(19) HU MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALM LEÍRÁS SZOLGALAT TALÁLMÁNY A bejelentés napja: (22) 82. 12. 2. (21) 4142/82 (11) 186 651 Nemzetközi osztály jelzet: (51) NSZ0 4 G 21 C 17/00 ORSZÁGOS TALÁLMÁNY HVATAL A közzététel napja: (41) (42) 84. 08. 28. Megjelent: (45) 87. 04. 0. Szabadalmi Tár. TULAJDON^ ^ Feltalálóik): (72) Sas Péter, oki. üzemmérnök, 40 %, Czibók Tamás, oki. fizikus, 40 %, Valkó János, oki. fizikus, 20 %, Budapest Szabadalmas: (7) MTA Központi Fizikai Kutató ntézete, Budapest (54) ATOMERŐMŰV REAKTORDAGNOSZTKA MÉRÖLÁNC RENDSZER (57) KVONAT A méró'lánc alapjelet és ingadozó jelösszetevőt szétválasztó előerősítőket (1) tartalmaz. Az előerősítők (1) kimenetei alapjel-főerősítők (), illetve ingadozójel-főerősítők (5) bemenetére csatlakoznak. Az alapjei-főerősítők () kimenete átlagérték-mérő egységre (7) van kapcsolva. Az ingadozójel-főerősítők (5) kimenete pedig RMS-mérő egységgel (8) és mérőkimenetekkel (6) van összekötve. (. ábra) @ 0-1-
186 651 2 A találmány tárgya sokcsatornás atomeró'művi reaktordiagnosztikai mérőlánc rendszer, amely különféle atomerőművi érzékelők, pl. neutrondetektorok, nyomástávadók és termoelemek jelét reaktordiagnosztikai célú felhasználásra alkalmas módon kezeli. Az atomerőműben telepített üzemi érzékelők diagnosztikai felhasználása, illetve külön diagnosztikai céllal érzékelők telepítése napjainkban kialakuló tevékenység. A diagnosztikai tevékenység célja az atomerőművek esetében is hozzájárulás a biztonságos és gazdaságos üzemeltetéshez. A diagnosztikai eredmények hasznosítása két területen várható. Az egyik terület az üzemvitel közvetlen befolyásolása a különféle berendezések műszaki állapota nagyobbmérvű, gyors üzemzavarra vezető változásának jelzésével. A diagnosztika másik területe a berendezések, a folyamatok rendszeres ellenőrzése, amely alapján megfigyelhetők a lassú változások. Ezek alapján optimális karbantartási stratégia alakítható ki. smeretesek reaktordiagnosztikai célberendezések, amelyek egyes megfigyelési feladatok ellátására alkalmasak egy-egy konkrét reabtortípusnál. lyenek az aktív zónát tartó.,kosár" mozgását (core barrel motion) figyelő berendezések, az elszabadult részeket figyelő (looseparts monitoring) rendszerek. de sorolható például a Paksi Atomerőműben is működő kontaktmentes hűtőközegforgalom mérő berendezés is. Ezekhez a célberendezésekhez általában hozzá tartozik a megfelelő érzékelő, a feladat kívánalmait kielégítő kábelt és erősítőt tartalmazó mérőlánc és a kiértékelő-kijelző egység is. A fent említett célberendezések körén kívül léteznek különféle érzékelőkhöz kifejlesztett speciális diagnosztikai mérőláncok is. Mindezen berendezésekről elmondhatjuk, hogy egy-egy meghatározott érzékelőhöz, érzékelőtípushoz csatlakoztathatók, kezelésük, ellenőrzésük különböző kábelrendszert igényel. Általában csak kevés feladat ellátására, redukált információmennyiség átvitelére alkalmasak. Ha teljes nformációátvitelre, pl. egy kismértékben fluktuáló átlagérték-jel továbbítására van szükség, a mérőjáncot igen nagy dinamikára (5-6 nagyságrend) kell tervezni, ami nagyon megdrágítja a rendszert. Találmányunk célja olyan mérőlánc rendszer létrehozása, amelyben az érzékelők különbözőségétől függetlenül azonos, vagy legalábbis azonos elvi felépítésű, azonosan kezelhető mérőláncok vannak. A reaktordiagnosztikai felhasználás kívánalmainak megfelelően a méró'láncaink mind az érzékelők jelében található átlagérték információt, mind pedig az átlagérték körüli ingadozásban rejlő diagnosztikai információt zajos ipari környezetben nagy távolságra képesek eljuttatni. Ezt úgy éljük el, hogy az érzékelők közelében telepített előerősítőkben az alapjelről leválasztjuk az ingadozó jelösszetevőt és megfelelő erősítés után külön jelként továbbítjuk. A kettős jelútnak megfelelően a központi egységben két egymás melletti főerősítő egység fogadja az alapjelet és az ingadozó jelösszetevőt. A zavarmentesség érdekében az előerősítők áramjel formájában továbbítják a jeleket a főerősítőkbe. Az alapjel-főerősítők kimenete átlagérték-mérő egységre van kapcsolva, az ingadozójelfőerősitők kimenete pedig RMS-mérő egységgel és mérőkimenetekkel van összekötve. Az egyidejűleg rögzített különféle jelek közti összefüggések kiértékelésének lehetővé tételére a mérőláncok átviteli tulajdonságai széles frekvenciatartományban azonosak. A rendszer központi egységében a foerősítőkön kivül a mérőláncok ellenőrzéséhez, beállításához szükséges mérőműszereket és monitorokat is hiánytalanul beépítettük. 5 A találmányt a továbbiakban kiviteli példák és rajzok ^Q alapján részletesen ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti mérőlánc rendszer analóg jelátvitelű változatának vázlata, a és a 2. ábra frekvenciajel feldolgozó mérőlánc vázlata,. ábra az egész reaktordiagnosztikai mérőlánc rendszer vázlata. Az 1. ábra a találmány szerinti reaktordiagnosztikai mérőlánc rendszer vázlata. 1 g Az 1. ábra a találmány szerinti reaktordiagnosztikai mérőlánc analóg jelátvitelű változatának vázlatát mutatja be. Az előerősítő egység az 1/1 bemenő áramkörből, az 1/2 erősítőből, az 1/ kimenő áramkörből, az 1/4 reléből, az 1/5 felüláteresztő szűrőből, az 1/6 erősítőből, 20 az 1/7 stabilizátorból és az 1/8 tápegységből tevődik össze. A /1 bemenő áramkör, a /4 kimenő áramkör és a vezérlő áramkör az alapjel-főerősítőt, az 5/1 bemenőáramkör, az 5/2 aluláteresztő szűrő, az 5/ erősitő és az 5/4 kimenő áramkör pedig az ingadozójel-főerősítőt 25 alkotja. A 12 stabilizátor a főerősítők kisebb csoportját látja el a szükséges stabilizált tápfeszültségekkel. Az előerősítő 1/1 bemenő áramköre az érzékelő fajtájától vagy a csatlakozás módjától függő külön feladatokat lát el. Ezek a feladatok a következők lehetnek: áram-feszültség 0 átalakítás, galvanikus leválasztás, demodulálás. A távvezérelt 1/2 erősítő a teljes érzékelőjelet V-os nagyságrendűvé erősíti. Ha az 1/1 bemenő áramkör feladata csupán az áram-feszültség átalakítás, az 1/1 bemenő áramkör és az 1/2 erősítő nem különül el egymástól, átalakítás és távvezérelt erősítés helyett távvezérelt átalakítási tényezővel áram-feszültség átalakítás történik. Az 1/2 erősítő távvezérlését az 1/4 relé segítségével oldjuk meg. A relék a megfelelő bemenő érzékenység beállításához változtatják u 1/2 erősítő egyes áramköri ele- 40 melt. Az 1/ kimenő áramkör az érzékelő felerősített alapjelét áramjel formájában küldi a hosszú kábelúton az alapjel-főerősítőbe. A diagnosztikai információt tartalmazó ingadozó jelet a kis határfrekvenciájú 1/5 feiületáteresztő szűrő különíti 45 el a teljes alapjeltől. Az ingadozó jelösszetevő ezután az 1/6 erősítőbe jut. Az 1/6 erősítése az érzékelő típusnak megfelelően különböző értékre állítható egy belső kapcsolósor segítségével. Az ingadozójel ugyancsak egy l/ kimenő áramkörön keresztül, áramjelként indul a köz- 50 ponti egységhez. A helyi 1/7 stabilizátor a központi egységből jövő tápfeszültséget közvetíti az előerősítő áramköreihez. A leválasztott 1/8 tápegység galvanikus leválasztás esetén szükséges csak, amikor az 1/1 bemenő áramkör független tápfeszültség ellátását biztosítja. 55 Az alapjel-főerősítő /1 bemenő áramköre az áramjelet feszültségjellé alakítja vissza. Kimenetére a /4 kimenő áramkör csatlakozik. A /5 vezérlő áramkör segítségével vezérelhetők az előerősítőben levő méréshatár beállító reed-relay-k. 60 Az ingadozójel-főerősítő az 5/1 bemenő áramkörrel kezdődik. tt az áramjel feszültségjellé alakul vissza. Az 5/2 aluláteresztő szűrővel az aktuális feladatnak megfelelően kiszűrhetők a felesleges magasabb frekvenciák. tt várhatóan ritkán van szükség változtatásra, ezért a 65 frekvenciahatár beállítására belső kapcsolósor szolgál. 2-2-
1 186 651 2 Az 5/ erősítő kívülről kezelhető fokozatkapcsoló segítségével az adatjelfeldolgozó berendezésnek megfelelő erősítéssel működtethető. A kétkimenetű 5/4 kimenő áramkör egyik kimenete az ún. mérőkimenet, a másik, az ellenőrző kimenet mérés, ill. adatgyűjtés közbeni 5 zavartalan jelvizsgálatot tesz lehetővé. A 2. ábrán a frekvenciajel-feldolgozó diagnosztikai mérőlánc vázlata látható. Az eredeti érzékelőjel írekvenciajellé alakításának előnye az, hogy bizonyos határig a távolságtól teljesen függetlenül továbbítható az átlag- 10 érték és az ingadozásinformáció. A 2/1 leválasztó egységből, a 2/2 kimenő áramkörből és a 2/7 stabilizátorból álló előerősítő jellegű frekvenciajelcsatoló egységben tehát csak a csatlakoztatást és a jeltovábbítást kell megoldani. A 2/1 leválasztó egység galvanikus leválasztást 15 biztosít a jelforrás és a diagnosztikai mérőlánc között. A 2/2 kimenő áramkör alkalmas a hosszú kábel meghajtására. A helyi 2/7 stabilizátor a központi egységből jövő tápfeszültséget közvetíti a csatoló egységhez. Frekvenciajelek esetében a szokásos alapjel főerősítő helyett a 4/1 20 bemenő áramkörből, a 4/2 frekvencia-feszültség átalakítóból, a 4/ alapjel kimenő áramkörből, a 4/5 felüláteresztő szűrőből és a 4/6 erősítőből álló frekvencia-analóg átalakító fogadja az alapjelet a központi egységben. Felépítése teljesen azonos az analóg mérőlánc előerő- 25 sítőjének felépítésével, feladata is azonos. A 4/1 bemenő áramkör ha nem is közvetlenül, de változatlan formában fogadja a jelforrásból jövő frekvenciajelet. A 4/2 frekvencia-feszültség átalakítóban történik a frekvencia-feszültség átalakítás. Az átalakítási tényező, 0 vagyis a méréshatár az előlapról kezelhető fokozatkapcsolóval változtatható. A 4/ alapjel kimenő áramkör közvetlenül szolgálja az ellenőrzést, ebben a tekintetben azonos az 1. ábrán látható /4 kimenő áramkörrel. A 4/5 felüláteresztő szűrő az ingadozójel leválasztását szolgálja, amelynek kimenetére a 4/6 erősítő csatlakozik. Az ingadozójel-fó'erősítő ( a frekvencia-analóg átalakító mellett helyezkedik el. így természetesen szükségtelen az áramjellé alakítás. A frekvencia-analóg átalakítónál nincs is áramjel kimenet, az ingadozó jel erősítés után belső 40 kábelezéssel kerül át az ingadozójel fó'erősító'be. Az 5/1 bemenő áramkörből, az 5/2 aluláteresztő szűrőből, az 5/ erősítőből és az 5/4 kimenő áramkörből álló ingadozójel-főeró'sítő azonos az 1.ábrán látható, azonos számokat viselő egységgel. Jelen esetben azonban az 5/1 45 bemenő áramkör kikerülésével csatolódik be az ingadozó-jel, hiszen nem kell áramjelből visszaalakítani feszültségjellé. Az ingadozójel-főerősítő, illetve a frekvenciaanalóg átalakító egységeit itt is a 12 stabilizátor látja el tápfeszültséggel. 50 Az egész diagnosztikai mérőlánc rendszer vázlata a. ábrán látható. Az 1 előerősítők csoportjai egy-egy ' érzékelő fajtához csatlakoznak. Az előerősítők egy csoportjához a központi egységben a alapjel-főerősítő- 5 ingadozójel-főerősítő párok csoportja tartozik. 55 A alapjel-főerősítőkből belső kábelezéssel a 7 átlagérték-mérő egységbe jutnak az alapjelek. Az alapjelek hozzáférhetők a alapjel-főerősítő egységek előlapján levő ellenőrző kimeneteknél is. Az 5 ingadozójel-főerősítők kimenőjelei belső kábelezéssel egyrészt a 8 RMS-mé- 60 rő egységbe jutnak, másrészt csoportonként a főerősítőkef tartalmazd (lók szöldn függőleges sorban elhelyezett db ábra 6 mérőkimenetekhez. Az 5 ingadozójel főerősítők előlapján is megtalálhatók az ellenőrző kimenetek. A 2 frekvenciajel-csatoló egységek csoportjától a 4 frekvenciaanalóg-átalakító - 5 ingadozójel-főerősítőpár 4 frekvenciaanalóg átalakítójához indulnak a frekvenciajelek. A 4 frekvencia-analóg átalakító egységektől az alapjelek ugyanúgy, mint a alapjel-főerősítőkből, a 7 átlagértékmérő egységbe jutnak belső kábelezésen keresztül. A 4 frekvencia-analóg átalakító ezenkívül a 9 frekvenciamérő egységbe jutnak a frekvenciajelek. Az 5 ingadozójel-főerősítők a bizonyos mértékben már erősített ingadozó jelét a 4 frekvencia-analóg átalakítótól kapják. Ettől eltekintve a fentebb mondottak mindenben érvényesek az itteni 5 ingadozójel-főerősítőkre is. A 7 átlagértékmérő egység a 8 RMS-mérő egység és a 9 frekvenciamérő egység egy műszerfiókban egymás mellett helyezkedik el. Külső felépítésük azonos, LED számk jelző mutatja az éppen mért értéket. A mérendő mérőlánc kiválasztására két nyomógombsor szolgál. Az egyik nyomógombsor a csoportot, a másik a csoporton beiüli sorszámot választja ki. Egy harmadik nyomógombsor a műszer érzékenységének beállítására, illetve a 8 RMS-mérőegységnél egy alsó és egy felső frekvencíahatár beállítására szolgál. A mérőlánc-csoportok helyett mindegyik műszernél kiválasztható az előlapon elhelyezett bemeneti csatlakozó is, külső jel mérésére. A alapjel-főerősítő, a 4 frekvencia-analóg átalakító és az 5 ingadozójel-főerősítő előlapjain levő ellenőrző kimeneteken kivezetett jelek külső kábelösszeköttetés segítségével a 10 akusztikus és/vagy 11 vizuális monitorhoz vezethetők. Ezek az egységek további lehetőséget biztosítanak a jelek ellenőrzésére, megfigyelésére. Szabadalmi igénypontok 1. Atomerőművi reaktordiagnosztikái mérőlánc rendszer, amely érzékelők és kiértékelő-kijelző egységek összekötésére kábelt és erősítőt tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a mérőlánc erősítője alapjelet és ingadozó jelösszetevőt szétválasztó előerősítőkkel (1) rendelkezik, amelyek kimentei alapjel-főerősítők (), ill. ingadozójelfőerősítők (5) bemenetére csatlakoznak, továbbá az alapjel-főerősítők () kimenete átlagérték-mérő egységre (7) van kapcsolva, az ingadozójel-főerősítők (5) kimenete pedig RMS-mérő egységgel (8) és mérőkimenetekkel (6) van összekötve. 2. Az 1. igénypont szerinti mérőlánc rendszer, azzal jellemezve, hogy frekvenciajel-csatoló egységeket (2) tartalmaz, amelyek kimenete frekvencia-analóg átalakítók (4) bemenetére van kapcsolva, a frekvencia-analóg átalakítók (4) alapjel-kimenetei az átlagérték-mérő egységgel (7), frekvencia-kimenetei frekvenciamérő egységgel (9), mgadozójelkimenetei pedig az ingadozójel-főerősítők (5) bemenetével vannak összekötve.. A 2. igénypont szerinti mérőlánc rendszer, azzal jellemezve, hogy az alapjel-főerősítők (), a frekvenciaanalóg átalakítók (4) és az ingadozójel-főerősítők (5) ellenőrző kimenetekkel rendelkeznek, amelyek akusztikus és/vagy vizuális monitor (10, 11) bemenetével vannak összekötve.
186 651 NSZ0 4 : G 21 C 17/00
186 651 NSZ<V. G 21 C 17/00 LT m LTÍ c VJ L n LTl CNJ " ' Ln 1 Kiadja az Országos Találmányi Hivatal A kiadásért felel: limer Zoltán osztályvezető Megjelent: a Műszaki Könyvkiadó gondozásában COPYLUX Nyomdaipari és Sokszorosító Kisszövetkezet -5-
NSZ0 4 :G 21 C 17/00 10 11 7 8 1 1 TT TT 1 j T 1 1 1 TV TT TT M JUL i n rz L X 11 TL n D 5 T 1 U 1 1 TV TV TV TT TV E X m XL ÉW1 X 5 rj j oo i ON 1 1 1 1 1 1 TV TC TC TC Tt Tt 2 2 2 2 2 2 ^ ^ - - JUL r CX JJ_ R 4 5 i n 4 n 2 T T T J