автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка способов и средств геодезическогоконтроля для целей монтажа и эксплуатацииоборудования промышленных предприятии(на примере АЭС)

гГо ОД 2 2 Д^К ш

УДК 528.48(075.8) На правах рукописи

Разработка способов и средств геодезического контроля для целей монтажа и эксплуатации оборудования промышленных предприятий (на примере АЭС)

05.24.0i - "Геодезия"

Автореферат1 диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2000

Работа выполнена в Сибирской государственной геодезической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

доцент Уставич Г. А. Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Васютинский И. Ю.; кандидат технических наук, доцент Федоров А. И.

Ведущая организация - производственное объединение "Инженерная

геодезия"

Защита состоится "21" декабря 2000 г. в ^ é часов на заседании д: сертационного совета Д 064.14.01 в Сибирской государственной геодези ской академии (СГГА) по адресу: 630108, Новосибирск, 108, ул. Плахотно 10, СГГА, ауд. 403.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГГА.

Автореферат разослан " " ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Середович В. А.

Изд. лиц. №JIP 020461 от 04.03.1997 Подписано в печать 17.11.2000. Формат 60x841/16

Печать цифровая Усл. печ. л.1,40. Уч. - изд. л. 1,40. Тираж 100 Заказ i.Oi,

Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА 630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Стратегия развития атомной энергетики России предусматривает дальнейшее использование АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК, а также разработку и строительство АЭС нового поколения с повышенным уровнем безопасности. В настоящее время разработаны проекты АЭС нового поколения: АЭС-92 с усовершенствованным реактором ВВЭР-1000 и реакторами средней мощности ВВЭР-640, ВПБР-600. Потребность таких АЭС за рубежом уже к 2000 году составляет около 30 энергоблоков. Поэтому одной из основных целей программы развития является обеспечение экспорта АЭС в страны, развивающие атомную энергетику.

Современная нормативно-техническая документация, разработанная Госатомнадзором России, предъявляет жесткие требования к обеспечению уровня безопасности с использованием пассивных систем в аварийных ситуациях.

Проблема обеспечения надежной работы энергетического оборудования приобретает первостепенное значение. При этом повышается роль высокоточных геодезических измерений п осуществлении важнейшей задачи по обеспечению необходимой точности установки конструкций и элементов технологического оборудования в реакторном отделении и машинном зале АЭС.

При наблюдениях за деформациями энергетических объектов, нормальная работа которых сопряжена с условиями вредиыми для здоровья человека (ионизирующее излучение, высокие температуры), все большее распространение получают гидростатические и гидродинамические системы нивелирования, особенно в стационарном виде с дистанционным съемом информации. Применение гидросистем обусловлено еще и тем, что другие методы высокоточных определений не дают желаемого результата (при определении высотного положения точек, расположенных в труднодоступных местах), а в некоторых случаях и не возможностью применения.

Большой вклад в развитие технологий определения деформаций ответственных инженерных сооружений и интерпретации полученных результатов внесли Ас-ташенков Г. Г., Баран П. П., Большаков В. Д., Брайт П. И., Васютинский И. IO., Виду-ев Н. Г., Ганынип В. Н., Глотов Г. Ф., Гуляев 10. П., Зацариниый А. В., Юношин Е. Б., Лебедев Н. Н., Левчук Г. П., Лобов М. И., Михелев Д. Ш., Муравьев М. С., Мовсесяп Р. А., Новак В. Е., Панкрушин В. К., Пискунов М. Е., Рязапцев Г. Е., Уставич Г, А.,

Шторм В. В., Ямбаев X. К. и другие.

Несмотря на достигнутые успехи в области разработки и совершенствования технологий и средств геодезического обеспечения процесса строительства, монтажа и эксплуатации инженерных сооружений и оборудования, в том числе и реакторных отделений, целый ряд задач требуют решения. Например, для определения деформаций оборудования реакторного отделения требуется разработка автоматизированных средств геодезических измерений с дистанционным съемом информации. При этом необходимо учитывать наличие фона радиации, который может достигать 10-100 кратного превышения естественного уровня. В связи с этим актуальной научно-технической задачей является разработка и совершенствование целого комплекса различных средств и технологий геодезических измерений применительно к решению всего многообразия задач с целью обеспечения нормальной и безаварийной работы оборудования АЭС.

Цель работы

Целью настоящей работы является разработка способов и исследование геодезических средств измерений для целей строительства, монтажа и эксплуатации основного оборудования реакторных отделений и машинных залов АЭС.

Для достижения поставленной цели:

- выполнен анализ современного состояния способом, устройств и методик определения осадок и деформаций зданий, сооружений и оборудования;

- рассмотрены технологические схемы определения геометрических параметров основного оборудования АЭС с реакторами ВВЭР и РБМК.

Объект исследования

Ленинградская и Игналинская атомные электростанции.

Методика исследования

Рассмотрение всех вопросов, затронутых в диссертационной работе, основано на анализе этих вопросов, освещенных в отечественной и иностранной научной литературе, выполнении теоретических исследований и проверке достоверности их результатов по данным экспериментальных исследований.

Обработка результатов измерений, их анализ и оценка точности выполнены на основе методов математической статистики.

Научная ценность работы:

разработаны теоретические основы гидродинамического нивелирования с

перетеканием жидкости в отсеках контролируемых и измерительной головок;

разработаны теоретические основы многоуровенных гидродинамических систем, основанных на перетекании жидкости между смежными отсеками в измерительной и контролируемых головок;

исследована динамика жидкости в гидросистеме вследствие принудительного увеличения давления воздуха;

исследованы основные источники ошибок гидродинамического нивелирования, выполняемого двойной гидросистемой. Практическая ценность работы:

разработана, изготовлена, а также выполнены исследования двойной гидродинамической системы при выполнении измерений в одноуровенном и многоуровенном режимах;

разработана и изготовлена конструкция блока индикации (устройство регистрации уровня жидкости), позволяющее регистрировать уровень жидкости в измерительной головке двумя независимыми способами; обобщен опыт и усовершенствована технология создания стабильной плановой основы реакторного отделения с применением ПЗС-линеек; разработана технология определения деформаций фундамента турбоагрегата К500/65-3000 и реакторного отделения с реактором ВВЭР-ЮОО в вертикальной плоскости двойной гидродинамической системой при различных режимах их работы;

разработан регистратор и усовершенствована технология определения прямолинейности TBC реакторов РБМК с использованием ПЗС-линеек. Реализация результатов работы

Результаты разработок н исследований используются в учебном процессе. На защиту выносятся:

теоретические основы одноуровенного и многоуровенного гидродинамического нивелирования с перераспределением жидкости между смежными отсеками в измерительной и контролируемых головок; конструкция двойной гидродинамической системы, позволяющая выполнять измерения в одноуровенном и многоуровенном режимах;

усовершенствование принципиальных схем создания стабильной плановой основы реакторного отделения и определения прямолинейности ТВС реакторов РБМК с применением ПЗС-линеек;

технологические схемы определения деформаций фундамента турбоагрегата К500/65-3000, а также реакторных отделений с реакторами ВВЭР и РБМК в вертикальной плоскости двойной гидродинамической системой;

Публикации

Основные результаты работы опубликованы в журнале "Геодезия и картография", докладывались на научно-технических конференциях СГГА в 1998, 1999, 2000 годах, депонированы в ОНТИ ЦНИИГАиК. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографии и приложений. Общий объем составляет 198 страниц машинописного текста, 44 рисунка, 5 таблиц, 5 приложений.

Содержание работы

Во сведении обоснована актуальность рассматриваемой темы, изложены цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первом разделе выполнен анализ современного состояния способов, устройств и методик определения осадок и деформаций зданий, сооружений и оборудования. Приведены характеристики геометрического нивелирования короткими лучами, которое является основным методом измерений при строительстве и определении осадок фундаментов и строительных конструкций. Точность определения превышений между двумя точками при благоприятных условиях составляет: от 0,03 до 0,05 мм при длине визирного луча от 7 до 12 м. Одним из недостатков геометрического нивелирования короткими лучами является трудность выполнения измерений в условиях влияния возмущающих воздействий, а также автоматизация процесса измерений.

В настоящее время все большее распространение получают методы гидростатического и гидродинамического нивелирования, сущность которых заключается в определении превышений между какими либо физическими точками и основанных на

использовании законов гидростатики и гидродинамики.

Одним из недостатков метода гидростатического нивелирования (при его высокой точности от 0,02 до 0,03 мм), является необходимость установки измерительного устройства уровня жидкости в каждой контролируемой головке, что приводит к усложнению конструкции приборов.

Из выполненного анализа установлено, что решить эту проблему позволяет метод гидродинамического нивелирования. Область применения этого метода практически такая же, как и метода гидростатического нивелирования, но благодаря чрезвычайно простой конструкции измерительных устройств находит все большее применение, особенно в виде стационарных систем. Точность этого метода составляет от 0,03 до 0,3 мм. При выполнении измерений в условиях вредных для здоровья человека метод гидродинамического нивелирования нуждается в дальнейших теоретических разработках и исследованиях.

Во втором разделе рассмотрены следующие основные вопросы:

технологические схемы определения геометрических параметров основного оборудования АЭС с реакторами ВВЭР (ВВЭР-400, ВВЭР-1000, ВВЭР-640, ВПБР-600) и РБМК;

краткая характеристика ядерных реакторов, транспортно-технологическое оборудование АЭС и, в частности, перегрузочный комплекс центрального зала реакторного отделения, а также непосредственно технологический процесс перегрузки ядерного топлива;

выполнен анализ методов и средств определения геометрических параметров оборудования реакторного отделения таких как: подкрановые пути разгрузочно-загрузочной машины, тележка, перегрузочный комплекс.

На основании анализа установлено, что некоторые деформационные характеристики технологического оборудования реактора ВВЭР и турбоагрегатов К-500/65-3000 определяются во время профилактических остановок и только после тщательного проветривания производственных помещений. Однако за время проветривания утрачиваются основные деформации и поэтому необходима разработка средств и технологий, которые позволили бы получать данные о геометрических параметрах оборудования при любых режимах их работы.

В третьем разделе рассмотрены теоретические основы гидродинамического

нивелирования с перераспределением жидкости в отсеках контролируемых и измерительной головок, которое позволяет увеличить диапазон работы измерительного устройства без понижения точности и выполнять измерения на нескольких горизонтах с применением одной измерительной головки.

Для этого на примере гидродинамической системы, состоящей из одной измерительной головки И и п контролируемых головок (рисунок 1), которые соединены между собой воздушными и жидкостными шлангами, рассмотрены динамика жидкости во всех элементах гидросистемы при выполнении измерений, а также возникающие при этом основные источники ошибок. Конструкция гидродинамической состоит из измерительной и контролируемых головок, а также соединительных воздушных и жидкостных шлангов. Все головки гидросистемы разделены перегородкой на два равные по площади отсека А и В, сообщение между этими отсеками осуществляется через отверстие в донной части. Диаметр отверстий во всех головках одинаковый.

при гидростатическом равновесии

В исходном положении, когда давление воздуха выровняется до атмосферного, во всех головках гидросистемы установится гидростатическое равновесие жидко-

сти и ее уровень займет положение 00

7 4-^- - 7 +£ви. сАи +--сВи + '

у г

/к, у '

у

■-А»

где 2Л„, 2Ви, 2Л1, 7,щ, 2Лт 2В„ - геометрическая высота соответственно в отсеках А и В измерительной и контролируемых головок;

РАи, Рв„, РА!, Рв,.....Рд„, Рв„ - давление воздуха соответственно в отсеках А и В

измерительной и контролируемых головок; У = р'8 ~ удельный вес жидкости; р - плотность жидкости; g - ускорение силы тяжести.

Учитывая то, что отсеки А головок, также как и отсеки В головок соединены воздушными шлангами, то РАи= Рп„= РА,= РВ1=- =Рм«= Ра,- Тогда 2Ли= 2Ви; 2М= 2В1; ...; 2А„= 2Т„, . Превышение ЛИ, между уровнями жидкости в сообщающихся отсеках А и В головок 1, 2, 3...... п будет равно

= =0, = (2)

д/г„ = - ?.Вп = 0.

При подаче избыточного давления Р+ЛР в отсеки А головок гидросистемы произойдет перераспределение жидкости между отсеками А и В в каждой головке гидросистемы. В отсеках А уровень жидкости будет понижаться, а в отсеках В - повышаться (рисунок 2).

Аг

Вг

т

Рисунок 2 - Перераспределение жидкости в отсеках головок

Перетекание жидкости между головками по соединительным шлангам будет практически отсутствовать, так как в любом сечении шланга происходит уравновешивание жидкости одинаковым давлением с обеих сторон. В начальный момент времени будет иметь место неустановившееся движение жидкости при ее перераспределении между отсеками головок, скорость которого является функцией координат точек пространства и времени

Ц=/1 {х,у,г,1). (3)

Через определенное время /„ движение жидкости в системе становится установившимся и скорость иг движения жидкости при этом можно записать

(4)

Для рассмотрения динамики жидкости запишем уравнение Бернулли для целого ламинарного потока реальной жидкости при перераспределении ее между отсеками

А и В контролируемых и измерительной головок

7 РА„ + ЛР аи2Аи РВи аи2Ии

¿Аи +-+ —--/Ви +-+ —-— + hi +nh

У 2g у 2g

7 | РА/+ЛР i <Х»А1 _ у .PBI,auRl.h,h

Г У 2g (5)

+-+ —---¿B„ +-+ —— + hi +

У 2g Y 2g

CCD?

где —-— скоростной напор; 2 g

h, - инерционный напор;

///-потери напора по длине / пути потока за счет сил трения; а - корректив кинетической энергии потока (коэффициент Кориолиса).

Перепад уровней жидкости в системе при —— = const будет равен

У

У (6)

У

Учитывая то, что давление в отсеках А: РАц+ЛР = РА,+ЛР = РА2+ЛР =... = Ра„+АР\ в отсеках В: Рц„ = Рщ = Рщ = • •• = Рвт (кгО, так как отсутствует движение жидкости по соединительным шлангам, к, во всех головках будут равны при одинаковой их конструкции), то во всех головках гидросистемы будет одинаковый перепад уровней жидкости между отсеками

Д/г„ = ДЛ, = Д/г2 =............= Дй„. (7)

Из вышесказанного следует, что измерение уровня жидкости в системе можно производить в одном измерительной головке И. Если в отсеках А и В каждой головки установить штоки-сигнализаторы, то при движении жидкости в момент ее контактирования с острием в каком либо отсеке В„ можно измерять ее уровень в измерительной головке И (рисунок 3), относительно исходного горизонта СС].

Рисунок 3 - Измерение превышений в гидросистеме

Регистрацию уровня жидкости в отсеках головок можно выполнять устройствами, основанными на число-импульсном или временном способе измерений. Для реализации второго способа в одном из отсеков контролируемой головки устанавливается двойной шток-сигнализатор (рисунок 3) с постоянной базой в. Превышение между контролируемыми головками в этом случае можно найти по формуле

где Д? = ¡2 - время прохождения жидкости между штоками смежных г и к контролируемых головок;

Т— время, за которое проходит жидкость двойной шток-сигнализатор.

Рассмотрим теоретические основы многоуровенной двойной гидродинамической системы, конструкция которой позволяет устанавливать контролируемые и измерительную головки как на одном уровне (горизонте), так и на нескольких. В настоящее время существуют гидродинамические системы, которые предназначены для наблюдения за деформациями элементов сооружения и оборудования по различным высотным сечениям. Общей принципиальной особенностью таких гидросистем является то обстоятельство, что для каждого высотного сечения необходимо устанавливать измерительные головки. В связи с этим, значительно усложняется конструкция гидросистемы, особенно гидродинамических в классическом их варианте, так как уровнемерный бак должен находиться на одном уровне с контролируемыми головками и обязательно должен быть соединен с этими головками жидкостным шлангом. На практике же довольно часто расположение уровнемерного бака на уровне (на одном горизонте) установки контролируемых головок бывает затруднительным, а иногда и невозможным.

Пусть в общем случае контролируемые головки К (рисунок 4) и измерительная И распложены на горизонтах А, В, С, причем величины превышений между горизонтами значительно (от 0,1 до 30 м) превосходят диапазон работы измерительного устройства. Особо необходимо подчеркнуть, что между контролируемыми головками отсутствует жидкостный шланг; они соединены только воздушным шлангом 1. Устройство контролируемых и измерительной головок аналогична рассмотренным выше.

Таким образом, имеется п независимых (в нашем случае три) гидросистемы А, В, С, каждая из которых предназначена для определения деформаций только на своем горизонте.

Рассмотрим сейчас динамику жидкости в гидросистеме при условии, что в исходном положении жидкость в головках находится в спокойном состоянии и атмосферное давление равно давлению, соответствующему физическому состоянию атмосферы на горизонтах А, В, С.

Предположим теперь в общем случае, что жидкость под воздействием внешних сил (принудительное перекачивание, добавление или уменьшение жидкости)

а)

Т

Т

ВЕ_....

а! а2 А

Р,

О

...._

Чт,

В1

в2 В

в3

Рс

©

.Ос

т

С] с,

6)

р.

0.

Ш

/

Р,

1

Р4»

Т

_

хТЧТ^чТЧТТ —

т

гтг

1>г С| №

У

т

02 С

Г^'-УЫ

Сз

в2 в

Вз

Э| а2 А

в)

1 1

«Щ

■■чн 8*.

т

0.

/Р

т

г—

1

0а

|Г

т

щ

■у-;,;

Т

—

с2 С

1 Сз

Ос

31 а2 '¡> а

В|

В2 В

Р

а

о

о

р

Рисунок 4 - Многоуровенная двойная гидросистема

пришла в движение во всех головках на всех уровнях. Тогда по аналогии с двойной гидросистемой, используя уравнение Бернулли, перепад уровней жидкости между отсеками головок для каждого уровня (горизонта) А, В, С будет одинаковым и равным ЬР/у .

Таким образом, нами предлагается конструкция двойной многоуровенной гидросистемы, которая позволяет при помощи одной измерительной головки И определить превышение между контролируемыми головками, находящимися на разных горизонтах. Для определения абсолютной величины деформации между головками горизонтов А, В, С необходимо связать инварными стержнями /.

В диссертации выполнен анализ основных источников ошибок, которые возникают при применении гидродинамического нивелирования: влияние изменения температуры (вследствие этого и вязкости жидкости) на результаты нивелирования; паление давления воздуха при прохождении его по соединительным шлангам. Предложены также пути максимального исключения данных ошибок путем проведения гомогенизации жидкости в гидросистеме для выравнивания ее температуры и различные схемы (кольцевая, радиальная, радиально-кольцевая) соединения измерительной и контролируемых головок. На основе теоретического обоснования способа гидродинамического нивелирования с перераспределением жидкости между отсеками измерительной и контролируемых головок нами был изготовлен действующий образец такой системы, который включает в себя блок управления и регистрации, измерительную головку и 10 контролируемых головок.

Основные технические характеристики гидродинамической системы приведены в таблице 1.

Таблица I

Характеристики Параметры

Диапазон измеряемых превышений, мм 50

Цена одного импульса измерительного устройства, мм 0,01

Скорость передвижения измерительного штока, мм/с 0,15

Скорость передвижения жидкости в головках, мм/с 0,02-10

Ошибка измерения уровня жидкости, мм 0,03

Температурный режим эксплуатации, °С -10 -+50

Конструкция измерительной головки имеет два устройства для регистрации положения уровня жидкости: в одном га них применяется контактно-визуальный, а в другом число-импульсный способ регистрации уровня жидкости. Необходимость применения двух способов регистрации уровня жидкости обусловлена тем, что в случае выхода из строя одного из устройств, измерения можно выполнять другим (дублирующим) устройством.

Проведенные исследования двойной гидродинамической системы в диапазоне температур от +13 до +33 °С с заполняющей жидкостью в виде дистиллированной воды с небольшим добавлением хлористого калия (для электропроводности) показали, что средняя квадратическая ошибка измерения превышения в диапазоне 50 мм не превосходит величины от 0,02 до 0,03 мм.

Четвертый раздел посвящен разработке и совершенствованию технологических схем по определению геометрических параметров оборудования АЭС с использованием двойной гидродинамической системы и ПЗС-линеек.

При возведении реакторного отделения с реактором ВВЭГ-1000 возникла необходимость в создании внутренних сетей с малыми длинами сторон (из-за внутренней компоновки герметичной зоны). Так как внутренняя часть реакторного отделения имеет целый ряд локальных зон в пределах одного монтажного горизонта, каждая из которых характеризуется своими технологическими допусками, то средняя квадратическая ошибка определения координат пунктов должна составлять не более 0,3 мм. Для обеспечения такой точности необходимы специальные средства и соответствующая технология измерений.

Наиболее сложной задачей является обеспечение стабильности координат пунктов разбивочной основы, расположенных в железобетонных перекрытиях. Из выполненных нами расчетов установлено, что величины линейных деформаций перекрытий, вызванные температурными перепадами, могут достигать от 7 до 8 мм в радиусе 15 м.

Учитывая такое положение, внутренние плановые сети нами предлагается строить методом трилатерации в виде центральной системы с последующим закреплением радиально натянутыми проволоками от центрального знака с датчиками продольных и поперечных смещений (рисунок 5). Такая схема закрепления пунктов пла-

А о

Рисунок 5 - Схема стабильной плановой основы с радиальным расположением проволок

новой сети была предложена Лобовым М. П.. В качестве измерителей сдвигов использовались индуктивные и емкостные датчики.

Для повышения точности и надежности измерений в качестве датчиков смещений нами предлагается использовать ПЗС-линейки. При определении тангенциальных смещений пунктов ПЗС-

линейки устанавливаются вокруг центрального знака на одинаковом расстоянии, что позволяет исключить влияние температурных деформаций на их взаимное положение. Радиальные смещения знаков относительно центрального знака также регистрируются ПЗС-линейками, находящимися непосредственно на каждом знаке.

Принцип работы ПЗС-линеек и обработки информации состоит с следующем (рисунок 6). При наведении коллимированного пучка света на натянутую инварную проволоку, на ПЗС-линейке 2 образуется тень. Реагируя на тень, ПЗС- линейка вырабатывает сигнал, который пройдя через усилитель 3, поступает на дифференцирующее устройство 4. Дифференцирующее устройство формирует два импульса, соответствующие положению крайних (левой и правой) границ тени на ПЗС-линейке. Импульсы, воздействуя на триггеры 5 и б, переводят их в нулевое состояние. На выходе триггеров формируются импульсы с длительностью временных интервалов от начала опроса ПЗС-линейки до передних фронтов импульсов. Эти импульсы поступают на логические схемы 7 и 8, на вторые входы которых подаются импульсы (р/ и <р2 первой фазы с генератора опроса ПЗС. С выхода логических схем группы импульсов поступают на арифметическое устройство 9 с выдачей результата вычислений щ индикаторном устройстве 10. Время экспозиции равно 0,01 секунды.

Среднюю квадратическую ошибку т измерения общего сдвига знака можно

Ill ft—

T

±

1

5 6

1 > 1

7 Р2 -> 8

(A+B)/2

10

Рисунок 6 - Функциональная схема обработки видеосигнала

определить по формуле

m),+ml,

где тр - средняя квадрати-ческая ошибка измерения продольного (радиального) сдвига пункта;

т„, - средняя квадрати-ческая ошибка измерения поперечного (тангенциального) сдвига пункта.

Средняя квадратическая ошибка измерения продольного сдвига в основном зависит от инст-

рументальной точности т„ ПЗС-линейки, в то время, как т„, зависит от коэффициента перехода, определяемого соогношением (рисунок 7)

К Л,

I

(10)

2

4

В

где // - расстояние от центрального знака до ПЗС-линейки; I - расстояние между центральным и радиальным знаками.

Тогда формулу (10) можно записать в виде

Рисунок 7 - Схема работы измерителей сдвигов (Г13С - линеек) относительно центрального знака

т

= (l + К)т1 (11)

При I) = 1 м, / = 15 и т„ = 0,008 мм получим т = =0,13 мм.

У

Перенесение пунктов плановой сети с исходного горизонта на все последующие осуществляется вертикальным проектированием с применением приборов вертикального проектирования или прямых отвесов через вертикальные трубные проходки.

Осадки оснований и фундаментов, а также деформация элементов конструкций, происходящие во время строительства и эксплуатации АЭС существенно влияет на нормальную работу технологического оборудования. Особенно жесткие требования предъявляются к реакторному отделению, в котором размещается энергетический реактор ВВЭР-1000. Неравномерные осадки могут привести к наклону вертикальной оси реактора, величина наклона которой жестко регламентирована и не должна превышать 0,0001.

На стадии строительства реакторного отделения с момента заливки фундаментной плиты, т. е. с момента приложения к ней нулевой нагрузки, не реже двух раз в месяц необходимо производить наблюдения за осадками и креном. Поэтому предусматривается по периметру фундаментной плиты размещение восьми контролируемых головок двойной гидродинамической системы.

На каждом монтажном горизонте строится высокоточная высотная сеть в виде замкнутых полигонов. Высокоточную сеть можно выполнить из контролируемых головок двойной гидродинамической системы. Данные измерений которой используются для монтажа оборудования и введения поправок в длины сторон плановой сети.

В период эксплуатации реакторного отделения (при работающем реакторе) для наблюдениями за деформациями защитной оболочки и технологического оборудования в вертикальной плоскости нами предлагается создать высотную основу в виде трехуровенной двойной гидродинамической системы, контролируемые головки которой располагаются на разных горизонтах, измерительная головка выносится п безопасную зону. В настоящее время эти измерения выполняются только при остановленном реакторе во время профилактических остановок.

Головки первого уровня гидросистемы (восемь контролируемых головок) устанавливаются на фундаментной плите (отметка 0,0 м). По результатам измерений определяются крен и осадки защитной оболочки.

Головки второго уровня гидросистемы (четыре контролируемые головки) устанавливаются на железобетонном перекрытии (отметка 13,2 м) где смонтирована шахта реактора. По результатам измерений определяются крен опорного кольца реак-

тора и осадки шахты реактора.

Головки третьего уровня гидросистемы (двенадцать контролируемые головки) устанавливаются на консолях полярного крана (отметка 54,9 м). По результатам измерений определяются неравномерные осадки кругового рельса полярного крана и крен защитной оболочки.

Для обеспечения надежной и безаварийной работы системы "турбоагрегат-фундамент-основаиие" (ТФО) проводятся соответствующие измерения по определению деформационных характеристик всей этой системы или только отдельных ее частей

В настоящее время для получения вышеуказанных деформационных характеристик применяется в подавляющем большинстве случаев высокоточное геометрическое нивелирование короткими лучами по маркам, установленным на соответствующих элементах системы ТФО. При выполнении этих работ на тепловых станциях, особенно по нижней плите, особых трудностей не возникает, так как основным возмущающим фактором в данном случае будет сильная загроможденность оборудованием. На атомных станциях с реакторами РБМК, где применяются фундаменты боксового типа, выполнение измерений по маркам нижней плиты возможно только при остановленном турбоагрегате и после того, как будет осуществлена тщательная вентиляция бокса. Практика эксплуатации таких фундаментов показывает, что снижение уровня ионизирующего излучения до нормального происходит спустя 6-8 суток после останова. За этот период в значительной степени утрачиваются величины деформаций основания и нижней плиты.

Для определения деформаций системы ТФО в условиях ионизирующего излучения нами предлагается применять многоуровенную двойную гидродинамическую систему, которая устанавливается на двух уровнях (рисунок 8): нижней плите и верх. нем строении фундамента. Измерительную головку удобнее располагать на верхнем строении фундамента. Она является общей для двух уровней расположения гидросистемы.

Измерения по определению деформаций системы ТФО нами предлагается выполнять в следующей последовательности:

1) выполнение измерений по контролируемым головкам нижнего уровня (нижней плиты);

2) выполнение измерений по контролируемым головкам верхнего уровня (верхней плиты);

3) совместное выполнение измерений по контролируемым головкам нижнего и верхнего уровней.

Рисунок 8 - Компоновка системы ТФО и размещение головок гидродинамической системы

Применение той или иной программы зависит от стоящих задач и времени на выполнение измерений и осуществляется путем перекрывания кранами воздушных шлангов, соединяющих измерительную головку И с нижней и верхней гидросистемами. Если измерения выполняются по контролируемым головкам нижнего уровня, то кран воздушного шланга верхнего уровня закрыт и наоборот. При выполнении совместных измерений по головкам верхнего и нижнего уровней, краны воздушных шлангов в этом случае остаются открытыми. Аналогичным образом (поэтапно) производятся измерения трехуровенной двойной гидросистемой в реакторном отделении по определению деформационных характеристик технологического оборудования и защитной оболочки.

Учитывая то, что при работе турбоагрегата возникают различные температурные поля на разных участках системы ТФО, то для уменьшения влияния перепада температуры на результаты измерений, возникает необходимость в гомогенизации

жидкости в гидросистемах. Для этого в конструкцию гидросистем предлагается включить дополнительные баки, которые после гомогенизации жидкости отключаются с помощью дренажных кранов от систем.

Для определения абсолютных величин удлинения колонн, одна из контролируемых головок гидросистемы, расположенной па нижней плите, связывается инвар-ным стержнем / с одной из контролируемых головок верхнего строения.

Надежная и безаварийная работа реактора РБМК зависит от степени прямолинейности TBC. Для определения прямолинейности TBC нами усовершенствована методика, позволяющая производить эту операцию для всей сборки или только для подвески. Выверку TBC нами предлагается выполнять специальном стационарном стенде, который может быть выполнен в виде ПЗС- линеек. ПЗС - линейки крепятся на стене реакторного отделения с шагом, равным длине тепловыделяющих элементов, находящихся в сборке, от струны отвеса берутся отсчеты. Перед выполнением измерений TBC транспортируется с помощью мостового крана к стенду и закрепляется в шарнирах на расстоянии от 2 до 3 см от ПЗС-линеек. Затем лазерный визир поочередно наводится на боковую поверхность TBC, где установлены ПЗС-линейки, таким образом, чтобы он делился от боковой поверхности сборки приблизительно пополам. Граница раздела "свет - тень" луча попадает на ПЗС-линейку и после обработки видеосигнала высвечивается на индикаторном устройстве. Нашими исследованиями установлено, что средняя квадратическая ошибка регистрации края тени равна от 0,05 до 0,08 мм.

Заключение

На основании теоретических и лабораторных исследований, а также конструкторских разработок автором получены следующие основные результаты.

1. Разработаны теоретические основы гидродинамического нивелирования, основанного на перераспределении жидкости между смежными отсеками в контролируемых и измерительной головках.

2. Разработаны теоретические основы двойной многоуровенной гидродинамической системы, которая позволяет определить деформацию сооружения или оборудования одновременно на нескольких горизонтах; при этом используется только одна измерительная головка.

3. На основе теоретических исследований конструкторских разработок изготовлен действующий образец двойной гидродинамической системы, позволяющей выполнять измерения в одноуровенном и многоуровенном режимах. Выполненные исследования гидросистемы в одноуровенном и многоуровенном режимах показали, что средняя квадратическая ошибка регистрации уровня жидкости равна 0,03мм, независимо от температуры заполняющей жидкости.

4. Применительно к строительству и монтажу реакторного отделения усовершенствована принципиальная схема создания стабильной плановой основы с применением ПЗС-линеек для реакторного отделения с реактором ВВЭР-1000 в виде сети трилатерации с центральным знаком в центре реакторного отделения. Для стабилизации положения пунктов сети на весь строительный цикл и монтаж технологического оборудования плановая основа закреплена в виде радиально натянутых инварных проволок относительно центрального знака. Продольные и поперечные смещения пунктов определяются с помощью ПЗС-линеек. Точность такой основы составляет 0,13 мм.

5. Разработана технологическая схема определения деформаций реакторного отделения с реактором ВВЭР с применением многоуровенной двойной гидродинамической системы нивелирования, которая устанавливается на трех горизонтах (отметки 0,0; 13,2; 54,8 м) и позволяющая выполнять измерения на работающем реакторе.

6. Разработана технологическая схема определения деформаций системы ТФО в вертикальной плоскости с помощью двойной двухуровенной гидродинамической системы, которая предусматривает выполнение измерений как на работающем, так и на оставленном турбоагрегате;'

7. Усовершенствована конструкция стенда на основе применения ПЗС-линеек и технология определения прямолинейности тепловыделяющих сборок реакторов РБМК. Точность определения искривления TBC с помощью стенда составляет 0,1 мм.

Полученные результаты позволяют сделать вывод в том, что цель, поставленная в диссертационной работе, достигнута.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Олейник A.M., Уставич Г. А., Качугин 10. Е. Исследования точности нивелирования двойной гидродинамической системой // Геодезия и карто-графия.-2000.- №6,- С. 30 - 33.

2. Олейник А. М. Геодезические работы при монтаже и эксплуатации полярного крана реакгоров типа ВВЭР// Соврем, проблемы геодезии и оптики: материалы междунар. науч. - техн. конф., посвящ. 65-летию СГГА. -Новосибирск, 1999- С. 52-55.

3. Олейник А. М. Создание стабильной плановой основы в реакторном отделении с реактором ВВЭР-1000. Деп. в ОНТИ ЦНИИГАиК 06.10.99г., №688-гд 99 Деп.

4. Олейник А. М. Совершенствование технологии при выносе оси кругового рельса полярного крана. Деп. в ОНТИ ЦНИИГАиК 06.10.99г., №689-гд 99 Деп.

5. Олейник А. М. Геодезические работы при строительстве и монтаже полярного крана // Перспективы развития железнодорожного транспорта на рубеже двадцать первого в.: Межвуз. сб. научн. тр. - Чита: ЗабИЖТ, 1999. -С. 79-81.

6. Исследование деформаций оборудования и сооружений JIA3C и геодезических методов их определения: Отчет №029. 10047952.-Новосибирск, 1990.-133 с.

7. Олейник А. М. Определение прямолинейности тепловыделяющих сборок реакторов РБМК // Тез. докл. науч. - техн. конф., посвящ. 90-летию Про-ворова К. Л. - Новосибирск, 2000. - С. 81.