Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)"

ФАКУЛЬТЕТ Открытого заочного и очно-заочного образования

КАФЕДРА Электротехника и автоматика

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 220301 "Автоматизация технологических процессов и производств"

УТВЕРЖДАЮ:

Заведующий кафедрой ___

___________ ___________

(Подпись) (ФИО)

"___" _________ 200__г.

ЗАДАНИЕ

на дипломный проект

Студенту Перекос Дмитрий Александрович

(Фамилия, имя, отчество)

1.Тема дипломного проекта (работы): "Модернизация нейтронных анализаторов раствора системы борного регулирования на Волгодонской АЭС"

Тема дипломного проекта (работы) утверждена приказом ректора ____- ___от ____ ____20___г.

2. Консультанты дипломного проекта (работы):

Наименование раздела, должность, ученая степень, ученое звание, ФИО

Нормативный контроль ассистент Руденко П.И.

Экономическая часть старший преподаватель, к.т.н. Драка О.Е.

По безопасности жизнедеятельности доцент, к.т.н. Рабинович Л. А.

3. Исходные данные к дипломному проекту (работе) _______________

____________________________________________________________

4. Содержание пояснительной записки к дипломному проекту (работе)

______________________________________________________

5. Перечень графического материала _____________________________

_____________________________________________________________

6. Срок сдачи студентом законченного дипломного проекта (работы)

_____________________________________________________________

7. Дата выдачи задания на дипломный проект (работу)

___________________________________________________________

Руководитель _____________________ _________________

(Фамилия, имя, отчество) (Подпись)

Задание принял к исполнению ____________ 200…г. _______________

(Дата) (Подпись)

АННОТАЦИЯ

Целью моего дипломного проекта является модернизация системы водного регулирования нейтронных анализаторов борного регулирования с целью повышения производительности и расширения технологических возможностей. Нейтронные анализаторы были разработаны на приборном заводе "Сигнал" г.Обнинск Калужской области в 80-х годах. С момента создания данной системы, она не подвергалась модернизации. В связи с появлением новых технологий, в т.ч. компьютерных, возникла необходимость в модернизации данной системы позволит в конечном итоге облегчить труд оператора и сократить технологическое время в процессе.

В первой главе описана сама система борного регулирования. Рассмотрены основные системы безопасности реакторной установки. И рассмотрена система регулирования борного концентрата. Описана работа анализатора.

Во второй главе рассмотрены существующая система нейтронного анализатора НАР-Б, его достоинства и недостатки.

В третьей части рассмотрены описание модернизированной системы нейтронного концентратомера НАР-12М, его достоинства и недостатки.

В экономической части определяется расчет трудоемкости проектирования и расчет затрат на разработку, создание и внедрение цифровой системы управления.

В разделе по безопасности жизнедеятельности рассмотрены три вопроса:

1) охрана труда: рассмотрели организацию и улучшение условий труда на рабочем месте оператора;

2) экология: Выявили, что никаких экологически вредных воздействий на окружающую среду объект не оказывает;

3) чрезвычайные ситуации: мы рассмотрели аварии разного характера, меры безопасности, действия персонала в чрезвычайной ситуации, техническое обслуживание АСУ ТП, техногенную ситуацию связанную с использованием анализаторов и концентратомеров НАР.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Ведомость дипломного проекта

Введение

Перечень условных сокращений

1. Описание работы и назначение борного регулирования

1.1 Назначение борного регулирования

1.2 Система борного регулирования

1.2.1 Система аварийного расхолаживания низкого давления

1.2.2 Система аварийного расхолаживания высокого давления

1.3 Принцип работы анализаторов и концентратомеров

1.4 Модернизация нейтронных анализаторов и концентратомеров на технологических позициях

2. Работа и состав анализаторов НАР-Б

2.1 Устройство и работа составных частей анализатора

2.2 Пульт измерительный базовый ПИБ

2.2.1 Конструкция пульта измерительного базового

2.2.2 Устройство и работа отдельных блоков ПИБ

3. Работа и состав концентратомеров НАР 12М

3.1 Назначение и технические характеристики НАР-12М.

3.2 Устройство и работа концентратомера НАР-12М

3.2.1 Устройство и работа датчика НАР-12М

3.2.2 Подготовка датчика к монтажу3.2.3 Подготовка к работе НАР-12М

3.2.4 Подготовка к поверке НАР-12М

3.2.5 Проведение поверки НАР-12М

3.3 Описание и работа УНО 60М-01

3.3.1 Устройство и работа УНО-60М

3.3.2 Состав УНО-60М-01

3.3.3 Устройство и работа УНО-60М-01

3.3.4 Работа основных компонентов УНО-60М-01

4. Экономическая часть

4.1 Технико-экономическое обоснование необходимости АСУ ТП

4.2 Расчет капитальных вложений на покупку средств измерения, регистрации и контроля, входящих в АСУ ТП

4.2.1 Годовые расходы на электроэнергию

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Охрана труда на АЭС

5.1.1 Общие вопросы охраны труда на АЭС

5.1.2 Обеспечение благоприятных условий труда пользователя АСУ ТП

5.1.3 Электробезопасность

5.1.4 Вентиляция и отопление

5.1.5 Освещение производственных помещений

5.1.6 Защита от шума и вибрации

5.1.7 Электромагнитное излучение компьютеров

5.1.8 Радиационная безопасность

5.1.9 Пожарная профилактика

5.2 Чрезвычайные положения

5.2.1 Действия персонала в аварийных ситуациях

5.2.5 Действия персонала в аварийной ситуации связанные с АСУ ТП

5.2.6 Техногенная ситуация связанная с использованием анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12

5.3 Экологический аспект

5.3.1 Экологическая аспект на АЭС

Заключение

Библиографический список

Приложение А. Схема принципиальная линии борного регулирования с навесным датчиком НАР-12М

Приложение Б. Схема принципиальная линии борного регулирования с погружным датчиком НАР-12М

Приложение В. Схема принципиальная анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12М

Приложение Г. Чертёж общего вида навесного датчика анализатора НАР-Б

Приложение Д. Чертёж общего вида датчика погружного нейтронного анализатора НАР-Б

Приложение Е. Чертёж общего вида датчика погружного концентратомера НАР-12М

Приложение Ж. Схема монтажная подключения датчиков, пультов, вторичных приборов нейтронных анализаторов

Приложение З. Чертёж общего вида навесного датчика концентратомера НАР-12М

Приложение И. Чертёж общего вида концентратомера

НАР-12М с измерительной камерой

Поз. Обозн.

Обозначение

Наименование

Кол

Примечания

Текстовые документы

А4

2203.Д.006.595.00.01.П3

Пояснительная записка

Графические документы

А1

2203.Д.06.595.00.00_Д

Схема борного регулирования с навесным датчиком НАР-12М

1

А1

2203.Д.06.595.01.00_Д

Схема борного регулирования с погружным датчиком НАР-12М

1

А1

2203.Д.06.595.02.00_Д

Функциональная схема анализатора

1

А1

2203.Д.06.595.03.00_Д

Схема соединения датчиков и пультов анализаторов

1

А1

2203.Д.05.595.04.00_ВО

Общий вид навесного датчика НАР-Б

1

А1

2203.Д.05.595.05.00_ВО

Общий вид погружного датчика НАР-Б

1

А1

2203.Д.05.595.06.00_ВО

Общий вид навесного датчика НАР-12М

1

А1

2203.Д.05.595.07.00_ВО

Общий вид погружного датчика НАР-12М

1

А1

2203.Д.05.595.07.08_ВО

Общий вид датчика НАР-12М с измерительной камерой

1

2203. Д. 06. 595. 00. 00_ Д

Изм

Лист

№ документа

Под-пись

Дата.

Разработал.

ПерекосД.А..

Ведомость к дипломному проекту

Лит.

Лист

Листов

Проверил.

Баран С.А.

1

1

Т. контр.

ВИЮРГТУ, 5 курс, гр. АП-01-З2.

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация производственных процессов - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Она приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин.

Задача автоматизации систем управления становится все более актуальной. Это связано с физическим и моральным износом старой автоматики.

Решение данной задачи на базе сельсиновых и дискриминационных настроек концентратомеров, связано с большими трудозатратами и недостаточно эффективно. Радикальным решением проблемы является модернизация существующей системы водного регулирования в теплоносителе первого контура АЭС типа ВВЭР-1000.

Однако такой способ требует "крутых" единовременных затрат, длительного простоя оборудования, серьёзной подготовки персонала.

Альтернативой этому способу является внедрение относительно недорогой системы, которая впишется в существующую систему дистанционного автоматизированного управления и со временем позволит все слабые звенья во всей системе управления.

В связи с этим, в данном дипломном проекте разрабатывается автоматизированная система управления технологическим процессом, а именно системы борного регулирования в теплоносителе первого контура АЭС типа ВВЭР-1000, которая позволит повысить эффективность производства; увеличить ресурс оборудования; упростить его обслуживание; уменьшить простои и исключить аварийные ситуации.

Перечень условных сокращений

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

БЩУ - блочный щит управления;

ВоАЭС - Волгодонская Атомная Электростанция;

ВВЭР-1000 - водо-водяной электрический реактор;

ВХР - водно-химическое регулирование;

МКУ - минимально контролируемый уровень;

НАР-Б - нейтронный анализатор раствора базовый;

НАР-12 - нейтронный анализатор раствора модификации 12;

УНО-60М - устройство обработки информации;

ПИБ - пульт измерительный базовый;

СВО - система водной отчистки;

БЩУ - блочный щит управления;

РЩУ - резервный щит управления;

КИП - контрольно-измерительные приборы;

РО - реакторное отделение;

ГЕ - гидроёмкость;

САОЗ - система автоматического охлаждения зоны реактора;

СБ - система безопасности;

АУПТ - автоматическая установка пожаротушения;

СИ-19Н - счётчик нейтронов;

ИБН - источник быстрых нейтронов;

ПК - персональный компьютер;

БДИН - блок детектирования нейтронов;

УД - усилитель дискриминатор;

ПФ - плата фильтров;

ПН - преобразователь напряжения;

ВВ - высоковольтный выпрямитель;

ТК - термоконтактор;

БСД - блок счёта динамического;

ВФК - Вычитатель конструктивного фона;

БЗГ - блок задающего генератора;

БД - блок делителей;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;

Сч - счёт;

БСС - блок счёта статического;

БАП - блок аналогового преобразования;

БСН - блок стабилизации напряжения;

ГТ - генератор стабильного тока;

БУИ - блок управления индикацией;

БВФ - блок вычитания фона;

ПЭ - пъезоэлемент;

СС - схема совпадений;

БИД - блок изменения уровня дискриминации;

ППА - плата предварительной обработки;

БСЧ - блок счётчиков;

БВА - блок ввода/вывода;

УСО - устройства связи с объектами.

1 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ И НАЗНАЧЕНИЕ БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

1.1 НАЗНАЧЕНИЕ БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Начиная с 1963 года борное регулирование, используется практически на всех мощных энергетических реакторах с водой под давлением. Оценивая влияние борной кислоты на организацию водно-химического регулирования ВХР первого контура, нужно принимать во внимание необходимость введения сильного основания КОН. В воду первого контура для поддержания оптимального значения pH (при рабочей температуре первого контура) в пределах 6,9-7,1. В течение всей кампании и уменьшения скорости коррозии конструктивных материалов при поддержании требуемой концентрации борной кислоты.

Для получения приемлемой длительности работы реактора (так называемой "кампании реактора") в него необходимо загрузить сверхкритическое количество ядерного топлива. Созданный при этом в реакторе запас реактивности необходимо компенсировать. В современных реакторах типа ВВЭР созданный запас реактивности компенсируется механическими органами регулирования и жидким поглотителем - борной кислотой, растворенной в воде первого контура.

Борное регулирование предназначена для компенсации медленных изменений реактивности и поддержания реактора в критическом состоянии при ксеноновом отравлении в режиме сброса нагрузки, а так же для изменения концентрации борной кислоты в режимах пуска и останова блока.

При замедлении нейтронов в воде происходит разрыв первичных связей молекул воды и образование свободного водорода. Аналогичное действие оказывает гамма- и бета-излучение. Радиолитическое разложение воды, протекающее по реакции: 2Н₂О = 2Н₂ + О₂ обратимо, т.е. образующиеся радикалы могут рекомбинировать, но присутствие в теплоносителе первого контура борной кислоты сдвигает реакцию вправо в сторону разложения воды.

Такая форма управления реактивностью называется жидкостным регулированием.

Борное регулирование состоит в том, что избыточная реактивность при пуске реакторной установки после перегрузки компенсируется вводом в теплоноситель первого контура жидкого поглотителя нейтронов - борной кислоты. В ходе работы реакторной установки на мощности производится постепенное плавное уменьшение концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура путем водообмена для компенсации выгорания ядерного топлива.

Имеется много причин для использования растворенных в теплоносителе поглотителей. При этом уменьшается количество поглощающих стержней вместе с приводами и электрооборудованием схемы управления, что приводит к экономии затрат.

Борная кислота равномерно распределяется в теплоносителе первого контура, и поэтому при изменении ее концентрации не нарушается распределение энерговыделения в активной зоне.

Естественный бор состоит из двух изотопов (19% бора-10 и 81% бора-11), первый из которых имеет очень высокое сечение поглощения тепловых нейтронов (3838 б).

Естественный бор имеет более низкую поглощающую способность (750 б) из-за разбавления бора-10 бором-11. Борная кислота обладает целым рядом важных преимуществ по сравнению с другими растворимыми в воде поглотителями нейтронов - нейтронными ядрами: борная кислота хорошо растворима в воде и ее растворимость растет с повышением температуры; она практически не реагирует с материалами первого контура, причем ее инертность растет с повышением температуры; она не откладывается и не дает соединений, способных откладываться на внутренних поверхностях конструкционных элементов реакторной установки.

Различные операции, связанные с изменением концентрации борной кислоты в теплоносителе первого контура, условно называют борным регулированием. Для увеличения концентрации раствора борной кислоты в первом контуре концентрированный раствор борной кислоты подается в первом контур подпиточными насосами. Чтобы уменьшить концентрацию, можно использовать систему продувки-подпитки (слив теплоносителя первого контура с текущим содержанием бора и замену его чистым дистиллятом), или поглощение борной кислоты анионитными фильтрами СВО-2. Соответственно для осуществления борного регулирования в составе оборудования реакторного отделения должны иметься баки для хранения раствора борной кислоты и насосы для его подачи к потребителям. Для выполнения указанных выше задач имеются системы боросодержащей воды и борного концентрата. Оборудование систем боросодержащей воды и борного концентрата маркируется латинскими буквами TB.

Системы боросодержащей воды и борного концентрата обеспечивает определенную гибкость и автономность в работе с применяемым в технологических процессах раствором борной кислоты, а также создают оперативный резервный объем раствором борной кислоты, использующегося при регулировании мощности и останове реакторной установки.

Система борного концентрата TB10 предназначена для создания запаса и хранения борного концентрата в баках TB10B01,02; подачи его в первый контур насосами TB10D02-04 при борном регулировании в режиме нормальной эксплуатации и аварийных режимах энергоблока; а также для подачи борного концентрата для очистки на СВО-6 насосом TB10D01.

Система боросодержащей воды TB30 предназначена для создания запаса и хранения боросодержащей воды в баках TB30B01,02; заполнения первого контура, подпитки бассейна выдержки и баков TQ10,20,30B01 насосом TB30D03; приема воды при дренировании первого контура, баков TQ10,20,30B01 или БВ; или ведении водообмена; приема воды после отмывки концевых уплотнений ГЦН; а также подачи боросодержащей воды для очистки на СВО-6 насосами TB30D01-02. Насосы TB30D01-02 также могут быть использованы для подпитки БВ и баков TQ10,20,30B01.

Монжюс боросодержащей воды TB10B03 предназначен для приема воды из баков TQ14,24,34B01, баков борного концентрата TB10B01,02 при их переливе или дренировании. Опорожнение монжюса осуществляется по проекту только сжатым воздухом системы TP в баки TB30B01,02.

В составе систем боросодержащей воды и борного концентрата имеется следующее технологическое оборудование:

- насос борного концентрата ТB10DO1;

- насосы борного концентрата ТB10DO2,03,04;

- баки борного концентрата ТB10В01,02;

- насосы боросодержащей воды ТB30DO1,02;

- насос заполнения 1 контура ТB30DO3;

- баки боросодержащей воды ТB30В01,02;

- монжюс боросодержащей воды TB10B03

- трубопроводы, арматура, КИП.

Все оборудование систем боросодержащей воды и борного концентрата расположено на отметках -4.2 и 0.0 в обстройке реакторного отделения. При выборе конструкционных материалов, из которых изготовлено оборудование систем, учитывались: рабочие параметры систем, свойства среды, коррозионная стойкость материалов в рабочей среде и дезактивирующих растворах. Исходя из условий работы оборудования, трубопроводов и арматуры в качестве основного конструкционного материала принята коррозионно-стойкая нержавеющая сталь типа 08Х18Н10Т или ей подобная.

Борное регулирование является основной частью системы управления реактора и позволяет изменять концентрацию борной кислоты в теплоносителе первого контура со скоростью 15-20% в час от текущей концентрации бора. При возникновении сигнала АЗ в любом режиме закрывается арматуры на линиях подачи дистиллята от деаэратора борного регулирования на всос подпиточного насоса и арматура на подпитку чистым дистиллятом.

Сочетание борной системы регулирования с механической позволяет улучшить маневренные характеристики блока. Оборудование реакторной установки и применяемое оборудование системы продувки-подпитки допускает возможность их использования в маневренных блоках.

1.2 СИСТЕМА БОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

При эксплуатации АЭС решающее значение имеет безопасность работы реакторной установки. Один из основополагающих принципов, на котором базируется безопасность работы реакторной установки - это ограничение последствий возможных аварий. В соответствии с требованиями ОПБ-88 в проектах реакторной установки должны иметься средства, направленные на предотвращение проектных аварий и ограничение их последствий.

Наиболее опасны аварии с потерей теплоносителя первого контура, вызываемые повреждением оборудования и трубопроводов.

В случае значительной течи давление в контуре быстро снижается, и охлаждение может производиться сначала борированной водой, автоматически подаваемой из ГЕ САОЗ, а затем от системы аварийно-планового расхолаживания. В случае же малой или средней течи для восполнения потери теплоносителя требуется установка насосов высокого давления.

Также очень опасны разрывы трубопроводов и паропроводов второго контура, которые приводят к резкому падения давления во второй контуре и увеличению теплообмена между первым и вторым контуром. Это приводит к интенсивному снижению температуры теплоносителя первого контура и, при отрицательных температурных коэффициентах реактивности, к увеличению мощности реактора. Для поддержания реакторной установки в безопасном подкритическом состоянии в данном случае необходимо производить ввод в первый контур раствора борной кислоты, что требует установки высоконапорных насосов суммарной производительностью до 200 м³/час (с учетом не включения одного насоса) и малым временем запаздывания поступления воды в первый контур.

Для этих целей и служит система аварийного ввода бора высокого давления. Система аварийного ввода бора предназначена для аварийной подачи высококонцентрированного раствора бора в первый контур при авариях, связанных с выделением положительной реактивности в активной зоне реактора с сохранением высокого давления в первом контуре, а также в режимах, связанных с разуплотнением первого контура.

1.2.1 Система аварийного расхолаживания низкого давления

Все это обуславливает необходимость в аварийной системе охлаждения активной зоны, способной вступить в действие при нарушении циркуляции теплоносителя в контуре охлаждения реактора. В соответствии со всем вышесказанным на АЭС с ВВЭР-1000 и имеется система аварийно-планового расхолаживания низкого давления, предназначенная для:

- аварийного расхолаживания активной зоны и последующего отвода остаточных тепловыделений при авариях, связанных с разуплотнением первого контура;

- планового расхолаживания во время останова реакторной установки и отвода остаточных тепловыделений активной зоны при проведении перегрузки;

- отвода остаточных тепловыделений при проведении ремонтных работ на оборудовании реакторной установки со снижением уровня теплоносителя в реакторе, до оси патрубков холодных ниток петель без выгрузки зоны.

обеспечить подачу в контур борного раствора с концентрацией не менее 16 кг/см² борной кислоты, в начальный момент.

обеспечить подачу воды в аварийных ситуациях не позднее, чем через 35-40 сек с момента достижения давления в первом контуре 21 кгс/см²;

она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

- система должна работать как во время аварийных ситуаций, так и в послеаварийный период (в течение всего периода нахождения топлива в активной зоне);

- система должна иметь возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности;

- система обеспечивает защиту первом контура от переопрессовки в холодном состоянии;

- она должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.

Система САОЗ совмещает функции устройства нормальной эксплуатации и защитного устройства. Как защитная система безопасности, система обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах, как устройство нормальной эксплуатации

обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания.

В соответствии с принципами единичного отказа и необнаруженного отказа система выполнена из 3 каналов, каждый из которых может выполнять функции всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Система аварийно-планового расхолаживания является защитной системой безопасности и относится к 1 категории сейсмостойкости. Пространственное разделение каналов с установкой стен и перекрытий, огнестойкостью не менее 1,5 часа, и наличие системы АУПТ кабельных помещений позволяет сохранять работоспособность системы при пожаре в одном из каналов.

В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийно-планового расхолаживания выполнена их трех каналов, каждая из которых может выполнять назначение всей системы. САОЗ (активная часть) низкого давления состоит из трех каналов TQ12, TQ22 и TQ32 (смотреть приложение А). Каждый из каналов TQ12,22,32 включает в себя:

- насос аварийного расхолаживания TQ12(22,32)D01;

- бак аварийного запаса бора TQ10,20,30B01;

- теплообменник аварийного расхолаживания TQ10(20,30)W01;

- трубопровод Ду600, связывающий бак TQ10(20,30)B01, теплообменник TQ10(20,30)W01 и насос TQ12(22,32)D01;

- трубопровод Ду300, связывающий насос TQ12(22,32)D01 c первым контуром;

- трубопровод Ду300 отбора воды из 1 контура;

- вспомогательные трубопроводы и арматуру.

Все три канала системы обеспечивают подачу борированной воды в верхнюю и нижнюю камеры смешения реактора; в режиме ремонтного расхолаживания вода подается только в верхнюю камеру. Два канала системы подключаются к трубопроводам связи ГЕ САОЗ - реактор, а третий канал - к горячей и холодной ниткам одной из циркуляционных петель: 1 канал - к холодной и горячей ниткам петли №1; 2 канал- к YT13,14BO1; 3 канал-YT11,12BO1.

На напорной линии насоса аварийного расхолаживания устанавливается оперативная арматура, обратные клапаны, а также нормально открытая арматура, которые обеспечивают необходимое направление движения теплоносителя в режимах аварийного и планового расхолаживания. Энергоснабжение арматуры осуществляется от того же канала безопасности (2 категория надежного питания), что и двигатель насоса аварийного расхолаживания.

Установленные последовательно два обратных клапана, задвижки с дренажем обеспечивают отсечение высокого давления от низкого. Для защиты оборудования и всасывающих трубопроводов системы вне герметичной части от превышения давления на линии планового расхолаживания в герметичной части установлены предохранительные клапана.

По всосу система подключается к баку-приямку ГА-201 герметичной оболочки, а также к холодной или горячей нитке четвертой петли ГЦК (линия планового и ремонтного расхолаживания).

Бак аварийного запаса борной кислоты TQ10-30B01 представляет собой Г – образное облицованное нержавеющей сталью помещение, входящее в состав герметичной зоны реакторного отделения. Верхняя часть бака образована перекрытием на отметке 13.2, соединенным с баком тремя независимыми сливными устройствами F = 1,0 м² в помещенияхГА-306/1,2,3. Упомянутое перекрытие является нижней эксплуатационной отметкой герметичного объема оболочки, с которой путем организации уклонов предусматривается слив поступающей воды в бак.

Бак-приямок выполнен из железобетона с облицовкой из нержавеющей стали, заанкерованной в бетон с учетом действия аварийных нагрузок. Для возможности контроля за протечками между нержавеющей облицовкой и бетонной поверхностью выполнен слой второй облицовки из углеродистой стали. Люки бака выступают над полом помещений на 200 мм и закрыты нержавеющими металлическими решетками.

При аварии вода из помещений ГА-306/1,2,3 попадает в грязные отсеки ГА-201 через эти три приемных люка, над которыми и установлены решетки, не допускающие попадания в бак-приямок крупных частей изоляции или других посторонних предметов.

В чистые отсеки вода попадает, проходя через шестирядные нержавеющие сетки специальной конструкции, установленных поперек бака-приямка около каждого приемного отверстия и делящих бак-приямок на чистое и грязное отделение.

Концентрация борной кислоты в баке измеряется периодически, после предварительного перемешивания раствора бора, находящегося в баке. Концентрация автоматически измеряется на напоре насосов аварийного расхолаживания при помощи нейтронных анализаторов типа НАР-12М. Для создания возможности перемешивания раствора борной кислоты в баке внутри его предусмотрен раздаточный коллектор, к которому присоединены линии рециркуляции Dy150 с дроссельной шайбой TQ12-32E02 и арматурой TQ12-32S02,03 от каждого насоса. Коллектор представляет собой трубопровод с равномерно размещенными отверстиями, размещенный в баке и повторяющий его конфигурацию.

Отбор борного раствора из бака-приямка ГА-201 к насосам аварийных систем выполнен с установкой рассекателей, установленных в баке на всасывающие трубопроводы СБ, чтобы с учетом понижения уровня раствора борной кислоты в ГА-201 исключить подсасывание парогазовой смеси в период аварийных режимов и исключить выход насосов из строя.

Падение давления на фильтрующих сетках бака-приямка достаточно мало, чтобы обеспечить требуемую величину располагаемого подпора на всасе насосов аварийных систем. Допустимые суммарные гидравлические потери на рассекателе и сетчатом устройстве одного канала - не более 0,3 кгс/см² при расходе через одно любое устройство - до 2500 м³/час раствора.

Общий объем бака - 680 м³. Указанный необходимый объем был вычислен исходя из расчетных проектных потерь 300 м³ и оставшегося уровня 1,5 м.

При работе блока на мощности, в аварийной ситуации с разгерметизацией первого контура система подключена к баку-приямку, во всех остальных режимах забор воды производится из 4 петли ГЦК.

Для обеспечения заданной скорости расхолаживания 1 контура при плановом расхолаживании и аварийном расхолаживании при целом первом контуре на трубопроводе перед теплообменником САОЗ и на байпасе теплообменника установлено два регулирующих клапана.

Насос аварийного расхолаживания имеет линию рециркуляции Dy150 с дроссельной шайбой TQ12-32E02 и арматурой TQ12-32S02,03 (именуемую операторами БЩУ большой рециркуляцией), которая обеспечивает опробование насоса на ГА-201 с расходом до 248 м³/час. Насос аварийного расхолаживания также имеет линию рециркуляции Dy50 с дроссельной шайбой TQ12-32E10 без арматуры (именуемую операторами БЩУ малой рециркуляцией), которая обеспечивает лишь кратковременное опробование насоса. Нежелательность длительной работы насоса по линии малой рециркуляции определяется тем, что она рассчитана на расход до 15 м³/час, насосы при этом работают вне зоны рабочей характеристики, с малым расходом и повышенной вибрацией.

САОЗ допускает работу насосов с минимальной подачей 16 м³/час только в течение 10% времени от общей наработки до капитального ремонта.

На напоре насоса аварийного расхолаживания установлена дроссельная шайба, обеспечивающая устойчивую работу насоса при полностью разуплотненном первом контуре.

Всасывающая линия системы аварийно-планового расхолаживания TQ40 от 1 контура к насосам TQ12(22,32)D01 рассчитана на давление до 21 кгс/см²; давление гидроиспытаний - 29 кгс/см². Для защиты всасывающего трубопровода систем САОЗ от переопрессовки проектом предусмотрена установка на всасывающей линии планового расхолаживания предохранительных клапанов. Используются предохранительные клапаны прямого действия типа СППК4-150 или Р55189-150, настраиваемые на давление срабатывания 21,6 - 22,1 кгс/см². Сброс среды при срабатывании ПК производится на пол помещений ГА 306/2,3. Производительность предохранительных клапанов по проекту выбрана исходя из условия ложного включения одного насоса ввода бора высокого давления или двух подпиточных насосов. Пропускная способность предохранительных клапанов типа СППК4-150 составляет 200 м³/час (каждого) при полном открытии.

Клапаны регулирующие TQ41,42,43S03,04 устанавливаются на байпасе теплообменника и на трубопроводе перед теплообменником САОЗ, служат для обеспечения заданной скорости расхолаживания первого контура при плановом расхолаживании и аварийном расхолаживании.

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийно-планового расхолаживания. При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента появления дефекта по разрешенной ГИС заявке, при условии подтверждения работоспособности двух других каналов.

Плановое расхолаживание энергоблока проводится в 2 этапа:

1) система аварийно-планового расхолаживания TQ12,22,32 на первом этапе расхолаживание проводится со скоростью 300 с/час сбросом пара из парогенераторов в конденсатор турбины;

2) второй этап расхолаживания начинается при достижении t1к = 150 ⁰С и Р1к < 18 кгс/см². Ввод в работу системы аварийно-планового расхолаживания возможен только на этом этапе, так как она рассчитана на низкое давление.

Ввод в работу системы аварийно-планового расхолаживания начинается со сборки технологической схемы всаса насосов TQ12(22,32)D01 из первого контура последовательным открытием TQ40S01(02),03(04); закрытием TQ10(20,30)S01 и открытием TQ41-43S01,02.

В этом режиме особенно тщательно необходимо контролировать давление в перовм контуре: 15 < Р1к < 18 кгс/см². Это связано с тем, что при давлении в первом контуре ниже 15 кгс/см² эксплуатация ГЦН запрещается, а при повышении давления 1 к > 18 кгс/см² закрываются TQ40S01-05 действием защит TQS121(I,II,III), TQ111,115,119(I,II,III) и всас насосов TQ12(22,32)D01 переходит обратно на ГА-201 через TQ10(20,30)S01.

Открывать задвижки TQ41(42,43)S01,02 нужно плавно, шагами, для того, чтобы медленно поставить под давление всасывающий тракт системы аварийно-планового расхолаживания.

Далее необходимо провести разогрев системы аварийно-планового расхолаживания перед ее подключением на первый контур. Трубопроводы до задвижек TQ12(22,32)S04 должны быть прогреты таким образом, чтобы разность между их температурой и температурой первого контура была менее 60 ⁰С.

Для разогрева трубопроводов насосы САОЗ TQ12(22,32)D01 включаются на малую рециркуляцию через дроссельную шайбу TQ12(22,32)E10 и, в дальнейшем, переводятся на рециркуляцию через TQ41(42,43)S05. Участок отбора воды из первого контура до задвижек TQ40S03,04 разогревается открытием контрольного дренажа TQ40S06. Иногда для ускорения процесса разогрева кратковременно подрывают TQ12(22,32)S02,03 для подмешивания в тракт горячей воды из первого контура.

Предусматривается совместная одновременная работа спринклерного насоса TQ11(21,31)D01 и насоса аварийно - планового расхолаживания TQ12(22,32)D01, имеющих общие теплообменники САОЗ TQ10(20,30)W01, бак аварийного запаса бора и всасывающие трубопроводы Dy600.

В основу проекта групп аварийного ввода бора высокого давления TQ13,23,33 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ним со стороны реакторной установки:

1) обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом не менее 130 м³/час и начальной концентрацией 40 гр/кг в диапазоне давлений первого контура 90 - 15 кгс/см², а при давлении в первом контуре 100 кгс/см² – не менее 100 м³/час;

2) обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления из бака-приямка под оболочкой при авариях, связанных с течью первого контура, в течение времени, необходимого для расхолаживания блока и отвода остаточных тепловыделений;

3) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

4) обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 35 - 40 секунд с момента достижения давления в первом контуре 90 кгс/см² от насоса аварийного ввода бора высокого давления;

5) она должна иметь трехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.

В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийного ввода бора выполнена из трех идентичных каналов, каждый из которых может выполнять назначение всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Система аварийного ввода бора состоит из трех идентичных каналов. Каждый канал состоит из двух групп - TQ13(23,33) и TQ14(24,34) показанные в приложении Б.

В основу проекта групп аварийного ввода бора высокого давления TQ13,23,33 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ним со стороны реакторной установки:

- обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом не менее 130 м³/час и начальной концентрацией 40 гр/кг в диапазоне давлений первого контура 90 - 15 кгс/см², а при давлении в первом контуре 100 кгс/см² – не менее 100 м³/час;

- обеспечить возможность работы насоса аварийного ввода бора высокого давления из бака-приямка под оболочкой при авариях, связанных с течью первого контура, в течение времени, необходимого для расхолаживания блока и отвода остаточных тепловыделений;

- она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

- обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 35 - 40 секунд с момента достижения давления в первом контуре 90 кгс/см² от насоса аварийного ввода бора высокого давления;

- должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.

В соответствии с требованиями единичного отказа и не обнаруженного отказа система аварийного ввода бора выполнена из трех идентичных каналов, каждый из которых может выполнять назначение всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Система аварийного ввода бора является защитной системой безопасности и относится к первой категории сейсмостойкости.

Группа системы аварийного ввода бора TQ13(23,33) состоит из трех независимых каналов, каждый из которых включает в себя следующее технологическое оборудование:

- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ13(23,33)B01;

- насосный агрегат аварийного ввода бора TQ13(23,33)D01;

- мехфильтр TQ13N01;

- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ14(24,34)B01;

- насосный агрегат аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34)D01;

- трубопроводы, арматуру, дроссельные шайбы и КИП.

Упрощенная схема группы аварийного ввода бора (на примере канала TQ13 и канала TQ14) показана в приложении Б.

Для отвода возможных протечек через обратные клапана из полости между быстродействующими вентилями выполнен дренаж в систему оргпротечек, снабженный дроссельной шайбой TQ13(23,33)E03 и электроприводным вентилем TQ13(23,33)S09.

На напорном трубопроводе насоса TQ13(23,33)D01 установлена дроссельная шайба TQ13(23,33)E02 для обеспечения надежной работы насоса при снижении давления в первом контуре ниже 40 кгс/см². Указанная шайба обеспечивает работу насоса в рабочей части характеристики при любых противодавлениях в первом контуре, вплоть до 1 кгс/см², что позволяет использовать насос в аварийных ситуациях и при давлениях менее 15 кгс/см².

Имеется линия рециркуляции с арматурой TQ13(23,33)S05,06 на бак TQ13(23,33)B01, обеспечивающая опробование насоса и его работу в режиме ступенчатого пуска и аварийных ситуациях, когда отсутствуют технологические условия на подачу борного раствора в первый контур. Арматура на линии рециркуляции управляется автоматически по технологическому параметру (расходу насоса), обеспечивая работу насоса в рабочей части характеристики.

Обратные клапаны, баки аварийного запаса бора и оперативная арматура находятся в герметичной части защитной оболочки, остальное оборудование системы располагается в негерметичной части.

Напорные трубопроводы насосов TQ13(23,33)D01 объединяются с трубопроводами от TQ14(24,34)D01 соответственно и врезаются:

от TQ13D01 - в холодную нитку петли N01;

от TQ23D01 - в холодную нитку петли N04;

от TQ33D01 - в холодную нитку петли N03.

Врезка напорных трубопроводов аварийного ввода бора Dy150 всех трех СБ в холодные нитки петель выполнена с установкой сужающих устройств TQ13,23,33H01, ограничивающих утечку из первого контура в случае разрыва указанных напорных трубопроводов.

Каналы аварийного ввода бора TQ13(23,33) обеспечивают подачу в реактор раствора борной кислоты в начале концентрацией 40 гр/кг из баков TQ13(23,33)B01 объемом 15 м³, а после их опорожнения - раствора бора с концентрацией 16 гр/кг из бака-приямка герметичной оболочки ГА-201 объемом 680 м³.

Бак TQ13(23,33)B01, расположенные в помещениях обстройки реакторного отделения помещение ГА-036/1,2,3 соответственно, предназначен для хранения аварийного запаса раствора борной кислоты концентрацией 40 гр/л.

Основными параметрами, характеризующими нормальное функционирование группы аварийного ввода бора, являются давление на напоре насосов аварийного ввода бора TQ13-33D01, а также обеспечиваемые ими расходы раствора борной кислоты. Для измерения указанных параметров и вывода информации на рабочее место оператора технолога (РМОТ) и на средства унифицированного комплекса технических средств (УКТС) используются измерительные преобразователи давления типа "Метран", термопреобразователи сопротивления типа ТСП-8053, анализаторы бора типа НАР-12М.

При аварии основным видом управления для насосов TQ13(23,33)D01 является автоматическое управление по командам защит САОЗ, реализуемое через аппаратуру ступенчатого пуска, воздействующего на комплекс технических средств. Включение подсистемы аварийного ввода бора TQ13,23,33 автоматически происходит по следующим сигналам:

- обесточению, т.е. снижению напряжения менее 0,25 Uном на II ступени ПСП;

- разрывной защите первого контура ts10, когда разность между t насыщения теплоносителя первого контура и t в горячих петлях менее 10 ⁰С;

- разрывной защите первого контура Рго > 1,3 кгс/см², когда давление в гермооболочке более 1,3 кгс/см²;

- разрывной защите второго контура ts75, при уменьшении давления в паропроводе до 50 кгс/см² и увеличении разности температур насыщения первого и второго контуров до 75 ⁰С.

При срабатывании любой из этих защит автоматически включается насос TQ13(23,33)D01, открывается напорная арматура TQ13(23,33)S07, и если давление в первом контуре из-за течи упадет ниже 110 кгс/см², то начнется поступление воды от насосов в первый контур. Имеющаяся на блоках 1-3 вторая арматура TQ13(23,33)S08 на напорной линии от насосов в первый контур согласно алгоритмов технических защит и блокировок всегда открыта (блокировки TQS31,41,51 для 1,2,3 СБ соответственно).

При этом в случае исчерпания запаса раствора борной кислоты в баках TQ13(23,33)B01 предусмотрена работа насосов аварийного ввода бора TQ13(23,33)D01 из ГА-201 с открытием TQ13(23,33)S26.

Для исключения .зависания. давления в первом контуре при работе насосов TQ13(23,33)D01 на плотный первый контур предусмотрено снятие запрета на закрытие арматуры на напорной линии по повышению уровня в КД до 8000 мм. При повышении уровня в КД оператор может закрыть арматуру на напоре, арматура на линии ециркуляции при этом автоматически открывается. При снижении уровня в КД до 3500 мм арматура на напоре автоматически открывается, а на линии рециркуляции закрывается.

В основу проекта группы аварийного впрыска бора высокого давления TQ14,24,34 положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ней со стороны реакторной установки:

обеспечить подачу в первый контур раствора борной кислоты с расходом 6м³/час, с концентрацией 40 гр/кг при давлении в диапазоне 0-160 кгс/см²;

- она должна допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

- она должна обеспечивать в аварийной ситуации подачу борного раствора в первый контур не позднее чем через 5 минут;

- она должна иметь тpехканальную стpуктуpу, т.е. соответствовать стpуктуpе остальных систем безопасности.

В соответствии с требованиями ОПБ-88 на каждом энергоблоке АЭС пpедусматpивается по тpи независимых канала аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34), каждый из которых включает в себя следующее технологическое оборудование:

- бак аварийного запаса концентрированного раствора борной кислоты TQ14(24,34)B01;

- насосный агрегат аварийного впрыска бора высокого давления TQ14(24,34)D01;

- трубопроводы, арматуру, дроссельные шайбы и КИП.

На напорных трубопроводах внутри гермозоны установлены по два электро приводных быстродействующих вентиля, далее по ходу установлено четыре обратных клапана объединенных попарно-параллельно, каждая пара обратных клапанов имеет байпас, выполненный из трубопровода Ду15 с дроссельной шайбой и двумя ручными вентилями.

Всасывающие, напорные трубопроводы и трубопроводы рециркуляции насосов аварийного ввода бора высокого давления выполнены из стали 08Х18Н10Т.

Напорные трубопроводы насосов TQ14(24,34)D01 объединяются в гермооболочке с напорными трубопроводами от TQ13(23,33)D01 и врезаются:

от TQ14D01 - в холодную нитку петли N01;

от TQ24D01 - в холодную нитку петли N04;

от TQ34D01 - в холодную нитку петли N03.

Врезка напорных трубопроводов аварийного ввода бора Dy150 всех трех СБ в холодные нитки петель выполнена с установкой сужающих устройств TQ13,23,33H01, ограничивающих утечку из первого контура в случае разрыва указанных напорных трубопроводов.

Насосы TQ14(24,34)D01 имеют линии рециркуляции на бак с арматурой TQ14,24,34S03,04 и дроссельными шайбами TQ14,24,34E02.

Как уже указывалось, имеется тpи независимых канала TQ14,24,34, каждый из которых способен выполнить требуемые функции в полном объеме. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, определенных в ОПБ, поэтому отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Баки TQ14(24,34)B01, расположенные в помещениях обстройки реакторного отделения А-123/1,2,3 соответственно, предназначены для хранения аварийного запаса раствора борной кислоты концентрацией 40 гр/л и представляют из себя цилиндрические емкости из нержавеющей стали.

Основными параметрами для контроля нормального функционирования системы является:

1) расход продувочной и подпиточной воды, их разность как показатель течи теплоносителя первого контура;

2) уровень в компенсаторе объема;

3) качественный состав подпиточной воды;

4) концентрация борной кислоты в подпиточной воде;

5) температура продувочной и подпиточной воды.

Все подсистемы технологически связаны между собой, а также со следующими системами: организованных протечек первого контура TY, системой СВО-2 TE, дистиллята TN, сжигания водорода TS10, борного концентрата TB, греющего пара низкого давления RQ, технической водой группы А и В, промконтура TF, гидроиспытаний и продувки датчиков КИП.

При работе энергоблока группа аварийного впрыска бора высокого давления TQ14-34 должна находится в дежурстве, т.е состоянии полной готовности к выполнению своих функций в случае возникновения аварии. При этом все оборудование (насосы, арматура, трубопроводы) находятся в исправном состоянии, электрические схемы собраны, в рабочем состоянии находится система КИП и сигнализации. Баки TQ14,24,34B01 должны быть заполнены необходимыми растворами раствором борной кислоты до номинального уровня.

Для защиты плунжерных насосов TQ14(24,34)D01 от работы в без расходном режиме они имеют линии рециркуляции на бак с арматурой TQ14,24,34S03,04. Причем согласно алгоритмов технологических защит и блокировок на отключенных насосах TQ14,24,34D01 арматура TQ14,24,34S03,04 автоматически открывается (блокировки TQS65,73,81 для 1,2,3 СБ соответственно).

Существует следующее требование по расходной эффективности каналов аварийного впрыска бора высокого давления TQ14-34:

- расход TQ14(24,34)D01 при P1K 160 кгс/см2 должен быть не менее 6,3 м³/час.

- работы по выводу (вводу) в ремонт (из ремонта) каналов TQ14,24,34, их испытания с подачей борного раствора в реактор, заполнение или дозаполнение баков аварийного запаса раствора борной кислоты TQ14,24,34B01, переключения, связанные с возможностью нарушения готовности к работе систем безопасности, или связанные с возможностью переопрессовки (повышения давления более 35 кгс/см²) корпуса реактора в холодном состоянии при температуре металла корпуса ниже критической температуры хрупкости в каналах TQ14,24,34 являются ядерно-опасными.

При давлении в первом контуре ниже 35 кгс/см² и средней температуре теплоносителя первого контура ниже критической температуры хрупкости металла корпуса реактора или при работе активной части САОЗ в режиме планового расхолаживания первого контура должны быть закрыты TQ14,24,34S07,08 и разобраны их электросхемы.

1.2.2 Система аварийного расхолаживания высокого давления

Система промконтура состоит из трех насосов промконтура, двух теплообменников, дыхательного бака, трубопроводов, арматуры и потребителей охлаждающей воды.

В теплоносителе первого контура борной кислоты сдвигает реакцию вправо в сторону разложения воды.

Для выполнения указанных выше задач на блоке АЭС с ВВЭР-1000 имеется система продувки-подпитки. Система продувки-подпитки предназначена для:

- изменения концентрации поглотителя нейтронов (борной кислоты) в теплоносителе первого контура с целью регулирования реактивности по мере выгорания топлива (при изменениях нагрузки, пусках и остановах реактора);

- обеспечения во всех нормальных режимах работы блока требуемого качества теплоносителя первого контура, величина продувки-подпитки при этом составляет 20-60 тонн/час;

- для работы системы СВО-1 с пониженным расходом при разогреве или расхолаживании первого контура.

В основу проекта системы аварийно-планового расхолаживания активной зоны положены следующие критерии и требования, предъявляемые к ней со стороны реакторной установки во всех ситуациях обеспечить подачу в первый контур раствора борной кис-лоты с расходом 250-300 м³/час при давлении в первом контуре 21 кгс/см² и 700 -750 м³/час при давлении в первом контуре 1 кгс/см² и температуру раствора борной кислоты не ниже 20 ⁰С.

Системы безопасности должны:

1) обеспечить подачу в контур борного раствора с концентрацией не менее 16 кг/кг борной кислоты, в начальный момент;

2) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

3) обеспечить подачу воды в аварийных ситуациях не позднее, чем через 35-40 сек с момента достижения давления в первом контуре 21 кгс/см²;

4) допускать возможность опробования (поканально) при работе блока на мощности и при этом не терять своих функциональных свойств;

5) работать как во время аварийных ситуаций, так и в послеаварийный период (в течение всего периода нахождения топлива в активной зоне);

6) иметь возможность кратковременного вывода в ремонт ее элементов в составе одного канала при работе реактора на мощности;

Система САОЗ совмещает функции устройства нормальной эксплуатации и защитного устройства. Как защитная система безопасности, система обеспечивает отвод тепла от активной зоны в аварийных режимах, как устройство нормальной эксплуатации обеспечивает отвод тепла от активной зоны в режимах планового и ремонтного расхолаживания.

В соответствии с принципами единичного отказа и необнаруженного отказа система выполнена из трёх каналов, каждый из которых может выполнять функции всей системы. Таким образом, степень резервирования равна двум. Такая степень резервирования системы достаточна для выполнения функций системы при сочетаниях повреждений, отказ в одном канале не приводит к потере функциональных свойств системы.

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийно-планового расхолаживания. Система аварийно-планового расхолаживания является защитной системой безопасности и относится к первой категории сейсмостойкости.

При нормальной работе блока АЭС с ВВЭР-1000 система аварийно-планового расхолаживания находится в дежурстве. Это означает, что линия отбора воды из первого контура TQ40 отсечена (при P > 18 кгс/см² закрыты TQ40S01-05, их схемы разобраны).

При работе реакторной установки на мощности допускается вывод в ремонт одного канала на срок не более трех суток с момента вывода технологического канала.

По условному сигналу о разрыве 1 контура запускаются все девять насосов САОЗ (вначале насосы аварийного расхолаживания и аварийного впрыска бора, а через 30 секунд спринклерные насосы на орошение гермозоны).

Однако механизмы системы безопасности СБ обладают определенной инерционностью: запаздывание поступления воды в реактор с момента достижения давления в первом контуре 22 кгс/см² для насосов аварийно планового расхолаживания TQ12,22,32D01 составляет порядка 35-40 секунд, время запаздывания поступления воды в реактор с момента включения насосов аварийного ввода бора TQ13,23,33D01 составляет около 8 секунд, время запаздывания поступления воды в реактор с момента включения насосов аварийного впрыска бора TQ14,24,34D01 составляет примерно 1 минуту 30 секунд. Эти данные приведены без учета разворота дизелей, то есть если в аварийной ситуации вместе с разрывом произойдет обесточение, то указанные времена запаздывания нужно увеличить на 15 сек.

При заполнении гидроемкостей САОЗ в раствор должен вводиться гидразин-гидрат в количестве, создающем концентрацию гидразина не менее 100 мг/л.

Нормирование концентрации кислорода в гидроемкостях САОЗ нецелесообразно, так как при срабатывании САОЗ в дальнейшем в активную зону подается как раствор борной кислоты, в котором содержание кислорода не нормируется, так и кислородсодержащая вода приямков. Поддержание концентрации кислорода по опыту эксплуатации должно сводиться только к обеспечению избытка гидразина в растворе борной кислоты, подаваемого в гидроемкости САОЗ при заполнении и подпитке.

Кроме того, для обеспечения требований ядерной безопасности точность измерения борной кислоты как в гидроемкостях САОЗ, так и в баках запаса борной кислоты должна быть на уровне 7%, что обеспечивает возможность автоматического контроля концентрации борной кислоты нейтронными анализаторами.

Основные трудности в процессе эксплуатации в поддержании ВХР емкостей САОЗ сводятся к обеспечению перемешивания раствора для поддержания концентраций нормируемых показателей в соответствии с требованиями нормирующей НТД по ведению ВХР первых контуров АЭС с ВВЭР и их контроля.

Пассивная часть САОЗ предназначена для быстрой подачи раствора борной кислоты 16 гр/кг в реактор для охлаждения активной зоны и ее залива в авариях с потерей теплоносителя, когда давление в первом контуре падает ниже 60 кгс/см², при этом обеспечивается выполнение следующих функций:

а) залив и охлаждение активной зоны;

б) создание подкритичности реактора более 2 %;

в) компенсация температурных эффектов реактивности, связанных с включением и работой систем безопасности при авариях.

В соответствии с классификацией оборудования РУ по критериям безопасности система пассивной части САОЗ относится к защитным системам безопасности.

При авариях с потерей теплоносителя система подает в реактор раствор борной кислоты с концентрацией 16 гр/кг и температурой 60-70 ⁰С при давлении в первом контуре менее 60 кгс/см². В течение первых 30 минут после аварии не требуется вмешательство оператора в управление системой.

В режимах "малой" и "большой" течей оборудование пассивной части системы САОЗ интенсивно орошается раствором борной кислоты с концентрацией 16 г/дм³ с содержанием гидразингидрата 0,1¸0,2 г/дм³ и едкого калия 3 г/дм³, температура раствора при этом для режима "малой" течи 20¸90 °С, для режима "большой" течи 20¸150 °С.

Трубопроводы от гидроёмкостей подсоединяются непосредственно к реактору. Подача раствора борной кислоты осуществляется в напорную и сборную камеры реактора.

Когда давление в реакторе падает ниже давления в гидроемкости (на 0,3 кгс/см²), обратные клапаны автоматически открываются и борированная вода из гидроёмкости поступает в реактор. Гидроёмкости должны быть заполнены раствором борной кислоты концентрацией 16 гр/кг от системы подпитки.

Объём и давление азота в гидроёмкости, гидравлическое сопротивление трубопроводов выбраны из условия обеспечения необходимого для охлаждения темпа залива раствором борной кислоты. Концентрация бора в гидроёмкостях выбрана из условия обеспечения подкритичности активной зоны реактора. Уставка на срабатывание быстродействующих запорных задвижек при снижении уровня в гидроёмкостях до L=1200 мм выбрана из условия исключения попадания азота в реактор, с учётом быстродействия отсечной арматуры. В реактор, при понижении в нём давления в результате потери теплоносителя, борированная вода подаётся из четырёх независимых гидроёмкостей. Для срабатывания гидроемкостей используется только потенциальная энергия сжатого газа.

Проектом предусматривается управление и контроль пассивной части САОЗ во всех предусмотренных проектом режимах. Средства автоматизации приняты в сейсмостойком исполнении. Для измерений предусматриваются преобразователи типа "Метран", термопреобразователи сопротивления типа ТСП-8053, анализаторы бора типа НАР-12М. Измеряемыми параметрами, характеризующими нормальное функционирования системы, являются:

- уровень в емкости САОЗ;

- концентрация борной кислоты;

- температура борной кислоты;

- температура корпуса емкости САОЗ;

- давление азота в ГЕ САОЗ;

- давление в трубопроводах САОЗ.

На панелях контура оперативного блочного щита управления БЩУ предусматриваются индивидуальные показывающие приборы типа М-316 по уровню и давлению в каждой емкости САОЗ и сигнализация положений ИПК емкостей САОЗ. Сигнализация положений обратных клапанов выведена как на панели БЩУ, так и резервном щите управления РЩУ.

Для контроля за оборудованием в условиях нормальной эксплуатации на РМОТ выведена необходимая информация по положению арматуры ИПК емкостей САОЗ и ОК, а также в цифровом виде по основным технологическим параметрам. Кроме того, на РМОТ выведена сигнализация отклонений параметров, хода и останова арматуры в промежуточном положении.

Задвижки на сливе из емкостей САОЗ YT11-14S01,02 запитаны от II категории надежного питания, управляются дистанционно с БЩУ, РЩУ и автоматически по блокировкам.

Перед выводом реактора на МКУ должны быть работоспособны все три канала аварийного впрыска бора высокого давления TQ14,24,34.

Для измерения указанных параметров и вывода информации на РМОТ и на средства унифицированного комплекса технических средств используются измерительные преобразователи давления типа "Метран".

Аппараты управления оборудованием размещены на панелях систем безопасности, где также находятся лампы сигнализации положения упомянутого выше оборудования, индивидуальные средства контроля технологических параметров, объем которых достаточен для ведения аварийного режима в условиях отсутствия устройства внешних сигналов УВС; а также табло аварийной, предупредительной и вызывной сигнализации.

Кроме автоматического управления предусмотрено дистанционное индивидуальное управление насосами и электpифициpованной арматурой с БЩУ и РЩУ.

Ключи управления оборудованием размещены на панелях безопасности, пpибоpы контроля, управления и сигнализации системы размещены на панелях I, II, III каналов системы соответственно. Табло сигнализации.

Индивидуальное управление регулирующими органами осуществляется с БЩУ, где располагаются аппаратура выбора режима управления - автоматическое, дистанционное, команд оператора - открыть, закрыть, указатели положения регулирующих органов, а также сигнализация, показывающая по какой программе регулирования работает регулятор.

С помощью УВС реализован также ряд сервисных функций, включая контроля защит и блокировок (КЗБ), резервных технических сигналов (РТС).

К числу решений, направленных на выявление отказов и их своевременное устранение, относятся следующие решения проекта:

- контроль электропитания, появление .земли. в цепях УКТС;

- контроль рассогласования аналоговых сигналов на срабатывание много-канальных блокировок;

- реализация на УВС функций КЗБ, РТС.

В качестве вторичных приборов для вывода показаний на панели БЩУ (РЩУ) используются миллиамперметры типов КСУ, КПУ, КСМ разных модификаций, а также миллиамперметры типа М-316. Для целей автоматического регулирования применяется аппаратура типа "Каскад-22".

1.3 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ АНАЛИЗАТОРОВ И КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ

Конструктивно измерительный канал состоит из пульта измерительного, установленного на неоперативной панели БЩУ или панели на системах безопасности, и датчика, установленного на трубопроводе (навесной датчик) или в баке (погружной датчик) (смотреть приложение В). Датчик имеет два независимых канала измерения "ОСНОВНОЙ" и "РЕЗЕРВНЫЙ". Выбор измерительного канала датчика осуществляется с пульта измерительного нажатием соответствующей кнопки с надписью "ОСН" и "РЕЗ".

Нейтроны, испускаемые плутоний-бериллиевым источником, попадают в исследуемый раствор борной кислоты , где происходит их замедление при взаимодействии с ядрами водорода и поглощение ядрами изотопа ¹⁰В. Часть замедленных нейтронов отражается из раствора и попадает в чувствительный объем гелиевого счетчика СИ-19Н. Количество нейтронов, попадающих в объем счетчика, уменьшается с увеличением концентрации изотопа ¹⁰В (борной кислоты). Для обеспечения помехоустойчивости в датчике производится усиление сигнала, поступающего со счетчика нейтронов, амплитудный отбор с помощью дискриминатора и формирование импульса для трансляции сигнала на вход пульта измерительного, в котором с помощью интегрального дискриминатора происходит отделение сигнала от помехи.

В пульте измерительном происходит преобразование поступающих импульсов в выходной аналоговый сигнал 0-5 мА, который имеет линейную зависимость от концентрации борной кислоты.

1.4 МОДЕРНИЗАЦИЯ НЕЙТРОННЫХ АНАЛИЗАТОРОВ И КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОЗИЦИЯХ

Важным аспектом модернизации является продление ресурсов работы энергоблока и безопасная работа всего оборудование на протяжении срока эксплуатации энергоблока. Крупномасштабная модернизация оборудования приведёт к улучшению работы технологических систем точности измерения. Для этого сформированы планы основных мероприятий на комплексное повышение надёжности, безопасности, экономичности и подготовка персонала к использованию новейших технологий. Реализация модернизированных комплексных работ и применение новых технологий с современным оборудованием позволяет обеспечить дальнейшую безопасность эксплуатацию АЭС, добиться увеличение коэффициента использования установленной мощности, и увеличения необходимых условий для продления срока эксплуатации.

Объём планируемых работ по модернизации каждого технологического оборудования АЭС определяется комплексной долгосрочной программой модернизации АЭС (КДПМ), на основании оценки безопасности и требований регулирующих органов на период эксплуатации оборудования. Важным аспектом модернизации является износ оборудования то есть:

- срок службы оборудования истёк;

- усовершенствование системы, а именно точность измерения, удобный способ контроля за процессом работы данного оборудования;

- система контроля оборудования на базе внутренней сети АЭС;

- упрощение ремонта и обслуживания оборудования;

Выполняя программу по модернизации можно ввести новейшие технологии на системы безопасности и тем самым уменьшить аварийные ситуации и управлять автоматической системой борного регулирования, проводя наиболее точные измерения в местах недоступных персоналу.

Модернизация нейтронных анализаторов борного регулирования является важным аспектом на технологических системах. Так как измерения концентрации борного раствора это одна из систем слежения за процессом борного регулирования.

Анализатор НАР-Б применяемый в системе борного регулирования на Волгодонской АЭС используется с 2000г. Но дата выпуска анализаторов 1994-1996г.г. Это связано с тем что атомная станция находилась на консервации (строительство было остановлено в 1987г. и до 1998г. не велось). В течении этого времени анализаторы НАР-Б не применялись на технологическом оборудовании они устарели и год хранения и использования истёк. Но руководством атомной станции пришлось установить данное оборудование на его штатное место в связи с тем что, данное оборудование имеет очень высокую стоимость, и замена всех сразу анализаторов была невозможна. Тем не менее старые анализаторы были отправлены на завод-изготовитель для восстановления и продления срока службы (только запасное оборудование). И завод-изготовитель продлил на 10 лет, но погрешность была изменена с 4% на 6%. В связи с этим руководство АЭС решила провести модернизацию на НАР-12М но не сразу все а поочерёдно и так в течении 8 лет будут заменены все позиции НАР-Б. Но также и было решено установка новых НАР-12М на новые позиции, такие как TV30Q01, TV40Q01, TV50Q01 необходимые для регулирования борной кислоты на входе и выходе реактора, также в компенсаторе давления. Есть и другая причина замены НАР-Б на НАР-12 это их достоинства и недостатки так например НАР-Б и его недостаток:

- Дорогое продление ресурса;

- Тяжёлые датчики и пульты (например НАР-Б-1П весит в полном комплекте 100кг., а пульт ПИБ весит 35кг.);

- Устаревшие радиодетали;

- Датчики некоторые находятся в гермообъёме, обслуживание их и сдача в поверку занимает много времени;

- Калибровка НАР-Б и сдача в поверку занимает много времени;

- Большая погрешность 6%;

Достоинства:

- Калибровка НАР-Б проводится на месте установки пультов ПИБ.

Ввод новых анализаторов (концентратомеров) это и есть новейшие разработки измерения раствора борного регулирования. Это необходимо для повышения точности измерения, удобства обслуживания анализаторов (концентратомеров), введению программного обеспечения для архивации данных и контроля за процессом во время работы энергоблока.

Концентратомер предназначен для измерения концентрации изотопа (борной кислоты) в теплоносителе на АЭС с реакторами типа ВВЭР. На ВАЭС Концентратомеры НАР-12М появились в 2000г. Это были концентратомеры НАР-12М-ИК и установлены были на позициях TV30,40,50Q01. Эти концентратомеры были впервые установлены на Российских АЭС. Разработкой концентратомеров НАР-12М был Всероссийский научно-исследовательский институт тепловой физики и автоматики (ВНИИТФА) г. Москва. В течении 5 лет работы ВоАЭС они зарекомендовали себя стабильно работающим оборудованием, у них также были достоинства и недостатки которые ВНИИТФА в течении работы концентратомеров НАР-12М на технологических позициях делали минимальными.

Недостатки НАР-12М-ИК:

- Настройка НАР-12М-ИК проводится на самом датчике этот недостаток объясняется тем что датчики НАР-12М-ИК находятся в помещении А-328 РО первой категории радиационной безопасности. Для этого необходимо составлять допуски на работу и терять много времени;

- Нет настроек на пульте УНО-60М невозможно даже отрегулировать коэффициенты калибровок без персонального компьютера.

Достоинство НАР-12М-ИК:

- Погрешность измерения составляет 1%;

- Счёт обоих каналов выводится на индикатор;

- Наиболее удобный в ремонте и в поверке (калибровке) чем НАР-Б;

- Пульт и датчики весят всего 15-50кг.

Тем не менее институт ВНИИТФА поставил новые концентратомеры НАР-12М-П, НАР-12М-Н на ВоАЭС с измененной модификацией. Это повлияло на недостатки и они были устранены. Были добавлены коэффициенты для калибровок с выводом на индикатор. Настройка НАР-12М теперь будет проводится оператором на передней панели с помощью терминала DK-8070. Это дополнение удобное как калибровке и поверке, так и работе с концентратомером на штатном месте.

2. РАБОТА И СОСТАВ АНАЛИЗАТОРОВ НАР-Б

2.1 УСТРОЙТСТВО И РАБОТА ОСНОВНЫХ ЧАСТЕЙ НАР-Б

Датчик навесной предназначен для детектирования медленных нейтронов, отраженных из теплоносителя, протекающего через трубопровод, на котором монтируется датчик, а также для усиления амплитудного отбора и формирования импульсов, возникающих при детектировании нейтронов. Датчик состоит из детектора, сварного корпуса, фланца, блока источника.

Один из каналов детектора – основной или резервный состоящий из блока детектирования нейтронов БНД, высоковольтного выпрямителя ВВ, усилителя дискриминатора УД, платы фильтров ПФ и преобразователя напряжения ПН находится в работе, а другой является резервным. При выходе из строя канала регистрации нейтронов, находящегося в работе, необходимо отключить его и ввести в работу резервный канал регистрации нейтронов. Переключение каналов осуществляется с помощью кнопки ОСНОВНОЙ и РЕЗЕРВНЫЙ, расположенных на лицевой панели пульта измерительного.

Блок детектирования нейтронов БДН предназначен для регистрации нейтронов, отражённых из исследуемого теплоносителя. Он состоит из двух оснований и цанги, соединенных между собой винтами. На одном из оснований расположена схема включения счётчика медленных нейтронов который вставляется в цангу. На другом основании имеется втулка с отверстием, предназначенным для извлечения блока из труб с помощью скобы.

Сигнал с блока БДН поступает для предварительного усиления и формирования в блок УД. Высокое напряжение на счётчик блока БНД поступает с выхода высоковольтного источника питания, состоящий из плат ПН и ВВ.

Преобразователь ПН совместно с высоковольтным выпрямителем ВВ представляет собой высоковольтный источник питания для питания стабилизированным напряжением счётчика медленных нейтронов. Он представляет собой высоковольтный стабилизированный выпрямитель и по принципу действия относится к стабилизаторам компенсационного типа с отрицательной обратной связью со стороны высокого выходного напряжения. Работа данных узлов осуществляется следующим образом. Напряжение первичного питания подаётся на усилитель обратной связи и преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения, выполненный на транзисторах Т3 и Т4, представляет собой двухтактный ненасыщенный автогенератор с положительной трансформаторной обратной связью. Амплитуда напряжения в коллекторных цепях генератора регулируется изменением управляющего тока в его базовых цепях. Переменное напряжение с повышающей обмотки трансформатора Тр подаётся на выпрямитель высоковольтный, выполненный по схеме шестикратного умножителя на диодах Д1….Д6 и конденсаторах С1…..С6. Номинальное значение выходного напряжения составляет 2400 В. Для подавления пульсаций выходного напряжения используется двухзвенный резистивно-ёмкостной фильтр R5, R6 и С7, С8.

Резистор R7 служит для развязки конденсаторов фильтра. Напряжение обратной связи снимается со второго звена выпрямителя и через презиционный термостабильный делитель напряжения, состоящий из резисторов R1….R4 узла ВВ и R5 узла ПН, подаётся на вход микросхемы У1 дифференциального усилителя узла ПН, подаётся на вход усилителя опорное эталонное напряжение. Оно получается из выпрямительного диодами Д6, Д7 и отфильтрованного конденсатором С6 узла ПН переменного напряжения с коллекторных обмоток трансформатора Тр преобразователя. Эталонное напряжение формируется в узле ПН термостабильным опорным диодом Д2, питаемым постоянным током транзистора Т1, потенциал базы которого зафиксирован напряжением стабилитрона Д1. Значение опорного напряжения и, соответственно, выходного напряжения регулируется резистором R3 на плате ПН. Усиленный микросхемой У1 сигнал рассогласования подаётся на усилитель тока, выполненный на транзисторе Т2. Ток из коллекторной цепи транзистора Т2 поступает на базовые цепи преобразователя напряжения, осуществляется регулировка амплитуды генерации и, тем самым, выходного напряжения блока. Фазовые соотношения в цепи прохождения сигнала обратной связи блока обеспечивают стабилизацию установленного значения выходного напряжения при воздействии различных дестабилизирующих факторов: изменения тока нагрузки, температуры окружающей среды, напряжения первичного питания и т.п. В усилителе обратной связи диоды Д3 и Д4 обеспечивают защиту микросхемы У1 от перегрузок по входу; конденсаторы С2 иС3 повышают устойчивость работы усилителя. Конденсаторы С1,С5 и резистора R1 узла ПН выполняют функцию фильтра в цепях питания блока.

Усилитель-дискриминатор УД осуществляет усиление и амплитудный отбор импульсов, поступающих со счётчика нейтронов, а также формирование выходных сигналов по амплитуде.

Усилительный каскад, имеющий коэффициент усиления не менее 20, выполнен на операционном усилителе У1, охвачен отрицательной обратной связью. Входной сигнал с амплитудой 20-30 мВ поступает на неинвертирующий вход У1. Для защиты У1 от амплитудных перегрузок по входу, к его входу подключены диоды Д1 и Д2.

С входа усиленного каскада сигнал поступает на амплитудный дискриминатор. Для уменьшения погрешности амплитудного отбора на счёт дрейфа нуля операционного усилителя, выход усиленного каскада и вход амплитудного дискриминатора разделены по постоянному току конденсатора С9.

Амплитудный дискриминатор представляет собой пороговый элемент, построенный на операционном усилителе У3 с разомкнутой цепью обратной связи. Входной сигнал с усилителя У1, поступает на неинвертирующий вход У3, а смещение определяющая пороги дискриминации на инвертирующий. Дискриминатор работает следующим образом. Если сигнал на входе усилителя У1 отсутствует или его амплитуда ниже порога дискриминации, на входе 10 операционного усилителя У3 установлен положительный потенциал величиной 10-11В. При появлении на входе У1 сигнала отрицательной полярности, величина которого превышает величину уровня смещения, подаваемого на инвертирующий вход У3, состояние операционного усилителя У3 изменяется и на его входе появится отрицательный потенциал, величиной 10-11 В. По окончании сигнала с усилителя У1 операционный усилитель У3 вернётся в исходное состояние, таким образом на выходе У3 формируется импульс отрицательной полярности. С выхода импульсного дискриминатора сигнал поступает на ключевой каскад Т1. Ключевой каскад на транзисторе Т1 инвертируется полученный сигнал. На транзисторах Т2 и Т3 выполнен эмиттерный повторитель предназначенный для трансляции сигнала от датчика до пульта измерительного по длинному кабелю. Диод Д5 осуществляется ограничение уровня сигнала с У3, поступающего на ключевой каскад. Смещение, определяющее порог дискриминации, поступает с узла БИД, который находится в ПИБ, на амплитудный дискриминатор через усилитель постоянного тока, построенный на операционном усилителе У2.

Для уменьшения погрешности изменения из-за температурных уходов плата УД термостатируется. Узлы управления термостатом расположены на плате фильтров ПФ и включают в себя две одинаковые схемы – одна для управления термостатом УД основного канала, вторая – резервного. Основным элементом схемы является компаратор У1, выполненный на операционном усилителе К553УД1А, входы которого включены в диагональ моста образованного резисторами R1-R5. В одном из плеч моста включены диод Д6, расположенный в термостате усилителя-дискриминатора. Мост с помощью R3 сбалансирован таким образом, что при температуре внутри УД ниже 60⁰С, на выходе У1 устанавливается положительный потенциал 15-20 В. При этом открываются транзисторы Т1 и Т2 и через нагревательный элемент начинает течь ток. Идёт нагрев внутреннего объёма УД. Последовательно с нагревательным элементом включен светодиод ТЕРМОСТАТ, расположенный на передней панели ПИБ, который при включении нагревательного элемента загорается, сигнализируя о том, что идёт нагрев. При достижении температуры в УД, равной 60 ⁰С, разность потенциалов в диагонали моста изменяется таким образом, что компаратор переключится. На его выходе появится потенциал близкий к нулевому значению, транзисторы Т1 иТ2 закроются. Нагрев прекратится. Светодиод ТЕРМОСТАТ погаснет. Как только температура в УД понизится, компаратор вновь переключится и возобновится нагрев. Таким образом, температура внутри УД поддерживается постоянной.

Термоконтакторы ТК1 (ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ) и ТК2 (ПЕРЕГРЕВ) измеряют температуру внутри детектора, где находятся платы, ВВ, УД, ПФ и ПН и замыкают контакты при достижении температуры от +60⁰С и до +90⁰С.

Детектор, за исключением блока БНД, выполнен в виде прямоугольной коробки с водяным охлаждением. Основным несущим элементом является панель, на которой жёстко крепятся электронные блоки УЛ, ВВ, ПН, ПФ, выполненные на печатных платах. На панели устанавливается две вилки для соединения детектора с пультом ПИБ.

С целью возможности дезактивации детектора конструктивные элементы, соприкасающиеся с внешней средой, выполнены из нержавеющей стали.

Корпус датчика представляет собой сварную конструкцию из труб и плит, внутри которых предусмотрено водяное охлаждение датчика при работе в условиях высоких температур. Все наружные элементы корпуса изготовлены из нержавеющей стали.

Фланец является переходной частью, соединяющий корпус с детектором и состоит из плиты с приваренным к ней фланцем, выполненными из нержавеющей стали.

Блок источника изготовлен из нержавеющей стали в виде цилиндра с резьбой, внутри которого помещается источник нейтронов. Блок источника расположен между счётчиками тепловых нейтронов на середине из длины.

Датчик погружной предназначен для детектирования медленных нейтронов, отражающих из теплоносителя, находящегося в ёмкости, в которую с помощью врезной гильзы монтируется датчик. Датчик представляет собой металлическую разборную конструкцию с водяным охлаждением и состоит из основных узлов: детектора, кожуха, патрубка, трубы, упора.

Детектор, используемый в данном датчике, аналогичный детектору, навесной конструкции датчика. В приложениях Г (навесной) и Д (погружной) показан общий вид датчиков анализаторов.

Кожух конструктивно выполнен в виде трубы, из нержавеющей стали с приваренными к ней фланцами, один из которых служит для крепления датчика на месте эксплуатации или на гильзе стенда.

Патрубок представляет собой сварную конструкцию из труб и двух фланцев, на одном из которых монтируется с помощью стяжек и труб внутренняя конструкция датчика, к другому крепится детектор. Патрубок и кожух соединены между собой болтами и гайками.

Труба представляет собой сварную конструкцию из двух алюминевых труб разного диаметра. Эта труба собирается внутри кожуха, предназначенная для установки в ней источников быстрых нейтронов.

2.2 ПУЛЬТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БАЗОВЫЙ (ПИБ)

ПИБ разработан унифицированным для навесных и погружных датчиков. ПИБ служи для преобразования зависимости скорости счёта от концентрации борной кислоты в аналоговый сигнал, пропорциональный концентрации. Сигнал на входе пульта – токовый, изолированный от корпуса прибора и изменяется от 0 до 5 мА на любой из установленных диапазонов. При этом ток 5мА соответствует максимальной концентрации установленного диапазона (5, 10, 20, 50 кг/м³).

На "Вх.С" поступают статически распределённые импульсы, содержащие информацию о концентрации борной кислоты и о фоне, а на "Вх.Ф" поступает последовательность только фоновых импульсов от переменного фона . Вычитание скорости счёта, несущей информацию о переменном фоне осуществляется в блоке вычитания фона БВФ.

Сигнал с выхода БВФ поступает на вход вычитателя фона конструктивного ВФК. Величина, условно называемая фоном конструктивным, складывается из фона, создаваемого рассеянными нейтронами от охлаждающей воды, биологической защиты, трубопровода и конструктивных элементов датчика, то есть из числа импульсов зарегистрированных датчиком от нейтронов, не прошедших через анализируемый раствор. Величины, соответствующие значениями устанавливаются на программных переключателях КОМПЕНСАЦИИ ФОНА, расположенных на лицевой панели ПИБ. Принцип действия вычитателя конструктивного фона ВФК состоит в следующем. Сигнал "10 Гц", поступающий с блока БЗГ на ключ К1 в блоке БСД-2, устанавливает ключ К1 в такое состояние, при котором импульсы начинают заполнять счётчик Сч Фк,, состоящий из трёх блоков БСД-1. После того, как в счётчике Сч Фк набирается число, равное установленному на программных переключателях, срабатывает схема совпадения СС1, которая сбрасывает счётчик Сч Фк, а ключ К1 перебрасывает таким образом, что импульсы через блок делителей БД начинают поступать в счётчик Сч1. С приходом следующего сигнала "10Гц" ключ К1 вновь переключит сигнал на вход счётчика Сч Фк. Эта операция будет повторятся до тех пор, пока не заполнится счётчик Сч1. Ёмкость Сч1 устанавливается с помощью программного переключателя ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ и может принимать от 1х10⁴ до 9х10⁴ импульсов.

Заполнение счёта Сч1 означает окончание измерения концентрации анализируемого раствора. После заполнения Сч1 вырабатывается сигнал, который поступает на устройство управления УУ, а устройство управления вырабатывает сигналы блокировки Бл и управления Упр.1, Упр.2, Упр.3, которые передаются а таймер и цифро-аналоговый преобразователь ЦАП.

Сигнал Упр.1 сбрасывает также Сч1 и начинается опять его заполнение, т.е. следующий цикл измерения концентрации борной кислоты.

Таймер служит для измерения времени Т заполнения Сч1 которое является временем измерения концентрации. При этом осуществляется операция преобразования гиперболической зависимости η_в от С_в в линейную зависимость Т от С_в.

Принцип работы таймера выглядит следующим образом.

С_в = Т - Т_о = Т_в

где Т_о – время, за которое измеряется нулевая концентрация борной кислоты;

Т_в – время, за которое измеряется концентрация С_в.

Чтобы полученная проходила через нуль при нулевой концентрации борной кислоты в измеряемом растворе, в таймере необходимо осуществлять операцию вычитания. Величина, соответствующая значению Т_о, устанавливается на программном переключателе УСТАНОВКА НУЛЯ, расположенном на лицевой панели ПИБ.

Таймер состоит из блока задающего генератора БЗГ, блока управления счётчиком БУС и четырёх счётчиков БСД-1. Таймер работает следующим образом. По окончании импульса "Бл" с УУ блока БСД-2, устанавливающего в нуль и блокирующего все узлы блока БЗГ, на выходе БЗГ появится импульсы с частотой 100 Гц, подаваемые на ключ К2 блока БУС, 10 Гц для переключения ключа К1 блока БСД-2, импульсы с частотой 2500 Гц, подаваемые на ключ "КОНТРОЛЬ 1" и на гнездо "КОНТРОЛЬНАЯ ЧАСТОТА", которое находится на задней панели ПИБ, и импульсы "Сигнал 1". Частота 1000 Гц подаётся на делитель Д1, коэффициент деления которого может устанавливаться от 1 до 9 с помощью программного переключателя "ЧАСТОТА".

С делителя Д1 импульсы подаются на ключ К3 переключателя диапазонов, с выхода которого поступает на вход ключа К2 в виде "Сигнал 1", либо без изменения – на диапазоне 0-20 кг/м³ – десять раз делителем Д3, а на диапазоне 0-50 кг/м³ – в двадцать пять раз двумя последовательно включенными делителями Д2.

Через ключ К2 сначала проходят импульсы от генератора с частотой 100Гц, которые пройдя через блок делителей БД, заполняют соединение последовательно счётчики БСД-1 до значения, равного Т₀, установленного на переключателе "УСТАНОВКА НУЛЯ", после чего срабатывает схема совпадений СС2, которая сбрасывает счётчики БСД-1, переключает ключ К2, и в счётчики БСД-1 через блок делителей БД поступает "Сигнал 1", который заполняет счётчики БСД-1 до момента окончания измерения концентрации борной кислоты, т.е. до заполнения Сч1 блока БСД-2 ВФК. Сигналом Упр3 сбрасываются счётчики БСД-1 и возвращается ключ К2 в исходное состояние. Делитель Д4 делит входную частоту на четыре и с него снимают с импульсы частотой 2500 Гц, которые в режиме "КОНТРОЛЬ 1" используется для проверки работоспособности.

Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП состоит из блоков счётчиков статических БСС-1 и БСС-2, блока аналогового преобразователя БАП и отдельного источника питания БСН-2 для создания изолированного выходного сигнала. Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП преобразует цифровую информацию, полученную за время Т_в, сначала во временной интервал t_в с помощью преобразователя, собранного на счётчиках БСС-1, БСС-2, а затем в ток, с помощью блока преобразователя БАП. Количество ступеней преобразователя Т_цап может изменяться с помощью программного переключателя ЦАП и принимать значения от 1∙10³ до 9∙10³.

ЦАП работает следующим образом. При заполнении Сч1 блока БСД-2 вычитателя фона конструктивного, означающее окончание одного цикла измерения концентрации борной кислоты в теплоносителе, УУ вырабатывает сигнал "Упр.1", который устанавливает Сч2 и Сч3 в нуль. Далее с помощью сигнала "Упр.2" в счётчик Сч2 переписывается цифровая информация из счётчика Сч1 с помощью ключей К4.

По окончании импульса блокировки начинает работать генератор Г2, с частотой f , который заполняет счётчики Сч2 и Сч3. Импульсы на входе этих счётчиков оказываются сдвинуты на величину t_в. Изолированный от корпуса ключ К5 подключает генератор стабильного тока ГТ на время, равное t_в к интегратору И, имеющему постоянную времени интегрирования tи " t_в. Остальное время, равное

t_цап – t_в

где t_цап = 1/f ∙ Т_цап ,

Генератор ГТ подключён к изолированному корпусу. На выходе интегратора Появляется выходной ток, пропорциональный концентрации борной кислоты.

J_в = J_т ∙ Т_в/ Т_цап

Переключение каналов с основного на резервный или наоборот осуществляется с помощью переключателей "ОСНОВНОЙ", "РЕЗЕРВНЫЙ", установленного на лицевой панели пульта ПИБ.

Регулировка уровня дискриминации в блоке детектора осуществляется дистанционно из пульта ПИБ регулировкой УРОВЕНЬ ДИСКРИМИНАЦИИ.

Контроль температуры в детекторе осуществляется с помощью термоконтактов, расположенных внутри детектора на платах фильтра ПФ. Состояние термоконтакторов фиксируется световыми индикаторами, находящиеся на лицевой панели ПИБ. Загорание индикатора ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ означает, что внутри объёма детектора температура превысила 60⁰С и необходимо включить водяное охлаждение. При понижении температуры ниже 60⁰С индикатор автоматически гаснет. Включение индикации ПЕРЕГРЕВ означает, что внутри объёма детектора температура превысила 90 ^оС и детектор может выйти из строя, при этом выключить ПИБ.

Рисунок 2.3 Диаграмма работы ЦАП

При понижении температуры ниже 90 ^оС индикатор не отключается, и для того чтобы его погасить необходимо нажать кнопку сброс. Включение индикации осуществляется с помощью блока управления индикации БУИ.

Кроме того в блоке детектора плата УД термостатируется. Контроль работы термостата осуществляется с помощью светодиодов "ТЕРМОСТАТ" расположенных на лицевой панели ПИБ.

Питание пульта ПИБ и блока детектора осуществляется от одного трансформатора со вторичной обмотки которого снимаются:

1. Напряжение для создания двух стабилизированных напряжений плюс 5В, для чего служит диод Д21-Д28, конденсаторы С5, С6, транзисторы Т1-Т4 и блок стабилизации напряжения БСН-1. На передней панели имеются индикация "КОНТРОЛЬ ПИТАНИЯ "+5В" с помощью светодиодов Д5,Д6, а на задней панели установлены гнёзда Гн4, Гн5, и предохранители Пр11, Пр12;

2) Напряжение для создания стабилизированных напряжений +15В и –15В, для чего имеются диоды Д47-Д50 и Д51-Д54, фильтрующие конденсаторы С9, С10 и выходные транзисторы Т7, Т8, подключенные к блоку стабилизации напряжения БСН-2. На передней панели находится индикация контроля питания с помощью светодиодов, а на задней панели установлены гнёзда и предохранители: для "+15В" используются элементы – Д7, Гн6, Пр7 и для "-15В" – Д8, Гн7 и Пр10;

3) Напряжение для создания изолированных стабилизированных напряжений +15В и – 15В, которые образуются с помощью выпрямителей Д31-Д34 и Д43-46, фильтрующих конденсаторов С7, С8 и выходных транзисторов Т5, Т6, подключенных к блоку стабилизации напряжения БСН-2. На передней панели есть индикация контроля питания с помощью светодиодов, а на задней панели установлены гнёзда и предохранители: для выхода "ИЗОЛИРОВАННОЕ "+15В" используются элементы Д3, Гн1, Пр3; для "-15В", используются элементы Д4, Гн3, Пр6 и выведена также точка питающих напряжений "0В" Гн2.

4. Напряжение для питания термостатов в блоке детектора производится с помощью мостов на диодах Д35-Д42. На передней панели имеется индикация "ТЕРМОСТАТ" (Д10, Д13), на задней панели имеется предохранители Пр4 и Пр5 "ТС/1А".

Анализатор НАР-Б включается с помощью тумблера "СЕТЬ" через разъём "~220В 50Гц" и предохранитель СЕТЬ Пр1.

2.2.1 Конструкция пульта измерительного базового ПИБ

Конструктивно ПИБ состоит из следующих основных частей: каркас, передней и задней панелей.

Каркас является несущей частью пульта, в нём размещены трансформатор, электронные блоки, выполненные на печатных платах и электрические конденсаторы.

На передней панели расположены органы управления и индикации анализатора, которые сгруппированы по функциональному признаку и имеют соответствующую маркировку. В верхней части панели располагаются элементы индикации: микроамперметр (индикатор тока), светодиоды и программные переключатели, которые в данном случае одновременно с коммутационной несут на себе информационную нагрузку.

В нижней части панели расположены органы управления и коммутации: переключатели, тумблер. К ручкам боковых стенок каркаса с помощью кронштейнов устанавливается стекло, предохраняющее органы управления и индикации.

За передней панелью после платы с диодами и силового трансформатора располагается блок электронных плат, которые по направляющим вставляются в разъёмы.

На задней панели пульта установлены гнёзда, предохранители и разъёмы.

В верхней части панели с внешней стороны установлены радиаторы с транзисторами источников питания, закрытые защитным кожухом с вентиляционными отверстиями.

С внутренней стороны на панели установлены электрические конденсаторы источников питания, которые изолированы от корпуса прокладками из изолированного материала.

2. Устройство и работа отдельных блоков ПИБ

Блок вычитания фона БВФ предназначен для вычитания из статически распределённых во время импульсов, поступающих от измерительного датчика с нейтронным источником, импульсов фона, поступающих от фонового датчика. Вычитание импульсов осуществляется с помощью вычитателя импульсов. Для выделения полезного сигнала на фоне индустриальных помех в БВФ используется дискриминаторы уровня ДУ. В каждом из каналов БВФ (сигнальном и фоновом) имеется по два дискриминатора уровня (основной и резервный). Подключение одного из дискриминаторов уровня осуществляется с помощью переключателя, установленного на лицевой панели ПИБ "ОСНОВНОЙ" и "РЕЗЕРВНЫЙ", и микросхем У2, У3.

Дискриминаторы ДУ в сигнальном и фоновом каналах аналогичны по схемному исполнению и принципу работы.

Уровень дискриминации ДУ выбран таким образом, чтобы порог срабатывания превышал амплитуду помех, но был меньше амплитуды полезного сигнала, что обеспечивает выделение сигнала на фоне помехи.

Дискриминатор уровня (как основной, так и резервный) представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме У1, в цепи эмиттеров которого включён генератор тока на транзисторе Т1. Уровень ДУ задаётся с помощью стабилитрона Д3.

Дискриминатор уровня (как основной, так и резервный) представляет собой дифференциальный усилитель, выполненный на микросхеме У1, в цепи эмиттеров которого включён генератор тока на транзисторе Т1. Уровень ДУ задаётся с помощью стабилитрона Д3.

ДУ включает в себя также формирователь уровня, выполненный на транзисторе Т2 и предназначенный для формирования уровней сигнала с целью согласования с микросхемами серии К155.

Рисунок 2.4 Диаграмма уровня-дискриминатора

Вычитатель импульсов включает в себя генератор, две схемы синхронизации (по сигнальному и фоновому каналам), ключевой каскад и ресиверсивный счётчик в качестве оперативной памяти.

Генератор выполнен на трёх инверторах У6-1, У6-2, У8-1. Частота автоколебаний генератора определяется значениями величин R12, C4, R13 C5 и должна составлять не менее 1 МГц.

Схема синхронизации предназначена для формирования по длительности и временной привязке импульсов сигналов и фона с целью исключения ошибки при вычитании импульсов сигнала и фона, появившихся одновременно.

Схема синхронизации сигнала включает в себя элементы У5-1, У5-2,

У9-1, схема синхронизации фона У7-1, У7-2, У8-11.

Из приведённой диаграммы видно, что в случае одновременного появления импульсов сигнала и фона, сигналы на выходе схем синхронизации появляются сдвинутыми во времени один относительного другого.

Импульсы сигнала, следующие со схем синхронизации, поступают на ключевой каскад, включающий в себя элементы У9-3, У2-3, У2-4, У10-1, а импульсы фона – на вход сложения реверсивного счётчика, состоящего из У11, У12, У13, У14, У15, У16, У4.

Рисунок 2.5 Диаграмма, поясняющая принцип работы схем синхронизации

Если появляются импульсы фона, то они по входу сложения выписываются в реверсивный датчик. В этом случае ключевой каскад блокирует выход вычитателя и пропускает импульсы сигнала на вход вычитания реверсивного датчика до тех пор, пока не будут вычтены все импульсы фона, записанные в счётчике. После этого ключевой каскад блокирует вход вычитания реверсивного счётчика и открывает выход вычитателя.

Блок счётчика динамического БСД-1 включает в себя двоично-десятичный счётчик, схему совпадений и схему подключения программных переключателей. Двоично-десятичный счётчик (декада) выполнен по методу 8+2 и включает в себя узлы: У2, У3, У4.

Схема совпадений включает в себя узлы У5, У6, У7. При совпадений числа, записанного в декаде, и числа, установленного на программном переключателе и поданного на схему совпадений с помощью схемы подключения ПП, на выходе сборки У7/8 появляется отрицательный перепад напряжения.

Схема переключения программных переключателей выполнена на У9-У21. Работа схемы происходит следующим образом. Допустим, установлен диапазон 5 кг/м³. В этом случае на входе блока "5 кг/м³" появится состояние "0", а на входах "10 кг/м³", "20 кг/м³","50 кг/м³" – состояние "1". При этом вентили У15-У20 оказываются заблокированными, а вентили У13 и У14 – открытыми. В случае через открытые вентили У13 и У14 проходит сигналы 1Q1, 1Q2, 1Q3 и 1Q4 от программных переключателей, которые затем попадают на сборки У9-У12. С выходов сборок сигналы 1Q1 - 1Q4 поступают на входы схемы совпадений. На диапазоне 10 кг/м³ заблокированы вентили У13, У14, У17-У20, а открыты У15,У16 через которые проходят сигналы 2Q1 – 2Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 20 кг/м³ заблокированы вентили У13-У16, У19, У20, а открыты У17, У18, через которые проходят сигналы 3Q1 – 3Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 50 кг/м³ заблокированы вентили У13 – У18, а открыты У19 – У20 через которые проходят сигналы 4Q1 – 4Q4 на входы схем совпадений.

Если к моменту появления импульса сигнала на входе ключевого каскада в реверсивном счётчике не записано ни одного импульса фона, ключ пропускает импульсы сигнала, на выходе вычитателя (У2/11).

Схема переключения программных переключателей выполнена на

У9-У21. Работа схемы происходит следующим образом. Допустим, установлен диапазон 5 кг/м³. В этом случае на входе блока "5 кг/м³" появится состояние "0", а на входах "10 кг/м³", "20 кг/м³","50 кг/м³" – состояние "1". При этом вентили У15-У20 оказываются заблокированными, а вентили У13 и У14 – открытыми. В случае через открытые вентили У13 и У14 проходит сигналы 1Q1, 1Q2, 1Q3 и 1Q4 от программных переключателей, которые затем попадают на сборки У9-У12.

Рисунок 2.6 Эпюры смены триггеров в декаде

С выходов сборок сигналы 1Q1 - 1Q4 поступают на входы схемы совпадений. На диапазоне 10 кг/м³ заблокированы вентили У13, У14, У17-У20, а открыты У15,У16 через которые проходят сигналы 2Q1 – 2Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 20 кг/м³ заблокированы вентили У13-У16, У19, У20, а открыты У17, У18, через которые проходят сигналы 3Q1 – 3Q4 на входы схемы совпадений. На диапазоне 50 кг/м³ заблокированы вентили У13 – У18, а открыты У19 – У20 через которые проходят сигналы 4Q1 – 4Q4 на входы схем совпадений.

Блок счётчика динамического БСД-2 включает в себя счётчик (Сч1), схему совпадений (СС1), ключ К1 и устройство управления УУ.

Счётчик общей ёмкостью от 1∙10⁴ до 1∙10⁴ состоит четырёх десятичных делителей У11 – У14 и декады, выполненный на элементах У2 – У4. Сигналы с прямых и инверсных выходов каждой счётной ячейки декады поступают на схему совпадений, выполненную на У5 – У7.

Схемное исполнение и принцип работы декады и схемы совпадений аналогичны рассмотренным в описании БСД-1.

Ключ включает в себя сборку У8-1, статический RS – триггер, (У9-1), одновибратор (У9-2, У1-3, Д1, R1, С1) и схему управления (У10-2, У10).

Работа ключа происходит следующим образом. Сигнал "Частота" проходит через открытый вентиль У10-2 и поступает на вход БСД-1 в ВФК. После заполнения счётчиков БСД-1 на входе схемы совпадений У8-1 появится нулевой сигнал, который меняет состояние триггера У9-1. При этом вентиль У10-2 закрывается, а вентиль У10-3 – открывается и сигнал "Частота", пройдя через блок делителей БД, поступает на вход Сч.1. Через 0,1с на вход одновибратора У9/13 поступает сигнал, по которому одновибратор формирует импульс, опрокидывающий триггер У9-1, Вентиль У10-2 открывается, а вентиль У10-3 – закрывается.

После заполнения счётчика Сч1 на выходе схемы совпадения У7/8 является нулевой сигнал, который запускается устройство управления УУ.

Рис. 2.7 Принцип работы одновибратора

Рис. 2.8 Диаграмма работы одновибратора на трёх инверторах

Устройство управления включает в себя статический RS – триггер (У16-1, У16-2) и линейку одновибраторов У16-4, У17, У18, У19 и У20.

Все одновибраторы в линейке аналогичны по схемному исполнению.

Рис.2.9 Принцип работы устройства управления

Блок задающего генератора БЗГ состоит из кварцевого генератора, шести десятичных делителей, делителя с коэффициентом деления от 1 до 9 (Д1) и делителя на 4 (Д4), устройства деления частоты на 1,5, 10 и 25 в зависимости от включенного диапазона измерения концентрации борной кислоты соответственно 5, 10, 20 и 50 кг/м³.

Генератор выполнен на пьезоэлементе ПЭ и двух инверторах У1-1, У1-2. Частота автоколебаний генератора 10⁶ Гц. К его выходу подключены шесть последовательно включенных декадных счётчиков У3-У7. Делитель имеет выходы, с которых снимаются импульсы частотой 10³, 10² и 10 Гц, а с делителя на 4, выполненного на У23-2, У24-2 снимаются импульсы с частотой 2500 Гц.

На вход делителя Д1 подаются импульсы с частотой 10³ Гц. Делитель Д1 состоит из двоично-десятичного счётчика, выполненного по методу 8+2 на узлах У9, У10, У11, схемы совпадений, состоящей из У12, У13, Ц14 и формирователя сбора декады.

По схемному исполнению и принципу работы декада и схема совпадений аналогичны рассмотренным в описании БСД-1.

Формирователь сброса представляет собой одновибратор, выполненный на трёх инверторах У15-2, У15-3, У15-4.

Устройство деления частоты состоит из двух счётчиков с коэффициентом пересчёта 5 (Д2), одного с коэффициентом пересчёта 10 (Д3) и схемы ИЛИ У26-1.

Если включён диапазон 5 кг/м³, то на входе У16/4 установлен сигнал "0", а на остальных входах (У16/1, У16/9, У16/12) сигнал "1". В этом случае импульсы с Д1 проходят через ключ У17-2 и схему ИЛИ У26-1 на выход блока без пересчёта.

Рис. 2.10 Диаграмма, поясняющая работу формирователя

Если включён диапазон 10 кг/м³, то на входе инвертора 16/12 установлен сигнал "0", а на остальных входах У16, (У16/4, У16/9) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через ключ У17-4 и поступают на вход счётчика по модулю 5 (Д2), образованного узлами У18-2, У21, У22-1, У24-1.

Рис. 2.11 Диаграмма, поясняющая принцип работы счётчика с коэффициентом пересчёта на 5

С выхода счётчика У24/6 импульсы, пересчитанные на 5, поступают через схему У26-1 на выход блока.

Если включён диапазон 20 кг/м³, то сигнал "0" установлен на входе инвертора У16/9, а на остальных входах (У16/1, У16/4, У16/12) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через ключ У17-3 и поступают на вход десятичного счётчика У25 (Д3). С выхода счётчика У25/5 импульсы, пересчитанные на 10, поступают через схему ИЛИ У26-1 на вход блока.

Если включён диапазон 50 кг/м³, то сигнал "0" установлен на входе У16/1, а на остальных входах (У16/4, У16/9, У16/2) сигнал "1". Импульсы с Д1 проходят через открытый вентиль У17-1 и поступают на вход счётчика по модулю 5, выполненного на узлах У18-1, У19, У20-1, У23-1. С выхода У23/6 этого счётчика импульсы, пересчитанные на 5 проходят через открытый вентиль У1, У18-3 и вновь поступают на счётчик по модулю 5, выполненный на узлах У18-2, У21, У22-1, У24-1. С выхода этого счётчика У24/6 импульсы, пересчитанные по отношению к импульсам с Д1 в 25 раз, проходят через схему ИЛИ У26-1 на выход блока.

Импульсом "Блокировка" устанавливаются в нуль делители У3 – У7, делитель Д1, счётчики на 5 (Д2) и счётчик на 10 (Д3) и блокируются выходы блока 100; 10; 2500 Гц и "Сигн.1".

Блок управления счётчиком БУС включает в себя схему совпадений (СС2), ключ (К2) и две схемы индикации.

Схема совпадений (СС2) представляет собой логический элемент, выполненный на узле У1 и реализует функцию И-НЕ.

Ключ (К2) включает в себя одновибратор, статический триггер и схему управления. Ключ работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе У1/8 установлен сигнал "1", на У2/9 и У7/4 – "1", на У2/8 и У7/10 – "0". Сигнал "100Гц" проходит через открытые вентили У7-2, У7-4, У6-2 и У6-3 на выход схемы У6/8 – "Сигнал 2", если отсутствует сигнал "Блокировка".

На выходе У1/8 появляется отрицательный перепад напряжения при появлении "1" на всех входах У1, поступающих с БСД-1 счётчика Сч Т. Это означает, что в Сч Т набрано число, соответствующее установленному на переключателе "УСТАНОВКА НУЛЯ". Одновибратор, выполненный на элементах У2-1, У6-1, Д1, R1, С1 формирует импульс, который сбрасываетБСД-1 счётчика Сч Т сигналом Сбр.Сч. и опрокидывает триггер (У2-2). При этом вентиль У7-2 закрывается, а вентиль У7-3 открывается, пропуская на вход блока "Сигн.1", и блокируется схема совпадения СС2. В исходное состояние К2 и СС2 устанавливаются импульсом "Упр.3", поступающем с устройства совпадения блока БСД-2. Схема индикации, выполненная на узлах У4, У5-1 и У8-1, включает светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА НИЖНЯЯ", расположенный на лицевой панели ПИБ, в том случае, если время заполнения Сч1 ВФК окажется меньше времени заполнения Сч Т в таймере. Это возможно в том случае, если скорость счёта сигнала, поступающего на вход ВФК, превышает скорость счёта раствора нулевой концентрации. В этом случае сигнал "Упр.2" появляется раньше, чем отрицательный перепад на входе У1/8. Поэтому сигнал "Упр.2", пройдя через открытый вентиль У4-4, опрокидывает триггер У5-1 и светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА НИЖНЯЯ" загорается. Если же скорость счёта сигнала, поступающего на вход ВФК не превышает скорости нулевой концентрации, то отрицательный перепад на У1/8 появляется раньше, чем сигнал "Упр.2". Поэтому к моменту появления "Упр.2" вентиль У4-4 оказывается, закрыт и сигнал "Упр.2" проходит через открытый вентиль У4-3 и подтверждает состояние триггера У5-1.

Схема индикации, выполненная на узлах У3, У5-2, У8-2 включает светодиод "ГРАНИЦА ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ", расположенная на лицевой панели ПИБ, в том случае, если величина Тв = Т – То, набранная в Сч Т и переписанная в Сч 2, окажется больше ёмкости ЦАП, установленный с помощью программных переключателей ЦАП.

В случае если величина Тв меньше ёмкости ЦАП, сигнал на входе У3/4,5 оканчивается до появления сигнала "Блокировка" на У3/1,2 и не проходит через вентиль У3-3. Включение индикатора "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ" означает, скорость счёта импульсов, поступающих на вход ВФК ниже скорости счёта раствора граничной концентрации.

В случае, если величина Тв меньше ёмкости ЦАП, сигнал на входе У3/4,5 оканчивается до появления сигнала "Блокировка" на У3/1,2 и не проходит через вентиль У3-3. Включение индикатора "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ" означает, скорость счёта импульсов, поступающих на вход ВФК ниже скорости счёта раствора граничной концентрации.

Счётчики Сч2-1 и Сч3-1 аналогичны по схемному решению и принципу действия. Каждый из счётчиков представляет собой три последовательно включенных декады. Счётчики Сч2-1 – декады ДК4, ДК5, ДК6, счётчик Сч3-1 – декады ДК1,ДК2, ДК3. Суммарная ёмкость каждого из счётчиков составляет 10³.

Каждая из декад выполнена на четырёх ячейках по методу 8+2. при подаче сигнала "Упр.1" каждая из ячеек устанавливаются в нулевое состояние.

Рис.2.12 Диаграмма работы схемы включения светодиода "ГРАНИЦЫ ДИАПАЗОНА ВЕРХНЯЯ"

Принцип работы аналогичной декады подробно рассмотрен при описании блока БСД-1. Ключ К4-1 предназначен для записи информации в параллельном коде в счётчик Сч2-1 сигналом "Запись" и выполнен на узлах У6 – У8.

Блок счёта статического БСС-2 включает в себя два счётчика (Сч2-2, Сч3-2), ключ К4-2, схему подключения программных переключателей и два формирователя выходных сигналов.

Счётчики Сч2-2 и Сч3-2 представляют собой делители частоты с коэффициентом пересчёта от 1 до 9, устанавливаемые с помощью программного переключателя, аналогичные по схеме и принципу действия делителю Д1, рассмотренному по описанию блока БСД-1.

Счётчик Сч2-2 – выполнен на узлах У16 – У21, счётчик Сч3-2 на узлах У9 – У14.

Сигналом "Упр.1" счётчики сбрасываются в нуль, а импульсом "Запись" в счётчик Сч2-2 переписывается информация в параллельном коде через ключ К4-2, выполненный на У22. Схема подключения программных переключателей аналогична рассмотренной при описании блока БСД-1 и выполнена на узлах У1 – У8.

Формирователи выходных сигналов представляют собой одновибраторы и по схемному исполнению аналогичны рассмотренному при описании блока БСД-2.

Блок делителей БД включает в себя два идентичных счётчика с коэффициентом деления 2 и 4 каждый и схему управления каждым из счётчиков. Рассмотрим работу одного из счётчиков, выполненного на узле У1 и схему управления этим счётчиком, выполненную на узлах У3-1, У6-1, У4, У6-2. При включении диапазона 5 кг/м³ на входе блока 5кг/м³ появится сигнал "0", а на входах блока 10 кг/м³, 20 кг/м³ и 50 кг/м³ сигнал "1". При этом входы узла У4/1,3 оказываются разблокированными, а входы У4/4,10 – заблокированы. Входной сигнал со входа блока "Вх 1" поступает на вход счётчика, пересчитывается на 4 на узлах У1-1 и У1-2 и через открытые входы У4/2,13 поступает на выход блока "Вых 1". При включении диапазона 10 кг/м³ на входе блока 10 кг/м³ появляется сигнал "0", а на входах 5 кг/м³, 20 кг/м³ и 50 кг/м³ сигнал "1". При этом входы узла У4/1,4 оказываются разблокированными, а входы У4/3,10 – заблокированными. Входной сигнал, пересчитанный на 2 на У1-1, через открытые входы У4/5,13 поступает на выход блока "Вых 1". При включении диапазонов 20 и 50 кг/м³ входной сигнал из пересчёта поступает через открытый вход У4/9 на выход блока "Вых. 1".

Блок БАП предназначен для преобразования временного интервала t_в в ток, величина измерена измерителем тока, имеющим внутреннее сопротивление не более 2,5 кОм.

Блок аналогового преобразователя включает в себя изолированный ключ К5, состоящий из разделительных трансформаторов, триггера и токовых ключей, интегратор И и генератор стабильного тока ГТ. БАП должен иметь выход, изолированный от корпуса прибора. Это достигается использованием разделительных импульсных трансформаторов Тр.1 и Тр.2. Триггер, выполненный на логических элементах У3-3 У3-4, осуществляет управление ключами (ключ 1 выполнен на Т3 иТ4, ключ 2 – Т5, Т6), а именно, если на входе У3/8 устанавливается "1", а на выходе У3/11 – "0", то ключ 2 – открыт и интегратор через транзистор Т6 течёт ток, поступающий от генератора стабильного тока. В это время ключ 1 закрыт. При изменении состояния триггера ключ 2 закрыт, и в интегратор ток не поступает. Питание микросхемы У3 снимается с эмиттера транзистора Т1. В токовых ключах К1 и К2 транзисторы Т3 и Т5 служат для смещения уровня, а транзисторы Т4 и Т6 - переключения тока.

Генератор стабильного тока выполнен на операционном усилителе У2 и транзисторе Т2. Каскад охвачен глубокой отрицательной обратной связью и имеет коэффициент усиления по напряжению, равный 1.

Для защиты микросхемы У2 от перегрузок в момент включения, к входу усилителя подключены диоды Д2, Д4. Опорное напряжение для генератора тока снимается со стабилитрона Д1.

Величина тока регулируется с помощью резисторов R8, R10, R13 R18 для основного детектора и R27 – R30 для резервного детектора в зависимости от включённого диапазона, соответственно 50, 20, 10, и 5 кг/м³.

Интегратор выполнен на элементах R24 Др.1, С5, С6, С7.

Блок БСН-1 состоит из двух идентичных каналов, для создания стабилизированного напряжения плюс 5В. В каждом канале имеется источник опорного напряжения и операционный усилитель.

Источник опорного напряжения на диодах Д1, Д2, Д15, Д7 и транзисторе Т5, служащем в качестве генератора тока. Опорное напряжение снимается с делителя на резисторах R10, R11, подключённых параллельно Д7 и подаётся на неинвентирующий вход операционного усилителя, который состоит из элементов У1, У3, Т1, Т3 и двух выходных транзисторов, расположенных на задней панели ПИБ. Отрицательная обратная связь обеспечивается подачей на инвентирующий вход операционного усилителя У3-2/3 напряжения, снимаемого с части делителя R21, R22, R23.Выходное напряжение плюс 5В устанавливается с помощью резистора R22. Диоды Д9, Д10 и Д11 осуществляют защиту выходных транзисторов от короткого замыкания. В нормальном состоянии диоды закрыты, а при коротком замыкании они открываются и не позволяют уменьшиться потенциалу на базе У1-2.

Во втором канале источник опорного напряжения собран на диодах Д3, Д4, Д16, Д8 и транзисторе Т6. Опорное напряжение снимается с делителя R12, R13 и подаётся на вход операционного усилителя, который состоит из элементов У4, У2, Т2, Т4 и двух выходных транзисторах Т2, Т4, расположенных на задней панели пульта ПИБ. Выходное напряжение плюс 5В устанавливается с помощью резистора R25.

Блок БСН-2 состоит из двух идентичных каналов. Первый (У1, У3-1, Т1) служит для создания стабилизированного напряжения плюс 15В, а второй (У2, У3-2 и Т2) – для создания стабилизированного напряжения минус 15В. Каждый канал состоит из узла питания операционного усилителя, источника опорного напряжения операционного усилителя, эмиттерных повторителей и устройства защиты от короткого замыкания.

В первом канале питание операционного усилителя У1/1,4,7 осуществляется с помощью стабилитронов Д1, Д2, Д3. Источник опорного напряжения собран на стабилитронах Д7, Д8, Д11 и подключён к неинвертирующему входу операционного усилителя У1/10. Выход операционного усилителя У1/5 подключён к базовой цепи составного транзистора, состоящего из У3-1, Т1 и выходного транзистора, расположенного на задней панели ПИБ. Диоды Д13, Д15, Д19, Д17, Д21 обеспечивают защиту выходного транзистора от короткого замыкания. Отрицательная и обратная связь обеспечивается подачей на инвертирующий вход операционного усилителя У1/9 напряжения, снимаемого с части делителя. Выходное напряжение плюс 15В устанавливается с помощью резистора.

Во втором канале питание операционного усилителя У2 осуществляется с помощью стабилизаторов Д4, Д5, Д6. Источник опорного напряжения собран на стабилитронах Д9, Д10 и Д12. выход операционного усилителя У2 подключен к базовой цепи составного транзистора, состоящего из У3-2, Т2 и выходного транзистора, расположенного на задней панели ПИБ. Диоды Д14, Д16, Д18, Д20,Д22 обеспечивают защиту выходного транзистора, от которого замыкание. Выходное напряжение минус 15В устанавливается с помощью резистора R13.

Блок изменения уровня дискриминации БИД предназначен для создания опорного уровня дискриминации в усилителе-дискриминаторе УД, которой входит в состав детектора. Блок БИД состоит из 4-х одинаковых каналов. Рассмотрим один из них.

С выхода источника опорного напряжения, выполненного из ДI и R3, опорное напряжение через буферный усилитель на УI, ТI, Т2 поступает по кабелю в датчик на усилитель-дискриминатор. Усилитель на УI, ТI, Т2 служит для развязки источника опорного напряжения от нагрузки, согласования с кабелем и регулировки напряжения дискриминации. Уровень напряжения дискриминации регулируются с помощью резистора "УРОВЕНЬ ДИСКРИМИНАЦИИ", который расположен на передней панели ПИБ.

Для проверки работоспособности датчика в БИД предусмотрено измерение опорного уровня дискриминации в режиме "КОНТРОЛЬ 2". При нажатии кнопки "КОНТРОЛЬ2", расположенной на передней панели ПИБ, срабатывает реле Р1 и подсоединяется ко входу У1-4 делитель из R1 и R6, в результате чего увеличивается опорное напряжение на входе У1-4 и соответственно скорость счёта уменьшается в 1,5 (+ 0,05) раза во всём диапазоне измерений. Для корректировки контрольного уровня опорного напряжения ось резистора R1 выведена под шлиц на верхнюю крышку ПИБ.

Блок управления индикацией БУИ цепи, составленные из узлов У3-1, У2-3, У3-2, У2-4, У6-1, У5-3 и У6-2, У5-4 предназначены для включения элементов индикации в случае появления с термоконтактов сигнала о достижении температуры плюс 90⁰С и для запоминания полученного сигнала о превышении температуры плюс 90⁰С. Для включения элементов индикации в этом случае производится сброс нажатием кнопки СБРОС на лицевой панели ПИБ статических RS – триггеров (У1, У4), которые и служат элементами запоминания.

Символы, из которых составлены наименования сигналов ТК90И, ТК60И, ТК90Ф, ТК60Ф, расшифровываются следующим образом:

ТК – термоконтактор;

60, 90 – точка контактирования термоконтактора, ⁰С;

И – измерительный датчик;

Ф – фоновый датчик;

Символы, из которых составлены наименования сигналов ПИ1, ПИ2, ОХЛИ1, ОХЛИ2, ПФ1, ПФ2, ОХЛФ1, ОХЛФ2, расшифровываются следующим образом:

ОХЛ – команда "ВКЛЮЧИ ОХЛАЖДЕНИЕ";

П – команда "ПЕРЕГРЕВ";

И – измерительный датчик;

Ф – фоновый датчик;

1 – плюсовой вывод соответствующего светодиода;

2 – минусовой вывод соответствующего светодиода.

3. РАБОТА И СОСТАВ КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ НАР-12М

3.1 НАЗНАЧЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАР-12М

По конструктивному исполнению концентратомер выполнен в 8модификациях.

Краткое наименование концентратомера, например:

- концентратомер бора НАР-12М-П, градуировка 13;

-концентратомер бора НАР-12М-Тр , градуировка 108´9;

-концентратомер бора НАР-12М-ИК.

Расшифровка краткого наименования:

Н - нейтронный; А - анализатор; Р - раствора;

12 - номер разработки;

М – модификация концентратомера, которая комплектуется устройством обработки информации УНО-60М-01.

П, Тр, ИК - тип датчика:

П-датчик погружного типа, устанавливается в баках и ёмкостях, общий вид датчика изображён в приложении Е;

Тр-датчик навесного типа, устанавливается на технологических трубопроводах, общий вид датчика изображён в приложении З;

ИК - датчик погружного типа, устанавливается в ячейках измерительной ёмкости, размещаемой на линии пробоотбора, общий вид датчика изображён в приложении И;

Расшифровка обозначения градуировки:

13 - концентратомер отградуирован для ёмкости с охранной гильзой толщиной 13 мм;

108´9 - концентратомер отградуирован для трубопровода с Ду108´9мм.

Диапазон измерения концентрации изотопа ¹⁰В (борной кислоты) в теплоносителе или водном растворе - от 0 до 1,6 (от 0 до 50)г/дм3.

Для концентратомеров с датчиком типа Тр, который должен размещаться на трубопроводе с Ду159х6 мм, допускается изменение правой границы диапазона измерения концентрации изотопа ¹⁰В до 9г/дм³, при этом погрешность измерения не должна быть более 6% для времени усреднения информации, равного 100 с.

Диапазон измерения концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе для концентратомеров НАР-12М-ИК-О - от 0 до 0,8 г/дм3.

Пределы допускаемых значений основной погрешности D0 измерения концентрации изотопа ¹⁰В (борной кислоты) в растворе, определяемой как D0=D0с+s0, для различных модификаций концентратомеров приведены в таблице3.1. Значения среднего квадратического отклонения- случайной s0 и систематической D0с составляющих погрешности ориентировочно не должны превышать соответственно 0,4 и 0,6 от основной погрешности.

За нормирующие значения концентрации при определении приведённых погрешностей принимают конечные величины указанных в таблице3.1 поддиапазонов.

Концентратомеры имеют два аналоговых выхода, сигналы с которых изменяются в пределах от 0 до 5 и от 4 до 20 мА пропорционально концентрации ¹⁰В (борной кислоты), причём значения 5 и 20 мА соответствуют предельным значениям диапазона измерения.

Для концентратомера НАР-12М-Э значения аналоговых выходных сигналов изменяются в пределах от 4 до 20 мА.

Время усреднения поступающей с датчика информации, используемой для вычисления концентрации ¹⁰В (борной кислоты), составляет 100с. Для концентратомера НАР-12М-Э время усреднения информации для одного измерения составляет 10 с.

Таблица 3.1 Основная погрешность измерения концентрации

Концентрация изотопа 10В (борной кислоты), г/дм3	Основная погрешность измерения, %,для концентратомеров
	НАР-12М-ИК	НАР12М-П, НАР12М-Тр.	НАР12М-Э-Тр (для аналогового выхода с временем усреднения информации 10 с)
0-0,1 (0-3,1)	3,5 мг/дм3	-	-
0,1-0,35(3,1-10,9)	3,5+1,2∙(Сх-0,1) мг/дм3	-	-
0-0,4(0-12,5)	-	2,5	6,0
0,35-0,8(10,9-25)	3,5+42∙(Сх-0,35) мг/дм3	-	-
0,4-0,8(12,5-25)	-	2,5	6,0
0,8-1,6(25-50)	-	2,5	6,0

Количество подключаемы к УНО датчиков температуры – не более 2 шт.

Диапазон аналогового выходного сигнала для приёма информации от каждого датчика температуры – Imin до Imax мА, где Imin – минимальное значение тока, Imax – максимальное значение тока;Imax≤20мА.

Входной аналоговый сигнал должен быть пропорционален температуре теплоносителя при её изменении от Tmin до Tmax ⁰С, Tmin, Tmax – минимальное и максимальное значение температуры.

Мощность эквивалентной дозы излучения на наружной поверхности защитного блока от источника нейтронов, применяемого в концентратомере, не превышает 2,0´10-43в/ч (20 мбэр/ч), а на расстоянии 1м от него-2,0´10-53в/ч (2,0 мбэр/ч).

Концентратомер сохраняет свои метрологические характеристики при наличии переменного гамма и нейтронного излучения:

а)дополнительная погрешность не превышает предела основной погрешности при воздействии гамма-излучения окружающей среды, мощность поглощенной дозы которого составляет до 0,25 Гр/ч (25 рад/ч),на погружной датчик, расположенный в герметичной зоне, не превышает предела основной погрешности. При мощности поглощённой дозе более 0,05Гр/ч датчик следует защищать свинцовым экраном в области размещения счетчиков нейтронов СИ-19Н;

б)дополнительная погрешность от воздействия переменного нейтронного излучения для концентратомера НАР 12М ИК не превышает пре предела основной погрешности при изменении фоновой скорости счёта, обусловленной нейтронным излучением, от 0 до 2000 имп/с;

в)дополнительная погрешность не превышает предела основной погрешности при изменении активности теплоносителя в технологических трубопроводах и измерительной камере, установленной на линии пробоотбора от 0 до 5,55´106 Бк/ л (1,5´10-4 Ки/л).

Питание концентратомера осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В (допустимое отклонение напряжения от +10 до минус15%) и частотой50 Гц (допустимое отклонение напряжения от +1 до минус2,5Гц).

Концентратомер устойчиво работает при изменении температуры среды, окружающей блок обработки информации УНО 60М, от +5 до +50°С, относительной влажности до 90% при 20°С и атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа. При этом допускаемая приведённая погрешность не превышает 1,0% предела основной погрешности на каждые10°С изменения температуры от градировочного значения (+205)°С. Дополнительная погрешность может быть исключена введением оператором корректирующих параметров концентратомера после стабилизации температуры окружающей среды.

Погружной датчик может размещаться в герметичной зоне, при этом концентратомер устойчиво работает при воздействии на датчик окружающей среды с температурой от +15 до +60 ⁰С, давлением от 84 до 106,7 кПа, относительной влажности до 90% и одноразового подъёма давления до 560кПа.

Концентратомер устойчиво работает при размещении датчика вне герметичной зоны при воздействии на него температуры окружающей среды свыше +60°С, температура окружающей среды может достигать +90 ⁰С, относительной влажность до 100%, давление до 170кПа. При этом приведённая дополнительная погрешность в динамическом режиме не превышает 1,0% предела основной погрешности на каждые 10 °С изменения температуры от градировочного значения (+205)°С.

Погружной датчик может размещаться в герметичной зоне, сохраняет свои метрологические характеристики после режима "большой течи" (температура до +150 ^оС, давление до 500кПа) при условии охлаждения его водой при этом режиме.

Концентратомер устойчиво работает при кратковременном аварийном режиме (продолжительность до 5 ч) с охлаждением датчика при температуре свыше +60°С, при этом температура может достигать +100°С, относительная влажность до 100%, давление до 170кПа. При этом дополнительная погрешность не превышает 1,0% предела основной погрешности на каждые 10°С изменения температуры от градировочного значения (+205)°С.

Концентратомер может работать непрерывно. Нестабильность входного сигнала за любые 72ч не превышает предела допускаемого значения основной погрешности.

Время установления выходного сигнала концентратомера при однократном скачкообразном изменении концентрации изотопа ¹⁰В не превышает 20с.

Время прогрева и установления теплового равновесия не превышает 30 мин.

Концентратомер устойчиво работает при изменении температуры раствора от +20 до +100°С, при этом дополнительная погрешность при условии введения температурной компенсации не должна превышать 1,0% предела основной погрешности на каждые 10°С изменения температуры раствора от градуировочного значения +205°С. При температуре раствора выше +60°С датчик концентратомера должен охлаждаться водой.

Масса блоков концентратомера, не более:

а)УНО - 15 кг;

б)датчик - 50 кг.

Мощность, потребляемая от сети в рабочем режиме при номинальном напряжении 220 В, не превышает 0,13 кВ×А.

Длина кабеля между УНО и датчиком не более 250 м.

3.2 УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОНЦЕНТРАТОМЕРОВ НАР-12М

Конструктивно концентратомер выполнен в шести исполнениях. В состав каждого концентратомера входит устройство обработки информации УНО и датчик. Датчик концентратомера разработан в пяти, а УНО - в двух исполнениях. Различие в конструкции датчиков вызвано отличием мест установки их на энергоблоке АЭС (ёмкость, трубопровод, измерительная камера в системе пробоотбора), а также климатическими условиями эксплуатации (температура окружающей среды и раствора до +60°С и свыше +60°С, то есть с охлаждением блоков детектирования нейтронов и без охлаждения).

Нейтроны, испускаемые плутоний-бериллиевым источником, попадают в анализируемый раствор борной кислоты, где происходит их замедление при взаимодействии с ядрами водорода и поглощение ядрами изотопа ¹⁰В. Часть замедленных нейтронов отражается из раствора и попадает в чувствительный объём гелиевого счётчика СИ 19Н, расположенного в блоке детектирования нейтронов БДИН 3М, входящем в состав датчика.

Количество нейтронов, попадающих в объём счётчика СИ 19Н, уменьшается с увеличением концентрации изотопа ¹⁰В в растворе. Зависимость числа импульсов, зарегистрированных за установленный интервал времени, от концентрации изотопа ¹⁰В (борной кислоты) приведена на рисунке3.3.1. Информация в виде импульсов с одного или двух БДИН 3М датчика поступает на УНО, представляющее собой микропроцессор, работающий в программном режиме, где она накапливается в счётчиках за определённый интервал времени, а затем рассчитывается концентрация изотопа ¹⁰В в растворе.

Рисунок 3.1 Зависимость аналогового сигнала от концентрации изотопа ¹⁰В

Рисунок 3.2Зависимость выходного тока от концентрации ¹⁰В

3.2.1 Устройство и работа датчика НАР-12М

Датчик предназначен для получения первичной информации, представленной в виде последовательности импульсов, о содержании изотопа ¹⁰В в теплоносителе и водных растворах борной кислоты на энергоблоке АЭС с реакторами типа ВВЭР.

Конструктивно датчик выполнен в пяти исполнениях, каждое из которых виброустойчиво (частоты от 10 до 60 Гц, ускорение - 5м/с²) и сейсмоустойчиво (до 8баллов по шкале МSК-64).

Датчик любого исполнения состоит из двух блоков детектирования нейтронов БДИН 3М, в дальнейшем БДИН, и конструктивных узлов и деталей.

Два блока БДИН датчикаТр крепятся между двух плит, которые соединяются друг с другом шпильками. Конструкция плит позволяет устанавливать датчик на трубопроводы различного диаметра. К одной из плит крепится корпус, положение которого относительно трубопровода может изменяться. Корпус представляет собой трубу с фланцем, внутри которой помещён подпружиненный источник быстрых нейтронов типа ИБН 9. Труба закрывается крышкой. Эта крышка, а также шпильки, крепящие корпус к плите, пломбируются, после этого устанавливается скоба. Таким образом, исключается несанкционированный доступ к источнику нейтронов. Все наружные детали датчика выполнены из стали 12Х18Н10Т. Для размещения датчика на трубопроводы различного типоразмера предусмотрены три модификации зажимов, которые входят в монтажный комплект датчика.

Два блока БДИН датчикаТр крепятся между двух плит, которые соединяются друг с другом шпильками. Конструкция плит позволяет устанавливать датчик на трубопроводы различного диаметра.

К одной из плит крепится корпус, положение которого относительно трубопровода может изменяться. Корпус представляет собой трубу с фланцем, внутри которой помещён подпружиненный источник быстрых нейтронов типа ИБН 9.

Таблица3.2 Перечень датчиков различных исполнений

Наименование изделия	Градуировка	Место размещения датчика
Датчик П-Г-О	04 13	Гермозона, Бак, ёмкость температура > + 60°С
Датчик П-О	04 13	Бак, ёмкость температура > + 60°С
Датчик Тр-О	159´6 159´16 325´12	Трубопровод температура > + 60°С
Датчик П-Г	04 13	Гермозона, Бак, ёмкость температура < + 60°С
Датчик П	04	Бак, ёмкость температура < + 60°С
Датчик Тр	159´6 159´16 325´12	Трубопровод температура < + 60°С
Датчик ИК	ИК	Измерительная камера на линии пробоотбора температура >+60 0С

Труба закрывается крышкой. Эта крышка, а также шпильки, крепящие корпус к плите, пломбируются, после этого устанавливается скоба. Таким образом, исключается несанкционированный доступ к источнику нейтронов. Все наружные детали датчика выполнены из стали 12Х18Н10Т. Для размещения датчика на трубопроводы различного типоразмера предусмотрены три модификации зажимов, которые входят в монтажный комплект датчика.

Два блока БДИН датчика П крепятся к фланцу, присоединительные размеры которого позволяют размещать датчик в охранные гильзы, которые установлены в технологических баках и ёмкостях. Кроме того, к фланцу подсоединён корпус, представляющий собой трубу с фланцем. Внутри трубы размещён подпружиненный источник быстрых нейтронов типа ИБН 7. Труба закрывается крышкой. Эта крышка, а также шпильки, крепящие корпус к фланцу, пломбируются. Таким образом исключается несанкционированный доступ к источнику нейтронов. Все наружные детали датчика выполнены из стали марки 12Х18Н10Т.

Блоки БДИН для датчиков навесного (Тр) и погружного (П) имеют исполнения, предназначенные для работы как с охлаждением водой, так и без охлаждения. Конструкция БДИН без охлаждения отличается отсутствием корпуса и ниппелей для подвода воды.

Два блока БДИН датчика ИК устанавливаются в измерительной камере (в состав датчика не входит), расположенной на линии пробоотбора. В измерительной камере должен быть предусмотрен также канал для размещения в нём источника нейтронов.

Блок БДИН любой модификации датчика является первичным преобразователем информации о содержании изотопа ¹⁰В в теплоносителе в последовательность импульсов. Нейтроны, испускаемые плутоний-бериллиевым источником, попадают в исследуемый раствор борной кислоты, где происходит их замедление при взаимодействии с ядрами водорода и затем частичное поглощение ядрами изотопа ¹⁰В. Замедленные в растворе нейтроны, отражаясь раствором, попадают в чувствительный объём гелиевого счетчика СИ 19Н, расположенного в блоке БДИН. Количество нейтронов, попадающих в объём счетчика СИ 19Н, уменьшается с увеличением концентрации борной кислоты в растворе из-за поглощения их ядрами изотопа ¹⁰В. В результате взаимодействия медленных нейтронов с наполнителем счётчика по реакции He³(n,p)T возникают импульсы токового сигнала, которые затем поступают на вход блока предварительной обработки, где осуществляется их усиление, формирование и амплитудный отбор. Затем последовательность импульсов поступает на выход блока детектирования нейтронов. Питание блока БДИН осуществляется от цепи постоянного тока напряжением +24 В.

Блок БДИН, выполненный в шести модификациях состоит из счётчика медленных нейтронов типа СИ 19Н, плата предварительной обработки ППА 5М, платы питания и конструктивных узлов и деталей. На крышке крепится каркас, на котором установлены два разъёма типа СНП59 и счетчик нейтронов СИ 19Н. Электронные платы ППА 5М и плата питания подсоединяются к этим разъёмам и дополнительно крепятся к каркасу винтами. Каркас вместе со счётчиком нейтронов СИ 19Н и электронными блоками помещён в цельносварной герметичный корпус, который выполнен в четырёх модификациях, отличающихся друг от друга размещением счётчика нейтронов СИ-19Н, а также наличием или отсутствием полости, предназначенной для охлаждающей воды. Герметичность блока детектирования обеспечивается установкой резиновой прокладки между крышкой и корпусом и соединением их с помощью шпилек и гаек. В конструкции блока предусмотрена возможность регулировки уровня дискриминации платы предварительной обработки ППА 5М без извлечения его из герметичного корпуса. Для этого на крышке блока БДИН имеется съёмный фланец, под которым расположены регулировочные элементы, установленные на электронной плате. Кроме того, на крышке установлен герметичный разъём типа СНЦ3 24/30В, предназначенный для работы в условиях гермозоны, или разъём типа 2РМГ, через который блок детектирования нейтронов может подключаться к устройству обработки информации УНО 60М или блоку питания.

Входными цепями блока детектирования нейтронов БДИН являются первичное электропитание +24В и сигнал на включение питания. Выходными - два частотных канала, по одному из которых передаётся сигнал, соответствующий измеряемой концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе, а второй - контрольный. По отношению сигналов измерительного и контрольного каналов судят о работоспособности блока БДИН.

Плата предварительной обработки ППА 5М осуществляет усиление, амплитудный отбор и формирование импульсов, поступающих со счётчика нейтронов СИ 19Н, а также стабилизацию коэффициента усиления.

Усилитель-формирователь осуществляет усиление и формирования импульсов, состоит из двух каскадов, построенных на операционных усилителях 544УД2А. Изменение формы спада импульса осуществляется потенциометром формирование.

Устройство отбора по амплитуде состоит из узлов дискриминации и схемы задания опорного напряжения.

Узел дискриминации включает в себя два компаратора, построенных на микросхеме 521СА301.

Опорное напряжение формируется на стабилизаторе напряжения 142ЕН1Б и на повторителях напряжения 544УД1А. Величины порогов дискриминации устанавливается потенциометрами "ИЗМЕРЕНИЕ1", "ИЗМЕРЕНИЕ2" и "КОНТРОЛЬ1", "КОНТРОЛЬ2".

Узел совпадения служит для организации зон отбора на амплитудном распределении импульсов.

Для стабилизации коэффициента усиления тракта от воздействия внешних факторов в блоке организована схема стабилизации. Она состоит из узла синхронизации, реверсивного счётчика, регистра, узла ключей и устройства управления. На входы узла синхронизации поступают импульсные последовательностисвыходовсхемы совпадений-N1 и N2.

Узел синхронизации предназначен для временного разделения одновременно приходящих импульсов.

С выходов узла синхронизации импульсы поступают на реверсивный счётчик. Ёмкость счётчика - 2¹⁵. Реверсивный счётчик осуществляет вычитание импульсных последовательностей N₁ и N₂. С десяти старших разрядов реверсивного счётчика информация о разности импульсных последовательностей N₁-N₂ поступает в регистр для запоминания.

С выхода узла синхронизации импульсы поступают на реверсивный счётчик. Ёмкость счётчика - 2¹⁵. Реверсивный счётчик осуществляет вычитание величины N₁-N₂ из величины начальной установки при условии, что N₁>N₂, а также сложение величины N₁-N₂ из величины начальной установки при условии, что N₁<N₂.

Рис. 3.4 Организация зон отбора

С десяти старших разрядов реверсивного счётчика информация о разности или сумма импульсных последовательностейN₁-N₂поступает в регистр и там фиксируются. Регистр построен на микросхемах 533ИР27 и 533ТМ2.

Схема стабилизации управляется устройством, которое вырабатывает управляющие импульсы с цикличностью около 4с. Цикличность устройства задаётся генератором 533ТЛ2.Первичный запуск, для приведения схемы стабилизации в исходное состояние включения питания, осуществляется с помощью RC-цепочки.

При первичном запуске устройства управления вырабатываются два импульса, один из которых вырабатывается однократно после включения питания или с цикличностью работы генератора при подключённой заглушке к разъёму НАСТРОЙКИ с помощью этого импульса осуществляется запись в реверсивный счётчик начальной установки (двоичное число 1000000000). С помощью второго импульса осуществляется блокировка выходных ключей узла синхронизации и перезапись, по заднему фронту импульса, информации из реверсивного счётчика в регистр.

В дальнейшем при отключённой заглушке разъёма НАСТРОЙКА вырабатывается только импульс с цикличностью работы генератора. Подключение заглушки к разъёму "НАСТРОЙКА", необходим для исходной настройки уровней дискриминации. С выходов регистра информация поступает на ключи, с помощью которых происходит подключение резисторов регистра к уровню 0В. Другие выводы резисторов подключены к делителю усилителя. Таким образом, согласно информации о разности импульсных последовательностей N₁, N₂, накопленной в течение цикла стабилизации, в реверсивном счётчике происходит изменение плеч резисторного делителя, а, следовательно, и изменение коэффициента усиления тракта.

Конструктивно плата ППА 2М выполнен на одной печатной плате.

На плате установлены разъёмы "СИГНАЛ" и "НАСТРОЙКА", атакже потенциометры "ФОРМИРОВАНИЕ", "КОНТРОЛЬ1", "КОНТРОЛЬ2", "ИЗМЕРЕНИЕ1", "ИЗМЕРЕНИЕ2". Спротивоположной стороны установлен разъём типа СНП59.

Плата питания предназначена для получения четырёх постоянных напряжений разной величины из одного напряжения, подводимого извне, а именно от стабилизированного источника постоянного напряжения (+24)В.

Потребляемая от источника мощность при полной нагрузке не более 24В.

Таблица 3.3 Электрические параметры платы

Цепь питания	Номинальное значение напряжения, В	Допустимое отклонение напряжения, В	Ток нагрузки,А,
+5	+5	±0,2	0,4
+15	+15	от +0,3 до минус 1,5	0,1
минус 15	минус 15	от +1,5 до минус 0,3	0,1
2400	2400	±50	2´10-5

3.2.2 Подготовка датчика к монтажу

Предмонтажный стендовый контроль должен производиться в помещении площадью не менее 36м² для обеспечения требований радиационной безопасности при работе с источниками нейтронов типа ИБН 7, ИБН 8 и ИБН 9. В помещении должны быть системы с проточной водой, сжатым воздухом и розетки электросети с напряжением 220В, 50Гц, а также защитное заземление.

Предмонтажную стендовую проверку производить в следующей последовательности:

а) установить датчик на стенде;

б)заполнить отражающую ёмкость стенда водой при проверке датчика ИК;

в)заполнить водой охлаждающие полости блоков детектирования нейтронов датчика, предназначенного для эксплуатации при температуре выше +60°С (исполнение "О"), в случае подключения его к охлаждающей системе;

г)заполнить измерительные ячейки стенда или трубопровод стенда, или емкость стенда раствором борной кислоты с концентрацией изотопа ¹⁰В, равной 0,5±0,05 от диапазона измерения;

е)поместить источник нейтронов в датчик типа Тр или П, или измерительную ячейку для датчика типа ИК;

ж) установить переключатель "УПРАВЛЕНИЕ" БДИН блоков БНД в положение ВКЛ, а переключатель "ВРЕМЯ ИЗМЕРЕНИЯ" - в положение 100С;

з) включить питание блока Б5 44 А;

и) прогреть датчик в течение 30 мин;

к)измерить среднее арифметическое значение скорости счёта n_ср,

Проведя 11 наблюдений по 100с каждое. Для этого следует нажать кратковременно кнопку ПУСК блоков БДН и после завершения набора импульсов - кнопки ИНДИКАЦИЯ; найти среднее арифметическое значение скорости счёта

где - количество импульсов, сосчитанных БДН при i-том наблюдении;

k - число наблюдений; k = 11;

л)сравнить полученное значение n^1,2_ji для каждого блока детектирования с градировочными данными n_гр,; для этого следует построить график зависимости n_гр=f(С) и по нему найти n_гр, соответствующее измеряемой концентрации;

м)выполнить подстройку БДИН датчика, если

|n_ср - n_гр|> 0,1×,

при этом, когда разность превышает 50имп/с, следует поставить заглушку в разъём НАСТР блока БПА 2М и затем, изменяя уровень дискриминации вращением потенциометра ИЗМЕР блока БПА 2М, установить скорость счёта импульсов измерительного канала равной градуировочному значению. Скорость счёта контрольного канала установить потенциометром КОНТР в 20,02 раза меньшей; при разности |n_ср n_гр|< 50 подстройку датчика допускается выполнить без заглушки, изменяя уровень дискриминации только потенциометром ИЗМЕР;

н)извлечь заглушки из разъёмов НАСТР;

о)выполнить проверку градуировки, заполняя измерительные ячейки или ёмкости стендов растворами борной кислоты с концентрацией 0,2±0,05 и 0,8±0,05 от диапазона измерения;

п) данные с градуировочными значениями.

Если|n_ср - n_гр|< 0,1×, то датчик готов к монтажу на штатном месте энергоблока АЭС;

Для проверки правильности функционирования устройства обработки информации УНО 60М-01произвести внешний осмотр устройства и проверить наличие пломб, собрать схему, приведённую на рисунке3.6, и выполнить следующие операции:

а) включить УНО 60М-01, для чего:

-установить тумблер на блоке вентиляторов в верхнее положение;

- установить тумблер СИГН в верхнее положение;

-установить тумблер СЕТЬ на задней панели УНО 60М в верхнее положение;

- нажать кнопку ПУСК на задней панели УНО 60М-01;

б)включить генераторы и вольтметры;

в)установить на блоке коммутации тумблеры КОНТР1, ИЗМ1, КОНТР2, ИЗМ2 в верхнее положение;

г)задать на генераторах частоты, соответствующие скоростям счёта импульсов, поступающих с первого и второго блоков детектирования при концентрацииизотопа ¹⁰В 0,2±0,05 от диапазона измерения, значение скорости счёта определяется по градировочным данным;

д) нажать кнопку ПУСК на задней панели УНО 60М-01;

е)через » 150с записать информацию, выводимую на "бегущую строку" пульта (концентрация за 100 с, температура), и показания приборов, измеряющих выходные токи;

ж) включить источник питания и задать ток, равный 10,0±0,1мА;

з)проконтролировать на пульте появление в следующем цикле измерения значения температуры 50±1 °С;

и) установить ток меньше 4 мА;

к)задавая на генераторах частоты, соответствующие скоростям счёта импульсов первого и второго детекторов при концентрациях изотопа ¹⁰В 0,5±0,05 и 0,8±0,05 от диапазона измерения;

л)сравнить значения измеренных выходных токов с данными, рассчитанными согласно таблице, и, если отклонения полученных результатов от расчётных значений не превышают 0,01 и 0,03мА соответственно для выходов 0 5 и 4 20мА, считать УНО 60М-01 пригодным для дальнейшей проверки;

м) установить на блоке коммутации тумблер КОНТР1 в положение вниз; через ~100с должна включиться сигнализация и погаснуть индикация УПР1 на блоке коммутации; выключить тумблер СИГН на УНО 60М-01;

н) установить на блоке коммутации тумблер КОНТР2 в положение вниз; через ~100с должен погаснуть индикатор УПР2 на блоке коммутации; выключить тумблер СЕТЬ на УНО 60М-01.

Устройство считается прошедшим проверку при выполнении всех условий.

Таблица 3.5 Сравнение концентрации и значения тока

Концентрация 10В,	Расчетные значения тока, мА, для выходов
г/дм3	0-5мА	4-20мА
С1=(0,15?0,25)×Смакс	I1=5×C1/Ñмакс	I1= (16×C1/Ñмакс) + 4
С2=(0,45?0,55)×Смакс	I2=5×C2/Ñмакс	I2= (16×C2/Ñмакс) + 4
С3=(0,75?0,85)×Смакс	I3=5×C3/Ñмакс	I3= (16×C3/Ñмакс) + 4
Смакс -верхнее значение диапазона измерений для проверяемого датчика, Смаксравно либо 0,8г/дм3, либо 1,6 г/дм3. С1, С2, С3-значения концентрации, г/дм3

Для проверки правильности функционирования концентратомера выполнить следующие операции:

а) установить датчик на стенде согласно таблице 8.1, соединить датчик с устройством УНО-60М согласно рисунку8.3 и к выходу ПУЛЬТ устройства УНО 60М-01 подсоединить пульт ручного управления подачи сигнала:

б)заполнить отражающую ёмкость стенда водой при проверке НАР 12М ИК;

в)заполнить водой охлаждающие полости блоков детектирования нейтронов датчика, предназначенного для эксплуатации при температуре выше +60 °С (исполнение "О"), в случае подключения его к охлаждающей системе;

г)заполнить измерительные ячейки стенда или трубопровод стенда, или ёмкость стенда

раствором борной кислоты с концентрацией изотопа ¹⁰В, равной 0,15 - 0,25 от диапазона измерения;

д) поместить источник нейтронов в датчик для НАР 12 Тр и НАР 12 П или измерительную камеру для НАР 12 ИК;

е)подключить к разъёму ВЫХОД УНО 60М-01 к выходам 0-5 мА и 4 20мА цифровые вольтметры типа В7 40, включить на УНО 60М-01 тумблер СЕТЬ и тумблер блока вентиляции;

ж)выполнить 11 наблюдений значений тока J_ij, интервал между наблюдениями не менее 100 с;

з)залить в стенд раствор борной кислоты с концентрацией изотопа ¹⁰В 0,7-0,9 от конца диапазона;

и)определить по результатам наблюдений средние арифметические значения концентрации изотопа ¹⁰Ви средние квадратичные отклонения á_j по формулам:

где С_ij - значение изотопа ¹⁰В в борной кислоте при i -ом наблюдении в j ом растворе;

С_ij определяется по формуле

, при подключении к выходу 4-20 мА;

, при подключении к выходу 0-5 мА,

где J_ij - значение тока при измерении концентрации бора 10 в j-ом растворе борной кислоты при i-ом наблюдении;

С_кон - значение концентрации изотопа ¹⁰В, соответствующее концу диапазона измерения (С_кон =0,8 или 1,6 г/дм³);

к)вычислить основную погрешность измерения изотопа ¹⁰В D₀ и приведенное значение основной погрешности d₀

где С_pj - аттестованное значение концентрации изотопа ¹⁰В в j-ом растворе борной кислоты, г/дм³;

С_кон1 - нормируемое значение концентрации изотопа ¹⁰В, равное конечному значению концентрации, г/дм³.

л)извлечь источник нейтронов из датчика и поместить его в защитный блок; отключить УНО 60М-01 тумблером СЕТЬ;

м) отключить УНО 60М-01 от сети и датчика.

Концентратомер считается прошедшим проверку, если основная погрешность не превышает допустимых значений.

3.2.3 Подготовка к работе НАР-12М

Подготовка к работе выполняется после монтажа блоков концентратомера на оборудовании АЭС в следующей последовательности:

а)подсоединить к разъёму ПУЛЬТ устройства УНО 60М-01 пульт, а к выходам 0 5 и 4 20мА-вольтметры В7 40; сделать выдержку не менее 30 минут;

б)выполнить 11 наблюдений концентрации изотопа ¹⁰В, нажимая клавишу "С" и записывая одновременно информацию с индикатора пульта "бегущая строка" и значения тока на вольтметрах В7 40, интервал между наблюдениями не менее 100с;

в)отобрать пробу раствора борной кислоты в специальную ёмкость, входящую в состав образцового концентратомера ОКБ 10, в месте размещения датчика на технологическом оборудовании одновременно с выполнением операций;

г)определить содержание изотопа ¹⁰В в пробе с помощью образцового концентратомера ОКБ 10;

д)определить по результатам наблюдений абсолютное D₀ и приведенноеd₀ значения основной погрешности измерения концентрации изотопа ¹⁰В по следующим формулам:

D_о = D_ос s ; D_ос = С_пр -`C.

где D_ос - абсолютное значение систематической погрешности, г/дм³ ;

C_пр - концентрация бора 10 в пробе, г/дм³ ;

C_i - значение концентрации изотопа ¹⁰В i-го наблюдения, г/дм³;

- среднее арифметическое значение концентрации изотопа ¹⁰В, г/дм³;

k - число наблюдений (k = 11);

C_кон - значение концентрации бора 10, соответствующее конечному значению диапазона, г/дм³;

е)определить средние арифметические значения измеренных токов;

ж)найти расчётные значения токов, соответствующие полученному среднему арифметическому значению концентрации , и сравнить их с токами по п.9.1е); если отклонения будут превышать 0,01 и 0,03мА соответственно для выходов 0 5мА и 4 20мА, то следует выполнить регулировку блока БВА 3М.

Выполнить проверку датчика, если полученная погрешность превышает приведенные в таблице3.1 значения, в следующей последовательности:

а) выключить УНО 60М-01 тумблером СЕТЬ;

б)подключить к входу ПУЛЬТ УНО 60М-01 пульт, входящий в групповой комплект ЗИП концентратомера бора НАР 12;

в)включить УНО 60М-01 тумблером СЕТЬ, сделать выдержку в течение 5мин;

г)выполнить 11 наблюдений, нажимая на пульте последовательно клавиши "1" и "2" соответственно для проверки первого и второго блоков детектирования нейтронов и записывая высвечиваемую на индикаторе "бегущая строка" информацию о числе импульсов, сосчитанных по измерительному и контрольному каналам за 100 с; интервал между наблюдениями не менее 100 с; записать значение температуры раствора в месте размещения датчика;

д)отобрать пробу раствора борной кислоты одновременно с выполнением операций;

г) и определить содержание изотопа ¹⁰В в пробе С_пр с помощью образцового концентратомера ОКБ 10;

е) найти среднее арифметическое значение скоростей счета n_ср для каждого блока детектирования нейтронов по формуле

где n_k - число импульсов, сосчитанных при k-том наблюдении, имп;

k - число наблюдений (k = 11);

ж) найти для каждого блока детектирования нейтронов приведённую к градуировочной температуре раствора скорость счёта n¢_ср

n¢_{ср =} n_ср - к_t ×n_ср× Dt

где к_t - удельный температурный коэффициент, 1/°С

Dt - отклонение температуры раствора t_р от градировочного значения Dt = t_р - 20, °С;

з)определить по градуировочному графику n_гр=f(С), данным, скорости счёта n_гр для каждого блока детектирования нейтронов, соответствующие концентрации изотопа ¹⁰В в пробе С_пр;

и) выполнить подстройку блоков детектирования нейтронов датчика, если

.

3.2.4 Подготовка к поверке НАР-12М

Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

а)выполнить настройку датчика, если полученное значение систематической составляющей погрешности D_0с превысит 0,5 основной погрешности D₀. Настройку провести в следующей последовательности:

1)выполнить 11 наблюдений, нажимая на пульте последовательно клавиши "1" и "2" и записывая высвечиваемую на индикаторе "бегущая строка" информацию о числе импульсов, сосчитанных по измерительным каналам за 100 с; интервал между наблюдениями не менее 100с;

2) найти среднее арифметическое значение скоростей счёта n_ср для каждого блока детектирования нейтронов по формуле:

где n_k - число импульсов, сосчитанных при k-том наблюдении;

k - число наблюдений (k = 11);

3)определить по градуировочному графику n_гр=f(C), построенному по приведенным, данным, значения скорости счёта для каждого блока детектирования нейтронов, соответствующее концентрации ¹⁰В в растворе;

4)выполнить подстройку блоков детектирования нейтронов датчика, если

б) выключить устройство УНО 60М-01 тумблером СЕТЬ;

в)извлечь источник нейтронов из датчика.

3.2.5 Проведение поверки НАР-12М

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие концентратомера следующим требованиям отсутствие коррозии, загрязнений и повреждений блоков концентратомера.

Поверка концентратомера на стенде выполняется в следующей последовательности:

а)зарядить датчик источником;

б)сделать выдержку в течение 30 мин.;

в), залив в стенд раствор борной кислоты с концентрацией изотопа ¹⁰В 0,4 - 0,6 от конца диапазона;

г) залив в стенд раствор борной кислоты с концентрацией изотопа ¹⁰В 0,7-0,9 от конца диапазона;

д) свести результаты поверки в таблицу.

Основные приведенные погрешности не должны превышать указанных в таблице3.1 значений.

Концентратомер, не прошедший поверку, не допускается к применению. Причины неисправности выясняются и устраняются, после чего концентратомер проходит повторную поверку.

3.3 Описание и работа УНО 60М-01

3.3.1 Устройство и работа УНО-60М

Устройство обработки информации УНО 60М представляет собой микропроцессорную систему. Конструктивно УНО 60М состоит из блока питания с устройством соединительным и блоков процессора БАЦ 11М, счётчиков БСЧ 10М и ввода-вывода БВА 3М. Вкачестве центрального процессора в блоке БАЦ 11М применена БИС580ВМ80. Программа работы процессора хранится в ППЗУ блока процессора БАЦ 11М.

Накопление информации, поступающей от датчика, производится в блоке счётчиков БСЧ 10М. Для этой цели организовано четыре 32 разрядных счётчика для подсчёта импульсов от двух БДИН, таймер для отсчёта временных интервалов и 32-разрядный счётчик аналогово-цифрового преобразователя температуры теплоносителя.

Накопление информации, поступающей от датчика, производится в блоке счётчиков БСЧ 10М. Для этой цели организовано четыре 32 разрядных счётчика для подсчёта импульсов от двух БДИН, таймер для отсчёта временных интервалов и 32-разрядный счётчик аналогово-цифрового преобразователя температуры теплоносителя.

Блок ввода-вывода БВА 3М является многофункциональным устройством. В нём размещены:

-ЦАП для выработки аналоговых сигналов от 0 до 5мА и от 4 до 20мА;

-узел АЦП для преобразования входного тока (температуры теплоносителя) в частоту;

-устройство параллельного обмена, представляет собой три программно доступных порта для обмена информацией с пультом (режим технического обслуживания при тестировании) и выдачи управляющих сигналов на включение питания в блоках нейтронного детектирования БДИН.

Управление блоками БСЧ 10М и БВА 3М и байтовый обмен информацией с ними осуществляет блок процессора БАЦ 11М по интерфейсу И41.

Межблочные соединения для байтового обмена информацией по интерфейсу И41 и дополнительные связи организованы в устройстве соединительном.

Блок питания совместно с блоком стабилизации БСТ предназначены для выработки от сети ~200В, 50(60)Гц стабилизированных питающих напряжений.

На передней панели блока БСТ слева направо выведены подстроечные резисторы для регулировки уровня срабатывания защиты по входному напряжению для источников питания +5В, +24ВII, -5В, +12В, -12В, +24ВI, остаточного тока короткого замыкания источника +5В, максимально допустимого выходного тока I_max для источника +5В, уровня выходного напряжения источника +5В.

В блоке питания установлена индикация наличия напряжений.

Напряжения +24ВI и +24ВII поступают на разъём Х10. Они служат для питания блоков детектирования нейтронов БДИН.

Функционирование устройства обработки информации УНО 60М при подсоединенных к нему блоках детектирования начинается при нажатии кнопки ПУСК.

В результате этого вырабатывается сигнал INIT, который поступает в блок БАЦ 11М. Центральный процессор начинает выполнение программы, хранящейся в ППЗУ, с начального адреса 0000. Алгоритм функционирования заключается в том, что за заданный интервал времени в блоке счётчиков накапливается информация, поступающая от датчика (два блока БДИН) концентратомера.

УНО 60М получает информацию от двух (или одного, в случае отказа второго) измерительных трактов датчика, которая накапливается в блоке счётчиков. Считывание информации, накапливаемой в счётчиках, осуществляется каждые 10с. Входной информацией является также аналоговый сигнал, пропорциональный температуре анализируемого теплоносителя в месте размещения датчика. Каждый БДИН имеет два выходных частотных канала. По одному из них передаётся сигнал, соответствующий измеряемой концентрации бора 10 в теплоносителе (f_изм.i), а второй сигнал является контрольным и характеризует работоспособность измерительного тракта (f_контр.i).

После чтения информации из счётчиков цикл накопления повторяется. По соотношению показаний f_изм.1/f_контр.1 и f_изм.2/f_контр.2 судят о работоспособности трактов измерения.

В случае работоспособности БДИН по накопленной за 100с информации рассчитывается концентрация бора 10 в теплоносителе. Одновременно идёт преобразование информации о температуре теплоносителя из аналоговой величины (ток) в цифровую и корректировка расчётного значения концентрации. После этого цифровой результат поступает на ЦАП блока БВА 3М, где преобразовывается в аналоговый вид и затем с разъёма Х8ВЫХОД выдаётся информация о концентрации бора 10 в виде токовых сигналов в диапазоне от 0 до 5мА и от 4 до 20мА, причём 0и 4мА соответствуют нулевому значению концентрации, а 5 и 20мА-конечному значению 0,8 или 1,6г/дм³. В дальнейшем значение концентрации бора 10 рассчитывается каждые 10с на основании информации, накопленной за предыдущие 100с (10 отсчётов по 10с). В случае скачкообразного изменения концентрации бора 10 в теплоносителе программа осуществляет обновление информации, накопленной за предыдущие 100с, и вычисляет новое значение концентрации изотопа ¹⁰В на основании текущего измерения. Таким образом обеспечивается быстрая реакция прибора на скачок концентрации изотопа ¹⁰В.

В случае выхода из строя хотя бы одного из измерительных трактов блока БВА 3М выдаётся сигнал на включение звуковой сигнализации.

Для проведения диагностических работ к разъёму Х9 "ПУЛЬТ" подключается пульт для общения оператора с УНО 60М. Оператор задаёт команду путём нажатия клавиш на клавиатуре пульта. В ответ на команду на индикаторе "бегущая строка" пульта появляется соответствующая информация.

Для получения информации о содержимом счётчиков рабочего и контрольного каналов первого и второго блоков детектирования, счётчика АЦП "Температура код", вычисленных значений фоновой составляющей счёта и концентрации бора изотопа ¹⁰В, необходимо нажать соответственно клавиши "1", "2", "Т", "F", "С".

Конструктивно УНО 60М выполнено в виде металлического корпуса, на задней панели которого размещены органы управления и разъёмы для подключения к сети и внешним устройствам. На лицевой панели размещены органы световой индикации и звуковой сигнализации.

Блок стабилизации БСТ, блок ввода-вывода БВА 3М, блок счётчиков БСЧ 10М и блок процессора БАЦ 11М выполнены на печатных платах размером 220´233,35мм и размещены в устройстве соединительном в горизонтальном положении.

Принудительная вентиляция осуществляется блоком вентиляции, имеющим модульную конструкцию, что позволяет оперативно проводить ремонт и профилактику устройства.

3.3.2 Состав УНО-60М-01

В качестве технических средств вычислительной техники в составе УНО-60М-01 использованы:

а) модуль центрального процессора в формате MicroPC 4000-386-25MHz-1МВ (фирма "Octagon Systems"), в дальнейшем MicroPC, обозначение в пульте А12.

б) модуль изолированного дискретного ввода-вывода 5624 MicroPC 4000 (фирма "Octagon Systems"), в дальнейшем модуль ввода-вывода 5624 обозначение в пульте А1;

в) модули серии ADAM-4000 (фирма"Advanteach"):

1) модуль аналогового ввода 8-канальный ADAM-4017 (ADAM-4017 Analog Input Module), в дальнейшем модуль аналогового ввода ADAM-4017, обозначение в пульте А2;

2) модуль ввода частотных/импульсных сигналов с цифровым светодиодным индикатором (5цифр) ADAM-4080D (ADAM-4080D Counter/Frequency Module with LED Display), в дальнейшем модуль счётчиков ADAM-4080D, обозначение в пульте А5,А6;

3) модуль аналогового вывода ADAM-4021 (ADAM-4021 Analog Output Module) обозначение в пульте А3,А4;

4) модуль релейного дискретного вывода ADAM-4060 (ADAM-4060 Relay Output Module), обозначение в пульте А7;

5) преобразователь сигналов интерфейса RS-232 в RS422/RS-485 ADAM-4520 с гальванической развязкой (ADAM -4520 Isolated RS-232 to RS422/RS-485 Converter), в дальнейшем преобразователь ADAM-4520, обозначение в пульте А8.

г) адресуемый терминал ввода-вывода данных DK-8070 (в дальнейшем терминал DK-8070).

Вместо модулей серии ADAM-4000 могут быть использованы их аналоги, модули серии I-7000 (фирма "ICP DAS"):

а) 8-канальный модуль аналогового ввода I-7017 взамен модуля аналогового ввода ADAM-4017;

б) 2-канальный модуль счётчика/частотомера I-7080D взамен модуля счётчиков ADAM-4080D;

в) 1-канальный модуль 16-разрядного аналогового ввода I-7021P взамен модуля аналогового вывода ADAM-4021;

г) модуля дискретного 4-канального релейного ввода и 4-канального релейного вывода I-7060 взамен модуля релейного дискретного вывода ADAM-4060;

д) преобразователь RS-232 в RS-485 с гальванической изоляцией по RS-232 I-7520 взамен преобразователя ADAM-4520.

Также в пульте имеются:

1) Блок питания стабилизирующий EC100/24 обозначение в пульте А9, А10, А11;

2) Источник питания 7112 обозначение в пульте А13;

3) Крейт на 4 места 5254LP обозначение в пульте А14;

4) Фильтр сетевой МА05/1/2 (фирма RS Components) обозначение в пульте А18;

5) Блок вентиляторов;

6) Терминал DK-8070 обозначение в пульте А20.

3.3.3 Устройство и работа УНО-60М-01

УНО-60М-01 осуществляет считывание количества импульсов, накапливаемых в модулях счётчиков ADAM-4080D, с рабочего и контрольного каналов каждого из двух блоков БДИН-3М.

Считывание информации осуществляется каждые 10с. После чтения информации из модулей счётчиков ADAM-4080D цикл повторяется.

Накопление количества импульсов сосчитанных с рабочего и контрольного каналов каждого блока БДИН-3М за 10 измерений (100с.)

При условии функционирования обоих измерительных трактов для фиксации скачкообразного изменения концентрации должно быть время установления значения выходного сигнала при однократном скачкообразном изменении концентрации изотопа ¹⁰В не превышать 20с.

При обнаружении первого "одиночного выброса" значение количества импульсов по рабочему и контрольному каналам измерительного тракта игнорируется и заменяются на предыдущие, признак скачка по этому тракту сбрасываются.

Если при следующем считывании информации выполняется критерия одиночного выброса то вновь полученные значения количества импульсов по рабочему и контрольному каналам обрабатываются по общему алгоритму.

Ввод поправочных коэффициентов на УНО-60М-01 может выполнятся корректировкой количества импульсов, сосчитанных с рабочих каналов измерительных трактов обоих блоков БДИН-3М, в случае отклонения скорости счёта от градуировочных значений в процессе эксплуатации. Корректировка осуществляется при помощи следующих поправочных констант и коэффициентов, вводимых обслуживающим персоналом с клавиатуры терминала DK-8070.

а) Nt – число температурных каналов, подключённых к УНО-60М-01. Допустимые значения числа температурных каналов: 1,2;

б) F^пост фона – постоянный уровень фона (имп./с). Допустимый диапазон постоянного уровня фона 0-9999;

в) Тпост. – постоянное значение температуры, (⁰С). Допустимый диапазон постоянного значения температуры 0-Тмах;

Если Т_пост.=0, УНО-60М-01 осуществляет приём информации в виде двух аналоговых токовых сигналов от датчиков температуры теплоносителя;

г) К1 – коэффициент для коррекции количества импульсов, сосчитанных с рабочего канала первого блока БДИН-3М. Допустимый диапазон коэффициента корректировки К1: 0.8000-1.2000;

д) К2 – коэффициент для коррекции количества импульсов, сосчитанных с рабочего канала второго блока БДИН-3М. Допустимый диапазон коэффициента корректировки К2: 0.8000-1.2000.

УНО-60М-01 осуществляет коррекцию количества импульсов, сосчитанных с рабочих каналов измерительных трактов обоих блоков БДИН-3М, а также накопленного за 100с количества импульсов:

F^K10раб. =(F^10Kраб. – 10xF^пост.фона)хК

F^K100раб. =(F^100Kраб. – 100xF^пост.фона)хК

где К – номер измерительного тракта(1,2).

Считывание информации о температуре теплоносителя, если задаваемое оператором значение Т_пост.=0 и число температурных каналов, подключённых к УНО-60М-01, Nt=2, УНО-60М01 осуществляет считывание информации о температуре теплоносителя (Т1_изм. и Т2_изм.) по двум каналам модуля аналогового ввода ADAM-4017 (канал 0 и канал 1). А если по одному каналу модуля аналогового ввода ADAM-4017 (канал 0).

Считывание информации осуществляется каждые 10с.

Если Т_пост. ≠ 0, считывание информации о температуре теплоносителя (Т1_изм. и Т2_изм.) не осуществляется.

Входной аналоговый сигнал, полученный по первому температурному каналу, после преобразования в цифровой вид используется для температурной коррекции результатов измерения.

Входной аналоговый сигнал, полученный по второму температурному каналу, после преобразования в цифровой вид используется для сравнения с сигналом, полученным по первому температурному каналу.

После коррекции количества импульсов, УНО-60М-01 осуществляет температурную коррекцию значений количества импульсов. Для температурной коррекции используется значение температуры Т_расч, определяемое по формуле

Т_пост., еслиТ_пост.≠0;

Т_расч= Т1_изм., еслиТ_пост.=0.

Таким образом определяется число импульсов с учётом коррекции по поправочному коэффициенту и постоянному уровню фона с учётом температурной коррекции:

а) F^Т10раб.¹ и F^Т10раб.²;

б) F^Т100раб.¹ и F^Т100раб.².

В случае Т_пост.=0 и отказа первого (основного) температурного канала температурная коррекция результатов измерения не осуществляется. Расчёт концентрации изотопа ¹⁰В производится при значении температуры теплоносителя Т_расч.=20⁰С. При каждые 10с выводится звуковой сигнал.

По количеству импульсов F^К100раб., накопленных за 10 измерений (за 100с), с учётом коррекции, осуществляемой методом итерационных приближений определяется расчётное значение фона, F^тек.фона.

На основании расчётных значений фона определяется усредненное значение фона, F^ср.фона, и производится его вычитание из числа импульсов F^Т10раб. И F^Т100раб.

Анализ наличия фона и его вычитание производятся каждые 10с.

Вычитание концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе используется как по количеству импульсов с учётом выполненных коррекций, F^Т10раб. И F^Т100раб. Определяются значения концентрации изотопа ¹⁰В: С¹⁰⁰тек. и С¹⁰тек.

Вычисление концентрации изотопа ¹⁰В осуществляется по градуировочным характеристикам, полученным при аппроксимации данных градуировки измерительного тракта датчика.

На основании расчетных значений концентрации изотопа ¹⁰В, С¹⁰⁰тек. и С¹⁰тек., определяется усреднённое значение концентрации: С¹⁰⁰ср. и С¹⁰ср., полученных по текущему измерению (10с)

где n – номер текущего измерения после включения УНО-60М-01 или фиксации скачкообразного изменения концентрации изотопа¹⁰В;

Усреднённое значение концентрации, рассчитанных по 10 измерениям (100с):

С¹⁰⁰ср.= С¹⁰⁰тек.

где n – номер текущего измерения после включения УНО-60М-01 или фиксации скачкообразного изменения концентрации изотопа ¹⁰В.

УНО-60М-01 выдаёт информацию о концентрации изотопа ¹⁰В в теплоносителе в виде двух аналоговых токовых сигналов: от0 до 5 и от 4 до 20 мА, а также в цифровом виде: на цифровой индикатор одного из модулей счётчиков ADAM-4080D и на экран терминала DK-8070 по запросу оператора.

На основании усреднённого значения концентрации ¹⁰В, С¹⁰⁰ср., определяются расчётные данные тока и формируются выходные сигналы на модулях аналогового вывода ADAM-4021:

а) J^расч.5, диапазон выходного сигнала 0-5 мА;

б) J^расч.20, диапазон выходного сигнала 4-20 мА;

Если оба измерительных тракта отключены, расчётное значение тока на обоих модулях аналогового вывода ADAM-4021 равно нулю:

J ^расч.5 =0; J ^расч.20=0.

В процессе функционирования Уно60М-01 осуществляет проверку НАР-12М с целью обнаружения возможных неисправностей и последующее отключение измерительных трактов в случае их неработоспособности. При обнаружении таких ситуаций выдаются соответствующие звуковые сигналы, и на цифровом индикаторе модулей счётчиков ADAM-4080D выдаются диагностические сообщения. Описание возможных неисправностей измерительных и температурных трактов.

В случае отказа и отключения обоих измерительных трактов (блоков БДИН-3М) расчёт концентрации изотопа 10В не производится. При этом каждые 10с выдаётся сигнал "сирена".

В случае отказа и отключения одного из измерительных трактов (блоков БДИН-3М) расчёт концентрации изотопа 10В по количеству импульсов, полученных из работоспособного тракта. При этом каждые 10с выдаётся сигнал "чириканье".

Проверка работоспособности измерительных трактов осуществляется каждые 10с.

После выключения отказавших трактов осуществляется подсчёт времени отключения этих трактов. Через 180-280с после отключения трактов осуществляется его повторное включение, при этом буфер количества импульсов заполняется первым полученным значением количества импульсов, концентрация и фон заново рассчитываются. Если не обнаружено условий отключения измерительных трактов, через 10с после повторного включения трактов начинается расчёт концентрации с учётом включённого тракта.

Если отключены оба тракта, включение осуществляется через 180-280с после отключения того тракта, который был отключён последним.

В процессе работы УНО-60М-01 осуществляет контроль выходных сигналов на канале аналогового вывода каждого из модулей ADAM-4021 с целью проверки их работоспособности.

При отключении выходных сигналов от расчётных значений

│J ^расч.5 – J ^{на вых.}5│> Δ₁, │J ^расч.20 – J ^{на вых.}20│> Δ₂,

где - Δ₁= 0,1мА, Δ₂= 0,4 мА;

Выводится сообщение на цифровой индикатор модуля счётчика ADAM-4080D и на экран терминала DK-8070 по команде оператора.

Для вывода оперативной информации обслуживающему персоналу в УНО-60М-01 предназначены два пятизначных цифровых индикатора модуля счётчиков ADAM-4080D.

На цифровые индикаторы модуля счётчиков ADAM-4080D выводятся:

а) накопленное за 100с количество импульсов, сосчитанных с рабочего канала каждого блока БДИН-3М;

б) значение усреднённое за 100с концентрации;

в) усреднённое значение фона;

г) температура теплоносителя;

д) диагностическое сообщения;

е) сообщение об отказах модулей ADAM;

ж) сообщение о выполнении и результатах проверки конфигурации и начальной инициализации УНО-60М-01.

Оперативная информация выводится на индикаторы модулей счётчиков ADAM-4080D в виде цифровых сообщений с десятизначной точкой. Каждое цифровое сообщение имеет свой номер, однозначно определяющий информацию, содержащую в сообщении.

При этом на цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А6 выводит сообщение, а на цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А5 его номер. Состав отображаемой информации, форматы выводимых на цифровые индикаторы сообщений.

Изменение оперативной информации на цифровых индикаторах модулей счётчиков ADAM-4080D осуществляется каждые 10с.

При обращении внешней персональной ЭВМ к УНО-60М-01 цифровой индикатор модуля ADAM-4080D А6 используется для отображения номера режима работы УНО-60М-01. Данные от режиме работы сохраняются на цифровом индикаторе не более 10с, информация на цифровом модуле ADAM-4080D А5 при этом не изменяется.

При включении, а также в процессе работы УНО-60М-01 выполняется проверка работоспособности модулей ADAM. С целью осуществления проверка завершения каждой адресуемой модулю ADAM команды. При этом в случае ненормального завершения команды обращения к какому-либо модулю ADAM производится до девяти попыток повторной выдачи этой команды с последующим анализом результата и, при необходимости, принятия решения модуля.

3.3.4 Работа основных компонентов УНО-60М-01

Вывод оперативной информации на экран терминала DK-8070.

Оператор выводит команду посредством нажатия клавиши на клавиатуре терминала DK-8070. В ответ на команду на экране появляется сообщение о вводе УНО-60М-01.

На экран терминала выводятся:

а) краткое описание основных команд;

б) сообщение о состоянии измерительных трактов;

в) диагностические сообщения;

г) результаты контроля:

- накопленное за 100с количество импульсов, сосчитанных с каждого блока БДИН-3М;

- значение усреднённое за 100с концентрации;

- усреднённое значение фона;

- температура теплоносителя;

- расчётное значение тока выводимые на модуль аналогового вывода (0-5мА) и на модуль аналогового вывода (4-20мА);

- значение количества импульсов, полученных с учётом коррекции по поправочным коэффициентам и постоянному уровню фона;

- значение количества импульсов, полученных с учётом коррекции по поправочным коэффициентам и постоянному уровню фона, и температурной коррекцией;

- заданные поправочные константы (Nt, F^пост.фона, T_пост. и константы К1, К2);

Поправочные константы и коэффициенты задаются оператором с клавиатуры DK-8070 в диалоговом режиме, при этом УНО-60М-01 не осуществляет расчёт концентрации изотопа ¹⁰В, а на аналоговых выходах сохраняются последние вычисленные значения тока.

Источник питания 7112 подключается к блоку А9 и обеспечивает питанием +5В Крейт 5254LP с установленными на него модулями и блоками.

Модуль 5254LP использован для обеспечения квантования по времени (10с) четырёх каналов модулей счётчиков А5, А6 (ADAM-4080D), принимающих выходные сигналы датчиков.

Сетевой фильтр А15 осуществляет подавление высокочастотных помех по сети 220В. С сетевого фильтра А15 отфильтрованное питание 220В подаётся на основные источники питания А9, А10, А11.Эти блоки обеспечивают формирование вторичного питания +24В. Блок А9 запитывает источник питания 7112 MicroPC 4000 и модули устройства связи с объектами (УСО) А2-А8. Блоки А10 иА11 обеспечивают питание двух трактов датчика. Все три блока гальванически развязаны по вторичному питанию.

Модули устройства связи с объектами (УСО) А2-А8 (модули из номенклатуры ADAM-4000) связаны с MicroPC 4000 по интерфейсу RS-232 через модуль А8 (ADAM-4520) и между содой по интерфейсу RS-485.

Модули А5 и А6 (ADAM-4080D) используется в качестве счётчиков в режиме внешним квантованием (стробировкой) по неинтерфейсным связям от блока MicroPC 4000. Каждый модуль счётчиков ADAM-4080D обеспечивает приём и счёт импульсов по измерительному и контрольному выходам одного измерительного тракта датчика. В модулях А5 и А6 используется режим фильтрации выходных сигналов.

Модули А3 и А4 (ADAM-4021) предназначены для вывода токовых сигналов 0-5мА и 4-20мА. Причём значение тока на выходе 4-20мА лежит в диапазоне 0-0,1мА, означает для приёмника сигнала "ОТКАЗ" УНО-60М-01.

Модуль А2 (ADAM-4017) используется для ввода в MicroPC 4000 токового сигнала, пропорционального температуре теплоносителя. В качестве добавочного резистора используется высокостабильный и высокочастотный резистор 120 Ом, с соответствующим пересчётом в процессе обработки принимаемой информации.

Модуль А7 (ADAM-4060) используется для управления светодиодной индикацией и подачей питания на датчики.

Модуль А8 (ADAM -4520) использован для согласования интерфейсов RS-232 и RS-485.

Вынесенные на переднюю панель УНО-60М-01 модули А5 и А6 (ADAM-4080D) позволяют использовать их цифровые индикаторы для выдачи обслуживающему персоналу оперативной информацией, необходимой при непосредственной работе с устройством.

Связь с внешней персональной ЭВМ осуществляется по интерфейсу RS-232, при этом необходимо обеспечить гальваническую связь корпусов УНО-60М-01 и внешней персональной ЭВМ.

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АСУ ТП

Вопросы оценки автоматизации современных АЭС приобретают все большее значение. Это связано с тем, что значительное число тепловых электростанций испытывают острую необходимость в модернизации систем контроля и управления (СКУ) основного технологического оборудования. Это обусловлено, помимо моральной деградации, исчерпанием физического ресурса средств КИП и А (как правило, оборудование находится в эксплуатации 15 20 и более лет), а также отсутствием запасных частей (большинство используемых приборов снято с производства). Радикальным решением проблемы является демонтаж существующей СКУ с заменой ее полномасштабной АСУ ТП (так называемый "бульдозерный" вариант). Однако он требует "крутых" единовременных затрат, длительного простоя оборудования, серьезной подготовки персонала, что не всегда приемлемо, учитывая сегодняшние реалии в энергетике, а также ограниченный оставшийся срок эксплуатации основного оборудования.

Вместе с тем существенное снижение остроты проблемы может быть достигнуто при внедрении относительно недорогих локальных наращиваемых информационно контролирующих систем (ИКС), которые бы "вписывались" в существующие СКУ с полной заменой старых систем контроля ("безударный" вариант). Примером такого решения является внедрение разработанной мною системы АСУ ТП.

Экономический результат внедрения любой системы контроля, в том числе и ИКС АЭС, может быть определен на основании сопоставления трех основных показателей:

1) единовременных капитальных вложений на приобретение, монтаж и наладку всего комплекса средств автоматизации;

2) ежегодных расходов на эксплуатацию этих средств;

3) приростом технико-экономического эффекта, который получает производство от внедрения нового, более совершенного уровня контроля.

Определение технико-экономического эффекта от реализации как отдельных функций, так и ИКС в целом, является сложной задачей, решение которой целесообразно разделить на два последовательных этапа:

- определение технической эффективности;

- определение экономической эффективности.

Под технической эффективностью следует понимать степень соответствия системы поставленным перед ней техническим задачам. А под экономической – степень соответствия полученного прироста прибыли (или уменьшения издержек) затратам на создание системы и ее последующую эксплуатацию.

Экономическая эффективность является обобщающим критерием оценки, так как основана на улучшении технических параметров оборудования. Упрощенная схема структуры определения технико-экономического эффекта ИКС ТП АЭС показана на рисунке 4.1.

Результаты определения технической эффективности можно представить в виде вектора, компонентами которого являются технические показатели, характеризующие контролируемый объект, технические средства ИКС и обслуживающий персонал.

Определение этих компонентов должно базироваться на теоретических и экспериментальных исследованиях, а также на результатах обработки эксплуатационных показателей работы энергооборудования и его систем управления.

Разработка обобщенного критерия технической эффективности чрезвычайно сложна. Поэтому целесообразно ограничиться следующими частными показателями технического эффекта.

Экономичностью – свойством технологического оборудования, технических средств ИКС и персонала выполнять заданные функции с определенными текущими затратами (количественно определяется КПД агрегатов, расходов материалов и др.).

Рисунок 4.1 Упрощенная схема структуры определения технико-экономического эффекта ИКС ТП АЭС

Надежностью - свойством технологического оборудования, технических средств ИКС и персонала выполнять заданные функции в течение некоторого времени без вынужденных перерывов (количественно определяется средним числом отказов с учетом характера их последствий).

Долговечностью - свойством технологического оборудования, технических средств ИКС выполнять заданные функции до определенного предельного состояния (количественно определяется сроком службы до списания).

Все указанные показатели должны рассматриваться в трех характерных режимах: в нормальном, в нестационарном (при пусках и остановах) и в аварийном.

Каждый элемент системы управления предназначен для воздействия на технологические параметры энергооборудования. поэтому изменение любого элемента системы приводят к изменению качества управления этими параметрами. Последние, в свою очередь, должны быть связаны с техническими показателями экономичности, надежности и долговечности.

Экономический эффект является обобщенным критерием качества ИКС, где частные показатели технической эффективности учитываются с весом, определяемым той денежной экономией, которую они обеспечивают.

Наиболее обобщенным показателем эксплуатационных расходов производства электроэнергии и пара являются себестоимость отпущенного (кВт·ч), и произведенное количество пара (т/ч). Составляющие себестоимости (топливная, заработная плата, амортизационные отчисления, текущий ремонт, расход вспомогательных материалов и др.) отражают различные стороны производства, и в качестве потенциальных источников экономии могут быть использованы для оценки эксплуатационных расходов различных функций системы контроля.

Учитывая особенности производства электроэнергии и пара, при расчете экономического эффекта целесообразно применять следующие допущения:

- экономический эффект ограничивается рамками станции;

- распределение нагрузки между энергоблоками станции осуществляется оптимальным образом;

- при увеличении числа часов использования установленной мощности энергоблока дополнительно выработанная им электроэнергия расходуется на замещение менее экономичных мощностей в единой энергосистеме;

- режим нагрузки парогенератора 420 т/ч;

- фактор времени при проведении капитальных затрат к году внедрения ИКС учитывается только при условии продолжительности вложения затрат более трех лет;

- экономия от изменения затрат труда рассчитывается, исходя из одинаковой производительности труда в сравниваемых вариантах.

Определение показателей технической эффективности ИКС генерирующими тепло объектами является сложной научно-технической задачей, требующей разработки ряда методологических вопросов, наличия значительных статических данных о работе ИКС на многих установках; проведения специальных промышленных испытаний; постановки исследований, связанных с наличием человека как звена системы контроля, а также решения некоторых других вопросов.

4.2 РАСЧЁТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ НА ПОКУПКУ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ И РАСХОДНОГО МАТЕРИАЛА АСУ ТП

На АЭС АСУ ТП, как таковая, поэтому представляется возможным модернизация какой либо старой системы. В связи с этим необходимо приобретать полный комплекс средств измерения и контроля включая к ним средства монтажа. Наименования, количество и цены на оборудования для удобства снесены в таблицу.

Таблица 4.1 Смета на приобретаемое оборудование

№ п/п	Наименование продукции	Марка продукции	Кол-во (шт.)	Единица измерения	Цена за 1ед. (руб.)
1	Датчик навесной	НАР-12М-Н	4	комплект	1150500
2	Датчик погружной	НАР-12М-П	12	комплект	1100000
3	БДИН-3М	НАР-12М-ИК	6	шт.	580000
4	Источник нейтронов	ИБН-7,8,9	19	шт.	88500
5	Модуль центрального процессора	MicroPC 4000-386-25MHz-1МВ	1	шт.	19400
6	Модуль изолированного дискретного ввода-вывода	5624 MicroPC 4000	1	шт.	9600
7	Модуль аналогового ввода	ADAM-4017

	1	шт.	4500
8	Модуль ввода частотных/импульсных сигналов	ADAM-4080D	2	шт.	5075
9	Модуль аналогового вывода	ADAM-4021	2	шт.	4190
10	Модуль релейного дискретного вывода	ADAM-4060	1	шт.	3130
11	Преобразователь сигналов интерфейса RS-232 в RS422/RS-485	ADAM-4520	1	шт.	2065
12	Адресуемый терминал ввода-вывода данных	DK-8070	2	шт.	3600
13	Интерфейс соединительный	RS232	3	шт.	120
14	Блок питания стабилизирующий	EC100/24	3	шт.	1180
15	Источник питания	7112	1	шт.	7400
16	Крейт на 4 места	5254LP	1	шт.	3070
17	Фильтр сетевой	МА05/1/2	1	шт.	200
18	Блок вентиляторов	1 блок 2 вентилятора	1	шт.	1300
19	Ноутбук	Samsung Z50	1	шт.	37500
	итог				11083500
	Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%				11416005

Средства монтажа подключения и настройки для удобства снесены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Смета на расходные материалы

№ п/п	Наименование продукции	Марка продукции	Кол-во (шт.)	Ед. измерения	Цена за изделия (руб.)
1	Кабель контрольный	КВВГЭнгх24	600	м.	15
2	Кабель контрольный	КВВГЭнгх36	2500	м.	23
3	Ключи гаечные	PE-HD	3	набор	80
4	Спирт	этиловый	3	л.	100
5	Олово		1	кг.	450
6	Канифоль		1	кг.	200
7	Интерфейсный кабель	ALCATEL	50	м.	10
8	Программное обеспечение в среде DOS, (диск)		4	шт.	75
9	Программное обеспечение в среде Windows, (диск)		2	шт.	4000
	итог				72490
	Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%				74664,7

4.2.1 Годовые расходы на электроэнергию, расходуемую на питание средств АСУ ТП

Годовые расходы на электроэнергию, расходуемую на питание средств АСУ ТП:

и_ээ = N_пр· t_р · k_з · с_ээ ∙ 10², руб.,

где: N_пр- присоединенная электрическая мощность средств АСУ ТП; t_р – число часов работы средств АСУ ТП;

t_р = Т_к · k_экс = 8 760 · 0,904 = 7919 ч;

где k_экс- к-т экстенсивности;

k_экс= Т_р / Т_пр = (365 - 35) · 24 / 365 · 24 = 0,904;

k_з – к-т, учитывающий потребление электроэнергии по мощности для системы (к_з= 0,7 – 0,9);

c_ээ – себестоимость выработанного 1кВт.ч на АЭС;

DИ_ээ = 1,5 · 7919 · 0,7 · 1,63 ∙ 10² = 13553 руб.;

Годовые потери, связанные с надежностью средств автоматизации, определяются путем расчета затрат на текущий внеплановый ремонт и зависят от числа отказов систем.

Расчет годовых расходов на текущий внеплановый ремонт:

DИ_вр = ( с_ср^э · t_в · с_ч· к_доп ) · Dn₀,

где: с_ср^э – средняя стоимость отказавшего элемента, руб.;

t_в – среднее время устранение отказа, ч;

с_ч – часовая тарифная ставка ремонтника, руб;

к_доп – к-т, учитывающий доплаты, дополнительную зарплату и отчисления по соцстраху. При укрупнённых расчетах k_доп=1,7..1,9;

Dn₀ – измененное количество отказов в течении года, шт;

DИ_вр = ( 3073 · 6 · 3 · 1,7 ) · 3 = 282101,4 руб.

Экономия от повышения надежности внедрения новой ИКС:

DИ_вн = DУ_р = С_уп · DN · t_в·Dn₀, руб.,

где: DN – падение нагрузки, вследствие внеплановых остановок АСУ ТП, Мвт·ч;

DУ_р- уменьшение ущерба от изменения режима работы технологического оборудования, руб.;

С_уп – себестоимость условно – постоянных издержек, руб.;

DИ_вн = 8,73 · 300 · 6 · 3 = 47 168,29 руб.;

С_уп1 = И-И_т / W_отп = (4,81 · 10⁷ )·10²/ 5 506 666·10³ = 8,73·10^-1 коп/кВт.ч;

С_уп2 = И-И_т / W_отп + DW = ( 4,81 · 10⁷ ) · 10² /( 5 506 666 + 5,4·10³ ) · 10³=8,72 · 10-1 коп/кВт. Ч;

DW = DN · t_в · Dn₀ = 300 · 6 · 3 = 5,4·10³ МВт. ч;

Себестоимость с учетом предотвращения внеплановых падений мощности:

с₂ = с₁ – (С_уп1 - С_уп2) = 1,63 – ( 8,73 · 10^-1 - 8,72 · 10^-1) =1,618 коп/кВт. Ч;

Прочие расходы:

DИ_пр =0,15 ·(DИ_а + DИ_рем) =0,15·(145 964,42 + 65 194,92)=31 673,9 руб.;

И_сист = 145 964,42 + 65 194,92 + 135,53 - 29648,92 + 31 673,9 + 47 168,29 = 260 488,14 руб.;

5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 ОХРАНА ТРУДА НА АЭС

В разделе "охрана труда" рассмотрено обеспечение благоприятных условий труда пользователя автоматизированной системой управления.

5.1.1 Общие вопросы охраны труда на АЭС. Организация охраны труда

Охрана труда - это система законодательных, социально-экономических, технических и санитарно-гигиенических мероприятий обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Охрана труда включает в себя: организационно-правовые вопросы, технику безопасности, санитарную и пожарную профилактику.

Техника безопасности - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария - это система организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействия на работающих вредных факторов.

Радиационная безопасность - это система организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, состояние защищенности людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Пожарная профилактика - комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей при пожарах, предотвращение пожаров, ограничение их распространения и создание условий тушения пожаров.

Общее руководство мероприятиями по охране труда на АЭС осуществляет директор, а за непосредственную организацию охраны труда отвечает главный инженер. В цехах, отделах, лабораториях и участках непосредственную организацию работ по охране труда осуществляют начальники цехов, руководители отделов, лабораторий и участков. Эти лица несут персональную ответственность за состояние работы по охране труда. Непосредственное методическое руководство и оказание оперативной помощи подразделением АЭС в организации работ по охране труда осуществляет отдел охраны труда АЭС. Систематическая работа по охране труда с персоналом АЭС осуществляется в соответствии с "Руководящими указаниями по организации работ с персоналом на энергетических предприятиях и организациях". Для этого на каждой АЭС составляются годовые план - графики работы с персоналом, которые включают в себя подготовку и повышение квалификации работающих, обучение безопасным методам труда, противоаварийные тренировки, проведение дней охраны труда, проверку знаний рабочих и инженерно-технического персонала по правилам технической эксплуатации, техники безопасности, радиационной и пожарной безопасности.

Оперативный, оперативно-ремонтный и ремонтный персонал АЭС проходит следующие обязательные формы производственно-технического обучения: инструктажи, противоаварийные и противопожарные тренировки, учебу по специальности и по вопросам техники безопасности в учебно-тренировочном центре.

В системе мероприятий обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности, работающих большое значение имеет тщательное расследование несчастных случаев и своевременное устранение выявленных в процессе расследования нарушений в области охраны труда.

Законодательство устанавливает различные виды ответственности должностных лиц допустивших нарушение требований охраны труда. На каждой АЭС разрабатывается и утверждается директором АЭС положение, в котором указывается круг лиц и объем их ответственности за соблюдение законодательства об охране труда.

АЭС является мощным источником теплового воздействия на окружающую среду. Выделение тепла происходит с уходящими газами, при сбросе технической воды в сбросные каналы, а также при работе основного технологического оборудования. Потоки тепла приводят к изменению микроклимата в районе размещения АЭС.

Электрическая часть АЭС имеет в своем составе большое количество мощного оборудования, которое является мощным источником электромагнитного излучения. В первую очередь это генератор, блочный трансформатор, токопроводы, открытое распределительное устройство и воздушные линии электропередач. Электромагнитные поля, возникающие в районах расположения этого оборудования оказывают угнетающие влияние на нервную систему человека, способствуя ее истощению, а также способствуют свертыванию белка в организме.

5.1.2 Обеспечение благоприятных условий труда пользователя АСУ ТП

Рассмотрим требования к современным нормам, направленные на сохранение здоровья и работоспособности оператора АСУ ТП.

Впервые об опасности компьютерной техники для здоровья человека в мире заговорили в конце 70-х годов, когда группа американских ученых опубликовало доклад о росте числа заболеваний у людей, работающих за компьютером.

Совокупность факторов производственной среды, оказывающей влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда, называется условиями труда. Организация и улучшение условий труда на рабочем месте является одним из важных резервов производительности и эффективности труда.

Основными, при определении условий труда, являются следующие вопросы: производственный микроклимат помещения, производственное освещение, воздействие шума и вибрации, электромагнитные излучения, электро, пожаробезопасность, эргонометрические характеристики рабочего места.

К нормируемым параметрам микроклимата относятся: температура воздуха, относительная и абсолютная влажность воздуха, скорость движения воздуха.

Нормы производственного микроклимата определяют оптимальные условия для рабочей зоны, и нормируются в соответствии с принятыми Госкомсанэпиднадзором санитарными нормами и правилами (СанПиН) 2.2.2/2.4.1340-03.

Таким образом, температура воздуха в помещении, где установлены компьютерные станции, должна находиться в пределах от 19 до 21 ⁰С, относительная влажность воздуха от 55 до 62 %, абсолютная влажность 10 г/м³, скорость движения воздуха должна соответствовать менее 0,1 м/с.

5.1.3 Электробезопасность

Помещения на АЭС характеризуются довольно большим количеством электрических приборов, оборудования различного напряжения от 12В до 6кВ и более. Это предъявляет повышенное внимание к вопросам электробезопасности. Технические и организационные меры защиты осуществляются с учетом класса помещения, напряжения и назначения электроустановок.

Для обеспечения безопасных условий работы выполняются следующие технические защитные меры: зануление; защитное отключение; применение малых напряжений; защита от опасности при переходе напряжения с высокой стороны на низкую; защита от случайного прикосновения к токоведущим частям; применение электрозащитных средств и т.д. Здания и сооружения, а также люди на АЭС, защищаются и от атмосферного электричества молниеотводами.

Для исключения возможности возникновения ситуаций, опасных для жизни и здоровья людей, все элементы технических средств системы АСУ ТП, находящиеся под напряжением заземляются. Всё оборудование ПТК располагается в местах, безопасных для пребывания людей и отвечающих санитарным нормам.

К работе с устройствами системы АСУ ТП допускаются лица не только ознакомившиеся с заводской документацией, но прошедшие инструктаж по ТБ при работе с электрооборудованием напряжением до 1000 В.

К организационным мероприятиям по обеспечению безопасности работ: выполняемых на электроустановках, относятся: выдача нарядов и распоряжений, выдача разрешений на подготовку рабочих мест и допуска; производство допуска к работам; надзор во время работы; организация перерывов в работе и т.д.

К техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность проведения работ в действующих электроустановках, относятся: выполнение необходимых отключений и принятие мер, препятствующих ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры; вывешивание запрещающих плакатов на приводах ручного и на ключах дистанционного управления; проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, на которых должно быть наложено заземление для защиты людей от поражения электрическим током; вывешивание предостерегающих и разрешающих плакатов, ограждение при необходимости рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей. К работе на электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет.

Создание безопасных условий при эксплуатации электроустановок осуществляется их конструктивными элементами (постоянными ограждениями, стационарными заземляющими ножами и т.п.), выполняющими защитные функции, а также коллективными и индивидуальными электрозащитными средствами.

К электрозащитным средствам, служащим для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля, относятся: изолирующие штанги и клещи, электроизмерительные клещи, указатели напряжения, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, диэлектрические перчатки, боты, галоши, ковры, изолирующие накладки и подставки, переносные заземления, оградительные устройства и диэлектрические колпаки, плакаты и знаки безопасности.

Кроме этих средств применяются также и средства индивидуальной защиты: очки, каски, рукавицы, противогазы, предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты.

5.1.4 Вентиляция и отопление

На АЭС предусмотрены приточно-вытяжные общеобменные и местные вытяжные системы вентиляции. При этом соблюдается принцип раздельного вентилирования помещений зоны контролируемого доступа и зоны свободного режима. Основным принципом организации вентиляции производственных помещений является обеспечение направленности движения воздушных потоков только в сторону более грязных помещений. Отопление помещений предусматривается воздушное, совмещенное с приточной вентиляцией.

5.1.5 Освещение производственных помещений

Рациональное освещение производственных помещений и рабочих мест на АЭС имеет большое значение для выполнения персоналов своих функциональных обязанностей в условиях, когда в большинстве помещений отсутствует естественное освещение. На АЭС предусматривается естественное, совмещенное и искусственное освещение. Для освещения помещений применяются, как правило, газоразрядные лампы низкого и высокого давления - люминесцентные, металлогенные, натриевые, ксеноновые и дуговые ртутные лампы.

Рационально устроенное освещение на рабочих местах работников, обеспечивает высокий уровень работоспособности и оказывает положительное психологическое воздействие на работающих, способствует повышению производительности труда.

Вся информация подается через зрительный анализатор. Вредные воздействие на глаза человека оказывают следующие опасные и вредные производственные факторы: недостаточное освещение рабочей зоны, отсутствие/недостаток естественного света, повышенная яркость, перенапряжение анализаторов (в т.ч. зрительных). Нормирование естественного освещения осуществляется СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ЭВМ" в зависимости от характера зрительной работы.

Во избежание бликов от естественного освещения рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. Приемы искусственного освещения позволяют изменить освещение помещений за счет переключения светильников. Нормирование искусственного освещения также осуществляется СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы КЛЛ. Для расчета искусственного освещения применяют метод коэффициента использования потока.

5.1.6 Защита от шума и вибрации

Шум - всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Для измерения шума служат шумомеры типа ШВК с фильтром ФЭ-2, а так же виброакустическая аппаратура типа RFT.

Источником возникновения шума и вибрации являются вращающиеся машины, технологические установки и аппараты, в которых происходит перемещение с большой скоростью жидкостей и газов, электротехническое оборудование с переменными электромагнитными полями. С физиологической точки зрения шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывают вредное воздействие на организм человека.

Для предупреждения вредного воздействия шума применяется целый комплекс защитных мероприятий. Основное мероприятие для защиты от шума - снижение его в источнике, высокое качество изготовления и правильная эксплуатация. Для защиты от шума применяются строительно-акустические меры: звукоизоляция ограждающих конструкций; звукопоглощающие конструкции и экраны; глушители шума; правильная планировка и застройка. В качестве средств индивидуальной защиты от шума применяются вкладыши, наушники, шлемы и костюмы.

Допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные им уровни шума на рабочем месте не должны превышать 20 дБ, что является областью звукового комфорта.

Оборудование (принтеры, сканеры, ксероксы), шум которого превышает нормативные уровни, должно размещаться вне помещения с ЭВМ.

5.1.7 Электромагнитное излучение компьютеров

Основным источником различных видов излучений (электромагнитного, ионизирующего, неионизирующего) и статического электричества являются мониторы. Электронно-лучевая трубка монитора является потенциальным источником рентгеновского излучения. Интенсивность рентгеновского излучения зависит от напряжения, используемого в электронно-лучевой трубке монитора. Стандартное для большинства мониторов напряжение дает излучение, которое по уровню близко к фоновому и, в общем, не опасно, но у мониторов с большими размерами трубок из-за более высокого напряжения интенсивность рентгеновского излучения может быть намного выше.

Ультрафиолетовое излучение дает синий люминофор экрана монитора. Это оказывает разрушающее воздействие на сетчатку глаза.

Безопасность пользователя компьютера может быть обеспечена при использовании монитора, удовлетворяющего требованиям стандартов MPR 1987:2 и MPR 1990:8, выработанных Шведским национальным советом по изменениям и тестированию, как наиболее жестких к эргономическим характеристикам дисплеев, а так же ТСО - 92 (Шведской конфедерации профессиональных наемных работников), в котором сосредоточены требования в отношении таких показателей, как потребление энергии, тепловое и электромагнитное излучение.

Большинство экранов современных мониторов оснащено многослойным специальным покрытием, которое обеспечивает комбинированную защиту от отражений, бликов, зарядов статического электричества и позволяет обходится без дополнительных фильтров.

На комфортную работу с современными графическими операционными системами и программными продуктами также влияют такие параметры монитора, как размер экрана по диагонали, частота кадровой развертки и разрешение.

В настоящее время используются мониторы с диагональю 14², 15², 17², 21² и более. Частота кадровой развертки влияет на утомляемость и легкость восприятия мелких элементов изображения. Чем она больше, тем меньше устают глаза и тем легче рассмотреть на экране что-то маленькое. Тип развертки также оказывает влияние на восприятие изображения.

Развертка бывает чересстрочной и прогрессивной. В последнем случае один кадр формируется за один проход электронного луча по экрану, а не за два - сначала по четным, а затем по нечетным строкам, как при чересстрочной. В результате этого изображение на экране не мерцает, мелкие элементы воспринимаются также четко, как и крупные. VESA (Ассоциация по стандартизации в видео электронике) определила частоту 75 Гц в качестве своего стандарта для приемлемого эргономического дисплея.

Разрешение монитора - это количество точек, отображаемых на экране по горизонтали и по вертикали. Чем оно больше, тем больше информации умещается на экран, но тем меньше становятся элементы изображения и тем труднее их воспринимать на маленьких мониторах. Для 14² мониторов наиболее приемлемое разрешение 640х480 точек, для 15² - 800х600 точек, для 17² - 1024х768 точек. При этом размеры элементов изображения будут примерно одинаковыми.

Тем не менее, в течение рабочего дня необходимо равномерно распределять и чередовать различную по степени напряженности нагрузку (ввод данных, редактирование программ, печать документов или чтение информации с экрана). При этом непрерывная работа за монитором не должна превышать четырех часов при восьми часовом рабочем дне, а количество обрабатываемых символов (знаков) 30 тыс. за 4 часа работы.

При эксплуатации ЭВМ возможны возникновения следующих аварийных ситуаций: короткие замыкания, перегрузки, повышение переходных сопротивлений в электрических контактах, перенапряжение, возникновение токов утечки. Во избежания перечисленных аварийных ситуаций должны соблюдаться следующие требования и меры: напряжение в сети должно соответствовать тому на которое рассчитаны ПК и периферийные устройства; необходимо наличие защитного заземления; использовать оборудование обеспечивающие защиту от перепадов напряжения в сети.

Большое значение в создании оптимальных условий труда имеет планировка рабочего места, которая должна удовлетворять требованиям удобства выполнения работ, экономии энергии и времени оператора.

Продолжительная сидячая работа вредна человеку в принципе: работник сутулится или подается вперед и его позвоночник деформируется, травмируя диски; он поднимает плечи и сгибает руки, держа их в напряжении - и естественно они начинают болеть. Пережимая сосуды, он перегружает сердце; ну а о хронических растяжениях сухожилий кистей рук и постоянно ухудшающемся зрении можно не говорить. Поза, а следовательно и здоровье, зависят, в конечном итоге, от размеров и дизайна рабочего места.

Взаимное расположение предметов на рабочем месте: угол обзора по вертикали - 35°, угол наклона клавиатуры - 10°, высота рабочей поверхности - 79 см, высота сиденья стула, регулируется под конкретного человека, расстояние от края стола до клавиатуры - 10 см, расстояние от органов зрения оператора до экрана - 65 см.

Взгляд человека направлен перпендикулярно центру экрана монитора.

При компоновке рабочего места не следует забывать о том, что наиболее важные из орудий труда следует располагать спереди и справа от человека.

Клавиатура, как наиболее часто используемое устройство ввода. Параметры этой зоны: угол - 70°, глубина от 30 до 40 см.

Остальные устройства: угол - 130°, глубина от 70 до 80 см.

При соблюдении всех выше перечисленных рекомендаций пользователь будет получать меньше негативного влияния на здоровье, что способствует повышению работоспособности в процессе труда.

Одним из важных факторов является электромагнитное излучение системных блоков и мониторов компьютеров. Дисплеи с экраном на жидких кристаллах и подобные им, сейчас еще довольно дороги, поэтому пока в основном используются мониторы с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ).

Электронно-лучевые трубки являются источниками электромагнитных излучений весьма широкого диапазона частот. Порождаемое ЭЛТ низкочастотное, высокочастотное, инфракрасное, видимое световое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения требуют специального анализа и специфических защитных мероприятий. Основными источниками электромагнитных полей в НЧ и ВЧ диапазонах являются:

- экран монитора (электростатические поля);

- питающие провода и системный блок (частота 50 Гц);

- система строчной развертки.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) электрического и магнитного полей приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 (ПДУ) электрического и магнитного полей

Номер	ТСО-95	MPR II (СанПиН № 2.2.2.542-96)
Поле	ТСО-95	MPR II (СанПиН № 2.2.2.542-96)
Электростатическое (экран)	Поверхностный потенциал не более 500 В	Поверхностный потенциал не более 500 В
5 Гц – 2 кГц 2 кГц – 400 кГц	10 В/м* 1 В/м*	25 В/м** 2,5 В/м**
5 Гц – 2 кГц 2 кГц – 400 кГц	250 нТ (200мА/м)* 25 нТл (20 мА/м)*	250 нТл (200мА/м)** 25 нТл (20мА/м)**

Примечание: * на 30 см от центра экрана, 50 см вокруг монитора; ** на 50 см вокруг монитора.

Генераторы строчной и кадровой разверток излучают на гармониках, что позволяет говорить об излучении в диапазонах 0 – 50 Гц и 15 – 380 кГц. Наиболее сильные уровни излучений наблюдаются от верхней и боковых стенок мониторов, причем зона превышения гигиенических стандартов может простираться до 2,5 метров.

5.1.8 Радиационная безопасность

Радиационная безопасность персонала, населения и окружающей природной среды считается обеспеченной, если соблюдаются основные принципы радиационной безопасности (обоснование, оптимизация, нормирование) и требования радиационной защиты, установленные Федеральным законом "О радиационной безопасности населения", НРБ-99 и действующими санитарными правилами.

Потенциальная опасность радиационного объекта определяется его возможным радиационным воздействием на население при радиационной аварии.

Потенциально более опасными являются радиационные объекты, в результате деятельности которых при аварии возможно облучение не только работников объекта, но и населения. Наименее опасными радиационными объектами являются те, где исключена возможность облучения лиц, не относящихся к персоналу.

По потенциальной радиационной опасности устанавливается четыре категории объектов.

К I категории относятся радиационные объекты, при аварии на которых возможно их радиационное воздействие на население и могут потребоваться меры по его защите.

Во II категории объектов радиационное воздействие при аварии ограничивается территорией санитарно-защитной зоны.

К III категории относятся объекты, радиационное воздействие при аварии которых ограничивается территорией объекта.

К IV категории относятся объекты, радиационное воздействие при аварии от которых ограничивается помещениями, где проводятся работы с источниками излучения.

Помещения реакторного отделения, где находятся оборудования АСУ ТП, также имеют радиационную загрязненность. Эти помещения квалифицируются на категории.

1 категория - необслуживаемые помещения, где размещаются технологическое оборудование и коммуникации, являющиеся основными источниками излучения и радиоактивного загрязнения. Пребывание персонала в необслуживаемых помещениях при работающем технологическом оборудовании не допускается;

2 категория - периодически обслуживаемые помещения, предназначенные для ремонта оборудования, других работ, связанных с вскрытием технологического оборудования, размещения узлов загрузки и выгрузки радиоактивных материалов, временного хранения сырья, готовой продукции и радиоактивных отходов;

3 категория - помещения постоянного пребывания персонала в течение всей смены (операторские, пульты управления и др.).

Проход в помещения с радиационной обстановкой оснащены санитарными шлюзами.

5.1.9 Пожарная профилактика

Широкая автоматизация и электрификация производственных процессов на АЭС обусловливает применение большого количества электротехнического оборудования, электродвигателей и соответствующее развитие электрических сетей (силовых, управляющих и сигнальных), что в значительной степени повышает пожарную опасность.

Пожарная профилактика АЭС состоит из комплекса организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, функционирования систем безопасности, сохранение работоспособности парогенератора, предупреждения пожара, ограничения его распространения, а также на создание условий для успешного тушения пожара.

Организационные и технические мероприятия по пожарной профилактике на АЭС включают:

- систематические проверки состояния пожарной безопасности в производственных зданиях и помещениях АЭС;

- постоянный контроль за ведением сварочных и других огневых работ;

- внедрение современных средств и методов активной и пассивной пожарной защиты;

- организацию постоянного технического контроля за состоянием пожарных резервуаров, водоемов, водопроводной сети и гидрантов, спринклерных, дренажных и насосных установок;

- проверку исправности и правильного содержания автоматических установок пожаротушения и сигнализации, первичных средств пожаротушения, пожарной техники и связи;

- проведение инструктажей, бесед, занятий по пожарно-техническому минимуму с работниками АЭС и широкой противопожарной пропаганды и агитации;

- организацию противопожарных тренировок и пожарно-технических учений.

Одним из основных требований пожарной профилактики является обязательное выполнение всеми работниками АЭС пожарного режима.

5.2 ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В разделе "чрезвычайные ситуации" рассмотрены, действия обслуживающего персонала в аварийных ситуациях, действие персонала в аварийной ситуации связанные с АСУ ТП, техногенная ситуация связанная с использованием анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12

Чрезвычайные ситуации – нарушение нормальных условий жизнедеятельности людей на определенной территории, вызванные аварией, катастрофой, стихийным, экологическим или социальным бедствием, а также массовым инфекционным заболеванием , которые могут привести к людским потерям.

В основе большинства ЧС лежит дисбаланс между деятельностью человека и окружающей средой.

5.2.1 Действия персонала в аварийных ситуациях

Отключение электроэнергии.

Реакция установки: все лампочки погасли, блоки питания отключились.

Последовательность действий:

1) выключить вводной автомат, закрыть вентили подачи воды в трубопровод;

2) записать данные о времени отключения электропитания;

3) вывести рукоятки приборов в нулевое положение;

4) перекрыть подачу воды.

Прекращение подачи охлаждающей воды при имплантации.

Реакция установки: зазвенел звонок, погасли лампочки "Охлаждение", отключился блок питания.

Последовательность действий:

1) закрыть вентили подачи воды в трубопровод, открыть вентиль аварийного бака;

2) записать данные о времени отключения воды и фактическом времени;

3) вывести рукоятки приборов в нулевое положение.

5.2.2 Действие персонала в аварийной ситуации связанные с АСУ ТП

Обслуживающий персонал обеспечивает бесперебойное круглосуточное функционирование программно-технического комплекса АСУ ТП:

- использование и сопровождение соответствующих функций системы;

- наладку и развитие подсистемы;

- ведение технической и эксплуатационной документации по утверждённому техническим руководителем предприятия перечню.

Обслуживающий персонал осуществляет:

1) техническое (текущее) обслуживание и ремонт (плановый, восстановительный) технических средств программно-технического комплекса в соответствие с установленной периодичностью и объёмами;

Плановое техническое обслуживание регламентируется заводской и отраслевой нормативно-технической документацией и выполняется независимо от технического состояния средств вычислительной техники.

Сроки и объём плановых ремонтов технических средств определяется по их состоянию.

2) сопровождение баз данных и сопровождение технических средств, программного и математического обеспечения информационно-измерительного комплекса (ИВК);

3) оперативное обслуживание системы, обеспечивающее подготовку технических средств и системы к использованию по назначению и вывод их из этого состояния, а также обеспечивающие их работоспособность в рамках функций и обязанностей дежурного персонала;

4) реконструкцию, модернизацию, техперевооружение действующей подсистемы.

В период ввода в эксплуатацию АСУ ТП обслуживающий персонал осуществляет контроль за качеством монтажа и наладки, а также принимает участие в испытаниях.

Деятельность персонала по обслуживанию комплекса технических средств, а также взаимоотношения подразделений, имеющих отношения к создаваемой АСУ ТП, должны регламентироваться соответствующими приказами, распоряжениями, производственными и должностными инструкциями и положения с чётким разграничением всех элементов АСУ ТП по зонам и границам обслуживания и ответственности исполнителей.

Перед допуском к самостоятельной работе персонал группы АСУ ТП должен пройти необходимую подготовку инструктаж и проверку знаний в соответствии с требованиями "Правил организации работы с персоналом на предприятиях и в учреждениях энергетического производства".

Расчёт численности персонала, осуществляющее техническое обслуживание и ремонт технических средств программно-технического комплекса АСУ ТП выполнен в разделе "Общесистемные решения по ПТК верхнего уровня".

При вводе в действие системы технологического учёта сетевой, технической и хозпитьевой воды дополнительного персонала, осуществляющего техническое обслуживание и ремонт технических средств, не требуется.

Дополнительно к персоналу, осуществляющему техническое обслуживание и ремонт ПТК АСУ ТП при вводе в действие АСУ ТП технологического учёта сетевой, технической и хозпитьевой воды группа АСУ ТП должна укомплектовываться персоналом для математического и программного обеспечения ПТК АСУ ТП в количестве 1 чел.

Оперативного персонала участка АСУ ТП при функционировании ПТК верхнего уровня совместно с ПТК системы технологического учёта сетевой, технической и хозпитьевой воды не требуется.

5.2.3 Техногенная ситуация связанная с использованием анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12

Рассмотрим использование анализаторов НАР-Б и НАР-12 как влияние на окружающую среду. Технически сам анализатор используется в самом реакторном отделении т.е. в защищённом месте и его влияние как на окружающую среду не имеется. Но анализатор имеет в себе предмет который влияет на обстановку вокруг него точнее сказать на трубопровод, аэрозоли в данном помещении и общую обстановку. Таким предметом является источник быстрых нейтронов (ИБН). Главной задачей для человека при работе с ИБН это соблюдение санитарно-гигиенических средств, средств защиты человека (защитный комбинезон, респиратор, перчатки, спец. обувь) и также применение специального инструмента (щуп-захват, скоба для извлекания ИБН, спец.ключ). Основной задачей при влиянии на человека считается если при работе с анализатором или в зоне действия анализатора произойдёт порыв трубопровода или утечка теплоносителя первого контура. Это может привести к загрязнению кожного покрова человека (при попадании на него раствора), полов, стен, технических изделий, аэрозолей. Но даже при таких условиях загрязнения радиационная обстановка не может повлиять на окружающую среду в целом. Борсодержащая вода применяемая в теплоносителе после прохождения в технологических системах поступает на специальную водоочистительную систему (СВО-6). СВО предназначена для очистки радиоактивных вод, образующихся в процессе эксплуатации АЭС с целью получения чистого дистиллята и чистого раствора борной кислоты заданной концентрации (до 40г/л).

5.3 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

В разделе "Экологический аспект" рассмотрена природная деятельность АЭС его влияние на окружающую экологию, рассмотрены нормы выбросов в атмосферу и в водные ресурсы, размещение и утилизация вредных веществ.

5.3.1 Экологический аспект на АЭС

Природная деятельность на АЭС связана с соблюдение требований экологической безопасности и обеспечивается за счёт контроля за эффективностью газоотчисных и водоочистных сооружений, соблюдения установленных нормативов выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод в водные объекты, образования и размещение опасных отходов, повышение экологической культуры персонала и проведения других организационно-технических мероприятий. Рациональное природопользование на АЭС достигается благодаря применению ресурсосберегающих технологий и снижению объёмов потребления природных ресурсов.

Для обеспечения экологической безопасности требуется достоверная, полная и своевременная информация о состоянии природных ресурсов, окружающей среды и уровне их загрязнения в районных расположениях АЭС. Производственный экологический мониторинг, выполняемый экологическими службами АЭС, позволяет получать, обрабатывать и анализировать информацию для оценки и экономически эффективных решений.

Доля АЭС в объёме загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу воздух всеми предприятиями России, составляет менее 0,009%. Объём выбросов загрязняющих веществ атомными станциями постоянно снижаются и составляют всего около 30% от установленного контролирующими предохранительными органами лимита.

Атомные станции являются крупными водопользователями. Забор воды производится в соответствии с утверждёнными в природоохранных органах лимита. Забранная вода используется в основном для охлаждения конденсаторов турбин. Контроль содержания загрязняющих веществ, поступающих в поверхностные водные объекты со сточными водами АЭС, проводится в соответствии с требованиями согласованных регламентов химического контроля сбросных вод АЭС и природных вод в зоне контролируемой АЭС, а также утверждённых норм предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты.

Все опасные отходы (нерадиоактивные) размещаются на оборудованных площадках, в специальных помещениях (хранилищах), и их утилизация контролируется экологическими службами АЭС.

Отсутствие на российских АЭС инцидентов и аварий, сопровождающихся загрязнением и негативными изменениями окружающей среды, позволяет считать, что атомные станции являются экологически чистыми предприятиями высокого уровня безопасности, а их производственно-хозяйственная деятельность характеризуется как стабильная.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате дипломного проектирования в соответствии с техническим заданием была разработана модернизация нейтронных канализаторов системы борного регулирования на Волгодонской АЭС. Была рассмотрена система борного регулирования, его основные задачи и цели использования на водном регулировании первого контура. Кратко описано назначение бора в теплоносителе. Модернизация нейтронных анализаторов и концентратомеров в данном дипломном проекте была описана как с технологической стороны так и с экономической стороны. В систему управления защит реакторной установки была внедрена новая система контроля изотопа ¹⁰В, результате построенная таким образом система управления приведет к:

1) Повышению надежности, улучшению технико-экономических, а также экологических показателей работы за счёт реализации более сложных законов автоматического контроля.

2) Созданию лучших условий работы для оперативного персонала, облегчающих принятие решений по управлению за теплоносителем первого контура и снижения нагрузок оператора технолога.

3) Повышению безаварийности функционирования системы контроля, облегчению её эксплуатационного обслуживания и сокращение времени на поиск, и устранение возникающих нарушений в её работе.

4) Выдачи объективной информации, полученной в процессе ведения технологических режимов в теплоносителе, в обработанной и удобной для дальнейшего использования форме неоперативному инженерно-техническому и административному персоналу цеха и станции для решения производственных и организационно-экономических задач.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1) Дипломное проектирование. Учебное пособие. / Под ред. д. т. н., проф. В.И. Лачина.- Ростов н/Д: изд- во "Феникс", 2003. –352 с. ( Серия "Высшее образование").

2) Информационно – измерительная техника и технологии. Учебное пособие/под ред. В.И. Калашникова, С.В. Нефедоров. - Москва: изд-во "Высшая школа", 2002. – 450 с.

3) Схемы автоматизации: Учеб.-метод, пособие к курсовому и дипломному проектированию/под ред. В.Г. Макаренко - Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999 - 47с.

4) Программируемые контроллеры систем автоматизации. Учебное пособие/Под ред. В.П. Свечкарева, И.В. Попова, В.П. Ершенко. – Новочеркасск, 1999. - 112 с.

5) Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. Пособие / А. Д. Никифоров, Т. А. Бакиев. – 2-е изд. Испр. – М.: Высш. Шк., 203. – 422 с.

6) Липов Ю.М. Компоновка и тепловой расчет систем управления: - Москва: изд-во "Высшая школа", 2002. – 450 с.

7) Технологические системы первого контура реакторных установок: Учеб. пособие /УТП Волгодонской АЭС.

8) Атомные станции России 2004г. Концерн "Росэнергоатом".

9)Птомные электрические станции России – полувековой юбилей 2004г. Я.Б. Зельдович, Ю.Б. Харитон. Изд-во концерн "Росэнергоатом".

10) Реакторное оборудование АЭС: Учеб. Пособие В.А. Хрусталёв.

11) Нейтронные концентратомеры борной кислоты: Изд-во ВНИИТФА г. Москва.

11) Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение: Справочник. – Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1986. – 447 с.

12) Райзберг Б.А. Основы экономики предприятий: - Москва: изд-во "Высшая школа", 2002. – 450 с.

13) Охрана труда: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 254 с.

13) Сведения из Интернета: www.VNIITFA.ru

14) Сведения из Интернета: www.RTSOFT.ru

15) Сведения из Интернета: www.tehnology.ru

16) Сведения из Интернета: www.octagon.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Схема принципиальная линии борного регулирования с навесным датчиком НАР-12М.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Схема принципиальная линии борного регулирования с погружными датчиками НАР-12М.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Схема принципиальная анализаторов НАР-Б и концентратомеров НАР-12М.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Чертёж общего вида навесного датчика анализатора НАР-Б.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Чертёж общего вида датчика погружного нейтронного анализатора НАР-Б.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

(обязательное)

Чертёж общего вида датчика погружного концентратомера НАР-12М.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

(обязательное)

Схема монтажная подключения датчиков, пультов, вторичных приборов нейтронных анализаторов.

ПРИЛОЖЕНИЕ З

(обязательное)

Чертёж общего вида навесного датчика концентратомера НАР-12М.

ПРИЛОЖЕНИЕ И

(обязательное)

Чертёж общего вида концентратомера НАР-12М с измерительной камерой.