автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Многофункциональный информационно-измерительный комплекс для проведения мониторинга технического состояния машины перегрузки ядерного топлива АС

На правах рукописи

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАШИНЫ ПЕРЕГРУЗКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА АС

Специальность 05 11 16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении)

Автореферят

диссертации на соискание ученой степени кандидата техническич наук

Волгоград - 2007

Работа выполнена в НИИ «Энергетического машиностроения» Волгодонского института (филиала) Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Муха Юрий Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Нестеров Владимир Николаевич,

доктор технических наук, профессор Аракелян Эдик Койрунович

Ведущая организация: ФГУП концерн «Росэнергоатом»

Волгодонская атомная станция

Защита состоится «13» ноября 2007г в 11 00 на заседании диссертационного совета К 212 028 01 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу 400131, г Волгоград, пр Ленина, 28, ауд 300

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан №• 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Авдеюк О А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В период проведения планово предупредительных работ (ППР), при выполнении операций перегрузки ядерного топлива (ЯТ), безопасность атомных станций (АС) во многом зависит от эксплуатационного (технического, технологического и ресурсного) состояния перегрузочных машин (ПМ), обслуживающих активную зону ядерного реактора Неконтролируемые изменения эксплуатационного состояния ПМ могут стать причиной аварии, характеризующейся выходом радиоактивных веществ за предусмотренные проектом границы

На текущее техническое, следовательно, и, ресурсное состояние составных частей и элементов ПМ значительное влияние оказывают деградационные процессы старения металла, вызванные агрессивным характером водно-химической среды первого контура и циклическими воздействиями температурных и радиационных полей, а также характер и интенсивность реализуемых циклов механических нагру-жений Выше перечисленные факторы обуславливают современные требования обеспечения безопасности, в том числе, путем организации оперативного мониторинга всех компонентов эксплуатационного состояния объектов, участвующих в реализации цикла обращения ядерного топлива АС

В эксплуатационной практике АС оперативный контроль текущего состояния ПМ ограничен контролем условий и последовательности выполнения транспортно-технологических операций Причиной тому являются недостаточная оснащенность штатной измерительной структуры и отсутствие апробированного метода построения информационно-измерительной системы, способной обеспечить необходимую для решения задач мониторинга организацию информационных потоков текущей и архивной информации о фактическом эксплуатационном состоянии всех составных частей, узлов и механизмов многофункционального объекта По тем же причинам, текущий контроль технического состояния сводится к выполнению процедур опробования и проверок функциональной работоспособности основных узлов и элементов непосредственно перед началом работ на открытом реакторе, а оценка остаточного ресурса осуществляется путем анализа архивных данных протоколов и актов предшествующих перегрузочных кампаний Условия выполнения силами ремонтного персонала технических процедур контроля ресурсного и технического состояния ПМ характеризуются повышенным радиационным фоном и жесткими временными рамками ППР Следствием чего является отсутствие в полной мере объективной информации о фактическом ресурсном и техническом состоянии ПМ

Настоящее состояние проблемы определяет актуальность решения задачи создания современной многофункциональной, автоматизированной системы мониторинга эксплуатационного состояния ПМ Практическое применение системы мониторинга повышает эксплуатационную безопасность ядерно-опасного объекта путем предотвращения развития исходных событий, влекущих за собой тяжелые экономические и социальные последствия, связанные с затратами на ликвидацию ядерной аварии, неплановым простоем энергоблока и потенциально возможным переоблучением оперативного и ремонтного персонала АС

Целью настоящей работы является создание эффективного метода проектирования многофункциональной информационной системы, обеспечивающей

мониторинг эксплуатационного состояния объекта, важного для безопасной эксплуатации АС

В процессе реализации цели настоящей работы решены следующие задачи

• Выделены элементы конструкции, определяющие текущее эксплуатационное состояние перегрузочной машины, путем анализа особенностей конструкции и технологического процесса перегрузки

• Определена необходимая информационная структура диагностической информации, обеспечивающая решение задач мониторинга эксплуатационного состояния перегрузочной машины

• Исследованы функциональные связи информационных компонентов и выполнена системная организация информационных потоков для решения задач мониторинга

• Введена мера допустимых отклонений контролируемых параметров на основе анализа природы и характера источников диагностической и ресурсной информации

• Определена общая структура многофункционального информационно-измерительного комплекса для проведения мониторинга эксплуатационного состояния перегрузочной машины

• Установлены основные требования к алгоритмическому обеспечению процедур мониторинга

• Выполнен метрологический анализ измерительного комплекса системы Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что

- впервые дано определение диагностической ситуации, которое системным образом представляет информацию о реализуемых элементами системы функциях, о взаимосвязях этих функций, об условиях реализации функций и их взаимосвязей, о критериях реализации функций,

- впервые дано описание информационного пространства технологических процессов реализуемых многофункциональным роботизированным комплексом перегрузки ядерного топлива, определены системная функция и системный параметр для контроля и оценки ресурса его исполнительных элементов,

- впервые осуществлен синтез оптимальной структуры системы мониторинга для контроля текущего технического, технологического состояния и состояния ресурса механических устройств захвата кластера и захвата TBC

Практическая ценность работы состоит в возможности использования полученных теоретических результатов в качестве основы для разработки многофункциональных систем мониторинга комплексных объектов управления

Внедрение результатов работы. Работа проводилась в рамках хоздоговоров с филиалами концерна ФГУП «Росэнергоатом» «Балаковская АЭС» и «Волгодонская АЭС» по темам «Оценка остаточного ресурса машин перегрузочных, эксплуатируемых в составе энергоблоков 1-4 Балаковской атомной станции» и «Разработка системы мониторинга эксплуатационного состояния машины перегрузочной МПС - В-10003 У 4 2, зав № 13, эксплуатируемой в составе энергоблока №1 Волгодонской АЭС», а также в рамках хоздоговора с предприятием-изготовителем перегрузочной машины, ОАО «ЭМК-Атоммаш» - по теме «Разработка канала виброакустического контроля эксплуатационного состояния рабочей

штанги машин перегрузочных, поставляемых на энергоблоки №1,2 Тяньваньской АЭС (КНР)»

Результаты работы внедрены на энергоблоках №1,2 Тяньваньской АЭС и энергоблоке №1 Волгодонской АЭС

Достоверность полученных результатов обусловлена корректной аргументацией положений по проектированию многофункциональных комплексов Все, используемые в настоящей работе, теоретические положения подтверждены положительными результатами эксплуатации опытно-промышленных образцов системы мониторинга на вводимых в строй энергоблоках Тяньваньской АЭС (КНР) и действующем энергоблоке №1 Волгодонской АЭС

Основные положения, выносимые на защиту.

♦ Метод автоматизированного контроля текущего состояния ресурса по параметрам нагружения и интенсивности срабатывания силовых и исполнительных элементов рабочей штанги перегрузочной машины,

♦ Структура многофункционального информационно-измерительного комплекса системы мониторинга эксплуатационного состояния перегрузочной машины,

♦ Результаты экспериментальных исследований

Апробация результатов исследования Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных технических совещаниях представителей организаций ОАО «ЭМК-Атоммаш», ВЦ ВНИИАМ (Россия) - «ABB», «Ansaldo» (Италия), протокол технического совещания /China - Tianwan Project Minutes of 4th Meeting Moskow, 19-21 March 2002/, а также на семинарах и конференциях второй Всероссийской, научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР»/ г Подольск, ОКБ «Гидропресс», 19-23 ноября 2001 г, Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» Секция 2 «Мехатроника, робототехника и интеллектуальные системы управления движением», г Новочеркасск, 2000, на научном совете «Структурные методы проектирования сложных измерительных систем, 2007 г, на семинарах кафедры "Информационные и управляющие системы" ВИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), 1998-2005гг на семинарах кафедры ВТ ВолгГТУ, 2006-2007 г г

Публикации По результатам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, приложений Работа изложена на 167 страницах, в том числе 18 таблиц, 72 рисунка Список литературы содержит 123 наименования

Личный вклад автора Автор оптимизировал пути решения задачи системной организации информационного пространства для условий диагностической ситуации, задач системного синтеза информационных потоков и метрологического анализа информационно-измерительной системы мониторинга, сформулированных научным руководителем, осуществил их практическую реализацию, путем разработки и внедрения системы мониторинга эксплуатационного состояния ПМ на действующих энергоблоках АС

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен анализ особенностей конструкции машины перегрузочной МПС-В-1000 и реализуемых посредством неё технологических процессов перегрузки ЯТ. Целью проведения анализа являлось определение возможностей и условий организации оперативного контроля эксплуатационного состояния машины перегрузочной МПС-В-1000.

В процессе эксплуатации водо-водяных энергетических реакторов перегрузка ядерного топлива осуществляется посредством многофункционального, роботизированного комплекса-манипулятора. Особенности технологии перегрузки ЯТ в условиях АС наиболее полно нашли своё отражение в работах А.И. Шиянова и М.В. Максимова. Штатный состав технических средств измерений ПМ включает в себя: - энкодеры (контроль параметров перемещения моста, тележки, подвижных секций РШ); - тензодатчики (контроль параметров нагружения силовых конструкций); датчики измерения тока и напряжения (контроль мощностных и токовых параметров силовой электрической части ПМ). В качестве независимых информационных систем поддержки оператора используются телевизионная система визуального контроля внешнего состояния объектов перемещения и оповестительная, общестанционная система контроля состояния внешней среды гермозоны и водной среды бассейна выдержки. Основным режимом управления является ручной, дистанционный режим управления. Работа системы блокировок ПМ организована в автоматическом режиме. Одной из причин отсутствия полной автоматизации управления технологическими процессами перегрузки ЯТ является отсутствие до настоящего времени эффективных технических решений и методов обеспечения и поддержания в процессе эксплуатации ПМ заданной точности измерений. Недостаточность штатной измерительной структуры заключается, в том числе, в отсутствии необходимых средств измерений и апробированных методик контроля операции сцепления рабочей штанги с топливной кассетой. Особенности конструкции ПМ определены условиями безопасности выполнения перегрузочных работ на открытом реакторе и необходимостью реализации технологического цикла перегрузки ЯТ, состоящего из элементарных операционных манипуляций, выполняемых в строгой логической последовательности в условиях ограниченного пространства зоны обслуживания реактора.

Рисунок 1 - Машина перегрузочная. Общий вид

Рисунок 2 - Рабочая штанга. Вид с торца

Анализ работ посвященных вопросам обеспечения безопасности технологических процессов перегрузки ядерного топлива и эксплуатационной надежности оборудования ПМ (рис 1, рис 2) показывает, что до настоящего времени не определен «ключевой» объект эксплуатационного мониторинга Отсутствует синтез внутренних и внешних связей информационно-измерительной структуры в функциях эксплуатационного мониторинга ПМ Остаются неразрешенными вопросы метрологического анализа текущей измерительной информации

Задачами исследования являются выбор определяющего объекта эксплуатационного мониторинга ПМ, анализ источников диагностической и ресурсной информации, определение природы возникновения и характера источников диагностической и ресурсной информации для введения меры допустимых отклонений контролируемых параметров, определение системного параметра и системной функции для организации информационных потоков в целях решения задач мониторинга эксплуатационного состояния ПМ, определение общей информационной структуры системы мониторинга, проведение метрологического анализа назначенных процедур диагностических измерений

Во второй главе осуществляется анализ диагностической ситуации эксплуатационного состояния машины перегрузочной типа МПС В-1000

Теоретико-множественная формализация технологических процессов, реализуемых ПМ, позволяет определить информационное пространство технологического процесса и оценить его отдельные фазы с точки зрения интенсивности информационных потоков (ИП) При этом под интенсивностью ИП понимается количество информативных (определяющих) параметров, которые необходимо отслеживать синхронно в реальном масштабе времени, чтобы получить представление об интенсивности работы ПМ в целом Назовем состояние технологической безопасности как состояние, которое характеризуется совокупностью значений определяющих параметров технического состояния основных силовых элементов ПМ, не выходящих за пределы допустимых норм и концентраций Информационное пространство (IPMP) представляется следующим информативным семейством IPMP ={ I/ Ijk , IRlN , , Irkhw . IRI>W hipm\ , IRH IRKZI,

(1)

lllbzi > iRKZK' IrS7-K Irk/ZK . ¡R4rZK> h/MP . }

где lM - информация о движении моста, // - информация о движении тележки, ltK -информация об ориентации телевизионной камеры, Irin- информация о движении РШ при перемещении вниз, lRi w - информация о движении РШ при перемещении вверх, iüpsi - информация о посадке средней секции РШ, //yvjss - информация о подхвате средней секции PUU, Irp/г - информация о посадке наконечника первой секции на TBC, Irszv - информация о срабатывании захвата TBC (винтового захвата), Irszk - информация о срабатывании захвата кластера, IRsr - информация о срабатывании фиксатора захвата кластера, Iknrsh - информация о нагружении каната РШ, Irkzv - информация о нагружении каната захвата TBC (винтового), 1кыг - информация о нагружении каната фиксатора, Iknzk - информация о нагружении каната захвата кластера, 1цмр - информация об усилии механизма подрыва

Сложность структуры информационного пространства перегрузки Я'Г приводит к необходимости выбора системного параметра, характеризующего техно-

логические процессы перегрузки ЯТ в контексте соответствующего информационного пространства С этой целью введем определение диагностической ситуации

Диагностической ситуацией называется алгебраическая система вида

где Мфс - множество моделей функций системы, Mvcc - множество условий существования системы, Мщ - множество моделей диагностических критериев оценок состояния системы, G(X, Гс) - графовая модель структуры системы

В соответствии с этим определением на структурной схеме, которая состоит из множества элементов системы X и множества их взаимосвязей Гс, распределяется множество функций Мфс, реализуемых элементами системы Каждый элемент т^с&Мфс сопровождается подмножеством Mjycc реализации функций т}фс и подмножеством критериев их реализации MJkä {Mjycc с Мусс, М/кд с Мкд) Таким образом, при анализе данных мониторинга, можно рассматривать эффективность реализации каждой т;фс, при соответствующих Mjycc и MJh Это снижает размерность пространства IPMP при сохранении системности решения задач мониторинга и облегчает выбор системного параметра

На основании структуры технологического процесса, а также, исходя из информационного пространства (1) IPMP, получен структурно-информационный портрет технологического процесса перегрузки ЯТ (рис 3) Для выбора системного, информативного параметра выполнена оценка характера каждого информационного потока, который существенно зависит от характера сигналов, формирующих каждый конкретный информационный поток

Проведенный качественный анализ информационных характеристик позволил выделить три основных параметра Irtf, Ikm, Ikmz, которые адекватны моменту срабатывания захвата кластера, и фиксатора захвата кластера, нагружению РШ в продольном направлении весом TBC и нагружениям от возможного «прикипа-ния», т е от сцепления боковой поверхности кассеты с внутренней, боковой поверхностью рабочей ячейки, при ее извлечении и, возможного «затирания» при перемещении кассеты в пространстве внутренней полости средней секции РШ Эти параметры представляют особый интерес, так как носят импульсный характер Поток //;// - адекватен импульсу продольной деформации элементов РШ, возникающей от взаимодействия исполнительных элементов винтового захвата с наружной поверхностью наконечника TBC, и последующего импульса, возникающего вследствие механического контакта исполнительных элементов захвата кластера с кластером TBC, поток 1км— адекватен импульсному росту нагрузки на элементах РШ и соответствующей продольной деформацией, поток Ikmz - адекватен недопустимому росту нагрузки (продольной деформации) На структуре (рис 3) РШ1 - главный элемент перегрузочной машины, обеспечивающий сцепление, фиксацию и защиту перемещаемой топливной кассеты (изделия) от внешних механических воздействий Выход РШ" на заданную координату перегрузки обеспечивается по осям X, У - соответствующими горизонтальными перемещениями

М

ДСИТ

(2)

моста (М) и тележки (Т), по оси Z - вертикальной разверткой составных секций РШ.

{IMJT,ITK,IJ {IM,IT,IT,JJ

FLUI о-

{^ш - IRPSST^ TK-J К7v } RW ' ^ PLUS ^RTF ^ !3J ^ Ш2 } ТК Л pVW JRDSS ^ Oi

Рисунок 3 - Структурно-информационный портрет Технологического процесса перегрузки ЯТ

Верхний индекс РШ° - означает не рабочее положение захватов, РШ не нагружена, а РШТ8С - означает рабочее положение захватов (TBC, кластера), РШ нагружена перемещаемым изделием. Нижний индекс соответствует позиции: начальной РШо или промежуточной РШ,. Индекс п означает номер отображения на структуре (рис. 3), который соответствует позиционированию РШ с помощью моста (i=n) и тележки (i=k).

Для выбора наиболее слабого, с точки зрения ресурса, звена, в соответствии с определением диагностической ситуации, выполнен сопоставительный анализ состояний механического нагружения основных, исполнительных элементов ПМ.

В результате анализа функциональной схемы нагружения составлен граф структуры эксплуатационного нагружения силовой конструкции ПМ, который предназначен для описания диагностической ситуации (3).

С целью численной оценки распределения напряжений в несущих элементах металлоконструкций ПМ для двух расчетных положений грузовой тележки («в центре моста» и «в крайнем положении») методом конечных элементов проведены расчеты. По результатам расчётов установлено, что при проектном использовании ПМ несущие конструкции моста и грузовой тележки, в отличие от исполнительных элементов РШ, слабо подвержены усталостным повреждениям. Типичные диаграм-

(3)

мы циклических нагружений исполнительных элементов рабочей штанги в процессе реализации ПМ операций перегрузки ЯТ приведены на рисунках 4, 5.

Рисунок 4 - Диаграмма нагрузок на исполнительные элементы захвата TBC при перемещении топливной кассеты

12(1 — 100 Ё «» и «) 21) И—л ЯП —1 \i —1--гн

IIU fcflH—Lu^-Jw

Рисунок 5 - Диаграмма нагрузок на исполнительные элементы фиксатора захвата кластера при перемещении топливной кассеты

Диаграммы построены на основе зарегистрированных показаний тензодатчи-ков РШ машины перегрузочной МПС-В-1000-3У4.2., заводской № 9, эксплуатируемой в составе реакторной установки ВВЭР-1000 энергоблока № 3 Балаковской АЭС.

Элементы РШ находятся в условиях импульсной, переменной нагрузки на величину ±Ртас - вес TBC. Данный вид переменных нагружений является основной причиной усталостного износа металлоконструкций исполнительных элементов РШ.

Отсюда следует, что для решения задач мониторинга эксплуатационного состояния ПМ в качестве определяющей, системной функции следует использовать функцию нагружения исполнительных элементов узла сцепления РШ с топливной кассетой. В качестве системных, определяющих параметров следует использовать сигналы срабатывания фиксатора захвата кластера, определяющие моменты начала и завершения цикла нагружения исполнительных элементов узла сцепления, количество и величины реализованных внутри выделенного цикла нагружений. В качестве измерительных каналов для создаваемой системы мониторинга целесообразно использовать штатный тензоизмерительный канал, обеспечивающий весовые измерения и контроль реализуемых ПМ нагружений. В качестве смежной структуры в составе системы целесообразна организация информационного измерительного канала, обеспечивающего виброакустический контроль работы составных частей рабочей штанги и исполнительных элементов узла сцепления РШ с топливной кассетой и, в частности, работу захвата TBC. захвата кластера и фиксатора захвата кластера.

В третьей главе осуществляется решение задачи синтеза штатной и смежной измерительных структур в рамках единой информационно-измерительной структуры системы мониторинга ПМ. С целью облегчения восприятия излагаемого материала, аналитические выкладки, проделанные в соответствующей главе диссертации, в настоящем реферате приведены в виде отдельных фрагментов. Системно-техническое описание структуры мониторинга можно представить в виде: Scz<X,Y,F,Z>, где: X-множество входных объектов (воздействий на систему); Y — множество выходных объектов (откликов СМ); F— множество действий; Z- множество условий функционирования СМ. Из анализа информационных потоков Х={Х\Д'2}> где: А',={у](;)} -множество значений нагрузок, реализуемых тросом РШ. Входной сигнал измерительной структуры: Yi(0- А'2={уз(0} - множество значений измеряемых виброакусти-

ческих параметров, характеризующих особенности и качество проведения технологических операций перемещения составных частей РШ и операций сцепления-расцепления РШ с топливной кассетой TBC

Совокупность F^{FhF2,Fi,F^} предназначена для следующих функций Х,хХ2-

——> К, - алгоритм определения остаточного ресурса РШ, X, х Х2 -

функция протоколирования эксплуатационного технологического состояния ПМ, в форме заполнения базы данных, X/—-—^ - функция организации и управления выходной шкалы сигнала у 1(г), Х7—-—>К4 - функция организации и управления выходной шкалой сигнала у2(0 Совокупность условий существования (функционирования) СМ -2, представляет собой объединение вида 2 = 2|и72и23и24, где 2¡= 2 - условия формирования входных воздействий у 1(0 и у2(?),

2тг2у\и2пи^- условия формирования откликов, У={УъУ2,Уз,У4} в составе выходной информации системы мониторинга, 2Ъ = 2Р1 и 2п и 2п и 2Г4 - условия реализации функций системы мониторинга Используя методы синтеза и полученные в ходе его выполнения отношения, представим измерительную категорию каждой из подсистем (5,), где С ; - глобальные состояния подсистем Я, системы мониторинга которые определяют особенности реализации глобальных реакций Л, в рамках принципа действия подсистем 5, средствами реальной инструментальной базы

1-й информационный канал У^Л^С^Х]^))

Fl'n

hp20)(X)

2-й информационный канал Y2=R2(C2(X|,X2))

Пп

^2

. Р»

^ 1(21

Пг

-> ^3(2) W

3-й информационный канал Y3=R3(C3,Xi)

I*.

(3)

^2(3,W

"> /з(з,(t)

4-й информационный канал Y4=R4(C4,Xi)

I lfjl . Г> / 2'-^ " ^

\х->\

Ри

1(4) * ^2(4) (*) т 1 3(4) ^

Совмещение всех измерительных категорий информационных каналов позволяет представить измерительную категорию системы в целом, как измерительную категорию ансамблевых измерений на базе косвенных измерений (8), где индексы у, ; и ф - определяют условия совмещения одноканальных измерительных категорий в общую измерительную категорию Протоколирование эксплуатационного состояния процесса перегрузки, путем заполнения базы данных, осуществляется с помощью второго информационного канала Индицирование значений нагрузок, воспринимаемых тросом рабочей штанги, у;(/) в виде выходной информа-

» ^3(4) (О

(4)

(5)

(6)

(7)

ции СМ, с помощью показывающих инструментальных средств осуществляется третьим информационным каналом.

1,2 >=1.2 0=1,4

Иии.

(8)

-^{^3(0,(0]}

Преобразование .Рзр) реализует измерение и управление отображением данных у,(0. Документирование параметров вибросигнала У1 СО реализуется средствами четвертого информационного канала. Преобразование Гц^ используется для измерения виброакустических параметров эксплуатационного состояния исполнительных элементов РЩ- уг(0 и документирования информации в виде Рц^). Операция Фаф определяет выбор информационного параметра в соответствии с наблюдаемым событием и принципом входного преобразования датчика. Операция Г] - представляет выходные преобразования датчика, связанные с вторичным преобразованием рода входной величины. С помощью операции осуществляется канализация входной величины электрического рода, включая нормализацию и перенос сигнала в измеримое пространство. Операция Рщ) осуществляет шкальное преобразование, определяющее тип измерительной системы, т.е., определяет эталон (меру, соответствующую роду величины), числовой код входной величины, ее масштабирование и выбор обратного преобразования, с целью передачи пользователю системы измеренной величины в виде заданной формы представления полезной информации. Преобразование реализует функции измерительного канала, в части согласования входа канала 0 выходом первичного преобра-

зования /^р нормализация /г2'я()), то есть приведение к требуемому виду, перенос в пространство /Г2„,,|„ш и согласование выхода ^¿«»л-о)-

г, №-*пг>«| и-'-'11

^Ц^спН ~

2-*|(зад(1)"

Н О)') Н <-2!>т'

(2.1 ИДМ (3)')

3

Рисунок 6 - Блок-схема оптимизированной измерительной структуры мониторинга

Путём последовательных преобразований, свёрток и оптимизаций, на основании полученных в процессе синтеза оптимальных структур блоков и графов построен полный граф оптимизированной структуры мониторинга. Соответствую-

щая ему блок-схема измерительной структуры многофункциональной системы мониторинга имеет вид, представленный на рисунке 6.

м1с зоом рмод

РМОТ ■

РМОТ2

; локальная ;: сеть

штатная измерительная структура су мп

стойка

измерительная i структура 1

коммутации распределительная

П

на) ц(у)

ТУ

Шшшя

Рисунок 7 - Рабочая структура системы мониторинга ПМ

На основании полученной в результате синтеза штатной и смежной измерительных структур блок-схемы разработана рабочая структура системы мониторинга эксплуатационного состояния ПМ, приведенная на рисунке 7.

В четвёртой главе проводится метрологический анализ системы мониторинга, акцентированный на исследование функций полной и частных погрешностей процесса измерений. Метрологический анализ выполнен в соответствии с математической теорией метрологии, сформулированной профессором Цветковым Э.И. Он основан на определении метрологической ситуации Магг-

Мг

(9)

здесь Ь = £7(£6(¿5(14(/.3(12(А(•))))))) - полная операция преобразования входного сигнала Она включает в себя следующие шаги преобразования: А55 л(К(о)); ¿-2 = я^о»;^ - я<,к( = л(/>'<<3(|

П01

г_г| .г _ п . г — п

- 3(2))- "(/> 3(3))' 7 ~ (Р (4))' Операция Я(К(0)) связана с реализацией начальных этапов ансамблевых измерений. Операция Я(К(1)) позволяет получить промежуточный сигнал ф(,ф))(/); Операция 1?(К(2)) связана с формированием сигналов для каналов измерений, на выходе которых появляются информационные комплексы первого и второго каналов. Уравнение измерений: \*)(Г.) = Цу; (/)), которое в данном случае представлено системой уравнений для четырёх каналов:

4/(о=я"(к шЛвд^одд;.",,) {'„(оигг/о) ^2/С) = Яготяю)к'*ыкт ^у(')и М')}

Множество математических моделей входных сигналов ЛЙЦ..={у,(0; Уг(')} содержит знакопеременный, ступенчатый сигнал у,(г1), нагружения-разгружения:

-1(01^,(01. еслиЯ^- =0.

(П)

(12)

ИЛИ

К(0 =

— РкП'

(13)

- )\Уп (')|> еслиР= О

Здесь Ргвс - вес тепловыделяющей сборки, Рзах. - усилие захвата кластера, P¡a7 - вес крышки пенала тепловыделяющего элемента min< |y,i{?)S| тах - вес TBC может изменяться в некоторых пределах, min< |yi2(0¿ I шах - вес КП может изменяться в некоторых пределах у2(0 ■ сигнал огибающей вибраций, возникающих от импульсного срабатывания фиксатора захвата кластера 0 á Дfyu(t) - 1кГЦ, Множество математической модели условий мониторинга, ММуС, содержит следующие компоненты MMy<={t°С~А0°С, /'^¿=0,085-0,103 мПа, относительная влажность <90%, при Т=30°С, активность - 3 7х105 Бе/кг, уровень радиации ПМ <2 8х10"3 рад/час, уровень радиации РШ <10 рад/час, температура воды в бассейне (+40° С)-(+70°С)} Множество математических моделей измерительного инструментария, который используется при построении системы мониторинга MMi/датнагррш - множество моделей преобразований информации тензоэлемен-та в эл сигнал, ММ2/уст тензо-сигн - множество моделей преобразований входной величины электрического рода, включая нормализацию и перенос сигнала в измеримое пространство, АШэм/дм - множество моделей шкальных преобразований (эталонирования), ММц АцП - множество моделей аналогово-цифрового преобразования, ММ$ „орма - множество моделей преобразований нормирования сигнала, ММв „/а - множество моделей преобразований информации пьезоэлемента датчика в эл сигнал. Все приведенные компоненты измерительной ситуации служат основой для выполнения шагов метрологического анализа

- определение полной погрешности системы,

- разложение полной погрешности на составляющие разных иерархических слоев и компонент, вошедших в состав полного измерительного уравнения системы,

- аналитический расчет величин погрешностей, эксперимент на имитационной модели, или натурный эксперимент С целью исследования функций погрешностей на основании системы измерительных уравнений составлена система свернутых уравнений полных погрешностей всех измерительных каналов (14), которая является системой полных погрешностей, приведенных к выходам каждого из измерительных каналов с высшей иерархией, равной 0

ax¡, (/)=д'д^я;, (о+дч[г)х'и (о+д-я;, (о+д'/^л;, (о, дя;, (/)=д'д2)л;, (о+д'/^я;,«+д'/^я;, (о+д^0)я*2, (», да;, (о=а',зй4(/)+д'адя:, (о+д',(0)я:, w, дя;д/)=д'^л;//)+д^до,

Следующим уровнем рассмотрением погрешностей является уровень с иерархией I В этом случае разложение полной погрешности выполняется по каждому каналу отдельно 1-й канал

Д'/зоАя;, (О = R;mK"(1)R'k"mK{0) (г),., 2 h R"%mR?(1№mRm (0,-. * 3 ¿''«Ми(0 = K'wVlM) Ь(0,., 2 h Кю>*'"*<'>*м*т Ь(0,., 2 >

(14)

Д'^ДЯ,, (0 = R;mK"mR'k\nR'k"m f „ UU 2 У- Ь<'>,.. 2 >

д'^дX'u{t) = R^mR'k\t)KmR'k"m ^(f),., 2 У крз(1)Ки)Ко)к'ягт f„(0,-. 2 >.

Продолжение анализа состоит в разложении функций полной погрешности на следующих уровнях иерархии. Для примера приведено разложение полной погрешности 1-го канала на 2-м уровне иерархии:

Д'^оЛ/О = К(,Л( О + л'роЛС) + л'^цхЛС)] и

и +д +д;+(Пз)0)я;у.(о:;

А>ЗцЛу (0 = ^ЗЛИПП^цС ) + ДЗДСЩ|Л С) + Д)Щ(А(') + Д Wd)^/ (') +

+ +Дга,(ПЯ,у(0 +Д„.щ(|)Я1;(0 + Д„свлЧ1)Я|/(Г) + Д,.,О5(ПЯ1у.(0 +

„а;,(0+Д,

(16)

(17)

Следующие шаги исследования выполняются с помощью разложения на функции погрешности каждого из компонентов функции погрешности предыдущего уровня. Завершение исследования связано с аналитической конкретизацией преобразований типа «коммутаторов» (К); аналого-цифровых преобразований (АЦ); устройств обратного функционального преобразования, и т.д. Эти преобразования определяются выбором инструментальной, либо программно-алгоритмической базы.

В пятой главе приведены материалы экспериментальных исследований, проведенных в стендовых условиях завода-изготовителя МПС-В-1000 и в условиях действующего энергоблока №1 Волгодонской АЭС. В рамках исследований

!________t проведена отработка взаимодействия технических

средств системы в составе многофункционального информационно - измерительного комплекса, сформированного на базе полученных в ходе теоретических исследований: рабочей структуры, уравнений измерений и функций полных и частных погрешностей измерительных каналов. Структура экспериментального исследовательского комплекса технических средств системы представлена на рисунке 8. '"^Р'!!"*' —— I Проведенные исследования подтвердили работо-У_—\—— - У*г11 I способность и эффективность информационно -измерительного комплекса для проведения мониторинга эксплуатационного состояния машины перегрузки ядерного топлива АС. Технические средств системы представляют собой «Передающую» и «Приёмную» части системы.

Передающая часть состоит из двух виброакустических каналов, каждый из которых включает в себя: пьезо-акселерометр, типа АР57, предусилитель заряда AQ05-0I/10, блок питания AS06, кабель АК04, крепёжные приспособления.

Приемная часть представляет собой измерительно-вычислительный комплекс MIC-300M, который включает в себя системный блок в составе: материнская плата «ASUScuple-vm»; Процессор «Pentium Ш-933»; HDD «Maxtor» 60 Gb, ОЗУ 256 Mb, FDD 3,5"; ЖК-дисплей 10,4"; сетевую карту; встроенный динамик; блок питания; клавиатуру; модуль измерительный М2408; программное обеспече-

Рнсунок 8 - Рабочая структура канала оперативного виброакустического контроля эксплуатационного состояния РШ ПМ

ние «Регистратор», УЛпПОС, комплектующие средства микрофон, манипулятор типа «Мышь», акустическая система

Технические характеристики приемной части системы

Число входных аналоговых дифференциальных каналов Канал речевого сопровождения Разрядность АЦП

Частота дискретизации каналов 1, 2, кГц Напряжение питания переменного тока, В Номинальная потребляемая мощность, Вт, не более

Технические характеристики передающей части системы.

Коэффициент преобразования, мВ/м*с2 Выходное напряжение, В, не более Выходное сопротивление, Ом, не более Напряжение питания, В Потребляемая мощность, Вт, не более

Диапазон рабочих температур, С°, . от

Верхний предел измеряемого виброускорения, мс , не более

ВЫВОДЫ

В результате выполненной работы получены следующие выводы

♦ В условиях воздействия на силовые и исполнительные элементы конструкции перегрузочной машины различного рода эксплуатационных нагружений, системной функцией текущего ресурсного состояния ПМ является функция на-гружения исполнительных элементов узла сцепления РШ с топливной кассетой Рабочим циклом нагружения, определяющим текущее ресурсное состояние ПМ, определен временной период, выделяемый акустическими сигналами срабатывания фиксатора захвата кластера

♦ В качестве определяющих параметров физического износа элементов конструкции узла сцепления, целесообразно использовать параметры функции его нагружения, регистрируемые в пределах временного периода рабочего цикла

♦ Оценку выработки ресурса ПМ за период топливной кампании наиболее эффективно осуществлять путем регистрации количества реализованных рабочих циклов нагружения

♦ Для организации оперативного контроля изменений технического состояния ПМ в качестве определяющих параметров целесообразно использовать амплитудно-частотные и спектральные характеристики временных виброакустических сигналов, сопровождающих работу составных частей, механизмов и исполнительных элементов рабочей штанги

♦ Оптимальный состав информационно-измерительной структуры многофункциональной системы мониторинга, включает в себя

• тензо-измерительные каналы контроля нагружений и каналы контроля линейных и угловых перемещений, входящие в состав штатной измерительной структуры системы управления ПМ,

• каналы виброакустического контроля эксплуатационного состояния составных частей рабочей штанги и исполнительных элементов узла сцепления

1 16

от 4 до 16 220 ±22 120

40±9 от 7 до 13 1000 15 ±0,5 0,15

-60 до +200 100

РШ с топливной кассетой, определенные недостаточностью штатной измерительной структуры системы управления ПМ,

• Информационную базу данных, содержащую результаты оперативного контроля технического и технологического состояния ПМ, а также, результаты контроля текущей выработки ресурса

♦ Заложенные в основу выполнения настоящей работы методы теоретических и экспериментальных исследований позволили осуществить разработку опытно-промышленного образца многофункциональной информационно-измерительной системы мониторинга эксплуатационного состояния машины перегрузочной МПС-В-1000 Ее функциональная работоспособность и эффективность подтверждены результатами опытной эксплуатации и фактом внедрения системы на энергоблоке №1 Волгодонской АЭС, и энергоблоках №№1,2 Тяньваньской АЭС (КНР)

Основные результаты исследования отражены в публикациях

1 Никифоров, В Н Мониторинг состояния перегрузочной машины атомного реактора ВВЭР-1000 [Текст] / В Н Никифоров, Ю П Муха, А В Чернов // Известия Волгоградского государственного технического университета Сер Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь - 2007 Вып 1 - С 75-80

2 Никифоров, В Н Автоматизированная система диагностики теплообменного оборудования ПГВ-1000 [Текст] / В Н Никифоров, О Ю Пугачева, Ю Н Елжов // VIII науч техн конф Ядерного Общества России «Использование ядерной энергии состояние, последствия, перспективы» Сборник рефератов — Екатеринбург УПИ,-1997 - С 91-102

3 Никифоров, В Н Автоматизированная система диагностики приводов СУЗ ВВЭР-1000 [Текст]/В Н Никифоров, О Ю Пугачева, Ю Н Елжов//VIII науч техн конф Ядерного Общества России «Использование ядерной энергии состояние, последствия, перспективы» Сборник рефератов - Екатеринбург УПИ,-1997 -С 105109

4 Никифоров, В Н Алгоритм диагностирования протечек запорной арматуры [Текст] / В Н Никифоров, К А Адаменков, А Г Тумаков // «Новые материалы, приборы и технологии Волгодонский институт, Новочеркасский государственный технический университет» Сб науч Трудов - Новочеркасск Набла 1998 - С 41-43

5 Никифоров, В Н Функциональный контроль технического состояния секций рабочей штанги машины перегрузочной [Текст] / В Н Никифоров, О Ю Пугачева, Ю Н Елжов // Материалы III международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» Секция 2 «Мехатроника, робототехника и интеллектуальные системы управления движением» Сборник материалов - Новочеркасск, 2000 — Том 1 -С 52-53

6 Никифоров, В Н Канал контроля технического состояния рабочей штанги машины перегрузочной типа МПС-В-1000-ЗУ4 2 [Текст] / ВН Никифоров, ОЮ Пугачева, Ю Н Елжов // II Всероссийская науч - техн конф «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» Тезисы докладов - Подольск, ОКБ «Гидропресс», - 2001 -С 116-117

-187 Никифоров, В H Опыт проведения работ по обследованию технического состояния и оценке остаточного ресурса машин перегрузочных типа МПС-В-1000-ЗУ4 2 [Текст] / В H Никифоров, А И Левин, О Ю Пугачева // II Всероссийская науч -техн конф «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» Тезисы докладов -Подольск, ОКБ «Гидропресс» - 2001 - С 117-118

8 Никифоров, В H Контроль технического состояния рабочей штанги перегрузочной машины для ВВЭР-1000 [Текст] / В H Никифоров, А В Паламарчук, О Ю Пугачева // Тепло - энергетика - Москва, Российская академия наук - 2003 - Вып 5 -С 16-17

9 Никифоров, В H Система информационной поддержки оператора машины перегрузочной [Текст] / В H Никифоров, О Ю Пугачева, Д В Сиротин // «Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион Машиностроение и энергетика » Сб науч трудов Волгодонского института (филиала) ЮжноРоссийского гос техн Университета (НПИ) Технические науки — Ростов-на-Дону -2004 - С 41-43

10 Никифоров, В H Применение системного анализа для определения причин аномалий в оборудовании реакторного контура [Текст] / В H Никифоров, К H Проскуряков, В У Хайретдинов // Сборник докл на англ яз "ICAPP 04" 13-17 июня 2004 г - Pittsburgh, USA - 2004 - 12 с

11 Nikiforov, V N Understanding and Predicting of Codant Pressure Oscillations Increasing [Text]/ V N Nikiforov, К N Proskunakov // Proceedings of «ICAPP 05» Séoul, KOREA, May 15-19 - 2005 - Paper 5

Подписано в печать 5 10 2007 г Объем 1,24 п л Печать оперативная Тираж 100 экз Заказ 928

Южно-Российский государственный технический университет Типография ЮРГТУ (НПИ) Адрес ун-та и типографии 346428, Новочеркасск, ул Просвещения,

Введение.

1. Анализ технологических процессов перегрузки топлива серийного ядерного реактора ВВЭР-1 ООО типа В-320.

1.1. Состояние проблемы информационного обеспечения ПМ для контроля безопасности процессов перегрузки ядерного топлива на атомных станциях.

1.2. Особенности выполнения технологических операций перегрузки ЯТ в условиях АС.

1.3. Особенности системы управления технологическими операциями перегрузки ядерного топлива.

1.4. Постановка задачи исследования.

Выводы по главе 1.

2. Анализ диагностической ситуации ПМ.

2.1. Описание информационного пространства технологического процесса перегрузки ядерного топлива.

2.2. Графовая структура ПМ.

2.3. Множество функций, реализуемых механическими элементами МфС, в рамках диагностической ситуации.

2.4. Множество условий существования (функционирования) механических элементов Мус.

2.5. Множество моделей диагностических критериев оценок состояния элементов, Мкд.

2.6. Выбор системного параметра для мониторинга состояния.

Выводы по главе 2.

3. Система мониторинга технического состояния ПМ-1000.

3.1. Синтез структуры системы мониторинга (СМ).

3.2. Оптимизация структуры информационно-измерительного комплекса системы мониторинга технического состояния ПМ.

3.3. Структура многофункционального информационно-измерительного комплекса системы мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния ПМ.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Метрологический анализ системы мониторинга ПМ.

4.1. Синтез полного измерительного уравнения.

4.2 Анализ погрешностей системы мониторинга.

Выводы по главе 4.

5. Экспериментальные исследования системы мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния ПМ.

5.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

5.2. Анализ результатов экспериментальных исследований.

5.3. Технические характеристики информационно-измерительного комплекса системы мониторинга технического состояния ПМ.

Актуальность проблемы. Безопасность промышленных энергетических объектов, эксплуатация которых основана на использовании технологий обращения с ядерным топливом (ЯТ), зависит от множества факторов, являющихся обязательными компонентами культуры безопасности атомных станций (АС) [1]. Важным компонентом безопасности является фактор поддержания исправного технического, технологического и ресурсного состояния перегрузочной машины (ПМ), обслуживающей активную зону ядерного реактора [2-10]. Неконтролируемые изменения того или иного состояния ПМ при выполнении операций перегрузки ЯТ, могут явиться исходным событием [1], влекущим за собой тяжёлые экономические и социальные последствия, вызванные затратами на ликвидацию аварии, неплановым простоем энергоблока и потенциально возможным переоблучением оперативного и ремонтного персонала АС.

В настоящее время штатная система управления перегрузочной машины (СУ МП), в части автоматизированного контроля безопасности и эксплуатационной надёжности ПМ, ограничивается выполнением функций системы блокировок. В силу своей организационно-структурной недостаточности она не в состоянии в полной мере обеспечить контроль качества выполнения ряда технологических операций перегрузки ЯТ, обработку, метрологический анализ [11,12], системную архивацию данных измерений и анализа. Ядерно-опасный характер выполняемых работ, жёсткие климатические и радиационные условия эксплуатации, влияющие на изменение технических и ресурсных характеристик, обуславливают необходимость создания многофункциональной системы мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния ПМ. Затраты на создание такого рода системы многократно окупаются за одну перегрузочную кампанию. Практическое применение многофункциональной системы мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния ядерно-опасного объекта, повышает его эксплуатационную безопасность, имеет не только большую экономическую, но и социальную значимость.

Цель и задачи работы. Целью работы является создание методов проектирования многофункциональных систем мониторинга текущего технического, технологического и ресурсного состояния роботизированных комплексов важных для безопасной эксплуатации атомных станций.

Для достижения поставленной цели, в рамках настоящей работы необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать определяющие параметры технического, технологического и ресурсного состояния основных узлов, составных частей и механизмов машины перегрузочной типа МПС-В-1 ООО-ЗУ.4.2

2. Проанализировать природу и характер источников диагностической и ресурсной информации МПС-В-1000-3У.4.2 для введения меры допустимых отклонений контролируемых параметров.

4. Проанализировать необходимость и возможность применения в информационной структуре системы мониторинга сопутствующей (вторичной) диагностической информации, отражающей последствия проявлений признаков изменения технического, технологического и ресурсного состояния МПС-В-1 ООО-ЗУ.4.2.

5. Исследовать функциональные связи информационных компонентов штатной и смежной измерительных структур для определения системного параметра и системной функции, организующих информационные потоки мониторинга состояния МПС-В-1 ООО-ЗУ.4.2.

6. Определить общую информационную структуру информационно-измерительного комплекса для решения задач мониторинга.

7. Установить основные требования к алгоритмическому обеспечению процедур, реализуемых смежной измерительной структурой.

8. Выполнить метрологический анализ процедур диагностических измерений, реализуемых смежной измерительной структурой.

Методы исследования: Для решения поставленных задач использовались метод сопоставительного анализа, метод конечных элементов, теоретико-графические методы структурного построения, метод метрологического анализа. Экспериментальные исследования информационно-измерительной структуры в составе опытного образца системы мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния машины перегрузочной типа МПС-В-1000 проводились в стендовых условиях завода-изготовителя и в условиях действующих энергоблоков атомных станций.

Научная новизна работы. Впервые, в рамках задач мониторинга текущего технического, технологического и ресурсного состояния многофункционального объекта, дано определение диагностической ситуации, которое системным образом представляет информацию:

- о реализуемых элементами системы функциях,

- о взаимосвязях этих функций,

- об условиях реализации функций и их взаимосвязей,

- о критериях реализации функций.

Впервые дано описание информационного пространства технологических процессов, реализуемых многофункциональным роботизированным комплексом перегрузки ядерного топлива, определены системная функция и системный параметр для контроля и оценки ресурса его исполнительных элементов.

Впервые осуществлен синтез оптимальной структуры системы мониторинга для контроля текущего технического, технологического состояния и ресурса механических устройств захвата кластера и захвата ТВС.

Впервые для решения задачи создания системы мониторинга машины перегрузочной ВВЭР-1000 получены уравнения измерительных процедур с учётом иерархического построения измерительных каналов. Для каналов измерений системы мониторинга многофункционального роботизированного комплекса перегрузки ядерного топлива определена возможность обеспечения заданной точности измерений.

Практическая ценность работы. Применение полученных методов проектирования многофункциональных систем мониторинга позволяет разработчику осуществлять теоретически обоснованное построение информационно-измерительной структуры, обеспечивающей и поддерживающей в процессе эксплуатации заданную точность измерений и адекватное отображение изменений эксплуатационного состояния объекта контроля и управления. На основе полученных теоретических результатов и экспериментальных исследований разработана информационно-измерительная система мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния машины перегрузочной МПС-В-1000 и осуществлена её опытная эксплуатация, в процессе проведения которой впервые в условиях действующего блока АЭС получены виброакустические портреты, позволяющие в оперативном режиме осуществлять пошаговый контроль качества проведения технологической операции сцепления рабочей штанги с топливной кассетой. Информационно-измерительная система мониторинга технического, технологического и ресурсного состояния машины перегрузочной МПС-В-1000 одобрена главным конструктором МПС-В-1000, генеральным разработчиком реакторных установок типа ВВР - ОКБ "Гидропресс" и поставлена на Волгодонскую АЭС, энергоблок №1, и Тяньваньскую АЭС, энергоблоки №1, №2 (Китай).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на рабочих совещаниях с разработчиками системы управления МПС-В-423, поставляемой на Тяньваньскую АЭС, фирмами "ABB" и "Ansaldo" (Италия), а также на семинарах и конференциях:

- Семинар кафедры ИиУС ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ), 1998-2005 гг.

- Второй всерос. науч.-техн. конф. "Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР7 г. Подольск, ОКБ "Гидропресс", 19-23 ноября 2001 г;

- Международной научно-технической конференции "Новые технологии управления движением технических объектов". Секция 2 "Мехатроника, робототехника и интеллектуальные системы управления движением", г. Новочеркасск, 2000.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В условиях воздействия на силовые и исполнительные элементы конструкции перегрузочной машины различного рода эксплуатационных нагружений, системной функцией текущего ресурсного состояния ПМ определена функция нагружения исполнительных элементов узла сцепления РШ с топливной кассетой. Рабочим циклом нагружения, определяющим текущее ресурсное состояние ПМ, является временной период, выделяемый акустическими сигналами срабатывания фиксатора захвата кластера.

Для контроля текущего физического износа механических элементов узла сцепления необходимо использовать характеристики (параметры) функции его нагружения, регистрируемые в пределах временного периода рабочего цикла.

Оценку выработки ресурса ПМ за период топливной кампании наиболее эффективно осуществлять путём регистрации количества реализованных рабочих циклов нагружения.

Для организации оперативного контроля изменений технического состояния ПМ в качестве определяющих параметров целесообразно использовать амплитудно-частотные и спектральные характеристики временных виброакустических сигналов, сопровождающих работу составных частей, механизмов и исполнительных элементов рабочей штанги.

Оптимальный состав информационно-измерительной структуры многофункциональной системы мониторинга, включает в себя:

• тензоизмерительные каналы контроля нагружений и каналы контроля линейных и угловых перемещений, входящие в состав штатной измерительной структуры системы управления ПМ;

• каналы виброакустического контроля эксплуатационного состояния составных частей рабочей штанги и исполнительных элементов узла сцепления РШ с топливной кассетой, определённые недостаточностью штатной измерительной структуры системы управления ПМ;

• Информационную базу данных, содержащую результаты оперативного контроля технического и технологического состояния ПМ, а также, результаты контроля текущей выработки ресурса. Заложенные в основу выполнения настоящей работы методы теоретических и экспериментальных исследований позволили осуществить разработку опытно-промышленного образца многофункциональной информационно-измерительной системы мониторинга эксплуатационного состояния машины перегрузочной МПС-В-1000. Её функциональная работоспособность и эффективность подтверждены результатами опытной эксплуатации и фактом внедрения системы на энергоблоке №1 Волгодонской АЭС, и энергоблоках №№1,2 Тяньваньской АЭС (КНР).

-156

1. ПНАЭ Г-01-011-97. Общие положения обеспечения безопасности атомных станций (ОПБ-88/97) .Текст. М., 1997. - 30 с.

2. ПНАЭ Г-1-024-90 Правила ядерной безопасности реакторных установок атомных станций. ПБЯ РУ АС-89(с изм. 1) .Текст. -М.,1990-20 с.

3. ПНАЭ Г-14-029-91. Правила безопасности при хранении и транспортировке ядерного топлива на объектах атомной энергетики. Текст. М., 1991. - 23 с.

4. ПБЯ-06-09-90. Правила ядерной безопасности при хранении и транспортировке ядерно-опасных делящихся материалов. Текст. М., 1990. - 24 с.

5. НП-053-04. Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов. Текст.- М., 2004. 30 с.

6. И-00-27А. Инструкция. Организация работ со вскрытием оборудования. Текст.-М., 2000.- 15 с.

7. П-37-08. Положение о контролере при работах с ядерным топливом. Текст. -М, 1999.-20 с.

8. ПР.00-03. Перечень ядерно-опасных работ. Текст. М.,2003 - 15 с.

9. Технический проект. Часть 7. Техническое обоснование безопасности сооружения и эксплуатации АЭС. Раздел 3.7. Текст. М., 1997. - 30 с.

10. И-00-01. Рабочий технологический регламент безопасной эксплуатации энергоблока ВВЭР 1000. Текст. М., 1997. - 30 с.

11. ГОСТ Р 8. 565-96 ГСО. Метрологическое обеспечение эксплуатации атомных станций. Основные положения. Текст. М.: изд.- во стандартов, 1996. - 55 с.

12. РД ЭО 0318-01. Метрологическое обеспечение неразрушающего контроля и диагностики на атомных станциях. Основные положения. Концерн «Росэнергоатом». Текст. М., 2002. - 26 с.

13. РД ЭО 0096-98. Типовое положение по управлению ресурсными характеристиками элементов энергоблоков АС. Текст. М.: «Росэнергоатом», 1997.- 12 с.

14. РЭ АТЭ.118.0003-2001. Модернизация перегрузочных машин для энергоблоков АЭС с ВВЭР. Концепция модернизации перегрузочных машин. Текст. М.: Концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ», 2001. - 22 с.

15. ИЭ.1.ПМ.29.20Б. Инструкция по эксплуатации. Машина перегрузочная типа МПС-В-1 ООО-ЗУ.4.2. Текст.-М., 1986. -34 с.

16. Техническое описание электрооборудования перегрузочной машины типа МПС-В-1000-3У.4.2 для АЭС (Т 1-Т4). Текст. -М.: ВНР, ЭВИГ, 1985,- 70 с.20. Емельянов, B.C.

17. Подход к оценке и подтверждению ресурса АЭС. Текст. / B.C. Емельянов, О.Г. Камышников, В.И. Морозкин, Ю.И. Раевский; // Атомная энергия. 1990. -Т 68, вып. 4.-С. 229-233.21. Шиянов, А.И.

18. Автоматизация перегрузки топлива на водо-водяных энергетических реакторах. Текст./ А.И. Шиянов; Воронеж.: Изд.- во ВГУ, 1987. 192 с.22. Шиянов, А.И

19. Системы управления перегрузочных манипуляторов АЭС с ВВЭР. Текст. / А.И. Шиянов, М.И. Герасимов, ИВ. Муравьёв;// М.: Энергоатомиздат, 1987. 176 с.23. Шиянов, А.И.

20. Актуальность роботизациитехнологического процесса перегрузки топлива на водо-водяных энергетических реакторах Текст. / А.И. Шиянов; Атомные электрические станции: Сб. статей. М: Энергоатомиздат, вып.8. 31-34 с.25. Максимов, М.В.

21. Диагностика и управление технологическим процессом перегрузки ядерного топлива на энергетических реакторахТекст. / М.В. Максимов; Одес. Гос. политехи, ун-т. Одесса: Астропринт, 1996. - 231 с.26. Шпицер, В.Я.

22. Моделирование деградации оборудования атомных станций. Текст.: [монография] / В.Я. Шпицер; Юж.-Рос. Гос.техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, «Изв. вузов. Электромеханика», 2004. - 176 с.27. Козырев, Ю.Г.

23. Промышленные роботы. Справочник. Текст. М.: Машиностроение, 1983. - 376с.

24. РД ЭО-141-98. Типовые технические требования к методикам оценки технического состояния и остаточного ресурса элементов энергоблоков АС. Текст. -М., 1998.-83 с.29. Будон, Г.Д.

25. Основы метрологии. Текст. / Г.Д. Будон, Б.Н.Марков //- М.: Изд-во стандартов, 1975 г.-150 с.30. Муха, Ю.П.

26. Теория и практика синтеза управляющего и информационного обеспечения измерительно-вычислительных систем Текст.: [ монография] / Ю.П.Муха, О.А.Авдеюк, В.М.Антонович // ВолгГТУ. Волгоград, 2004. - 220с.31. Муха, Ю.П.

27. Муха Ю.П., Скворцов М.Г. Нейросетевые измерительные системы. Диагностика состояния сложных объектов. Кн. 24. Текст.: [монография] / Ю.П.Муха, М.Г.Скворцов М.: Радиотехника, 2007. - 336 с.32. Цветков, Э.И.

28. Алгоритмические основы измерений. Текст. / Э.И.Цветков СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 120 с.33. Цветков, Э.И.

29. Метрологический анализ на расчётной основе. Текст. / Э.И.Цветков // вести. СПБО МА.- вып. 1 СПб.: СПБО МА, 2001-178 с.34. Цветков, Э.И.

30. Основы математической метрологии. Текст. / Э.И.Цветков СПб.: Политехника, 2005.- 510 с.

31. МИ 202-80. Методика. Метрологические характеристики измерительных систем, принципы регламентации и контроля. Основные положения. Текст. М.: ВНИИМС, 2000.- 17 с.

32. МИ 222-80. Методика расчёта метрологических характеристик измерительных каналов информационно-измерительных, измерительных систем по метрологическим характеристикам компонентов. Текст. ВНИИМС. М.: ВНИИМС, 2000. - 50 с.

33. Методы передачи изображений / под редакцией У. Прэтта. Текст. М.: Радио и связь, 1987. - 365 с.38. Никифоров, В.Н.

34. Акустические измерения в ядерной энергетике. Текст. / В.М. Баранов; М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320с.40. Барков, А.В.

35. Возможности нового поколения систем мониторинга и диагностики. Текст. / А.В. Барков; Журнал «Металлург», № 11,1998.41. Барков, А.В.

36. Виброшумовая диагностика ВВЭР. Текст. / В.И. Павелко, Г.В. Аркадов, В.И. Усанов; М.: Энергоатомиздат, 2004. 344 с.

37. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Текст. М., 1989. - 30 с.

38. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. Текст. -М., 1989.-35 с.

39. ГОСТ 27518-87. Диагностирование изделий. Общие требования. Текст. -М., 1987.-50 с.46. Биргер, И.А.

40. Техническая диагностика. Текст. / И.А. Биргер; М: Машиностроение, 1978. -239 с.47. Таран, В.П.

41. Диагностирование электрооборудования Текст. / В.П.Таран; К: Техника, 1983. -200 с.48. Клюев, В.В.

42. Технология производства машин. Том III -7 Текст. / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов// Измерения, Контроль, Испытания и Диагностика. М.: Машиностроение, 1996.- 152 с.49. Генкин, М.Д.

43. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. Текст. / М.Д. Генкин, А.Г. Соколова М.П. // М.: Машиностроение, 1987. - с. 287.-16050. Пархоменко, П.П.

44. Технические средства диагностирования: Справочник. Текст. /В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.// под общей редакцией В.В. Клюева. М: Машиностроение, 1989. - 672 с.51. Куликовский, К.П.

45. Методы и средства измерений. Текст. / К.П. Куликовский, В.Я. Купер// М.: Энергоатомиздат, 1986. - 256 с.52. Анжело Мартин.

46. Мониторизация механических колебаний механического оборудования. Текст. /Анжело Мартин; Технический обзор фирмы Брюль и Кьер, 1987 №1. - С. 1-16.53. Грановский, В.А.

47. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Текст. /

48. B.А.Грановский, Т.Н. Сирая//-Л.: Энергоатомиздат, 1990. 236 с.54. Балицкий, Ф.Я.

49. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов. Текст. /Ф.Я. Балицкий, М.И. Иванова, А.Г. Соколова, Е.И. Хомяков // М.: Наука, 1984. - 119 с.55. Киселёв, В.В.

50. Системы перегрузки топлива водо-водяных реакторов. Текст. /Киселёв В.В., Чураков Ю.А., Данченков Ю.В. и др.// Атомная техника зарубежом, 1983. №10.1. C. 3-6.56. Максимов, М.В.

51. Создание системы перегрузки ядерного топлива нового поколения. Текст. / М.В. Максимов, О.В. Маслов, И.Г. Майсян и др. // Атомная энергия. 1995. Т. 78. Вып. 4.-С. 281 -282.57. Рутхроф К.

52. Системы контроля на атомной станции. Текст. / К. Рутхроф, Штейхер В.Яке П.// Kraftverk Union Aktiengesellshaft, 1986. 30 с.58. Палусами, С.С.

53. Интегрирование систем мониторинга и диагностики. ALLAY. Текст. / С.С. Палусами, Т.А. Козловски// Westinghouse Electric Company, 2000. 10 с.59. Малышенко, Ю.В.

54. Автоматизация диагностирования электронных устройств. Текст. /Ю.В. Малышенко, В.П. Чипулис, С.Г. Шаркунов М.: Энергоатомиздат, 1986. - 216 с.60. Шейкман, А.Г.

55. Техническая диагностика процессов и состояния оборудования энергоблока АЭС с быстрым натриевым реактором: Учебное пособие. Текст. /А.Г.Шейкман, В.Д. Козырев, Д.М.Сорокин //-Екатеринбург: Урал.гос. техн.ун-т, 1999. 199с.61. Муха, Ю.П.

56. Структурные методы в проектировании сложных систем, ч.1: уч. пособие. Текст. / Ю.П. Муха; Волгоград., политехнический ин-т., 1992. 80 с.62. Муха, Ю.П.

57. Структурные методы в проектировании сложных систем, ч.П: уч. пособие.Текст. /Ю.П. Муха; Волгоград., политехнический ин-т., 1992 г. 80 с.63. Карелина, А.В.

58. Теоретическо-графические методы в распознавании образов. Под общей редакцией А.Д. Закревского. УДК 51(075)-519.2. Текст.: [Монография] /А.В. Карелина, Ю.Н. Печерский // М.: Штиница, 1978. - 92 с.64. Норри Д.

59. Введение в метод конечных элементов. Текст. / Д. Норри, Ж. де Фриз// М.: Мир, 1981. -304 с.65. Болотин, В.В.

60. Ресурс машин и конструкций. Текст. / В.В. Болотин; М.: Машиностроение, 1990. -448 с.66. Панасенко, Н.Н.

61. Статистический деформационный расчет пространственных стержневых систем произвольного вида. Текст. / Н.Н. Панасенко, А.И. Левин, В.П. Юзиков// Известия СКНЦВШ. Технические науки. -Р н/д : 1988. №4. - С.134-138.67. Павлов, П.А.

62. Основы инженерных расчетов элементов машин на усталость и длительную прочность. Текст. / П.А. Павлов; Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1988.-252 с.

63. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Текст. Госатомэнергонадзор СССР. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 525 с.

64. РД ЭО 0348-02. Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций (изд.- во 3-е). Концерн «Росэнергоатом» Текст. М., 2002. - 26 с.

65. РД.24.090.83-87. Нормы расчета пространственных металлоконструкций грузоподъемных кранов атомных станций на эксплуатационные и сейсмические воздействия. Текст. Минтяжмаш М., 1987.-264 с.71. Вентцель, Е.С.

66. Теория вероятностей. Текст. / Е.С. Вентцель; М.: Наука, 1985. - 192 с.72. Власов, В.З.

67. Тонкостенные упругие стержни. Изд. 2-е. Текст. / В.З. Власов; М.: Физматгиз, 1959.- 507 с.-16273. М.Д, Генкин

68. Вибрации в технике. Измерения и испытания: справочник: в 6 т. Текст. / под ред. М.Д. Генкина; М: Машиностроение, 1981. - 496 с.74. Серридж М.

69. Справочник по пьезоэлектрическим акселерометрам и предусилителям. Текст. / М. Серридж, Т. Лихт// Глоструп, Дания, 1987. - 400 с.75. БендатДж.

70. Измерения и анализ случайных процессов. Текст. / Дж. Бендат, А. Пирсол// М.: Мир, 1971.-233 с.76. Бриллюэн Л.

71. Наука и теория информации. Текст. / Л. Бриллюэн; М.: Физматгиз, 1960. - 263 с.77. Рандалл, Р.Б.

72. Частотный анализ. "Брюль и Къер" ДК-2850. Текст. / Р.Б. Рандалл; Нэрум, Дания. 1989.-316 с.78. Розенберг, Г.Ш.

73. Вибродиагностика: монография. Текст. / Г.Ш. Розенберг, Е.З. Мадорский, Е.С. Голуб, и др.// под редакцией Г.Ш. Розенберга; спб.: ПЭИПК, 2003. - 284 с.79. Ройтман, А.Б.

74. Вибрационная диагностика «дышаших» трещин. Текст. / А.Б. Ройтман, Н.Б. Александров, Т.А. Христенко // Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2000. 58-66 с.80. Никифоров, В.Н.

75. Канал контроля технического состояния рабочей штанги машины перегрузочной типа МПС-В-1000-3У4.2. Текст. / В.Н. Никифоров, О.Ю. Пугачева, Ю. Н. Елжов //

76. Всероссийская науч.- техн. конф. «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР»: Тезисы докладов. Подольск, ОКБ «Гидропресс», 2001. - С. 116 - 117.83. Никифоров, В.Н.

77. Контроль технического состояния рабочей штанги перегрузочной машины для ВВЭР-1000. Текст. / В.Н. Никифоров, А.В. Паламарчук, О.Ю. Пугачева // Тепло -энергетика. Москва, Российская академия наук, 2003. - Вып 5. - С. 16 - 17.84. Никифоров, В.Н.

78. РД ЭО-0017-92. Техническое обслуживание и ремонт систем и оборудования атомных станций. Обеспечение качества. Основные положения Текст. М., 1992. -54 с.

79. РД ЭО 0069-97. Правила организации технического обслуживания и ремонта систем и оборудования атомных станций Текст. М., 1997. - 39 с.

80. СКА 6501.00.00.000 ИМ. Машина перегрузочная типа МПС-В-428. Тяньваньская АЭС. Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия на месте его применения Текст. М., 1998. - 68 с.

81. АКЦШ 82.10 ПМ. Методика определения технического состояния машины перегрузочной МПС-В-1000-3У4.2. Программа и методика Текст. -Балаково, 1999. 35 с.

82. АКЦШ 82.10 ТТ. Технические требования по дефектации перегрузочной машины МПС-В-1000-ЗУ4.2. Текст. Балаково., 1999.-47 с.90. Никифоров, В.Н.

83. Приводы и их элементы, Каталог справочник / Чистяков А.Б., Парфёнов Б.М., Свешников В.К. - М.: Машиностроение, 1995. - 386 с.96. Попков, В.И.

84. Виброакустическая диагностика в судостроении Текст. / Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Л.: Судостроение, 1989. - 256 с.97. Никифоров, В.Н.

85. Understanding and Predicting of Coolant Pressure Oscillations Increasing. Text./ V.N. Nikiforov, K.N. Proskuriakov // Proceedings of «ICAPP 05». Seoul, KOREA, May 15 -19,2005.-Paper 5.99. Watts, B.

86. An Automated Vibration Based Expert Diagnostic system. Sound and Vibration, Machinery monitoring Text. / Watts Bill, Dyke Joe Van, 1993. - 165 p.

87. ГОСТ P 8.563-96. Методика проведения измерений Текст. М.: Изд.-во стандартов, 1986. - 58 с.-165101. ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений Текст. М.: Изд.-во стандартов, 1984. - 66 с.

88. ГОСТ 1.25-76. ГСС. Метрологическое обеспечение. Основные положения Текст.-М., 1976.-12 с.103. Матвеев, В.В.

89. Алгоритм прогноза работоспособности роторных машин по интенсивности вибрации Текст. / В.В. Матвеев. // Диагностика. М.: Машиностроение, 1999. -№1.-С. 3-5.104. Баркова, Н.А.

90. Введение в диагностику роторных машин по виброакустическим сигналам Текст. / Н.А. Баркова. М.: Изд. центр СПбГМТУ, СПб., 2002. -156 с.105. Барков, А.В.

91. Вибрационная диагностика колесно-редукторных блоков на железнодорожном транспорте Текст. / А.В. Барков, Н.А., Баркова, В.В. Федорищев// М.: Изд. центр СПбГМТУ, г. СПб., 2002. 103 с.106. Барков, А.В.

92. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации Текст. / А.В. Барков, Н.А., Баркова//М.: Изд. центр СПбГМТУ, г. СПб., 2004. 156 с.107. Гемке, Р. Г.

93. Неисправности электрических машин Текст. / Р. Г. Гемке; М.: Энергоатомиздат. Ленинград, 1989. - 315 с.108. Малашанин, И. И.

94. Тренажёры для операторов АЭС Текст. / И.И Малашанин, И.Н. Сидорова// М.: Атомиздат, 1979. - 152 с.109. Шукшунов, В.Е.

95. Тренажёрные системы Текст. / В.Е. Шукшунов // М.: Машиностроение, 1981. -203 с.

96. НП-011-99. Требования к программе обеспечения качества для атомных станций Текст. М.: Росэнергоатом, 2002. - 35 с.

97. Безопасность атомных станций Текст. / Справочник. М: Росэнергоатом. 1994.-255 с.

98. Коррозия и износ в водоохлаждаемых реакторах. Текст. Сб. ст.: Пер. с англ. Л Изд. судостр. промышл., 1959. - 415 с.113. Крагельский, И.В.

99. Основы расчетов на трение и износ Текст. / И.В. Крагельский, Н.Н. Добычин, B.C. Комбалов // М.: Машиностроение, 1977. 526 с.-166114. Журков, С.Н.

100. Временная зависимость прочности твердых тел Текст. / С.Н. Журков, Б.Н. Нарзуллаев //ЖТФ. 1953. - Т. 23, №10- С. 1677-1689.

101. Fleischer G. Energetische Methods derBestimmungdes Virschlei es // Schmi-erungs Technik. 1973.- Bd4.- S. 9.116. ГречерГ.

102. Расчет износа на основе гипотезы аккумулирования энергии при трении Текст. / Г. Гречер, Г. Кобольд // Исследования по триботехнике. М.: ВНИИМАШ, 1957 С. 187-195.

103. Handbook of Analytical Design for Wear. / R.G. Bayer, T.G. Ku, W.C. Clinton a. oth. N.Y. Plenum Press 1964.- 97 p.118. Пронников, A.C.

104. Основы надежности и долговечности машин Текст./ А.С. Пронников; М.: Изд-во стандартов, 1969.-160 с.119. Одинг, И.А.

105. Исследование влияния контактного трения на энергетические критерии циклической прочности и на физический предел усталости Текст. / И.А. Одинг, В.Н. Степанов //ДАН СССР. Техн. физика.- 1964 Т. 156.- С. 1333-1335.120. Полякова, А.А.

106. Защита от водородного износа в узлах трения Текст. /А.А. Полякова; М.: Машиностроение, 1980- 133 с.121. Шпеньков, Г.П.

107. Физико-химия трения Текст./ Г.П. Шпеньков; Минск: Изд. БГУ им. В.И. Ленина, 1978.-204 с.

108. Uhlig Н.Н. Mechanism of Fretting Corrosion // Journ. of Appl. Mech 1954-Vol. 21.-N4.-P. 401.123. Васильев, И.В.

109. О механизме коррозии при трении Текст./ И.В. Васильев, Т.Г. Федосова // Коррозия, износ и защита металлов М., 1963- № 045 - С. 3-6.-167 -Акт о внедрении