG W E R 440.

5. Závěr

Z měření vibrací trubek části originálního trubkového svazku PG W E R 440 na

vibračním stendu vyplynulo, že vzhledem k různým vůlím v podporách mohou trubky

v trubkovém svazku za provozu PG konat pohyb bud symetrický, který je charakterizo-

ván pevným uchycením trubky nebo nesymetrický pohyb při pouhém podepření trubky

v podpoře.

Z hlediska poškozování trubek je nebezpečnější pohyb nesymetrický zejména ve

•pojeni s velkou vůlí v podpoře, která může mít při obtékání trubek parovodní směsí

sa následek intenzivní styk trubky s podporou a při spolupůsobení sekundární vody

i přispět k intenzivnímu opotřebování trubek v těchto místech.

40

5. Literatura

/I/ Mátal O. a kol.: Návrh diagnostického systému PG a výměníků tepla JE WER.

zpráva PBO-ONT-ZP-225-81, VlfEZ Brno

/2/ Mátal 0. a kol.: Diagnostika parních generátorů a kompenzátorů objemu. Zpráva

PBO-VNT-249-82, VtfEZ Brno

/3/ Mazák E. a kol.: Fyzikální základy kmitavých dějů, sborník přednášek,

ČSVTS-FEL-ČVUT, Praha 1979

/4/ Broch J.T. a kol.: Mechanical Vibration and Shock Measurements. Bruel a Kjaer,

Naerum 1980, Dánsko

•éřící n£»ta st ras*

Obr. 1 Schéma stendu a uspořádání měřících míst

41

aer.a.;

miíř.a.10

Obr. 2 Časové průběhy rázů v měřících místech vibračního stendu na zkušebně

VtJEZ-Brno /85.měření, 3.ráz/

42

-80

4«okno

-80

3*okno

-80

2.okno

Lokno

-50

500

500

500

1000

100u /Hz/

100C /H«/

/"*/

Obr. 3 Energetická spektrální hustota rázu u pevné trubky /měř.m.10/

s použitím rozkladové analýzy /85.měření, 3.ráz/

43

5•okno

/d3/

-80

4•okno

/d3/

-80

3*okno

2.okno

Lokno

-ao

1C00

i'AZ.1

Obr. 4 Enerqetická spektrální hustota rázu u volné trubky /měř.m.ll/

s použitím rozkladové analýzy /85.měření, 3.ráz/

44

mechanický aodel trubky uchycen* v "pevných" podporách

i íObr. 5a Symetrický pohyb trubky v podpoře

mechanický nodel trubky uchycená T« "Volných" podporách

Obr. 5b Nesymetrický pohyb trubky v podpoře

45

APLIKACE VÝSLEDKŮ MĚŘENÍPŘENOSOVÝCH CHARAKTERISTIKPG VVER - 440 NA PROVOZNĚDIAGNOSTICKÁ MĚŘENÍRNDr. Martin Rybák, Ing. Miroslav Urbánek, Ing. Oldřich Mátal,Ing. Tomáš Šimo, RNDr. Jan KunovskýVýzkumný ústav energetických zařízeni, Brno

1. flvod

Sledování vibroakustického signálu pro dčely provozní diagnostiky komponent

primárního okruhu JE je pasivní nepřímou metodou diagnostického měření. Ke správné

interpretaci výsledků je nutná nejen znalost podstaty jevů, které vibroakustickou

energii generují, musíme být rovněž schopni zachytit změny - zkreslení - vibroakus-

tického signálu při šíření od zdroje ke snímači, jenž je situován na vnějšínpovr-

chu komponenty, šíření vibroakustického signálu nelze vzhledem ke složité geometrii

a komplikovaným disperzním vztahům postihnout teoreticky a je třeba experimentální

určení přenosových vlastností soustavy.

Dále popisované experimenty byly provedeny na vybraném parním generátoru

/PG/ W E R 440, jejichž provozní diagnostikou se VtfEZ zabývá. Cílem bylo ověřit me-

todiku měření a excitace vibrací PG a zejména využít co nejdříve experimentální

podklady pro kvalifikovaný návrh diagnostického subsystému PG JE Dukovany v rámci

diagnostiky bloku, aby bylo dosaženo optimální funkce s minimálním počtem čidel.

2. Měření přenosových charakteristik

Měření proběhlo v květnu 1983 ve zkušebně závodu 06 k.p. Vítkovice na vybra-

ném PG W E R 440. PG byl osazen celkem 23 kusy snímačů zrychlení s příslušnými před-

zesilovači a kabelovými trasami. Lokalizace snímačů /obr. 1/ odpovídá stávajícím

návrhům diagnostických subsystémů pro PG /LI, L2/. Akcelerometry byly k tělesu PG

upevněny lepením, miniaturní snímače na trubkách /TI, T2/ byly upevněny objímkou.

Signál každého z akcelerometrů byl zesílen nábojovým zesilovačem vlastní konstruk-

ce typu VÚEZ-NZ-82 a po dalším zesílení zaznamenáván na 14 kanálový magnetofon

CPR 4020. Pečlivým stíněním a odstraněním zemních smyček se podařilo prakticky vy-

loučit vliv rušivých sítových složek.

Vibrace byly vybuzovány čtverým způsobem:

1 - komerčním stavebním rotačním 'vibrátorem byly excitovány vibrace se základ-

ní frekvencí 50 Hz, se značným obsahem harmonických složek až do cca

2,5 kHz,

2 - vibrační stolicí BK 4809 v rozsahu frekvencí 50 Hz až lkHz,

3 - rázy cejchovaného kladívka s měděnou hlavicí byly simulovány uvolněné

části v PG. K zajištění reprodukovatelnosti byla hlavice upevněna na ky-

vadle,

4 - spuštěním celého PG z výše 100 mm na opery byly vybuzeny kmity vestaveb

PG v širším frekvenčním pásmu.

47

Ukázalo se, že i velmi malý výkon /25 W/ vibrační stolice BK 4809 postačil k vybu-

zení vlastních kmitů trubek trubkového svazku. Působiště zdrojů vibrací jsou

schematicky označena na obr. 1. a byla zvolena s ohledem na reálné zdroje vibrací

pro provozu PG.

Vyhodnocení záznamu na magnetofonové pásce bylo prováděno na počítačích

HP 1000 a CIS 3000 /obr. 3/ s použitím stávajícího programového vybavení, doplněné-

ho o další programy /L3, L4/.

3. Výsledky měřeni

Experimenty, provedené v k.p. Vítkovice ukázaly, že použitý" měřicí řetězec

a způsob buzení vibrací PG vyhovuje pro měření přenosových charakteristik. I při

poměrně vysoké drovni rušivých napětí sítového kmitočtu bylo provedením zemních ob-

vodů dosaženo jejich potlačení. Byla ověřena možnost užití malého vibrátoru BK 4809

k širokopásmovému buzení konstrukce, napájí-li se impulzné s frekvencí nižší než

10 Hz /obr. 3/.

Způsob 4 buzení vibrací PG se ukázal vhodný ke sledování vlastních kmitů sou-

stavy trubek, pro další experimenty je jej třeba dále dopracovat. Obr. 4 ukazuje

obálku a výkonovou spektrální hustotu zrychlení, registrovaného snímači, upevněný-

mi na trubkách trubkového svazku š rozdílnou vůlí v distančních mřížích. Získané

spektrální hustoty přitom odrážejí charakteristiky kmitání celého trubkového svazku

včetně kolektorů a tělesa PG, které nelze na modelech s omezeným počtem trubek po-

stihnout .

Jedním z hlavních cílů měření přenosových charakteristik bylo najít optimální

rozmístění a počet snímačů na tělese PG. Proto byl sledován ijtlum vibroakustické-

ho signálu, odpovídajícího kmitání teplosměnné trubky a uvolněné částici ve vstup-

ním Kolektoru I. okruhu. Na obr. 5 jsou znázorněny závislosti útlumu na vzdálenosti

snímače od zdroje buzení. /Vzdáleností se zde rozumí délka akustické dráhy signá-

lu./ Ukazuje se, že přenos vibrací trubek na těleso PG je silně tlumen, kdežto

dtlum signálu při dalším šíření ve vlastním plášti PG je již nižší. Potvrdilo se

i očekávané zeslabení signálu, snímaného akcelerometry ve střední zesílené části

tělesa PG.

Přenos rázů z vnitřku kolektoru na vnější povrch PG je zachycen na obr. 5.

Vlivem disperze při šíření napěťových vln ohraničeným kontinuem dochází k deformaci

čela pulsu a ke zvýšenému litlumu složek s vyšší frekvencí, což umožňuje /bez ohle-

du na sílu rázu a amplitudu signálu/ odhadnout vzdálenost působiště od snímače

a odlišit ráz na silnostěnnou a tenkostennou součást zařízení, obr. 6.

4. Závěr

Dosud vyhodnocení výsledky prvního experimentálního měření přenosových charak-

teristik PG WER 440 umožňují učinit řadu závěrů, důležitých pro další vývoj diag-

nostických subsystémů PG. Především bylo prokázáno, že použitá metodika měření, zá-

znamu a buzení vibrací umožňuje tyto experimenty provést. Úspěšně byla ověřena

funkce nábojového zesilovače VÚEZ-82-NZ. Byl zjištěn útlum stacionárních i nesta-

cionárních vibroakustických signálů excitovaných v trubkovém svazku při přenosu na

vnější povrch PG, což umožňuje navrhnout optimální rozmístění snímačů pro tuto dia-

gnostickou lílohu. Provedená měření navíc poskytla první podklady pro interpretaci

výsledků měření za provozů elektrárny pro potřeby úspěšné diagnostiky a případné

terapeutické návrhy provozovateli.

48

Při aplikaci výsledků je třeba uvažovat odlišnost experimentálních podmínek

od provozních v JE. Kromě obtížně postihnutelného vlivu parovodního prostředí PG

na tlumení vibroakustického signálu jde především o návaznosti na ostatní komponen-

ty I. okruhu, potrubí atd. Dosud provedené experimenty je proto nutno doplnit dal-

šími měřeními u výrobce PG a dále přímo na díle během předspouštěcích a spouště-

cích prací a za provozu JE. VÚEZ proto připravuje za přímé podpory koncernu Vítko-

vice, po dohodě se ŠKODA, ZES a ve spolupráci s provozovatelem EDU na PG 1. bloku

JE Dukovany /v rámci likolů RVT/ diagnostický subsystém, sestávající ze snímačů

zrychlení výroby NDR, předzesilovačů náboje VÚEZ-NZ-82, izolovaných zesilovačů

VÚEZ-ZIA-83, aktivních analogových dolnopropustnych filtrů VtÍEZ-FDP-83 /celkem

20 kusů/, DASIA 600 a inteligentního terminálu s periferiemi s cílem získat pod-

klady z provozu pro řešení úlohy diagnostiky a optimalizaci a minimalizaci prvků

diagnostického subsystému PG a K0 a zejména pro potřeby provozovatele jaderné elek-

trárny.

5. Literatura

/I/ Liška, Majer: Diagnostický systém I. okr. JE WER 440 a 1000. Zpráva

AE 4868/Dok, Škoda - ZES

/2/ Mátal 0. a kol.: Návrh diagnostického systému PG a výměníků tepla JE WER.

Zpráva PBO-ONT-ZP-225-81, VtfEZ Brno

/3/ Mátal 0. a kol.: Diagnostika parních generátorů a kompenzátorů objemu. Zpráva

PBO-VNT-ZP-249-82, VtfEZ Brno

/4/ Valla J.: Zpracování náhodných signálů pro účely diagnostiky JE WER. Dipl.

práce FE VUT Brno, 1983

5. PV 6034-83

• akcelerometro zdroj vibrací

• " i t~" i •

T1.T2 (na trubkách)

rotační vibrátor

.ÄI5 A14 A6

•o bJJpM AUvibrátor BK 4609údery do kolektoru (z vnitřní strany)

Obr. 1 Rozmístění snímačů zrychlení a místa buzení vibrací na PG W E R 440

49

g

vmoBHtcmtí i t t h c c • NPJM#

20 H»

SK Mol

Obr. 2 Měřicí a vyhodnocovací řetězec

f lni

IHI[all

-!•

Obr. 3 Výkonová spektrálni hustota a modul přenosové funkce při buzení vibrací

na kolektoru u snímače A8 vibrátorem BK 4809 /rázy, frekvence 7 Hz/

Ol

s

TJ obálka «iqnálu zrijehUru"

JMO

Obr. 4 Odezva trubkového svazku při rázu PG na podstavec

Obr. 5 Závislost útlumu signálu akcelerometrů na vzdálenosti od zdroje buzení

vibrací

tttar i* kéUkUr»tlmnt. »»Mt»

n

úAtr 4*vnljtť síran* - vvklcrttk

tmm«c A3

M

Obr. 6 Modul spektrální hustoty zrychlení při úderu do kolektoru PG WER 440

53

OVEROVANIE MOŽNOSTI KONTROLYMENIČA PARY METODOUAKUSTICKEJ EMISIEIng. Dušan Račko, CSc.

Výskumný ústav zváračský, BratislavaIng. Karol Wúrfl

Výskumný ústav energetický, Bratislava

1. Ú v o d

Hrubostenné tlakové nádoby komponent jadrovej elektrárne sú vyrobené z ocele

s vysokým stupňom materiálovej celistvosti. Výrobné chyby týchto konštrukčných cel-

kov sa zistujú a monitorujií pomocou rôznych nedeštruktívnych skúšobných metód ako

napr. ultrazvuku, rádiografie, ata., So je však spojené s vysokými nákladmi a urči-

tými technickými problémami. Akustická emisia /AE/ od doby objavenia vystupuje ako

aalšija potenciálna metóda pre túto prácu, pričom sa oceňuje jej relatívna jednodu-

chost a cenová dostupnost. Značná čast rozpracovávanej metodiky bola zameraná na

aplikácie v jadrových elektrárnách, zvlážt pre monitorovanie defektov v tlakových

nádobách pri periodických tlakových skúškach a pri prevádzke.

Samotná konštrukcia jadrovoenergetického zariadenia, materiál z ktorého je za-

riadenie vyrobené, ako aj prevádzkové režimy zariadenia môžu s€aži£, alebo znemož-

nit použitie metódy akustickej emisie. Preto je dôležité vykonat potrebné experi-

mentálne práce, ktoré poskytni! dostatok podkladov pre rozhodnutie o rozsahu uplat-

nenia tejto metódy.

Za účelom overenia vhodnosti metódy akustickém emisie pre diagnostiku tlako-

vých nádob bola v rámci úlohy A 01-125-110 uskutočnená kontrola mod«la meniča pary

inštalovaného v Tp Bratislava I. /I,2/ |I i

2. Stručný technický popis modelu meniča pary

Model meniča pary pozostáva z dvoch tlakových nádob, z výmenníka tepla a zo

separátora vlhkosti s príslušnými spojovacími potrubiami. Teleso meniča pary /vý-

menník tepla/ je vertikálna válcová nádoba s plástom 4> 377 x 14 mm z materiálu

15128,5 s výškou teplovýmennej časti 4 000 mm a odlučovač s plástom 0 194 x 12 mm.

Výmenníkovú plochu tvorí zväzok rúrok 0 16 x 2 z materiálu 12022.1.

V meniči sa uskutočňuje výmena tepla medzi sekundárnym médiom /kondenzujúca

para 6 MPa, 693 K/ v medzirvírkovom priestore a terciárnym médiom /napájacia voda

3 MPa, 418 K/ vo zvislých rúrkach. Kondenzát sekundárneho média je cez odlučovač

kondenzátu vedený do odpadového potrubia teplárne. Schéma usporiadania meniča pary

a separátora je na obr. 1.

Model meniča pary bol vyrobený pôvodne pre účely výskumu prestupu tepla a ná-

vrhu metódy tepelného výpočtu meničov pary včítane ich projektov v rámci štátnej

úlohy P 09-125-202. Model na základe podkladov VÚEZ k.ú.o., pracovisko Tlmače vy-

robili SES Tlmače. Zadávatelom prác bolo EGÚ Bratislava.

Po ukončení termodynamických meraní bol model použitý v r. 1982 na diagnostic-

ké slúšky a overenie metódy:

55

- vibroakustickej,

- akustickej emisie,

- akustického póla,

- merania povrchovej teploty.

3. Použitá aparatúra a postup pri experimentálnych prácach

Pre snímanie akustickej emisie sa použila jednokanálová snímacia aparatúra

Dunegan/Endevco v základnom rozsahu. Experimentálne práce sa vykonali z časti v la-

boratórnych priestoroch VÚZ a z časti na modeli výmenníka v Tp Bratislava I.

Práce boli rozdelené do 4 fáz:

1. štúdium šírenia vín v materiáli meniča pary.

2. Štúdium interferencie z prúdenia vyhrievacieho média.

3. Štúdium možnosti indikácie necelistovosti v materiáli meniča.

4. štúdium možnosti indikácie netesnosti v materiáli meniča.

Cielom experimentálnych prác bolo:

- stanovit závislost citlivosti snímacej aparatúry na vzdialenosti sondy od zdro-

ja AE,,

- zistit mieru ovplyvnenia citlivosti snímacej aparatúry zmenou frekvenčnej pásmo-

vej priepuste,

- zistit vplyv použitého väzobného prostredia a zvukovodov na signály AE,

- zistiE vplyv ohriatia snímača, resp. zvukovodu od povrchu meniča na signály AE,

- určit vplyv prúdenia média na záznam AE,

- preskúšanie možnosti:

. indikácie formujúcej sa necelistovosti v konštrukcii meniča

. indikácie tejto necelistovosti s uvážením vplyvu rušivých interferenčných sig-

nálov z prevádzky meniča,

- overenie možnosti zaznamenat netěsnost spôsobenú otvorením ventilov umiestnených

na meniči a netesnosť umelo vyvolanú vyvŕtaním dierky 0 4 mm do jednej rúrky rúr-

kovnice.

Velkost útlmu v závislosti na vzdialenosti sondy od zdroja AE bola skúmaná

pomocou simulátora zdroja AE tvoriaceho súčasť, aparatúry Dunegan/Endevco. Útlm bol

vyšetrovaný na povrchu dosky plechovej tabule i na joklovej tyči a meniči pary.

Akustická emisia pri štúdiu interferencie a indikácie netesnosti bola snímaná

n* spodnej prírube modelu meniča /obr. 2/.

Nakolko povrch príruby výmenníka tepla pri prevádzke dosahoval na mieste me-

rania teplotu cca 150°C, bolo treba použit pri skúškach zvukovod. Bolo overované

použitie dvoch typov zvukovodov - so šesthranným a kruhovým prierezom o dlžke 170 mm

a priemere 25 mm.

Skúšky šírenia necelistvosti v materiáli meniča sa robili na telesách pre troj-

bodový ohyb o rozmeroch BxWxL = 20x40x200 z materiálu 15126.5, z ktorého bol vyro-

bený plást a o rozmeroch BxWxL = 15 x 30 x 40 z materiálu 12021.1, z ktorého boli

vyrobené rúrky výmenníka.

4. Interpretácia nameraných výsledkov

4.1

Z merania útlani signálov AE v závislosti na vzdialenosti /obr. 3,4/ vyplýva,

že po počiatočnom silnom poklese intenzity signálu dochádza k stabilizácii jeho

56

hodnoty. Na vzdialenosť 6 m, čo zhruba zodpovedá celej dĺžke meniča sa početnost

emisných prekmitov zníži z hodnoty cca 600 na 300. Podlá /3/ môžeme písat:

Nl log Z 1 - log

N 2 log 2 2 - log Z m i n

Akde Nx, N 2 je početnost emisných prekmitov pri rôznych zosilneniach,z ľ Z2 ~ r ° z n e hodnoty zosilnenia snímacej aparatúry aZ ., - minimálne zosilnenie, pri ktorom «ví ešte zaznamenávané na 75 dB.min

Keď vo vztahu 111 dosadíme hodnoty odčítané z obr. 4 a použité zosilnenie

82 dB označíme ako zosilnenie Zj_, potom pre zosilnenie Z 2 zodpovedajúce hodnote sig-

nálu snímanému vo vzdialenosti 6 m obdržíme 78,5 dB. Tento teoretický výpočet sa

overoval experimentálne, kde pôvodná úroveň signálu /vo vzdialenosti 0,5 m/ sa zís-

kala po zvýšení citlivosti snímacej aparatúry o 2 dB, čo s přijatelnou presnosťou

zodpovedá výpočtu. Na obr. 4 je okrem toho znázornený efekt "blízkeho póla" potlá-

čajúceho intenzitu zdroja AE v bezprostrednej blízkosti sondy.

Zvýšenie frekvenčnej priepuste malo za následok zníženie početnosti emisných

prekmitov s rovnakým účinkom vzdialenosti snímač - zdroj, ako pri nižšej frekvenč-

nej priepusti. Toto je možné vysvětlit potlačením signálu nízkofrekvenčnej časti

elastických vín a snímaním vysokofrekvenčnej zložky, ktorá má väčšie tlmenie pri

prechode cez materiál, takže menej emisných prekmitov má potrebnú amplitúdu na pre-

konanie nastavenej prahovej úrovne.

Z pokusov podlá obr. 5 vyplýva, že zvary nemajú nijaký podstatný účinok na ší-

renie vín akustickej emisie. To isté platí aj o vplyve prechodu AE cez zaoblenú

hranu bez zvaru.

Prechod cez kútový zvar má však podla obr. 5c nepriaznivý vplyv na intenzitu

snímaného signálu. Pri vyhodnotení podlá vztahu 111 má toto za následok zníženie

úrovne signálu o 1 dB na jeden prechod cez kútový zvar.

Priebehy akustickej emisie na prírube podIa obr. 6 s přijatelnou presnostou

zodpovedajú krivkám na obr. 3 a 4, získaných pri laboratórnych meraniach. Vzhladom

na svoje nepatrne lepšie vodivostné vlastnosti podlá obr. 7 sa používal hranatý

zvukovod a jeho použitie spolu s účinkom ohrevu snímača podIa obr. 8 malo za násle-

dok zníženie úrovne registrovaného kalibračného signálu o 2 dB.

Pri porovnaní účinku a kvality skúmaných väzobných prostredí vo forme siliko-

nové j masti a silikonového oleja obr. 9 vysvitá , že sú podstatne rovnocenné. Na zá-

klade týchto kalibračných meraní je možné konstatovat, že pri umiestnení snímača

na prírube za najnepriaznivejších okolností /trhlina sa formuje na hornom viku nw-

niča, AE prechádza cez jednu ostrú hranu, používa sa zvukovod a dochádza k oteple-

niu snímača na pracovnú teplotu/ poklesne úroveň signálu z tejto netesnosti cca o

6,5 dB.

4.2

Pokial sa snímanie AE prevádzalo počas stabilizovaného režimu pri konštantných

hodnotách teploty a tlaku, mali signály AE z prúdenia média charakter spojitej AE.

Len pri zmene režimu, keď sa hodnoty tlaku a teploty menili, vznikali vysokoaupli-

túdové signály nespojitej AE, presahujúce amplitúdu spojitej AE.

Xečl sa vynesú hodnoty AE namerané pri rovnakých parametroch snímania - zošil-

57

nenie 80 dB, filter 0,1 - 0,3 MHz z ustáleného režimu v závislosti na zvyšovaní pra-

covných parametrov, obdržíme funkciu priamej úmernosti tak, ako to znázorňuje obr.

10. Z obrázku vyplýva, že úroveň spojitých signálov AE sa zvyšuje úmerne so zvyšo-

vaním tlaku pracovného média. Rozdielne smernice priebehu oboch funkcií sú dané

pravdepodobne lepším väzobným prostredím pri IV. meraní, keď sa toto v protiklade

• I. meraním nanášalo v priebehu merania a vo väčšom množstve. Z meraní pri citli-

vosti zníženej o 5 dB vyplynulo, že takýmto znížením /na 75 dB/ je možné podstatne

eliminovať počet registrovaných signálov AE z tohoto zdroja a skoro úplne ich vy-

lúčit pri zvýšení frekvenčnej priepuste /I - 3 MHz/.

4.3

Možnost zachytenia signálov AE zo šírenia necelistvosti sa skúmala pomocou

aplikácie metódy pri krehkolomových skúškach na trojbodový ohyb. Priebehy AE za

najnepriaznivejších podmienok snímania sú ii2 obr. 11 a 12. Ke3 napriek všetkým vý-

hradám akceptujeme predpoklad, že velké prírastky na uvedených prebehoch AE sú vy-

vodené rastom trhliny, možno z týchto pokusov vyvodit nasledovné uzávery pre mate-

riál 15 126.5.

Materiál sa pri izbovej teplote porušuje krehko, ale už relatívne malé zvýše-

nie teploty /hlboko pod pracovnou teplotou/ má za následok, že krehký lom prechád-

za v pomalý rast trhliny .Pomalý rast trhliny je sprevádzaný AE, ktorú je ešte možno

zachytit pri zosilnení snímacej aparatúry len 60 - 65 dB a pásmovej priepusti 0,3 -

1 MHz.

Z analýzy širenia vín v materiáli meniča vyplýva, že na zistenie AE z pomalého

šírenia trhliny by bolo treba v najnepriaznivejšom prípade /snímač na prírube a

trhlina sa šíri na hornom viku/ minimálne zosilnenie snímacej aparatúry 66,5 -

71,5-dB.

Zo štúdia interferencie z prúdenia pracovného meniča vyplýva, že zosilnenie

snímacej aparatúry je možné nastavit pri frekvenčnej priepusti 0,3-1 MHz tak, že

sa odfiltrujú interferenčné signály z ustálenej prevádzky, pričom sa zachová mož-

nost zachytenia signálov z pomalého rastu. Zosilnenie môže byt nastavené v rozmedzí

v cca 70 - 80 dB.

4.4 Vyhodnotenia nameraných výsledkov pri snímaní prepúšťania z netesnosti•• ̂ V ^B: W ^B 4B ^v ^B ̂ ^ BK ̂ i BB Bk BM Vb ^B ^B ^B ^B ^B BM ̂ B VB ^B BB ̂ B •> H ^B ^B B^ BV ^B

Pri overovacích pokusoch s otváraním ventilov /obr. 13,14/ sa zistila jedno-

značná súvislosť medzi AE a otvorením ventilu.Výdatná AE pri otvorení ventilu mala

vždy spojitý charakter. Skoro pri všetkých hodnotých otvorenia je možné zistiť viac

alebo menej výrazný pokles príslušnej početnosti emisných prekmitov na stabilizova-

nú hodnotu. Z toho je možné usudzovať na pokles úrovne spojitých signálov AE z po-

čiatefinej hodnoty na nižšiu ustálenú úroveň.

Menením velkosti otvorenia sa skúmal jeden z parametrov majúcich priamy vplyv

na velkost prepúšťania. Pri oboch ventiloch sa zistil prudký vzrast úrovne signálov

AE s velkosťou otvorenia ventilu od určitej hraničnej hodnoty, ktorý sa prejavil

náhlym vzrastom početnosti emisných prekmitov. Toto je v súlade so zisteniami, z kto-

rých vyplýva, že úroveň signálu AE sa mení so 4. mocninou priemeru netesnosti. Od

určitej hodnoty otvorenia ventilu sa velkost AE v závislosti na otvorení ventilu

už neawnila. Z toho je možné usudzovať, že od určitej velkosti netestnosti jej

zväčšovaním sa síce ďalej zvyšuje prepúšťanie, ale interakcia prúdiaceho média so

stenami netesnosti už nezväčšuje svoju hodnotu.

58

Z oboch meraní na meniči pary pri navŕtanej rúrke v riírkovnici je možné pozo-

rovat zásadné porušenie úmernosti zvyšovania \irovne signálov AE v závislosti na tla-

ku pracovného média, ktorá sa experimentálne zistila pri meraní interferencie z prú-

denia pracovného média /obr. 15/. Náhle zvýšenie hodnoty AE pri druhom a tretom me-

raní na hodnotu porovnatelní! s hodnotami AE pri overovacích meraniach na ventiloch

/vid. obr. 13 a 14/.je preto treba dat do súvisu s necelistvostou na rúrkovnici .

Netěsnost sa prejavila len pri tretom režime, pravdepodobne následkom vzrastu tla-

kovej diferencie zvýšením tlaku pracovného média.

Vyššie hodnoty pri druhom meraní v porovnaní s tretím meraním je možné vysvět-

lit použitím rôznych väzobných prostredí, kde sa v prvom prípade použila mast a

v druhom olej. Tieto i napriek kalibrácii /obr. 9/ mali rozdielne vlastnosti preja-

vujúce sa v tom, že mast sa pri pracovnej teplote meniča škvařila, čo malo za ná-

sledok zvýšenie nameraných hodnot pri použití masti o približne konštantnú hodnotu.

Z porovnania hodnot AE na obr. 16 je možné pozorovat dobrý súlad v hodnotách

oboch meraní, pokial signály AE boli emitované len signálmi z prevádzky meniča. Po

dosiahnutí režimu, keď diferencia tlaku na netesnosti dosiahla takú hodnotu, že

úroveň signálu z netesnosti prekonala interferenciu z prevádzky, dochádza k zásad-

nému odklonu oboch priebehov.

5. Záver

V predloženom referáte sú uvedené výsledky overovania možnosti aplikácie metó-

dy akustickej emisie na diagnostiku meničov pary JE. Výsledkom týchto prác sú na-

sledovné zistenia:

- útlm signálu AE na modeli výmenníku tepla je v najnepriaznivejšom prípade /maxi-

málna vzdialenost sonda - zdroj/ cca 6,5 dB a je frekvenčné nezávislý

- najpodstatnejší príspevok k tomuto útlmu /mimo vzdialenosti/ tvorí prechod sig-

nálu cez ostrú hranu /kút/ príruby, kde strata tvorí cca 1 dB a použitý zvuko-

vod /2 dB/

- ustálená prevádzka výmenníka tepla generuje spojité signály, ktorých úroveň je

priamo úmerná hodnote tlaku pracovného média

- materiál plášta meniča pri vzniku a šírení necelistovsti emituje nevýrazné signá-

ly, ktoré je tažko interpretovat. Tieto signály majú však dostatečnú amplitúdu,

aby sa dali registrovat použitím jedného snímača umiestneného na prírube výmen-

níka tepla i za jeho prevádzky

- materiál rúriek neemituje prakticky pri šírení necelistvosti nijakú AE

- signály AE z netesnosti majú spojitý charakter a ich úroveň je určovaná viacerý-

mi faktormi ako napr. vzdialenostou snímač - netěsnost, velkostou netesnosti a

velkostou diferencie tlaku na netesnosti

- pomocou AE je možné registrovat netěsnost v konštrukcii výmenníka pomocou jedno-

kanálovej aparatúry i za prevádzkových podmienok.

6. Literatúra

/I/ Wiirfl, K. a kol.: Výber vhodných metód k sledovaniu spoľahlivosti ukasatelov a

diagnostické merania modelu meniča pary.

Výskumná správa EGÚ č. 1101 2 140/7, Bratislava, november 1982

/2/ Račko, D., Horný, š.: Diagnostika meniča pary pre jadrovú elektráreň ponocou

akustickej emisie. Správa VÚZ č. 10-1944, Bratislava, november 1982.

/3/ Račko, D.: Zum Eunfluss der Empfindlichkeit der Abtastapparatur auf die Auf-

nahme der Signále uer Akustischen Emission. Materialpriif. 23, 1981, Nr. 7, Júli

59

MUtAOP

Obr. 1 Schéma usporiadania modelu meniča pary

JUHJST/OftJ tMfSK

Obr. 2 Umiestnenie meracích miest na modeli meniča pary

61

O)IO

I (cm]

Obr. 3 Závislos£ signálov AE na vzdialenosti sondy od zdroja

Kuplant: indulonaZaťaženie snímača: 20NZosilnenie:62 dBNulovaď interval: 2 sek.

Filter : 0,1-0,3 MHz

100 200

Obr. 4 Závislost sianálov AK na vzdialenosti sondy od zdroja po zmenefrekvenčnej priepuste

700 TfcmT

*

i1000

500

2000

cez ZM cez zvar

100

1500

1000

1000

500

ABxAB'A -snímač A EB -zdroj AEB' - premiestnený zdroj AE

Zosilnenie : 60 d BFilter: 0,1-0.3 MHzPrítlačná si la:20NKuplant: indulana

JUUJWAIUU

100 0 100

a) b) c)Obr. 5 Vplyv materiálovej nehomogenity a tvarovej disperzie na zaznamenanú AE

t[sek]

•pOJÉ

W Q.

Q.

1000

500

50

Vzdialenosť zdroj - snímač: a)Ô0 cmb) 11 cm

100 150 •*• t [sek]

Obr. 6 Vplyv vzdialenosti sonda - simulátor na prírube meniča na signály AE

1000

500

hranatý zvukovod

Zaznamenaný signál:

a) bez zvukovodub) so zvukovodom

valcový zvukovod

50 100 150 200 t[sek]

Obr. 7 Vplyv použitia zvukovodu na záznam AE

•-JM JIIä«•

Hi

Ul

1000

500-

pracovnó teplota (8C*C)povycWadnuti'dfi'CJ

50 100 150t (sekl

Obr. 8 Vplyv pracovného oteplenia na záznam AE

1*1Ul

1000

500

Zosilnenie: Ä)dBFilter:.!-. 3 M

50 100 150

nulovocí interval: 2 sek.

3. pozíciapoužitý hranatý zvukovod

Väzobné prostredie :

a) mas fb) silikonový olej

200t[sek]

Obr. 9 Porovnanie účinnosti väzobného prostredia vo forme silik

1-

Obr. 10

PlMRa]Závislosť signálov AE z prúdenia vyhrievacieho média v závislosti

na prevádzkových parametroch meniča

69

Obr. 11 Priebeh

VZORKA: 7

Fitter ; o j - 1 M H 2

Zosilnenie.'60 dBTeplota : » # C

3 o b r * « * lomovej plochyzo vzorky 7

VZORKA .- 8Zosilnenie: 65 CIBFilter: 0,3-1 MHzTeplota: 60*C

O 0,1 Q2 C£ 0,A OS i 1,5 VDnm]

Obr. 12 Priebeh AE a zafcaženia a obrázok lomovej plochy zo vzorky 8

ZĹ

otr

NOhN

i

•on

0)

a

(D

rtH-

DO

(B

rt

U1O

AE (početnosť emisnýchprekmitov)

Otvorenie ventilu o 1/4 otáčky3 « F?srss- >

2íZavretie ventilu

Otvorenie ventilu o 1/2 otáčky

2N

íSz

m

Zavretie ventilu

Otvorenie ventilu o 3/4 otáčky

rZavretie ventilu

piitu '•< '

3.10*J

2.10'

1.10

HORNÝ VENTIL

TLAK: 1MPaZisk: SOdBFilter : Oí-0,3 MHz

Otvorenie I Otvorenieventilu i ventilu .o 1/2 otáčky t o 3/4 otáčky

Otvorenieventilu,,o 1/4 otáčky

Zovretieventilu

50 100 150 200 t[sek T

Obr. 14 Záznam AE z prepúšťania ventilu. Horný ventil.

p1ÍS!

O 1 2 3 -PlMRaJ

Obr. 15 Indikácie netesnosti na rúrkovnici meniča pomocou AE

74

v. o.

i

31

NĚKTERÉ ZKUŠENOSTI Z PROVĚŘOVÁNÍOBĚŽNÝCH LOPATEK KONCOVÝCH NTSTUPŇŮ PARNÍCH TURBÍNIng. Jaroslav Hyrát, Ing. Jiří Rais, Ing. Miroslav Randa, CSc.

závod Energetické strojírenství. Škoda k. p. Plzeň

Ing. Josef Vaněk

Ústav termomechaniky, ČSAV Praha

Jednou z nejnáročnějších částí parních turbín vůbec jsou oběžné lopatky konco-

vých nízkotlakých stupňů, a to jak z hlediska energetické přeměny, která v nich

probíhá, tak z hlediska jejich provozní spolehlivosti. Určitou představu z těchto

hledisek mohou poskytnout průtočné objemy páry proudící těmito stupni, uvedené

v následující tabulce /objemy jsou vztaženy na parametry páry v uvedeném místě/:

Stroj

200 MW

ETU II

5OO MW

EMĚ III

A 220 MW

EBO

Průtočný objem na vstupudo kondenzátoru

807O0O0 m'h"1

183O1OOO n^h"1

16189500 ir^h"1

Počet proudůdo kondenz.

2

4

4

při obvodové rychlosti na špičkách oběžných lopatek, převyšující u uvedených strojů

200 MW, 500 I1W, 220 MW 500ms"1 a u stroje 1000 MW pak 600 ms"* za současného půso-

bení vlhkosti páry. Nemenší nároky pak představuje jejich výroba - od výkovku až

po jejich opracování v obecně zborcených a odlehčených tvarech.

Maximální pozornost je proto věnována návrhům oběžných lopatek, zejména pak

koncových nízkotlakých stupňů včetně jejich ciranických vlastností ve výrotnún závoč.ě či

v elektrárnách. Mnohdy však jsou provozovateli vznášeny dodatečné provozní požadav-

ky jako např. otázka možnosti provozu strojů při abnormálních hodnotách kmitočtu

sítě a vakua. Rovněž s těmito požadavky energetiky na provoz strojů 110 a 200 MW

jsme se v závodě Energetické strojírenství, ŠKODA k.p. Plzeň, setkali. Nutno říci,

že nostup řešení byl volen především přes sledování dynamických namáhání oběžných

lopatek koncových nízkotlakových stupňů za týmové spolupráce čs. výzkumných ústavů,

provozovatele a výrobce. Jako doplněk se uvádí, že jsou prováděny i únavové zkoušky

oběžných lopatek koncových NT stupňů.

Pouze prirózeniŤn důsledkem je, že je všeobecnou snahou vyvinout i vhodné meto-

dy technické diagnostiky pro tyto náročné díly, přičemž příslušná aplikovaná metoda

musí vycházet ze sledovaného jevu - v našem případě z dynamického namáhání lopatek

či z jejich kmitočtu, jakožto měřítka dynamického namáháni či ze signálů, které

s těmito veličinami souvisí. Při výzkumu dynamických vlastností jsme se dosud

orientovali na dvě oblasti:

77

a/ Únavové trhliny a jejich odezvu v oblasti změn vlastních kmitočtů - o těchto

výsledcích, dosažených při výzkumu na pokusném stendu bylo referováno na 2. se-

mináři o diagnostice /Zvíkov 1981/.

b/ Na otázky tlakových pulsací. Tato otázka byla detailněji sledována při měření

dynamických namáhání oběžných lopatek koncového stupně turbíny 200 MW při abnor-

málních provozních režimech v elektrárně Tušimice II, kdy byly rovněž měřeny

i další fyzikální veličiny provozu stroje - byly sledovány a analyzovány vibrace

NT tělesa, ložisek rotoru, hluk a tlakové pulsace za lopatkami spolu s dynamic-

kým namáháním.

Při zmíněných komplexních měřeních bylo na oběžných lopatkách užito klasické

tenzometrické metody, kombinované telemetrickým přenyseru výstupního signálu a kla-

sickým přenosem přes kroužky..

Při měření dynamickým namáhání byl původně vyvinu;-, kontaktní přenosový systém

s« sběracími kroužky, který nesplňuje v plné míře požadavky moderního spolehlivého

přenosu z rotujících do statorových částí.

Proto byl laboratorně vyvinut a při měřeních nasazen přenos s rotujícícm vysí-

lačem s modulovaným nosným kmitočtem měřeným signálem při aplikaci nejmodernějšího

prvku - hybridního integrovaného vysílače, jímž se dále podstatně zvýšila spolehli-

vost přenosového systému. Z hlediska provozních požadavků, tj. dostředivého zrychle-

ní, dosahujícího 6500 g, teplotního namáhání a vlhkosti páry, proudící vysokou rych-

lostí, byl vyvinut plošný, rozměrově miniaturizovaný, vysílač o rozměrech

25 x 25 x 4 mm a hmotnosti 3 gramy.

Pro potvrzení závislosti parametru proudové nerovnoměrnosti s dynamickým namá-

háním rotorových lopatek byly v IÍT ČSAV vyvinuty tlakové sondy a ve spolupráci

s ÚVZtJ ŠKODA k.p. Plzeň se uskutečnilo měření tlakového pole v nízkotlakové části

parní turbíny 200 MW /Tušimice II a 50O MW /Mělník lil/.

Tlakové sondy byly umístěny v prostoru za posledním kolem NT dílu turbíny

tak, aby v různých provozních režimech turbíny byla zajištěna dokonalá vazba mezi

kmitající lopatkou a některým snímačem. Statistickým vyhodnocením signálů z větší-

ho počtu snímačů /nejméně 10 kusů/ je možno určit vedle kmitočtu kmitání lopatky

také jejich amplitudu. Při návrhu tlakové sondy se řešila také otázka přenosu tlako-

vého signálu na snímač v dvoufázovém nrostředí / vodní pára a kapky vody/. Nejdří-

ve byla navržena konstrukce sondy se snímačem bez přívodního tlakového kanálku. Uká-

zalo se viak, že životnost těchto snímačů je snížena, a to vlivem eroze vodními

kapkami. Proto u další konstrukce sondy byl volen pro přívod tlaku kanálek ke sní-

mači o délce 4 mm a průměru 1,3 mm. Ten však měřený signál zkresloval také tím, že

se občas ucpával vodními kapkami, ale zajišťoval spolehlivou funkci snímače. Po

jednoměsíčním provozu v turbíně se parametry snímače téměř nezměnily.

Tlakové sondy byly sestaveny s polovodičovými snímači tlaku typu TM 440,

TM 510 /Ol a TM 610 /Ol/ vyrobeny v Tesle Rožnov/. Tyto snímače umožnily měření jed-

notlivých složek tlakového pole, a to:

1. Časově střední složku o nízkém absolutním tlaku /naměřené hodnoty se pohybují

okolo 10 kPa/.

2. Střídavou periodickou složku tlaku v kmitočtovém pásmu od 0 do 10 kHz /kmitání

lopatek a otáčková frekvence/.

3. Nestacionární složku tlaku /pulsace tlaku, kondenzační rázy aj., špičková hodno-

ta pulsací byla okolo 100 Pa/.

78

Polovodičové snímače tlaku byly elektricky zapojeny tak, že měřily krone tlakůtaké teplotu prostředí.

Příklad vyhodnoceného magnetofonového záznamu měření tlakového pole je zachy-cen na obr. 1.

Dále byly měřeny vibrace ložisek ve vertikálním směru na ložiskovém stojanumezi ST a NT dílem parní turbíny 200 MW, vibrace NT tělesa v místech protilehlýchke špičkám koncových NT lopatek ve směru osy stroje. V* stejných místech byl měřenhluk stroje.

Průběh sledovaných veličin, tedy dynamického namáhání, vibrací, hluku a tlako-vých pulsací při změněné frekvenci sítě ukazuje diagram na obr. 2. Na tomto diagra-mu je zřejmá analogie mezi průběhem dynamického namáhání oběžných lopatek a průbě-hem dynamického tlaku za oběžnými lopatkami. Tedy z hlediska technické diagnostikyzajímavý jev, který je nutno dle našeho názoru dále sledovat.

Závěr

V předloženém příspěvku se upozorňuje na systematický postup ve výzkumu a ově-řování dynamických vlastností koncových oběžných lopatek nízkotlakových dílů par-ních turbín SKODA se zřetelem k některým zajímavým výsledkům, které byly při výzku-mu z hlediska technické diagnostiky dosaženy.

tee-

75-

58-

35-

3 000 ot/aln

f„ • 195 Hz; P u. v • 18 Pa

iíee

líse

I2 M 26*

Obr. 1 Pulsace statického tlaku za rotorovou lopatkou NT500 MW turbíny EMĚ III

79

6«r s

tMPol 4

3

2600500

400(Pal

300-250-

200

116 •

114-

HO-

ta-m-101.

ye

• 6

•

M

E

2

•1

NAMÁHANÍ LOPATKY

RYCHLOST KMITÁNÍ TĚLESADYNAMICKÝ TLAK

45 46 47 48 49 50 51 52 53

FREKVENCE OTÁČEK [Hz]

Obr. 2 Namáhání, vibrace, hluk a tlakové pulsace

80

DETEKCE NETĚSNOSTINA PAROGENERÁTORECHPGV - 213 Č JADERNÝCHELEKTRÁREN S VVER-440

prom. fyz. Miroslav Kawalec

k. p. Vítkovice - Železárny a strojírny Klementa Gottwalda, Ostrava

1. Úvod

Podle statistik o spolehlivosti provozu jaderných elektráren /JE/, vydávaných

pravidelně Mezinárodnou agenturou pro atomovou energii ve Vídni, patří parogenerá-

tory /PG/ k nejporuchovějším komponentům primárního okruhu a výrazně ovlivňují spo-

lehlivost provozu celé JE. Jak ukazují zkušenosti provozovatelů bloků VVER 400,

hlavně pak na těch JE, které jsou v provozu již více než 5 let, je možno uvedený

poznatek aplikovat také na parogenerátory jaderných elektráren W E R 440.

Jedním z nejdůležitějších parametrů, které rozhodují o spolehlivosti provozu

parogenerátorů a tím i celé JE, je těsnost jednotlivých systémů a uzlů PG. Jde

konkrétně o:

- těsnost základního materiálu a svarů primární části PG /kolektory a teplosměnné

trubky/ vůči sekundární části /vlastní těleso PG/,

- těsnost přírubových spojů I. a II. okruhu PG,

- těsnost systému kontroly těsnosti ochranných výklenků /SKTOV/ kolektorů primární-

ho okruhu PG vůči sekundární části PG.

U parogenerátorů PGV - 213 č jaderných elektráren W E R 400 jsou již v rámci

standardního souboru kontrolních a měřicích přístrojů /tzv. KIP/ zahrnuta zařízení,

umožňující monitorování těsnosti uvedených systémů PG během provozu JE.

Vzhledem k tomu, že pro tato zařízení a systémy monitorování netěsností není

doposud zpracován líplný strom poruch ani plně analyzována množina událostí, zejména

pak z pohledu vzájemné vazby s ostatními systémy KIP, nelze hovořit v plné šíři

o diagnostických systémech, nábrž pouze o systémech monitorování netěsností jednot-

livých uzlů PG.

Stávající provedení systémů monitorování těsnosti /dodávka těchto systémů patří

do finální dodávky k.p. ŠKODA - ZES/ má však celou řadu rezerv z hlediska jednoznač-

nosti a spolehlivosti ddajů i spolehlivosti funkce. Využití těchto rezerv by mělo

výrazně pozitivní vliv na spolehlivost provozu PG a tím i celé JE. V další části

tohoto referátu je proto ve stručnosti provedena kritická analýza jednotlivých

systémů monitorování těsnosti PG, obsahující rovněž naše návrhy na zdokonalení

zmíněných systémů.

2. Monitorování těsnosti základního materiálu a svarů primární části PG

Těsnost základního materiálu a svarů kolektorů a teplosměnných trubek primár-

ní části PG je monitorována pomocí měření aktivity vody ve stálém odluhu PG detek-

torem D i a aktivity páry v parovodu detektorem D 2 /viz obr. 1./ Detektory D 1

a D 2 mají výstup signálu na blokovou dozornu, a to ve formě preventivní signaliza-— 9

ce Dři Dřekročení nastavené drovně /u detektoru D 1 je to 10 Ci/ 1. Při dosažení

81

hodnoty aktivity vody sekundárního okruhu PG 10 Ci/1 vlivem porušení integrity zá-

kladního materiálu a svarů primární části PG musí být tento v průběhu jedné směny

odstaven.

Nevýhody stávajícího řešení:

a/ Na základě signálu detektorů aktivity D 1 a D 2 nelze na blokové dozorně okamži-

tě zjistit a jednoznačně rozhodnout, zda jde o netěsnost základního materiálu

event, svarů primární části PG, nebo zda zvýšení aktivity vody sekundárního okru-

hu je způsobeno netěsností přírubových spojů primárních kolektorů /netěsnost

obou těsnících kroužků/.

V soulasu s Instrukcí pro provoz a údržbu PG /viz /I// je nutno dodatečně

provést pomocí tlakoměrů P 1 a P 2 změření přetlaku uvnitř dutiny mezi těsnění-

mi přírubových spojů I. okruhu - měření tohoto přetlaku se totiž neprovádí ne-

přetržitě, nábrž pouze periodicky lx za směnu.

V případě zjiatění přetlaku v dutině mezi těsněními A p > 0 nelze stále ještě

jednoznačně určit, co je příčinou zvýšení aktivity, nebot přetlak uvnitř dutiny

se objeví i při porušení těsnosti pouze jednoho z obou těsnících kroužků příru-

bového spoje. Z tohoto důvodu musí být přetlak plynule snížen na nulu a dodrže-

na výdrž při AP s O min. 1 hodinu. Teprve na základě toho, zda dojde k poklesu

aktivity vody II. okruhu či nikoliv lze rozhodnout, jde-li o poruchu integrity

základního materiálu event, svarů primární části PG nebo o průchozí netěsnost

přírubového spoje primárních kolektorů.

b/ Vzhledem k tomu, že detektory aktivity 0 1 a D 2 mají pouze signalizační charak-

ter, nelze s potřebnou přesností určit ani odhadnout velikost netěsnosti, která

je příčinou zvýšení aktivity vody e,vent. i páry ve II. okruhu. Alespoň přibližná

znalost velikosti uvedené netěsnosti by měla přitom velmi pozitivní vliv na

rychlost a spolehlivost vyhledání netěsnosti postupem stanoveným v Instrukci

pro provoz a údržbu PG /viz /I//.

c/ Poměrně značně dlouhý reakční čas /dobu odezvy/ detektorů D 1 a D 2 /tj. doba

od vzniku netěsnosti do okamžiku signalizace nastavené úrovně detektorů D 1

a D 2/.

Navrhovaná zlepšení:

ad a/ Nahradit stávající tlakoměry P 1 a P 2 elektrickými nebo elektromechanickými

tlakoměry s výstupem signálu na blokovou dozornu, umožňujícím nepřetržité

sledování i záznam tlaku v dutině /prostoru/ mezi těsněními.

Doplnit systém kontrolních a měřících přístrojů /KIP/ o detektor aktivi-

ty D 3, zapojený paralelně s tlakoměry P 1 a P 2. Detektor musí mít výstup

signálu na blokovou dozornu s možností nepřetržitého sledování aktivity média

v prostoru mezi těsněním.

V případě, že detektory aktivity D 1, D 2 zaregistrují překročení pří-

pustné hodnoty aktivity ve vodě stálého odluhu event, v páře, je možno na blo-

kové dozorně na základě vyhodnocení záznamu signálu detektorů P I , P 2 a okam-

žité hodnoty signálu detektoru aktivity D 3 neprodleně rozhodnout, zda došlo

k porušení integrity primární části PG nebo zda netěsní přírubový spoj I. okru-

hu /podle úrovně signálu detektoru aktivity D 3 je současně zřejmé, zda v pří-

padě netěsnosti přírubo^ Iio spoje dochází k průniku vody z I. či z II. okruhu

do prostoru mezi těsněními,/.

ad b/ Nahradit stávající detektory aktivity D 1 a D 2 se signalizací překročení

nastavené úrovně detektory umožňujícími přesné měření hodnoty aktivity v do-

statečně širokém rozmezí /signalizační funkce zůstane přitom zachována/.

82

Zpracovat výpočtové programy pro řídící počítač na JE, umožňující

v případě porušení integrity primární části PG z drovně aktivity vody a páry

II. okruhu, měřené detektory D 1 a D 2, a na základě znalosti dalších pro-

vozních parametrů PG /aktivita vody I. okruhu, tlak a teplota vody I. a II.

okruhu, velikost odluhu, parní výkon PG aj./'vypočíst s dostatečnou přes-

ností velikost netěsnosti základního materiálu a svarů primární části PG

event, velikost netěsnosti přírubového spoje primárních kolektorů. Tyto in-

formace mohou podstatně usnadnit a urychlit vyhledání netěsností základního

materiálu a svarů primární části PG.

ad c/ Stávající konstrukční řešení PG neumožňuje podstatněji zkrátit dobu odezvy

detektory D 1 a D 2.

Navrhovaná zlepšení ad a/ i b/ nevyžadují žádné konstrukční změny na vlastním

PG ani na připojovacích potrubích. Potřebná přístrojová technika /měřící a regi-

strační přístroje/ může být zajištěna bez nároků na dovoz z KS.

3. Monitorování těsnosti přírubových spojů I. a II. okruhu

Těsnost přírubových spojů I. okruhu je monitorována pomocí měření přetlaku

v dutině mezi těsnícími niklovými kroužky snímači P 1 a P 2 /viz obr. 1/.

Těsnost přírubových spojů II. okruhu je monitorována analogicky jako u příru-

bových spojů I. okruhu snímači P 6 a P 7 /viz obr. 1/.

Překročení přetlaku 2,0 MPa v dutině mezi těsněními je signalizována světelnou

a zvukovou signalizací na blokové dozorně. Vlastní měření přetlaku v dutině mezi

těsněními se provádí lx za směnu.

V případě netěsnosti obou těsnících kroužků přírubového spoje I. okruhu nesmí

být PG provozován a je nutno jej odstavit během jedné směny. Pokud se vyskytuje

netěsnost jen u jednoho ze dvou těsnění přírubového spoje I. okruhu nebo u obou

těsnících kroužku přírubového spoje II. okruhu, může být PG provozován max. 72 ho-

din a potom je nutno provést nové utěsnění příslušného přírubového spoje /dotaže-

ní event, demontáž a nové utažení/.

V případě výskytu netěsnosti pouze u vnitřního kroužku těsnění přírubového

spoje II. okruhu je možno parogenerátor provozovat až do následující plánované

odstávky.

Nevýhody stávajícího řešení:

a/ V případě menší netěsnosti pouze u jednoho z těsnících kroužků přírubového

spoje I. okruhu, kdy nedojde během krátké doby ke vzrůstu přetlaku v dutině

mezi těsněními až na hodnotu pracovního přetlaku I. či II. okruhu, nelze pra-

kticky rozhodnout, zda došlo k porušení těsnosti vnitřního nebo vnějšího těs-

nícího kroužku.

Průnik vody a páry z II. okruhu přes vnější kroužek do dutiny mezi těsnění-

mi nepředstavuje přitom větší nebezpečí. V případě možnosti jednoznačného urče-

ní mechanismu průniku bylo by možné v tomto případě zrušit omezení maximální

povolené doby provozu /72 hodin/ a povolit provoz PG s uvedenou netěsností až

do doby plánované odstávky.

b/ Vzhledem k periodickému zjištování přetlaku v dutině mezi těsněními přírubových

spojů I. a II. okruhu PG lx za směnu, není k dispozici na blokové dozorně ne-

přetržitý záznam tlaku měřeného detektory P I , P 2 a P6, P 7 , který by umožnil:

83

- prakticky okamžitě zjistit vznik netěsnosti přírubového spoje I. event.

II. okruhu, a na základě sledování úrovně aktivity vody a páry pomocí detek-

torů D 1 a D 2 stanovit, zda u přírubového spoje I. okruhu jde o průchozí ne-

těsnost.. Tato informace má z hlediska praktických zkušeností z provozu JE

s bloky W E R 440 značný význam pro včasnou prevenci poškozování přírubových

spojů /šroubů a závitových otvorů v přírubách kolektorů/ I. okruhu;

- analýzou časového průběhu tlaků z detektorů P 1, P 2 a Pí, P 7 a jeho porov-

náním s časovým průběhem dalších provozních parametrů PG usuzovat na možné

příčiny vzniku netěsností přírubových spojů, což hraje opět velkou roli při

prevenci vzniku mechanismů, způsobujících vznik netěsnosti PG.

Navrhované řešení:

ad a/ i b/: Je totožné s návrhem ad a/, uvedeným v předchozí kapitole tohoto refe-

rátu, tj. nahradit stávající detektory P 1, P 2 /event, i P 6, P 7/

elektrickými nebo elektromechanickými tlakoměry s výstupem na blokovou

dozornu, umožňujícím nepřetržité sledování a záznam tlaku v dutině

mezi těsněními, a dále doplnit systém kontrolních a měřících přístrojů

/KIP/ o detektor aktivity D 3, zapojený paralelně s tlakoměry P 1 a P 2,

s výstupem signálu na blokovou dozornu, dávajícím možnost nepřetržitého

měření. Toto navrhované řešení odstraňuje všechny nevýhody, uvedené

pod body a/ a b/ této kapitoly.

4. Monitorování těsnosti systému SKTOV primárních kolektorů

Těsnost systému SKTOV je monitorována pomocí měření tlaku uvnitř systému sníma-

čem P 8. Snímač má výstup zvukové a světelné signalizace na blokovou dozornu -

signalizace pracuje při vzrůstu přetlaku v SKTOV nad nebo jeho poklesu pod stanove-

nou hranici /viz obr. 1/. Systém je zaplněn dusíkem pod přetlakem 0,4 ± 0,01 MPa.

V případě poklesu přetlaku v SKTOV pod 0,35 MPa nebo vzrůstu nad 0,45 MPa začíná

pracovat světelná a zvuková signalizace na blokové dozorně. Pravidelně /každých

10 dnů/ je nutno kontrolovat vlhkost dusíku v SKTOV odpouštěním jeho části.

Při překročení tlaku 0,45 MPa nebo stanovené úrovně vlhkosti dusíku uvnitř

SKTOV, nesmí být PG provozován a je nezbytné jej během jedné směny odstavit.

Nevýhody stávajícího konstrukčního řešení SKTOV i navrhovaná zlepšení jsou po-

drobně popsány v referátu /2/, předneseném tímtéž autorem na konferenci "Diagnos-

tika JEZ '81", nebudu se jimi proto v této přednášce podrobněji zabývat. Principiál-

ní schéma námi navrženého vakuového řešení SKTOV je na obr. 2.

Navržené vakuové řešení nevyžaduje žádné konstrukční úpravy na vlastním PG.

Úpravy na připojovacích potrubích a ostatních částech systému jsou minimální. Po-

třebné přístroje a zařízení možno zajistit buď dovozem z KS /devizová náročnost

je poměrně nízká - cca 5 OOO,- DM na 1 PG/ event, v krajním případě i v ČSSR /zde

jsou však na překážku dlouhé dodací lhůty, špatný servis a poměrně nízká spolehli-

vost přístrojů/.

Vakuové řeiení je z provozního hlediska mnohem spolehlivější než stávající

řeiení s dusíkem uvnitř SKTOV, nebot umožňuje nepřetržité sledování tlaku uvnitř

SKTOV a dává jednoznačnou a okamžitou informaci o porušení těsnosti systému. Navr-

šené řešení je podstatným přínosem z hlediska spolehlivé funkce systému SKTOV

• mi výrazně pozitivní v^iv na spolehlivost a bezporuchovost provozu celého PG.

84

S ohledem na tyto skutečnosti předložil Energoprojekt Praha na jednání

s LOTEPem Leningrad ve dnech 24.1. - 2.2.1983 vakuové řešení SKTOV k posouzení so-

větské straně. Pracovníci LOTEPu požádali, aby navrhované řešení bylo odsouhlaseno

výrobcem PG se sovětskou organizací, která zpracovala projektovou dokumentaci

/GIDROPRESS, odsouhlasení se uskutečňovalo prostřednictvím SOJUZGLAVZAGRANATOM-

ENERGO/. Náš podnik proto na jednání v Moskvě ve dnech 23. - 27.5.1983 předal so-

větské straně písemnou žádost o odsouhlasení možnosti použití vakuového řešení

SKTOV na parogenerátorech JE V 2 Jaslovské Bohunice a JE Dukovany.

Sovětská strana odpověděla na naši žádost kladně dálnopisem ze dne 13.7.1983.

Potřebné podklady o souhlasu sovětské strany postoupil náš podnik generálnímu

dodavateli technologie /ŠKODA - ZVE/, investoru i projektantu JE k neprodlenému

zahájení změnového řízení. Bohužel se však ukázalo, že náš předpoklad o tom, že

největší bariérou pro realizaci navrženého řešení bude získání souhlasu sovětské

strany, byl zřejmě mylný. Největší překážkou pravděpodobně bude neochota GDT a pro-

jektanta JE zahájit a urychleně realizovat potřebné změnové řízení. Doufáme však,

že zodpovědní pracovníci těchto organizací v brzké budoucnosti přece jen vyvinou

potřebné úsilí a nenechají návrh, k jehož odsouhlasení sovětskou stranou bylo zapo-

třebí nemálo úsilí a osobní iniciativy, nečinně zahálet.

5. Literatura

/I/ Instrukce pro provoz a údržbu parogenerátoru PGV - 213, č. 4 - 001000 - 44,

k.p. Vítkovice - 2SKG, Ostrava, 1979

/2/ Kawalec M.: Systém kontroly těsnosti ochranných krytů kolektorů parogenerátoru

jaderné elektrárny s reaktory typu V - 213 č, Sborník přednášek

ze semináře "Diagnostika jaderných energetických zařízení '81",

ÚISJP Praha 5 Zbraslav, 1982

85

j SlttJALII

Obr. 1 Kontrolní a měřicí přístroje /KIP/ pro monitorování netěsností

4... WMKY KtlfKTOft2...CHLAMTT KWMTt*»... MTMM'WSrfWtf Í I C WJ|.... T1*HOM#«KA

9.J

7...V«NT|tVt... Í9...

M«

Obr. 2 Systém SKTOV /navrhované řešení/

87

VÝPOČET KMITÁNÍ SOUSTAVYTLAKOVÁ NÁDOBA - NOSNÝ VÁLEC

Ing. Petr Markov, CSc.

Ústřední výzkumný a zkušební ústav. Škoda k. p. Plzeň

V rámci etapy 02 dílčího úkolu 02 nazvaného "Výpočtové a modelové metody pro

vyšetřování dynamických vlastností rozhodujících funkčních uzlů vybraných strojních

zařízení" státního úkolu P14 jsem se zabýval výpočty vlastního kmitání některých

hlavních komponent jaderného reaktoru W E R 440 typ V 213 č. Tato práce navazuje na

dřívější výpočty ing. Klášterky, CS. a ing. Jindry /3/. Výpočty byly provedeny ver-

sí programu BOSOR 4 na počítači ODRA 1305. Popis tohoto programu včetně popisu

vstupních dat je uveden v práci /2/. Po určení spektrálně modálních vlastností jed-

notlivých komponent jsem spojil modely nosného válce a tlakové nádoby. Tuto soustavu

jsem postupně doplňoval o další součásti a snažil jsem se v rámci možností použité-

ho programu získat co nejlepší představu o dynamických vlastnostech skutečného

reaktoru.

Nejdříve jsem zopakoval výpočet nejnižších vlastních frekvencí a tvaru kmitání

nosného válce se dnem /obr. 1, segmenty 1, 2, 3, 4 a 5/. Oproti modelu vytvořenému

ing. Jindrou se změnil modul pružnosti s ohledem na provozní teplotu na 1,85.10 Pa

a nosný válec je v místě ucpávky /bod 62 diferenčního schématu/ radiálně spojen

s pevnou oporou. Vlastní frekvence /obr. 2/, které nejsou ovlivňovány radiální opo-

rou, poklesly s odmocninou podílu modulů pružnosti /N-l, M=3j N*2, M""2f N"4, Mr2j

N«5, M-1,2/. Ostatní frekvence mírně vzrostly.

Dále byl sestaven model tlakové nádoby složený ze segmentů 6 a 7. Horní část

této nádoby již nevyhovuje dosti dobře podmínce tenkostěnnosti ., navíc v horní par-

tii chybí poměrně mohutné příruby. Naštěstí vliv těchto přírub není příliš výrazný,

jak bylo experimentálně prokázáno na mechanickém modelu. Vlastní frekvence a tvary

kmitání modelu tlakové nádoby jsou uvedeny na obr. č. 3.

Spojením těchto dvou nádob vznikl prvý výpočtový model soustavy nádob zkouma-

ného jaderného reaktoru. Vznikl spojením bodu 88 segmentu č. 5 a bodu č. 47 segmen-

tu 6 ve třech hlavních směrech posuvných výchylek a bodu 62 nosného válce s bodem

34 tlakové nádoby v radiálním směru. Při podrobnějším porovnání vlastních frekvencí

a tvarů kmitání nosného válce a tlakové nádoby a této soustavy zjistíme /obr. 4

a 5/, že s rostoucím počtem uzlových průměrů N klesá vliv spojení. Nejvýznamněji

se toto spojení projevuje u nosníkových tvarů kmitání /Nml/. Frekvence, kterými kmi-

tá nosný válec vesměs klesají, protože jeho uložení je zde měkčí než při výpočtu

samotného nosného válce upevněného na tuhém základu. Naproti tomu frekvence tlakové

nádoby vzrostly díky radiálnímu vyztužení v místě ucpávky. Vlastní frekvence ně-

kterých části jsou natolik izolované,že se tímto spojením prakticky nezměnily /dol-

ní deska dna nosného válce/. Jiné frekvence se naopak navzájem výrazně ovlivňují,

takže je nelze jednoznačně přiřadit /N-3,M«3,4,5/. Zajímavé je i to, že nejnižší

skořepinovou vlastní frekvencí kmitá tlaková nádoba.

89

Tento model soustavy tlakové nádoby s nosným válcem má však proti skutečnému

reaktoru ještě několik podstatných zjednodušení. Kromě již zmíněných přírub tlako-

vé nádoby zde jeitě chybí mohutné víko tlakové nádoby, není zde uvažován dynamický

účinek připojené potrubní sítě,.ani statický a dynamický účinek vnitřních tuhých

částí a kapaliny. Dále zde není uvažována poddájnost spojení nosného válce s tlako-

vou nádobou a poddájnost spojení tlakové nádoby se základem. Některé z těchto ne-

dostatků jsme se snažili v dalších modelech odstranit.

Nejdříve jsme zkusili velmi přibližně uvažovat vliv vnitřních tuhých částí.

Přidali jsme model koše aktivní zóny, jehož hmotnost je zvětšena tak, aby zahrnova-

la i hmotnost vnitřních částí. Na obr. 6 je vidět pokles všech vlastních frekvencí

nosného válce. Frekvence, kterými kmitá tlaková nádoby se nezměnily. Je zde navíc

1. skořepinový tvar kmitu 118,4 Hz, který se objevuje ve všech dalších výpočtech.

Dále jsme se zaměřili na poddájnost spojení nosného válce s tlakovou nádobou.

Tuhost tohoto spojení byla určena řešením příslušné kontaktní úlohy metodou koneč-

ných prvků. Tímto způsobem byly určeny tuhostní konstanty pro kývavý a osový pohyb

nosného válce. Spojení nosného válce s tlakovou nádobou bylo namodelováno mezikrvá-

hovou deskou odpovídajících tuhostí pro uvedené základní pohyby nosného válce. Tato

mezikruhová deska je též dostatečně tuhá, aby svým frekvenčním spektrem nezasahova-

la do oblasti hledaných vlastních frekvenci soustavy. Tuhost takto namodelovaného

•pojeni je poněkud vyšší, než u předešlého modelu tuhost zesílené části nosného

válce pevni připojené k tlakové nádobě. Proto frekvence axiálního kmitání /N"0,M-2/

a prvého nosníkového tvaru kmitu opět poněkud vzrostly /obr. 7/. Zajímavý je vývoj

skořepinového kmitání pro N«2. Vlastní tvar kmitání samotného nosného válce se

dnem se v předešlém modelu rozštěpil ve "dva tvary s různými vlastními frekvencemi.

V tomto modelu však kmitá nosný válec opět se stejnou frekvencí, jako když byl uva-

lován samostatně a upnut na tuhý základ.

Další varianta