автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение точности преобразования теплофизических параметров в системах управления ядерными энергетическими установками

На правах рукописи

Пахоменков Юрий Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ЯДЕРНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Специальность 05.13 06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по судостроению)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Федеральном научно-производственном центре

Федеральном государственном унитарном предприятии "Научно-производственное объединение "Аврора" (Санкт-Петербург)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Анисимов В. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лыпарь Ю. И.

кандидат технических наук, ст. науч. сотрудник Барсуков Ю. В.

Ведущая организация: Институт проблем управления РАН

(Москва)

Зашита диссертации состоится «_/7__» МО Я 2005 г., в /4 часов на заседании диссертационного совета Д 411.003.01 при ФГУП «НПО «Аврора» по адресу: 194021, Санкт Петербург, ул. Карбышева 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НПО «Аврора».

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Шалыто А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Улучшение тактико-технических характеристик и безопасности ядерных энергетических установок (ЯЭУ) связано с повышением качества систем управления процессами генерирования, передачи и преобразования тепловой энергии, основные параметры которых называют те-плофизическими. Теплофизические параметры ЯЭУ составляют около 98% параметров ядерного реактора и около 99% параметров паротурбинной установки. Наиболее важными из них являются температуры рабочих сред и плотность нейтронного потока ЯЭУ, пропорциональная тепловыделению в активной зоне ядерного реактора. В частности, в системах управления технологическими процессами ЯЭУ температура теплоносителя первого контура является непосредственно регулируемой величиной, а сигналы плотности нейтронного потока широко применяются при реализации функций аварийной защиты и для улучшения динамических характеристик таких систем.

Повышение точности преобразования теплофизических параметров является одним из факторов повышения безопасности и эффективности конкретных ЯЭУ, и атомной энергетики в целом. Так, например, уменьшение погрешности преобразования температуры теплоносителя первого контура ядерного реактора с четырех до одного градуса Цельсия позволяет увеличить мощность ЯЭУ на 9%. Контроль мощности ЯЭУ в настоящее время осуществляют комбинированным методом, позволяющим обеспечить безопасность реактора при пуске, а также оценивать его тепловой режим при переходных процессах. В соответствии с этим методом, характеризующимся высокой точностью, широким диапазоном и малой инерционностью, мощность ЯЭУ определяют по величине нейтронного потока, а сигналы датчиков, преобразующих плотность нейтронного потока в постоянный ток, корректируют по результатам измерения теплофизи-ческих параметров рабочих сред ЯЭУ.

Требования к точности преобразования теплофизических параметров в системах управления ЯЭУ весьма высоки. В частности, допустимая погрешность преобразования температур может составлять от 0,5 до 3%, а погрешность токовых каналов в различных областях диапазона преобразования может составлять от 1% до 10%. В тоже время, в соответствии с правилами ядерной безопасности допускается реализации основных функций в системах управления, влияющих на безопасность ЯЭУ, лишь средствами аналоговой техники и "жесткой" логики, что существенно ограничивает возможные способы повышения качества таких систем. Развитие элементной базы, вычислительных методов и программного обеспечения является существенной предпосылкой для повышения точности систем управления ЯЭУ путём рационального сочетания схемно-конструктивных и структурно-алгоритмических методов. Однако, создание высокоточных каналов преобразования температуры рабочих сред и плотности нейтронного потока ЯЭУ затрудняется сложностью алгоритмов их проектирования, включающих итерационные и эвристические процедуры. В связи с этим актуальным является поиск относительно простых формализованных методик синтеза таких каналов систем управления ЯЭУ с повышенными

требованиями по точности, а также отличающихся высоким уровнем унификации.

Цель и задачи работы.

Цель работы заключается в создании формализованных методик синтеза, структурно-алгоритмических и схемотехнических решений высокоточных каналов преобразования температуры рабочих сред ЯЭУ и выходных токов датчиков нейтронного потока в системах управления технологическими процессами ЯЭУ. В работе решаются следующие задачи.

1 Построение алгоритмов расчета параметров аппроксимирующих функций и разработка способов их воспроизведения, применяемых при линеаризации характеристик термочувствительных элементов с повышенной точностью.

2. Синтез типовых технических решений, обеспечивающих высокоточную компенсацию влияния параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ, характеризующихся улучшенными эксплуатационными свойствами.

3 Разработки структурных решений, обеспечивающих уменьшение температурного дрейфа выходного сигнала преобразователей тока с логарифмической функцией преобразования, предназначенных для систем управления ЯЭУ при пуске.

4 Разработки структурно-алгоритмических и схемотехнических решений многодиапазонных преобразователей малых токов, обеспечивающих повышение точности систем управления ЯЭУ в процессе изменения мощности.

Новые научные результаты. 1. Предложены аппроксимирующие функции и алгоритмы расчета их параметров, а также способы воспроизведения этих функций при линеаризации характеристик термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей с повышенной точностью.

2 Предложены технические решения, обеспечивающие высокоточную компенсацию влияния параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ.

3. Разработаны структурно-алгоритмические и схемотехнические решения преобразователей малых токов, рекомендации по расчету их параметров и регулированию с учетом температурного дрейфа, обеспечивающие повышение точности и улучшение эксплуатационных характеристик систем управления ЯЭУ.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- алгоритмы расчета параметров аппроксимирующих функций, применяемых при линеаризации номинальных статических характеристик термочувствительных элементов;

- технические решения, обеспечивающие компенсацию влияния неинформативных параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ;

- структурные, алгоритмические и схемотехнические решения высокоточных преобразователей выходных токов датчиков нейтронного потока для

систем управления ЯЭУ, рекомендации по расчету их параметров и регулированию с учетом температурного дрейфа Практическая ценность. На основе научных результатов, полученных в диссертационной работе, разработаны формализованные методики синтеза, структурные, алгоритмические и схемотехнические решения высокоточных каналов преобразования температур рабочих сред ЯЭУ, позволяющие повысить точность поддержания требуемого теплового режима активной зоны ядерного реактора Построены расчетные соотношения и предложено схемотехническое решение высокоточного преобразователя тока с логарифмической функцией преобразования, позволяющее повысить точность контроля мощности ЯЭУ в процессе пуска Разработаны типовые технические решения и формализованные методики синтеза многодиапазонных преобразователей малых токов, способствующие повышению точности предупредительной и аварийной защиты по превышению уровня мощности в системах управления ЯЭУ Результаты работы внедрены в ФГУП "НПО "Аврора" при разработке системы аварийной защиты второго энергоблока Ленинградской атомной электростанции, системы управления газотурбинными энергетическими установками типа М36Э, а также ряда систем управления технологическими процессами ЯЭУ

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на научно-технических конференциях "Проблемы комплексной автоматизации судовых технических средств" (Л, 1992). "Проблемы комплексной автоматизации судовых технических средств" (Л, 1995) и "Проблемы создания систем управления и обработки информации" (СПб, 2000)

Публикации. По теме диссертации опубликовано девять статей и получено три патента Российской Федерации

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 134 наименования, и двух приложений Основная часть работы изложена на 149 страницах, содержит 34 рисунка и 26 таблиц

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи, которые необходимо решить для ее достижения, а также приведены основные положения, выносимые на защиту, и сведения о научной новизне, практической ценности, внедрении и апробации результатов работы

В первой главе на основе анализа литературы рассмотрены пути повышения точности преобразования температур рабочих сред ЯЭУ и выходных токов датчиков нейтронного потока Приведены схемы классификации систем управления ЯЭУ, а также функциональных групп и элементов систем управления, влияющих на безопасность ЯЭУ Отмечено, что системы управления ЯЭУ характеризуются рядом особенностей, обусловленных повышенной опасностью объекта управления и высокой интенсивностью дестабилизирующих факторов В частности, для систем управления, влияющих на безопасность ЯЭУ, нормативными документами установлены основополагающие принципы проектирования, в соответствии с которыми реализация функций защиты осуществляется

только на основе апробированных технических решений и элементной базы средствами аналоговой техники и "жесткой" логики При этом априорную оценку качества каналов преобразования теплофизических параметров выполняют с доверительной вероятностью, равной единице, при наиболее неблагоприятных режимах и условиях. Анализ отмеченных особенностей каналов преобразования температуры, построенных на основе термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей (термопар), а также преобразователей токов датчиков нейтронного потока позволил наметить для дальнейшего исследования методы линеаризации номинальных статических характеристик датчиков температуры, компенсации влияния параметров их интерфейсных цепей, а также уменьшения дополнительной погрешности преобразователей малых токов.

В результате исследования этих методов повышения точности установлено, что известные методы синтеза, структурно-алгоритмические и схемотехнические решения каналов преобразования температуры и малых токов не в полной мере удовлетворяют возросшим требованиям по точности, стабильности и технологичности, предъявляемым к системам управления ЯЭУ.

Вторая глава работы посвящена разработке высокоточных каналов преобразования температуры в системах управления ЯЭУ.

С целью снижения трудоемкости разработки технических решений, предназначенных для высокоточной линеаризации характеристик датчиков температуры, поставлена задача расчета оптимального вектора (матрицы) aopi параметров аппроксимирующей функции из заданного класса функций и значения погрешности воспроизведения е в зависимости от максимального значения преобразуемой температуры Т. Решение поставленной задачи включает следующие этапы.

1. Для каждого значения максимальной преобразуемой температуры Т в диапазоне [Tmm , rmaj] с шагом AT определяются компоненты в е к т озр^ь и соответствующее значение погрешности воспроизведения е, обеспечивающие в диапазоне преобразуемой температуры 0<t<T выполнение условия

a0PT = aigmm{q(a)} , (1)

где а - вектор (матрица) параметров аппроксимирующей функции; q(a) оценочный функционал (или "критерий").

2. По результатам расчетов, выполненных на первом этапе, строятся формулы, описывающие траекторию оптимальной точки в пространстве параметров аппроксимирующей функции при изменении Т.

Выбор класса аппроксимирующих функций осуществляется с учетом предполагаемого способа их воспроизведения. Наиболее высокой точностью отличается программная реализация функциональных преобразований. Однако в соответствии с правилами ядерной безопасности в системах управления, оказывающих существенное влияние на безопасность ЯЭУ, функциональные преобразования выполняют аппаратными средствами, характеризующимися более высокой надежностью. Поэтому при линеаризации характеристик датчиков температуры в управляющих и защитных системах управления ЯЭУ

температуры в управляющих и защитных системах управления ЯЭУ предпочтительны наиболее простые аппроксимирующие функции.

В частности, при линеаризации характеристик платиновых и никелевых термопреобразователей сопротивления с помощью дробно-линейной функции f{t,a) = 1(Г3 -а0 '//(1 + 10-4 -ах -t) критерий (1) описывается выражениями

j?(a) = max{|r(f,a)|}, ^

информативная составляющая статической характеристики термопреобразователя сопротивления. На первом этапе решения задачи (1) с критерием (2) применен итерационный алгоритм Ремеза. При этом значения аргумента, соответствующие глобальному максимуму функции вычислялись методом сканирования по переменной t с шагом dt = l°C, а решение системы уравнений Чебышевской аппроксимации выполнено модифицированным методом Ньютона-Канторовича. В результате расчетов при значениях Т от 10°С до 600°С для платиновых и от 10°С до 150°С для никелевых термопреобразователей сопротивления построены зависимости от величины Т погрешностей воспроизведения графики которых показаны на рис. 1 (соответственно линии 1 и 2), а также компонент вектора аОРТ И значений температуры ТАпТв, удовлетворяющих условию г(ТА, а0РТ ) = г(Тв, а0РТ ) = 0.

е(Т), %

0.045 0.030 0.015

200 400 Г, °С

Рис.1. Графики погрешности воспроизведения характеристик термопреобразователей сопротивления

С целью повышения точности аппаратной линеаризации характеристик термоэлектрических преобразователей (термопар) предложена непрерывная ап-проксимируюгцая функция, соответствующая выражению

F(Xia) = f^FXx,a{,)) , (3)

где - столбец матрицы а с номером - слагаемые, зависящие

только от аргумента столбца матрицы

Оптимизация функции (3) в пространстве параметров заключается в решении задачи (1) в диапазоне О<1<Т для каждого значения ¡ = 0,1,2,..., М и следующего критерия

д(а{Ь = ым\(-&кт),а{к))\, (4)

где ДО - термоэдс.

При этом погрешность воспроизведения составляет г1=д(аорТ). Построены функции (3), сочетающие применение глобальной дробно-линейной или квадратичной функции с коррекцией остаточной нелинейности при помощи кусочно-линейной функции в соответствии с выражениями

где //(/ ^ а2 п, ^271-1 > 0) - функция, принимающая значения ^„.у и 0 соответственно при условиях х £ а2п И1< аг-п > ^ - количество звеньев функции (7).

В результате решения задач (1,4) при значениях Т от 100°С до 600°С для хромель-копелевой термопары и от 100°С до 1000°С для хромель-алюмелевой термопары построены зависимости оптимальных значений параметров функций (3, 5...7) и погрешностей воспроизведения с0 и Е] от величины Т. Установлено, что для успешной линеаризации характеристики хромель-копелевой термопары достаточно трехзвенной функции (7), а для хромель-алюмелевой термопары значение N в зависимости от величины Т изменяется от трех до пяти. При этом оптимизация аппроксимирующих функций (5, 6) выполнена с помощью алгоритма Ремеза, а оптимизация функции (7) - на основе сочетания метода сканирования по переменной методом "сопряженных градиентов" в пространстве параметров аппроксимирующей функции. Графики погрешностей е = е0(Т') и е = £! (Г) для функций (5,7) и хромель-копелевой термопары приведены на рис. 2 а (линии 2 и 3), где также показана зависимость инструментальной погрешности этой термопары (линия 1). Аналогичные графики для хромель-алюмелевой термопары показаны на рис. 2. б. На практике воспроизведение функций (3) аппаратными средствами удобно осуществлять с помощью функциональных преобразователей информации, построенных на основе параллельного включения нелинейных элементов, характеристики которых описываются формулами (5...7), а выходные сигналы нелинейных элементов суммируются. Примеры каналов преобразования температуры, построенных с применением таких функциональных преобразователей приведены в диссертации. Таким образом, как следует из рис. 1 и рис. 2, предложенные алгоритмы синтеза аппроксимирующих функций позволяют проектировать каналы преобразования температуры в системах управления ЯЭУ, осуществляющие высокоточную линеаризацию характеристик термочувствительных элементов.

Рис.2. Графики погрешностей воспроизведения характеристик термоэлектрических преобразователей

С целью оптимизации программных средств, осуществляющих линеаризацию характеристик термопар с погрешностью воспроизведения, не превышающей заданного значения, в системах управления, не оказывающих существенного влияния на безопасность ЯЭУ, построены сегментные функции

АМ

где N - количество сегментов; - локальная аппроксимирующая

функция. При этом область [0 , Е(Т)] разделена на сегменты [ а3 п , а3 „+1 ], где я3 0 =0, а3 Лг_, = £'(7'). Оптимальные значения параметров функции (8), при минимальном количестве сегментов, соответствуют решению задач

где я = 0,1Д...,ЛГ-1 - номер с е г м егнУ =^0; - начальное значение аппроксимирующей функции.

В процессе оптимизации определяется максимальный размер каждого сегмента, удовлетворяющий заданной погрешности, причем координаты конца каждого звена аппроксимирующей функции являются координатами начала следующего звена. С учетом ограничения возможных способов решения задачи (9), связанного с изломами поверхностей уровня целевых функций и,, текущее

значение целевой функции вычислялось методом сканирования по переменной Оптимизация в пространстве параметров осуществлялась для кусочно-линейной функции методом "золотого сечения", а для других локальных функций методом "конфигураций Хука-Дживса". В результате решения задач (9) по-

строены оптимальные кусочно-линейные, кусочно-квадратичные и сегментные дробно-линейные функции (8), предназначенные для линеаризации характеристик хромель-копелевых и хромель-алюмелевых термопар с погрешностью воспроизведения | е |< 0 25 °С соответственно при значениях Т < 600 °С и 7'<800оС Предложена методика выбора аппроксимирующей функции при программной линеаризации характеристик термопар на основе сравнения временных затрат, а также требуемого объема памяти при воспроизведении функций (8) Практическое применение предложенной методики позволяет в каждом конкретном случае создавать программы, с высокой эффективностью осуществляющие линеаризацию характеристик термоэлектрических преобразователей

С целью уменьшения дестабилизирующего воздействия температуры свободных концов хромель-копелевых и хромель-алюмелевых термоэлектрических преобразователей (tiK) в системах управления ЯЭУ выполнена оптимизация устройств, осуществляющих компенсацию влияния этой температуры (далее - "устройства компенсации"), построенных на основе платиновых термопреобразователей сопротивления и интегральных датчиков температуры В качестве выходного сигнала термопреобразователя принята информативная составляющая его характеристики x(tCK), а выходной сигнал интегральных датчиков темперагуры принят равным При этом для известных характеристик термопар функции преобразования датчика температуры и устройств компенсации при условии

требуется определить оптимальное значение вектора которое в диапазоне является решением задачи

Ъоп = arg min {шах | F(x(t),b) - E{t) |} (10)

Для устройств компенсации с термопреобразователями сопротивления рассматривались квадратичная и дробно-линейная функции преобразования Установлено, что для интегральных датчиков температуры применение трех-звенной кусочно-линейной функции преобразования позволяет реализовать высокоточное унифицированное устройство компенсации влияния температуры свободных концов хромель-копелевых и хромель-алюмелевых термопар (соответственно термопары типов L и К) Таким образом, в результате решения задачи (10) при минимальном значении температуры свободных концов tmm , составляющем минус 10°С или 0°С, и максимальном значении этой температуры tmax, достигающем 50°С, 60°С и 70°С, получены значения параметров устройств компенсации, существенно облегчающие их построение с предельно малой методической погрешностью Описаны типовые технические решения каналов преобразования температуры, реализованных с применением таких устройств, и характеризующихся высокой точностью, симметрией входных цепей вторичного преобразователя, простой технической реализацией и удобством эксплуатации Вопросы уменьшения влияния линий связи и коммутационных элементов исследованы для температурных каналов, в которых термопреобразователи сопротивления подключены с помощью трехпроводной линии связи или четы-рехпроводной линии связи с компенсирующими проводниками При этом в вы-

ходном напряжении вторичного преобразователя наряду с полезной составляющей и„им(() присутствует погрешноствдбусловленная разноствю сопротивлений проводников линии связи. Предложен метод формирования компенсирующего сигнала Ь'(Щ, где N - код компенсации. Получены расчетные соотношения и описан алгоритм практического определения значения Ы, обеспечивающего взаимную компенсацию второго и третьего слагаемых в формуле

и(1) = ином (0 + е, + и(Щ. Описано применение генератора прямоугольных импульсов с трансформаторным выходом для формирования тока, протекающего через коммутационные элементы и превышающего минимальное допустимое для них значение. В результате практического применения разработанных технических решений, не содержащих индивидуальных элементов, наряду с повышением точности преобразования температуры достигается повышение технологичности и эксплуатационных свойств температурных каналов систем управления ЯЭУ за счет уменьшения количества типономиналов запасных блоков и упрощения процесса их наладки при монтаже на объекте

Предложены формализованные методики синтеза высокоточных температурных каналов, построенных на основе термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления, с аппаратной линеаризацией характеристик датчиков температуры и компенсацией влияния интерфейсных цепей термочувствительных элементов, а также рекомендации по организации функционального контроля таких каналов в системах управления ЯЭУ. Приведен пример температурного канала, в состав которого входят четыре термопары, датчик температуры свободных концов термопар размещенный в компенсационной соединительной коробке, вторичный преобразователь и технологический контроллер, включающий аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, контроллеры стандартных интерфейсов и другие элементы Вторичный преобразователь осуществляет усиление термоэдс и компенсацию влияния температуры 1Ск- Линеаризация характеристик термопар при формировании сигналов аварийной защиты осуществляется во вторичном преобразователе с помощью аналоговых нелинейных элементов, построенных с применением функции (3). Формирование сигналов, предназначенных для других подсистем, выполняется в микроконтроллере. Алгоритм расчета среднего значения температуры теплоносителя и тепловой мощности ЯЭУ включает процедуру инициализации, при которой регистры, порты и таймеры технологического контроллера устанавливаются в исходное состояние, и программу, работающую в режиме непрерывного цикла. При этом выполняются следующие операции.

1. Ввод и анализ логических сигналов, определяющих режим работы канала.

2. Аналого-цифровое преобразование, усреднение по времени, а также аддитивную и мультипликативную коррекцию выходных напряжений вторичного преобразователя, пропорциональных значениям термоэдс, приведенным к значению 1СК = О °С.

3. Расчет фактических значений каждой преобразуемой температуры путем линеаризации характеристик термоэлектрических преобразователей с помощью формулы (8).

4. Индивидуальную коррекцию погрешности термоэлектрических преобразователей.

5. Расчет значения тепловой мощности ЯЭУ и формирование сигнала о превышении средним значением температуры заданной уставки, а также вывод сформированных сигналов посредством стандартного интерфейса.

В режиме функционального контроля осуществляется аналого-цифровое преобразование выходных напряжений вторичного преобразователя, соответствующих нулевым и эталонным значениям его входных сигналов, расчет аддитивной и мультипликативной поправок, а также принимается решение о неисправности канала преобразования. В результате программной реализации функциональных преобразований, связанных с линеаризацией характеристик датчиков температуры и коррекцией погрешности температурных каналов, наряду с повышением точности обеспечивается взаимозаменяемость аппаратуры систем управления и повышение эффективности контроля. Таким образом, практическое применение предложенных формализованных методик синтеза и типовых технических решений температурных каналов систем управления ЯЭУ позволяет создавать такие системы с улучшенными технико-экономическими показателями.

Третья глава работы посвящена разработке высокоточных преобразователей выходных токов датчиков нейтронного потока в системах управления ЯЭУ. Для многодиапазонных преобразователей с линейной функцией преобразования и последовательным включением нелинейных датчиков тока в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя разработан способ уменьшения нелинейности и мультипликативной погрешности с применением аппаратурной избыточности. При этом на каждом выходе преобразователя тока напряжения 11вых соответствует решению системы уравнений ид=¥(1,(ос,Хд),

\1ы >'ос > Хм), (П)

Рвых - 1м 'Кпр >

где - коэффициент преобразования тока в напряжение; - ток, протекающий в модели датчика тока; - векторы параметров датчика тока и его модели; - температура окружающей среды; Щ - падение напряжения на датчике тока; - функция преобразования датчика тока;

При этом наличие у функций преобразования датчиков тока и их моделей области насыщения позволяет эффективно использовать диапазон выходного напряжения операционного усилителя. Как следует из формул (11), если датчики тока и их модели идентичны то выходное напряжение преобразователя составляет В соответствии с предложенным спо-

собом уменьшения температурных погрешностей разработан многодиапазонный преобразователь тока, в котором нелинейные датчики тока и их модели реализованы на основе параллельного соединения резисторов и попарно согласованных р-п переходов. При этом наряду с повышением точности обеспечивается повышение технологичности преобразователя тока. Указанные преимущества разработанного преобразователя достигаются ценой увеличения объема аппаратуры, но при современном развитии интегральной технологии это не имеет существенного значения. Поскольку описанным способом компенсируются только нелинейность и мультипликативная составляющая погрешности по каждому выходу преобразователя тока с линейной функцией преобразования, то с целью получения наиболее точной и достоверной информации о плотности нейтронного потока требуется применение структурно-алгоритмических методов, направленных на уменьшение других составляющих погрешности преобразователей тока, в частности, на уменьшение аддитивных составляющих погрешности преобразования, обусловленных напряжениями смещения нуля и входными токами операционных усилителей, а также токами утечки по элементам конструкции. Аддитивная составляющая погрешности преобразования при номинальных условиях уменьшается до пренебрежимо малых значений в процессе регулирования. В этом случае существенной оказывается температурная составляющая погрешности, которую можно описать выражением

Аи0 = Я'г/ + И'2-Е(1) , (12)

где - отклонение температуры окружающей среды

от номинального значения; а - показатель увеличения входных токов операционного усилителя при повышении температуры окружающей среды; IV/, коэффициенты, фактические значения которых неизвестны.

С целью уменьшения погрешности (12) в состав токового канала системы управления ЯЭУ введено устройство коррекции температурного дрейфа, построенное в соответствии с принципом компенсации влияния температуры "по возмущению", включающее датчик температуры окружающей среды и формирователь компенсирующего напряжения -функция преобразования формирователя; а - вектор параметров. В процессе коррекции напряжение Vк суммируется с каждым из выходных напряжений преобразователя тока с соответствующими коэффициентами. Задача расчета значений компонент вектора обеспечивающего наиболее точную коррекцию напряжения (12), приводится к виду

а0РГ = а^тшп{тах | ^(7) - хЦ,а) ¡} . (13)

Для оптимального регулирования формирователя необходим расчет вектора Тг, инвариантного параметрам IV/, и компоненты которого удовлетворяют условию ^(Г-) - х(Гг, а0РТ) = 0. Для решения задачи (13) при -10 °С < 1Ж < 70 °С был применен алгоритм, сочетающий метод сканирования по переменной и метод "сопряженных градиентов" в пространстве компонент вектора а. В результате расчетов для линейной, двухзвенной кусочно-линейной и дробно-линейной функций получены значения аорт и Тг, обеспечивающие зависимости

погрешности компенсации аддитивного температурного дрейфа выходного сигнала преобразователя тока /"(/) = F(t)- x(t, а), графики которых показаны на рис 3 (линии 1-3)

•15 0 5 25

Рис 3 Графики погрешности компенсации аддитивного температурного дрейфа выходного сигнала преобразователя тока

Показано, что применение этих функций преобразования формирователя уменьшает аддитивную температурную погрешность преобразования тока соответственно в2 4, 46н179 раз Построен алгоритм установки значений 1¥\ и для конкретного канала преобразования тока из условия равенства нулю начального смещения его выходного сигнала в точках Тг Приведен пример канала преобразования тока, включающего устройство компенсации температурного дрейфа с линейной функцией преобразования, и описан алгоритм его регулирования Рассмотренный метод компенсации аддитивного температурного дрейфа выходных сигналов преобразователей тока может применяться и в каналах преобразования других параметров и при других диапазонах изменения температуры окружающей среды

Предложено структурное решение для повышения точности преобразователей тока с логарифмической функцией преобразования, в которых сигнал, пропорциональный разности напряжений на р-п переходах совмещенных в одном кристалле логарифмирующего и компенсирующего транзисторов, наряду с составляющей, пропорциональной логарифму преобразуемого тока /, характеризуется температурной погрешностью в соответствии с выражением

где 7я - номинальное значение температуры окружающей среды, °К, '= 'ОС + 273-Тц - изменение температуры окружающей среды, В/ , - постоянные коэффициенты В разработанном преобразователе тока, включающем логарифмирующий и компенсирующий транзисторы, в качестве датчика температуры применен компенсирующий ранзистор Формирование напряжения термокомпенсации осуществляется при помощи включенных последовательно нелинейного элемента, перемножителя сигналов и сумматора Напряжение, формируемое нелинейным элементом, составляет

постоянный коэффициент. При этом напряжение на выходе перемножителя сигналов составляет Иъ = Кпс •[/, - Иг, где Кпс - коэффициент передачи перемножителя. Выходной сигнал преобразователя тока (на выходе сумматора) ивых = их~иг при условии Кпс-В2-1 соответствует выражению

ивых=ВгТнМВ2-1). (15)

Как следует из выражений (14, 15), предложенное техническое решение обеспечивает повышение точности преобразователей тока с логарифмической функцией преобразования, предназначенных для систем управления ЯЭУ. При этом преобразователь тока построен без применения термопреобразователя сопротивления и характеризуется улучшенной технологичностью, что облегчает его реализацию средствами интегральной технологии.

Разработаны формализованные методики синтеза высокоточных каналов преобразования выходных токов датчиков нейтронного потока с линейной и логарифмической функциями преобразования. Приведен пример токового канала, в состав которого входят датчик нейтронного потока, многодиапазонный вторичный преобразователь тока и вычислительное устройство, включающее технологический контроллер и устройство восстановления информации. Вторичный преобразователь формирует две группы выходных напряжений, пропорциональных току датчика нейтронного потока, и напряжение, связанное с преобразуемым током логарифмической зависимостью, которое, в соответствии с правилами ядерной безопасности, вместе с напряжениями первой группы поступает в блоки, реализующие функции аварийной защиты ЯЭУ. Напряжения второй группы поступают в вычислительное устройство, функционирование которого осуществляется по алгоритму, включающему процедуру инициализации, при которой элементы технологического контроллера устанавливаются в исходное состояние, и осуществляется запись начального значения сигнала коррекции, а также программу, выполняющую следующие операции.

1. Аналого-цифровое преобразование выходных напряжений вторичного преобразователя, а также ввод сигнала мощности ЯЭУ (0), представленного в цифровой или аналоговой форме.

2. Ввод и трансляцию на соответствующий вход вторичного преобразователя кода компенсации ложного входного сигнала, обусловленного активацией датчика нейтронного потока.

3. Ввод и анализ сигналов функционального контроля, а также сигналов, сформированных устройством восстановления информации и внешних логических сигналов, определяющих режим работы устройства.

4. Формирование кодового эквивалента плотности нейтронного потока (Л^), соответствующего активному выходному сигналу вторичного преобразователя, и его мультипликативную коррекцию в соответствии с выражением

- фактическое значение плотности нейтронного потока; - сигнал коррекции.

5. Модификация сигнала коррекции с помощью рекуррентной формулы

- параметр, определяющий скорость изменения сигнала коррекции.

6. Вывод сформированных сигналов посредством стандартного интерфейса.

С целью повышения помехоустойчивости токового канала в состав вычислительного устройства введено устройство восстановления информации, подобное аналогичным устройствам, применяемым в составе аналого-цифровых интеграторов, которое обеспечивает восстановление сигнала коррекции при сбоях. Дополнительное повышение надежности токового канала достигается с помощью сторожевого таймера, а также за счет функционального контроля, в процессе которого по внешнему логическому сигналу осуществляется проверка фактического значения инструментальной погрешности преобразования, и, при необходимости, формирование признака неисправности. К достоинствам данного технического решения относят принципиальное решение вопроса о взаимном перекрытии смежных поддиапазонов, так как в этой структуре вторичного преобразователя тока каждый предыдущий поддиапазон преобразуемого тока является полностью вложенным во все последующие поддиапазоны. При этом за счет программной реализации ряда преобразований наряду с повышением точности обеспечивается выполнение расширенных функций контроля токового канала. Таким образом, в результате исследования преобразователей выходных токов датчиков нейтронного потока предложены структурно-алгоритмические и схемотехнические решения, а также рекомендации по расчету и регулированию высокоточных токовых каналов систем управления ЯЭУ. отличающихся повышенной технологичностью, что способствует повышению качества предупредительной и аварийной защиты в таких системах управления.

В четвертой главе работы приведены некоторые результаты экспериментальной проверки параметров преобразователей, разработанных при непосредственном участии автора для ряда систем управления, выполненной при их изготовлении, лабораторных и предварительных испытаниях. Эксперименты показали, что практические значения погрешности разработанных каналов преобразования приближаются к потенциально достижимым значениям, определяемым совокупной погрешностью средств измерений, применяемых при проверке. В случае применения более качественных элементов и более точных средств измерений разработанные технические средства обеспечивают дальнейшее повышение точности преобразования теплофизических параметров в системах управления ЯЭУ. Экспериментальная проверка полностью подтвердила результаты теоретических исследований методов и алгоритмов решения прикладных задач, рассмотренных в диссертации, а также правильность предложенных формализованных методик синтеза высокоточных каналов преобразования температуры рабочих сред и плотности нейтронного потока, практическое применение которых в системах управления ЯЭУ способствует оптимизации теплового режима и повышению безопасности таких установок.

В заключении сформулированы основные результаты работы

В приложениях приведены сведения, подтверждающие внедрение результатов работы в промышленность, а также таблицы, содержащие результаты расчётов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны алгоритмы и получены расчетные формулы для оптимальных значений параметров аппроксимирующих функций, применяемых при линеаризации характеристик термочувствительных элементов, а также способы воспроизведения этих функций, обеспечивающие существенное уменьшение влияния нелинейности характеристик датчиков температуры в системах управления ЯЭУ.

2 Построены сегментные аппроксимирующие функции с минимальным количеством сегментов при заданной погрешности воспроизведения характеристик термочувствительных элементов, позволяющие с высокой эффективностью выполнять линеаризацию характеристик термоэлектрических преобразователей в широком диапазоне преобразуемой температуры программными средствами.

3. Предложены типовые технические решения, обеспечивающие компенсацию влияния неинформативных параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов с улучшенными эксплуатационными свойствами, практическое применение которых в сочетании с приведенными выше результатами позволило разработать формализованные методики синтеза высокоточных каналов преобразования температуры в системах управления ЯЭУ, что способствует повышению теплотехнической надёжности активной зоны ядерного реактора.

4. Предложена реализация преобразователя тока с логарифмической функцией преобразования и уменьшенными составляющими температурного дрейфа, отличающаяся повышенной технологичностью, и позволяющая повысить точность контроля мощности ЯЭУв процессе пуска.

5. Разработаны формализованные методики синтеза, схемотехнические и структурно-алгоритмические решения многодиапазонных преобразователей малых токов с повышенной точностью, что способствует повышению точности предупредительной и аварийной защиты по превышению уровня мощности в системах управления ЯЭУ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1. Никулин Э. С, Пахоменков ЮМ. Метод построения низкочастотных генераторов сигналов сложной формы // Судостроительная промышленность. Сер. Автоматика и телемеханика. 1992. Вып. 14, с. 37-48.

2. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. О некоторых методах компенсации изменения температуры свободных концов термопар // Системы управления и обработки информации. 2001. Вып. 3, с. 154-164.

3. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. Об одном методе компенсации температурного дрейфа линейных многодиапазонных электрометрических преобразователей тока // Системы управления и обработки информации. 2002. Вып. 4, с. 111-120.

4 Никулин Э С, Пахоменков Ю М Линеаризация характеристик термопреобразователей сопротивления с применением дробно-линейной функции //Системы управления и обработки информации 2002 Вьнт 5, с 132-142

5 Никулин Э С , Пахоменков Ю М Некоторые вопросы построения и применения многоканальных нормирующих измерительных преобразователей сигналов термопреобразователей сопротивления // Системы управления и обработки информации 2003 Вып 6, с 146-159

6 Пахоменков ЮМ О некоторых алгоритмических методах линеаризации характеристик термопар // системы управления и обработки информации 2003 Вып 6, с 160-170

7 Пахоменков Ю М Об одном аппаратурном методе линеаризации характеристик термопар // Системы управления и обработки информации 2004 Вып 7, с 126-136

8 Никулин Э С , Пахоменков Ю МО функциональном контроле измерительных преобразователей сигналов термопар // Системы управления и обработки информации 2004 Вып 7, с 137-143

9 Никулин Э С , Пахоменков ЮМО построении многоканальных вторичных преобразователей сигналов термопар // Системы управления и обработки информации СПб, 2004 Вып 8, с 134-141

10 Никулин Э С , Пахоменков Ю М Устройство для измерения температуры Патент РФ № 2190198, МПК С01К7/24

11 Никулин Э С , Пахоменков Ю М, Петухов М В Устройство для измерения

и контроля температуры Патент РФ № 2231760, МПК 001К7/16

12 Никулин Э С, Пахоменков Ю М Логарифмический преобразователь Заявка № 2003137038, решение о выдаче патента от 11 01 05

Вклад авторов в работах, написанных в соавторстве, распределен поровну

Подписано к печати "¿4 " МОРТС?_2005 г.

Отпечатано в ФГУП "НПО "Аврора", Тираж 100 экз.

Il

1

939

Введение.

Глава 1 Анализ проблемы повышения точности преобразования теплофи-зических параметров в системах управления ядерными энергетическими установками.

1.1 Анализ путей повышения точности преобразования теплофизи-ческих параметров.

1.1.1 Особенности преобразования теплофизических параметров ядерных энергетических установок.

1.1.2 Выбор методов повышения точности каналов преобразования теплофизических параметров в системах управления ядерными энергетическими установками.

1.2 Методы повышения точности каналов преобразования температуры и плотности нейтронного потока.

1.2.1 Линеаризация характеристик датчиков температуры.

1.2.2 Компенсация влияния температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей.

1.2.3 Уменьшение влияния параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов.

• 1.2.4 Методы повышения точности каналов преобразования выходных токов датчиков нейтронного потока.

Улучшение тактико-технических характеристик ядерных энергетических установок (ЯЭУ) связано с повышением точности систем управления технологическими процессами генерирования, передачи и преобразования тепловой энергии, основные параметры которых называют теплофизическими [1.5]. Особое значение эти вопросы приобретают в задачах обеспечения безопасной, надёжной и безаварийной эксплуатации ЯЭУ, включающих водо-водяной ядерный реактор и паротурбинную установку [2.4]. Теплофизические параметры таких ЯЭУ составляют около 98% параметров ядерного реактора и около 99% параметров паротурбинной установки [6]. Наиболее важными из них являются температуры рабочих сред и элементов конструкции ЯЭУ, давление, расход и уровень теплоносителя, а также плотность нейтронного потока, пропорциональная тепловыделению в активной зоне ядерного реактора [4, 6. 11]. Системы управления поддерживают заданное значение мощности ЯЭУ, а также обеспечивают соответствие параметров технологических процессов требованиям теплотехнической надежности. При этом непосредственно регулируемой величиной является средняя температура теплоносителя первого контура, погрешность преобразования которой определяет качество управления ЯЭУ.

Ограничение допустимых значений мощности ЯЭУ с учётом сигналов предупредительной и аварийной защиты является наиболее эффективным средством предотвращения повреждения элементов активной зоны при авариях, связанных с увеличением реактивности или уменьшением расхода теплоносителя. Контроль мощности ЯЭУ, определяющей надёжность активной зоны ядерного реактора, в настоящее время осуществляют комбинированным методом, характеризующимся высокой точностью, широким диапазоном и малой инерционностью [7.9]. В соответствии с этим методом мощность ЯЭУ определяют по величине нейтронного потока в активной зоне реактора, а погрешность датчиков нейтронного потока корректируют в соответствии с результатами измерения теплофизических параметров рабочих сред ЯЭУ. Исключение инерционности температурного канала системы управления достигается с помощью математической модели ЯЭУ, управляемой сигналом, пропорциональным величине плотности нейтронного потока, что позволяет оценивать тепловой режим реактора в процессе изменения его мощности [7, 8, 10, 11]. Управление реактором при пуске ЯЭУ осуществляется с учётом сигнала относительной скорости изменения мощности, формируемого в результате дифференцирования сигнала логарифма мощности. Поэтому высокоточное формирование сигналов мощности в линейном и логарифмическом масштабах является одним из факторов повышения безопасности и надежности ЯЭУ.

Повышение точности систем управления ЯЭУ способствует повышению эффективности, снижению топливной составляющей эксплуатационных расходов и объёма радиоактивных отходов, повышению безопасности ЯЭУ и атомной энергетики в целом [2]. Так, например, уменьшение погрешности преобразования температуры теплоносителя первого контура ядерного реактора с 4 до 1 °С позволяет увеличить мощность ЯЭУ на 9% [12]. Точность систем управления ЯЭУ определяется параметрами каналов преобразования теплофизических параметров, включающих первичные преобразователи, линии связи, а также средства сбора и обработки технологической информации. Находящиеся в эксплуатации системы управления ЯЭУ удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, однако, с учётом возрастающих требований к безопасности и надёжности объекта управления, необходимо повышение их точности и функциональных возможностей [13. 15, 16, 17]. Для преобразования температур в этих системах управления применяют термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи (термопары), отличающиеся нелинейностью статических характеристик, влиянием температуры свободных концов термопар, а также параметров линий связи на результаты преобразования [18]. Контроль нейтронного потока осуществляют с применением ионизационных камер и детекторов прямого заряда, преобразующих плотность нейтронного потока в постоянный ток в широком диапазоне, включающем весьма малые значения (от 1")

10' А). Погрешность таких каналов, называемых также токовыми каналами, существенно зависит от параметров преобразователей выходного тока датчиков нейтронного потока [19.21].

Для повышения точности и расширения функциональных возможностей систем управления ЯЭУ, с учётом реализации защитных функций средствами аналоговой техники и жёсткой логики, целесообразно сочетание традиционных схемно-конструктивных методов со структурно-алгоритмическими методами и программными средствами [17, 22, 23]. Развитие элементной базы, вычислительных методов и программного обеспечения является существенной предпосылкой для реализации такого подхода. Однако, создание высокоточных каналов преобразования температуры рабочих сред и плотности нейтронного потока ЯЭУ затрудняется сложностью алгоритмов их проектирования, включающих итерационные и эвристические процедуры. В связи с этим актуальным является поиск относительно простых формализованных методик синтеза таких каналов систем управления ЯЭУ с повышенными требованиями по точности, а также отличающихся высоким уровнем унификации. Цели и задачи исследования.

Цель работы заключается в создании формализованных методик синтеза, структурно-алгоритмических и схемотехнических решений высокоточных каналов преобразования температуры рабочих сред ЯЭУ и выходных токов датчиков нейтронного потока в системах управления технологическими процессами ЯЭУ. В работе решаются следующие задачи.

1. Построение алгоритмов расчета параметров аппроксимирующих функций и разработка способов их воспроизведения, применяемых при линеаризации характеристик термочувствительных элементов с повышенной точностью.

2. Синтез типовых технических решений, обеспечивающих высокоточную компенсацию влияния параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ, характеризующихся улучшенными эксплуатационными свойствами.

3. Разработки структурных решений, обеспечивающих уменьшение температурного дрейфа выходного сигнала преобразователей тока с логарифмической функцией преобразования, предназначенных для систем управления ЯЭУ при пуске.

4. Разработки структурно-алгоритмических и схемотехнических решений многодиапазонных преобразователей малых токов, обеспечивающих повышение точности систем управления ЯЭУ в процессе изменения мощности.

Новые научные результаты.

1. Предложены аппроксимирующие функции и алгоритмы расчета их параметров, а также способы воспроизведения этих функций при линеаризации характеристик термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобразователей с повышенной точностью.

2. Предложены технические решения, обеспечивающие высокоточную компенсацию влияния параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ.

3. Разработаны структурно-алгоритмические и схемотехнические решения преобразователей малых токов, рекомендации по расчету их параметров и регулированию с учетом температурного дрейфа, обеспечивающие повышение точности и улучшение эксплуатационных характеристик систем управления ЯЭУ.

Практическая ценность.

На основе научных результатов, полученных в диссертационной работе, разработаны формализованные методики синтеза, структурные, алгоритмические и схемотехнические решения высокоточных каналов преобразования температур рабочих сред ЯЭУ, позволяющие повысить точность поддержания требуемого теплового режима активной зоны ядерного реактора. '

Построены расчётные соотношения и предложено схемотехническое решение высокоточного преобразователя тока с логарифмической функцией преобразования, позволяющее повысить точность контроля мощности ЯЭУ в процессе пуска.

Разработаны типовые технические решения и формализованные методики синтеза многодиапазонных преобразователей малых токов, способствующие повышению точности предупредительной и аварийной защиты по превышению уровня мощности в системах управления ЯЭУ.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- алгоритмы расчета параметров аппроксимирующих функций, применяемых при линеаризации номинальных статических характеристик термочувствительных элементов;

- технические решения, обеспечивающие компенсацию влияния неинформативных параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов в системах управления ЯЭУ;

- структурные, алгоритмические и схемотехнические решения высокоточных преобразователей выходных токов датчиков нейтронного потока для систем управления ЯЭУ, рекомендации по расчету их параметров и регулированию с учетом температурного дрейфа.

Практическая реализация результатов работы.

На основе научных результатов, полученных в диссертационной работе, разработаны формализованные методики синтеза, структурные, алгоритмические и схемотехнические решения высокоточных каналов преобразования температур рабочих сред ЯЭУ, позволяющие повысить точность поддержания требуемого теплового режима активной зоны ядерного реактора. Построены расчетные соотношения и предложено схемотехническое решение высокоточного преобразователя тока с логарифмической функцией преобразования, позволяющее повысить точность контроля мощности ЯЭУ в процессе пуска. Разработаны типовые технические решения и формализованные методики синтеза многодиапазонных преобразователей малых токов, способствующие повышению точности предупредительной и аварийной защиты по превышению уровня мощности в системах управления ЯЭУ.

Внедрение результатов работы.

Результаты работы внедрены в ФГУП "НПО "Аврора" при разработке системы аварийной защиты второго энергоблока Ленинградской атомной электростанции, системы управления газотурбинными энергетическими установками типа М36Э, а также ряда систем управления технологическими процессами ЯЭУ. Достоверность результатов настоящей работы подтверждается опытом их применения в системах управления (см. Приложение 1). Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертации докладывались на научно-технических конференциях "Проблемы комплексной автоматизации судовых технических средств" (Л., 1992), "Проблемы комплексной автоматизации судовых технических средств" (Л., 1995) и "Проблемы создания систем управления и обработки информации" (СПб., 2000). Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в работах [24.35], где личный вклад автора в работах, написанных в соавторстве, заключается в следующем:

- разработке аналитических методов синтеза нелинейных сигналов [24];

- разработке структуры и оптимизации функций преобразования устройств компенсации влияния температуры свободных концов термопар [25, 32];

- постановке и решении оптимизационных задач [26];

- синтезе зависимостей оптимальных значений параметров аппроксимирующих функций от максимального значения преобразуемой температуры [27];

- постановке и решении задачи оптимизации модульного состава термометрических приборов и разработке схемотехнического решения вторичных преобразователей сигналов термопреобразователей сопротивления [29];

- разработке структуры канала преобразования температуры [31, 33];

- разработке метода синтеза устройства для измерения и контроля температуры [34];

- разработке структуры и анализе преобразователя тока [35].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований выполнено следующее.

1. Разработаны алгоритмы и получены расчетные формулы для оптимальных значений параметров аппроксимирующих функций, применяемых при линеаризации характеристик датчиков температуры, а также способы воспроизведения этих функций, обеспечивающие существенное уменьшение влияния нелинейности характеристик датчиков температуры в системах управления ЯЭУ.

2. Построены сегментные аппроксимирующие функции с минимальным количеством сегментов при заданной погрешности воспроизведения характеристик термочувствительных элементов, позволяющие с высокой эффективностью выполнять линеаризацию характеристик термоэлектрических преобразователей в широком диапазоне преобразуемой температуры программными средствами.

3. Предложены типовые технические решения, обеспечивающие компенсацию влияния неинформативных параметров интерфейсных цепей термочувствительных элементов с улучшенными эксплуатационными свойствами, практическое применение которых в сочетании с приведенными выше результатами позволило разработать формализованные методики синтеза высокоточных каналов преобразования температуры в системах управления ЯЭУ, что способствует повышению теплотехнической надёжности ЯЭУ.

4. Предложена реализация преобразователя тока с логарифмической функцией преобразования и уменьшенными составляющими температурного дрейфа, отличающаяся повышенной технологичностью, и позволяющая повысить точность контроля мощности ЯЭУ в процессе пуска.

5. Разработаны формализованные методики синтеза, схемотехнические и структурно-алгоритмические решения многодиапазонных преобразователей малых токов с повышенной точностью, что способствует повышению точности предупредительной и аварийной защиты по превышению уровня мощности в системах управления ЯЭУ.

138

1. Лодочкин Б. Тенденции развития корабельных ядерных энергетических установок // Зарубежное военное обозрение. 2003. - №9. - С. 63-65.

2. Болгаров С.П. и др. Особенности АЭУ для перспективных ледоколов // Судостроение. 2003. - №6. - С. 27-31.

3. Кузнецов В.А. Атомные энергетические установки ледоколов 21 века // Судостроение. 2003. - №6. - С. 23-25.

4. Голованов М.Н. и др. Система контроля, управления и диагностики РУ для ВВЭР-1000 // Ядерные информационно-измерительные технологии. -2002.-№6.-С. 9-20.

5. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник. Ба-гдатьев Е. Е. и др.; под ред. Коптева Ю. Н. М.: ИПРЖР, 1998.

6. Лысиков Б.В., Прозоров В.К. Термометрия и расходометрия ядерных реакторов М: Энергоатомиздат, 1985.

7. Шифрин М. Ш. и др. Проектирование автоматических систем управления паротурбинными установками. Л.: Судостроение, 1975.

8. Емельянов И.Я. и др. Управление и безопасность ядерных энергетических реакторов. М: Энергия, 1975.

9. Востоков В.К. и др. Анализ принципов управления зарубежными судовыми атомными энергетическими установками и структур систем управления ими // Вопросы судостроения. Судовая автоматика. 1981. -Вып. 24.-С. 10-19.

10. Системы контроля нейтронного потока для управления и защиты ядерных реакторов. Общие технические требования. ГОСТ 27445-87.

11. Данишевский Б.В. и др. Использование адаптивных контуров регулирования для управления реактором в переходном процессе. // В сб. ВНТО им. акад. А.Н. Крылова. Материалы по обмену опытом. 1986. - Вып. 19.-С. 26-33.

12. Саченко А.А. Методы повышения точности измерения температуры термоэлектрическими преобразователями // Измерения, контроль, автоматизация. 1986. -№2. - С. 14-25.

13. Общие положения обеспечения безопасности ядерных энергетических установок судов. НП 022-2000 - М.: ФНР 2000.

14. Правила ядерной безопасности ядерных энергетических установок судов. НП-029-01 -М.: ФНР 2001.

15. Требования к управляющим системам, важным для безопасности атомных станций. НП 026-2001 - М.: ФНР 2001.

16. Мирошник Ю. М. и др. Управляющая система безопасности АЭС // Ядерные информационно-измерительные технологии. 2004. - №1 (9). — С.17-29.

17. Котельман В.Я., Куритнык И.П. Средства измерения температуры на АЭС // Приборы, средства автоматизации и системы управления. Тематический сборник ТС-6. 1986. - Вып. 5.

18. Графов В.С. и др. Электрометрическая аппаратура в системах защиты и управления атомных реакторов // Измерительная техника. 1982. — №10.-С. 40-42.

19. Малышев Е.К. и др. Газоразрядные детекторы для контроля ядерных реакторов -М.: Энергоиздат, 1991.

20. Розенблюм Н. Д., Мительман М. Г. Детекторы прямого заряда для измерения мощных потоков нейтронов. Доклад №51. М.: ВЭЛК, 1977.

21. Корчнов Ю.Н. и др. Универсальный модуль сопряжения датчиков внут-риреакторных измерений с компьютером // Датчики и системы. -2003. -№7.-С. 38-41.

22. Мякишев Д.В. и др. Повышение достоверности результатов измерений в информационном пространстве энергоблоков АЭС // Датчики и системы. 2003. - №7. - С. 29.

23. Никулин Э. С., Пахоменков Ю.М. Метод построения низкочастотных генераторов сигналов сложной формы // Судостроительная промышленность. Автоматика и телемеханика. 1992. - Вып. 14. - С. 37-48.

24. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. О некоторых методах компенсации изменения температуры свободных концов термопар // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНГПД "НПО "Аврора", СПб., 2001. Вып. 3. - С. 154-164.

25. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. Линеаризация характеристик термопреобразователей сопротивления с применением дробно-линейной функции // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО "Аврора", СПб. 2002. - Вып. 5. - С. 132-142.

26. Пахоменков Ю.М. О некоторых алгоритмических методах линеаризации характеристик термопар // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО"Аврора", СПб. - 2003. - Вып. 6. -С. 160-170.

27. Пахоменков Ю.М. Об одном аппаратурном методе линеаризации характеристик термопар // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО "Аврора", СПб., 2004. Вып. 7. - С. 126136.

28. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. О функциональном контроле измерительных преобразователей сигналов термопар // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО "Аврора", СПб. -2002.-Вып. 7.-С. 137-143.

29. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. О построении многоканальных вторичных преобразователей сигналов термопар // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО "Аврора", СПб., 2004.-Вып. 8.-С. 134-142.

30. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. Устройство для измерения температуры. Патент РФ №2190198, МПК С01К7/24.

31. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М., Петухов М.В. Устройство для измерения и контроля температуры. Патент РФ № 2231760, МПК С01К7/16.

32. Никулин Э.С., Пахоменков Ю.М. Логарифмический преобразователь. -Заявка № 2003137038 с приоритетом от 22.01.04.

33. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений. ГОСТ 8.011-72.

34. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991.

35. Холмянский М.А. и др. Генезис погрешности термопар хромель-алюмель: Тез. докл. Пятая Всесоюзная научн.-техн. конф. "Состояние и перспективы развития средств измерения температуры", Львов, 1984. -Т. 1. С. 29-30.

36. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. ГОСТ 8.009-84 ГСП.

37. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений. ГСИ МИ2301-2000 -М.: ВНИИМС, 2000.

38. Туз Ю.М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств. Киев.: "Вшца школа", 1976.

39. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. -М.: Изд. стандартов, 1972.

40. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические условия и методы испытаний. ГОСТ 6651-94.

41. Термопары. Номинальные статические характеристики. ГОСТ Р8.585-2001.

42. Этерман И.И. К решению обратной задачи теории приближения функций // Учёные записки Пензенского политехнического института. Сер. Математика и механика. 1963. - №1. - С. 3-9.

43. Павлов Б.П. Компенсация влияния изменения температуры свободных концов термоэлектрических преобразователей температуры // Приборы, средства автоматизации и системы управления. Тематический сборник — ТС-6. -1989. -Вып.4.

44. Устройство для измерения температуры по авт. св. N1351365, МПК й, 01 К 7/24.

45. Гришков О. В. и др. Измерительный преобразователь для термопар и термометров сопротивлений Ш78, Ш79 // Приборы и системы управления.-1986.-№11.-С. 18-19.

46. Саченко А. А. Измерение температуры датчиками со встроенными калибраторами. -М.: Энергоатомиздат, 1986.

47. Гордов А. Н. и др. Основы температурных измерений. М.: Энергоатомиздат, 1992.

48. Лысиков Б. В. и др. Датчики температуры реактора РБМК и их конверсия для промышленности России // Приборы и системы управления. -1999. -№3. С. 38-40.

49. Ансо М.Х. и др. Электрометрические измерители тока. // Приборы и техника эксперимента. 1989. - №6. - С. 25-38.

50. Попов Б.А., Теслер Г.С. Приближение функций для технических приложений. Киев.: Наукова Думка, 1980.

51. Хорин JI.E., Романов В.А. Влияние степени аппроксимирующего полинома на точность вычисления функции // Управляющие системы и машины. 1990. - №6. - С. 28-31.

52. Герасимов А.И., Мазин В.Д. Использование свойств дробно-линейных преобразований в измерительных преобразователях // Приборы и системы управления. 1989. - №9. - С. 22-23.

53. Зюганов А.Н. и др. Новый метод диагностики функциональных зависимостей в классе стандартных физических аппроксимаций // Электронное моделирование 1990. - №6. - С. 55-60.

54. Воробель Р. А. Применение минимаксной полиномиально-степенной аппроксимации для построения измерительных функциональных преобразователей // Контрольно-измерительная техника. 1979. - №26. - С. 712.

55. Грибанов А. А., Линьков С. И. Особенности реализации канала контроля температуры СУЗ на контроллере М167-2 // Системы управления и обработки информации: Научн.-техн. сб. / ФНПЦ "НПО"Аврора", СПб., 2003.-Вып. 5.-С. 143-150.

56. Hardware Linearization of Non-linear signáis./ SCM5B Users manual / AN505 / Data Forth p.61.

57. Зорий В.И. и др. Нахождение параметров кусочно-многочленных выражений для приближения функций преобразования термопреобразователей // Известия вузов. Приборостроение. 1985. - №6. - С. 91-95.

58. Стаднык Б.И. и др. Цифровые портативные терморезисторные термометры // Приборы и системы управления. 1990. №1. - С. 21-22.

59. Зорий В.И., Попов Б.А Кусочно-нелинейная аппроксимация функций с различным видом аппроксимирующих выражений. // Контрольно-измерительная техника. 1984. - №35. - С. 16-20.

60. Верлань А.Ф., Ковалёв Д.В. Алгоритмы аппроксимации экспериментальных зависимостей сплайнами с дробными показателями степени // Электронное моделирование. 1991. - №5. - С. 105-106.

61. Никулин Б.В. и др. Аппроксимация градуировочных характеристик термоэлектрических преобразователей несопряжёнными отрезками // Метрология. 1982. -№12. - С. 3-6.

62. Ицкович Э.Л. Контроль производства с помощью вычислительных машин. -М.: Энергия, 1975.

63. Tomas A. Seim. Numerical interpolation for microprocessor based systems // Computer Design-1975-vol. 2-p. 111-116.

64. Гильман Г.И., Рог Г.В. Линеаризация характеристик термоэлектрических преобразователей // Приборы и системы управления. 1983 - №8. — С. 13-14.

65. Астрахан В.Х. и др. Линеаризация характеристик первичных преобразователей на базе микропроцессорных средств // Приборы и системы управления 1984.- №10. - С. 20-21.

66. Пухов Г.Е., Королёв Ю.В. Формализация перехода к чебышевскому базису в дифференциально-тейлоровских преобразованиях // Электронное моделирование. 1988. - №3. - С. 89-91.

67. Брутман Л.М., Миров Б.М. О простом алгоритме определения значений измеряемой величины при централизованном контроле с помощью управляющих вычислительных машин // Приборы и системы управления.-1970.-№3.-С. 18-19.

68. Ж. Аш и др. Датчики измерительных систем. М.: Мир, 1992.

69. Р. Марк Ститт, Д. Кюнст. Резисторы с отрицательным сопротивлением -универсальные компоненты для конструирования схем // Электроника. — 1992.-№11.-С. 80-84.

70. Алёшин П. Линеаризация термометра с металлическим терморезистором // Радио. 2001. - №1. - С. 26.

71. Миронян С.А. и др. Универсальный термометр на базе микропроцессорного комплекта К 580: Тез. докл. Пятая Всесоюзная научн.-техн. конф. "Состояние и перспективы развития средств измерения температуры". — Львов, 1984.-Т. 2.-С. 135-136.

72. Малыгин В.М. Медные и платиновые термопреобразователи сопротивления при измерении температуры до 200°С // Измерительная техника. -1997.-№3.-С. 30-32.

73. Маслов A.A. и др. Метод кусочно-сквозной аппроксимации функций // Электронное моделирование. 1988. - №3. - С. 96-98.

74. Смолов В. Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, 1981.

75. Верлань А.Ф. и др. Электрические функциональные преобразователи систем автоматики. Киев: Техника, 1981.

76. Тахванов Г.И. Операционные блоки автоматических управляющих устройств. М.: Энергоатомиздат, 1989.

77. Пустыльников В. М. Измерительные преобразователи с частотно-зависимыми цепями. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

78. Гельман М.М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов. -М.: Мир, 1999.

79. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -Л.: Энергоатомиздат, 1988.

80. Яковлев A.B., Фридман В.Р. Микросборки для линеаризации характеристик датчиков // Приборы и системы управления 1987. - №6. - С. 31.

81. Справочник по нелинейным схемам. Проектирование устройств на базе аналоговых функциональных модулей и интегральных схем. Под ред. Шейнголда Д. М.: Мир, 1977.

82. Bryant J.M. A Functional Generator and linearization circuits using the AD7569 / AN285 / CD Designers Reference Manual. Analog Devices. Inc. 2002.

83. Тер-Мартиросян М.Г. и др. Цифровой прибор для измерения и регулирования температуры ЦР9001 // Приборы и системы управления. 1991. - № 8. - С. 26-27.

84. Цибульский O.A. Универсальный вторичный прибор // Приборы и системы управления. 1992. - №8. - С. 32-33.

85. Гарсия В. Измерение температуры. Теория и практика // Системы технической автоматизации. 1999. — №1. - С. 82-87.

86. Смолов В.Б., Бойков В.Д. Анализ табличных и таблично-алгоритмических методов воспроизведения элементарных функций // Электронное моделирование. — 1980. №1.- С. 22-27.

87. Линевег Ф. Измерения температур в технике. Справочник. М.: Металлургия, 1980.

88. Автоматизация судовых энергетических установок. Под. ред. P.A. Неле-пина. Л.: Судостроение, 1975.

89. Преобразователи термоэлектрические кабельные. Технические условия. ГОСТ 23847-79.

90. Копп И. 3., Канева С. Л. Обоснование расчёта теплоотдачи от вертикальных стенок корпуса унифицированной конструкции при свободной конвекции воздуха // Вопросы судостроения. Сер. Судовая автоматика -1978.-Вып. 14.-С. 83-88.

91. Гумиров Р.З. К расчёту входного устройства нормирующих преобразователей, работающих в комплекте с термопарой // Труды НИИ Тепло-прибор.-1968.-№1-2.-С. 163-168.96