СПОСОБ ВЛАЖНОСТНОГО КОНТРОЛЯ ТЕЧИ ТРУБОПРОВОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ КОНТУРА ОХЛАЖДЕНИЯ ЯДЕРНОЙ ИЛИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
METHOD FOR HUMIDITY CONTROL OF LEAKS OF PIPELINES AND EQUIPMENT COOLING CIRCUIT OF NUCLEAR OR THERMAL POWER PLANT

Изобретение относится к области контроля течи по влажности воздуха и может быть использовано при выявлении нарушения герметичности трубопроводов и оборудования контуров охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является способ контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки, включающий измерение контрольными датчиками относительной влажности и температуры воздуха в технологических помещениях с контролируемыми трубопроводами и оборудованием, измерение эталонным датчиком относительной влажности и температуры воздуха за пределами упомянутых помещений, передачу в вычислительный блок измеренных значений влажности и температуры, сравнение с пороговым значением влажности и фиксацию наличия течи при превышении порогового значения (патент РФ №2268509, МПК G21C 1/17, опубл. 20.01.2006).
В известном способе контрольные датчики расположены в пробоотборных линиях, выходящих из технологических помещений и расположенных в обслуживаемом помещении, хорошо проветриваемом и без источников влаги. Эталонный датчик расположен в пробоотборной линии, также расположенной в этом помещении, но не соединенной с технологическим помещением. Для увеличения чувствительности контрольных датчиков до проведения измерений влажности воздуха в технологических помещениях проводят охлаждение воздуха (например, водой) в пробоотборных линиях до достижения температуры помещения, в котором установлены контрольные и эталонный датчики. Относительную влажность и температуру воздуха технологических помещений измеряют контрольными датчиками в линиях пробоотбора, а эталонным датчиком измеряют относительную влажность и температуру воздуха обслуживаемого помещения. Далее, убедившись в примерном равенстве значений температуры воздуха на выходе линий пробоотбора, передают данные относительной влажности и температуры от контрольных и эталонного датчиков в вычислительный блок, где сравниваются значения относительной влажности от контрольных датчиков с пороговым значением относительной влажности. При превышении порогового значения срабатывает аварийная сигнализация и оператор путем графического или иного анализа сравнивает полученные данные от вычислительного блока с текущими значениями относительной влажности от эталонного датчика. Оператор делает окончательный вывод о наличии течи при асинхронном росте относительной влажности или об отсутствии течи при синхронном росте относительной влажности. Таким образом, в известном способе аварийный сигнал формируется вне зависимости от фактического наличия течи, сигнал может быть выработан и при росте атмосферной влажности (влажности наружного воздуха). В известном способе контроль наличия течи осуществляется оператором, т.е. результат контроля субъективен и зависит от профессиональных качеств оператора, что не гарантирует высокую достоверность контроля. Кроме этого, для учета влияния колебаний атмосферной влажности в зависимости от погодных условий пороговое значение относительной влажности корректируют 5-6 раз за год и с помощью оператора, т.е. вручную.
Недостатком известного способа является высокая вероятность ложных срабатываний аварийной сигнализации о наличии течи, что связано с субъективностью контроля из-за участия в этом процессе оператора, и увеличенная возможность пропуска факта возникновения течи, что объясняется необходимостью применения многократной ручной корректировки порогового значения влажности. Кроме того, недостатком известного способа является сложность его реализации из-за большого количества гидравлического и механического оборудования, необходимого для проведения охлаждения воздуха в пробоотборных линиях и выравнивания температуры в них. Выравнивание температур проб воздуха во всех пробоотборных линиях является необходимым условием дальнейшего измерения и анализа изменений относительной влажности.
Задачей настоящего изобретения является создание простого в реализации и достоверного способа контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки.
Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение вероятности ложного срабатывания аварийной сигнализации о наличии течи и снижение возможности пропуска возникновения течи путем исключения непосредственного участия оператора в процессе контроля, в том числе неоднократной ручной корректировки порогового значения влажности. Кроме этого, техническим результатом является упрощение способа за счет исключения действий, связанных с охлаждением воздуха в пробоотборных линиях, и большого количества гидравлического и механического оборудования, необходимого для проведения процесса охлаждения.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной или тепловой энергетической установки, включающем измерение контрольными датчиками относительной влажности и температуры воздуха в технологических помещениях с контролируемыми трубопроводами и оборудованием, измерение эталонным датчиком относительной влажности и температуры воздуха за пределами упомянутых помещений, передачу в вычислительный блок измеренных значений влажности и температуры, сравнение с пороговым значением влажности и фиксацию наличия течи при превышении порогового значения, согласно заявленному изобретению эталонным датчиком измеряют относительную влажность и температуру наружного воздуха, причем измеренные контрольными и эталонным датчиками значения относительной влажности и температуры преобразуют в вычислительном блоке в значения абсолютной влажности, при этом значения абсолютной влажности от контрольных датчиков корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле:
n
n-τ
ρ(t)=aρ(t)+b,
где
n
n
3
p(t), кг/м - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t;
n-τ
n-τ
3
ρ(t), кг/м - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t);
τ, мин -  время задержки;
a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающий статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности;
3
b, кг/м - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающая статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности,
а с пороговым значением влажности сравнивают откорректированные значения абсолютной влажности.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема системы для контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения ядерной энергетической установки.
Система для контроля течи трубопроводов и оборудования контура охлаждения расположена в реакторном здании 1 энергоблока АЭС, которое имеет технологические помещения 2 и 3, в которых расположены контролируемые трубопроводы и оборудование контура охлаждения, и обслуживаемое помещение 4. Система содержит эталонный датчик влажности/температуры 5, расположенный на внешней стороне реакторного здания 1 и непосредственно контактирующий с наружным воздухом в районе промплошадки энергоблока АЭС. Контрольные датчики влажности/температуры 6 установлены в пробоотборных линиях 7, которые расположены в обслуживаемом помещении 4 и соединены с высокотемпературным технологическим помещением 2, температура воздуха в котором достигает 280°C, вследствие чего расположение контрольных датчиков влажности/температуры 5 непосредственно в этом помещении невозможно. При измерении относительной влажности в низкотемпературном технологическом помещении 3 (температура в этих помещениях составляет 60-70°С) контрольные датчики влажности/температуры 6 установлены непосредственно в этом помещении, и при этом использованы датчики прямого измерения. Эталонный датчик влажности/температуры 5 и контрольные датчики влажности/температуры 6 соединены электрическими линиями связи 8 с вторичной аппаратурой - термогигрометрами 9. Термогигрометры 9 соединены электрическими линиями связи 10 с вычислительным блоком корректировки и сравнения, в качестве которого использован компьютер 11.
Способ осуществляют следующим образом.
n
Контрольные датчики влажности/температуры 6 в постоянном режиме измеряют относительную влажность и температуру воздуха в технологических контролируемых помещениях 2 и 3, например, энергоблока атомной энергетической установки. Эталонный датчик влажности/температуры 5, установленный на внешней стене здания энергоблока, в постоянном режиме измеряет относительную влажность и температуру наружного воздуха. Датчики влажности/температуры 6 и датчик влажности/температуры 5 по электрическим линиям связи 8 передают измеренные значения в термогигрометры 9, с которых сигналы передаются по электрическим линиям связи 10 в компьютер 11, в котором значения относительной влажности и температуры преобразуют в значения абсолютной влажности в фиксированный момент времени t с помощью формулы, предложенной международной ассоциацией по изучению свойств воды и пара IAPWS-95:
где:
r
3
ρ(ϕ,T) - абсолютная влажность воздушной среды, кг/м;
r
ϕ - относительная влажность воздушной среды;
Т - температура воздушной среды, К.
с
с
1
2
3
4
5
6
Значения постоянных Т, ρ, C, C,C, С, С и С приведены в таблице:
Затем значения абсолютной влажности от контрольных датчиков корректируют с использованием значений абсолютной влажности от эталонного датчика по формуле:
n
n-τ
ρ(t)=aρ(t)+b,
где
n
n
3
p(t), кг/м - абсолютная влажность от контрольного датчика в момент времени t;
n-τ
n-τ
3
ρ(t), кг/м - абсолютная влажность от эталонного датчика в момент времени (t);
τ, мин -  время задержки;
a - масштабирующий коэффициент, рассчитанный по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающий статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности;
3
b, кг/м - корректирующая поправка, рассчитанная по критерию минимума квадратов отклонений и учитывающая статистические характеристики данных местных климатических условий, влияющих на изменение влажности.
В вышеуказанной расчетной формуле поправки: а - масштабирующий коэффициент и b - корректирующая поправка вводятся для каждого помещения 2 и 3 отдельно. Далее откорректированные значения абсолютной влажности сравниваются с пороговым значением влажности, которое на протяжении всей кампании остается постоянным. При превышении порогового значения аварийная сигнализация о наличии течи срабатывает автоматически.
Заявленным способом осуществляют мониторинг корректировки временного тренда значений абсолютной влажности воздуха в контролируемых технологических помещениях и абсолютной влажности наружного воздуха (вне здания энергоблока), т.е. производится анализ корреляционной связи влажности воздуха внутри помещений и наружного воздуха. Если такая связь проявляется и наблюдаются синхронные изменения абсолютной влажности внутри помещений и наружного воздуха, то алгоритмом контроля компьютера принимается решение о том, что эти изменения вызваны климатическими изменениями атмосферы (суточными, недельными, месячными, сезонными) в районе расположения здания энергоблока. В результате откорректированный тренд влажности не имеет роста, отсутствует превышение порогового значения по влажности, т.е. течи нет и ложного срабатывания системы по течи не происходит. Если наблюдаются асинхронные изменения влажности воздуха в контролируемых технологических помещениях и влажности наружного воздуха, и тренд влажности в помещении имеет устойчивый рост, то алгоритмом контроля компьютера принимается решение о том, что эти изменения вызваны не климатическими изменениями атмосферы, а именно появлением течи трубопроводов или оборудования. В результате тренд влажности имеет рост, превышает пороговое значение по влажности, система срабатывает в штатном режиме и выдает аварийный сигнал о наличии течи.