Разработка и исследование акустозондового метода контроля уровня двухфазного теплоносителя ЯЭУ

• Автор: Вьюгин, Антон Борисович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 122 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Критический анализ методов контроля уровня теплоносителя ядерных энергетических установок

1.1 Механические и акустические методы контроля уровня теплоносителя

1.2 Электрические и оптические методы определения уровня

1.3 Методы измерения уровня теплоносителя, основанные на использовании термодатчиков

1.4 Радиоизотопные сигнализаторы уровня

1.5 Системы контроля уровня применяемые на АЭС

1.6 Критический анализ методов измерения уровня теплоносителя

1.7 Выводы Глава 2 Разработка акустозондового метода измерения уровня двухфазного теплоносителя

2.1 Методика измерения уровня двухфазного теплоносителя

2.1.1 Распространение ультразвука по волноводам
2.1.2 Прохождение ультразвука через контролируемую среду
2.2 Обоснование выбора конструкции электромеханических преобразователей
2.3 Конструктивнотехнологические выводы. Глава 3 Принципы построения оборудования для контроля уровня теплоносителя акустозоидовым методом
3.1 Разработка и исследование моделей акустозондовых датчиков уровнемера
3.2 Эксперименты по разработке конструкции датчика и технологии
его изготовления и сборки на примере четырех волноводной модели
3.3 Разработка вторичного электронного блока обработки сигналов
3.4 Разработка программного обеспечения
Глава 4. Экспериментальные исследования моделей акустозондового уровнемера теплоносителя ЯЭУ.
4.1 Результаты лабораторных исследований уровнемера
4.1.1 Конструкция модели уровнемера
4.1.2 Предварительные лабораторные исследования модели уровнемера
4.1.3 Изучение функционирования модели уровнемера на барботаж
ном стенде
4.1.4 Разработка методики обработки и анализ полученных экспериментальных данных
4.1.5 Оценка погрешности результатов измерений
4.2 Результаты исследований акустозондового уровнемера на теплофизическом стенде
4.2.1 Эксперименты на холодном стенде
4.2.2 Эксперименты с разгерметизацией контролируемого сосуда 6 Выводы и заключение
Список использованной литературы


Диссертация содержит четыре главы, выводы и список использованной литературы. В первой главе приведен сравнительный анализ систем измерения и контроля уровня, основанных на различных физических принципах и их критическая оценка с точки зрения решения поставленной задачи. Вторая глава посвящена разработке акустозондового метода измерения уровня двухфазного теплоносителя, в частности анализу вопросов распространения ультразвука в среде и по волноводам. В качестве выводов по второй главе выступают основные технологические ограничения и конструктивные принципы построения многоволноводной акустической измерительной системы. В третьей главе изложено описание экспериментов по разработке конструкции датчика и технологии его изготовления и тестирования. Четвертая глава содержит результаты тестовых испытаний и лабораторных экспериментов с использованием разработанной системы, изложение методики обработки и анализ экспериментальных данных, и оценку погрешности измерений, основанную на статистическом анализе результатов. Здесь же приведены результаты экспериментов с разработанной системой, проведенных на реальном теплофизическом стенде. Описывается сравнение результатов, полученных с помощью разработанной акустической системы и результатов, полученных с применением немецкой измерительной многоточечной системы, работающей на другом физическом принципе. Глава 1. Критический анализ методов контроля уровня теплоносителя ядерных энергетических установок. Как и все средства измерений, уровнеметрические системы состоят из совокупности первичных измерительных преобразователей и вторичных вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерения и дальнейшей обработки полученной информации. Первичный преобразователь (датчик, чувствительный элемент) воспринимает измеряемую величину - уровень и преобразует ее в выходной сигнал (электрический, механический и т. Принцип действия первичных преобразователей уровнемеров основан на различиях в физических свойствах веществ, образующих границу раздела фаз. В зависимости от того, различие каких физических свойств веществ воспринимает первичный преобразователь, уровнемеры подразделяют на: механические, электрические, оптические, тепловые, радио-изотопные и др. К этим уровнемерам относят: поплавковые, буйковые, гидростатические и акустические. Все они реализуют абсолютный метод измерения уровня, основанный на использовании различий между плотностями веществ, образующих границу раздела. В качестве первичного преобразователя поплавкового [, с. Поплавок под действием выталкивающей ("Архимедовой") силы и силы тяжести перемещается вместе с уровнем жидкости. Положение поплавка, являющееся мерой текущего значения уровня фиксируется вторичным преобразователем и преобразуется в электрический, механический или иной сигнал. Связь поплавка с вторичным прибором может осуществляться с помощью, каких - либо механических элементов (троса, ленты, рычага) или с помощью бесконтактных (оптических, электромагнитных и др. При тщательной градуировке и корректной эксплуатации поплавковых уровнемеров их основная погрешность может быть сведена к значению порядка ± 1 мм в диапазоне измерений до Юм, что позволяет применять поплавковые уровнемеры в качестве образцовых. Чувствительный элемент буйкового [, с. Рис. Рис. При изменении уровня жидкости меняется степень погружения буя, а, следовательно, и результирующая от силы тяжести и "Архимедовой" силы. Изменение результирующей силы компенсируется деформацией упругого элемента (пружины, мембраны), которая и является мерой изменения уровня жидкости в сосуде и преобразуется вторичным преобразователем в пропорциональный сигнал. Уровнемеры с механическими воспринимающими элементами отличаются простотой изготовления, монтажа и обслуживания, но наличие подвижных частей, недостаточный ресурс и высокая инерционность резко ограничивает область их применения. Принцип действия гидростатических [, с. Гидростатическое давление при этом измеряется либо двумя манометрами, либо одним дифференциальным манометром (рис.