Лапкис Никифоров - СВК МП 2019 v2

1. ПОСТРОЕНИЕ ЭТАЛОНОВ ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА ЭНЕРГОБЛОКОВ ВВЭР-1000

НИИ атомного энергетического машиностроения
Никифоров В.Н., директор НИИ АЭМ, к.т.н.
Лапкис А.А., главный специалист отдела ТДО АС

2. Цель исследований:

Повышение уровня ядерной и радиационной безопасности блоков ВВЭР
в период перегрузки ядерного топлива
Цель достигается за счёт уточнения определения технического состояния и
ресурсных характеристик элементов МП и перегружаемых изделий, что, в
свою очередь, обеспечивается внедрением дополнительной системы
комплексной оценки:
- выполнения транспортно-технологических операций перегрузки ядерного
топлива;
- технического состояния и ресурсных характеристик оборудования,
задействованного при работе с ядерным топливом,
на основе системы виброакустического контроля.

3. Опыт НИИ АЭМ:

• Каналы виброакустического контроля МП энергоблоков ВВЭР-1000
поставлены на энергоблоки №№1, 2 Тяньваньской АЭС, энергоблок
№ 1 Ростовской АЭС
• В 2014-2017 г. выполнены работы по обоснованию продления срока
эксплуатации МП энергоблоков 1-3 Балаковской АЭС
• Опубликовано 11 трудов, защищена диссертация на соискание
степени канд. техн. наук

4.

Назначение системы виброакустического контроля
• регистрация виброакустических сигналов, сопровождающих
выполнение транспортно-технологических операций с ТВС, ПС СУЗ,
пробками, инструментом;
• предоставление оператору МП оперативной информации:
- об отклонениях от нормального хода выполнения транспортно-технологических
операций;
- о текущем техническом состоянии основных узлов и механизмов рабочей
штанги.

5.

Задачи исследования
1. На основе исследования функциональных связей в предметной
области выполнить паспортизацию элементарных движений МП
для целей оценки её технического состояния и качества
выполнения перегрузочных операций.
2. Разработать методологию оценки качества выполнения
перегрузочных операций на основе СВК.
3. Разработать систему сбора, первичной обработки, хранения и
использования информации, необходимой для комплексной
оценки перегрузочной кампании

6. Машина перегрузочная

7. Машина перегрузки

8. Привод захватов

23 - мотор-редуктор привода захвата кластера
28 - барабан привода захвата кластера
29 - вал-шестерня привода захвата кластера

9. Схема комплекса технических средств

Пьезоэлектрический
вибропреобразователь

10. Размещение передающей части СВК

11. Задача 1. Паспортизация элементарных движений

Иерархия основных сущностей в предметной области
Базовой единицей перегрузочной кампании является перегрузочный цикл

12.

МП: положение {x1, y1, 0}
ПИ: ячейка {xx1-yy1}
Перегрузочный цикл исполняется
машиной перегрузочной (МП). В
результате
цикла
одно
ПИ
перемещается из ячейки в ячейку
Здесь x – координата моста, y –
координата тележки, z – захвата;
xx – номер оси ячейки в продольном
направлении, yy – в поперечном
МП: положение {x2, y2, 0}
ПИ: ячейка {xx2-yy2}

13.

• Перегрузочный цикл начинается и заканчивается в транспортном положении МП
(z=0, ПИ нет). Операция «извлечение» проходит из положения 1 в 3.
• Операция «установка» проходит из положения 3 в 5.
• Все циклы можно представить как сочетания извлечения и установки ПИ.

14.

Иерархия фаз внутри перегрузочного цикла
Оценка качества выполнения операций с ЯТ требует, чтобы эталоны состояния были
определены отдельно для различных режимов и нагрузок.
Итого: более 100 типов элементарных движений.

15.

• База данных реализована и находится в процессе заполнения сведениями пилотной
кампании 2018 года на Ростовской АЭС.
• БД направлена на государственную регистрацию

16.

Метод оценки качества технологических операций
• Качество выполнения технологической операции определяется отдельно
для каждого из движений, составляющих её, путём сопоставления
информационного портрета движения с эталоном данного типа
• Информационный портрет – это массив количественных характеристик
элементарного движения, включающий в общем случае:
- весовую нагрузку на захвате;
- электрические параметры питающей сети электропривода (сила тока в фазах, частота
тока, плавность хода, отклонение от синусоидальности, несимметричность фаз и т.д.);
- виброакустические параметры (среднеквадратическое и пиковое значения
виброускорения, пик-фактор и т.д.).
• Эталон – это массив, содержащий математические ожидания и
стандартные отклонения для всех характеристик, составляющих
информационный портрет элементарного движения

17.

Метод оценки качества технологических операций
Сопоставление фактически зарегистрированного портрета движения
осуществляется двумя способами:
- попаданием значений характеристик портрета в соответствующие
доверительные интервалы, построенные на базе эталонов;
X н X Xв
где Х – характеристика из информационного портрета, а Хв =f(P) и Хн =f(P) – соответственно
верхняя и нижняя границы интервала для неё, определяемые по правилам математической
статистики в зависимости от заданной доверительной вероятности Р
- вычислением расстояния между многомерными массивами
портрета и эталона (евклидова мера или расстояние по
Махаланобису)

18.

Метод оценки качества технологических операций
• Если известно, что некое движение было выполнено без несоответствий, то его эталон должен
быть пополнен параметрами вычисленного портрета.
• Описанный способ формирования и использования эталонов реализован в виде модулей
специализированного программного обеспечения системы виброакустического контроля

19.

Пример построения портрета для отдельных
этапов технологических операций
(перемещения захвата кластера)

20. Захват кластера

21. Виды движений

Вниз
С поглощающим стержнем
Без поглощающего стержня
Вверх
С поглощающим стержнем
Без поглощающего стержня

22. Движение вниз без поглощающего стержня(a[м/с2])

23. Движение вверх с поглощающим стержнем (a[м/с2])

24. Движение вниз с поглощающим стержнем (a[м/с2])

25. Движение вверх без поглощающего стержня (a[м/с2])

26. Таблица доверительных интервалов (α=0,05)

а1, м/с2
а2 , м/с2
аскз2, м/с2
аскз3, м/с
а3(а4), м/с2
а4(а5), м/с2
Вниз без ПС
34,99 - 41,89
1,91 - 3,45
0,295 - 0,321
-
11,24 - 14,26
3,38 - 4,11
Вверх с ПС
36,15 - 42,32
-
0,298 - 0,346
0,354 - 0,380
10,6 - 14,7
2,89 - 4,49
Вниз с ПС
29,04 - 41,73
-
0,337 - 0,357
0,298 - 0,322
11,31 - 14,28
3,24 - 4,04
Вверх без
ПС
35,85 - 41,87
-
0,299 - 0,316
-
10,74 - 13,11
3,24 - 4,04
2

27.

Таблица временных промежутков
t1, с
t2, с
t3, с
t4, с
t5, с
Вниз без ПС
3,0 - 6,6
2,0 – 7,0
53,0 – 74,0
1,0
-
Вверх без ПС
-
-
75,4-98,7
1,0
t1
t2
t31
t32
Вниз с ПС
3,0 – 8,0
79,1 – 109,0
19,0 – 56,0
8,0 - 27,3
1,0 - 1,2
Вверх с ПС
-
55,0 - 68,9
84,0 – 108,0
22,5 - 37,4
1
-
t4

28. Результаты

• На энергоблоке №1 РоАЭС выполнена модернизация аппаратной части
системы виброакустического контроля процессов перегрузки ядерного
топлива
• В период ППР-2018 зарегистрированы эталонные виброакустические сигналы,
сопровождающие выполнение транспортно-технологических операций
перегрузки
• Выполнена паспортизация элементарных движений МП для целей оценки её
технического состояния
• Построены типовые виброакустические портреты перемещений и
срабатывания захвата ТВС и захвата кластера во время перегрузки топлива,
включающие наборы доверительных интервалов для характеристик
вибросигналов

29. Спасибо за внимание!