Цель теплотехнических проверок. Наряду со знанием нейтронно-физических характеристик реактора для нужд эксплуатации необходима гарантированная точность измерения основных теплотехнических параметров. В противном случае при видимом благополучии может произойти авария из-за недопустимого отклонения от нормы какого-либо из параметров, определяющих теплотехническую надежность активной зоны. Так как наибольшее количество информации о теплотехническом состоянии зоны доставляют встроенные в реактор датчики температуры — термопары и термометры сопротивления, весьма важно оценить достоверность данных, получаемых по этим измерительным каналам.
Погрешности, возникающие при измерении температуры в активной зоне, весьма разнообразны. Они обусловлены дефектами вторичных приборов, искажением информации вследствие изменения состава и металлургического состояния электродов термопар, радиационным искажением сигналов, поступающих от датчиков, внутренним тепловыделением в материалах термометров сопротивления и другими причинами.
Наличие указанных погрешностей измерений, а также потребность в обеспечении контроля за поддержанием эксплуатационных параметров реактора в пределах заданных полей допусков обусловливают необходимость периодического проведения теплотехнических проверок реакторов. Целью этих проверок являются определение достоверности показаний приборов теплоконтроля и проверка соответствия температур теплоносителя в реакторе расчетным значениям.
Различают грубые и точные теплотехнические проверки реакторов. Грубые проверки выполняются довольно часто и служат для осуществления оперативного контроля за теплофизическим состоянием зоны в период между точными теплотехническими проверками, которые проводятся с заданной периодичностью по сроку службы реактора или по его энерговыработке. Кроме того, грубые проверки всегда предваряют точные, т. е. проводятся непосредственно перед ними.
Грубые теплотехнические проверки.
Грубые теплотехнические проверки выполняются посредством анализа эксплуатационных параметров, зафиксированных в последний перед проверкой период работы реактора. У персонала, проводящего такую проверку, должны быть контрольные таблицы, где во время сдаточных испытаний ЯППУ на заданных эталонных режимах фиксировались значения основных параметров: мощность реактора, расход теплоносителя, температура теплоносителя на входе в реактор и выходе из него, на выходе из контролируемых технологических каналов и средняя температура теплоносителя. Значения этих параметров, содержащиеся в контрольных таблицах, называют эталонными.
Для сопоставления с эталонными режимами из эксплуатационного журнала выбирается ряд контрольных режимов, параметры которых выписываются для сравнения с соответствующими эталонными. При выборе режимов стремятся, чтобы в каждом из них процесс был полностью установившимся, а диапазон мощностей— максимально возможным за рассматриваемый период работы реактора.
Вполне понятно, что мощность выбранного для проверки режима может не совпадать ни с одной из эталонных мощностей,
В этом случае необходимо рассчитать параметры приведенного эталонного режима, совпадающего по мощности с выбранным для проверки. Вычисления такого рода выполняются с использованием метода линейной интерполяции.
Пусть для проверки выбран режим работы реактора на мощности WPl, а эталонный режим с такой мощностью отсутствует. Но есть эталонные режимы, мощность которых близка к WPl. Выберем из них два ближайших режима с мощностями WPl < U^Pi и WPi. Правила приведения эталонных температур к новой эталонной мощности
рассмотрим на примере температуры теплоносителя на входе в реактор (рис. 7.10).
Если мощности соответствует температура TlKt, а мощности Wp8 — температура Т|Хв, то из подобия показанных на рис. 7.10 треугольников аЪс и dbe следует
(7.5)
Это и есть эталонная температура, с которой нужно сравнивать выписанную из журнала температуру ТВх, зарегистрированную на мощности Аналогичным образом можно выполнить приведение всех остальных эталонных температур, на чем заканчивается подготовка данных по эталонному режиму.
В случае необходимости нужно выполнить приведение выписанных из эксплуатационного журнала параметров к условиям эталонного режима —той же средней температуре и тому же расходу теплоносителя (если такие отличия существуют).
После подготовки параметров эталонных и соответствующих им проверяемых режимов определяются отклонения эксплуатационных параметров от эталонных, полученных на сдаточных испытаниях. Вычисленные для каждой i-й пары режимов отклонения сравниваются с заданными проектантом полями допусков. В случае недопустимых отклонений параметров проводится проверка и регулировка соответствующих каналов измерений.
Ввиду того что для расчета мощности реактора по параметрам второго контура используются показания расходомера питательной воды и прибора, измеряющего температуру пара, методика теплотехнических проверок включает также анализ достоверности показаний этих приборов.
Точные теплотехнические проверки.
Рис. 7.10. К расчету параметров приведенного эталонного режима
Для проведения точных теплотехнических проверок кроме штатной измерительной аппаратуры требуется следующее оборудование: переносной потенциометр постоянного тока, магазин сопротивлений и термометр стеклянный со шкалой 0—50 С и ценой деления 0;5 °С.
Всю теплотехническую проверку реактора можно, разделить на три основных этапа: контроль исправности и настройка каналов измерения температур в реакторе;
экспериментальное определение температур теплоносителя во всех контролируемых
точках реактора на различных уровнях мощности с одновременной предварительной оценкой соответствия параметров их расчетным значениям;
окончательный анализ теплотехнического состояния активной зоны по результатам измерений.
Начинается первый этап теплотехнической проверки во время разогрева реактора измерением температур
и
при периодических стабилизациях процесса на разных температурных уровнях. Отличия в показаниях приборов, измеряющих названные параметры, не должны превосходить установленного значения. Эта проверка может рассматриваться как предварительный контроль работоспособности системы измерения температур.
После окончания разогрева реактора процесс должен быть стабилизирован при минимально возможной мощности и максимальном расходе теплоносителя. Это необходимо для получения минимального перепада температур в активной зоне в целях более объективной оценки средней температуры теплоносителя. В зависимости от номинальной мощности реактора и конструкционных особенностей паропроизводящей установки такая минимально возможная мощность поддержания реактора в разогретом состоянии обычно лежит в диапазоне 3—7% Wpном. За этим следует отключение системы автоматического управления мощностью и начинается детальная проверка каналов измерения температур.
Температурные измерительные каналы проверяются поочередно. Вначале определяется по прибору средняя температура теплоносителя rjp и с использованием выбранного для проверки t-ro канала (например, Гм ) проводится измерение соответствующей температуры
' Затем термопара отключается от штатного измерительного канала и подсоединяется к переносному потенциометру постоянного тока, с помощью которого измеряется ЭДС термопары £т. В это же время стеклянным термометром измеряется температура воздуха вблизи зажимов подсоединения термопары к потенциометру. После измерения ЭДС термопара подсоединяется к своему штатному измерительному каналу, повторно определяется по прибору Тер и вычисляется отклонение средней температуры теплоносителя от того уровня, который был установлен перед началом измерения:
-(7.6)
Обработка данных измерения заключается в следующем. По градуировочной таблице определяется ЭДС (£в), соответствующая измеренной температуре воздуха, инаходится откорректированное значение ЭДС термопары:
По величине £т{к) с помощью тех же градуировочных таблиц находится соответствующее значение температуры Тэдс, которое затем приводится к исходной средней температуре теплоносителя с использованием поправки ДТср. Так, для рассматриваемого канала измерения температуры на входе в реактор приведенным значением температуры будет
(7.7)
Такие же измерения и обработка проводятся для всех остальных каналов измерения температуры теплоносителя на входе в реактор и для всех каналов измерения температуры на выходе из реактора.
Анализ результатов измерений заключается в сопоставлении показаний Тизм штатных измерительных приборов со значениями
Полученные в результате этого сопоставления отклонения не должны выходить из полей допусков, заданных для данного конкретного реактора и системы измерений. При выявлении недопустимых отклонений они должны быть устранены.
Погрешность вторичных приборов, измеряющих температуру теплоносителя на выходе из технологических каналов, проверяется путем подключения на их вход различных эталонных сопротивлений с использованием магазина сопротивлений. По известной допустимой погрешности вторичного прибора принимается решение о пригодности данного измерительного комплекта. На этом заканчивается первый этап проверки.
Второй этап теплотехнической проверки, заключающийся в получении экспериментальных данных о значениях температур теплоносителя во всех контролируемых точках реактора на различных уровнях мощности, начинается с построения приближенных полей допусков* для температуры теплоносителя на входе в реактор, выходе из него и на выходе из технологических каналов. Эти графики необходимы для предварительной оценки соответствия параметров проверяемого режима их расчетным значениям. Такая предварительная оценка нужна для того, чтобы в случае обнаружения недопустимого расхождения расчетных и фактических значений какой-либо из температур прекратить дальнейшее увеличение мощности для выяснения и устранения причины рассогласования.
* Поля допусков строятся по данным проектантов.
После выполнения подготовительной операции, заключающейся в построении полей допусков для измеряемых температур, мощность реактора увеличивается до заданного энергетического уровня, например до 20% WVHOM, и процесс стабилизируется на этом уровне. При полной стабилизации процесса отключается система автоматического управления и снимаются замеры всех основных параметров первого и второго контуров. При этом значения температур теплоносителя регистрируются по всем располагаемым каналам измерения.
Предварительный анализ теплотехнических параметров заключается в том, что все измеренные температуры наносятся на соответствующие графики с полями допусков для проверки их отклонений от расчетных значений. Если точки не выходят из полей допусков, можно увеличивать мощность до следующего заданного энергетичёского уровня, где все повторяется сначала. В случае же обнаружения недопустимого отклонения какой-либо из температур проводится уточнение мощности реактора вычислением ее по параметрам второго контура. Если и для уточненной мощности значение температуры не попало в поле допуска, замеры повторяются до выяснения и устранения причин несоответствия.
Следует иметь в виду, что на всех контролируемых режимах должна определяться средняя температура теплоносителя. В случаях, когда Тср (WPi) заметно отличается от ГСР, принятой при построении графиков, должна вводиться соответствующая поправка.
После завершения измерений на всех запланированных режимах приступают к окончательному анализу полученных результатов измерений, т. е. начинается третий этап теплотехнической проверки.
В первую очередь уточняется мощность реактора во всех проверенных режимах. Для этого проводится расчет мощности по параметрам второго контура, зафиксированным на соответствующих режимах. С использованием вычисленных значений мощности на каждом режиме определяются уточненные расчетные значения температур теплоносителя на входе в реактор, выходе из него и на выходе из контролируемых технологических каналов. Затем вычисляются верхняя и нижняя границы полей допусков. Окончательный вывод о соответствии параметров проверенных режимов их расчетным значениям делается в результате сопоставления измеренных значений температур с вычисленными границами полей допусков.
Заканчивается теплотехническая проверка реактора построением уточненных статических характеристик реактора и определением уточненного перепада температур теплоносителя в активной зоне на номинальном уровне мощности.
