Назначение
Измерители-сигнализаторы индуктивно-расходные ИРИС/ТАРАН-Тм (далее измеритель-сигнализатор) предназначены для обнаружения нерастворенной газовой фазы (водорода) в потоке жидкого натрия сдувочных линий парогенераторов натрий-вода ядерных энергетических установок на быстрых нейтронах, измерений объемного содержания газа в натрии, формировании и выдачи сигналов в систему защиты парогенераторов при возникновении межконтурной неплотности и поступления воды в натрий.
Описание
Измеритель-сигнализатор состоит из первичного преобразователя, двух нормопреобра-зователей и вторичного прибора. В свою очередь, первичный преобразователь состоит из двухканального индуктивного преобразователя (ИРИС)-дифференциального и интегрального, а также преобразователя расхода ТАРАН-Тм/Др-40 и двух установленных на нем нормопре-образователей ТАРАН-Тм/НП.
Дифференциальный индуктивный канал преобразователя ИРИС (первый измерительный канал) работает на принципе изменения коэффициента взаимоиндукции измерительных обмоток дифференциального трансформатора при поступлении натрия в их внутреннее пространство. Кроме измерительных обмоток трансформатор содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током звуковой частоты. Трансформатор намотан на мерный трубопровод, по которому протекает натрий, электромагнитное поле обмотки возбуждения пронизывает весь его объем, наводит в измерительных обмотках ЭДС взаимоиндукции, а в протекающем по трубопроводу натрии - вихревые токи, поле которых взаимодействует с полями измерительных обмоток и уменьшает их пропорционально величине генерируемых вихревых токов. При заполненном натрием мерном трубопроводе и при встречном включении измерительных обмоток их результирующий выходной сигнал сбалансирован близким или равным нулю. При разгерметизации парогенератора вода вступает в химическую реакцию с натрием, сопровождающуюся выходом газообразного водорода, который потоком натрия переносится в линию сдувок и попадает в мерный трубопровод преобразователя ИРИС. За счет изменения объема натрия во внутреннем пространстве измерительных обмоток вихревые токи в них изменяются и разностная ЭДС взаимоиндукции выводит дифференциальный трансформатор из равновесия. Разностная ЭДС поступает на усилитель, детектируется, демодулируется от несущей частоты и приходит на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Частота импульсов выпрямленного значения ЭДС и их амплитуда, будучи проградуированными в единицах объемного содержания газа в трубопроводе ИРИС, служат его мерой. Дифференциальный индуктивный канал обладает наибольшей чувствительностью, характирезуемой величиной детектируемых пузырьков газа (3-5) мм в диаметре, что соответствует газосодержанию (0,0020,008) % объемных при номинальном расходе натрия 3,6 м3/ч.
Кроме дифференциального канала преобразователь ИРИС имеет интегральный канал (второй измерительный канал), которым является любая из измерительных обмоток. Интегральный канал становится информативнее дифференциального при больших объемных содержаниях газа в натрии (более 2,0 %), когда чувствительность последнего падает из-за выравнивания вихревых токов, наводимых в натрии на входе в трансформатор и на его выходе. Абсолютная же величина ЭДС каждой измерительной обмотки непрерывно уменьшается по мере заполнения трубопровода газом. Она также градуируется в единицах объемного содержания газа и пересчитывается вторичным прибором в его натуральные единицы.
Третий измерительный канал измерителя-сигнализатора представляет собой вихревой электромагнитный расходомер ТАРАН-Тм (Госреестр №47985-11). Он предназначен для из-
мерения и позиционного регулирования постоянства расхода натрия в трубопроводе, поскольку объемное газосодержание, измеряемое преобразователем ИРИС, зависит от расхода натрия. Кроме того, он является дублирующим пороговым устройством обнаружения газовой фазы в потоке натрия: вихревой электромагнитный расходомер прекращает измерение расхода при определенной минимальной ее концентрации. Признаком попадания газа в расходомер является уменьшение соотношения сигнал/шум, определяемое в процессе вычислений спектральной плотности мощности выходного сигнала.
Функции, выполняемые вторичным прибором:
- сбор и первичная обработка сигналов от преобразователей ИРИС и ТАРАН-Тм;
- преобразование измеряемых электрических сигналов в единицы объемного газосо-держания и расхода натрия;
- выдача результатов измерений по аналоговому выходу (4-20) мА;
- отображение результатов измерений на служебном дисплее диспетчерской ЭВМ (по интерфейсу RS-485);
- формирование предупредительных, аварийных сигналов и управляющих воздействий в виде дискретных сигналов типа «сухой контакт».
Внешний вид измерителей-преобразователей и места их пломбирования приведен на фотографии стр 3.
Индуктивный преобразователь ИРИС
Первичный преобразователь расхода
ТАРАН-Тм/До-40
Рис.1
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) записано во флэш-память микроконтроллера и недоступно для преднамеренных и непреднамеренных изменений (защищено паролем), несанкционированный доступ к микроконтроллеру защищен мастичными пломбами на корпусе вторичного прибора. В задачу ПО измерителя-сигнализатора входит вычисление объемного содержания газа (водорода) в потоке натрия, расхода натрия, сравнение значения соотношения сиг-нал/шум выходного сигнала расходомера с заданным значением, выработка предупредительных и аварийных сигналов во внешние цепи при достижении измеряемыми величинами пороговых значений.
При каждом перезапуске вторичного прибора происходит самотестирование всех его функциональных субблоков, включая проверку целостности линий связи. При штатной работе измерителя-сигнализатора вырабатывается сигнал нормального функционирования, который по интерфейсу RS-485 передается в ЭВМ верхнего уровня. В процессе запуска прибора и его самотестирования вычисляется контрольная сумма вычисляемого кода, которая вместе с номером версии ПО также передается на дисплей диспетчерской ЭВМ.
Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентиф икаци-онный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления идентификатора программного обеспечения |
| ИРИС/Тм | ИРИС/Тм | ИРИС/Тм/01 | 48B36F5 | CRC-32 |
Уровень защиты программного обеспечения по МИ 3286-2010 - "С".
Технические характеристики
| Диапазон измеряемых расходов, м3/ч | от 0,5 до 5,0 |
| Минимальный размер детектируемого в натрии пузырька газа, мм | от 3 до 5 |
| Диапазон измеряемого объемного содержания газа в натрии, % | от 0,002 до 100 |
| Пороговое объемное содержание газа в натрии, детектируемое расходным каналом, % | 1,8 -2,0 |
| Пределы основной допускаемой относительной погрешности измерений расхода натрия, % | ± 1,5 |
| Пределы основной допускаемой относительной погрешности измерений объемного содержания газа в натрии, % | ± 10 |
| Давление контролируемой среды, МПа | от 0 до 2,5 |
| Температура контролируемой среды, °С | от 300 до 505 |
| Температура окружающей среды, °С - для первичного преобразователя - для нормопреобразователя - для вторичного прибора | от 5 до 90 от 5 до 60 от 5 до 50 |
| Выходные сигналы: - постоянный ток, 2 канала, мА - интерфейс (1 порт) - дискретный типа «сухой контакт» | от 4 до 20 RS-485 4 канала |
| Габаритные размеры, не более, мм - первичный преобразователь - номопреобразователь - вторичный прибор | 450x420x200 79x74x58 483x132x450 |
| Масса, не более, кг - первичный преобразователь - нормопреобразователь - вторичный прибор | 12,5 0,8 9,5 |
| Параметры питания: Напряжение, В частота, Гц | 220 (+10/-15) 50 ± 1 |
| Потребляемая мощность, не более, Вт | 50 |
| Исполнение - первичные преобразователь - нормирующий преобразователь - вторичный прибор | виброустойчивое, IP-54 виброустойчивое, IP-54 виброустойчивое, IP-20 |
| Влажность окружающей среды, не более, % | 80 |
| Давление окружающей среды, кПа | от 84 до 106,7 |
| Вероятность безотказной работы за 8000 часов - для первичного преобразователя - для нормопреобразователя и вторичного прибора | Рдов = 0,99 Рдов = 0,96 |
| Срок службы, не менее, лет | 15 |
Знак утверждения типа
наносится на боковую грань нормопреобразователя и лицевую панель вторичного прибора фотохимическим способом, а также на титульные листы эксплуатационной документации типографским способом
Комплектность
Первичный преобразователь........................................................................ 1 шт.
Нормопреобразователь.......................................................................2 шт.
Вторичный прибор............................................................................1 шт.
Эксплуатационная документация (Руководство по эксплуатации ШУБИ.501464.004 РЭ, паспорт ШУБИ.501464.004 ПС.................... по 1 экз
Методика поверки ШУБИ. 501464.004 ПМ).......................................... 1 экз
Поверка
осуществляется по методике "ГСИ. Измеритель-сигнализатор индуктивно-расходный ИРИС/ТАРАН-Тм. ШУБИ.501464.004 ПМ", утвержденной ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМС" в марте 2012 г.
Основное поверочное оборудование:
- установка расходомерная поверочная «КАЛИБР-М» с диапазоном генерируемых расходов (0,20-120,0) м3/ч;
- дюралевый имитатор натрия - цилиндр с диаметром 40 мм, длиной 400 мм с калиброванными отверстиями диаметром 03, 05, 08, 010 мм в теле цилиндра;
- осциллограф с памятью, относительная погрешность измерения напряжения ±3 %;
- персональный компьютер типа IBM PC.
Сведения о методах измерений
изложены в руководстве по эксплуатации ШУБИ.501464.004 РЭ.
Нормативные документы
1. ГОСТ Р 52931-2008 "Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия".
2. Технические условия ШУБИ.501464.004 ТУ.
Рекомендации к применению
-вне сферы Государственного регулирования обеспечения единства измерений
