Страница 5: ДСТУ IEC 62385:2015. Атомні електростанції. Інформаційні та керувальні системи, важливі для безпеки. Методи оцінювання робочих характеристик вимірювальних каналів системи безпеки (61830)

9 ВЕРИФІКАЦІЯ РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРОННИХ ДЕТЕКТОРІВ

Верифікацію експлуатаційних характеристик нейтронних детекторів на атомних станціях треба виконувати методами оперативного контролювання та аналізування шумів майже в такий самий спосіб, як для давачів тиску. Здебільшого нейтронні детектори швидкочинні та на них зазвичай не поширюються суворі вимоги до випробування часу реагування, що висувають до давачів темпе­ратури й тиску, установлених на атомній станції. У зв’язку з цим запропоноване тут випробування часу реагування призначено для верифікації робочих характеристик для підтвердження, що дина­міка характеристик детекторів не змінилася щодо вихідного значення. Фактично, для нейтронних детекторів, додатково до часу реагування, треба вимірювати та відстежувати інші параметри шу­мових характеристик, такі як дисперсія, асиметрія й ексцес, як засіб підтвердження, що динаміка детекторів не зазнала суттєвих змінень.

Крім того, експлуатаційні характеристики нейтронних детекторів залежать від технічного стану їхніх кабелів і роз’ємів. У зв’язку з цим для нейтронних детекторів додатково до оперативного контролювання та натурних вимірювань часу реагування має бути виконано випробування кабелів за допомогою таких методів, як вимірювання повного опору та випробування за допомогою ме­тодів рефлектометри проміжків часу (РТО). Ці методи описано в літературі, зазначеній у списку застосованих джерел.

Поєднання оперативного контролювання, випробування часу реагування та вимірювання кабелів разом забезпечують ефективні засоби визначення факту змінення робочих характеристик нейтронного детектора. Результати придатні для керування старінням детекторів і встановлення графіків технічного обслуговування та замінення детекторів чи кабелів.

ДОДАТОК А
(довідковий)

ВЗАЄМНЕ КАЛІБРУВАННЯ/ВЗАЄМНА ВАЛІДАЦІЯ
ТЕРМОПЕРЕТВОРЮВАЧА ОПОРУ

А.1 Передмова

Цей додаток містить інформацію про метод взаємного калібрування, застосовуваний на атомних станціях для верифікації похибки вимірювання температури резервованими термопере­творювачами опору та термопарами. Термін «взаємна валідація» — відповідна назва для методу випробування, описаного нижче. Однак замість використання «взаємної валідації» вживають термін «взаємне калібрування», оскільки більшість посилань на цю тему називає цей метод випробування методом взаємного калібрування. Цей метод застосовують для підтвердження, що калібрування групи резервованих давачів не змінилося.

А.2 Вступ

Взаємне калібрування — це випробування погодженості групи давачів, які вимірюють той са­мий процес. Випробування виконують на атомних станціях для забезпечення передавання точної інформації про температуру в системи керування та безпеки станції. Випробування виконують за одної чи більше температур, що охоплюють температуру, близьку до нормального режиму екс­плуатування станції, для забезпечення оцінки похибки термоперетворювачів опору та термопар за робочих умов.

Для випробування взаємного калібрування опір групи термоперетворювачів опору вимірюють за ізотермічних умов і перетворюють у відповідні температури. Альтернативно сканують темпе­ратурні покази термоперетворювачів опору замість перетворення опору в температури. Потім температури усереднюють й обчислюють відхили кожного окремого термоперетворювача опо­ру від середньої температури. Будь-який термоперетворювач опору, що перевищує попередньо встановлений критерій відхилу (наприклад, ± 0,3 °С), вилучають із середнього значення і процес повторюють за потреби, щоб ідентифікувати всі термоперетворювачі опору, які не відповідають

критеріям відхилів. Термоперетворювачі опору, які не відповідають критеріям відхилів, називають «викиди» та/або заміняють недавно каліброваними термоперетворювачами опору, або їхнє каліб­рування коригують за допомогою даних взаємного калібрування, щоб привести їх у відповідність до інших резервованих термоперетворювачів опору в групі. Коригування калібрування викиду можна виконати, якщо виконано випробування взаємного калібрування за трьох чи більше далеко розне­сених температур. Потім дані взаємного калібрування підставляють у калібрувальну характерис­тику термоперетворювача опору, щоб одержати нові калібровані постійні для термоперетворювача опору-викиду.

Валідність і похибка методу взаємного калібрування залежать від похибки калібрувальних таблиць термоперетворювача опору, а також сталості та однорідності температури станції під час випробовування взаємного калібрування.

Випробування взаємного калібрування можна виконувати в умовах лінійного наростання тем­ператури чи температурного плато під час охолоджування станції в разі входу в ППР або під час розігрівання станції в разі виходу з ППР. Показано, що випробування за умов плато чи лінійного змінення забезпечує відповідні результати взаємного калібрування. Однак випробування за умов лінійного змінення температури має переваги, оскільки воно не потребує утримування станції в стані плато для випробування.

Випробування взаємного калібрування можна виконати з використанням спеціалізованої сис­теми збирання даних, призначеної для цього, або за допомогою даних зі станційного комп’ютера.

А.З Калібрувальна характеристика термоперетворювача опору

Найчастіше застосовувана формула для перетворення опору платинового термоперетво­рювача опору в температуру — це формула Каллендара. Для температур вище ніж 0 °С формулу Каллендара записують у такий спосіб:

R(7-) = R₀

т-sf- ^т—

1100 °С

(1)

т

100 °С

де Т — температура, °С;

R_o — опір за 0 °С (Ом);

а — константа (Ом/Ом/°С);

8 — константа (°С);

R{T) — опір за довільної температури Т.

Змінні R_o, а та 8 називають константами формули Каллендара. а — це середній темпера­турний коефіцієнт опору в інтервалі від 0 °С до 100 °С, 8 — це індекс відхилу кривої опору від прямої лінії залежно від температури. Ці дві константи, так само як R_o, визначають для кожного термоперетворювача опору калібруванням термоперетворювача опору в термостатичній ванні в лабораторії. Щойно ці три константи визначено, їх підставляють у зазначену вище формулу, щоб одержати калібрувальну таблицю для цього термоперетворювача опору. Альтернатива формулі Каллендара — квадратична формула R(T) = R_o(1 + AT + ВТ²); де R_o, А та В — це константи, які визначають, підставляючи калібрувальні дані у квадратичну формулу. Квадратична формула та формула Каллендара відповідні.

Національна примітка

Для промислових платинових термоперетворювачів опору застосовують формулу Каллендара з відомими коефіцієнтами, установленими експериментально та нормованими в ІЕС 60751.

А.4 Процедура взаємного калібрування

Випробування взаємного калібрування виконують за допомогою системи перевірення давачів і прецизійного цифрового універсального вимірювального приладу відповідно до такої загальної процедури:

1. Виконати вимірювання вихідних сигналів усіх давачів по черзі та перетворити одержані дані у відповідні температури. Це дає змогу одержати один прохід взаємного калібрування. Як варіант, на цьому кроці можна зареєструвати температурні покази термоперетворювачів опору.

2. Повторити крок 1 до одержання чотирьох проходів.

3. Усереднити результати чотирьох температурних вимірювань для кожного давана. Це тем­пературний показ кожного давана, задіяного у випробуванні взаємного калібрування.

4. Усереднити температурні покази з кроку 3 для всіх термоперетворювачів опору.

5. Відняти середню температуру, одержану на кроці 4, від температурних показів кожного давача в кроці 3. Одержані різниці називають відхилами давачів.

6. Якщо відхил будь-якого елемента термоперетворювача опору перевищує критерії прийнят­ності (наприклад, ± 0,3 °С), видалити результат вимірювання елемента з даних і повторити з кроку 4, щоб одержати нову середню температуру.

7. Повторити крок 6, доки із середнього значення не буде вилучено всіх елементів термопере­творювача опору, що мають більші відхили, ніж критерії прийнятності (наприклад, ± 0,3 °С).

Під час випробовування термоперетворювачів опору на станціях із реактором із водяним охолодженням під тиском наведені вище кроки виконують для термоперетворювачів опору вузького діапазону. Термоперетворювачі опору широкого діапазону та термопари на виході з активної зони зазвичай виконують взаємне калібрування за середнім значенням термоперетворювачів опору вузького діапазону.

А.5 Докладне аналізування даних взаємного калібрування

Докладне аналізування даних взаємного калібрування охоплює чисельні алгоритми для ви­правлення будь-якої суттєвої температурної нестабільності та неоднорідності, що могла бути на станції, коли виконували випробування взаємного калібрування. Щойно введено ці виправлення, дані взаємного калібрування можна повторно проаналізувати й одержати остаточні результати, як описано в цих підпунктах.

А.5.1 Виправлення даних взаємного калібрування

Взаємне калібрування термоперетворювачів опору на станції ґрунтовано на допущенні, що за ізотермічних умов станції середня температура достатнього числа резервованих термопере­творювачів опору відображає суттєву температуру технологічного процесу. Є кілька можливостей, які можуть вплинути на правомірність цього припущення:

1. Похибка в таблицях залежності електричного опору від температури, використовуваних у випробуваннях взаємного калібрування для перетворення опору термоперетворювачів опору в температуру.

2. Систематичний дрейф показів під час калібрування термоперетворювачів опору. Це може відбутися, якщо всі термоперетворювачі опору дрейфують разом в одному напрямку вгору чи вниз.

3. Флуктуації та дрейф температури теплоносія першого контуру, які могли виникнути під час взяття даних взаємного калібрування на станції.

4. Температурна неоднорідність між різними термоперетворювачами опору. Оскільки метод взаємного калібрування допускає, що всі термоперетворювачі опору перебувають за тої самої температури, будь-який суттєвий відхил від цього припущення може спричинити похибки в результатах випробування взаємного калібрування.

Під час випробовування взаємного калібрування групи термоперетворювачів опору, використовувані на станції протягом одного чи більше паливних циклів, наведені в переліках 1 та 2, можна врахувати ви­лученням та калібруванням в лабораторії одного чи більше термоперетворювачів опору зі станції. Інший варіант — замінити один із термоперетворювачів опору знову відкаліброваним термопере­творювачем опору та повторити випробування взаємного калібрування наприкінці періоду простою, коли станція розігрівається для роботи на потужності.

Інший спосіб вилучити можливість, зазначену в переліку 2, полягає в тому, щоб проаналізувати залежності від експериментальних даних, які показують, що дрейф показів групи термоперетво­рювачів опору ядерного класу є переважно випадковим, а не систематичним і тому малоймовірно, що з’являться систематичні похибки в результатах випробування взаємного калібрування, крім зміщення у випробувальному устаткованні взаємного калібрування.

Проблеми з наведених переліків 3 та 4 можна вирішити реалізацією чисельних методів для поправки даних взаємного калібрування на нестабільність температури станції та температурної неоднорідності, як описано нижче.

A.5.2 Поправка на нестабільність температури станції

Температурні флуктуації або дрейф показів під час випробовування взаємного калібрування виникають майже завжди, оскільки неможливо ідеально контролювати температуру станції, щоб за­лишитися в сталому режимі. Метод, застосовуваний для поправок на температурну нестабільність, залежить від умов на станції, за яких дані одержано. Якщо температура станції змінюється по­вільно та з постійною швидкістю, застосовують збирання даних за лінійного змінення. Збирання даних за лінійного змінення автоматично компенсує змінення температури станції, доки збирають дані. Якщо станція підтримується за стійких, ізотермічних умов, то застосовують збирання даних на плато, і флуктуації температури станції компенсуються під час докладного аналізування.

Під час збирання даних за лінійним зміненням ураховують змінення постійної температури, за допомогою вибірки термоперетворювачів опору у зворотному порядку за другому та четвертого проходу виконуваного прогону взаємного калібрування. Наприклад, за наявності 24 термопере­творювачів опору порядок вибірки для чотирьох проходів буде такий: з 1 до 24, із 24 до 1, з 1 до 24 та з 24 до 1. Змінення напрямку порядку вибірки інвертує ефект лінійного змінення температури так, що після усереднення всіх чотирьох проходів похибки компенсуються.

Під час збирання даних на плато потреба в компенсуванні лінійного змінення постійної тем­ператури менша; отже більше значення надають короткостроковим флуктуаціям. Це має суттєве значення через змінення у відведенні тепла, які часто поотрібні для підтримання блока за вста­новленої температури. У цьому разі вибірку термоперетворювачів опору проводять у тій самій послідовності для кожного проходу, що робить короткострокові флуктуації очевиднішими.

Для мінімізації впливу флуктуацій температури станції на результати взаємного калібрування обчислюють стандартний відхил флуктуацій у даних взаємного калібрування для кожного прогону після виконання наведених вище виправлень на нестабільність. Якщо це стандартний відхил пере­вищує критерії прийнятності, то прогін відхиляється.