3 Методология проведения контроля

Системы виброшумового контроля реактор­ной установки базируются на косвенных измерениях и, в частно­сти, на измерениях флуктуирующих компонентов сигналов штат­ных детекторов. Так, большинство СВШК используют совокуп­ность датчиков перемещений, установленных на корпусе реакто­ра, датчиков пульсаций давления (ДПД) теплоносителя и датчи­ков вне- и внутризонного нейтронного потока. При этом чувст­вительность к амплитудам вибраций ВКУ и ТВС может достигать единиц микрометров, а частотный диапазон (десятые доли герц десятки герц) покрывает первые основные типы колебаний ВКУ и ТВС.

Основная функция СВШД — периодический от­сроченный контроль вибраций оборудования в течение кампании реактора, выявление и анализ «медленных» трендов вибродиагно­стических признаков. Именно знание динамики вибродиагности­ческих признаков и позволяет оценивать и прогнозировать реаль­ный виброресурс оборудования, не допускать его внезапных от­казов, знать к моменту начала планового ремонта «слабые» мес­та оборудования, прежде всего подлежащие ремонту или замене, т.е. производить ППР(планово-предупредительный ремонт)по состоянию, а не только по регламенту.

Анализ вибродиагностической информации требует экспертной поддержки. Для этого необходимы специалисты по вибродиагно­стике, способные проинтерпретировать наблюдаемые явления. Таким образом, чтобы получить качественные диагностические признаки в СВШД нужны специальные знания спектральной те­ории случайных процессов, а чтобы сынтерпретировать их, нуж­ны специальные знания теории реакторных шумов и реакторной вибродиагностики. Вряд ли возможно создать такие группы экс­пертов на каждой АЭС. Экспертная поддержка эффективно реа­лизуется межрегиональным диагностическим центром, в котором накапливается информация со многих АЭС, поэтому существует возможность проводить анализ не только по времени, но и по ан­самблю однотипных реакторов.

СВШД представляет собой автоматизированную локальную ин­формационно-измерительную систему, состоящую из измеритель­ных каналов и программно-технических средств. В основу пост­роения ПТК СВШД положено использование новейших средств измерительной и вычислительной техники: преобразователей раз­личных типов, программируемых контроллеров в каналах изме­рения и цифровой обработки информации, промышленных ком­пьютеров для управления измерениями, обработки и анализа ин­формации.

По сравнению с другими подобными системами диагностики СВШД имеет существенные особенности. Это в первую очередь относится к шумовым компонентам сигналов датчиков различ­ной физической природы. Например, размах флуктуации шумов внутризонных нейтронных датчиков составляет величину 10~⁹— 10" А, что требует качественной аналоговой обработки: исполь­зования прецизионных измерительных усилителей и высокодоб­ротных фильтров, гальванического разделения входных и выход­ных сигналов, применения 16-разрядных АЦП для синхронной оцифровки всего частотного диапазона. Основные технические характеристики ПТК СВШД приведены ниже:

Частотный диапазон….. (0,1—200) Гц и (0,1—50) Гц

Режим работы………………………….Периодический

Число входных сигналов…………………………До 80

Длина одной реализации……….До 65 тысяч отсчетов

Результат анализа…….Частные и обобщенные диагнозы,

спектральные характеристики, тренды диагностических признаков.

Флуктуации сигналов штатных ДПЗ(детектор прямого заряда) в СВШД могут поставляться двумя способами. Современные вари­анты системы внутриреакторного контроля (СВРК) имеют функ­цию выделения и усиления флуктуирующего компонента сигна­ла ДПЗ. В этом простом случае данные сигналы поставляются в СВШД по специально организованной связи с СВРК. Проектом предусматривается, что в одну многоканальную запись сигналов СВШД может быть поставлено 14 сигналов ДПЗ (сигналы двух КНИ(канал нейтронных измерений)). Далее, специальным коммутатором для следующей запи­си может быть выбрана следующая пара сигналов ДПЗ и т.д.

Если СВШД поставляется на уже функционирующий блок с ВВЭР-1000, то штатные сигналы ДПЗ обрабатываются собствен­ным блоком выделения флуктуирующего компонента ДПЗ в со­ставе СВШД.

Аналогичная картина наблюдается с сигналами ионизационных камер. В современных проектах аппаратуры контроля нейтронно­го потока (АКНП) заложена функция выделения флуктуирующего компонента из частотно-модулированного сигнала ИК(ионизационная камера). Для этого предусмотрена связь СВШД с АКНП. Если же пользователь СВШД может организовать собственные каналы измерения внезонного нейтронного шума (если у него есть свободные измерительные ка­налы для установки шумовых ионизационных камер), то в СВШД предусмотрены собственные каналы для его обработки.

Прошедшие предварительную подготовку сигналы измеритель­ных каналов поступают на вход сигнального процессора на базе промышленного компьютера, который обеспечивает их фильтра­цию в диапазоне частот (0,1—200) Гц или (0,1—50) Гц, одновре­менную регистрацию до 80 сигналов датчиков, оцифровку и хра­нение в базе данных временных реализаций. Из сигнального про­цессора данные передаются по локальной сети в главное вычис­лительное устройство системы на базе промышленного компью­тера Compact PCI. В ГВУ(главное вычислительное устройство) осуществляется обработка временных реализаций, заполнение базы данных диагностических признаков и выдача диагностической информации пользователю.

Основой для проведения диагностирования служит сценарий, который определяет:

-совокупность измерительных каналов, необходимых для про­ведения диагностирования именно данного элемента РУ;

-параметры измерения (объем выборки, частота дискретизации и т.д.);

-алгоритмы обработки;

-вид и объем диагностических сообщений.

Сценарий — макрооперация, составленная группой экспертов для выявления диагностических признаков по конкретным реакторным эффектам. Сценарий — неуправляемая со стороны экс­плуатации АЭС макрооперация. Число сценариев не ограничива­ется и может непрерывно пополняться, хотя некоторая иерархия в их множестве должна быть. Например, приоритетную роль должны играть сценарии, выявляющие важные с точки зрения бе­зопасной эксплуатации АЭС диагностические признаки.

Сценарий должен автоматически ставить как бинарный диагноз «норма — не норма» в текущий момент времени, так и предостав­лять информацию по прогнозированию технического состояния оборудования перед выходом в ППР.

При этом выделяется не одно множество резонансов, а несколь­ко, каждое из них соответствует определенному реакторному эффекту. Такой подход реализуется следующей последовательнос­тью действий:

-эксперты по реакторным шумам, проведя исследования реали­заций случайных процессов при заданной конфигурации датчи­ков, составляют алгоритмы выделения различных реакторных эф­фектов;

-эти алгоритмы реализуются экспертами в виде сценариев — по-

следовательности действии над множеством зарегистрированных сигналов датчиков;

-сценарии, являясь частью методического обеспечения СВШД, всякий раз применяются к каждой новой многоканальной запи­си процессов, полученной в результате периодического виброконтроля реакторной установки.

Таким образом, персонал, эксплуатирующий систему диагнос­тики, освобождается от необходимости выбора параметров вычис­лительных процедур, множества сигналов, от последующего вы­деления вручную некоторого множества резонансов. Вся эта слож­ная работа уже сделана экспертами по оцениванию спектральных характеристик и реакторной виброшумовой диагностике. Основ­ное преимущество автоматического выделения резонансов состо­ит в том, что при таком подходе аномалии в состоянии оборудо­вания могут быть выявлены на самой ранней стадии их зарожде­ния, когда они еще не заметны. При ручном выделении резонан­сов вследствие их большого количества в одной спектральной ха­рактеристике, а также из-за возможного изменения их положе­ния, существует опасность пропуска аномалий.

В результате выполнения сценариев формируется диагности­ческая информация, которую можно условно разделить на три уровня:

-спектральные характеристики вибросигналов (АСПМ, ВСПМ, фазы, когерентности и т.п., а также значения частот, соответст­вующие определенному реакторному эффекту);

-трендовые характеристики диагностических признаков;

-частные и обобщенные тексты диагнозов, полученные автома­тически по той или иной совокупности спектральных признаков.

В системном и прикладном программном обеспечении (ПО) СВШД реализованы следующий функции:

-управление измерениями, в том числе калибровка и баланси­ровка измерительных каналов ДАП(датчик абсолютных перемещений), ДОП(датчик относительных перемещений);

-предварительная подготовка сигналов датчиков;

-регистрация данных;

-хранение и архивация данных;

-автоматический анализ измерений.

Диагностирование, основная процедура функционирования ПО, включает в себя:

-подготовку и проведение измерений;

-сохранение результатов измерений в базе данных временных ре­ализаций;

-обработку результатов измерений в соответствии со сценариями;

-сохранение результатов выполнения сценариев в базе данных диагностических признаков;

-анализ трендов спектральных признаков за кампанию и/или срок эксплуатации;

-отображение результатов.

Диагностирование может проводиться как отдельно для заданно­го вида оборудования (выборочное диагностирование) путем измере­ния и последующего выполнения определенного сценария, так и для всех видов оборудования, диагностирование которых предусмотрено в СВШД (полное диагностирование), а также последовательным ав­томатическим выполнением всех заложенных в СВШД сценариев.

Кроме того, ПО СВШД обеспечивает возможность проведения специальных измерений. Результаты специальных измерений не предназначены для обслуживания какого-либо сценария, а ис­пользуются как исходные данные для исследовательских работ с использованием ПО, не входящего в состав СВШД. Результатом выполнения специального измерения должны явиться временные реализации входных сигналов, записанные в особый раздел БД(база данных) временных реализаций.