Патент на изобретение №2296351

(54) СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ (ВАРИАНТЫ}

(57) Реферат:

Предложенное изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта и может быть использовано для радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций. Задачей изобретения является создание системы дистанционного радиационного контроля воздуха, которая позволяет упростить периодический контроль и исключить возможность ошибок в результатах измерений при изменении условий доставки контролируемых сред к блокам детектирования. Предложенная система дистанционного радиационного контроля воздуха содержит блоки детектирования, распределительные коробки и контроллеры-вычислители, включающие: микроЭВМ, источники питания блоков детектирования, устройства преобразования сигнала детектора и устройства ввода-вывода информации по информационному каналу, по одному на каждый блок детектирования; пульт оператора с персональной ЭВМ и средствами отображения информации, блок сбора, первичной обработки и анализа информации, автономные блоки бесперебойного питания, трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами с ручным управлением, фильтрами и расходомерами для направления непрерывно контролируемых сред с заданным расходом на блоки детектирования, трубопроводы с дистанционно управляемыми запорными клапанами по числу периодически контролируемых сред, объединенные на выходе клапанов для подачи контролируемой среды с заданным расходом через запорно-регулирующий клапан с ручным управлением, фильтр и расходомер на общий блок детектирования, две газодувки, два запорных клапана газодувок с дистанционным управлением, датчик разрежения на входе газодувок, блок управления клапанами, блок управления газодувками и блок включения газодувок, состоящий из двух устройств включения электроприводов. В дополнительной модификации предложенной системы в ее состав дополнительно введен второй блок сбора, первичной обработки и анализа информации с автономным блоком бесперебойного питания. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам дистанционного контроля радиационного состояния объекта и может быть использовано для дистанционного радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций (АЭС).

Известна система дистанционного радиационного контроля для определения концентрации радиоактивных аэрозолей и газов в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций, включающая устройства распределения и преобразования информации и трубопроводы отбора проб для непрерывного контроля с фильтрами, расходомерами, блоками детектирования, запорными и регулирующими клапанами с ручным управлением по одному на каждый трубопровод непрерывного контроля, группы трубопроводов отбора проб для периодического контроля с запорными клапанами с ручным управлением по числу трубопроводов, фильтры, расходомеры, регулирующие клапаны с ручным управлением, блоки детектирования и устройства распределения и преобразования информации по одному на каждую группу трубопроводов периодического контроля, устройства накопления и обработки информации, устройства отображения информации, устройства контроля работоспособности измерительного тракта, основную и резервную газодувки с автоматическим включением резервной газодувки при отказе основной (Шальман М.П., Плютинский В.И. Контроль и управление на атомных электростанциях. М., «Энергия», 1979 г., с.106, 117). Недостатками системы являются недостаточная информативность, обусловленная отсутствием спектрометрических каналов измерения, низкая оперативность анализа радиационной обстановки и диагностики состояния основного оборудования АЭС, низкая оперативность и возможность ошибки периодического контроля, связанная с ручным управлением запорными клапанами подачи проб на блок детектирования, ограниченный сроком службы основной газодувки ресурс надежной работы системы. Кроме того, недостатком этой системы является большое количество кабельных связей, обусловленное тем, что каждое средство отображения информации: показывающие и самопишущие приборы, электронно-лучевые и цифровые индикаторы, цифропечатающие устройства на щите радиационного контроля и блочном щите управления – электрически соединено с устройствами распределения и преобразования информации, причем длина отдельных кабелей может достигать нескольких сотен метров, а количество проводников в кабелях, как правило, больше двух.

Отсутствие спектрометрических каналов измерения активности не позволяет иметь информацию об изотопном составе радиоактивных газов и концентрации каждого радиоактивного изотопа в газах, содержащихся в воздухе помещений контролируемой зоны и вентиляционных систем. Низкая оперативность анализа радиационной обстановки и диагностики состояния основного оборудования АЭС обусловлена отсутствием в системе современных средств сбора, обработки и хранения информации, включающих персональные компьютеры, объединенные в локальную вычислительную сеть, позволяющие анализировать большие массивы данных и оперировать большими массивами информации. Низкая оперативность и возможность ошибки периодического контроля обусловлены невысокой скоростью ручного управления запорными клапанами подачи проб на блок детектирования и ошибками оператора, возможность которых особенно возрастает при переменном алгоритме периодического контроля во времени или по последовательности при изменении активности контролируемых сред. Ограниченный ресурс надежной работы системы обусловлен тем, что переход на работу с резервной газодувкой происходит при отказе основной, при этом надежность системы после отказа основной газодувки будет определяться только надежностью одной исправной резервной газодувки.

Известна также система дистанционного радиационного контроля, в которой исключены: недостаточная информативность, обусловленная отсутствием спектрометрических каналов измерения, низкая оперативность анализа радиационной обстановки и диагностики состояния основного оборудования АЭС, связанные с отсутствием современных средств вычислительной техники, объединенных в локальную вычислительную сеть, низкая оперативность и возможность ошибки периодического контроля, связанная с ручным управлением подачи проб на блок детектирования и большое количество длинных кабельных связей (патент РФ №2182343, бюл. №13, 2002 г).

Система содержит блоки детектирования с исполнительными механизмами для доставки контролируемых сред, установленные в помещениях с контролируемыми средами, модемы-вычислители с распределительными коробками, установленные на расстоянии до 25 метров от блоков детектирования и исполнительных механизмов, включающие контроллеры на однокристальных ЭВМ, источники питания блоков детектирования и исполнительных механизмов с цепями управления включением, устройствами преобразования сигналов детекторов и устройствами ввода-вывода информации по моноканалу, по одному на каждый блок детектирования, блок первичной обработки и анализа информации, осуществляющий управление исполнительными механизмами блоков детектирования, а также сбор, первичный анализ и обработку информации от модемов-вычислителей о радиационной обстановке на контролируемом объекте, пульт оператора с персональной ЭВМ и устройствами отображения информации, автономные блоки питания, защитные устройства от влияния импульсных помех. Управление исполнительными механизмами осуществляется по каналу управления, обеспечивающему связь блока первичной обработки и анализа информации с модемами-вычислителями через распределительные коробки, а сбор информации от модемов-вычислителей осуществляется по информационному моноканалу с одной общей линией связи, обеспечивающей связь блока первичной обработки и анализа информации с модемами-вычислителями через распределительные коробки. Эта система наиболее близка по сущности к предлагаемому техническому решению и является прототипом.

Недостатками прототипа при его использовании для дистанционного радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций являются сложность периодического контроля, возможность ошибок в результатах измерения при изменении условий доставки контролируемых сред к блокам детектирования. Кроме того, в прототипе низкая информативность спектрометрических измерений. Сложность периодического контроля обусловлена тем, что для измерения каждого периодически контролируемого параметра предусмотрены блок детектирования, исполнительный механизм для доставки контролируемой среды, модем-вычислитель, включающий контроллер на однокристальных ЭВМ, источник питания блока детектирования, включаемый на время измерения по цепи управления включением, устройство преобразования сигнала детектора, устройство ввода-вывода информации по моноканалу и распределительная коробка. Особенно это существенно при периодических спектрометрических измерениях с использованием высокоинформативных полупроводниковых блоков детектирования и модемов-вычислителей с функциями спектрометров и многоканальных анализаторов импульсов, которые позволяют производить спектрометрические измерения сред сложного физико-химического состава. Возможность ошибок в результатах измерения при изменении условий доставки контролируемых сред к блокам детектирования обусловлена тем, что при анализе результатов измерения не учитывается информация об условиях доставки контролируемой среды, которая подтверждает прохождение контролируемых сред через блоки детектирования с заданными расходами при нормальных условиях их доставки или не подтверждает – при изменившихся условиях доставки. При изменившихся условиях доставки контролируемых сред к блокам детектирования результаты измерения в прототипе будут ошибочными из-за неопределенности расходов контролируемых сред через блоки детектирования. Низкая информативность спектрометрических измерений обусловлена тем, что блоки детектирования со сцинтилляционными детекторами и фотоэлектронными умножителями обладают высокими собственными шумами, наличие которых не позволяет производить спектрометрические измерения сред сложного физико-химического состава, какими являются контролируемые среды на АЭС, из-за невозможности разделения сигналов, генерируемых блоком детектирования при направлении на него излучения от среды со сложным составом радиоактивных газов, особенно при существенно разной активности излучения отдельных составляющих контролируемой среды. Кроме того, помещение блоков детектирования и исполнительных механизмов непосредственно в помещения с контролируемыми воздушными средами на достаточном удалении от модемов-вычислителей существенно усложняет конструкцию блоков детектирования и исполнительных механизмов из-за высоких эксплуатационных требований.

Задачей изобретения является создание системы дистанционного радиационного контроля воздуха, преимущественно в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций, которая позволяет упростить периодический контроль и исключить возможность ошибок в результатах измерений при изменении условий доставки контролируемых сред к блокам детектирования.

Технический результат достигается тем, что в систему дистанционного радиационного контроля воздуха, преимущественно в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций, содержащую блоки детектирования, распределительные коробки и контроллеры-вычислители, включающие: микроЭВМ, источники питания блоков детектирования, устройства преобразования сигнала детектора и устройства ввода-вывода информации по информационному каналу, по одному на каждый блок детектирования; пульт оператора с персональной ЭВМ и средствами отображения информации, блок сбора, первичной обработки и анализа информации, обеспечивающий сбор по информационному каналу, первичный анализ и обработку информации об активности контролируемых сред, автономные блоки питания, причем персональная ЭВМ пульта оператора и блок первичной обработки и анализа информации включены в локальную вычислительную сеть, блоки детектирования соединены с блоками питания и информационными входами соответствующих контроллеров-вычислителей, а контроллеры-вычислители соединены через свои распределительные коробки с блоком сбора, первичной обработки и анализа информации общим информационным каналом, введены трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами с ручным управлением, фильтрами и расходомерами для направления непрерывно контролируемых сред с заданным расходом на блоки детектирования, трубопроводы с дистанционно управляемыми запорными клапанами по числу периодически контролируемых сред, объединенные на выходе клапанов для подачи с заданным расходом через запорно-регулирующий клапан, фильтр и расходомер на общий блок детектирования, две газодувки, два запорных клапана газодувок с дистанционным управлением, датчик разрежения на входе газодувок, блок управления клапанами, блок управления газодувками и блок включения газодувок, состоящий из двух устройств включения электроприводов, выходные трубопроводы блоков детектирования с запорными клапанами с ручным управлением, которые объединены общим трубопроводом для подачи сред на входы газодувок через дистанционно управляемые запорные клапаны газодувок. Блоки управления газодувками и включения газодувок обеспечивают управление газодувками и дистанционно управляемыми запорными клапанами газодувок. Блок управления газодувками обеспечивает также: электропитание датчика разрежения, преобразование выходных сигналов датчика разрежения в величины измеряемого разрежения, запоминание заданного минимального рабочего значения разрежения, создаваемого назначенной основной газодувкой, сравнение измеренного и заданного минимального рабочего значений разрежения газодувок. Выходы газодувок объединены для удаления прокачиваемых через них контролируемых сред. Выходы дистанционно управляемых запорных клапанов соединены с входами блока управления клапанами, а их цепи управления соединены с выходами блока управления клапанами. Выходы дистанционно управляемых клапанов газодувок соединены с входами устройств включения электроприводов, а их цепи управления и цепи управления газодувок соединены с выходами устройств включения электроприводов. Выходы блока управления газодувками соединены с входами устройств включения электроприводов, а входы блока управления газодувками соединены с выходами устройств включения электроприводов. Информационный выход датчика разрежения соединен с входом блока управления газодувками, а выход источника питания блока управления газодувками соединен с входом питания датчика разрежения. Информационные выходы блока управления клапанами и блока управления газодувками соединены информационным каналом управления через свои распределительные коробки с блоком сбора, первичной обработки и анализа информации.

По второму варианту заявленного изобретения в систему дополнительно введены второй блок сбора, первичной обработки и анализа информации и автономный блок бесперебойного питания, причем блок управления клапанами через свою распределительную коробку соединен со вторым блоком сбора, первичной обработки и анализа информации информационным каналом управления, а контроллер-вычислитель для контроля периодически контролируемых сред через свою распределительную коробку соединен информационным каналом со вторым блоком сбора, первичной обработки и анализа информации.

На Фиг.1 представлена функциональная схема системы.

Система содержит: подводящие трубопроводы 1₁-1_n непрерывно контролируемых сред, подводящие трубопроводы 2₁-2_k периодически контролируемых сред, запорно-регулирующие клапаны 3₁-3_n+1 с ручным управлением, дистанционно управляемые запорные клапаны 4₁-4_k трубопроводов периодически контролируемых сред, фильтры 5₁-5_n+1, расходомеры 6₁-6_n+1, блоки 7₁-7_n детектирования непрерывного контроля концентраций -активных и -активных газов, общий (например, -спектрометрический с полупроводниковым детектором) блок 7_n+1 детектирования периодического контроля газов, запорные клапаны 8₁-8_n+1 с ручным управлением выходных трубопроводов блоков детектирования 7₁-7_n+1, газодувки 9₁-9₂, запорные дистанционно управляемые клапаны 10₁-10₂ газодувок, датчик 11 разрежения, блок 12 управления газодувками, блок 13 управления клапанами, контроллеры-вычислители 14₁-14_n, контроллер-вычислитель 14_n+1 (например, с функциями спектрометра и многоканального анализатора импульсов), распределительные коробки 15₁-15_n+3, блок 16 включения газодувок с устройствами включения электроприводов 17₁, 17₂, блок 18 сбора, первичной обработки и анализа информации, автономные блоки 19₁, 19₂ бесперебойного питания, пульт оператора 20 со средствами отображения информации и персональным компьютером 21, связанным с блоком 18 по локальной вычислительной сети. Выходы блоков 7₁-7_n детектирования соединены с входами контроллеров-вычислителей 14₁-14_n, а цепи питания блоков 7₁-7_n детектирования соединены с выходами блоков питания соответствующих контроллеров-вычислителей 14₁-14_n. Выход спектрометрического блока 7_n+1 детектирования соединен с входом контроллера-вычислителя 14_n+1 с функциями спектрометра и многоканального анализатора импульсов, а цепи питания блока 7_n+1 детектирования соединены с выходом источника питания контроллера-вычислителя 14_n+1. Цепи управления дистанционно управляемых запорных клапанов 4₁-4_k соединены с выходами блока 13, а выходы клапанов 4₁-4_k соединены с входами блока 13. Цепи управления газодувок 9₁-9₂ и дистанционно управляемых запорных клапанов 10₁-10₂ соединены с выходами соответствующих устройств 17₁ и 17₂ блока 16, а выходы клапанов 10₁-10₂ соединены с входами соответствующих устройств 17₁ и 17₂ блока 16. Выходы устройств 17₁ и 17₂ блока 16 соединены с входами блока 12 управления газодувками. Блоки 12, 13 управления соединены с блоком 18 через соединительные коробки 15_n+2, 15_n+3 информационным каналом управления. Канал управления организован по линии связи типа «витая пара» на основе последовательного интерфейса RS-485 для обмена информацией, передаваемой сигналами последовательного кода между блоком 18 и блоками 12, 13. Контроллеры-вычислители 14₁-14_n+1 соединены через распределительные коробки 15₁-15_n+1 с блоком 18 информационным каналом. Информационный канал организован также, как канал управления по линии связи типа «витая пара» на основе последовательного интерфейса RS-485 для обмена информацией, передаваемой сигналами последовательного кода между блоком 18 и контроллерами-вычислителями 14₁-14_n+1. Электрическое питание на компьютер 21 и на блок 18 поступает через блоки 19₁, 19₂. Информационный выход датчика 11 разрежения соединен с входом блока 12, а цепи питания датчика 11 разряжения соединены с выходом источника питания блока 12. Все технические средства, входящие в систему, соответствуют требованиям ГОСТ Р 50746 по электромагнитной совместимости и не требуют дополнительных средств защиты от электрических и электромагнитных помех. Канал управления и информационный канал для защиты системы от радиочастотных и импульсных помех выполнены экранированным кабелем типа «витая пара». Распределительные коробки 15₁-15_n+3, через которые блоки 12, 13 и контроллеры-вычислители 14₁-14_n+1 подключаются к каналу управления и информационному каналу блока 18, обеспечивают подключение экранированных кабелей и заземление экранов кабелей.

Схема распределительной коробки 15_i представлена на фиг.2.

Экранированные кабели 22 типа «витая пара» вводятся в коробку 15_i через кабельные вводы 23 и обеспечивают соединение контроллера-вычислителя 14_i к информационному каналу с помощью шин 2, 3, экраны кабелей 22 подключаются к клемме заземления коробки с помощью шины 1. Блоки управления 12, 13 подключаются к каналу управления по такой же схеме. Питание для электроприводов газодувок 9₁ и 9₂ и клапанов 10₁ и 10₂ подается на устройства 17₁ и 17₂ от независимых электрических сетей. Устройства включения электроприводов 17₁ и 17₂ имеют в своем составе автоматические выключатели и тепловые реле для защиты газодувок от перенапряжений и превышения тока в цепях газодувок номинального значения.

Исходное состояние системы следующее: запорные клапаны 8₁-8_n+1 открыты, регулирующие клапаны 3₁-3_n+1 установлены в положения, обеспечивающие заданные расходы через блоки 7₁-7_n+1 детектирования, электрическое питание на контроллеры-вычислители 14₁-14_n+1, блоки управления 12, 13, на блок 18 сбора, первичной обработки и анализа информации и пульт 20 с компьютером 21 подано, фильтры 5₁-5_n+1 заполнены фильтрующим материалом, величины минимального и максимального рабочих значений разрежения, создаваемого газодувками, заданы оператором в компьютер 21. При этом информация о минимальных рабочих значениях разрежения для каждой газодувки передается от компьютера 21 по локальной вычислительной сети на блок 18, а от блока 18 по каналу управления – на блок 12, в котором минимальные рабочие значения разрежения для каждой газодувки запоминаются.

Радиационный контроль воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций осуществляется следующим образом. По команде оператора с компьютера 21 по локально-вычислительной сети на блок 18 передается информация о включении одной из газодувок, например 9₁, и назначении этой газодувки основной, соответственно, газодувка 9₂ назначается резервной. В блоке 18 эта информация преобразуется в команды управления, которые передаются по каналу управления, через распределительную коробку 15_n+2, на блок 12. На выходах блока 12, при получении информации о включении газодувки 9₁ с назначением ее основной и назначении газодувки 9₂ резервной, формируются сигналы, которые поступают на входы устройства 17₁ блока 16, по которым через выходы устройства 17₁ обеспечивается подача электропитания на электроприводы клапана 10₁ и газодувки 9₁. Электрическое напряжение, поступившее на электропривод клапана 10₁, обеспечивает открытие клапана 10₁, после чего на его выходе формируется сигнал, поступающий на вход устройства 17₁, соответствующий открытому состоянию клапана 10₁, по которому в устройстве 17₁ прекращается подача напряжения питания на электропривод клапана. Подача напряжения питания на электропривод газодувки 9₁ обеспечивает включение в работу газодувки 9₁. При этом на выходах блока 17₁ формируются сигналы, поступающие на входы блока 12, соответствующие открытому состоянию клапана 10₁ и включенной газодувке 9₁, а на выходах устройства 17₂ формируются сигналы, поступающие на входы блока 12, соответствующие закрытому состоянию клапана 10₂ и выключенной газодувке 9₂. При включении газодувки 9₁ на выходе датчика 11 формируется сигнал, соответствующий величине создаваемого газодувкой разрежения, который поступает на вход блока 12. При появлении на входах блока 12 сигналов, соответствующих включенной газодувке 9₁, открытому состоянию клапана 10₁ и информации о величине создаваемого газодувкой 9₁ разрежения, блок 12 формирует и передает по каналу управления информацию для блока 18 о включении газодувки 9₁, открытии клапана 10₁ и о величине создаваемого газодувкой 9₁ разрежения. Величины необходимых расходов непрерывно контролируемых сред, поступающих по подводящим трубопроводам 1₁-1_n, и периодически контролируемых сред, поступающих по подводящим трубопроводам 2₁-2_k, контролируются с помощью расходомеров 6₁-6_n+1 и устанавливаются с помощью запорно-регулирующих клапанов 3₁-3_n+1. Излучение непрерывно контролируемых сред, поступающих по подводящим трубопроводам 1₁-1_n, контролируется с помощью блоков 7₁-7_n детектирования непрерывного контроля. Выходные сигналы блоков 7₁-7_n детектирования в виде статистических последовательностей импульсов, количество которых за заданное время несет информацию об активности излучения контролируемых сред, поступают на входы контроллеров-вычислителей 14₁-14_n, в которых производится вычисление величин активности контролируемых сред. Информацию о величинах активности контролируемых сред в блоках 14₁-14_n представляют к виду, удобному для передачи по информационному каналу, и передают на блок 18 через коробки 15₁-15_n. Излучение периодически контролируемых сред, поступающих по подводящим трубопроводам 2₁-2_k через клапаны 4₁-4_k, контролируется спектрометрическим блоком 7_n+1 детектирования. Выходные сигналы блока 7_n+1 детектирования в виде статистической последовательности импульсов, амплитуды которых несут информацию об изотопном составе, а количество импульсов одной амплитуды за заданное время несет информацию об активности излучения изотопов периодически контролируемых сред, поступают на вход контроллера-вычислителя 14_n+1 с функциями спектрометра и многоканального анализатора импульсов. На выходе контроллера-вычислителя 14_n+1 формируется информация об изотопном составе и об активности излучения изотопов газов периодически контролируемых сред, которая преобразуется в вид, удобный для передачи по информационному каналу, и передается на блок 18 через коробку 15_n+1. Выходная информация блока 18 по локальной вычислительной сети передается на компьютер 21. Последовательность подачи периодически контролируемых сред, поступающих по трубопроводам 2₁-2_k на вход блока 7_n+1 детектирования, задается программно с компьютера 21, в соответствии с регламентом периодического контроля. Информация о последовательности подачи периодически контролируемых сред на вход блока 7_n+1 детектирования задается в виде команд, передаваемых по локальной вычислительной сети для блока 18, в котором они преобразуются в командные последовательности сигналов обмена информацией с блоком 13 по каналу управления через коробку 15_n+3. На выходе блока 13 при этом последовательно по времени и с заданной продолжительностью формируются выходные сигналы управления клапанами 4₁-4_k, по которым клапаны 4₁-4_k открываются и закрываются, обеспечивая, с заданной последовательностью и на заданное время, подачу периодически контролируемых сред на блок 7_n+1 детектирования для проведения спектрометрических измерений. Для контроля правильности выполнения подключения периодически контролируемых сред на выходе клапанов 4₁-4_k формируются сигналы об их состоянии, по которым на выходе блока 13 формируется интегральная информация о текущем состоянии всех клапанов для передачи ее, в ходе информационного обмена по информационному каналу управления, на блок 18. Блок 18 по локальной вычислительной сети доставляет интегральную информацию о состоянии клапанов 4₁-4_k в компьютер 21. Информация о величине разрежения на входе газодувки, о месте отбора среды, подаваемой на периодический контроль, о результатах контроля активности непрерывно контролируемых сред и результатах спектрометрических измерений периодически контролируемых сред отображаются на экране компьютера 21. Для обеспечения сохранения информации электропитание блока 18 и компьютера 21 осуществляется через автономные блоки 19₁, 19₂ бесперебойного питания.

При нормальной работе системы величина разрежения, контролируемая датчиком 11, не выходит за заданные минимальное и максимальное значения, при этом доставка контролируемых сред к блокам 7₁-7_n+1 детектирования обеспечивается с заданным расходом, а измерения активностей контролируемых воздушных сред и изотопов радиоактивных газов производятся с известными погрешностями. При достижении величины разрежения, контролируемого датчиком 11, после включения газодувки 9₁, большей минимального заданного значения, с компьютера 21 выдается команда автоматического включения резерва (АВР), которая передается по локальной вычислительной сети на блок 18. Из блока 18 команда АВР транслируется по каналу управления в блок 12. После поступления на блок 12 информации с командой АВР блок 12 переводится в режим работы, при котором при равенстве разрежения, контролируемого датчиком 11, минимальному заданному значению происходит автоматическое формирование на выходе блока 12 сигналов, обеспечивающих с помощью устройства 17₂ блока 16, открытие клапана 10₂ и включение резервной газодувки 9₂, а с помощью устройства 17₁ блока 16 закрытие клапана 10₁ и выключение газодувки 9₁. При изменении условий доставки контролируемых сред к блокам 7₁-7_n детектирования величина разрежения, контролируемого датчиком 11, выходит за заданные минимальное или максимальное значения. Разрежение, меньшее минимального заданного значения на входе газодувки 9₁, устанавливается или при увеличении нагрузки на газодувку из-за отклонений режимов ее работы от оптимальных, которые появляются, как правило, за счет повышения температуры рабочих органов газодувки 9₁ при ее длительной непрерывной работе, или при длительных перерывах напряжения питания основной газодувки. При поступлении на вход блока 12 выходного сигнала датчика 11, меньшего по величине минимально заданного, на выходе блока 12 формируются сигналы, по которым на выходе устройства 17₂ блока 16 появляются напряжения питания электроприводов клапана 10₂ и газодувки 9₂, обеспечивающие открытие клапана 10₂ и включение резервной газодувки 9₂, а на выходах устройства 17₁ блока 16 появляется напряжение питания электропривода клапана 10₁, обеспечивающее закрытие клапана 10₁, и отключается напряжения питания электропривода газодувки 9₁, обеспечивая выключение основной газодувки 9₁. На выходах устройств 17₁ и 17₂ после закрытия клапана 10₁, выключения газодувки 9₁, открытия клапана 10₂ и включения газодувки 9₂ формируются соответствующие сигналы, которые поступают на входы блока 12. На выходе блока 12 при этом формируется информация о состоянии клапанов 10₁, 10₂ и газодувок 9₁ и 9₂, которая поступает по каналу управления на вход блока 18. С выхода блока 18 информация о состоянии клапанов 10₁, 10₂ и газодувок 9₁, 9₂ поступает по локальной вычислительной сети на компьютер 21. Так как резервная газодувка 9₂ длительное время находилась в отключенном состоянии и ее рабочие органы не имеют повышенной температуры, то разрежение, контролируемое датчиком 11, возрастет до нормального значения и, тем самым, сохранятся условия, обеспечивающие измерения активности контролируемых сред и изотопов с известной погрешностью. Так как газодувка 9₁ сохранила работоспособность и через время, достаточное для охлаждения ее рабочих органов или для восстановления напряжения питания, будет готова к работе, то для обеспечения повышения надежности после переключения на работу с резервной газодувкой 9₂ выполняется следующее: оператором с компьютера 21 назначается основной газодувка 9₂, а газодувка 9₁ назначается резервной. При достижении величины разрежения, контролируемого датчиком 11, после включения газодувки 9₂, большей минимального заданного значения, в компьютере 21 формируется команда АВР, которая передается по локальной вычислительной сети на блок 18. Из блока 18 команда АВР транслируется по каналу управления в блок 12. При поступлении на блок 12 информации с командой автоматического включения резерва блок 12 переводится на режим работы, при котором при равенстве разрежения, контролируемого датчиком 11, минимальному заданному значению происходит автоматическое формирование на выходе блока 12 сигналов, по которым на выходах устройства 17₁ блока 16 появляются напряжения питания электроприводов клапана 10₁ и газодувки 9₁, обеспечивающие открытие клапана 10₁, включение резервной газодувки 9₁, а на выходах устройства 17₂ блока 16 появляется напряжение питания электропривода клапана 10₂, обеспечивающее закрытие клапана 10₂, и отключается напряжение питания электропривода газодувки 9₂, обеспечивая выключение основной газодувки 9₂. На выходах устройств 17₁ и 17₂ после закрытия клапана 10₂ и выключения газодувки 9₂, открытия клапана 10₁ и включения газодувки 9₁ формируются соответствующие сигналы, которые поступают на входы блока 12. На выходе блока 12 при этом формируется информация о состоянии клапанов 10₁, 10₂ и газодувок 9₁ и 9₂, которая передается по каналу управления на вход блока 18. С выхода блока 18 информация о состоянии клапанов 10₁, 10₂ и газодувок 9₁ и 9₂ поступает по локальной вычислительной сети на компьютер 21. Затем газодувка 9₁ назначается основной и дальнейший алгоритм управления повторяется. При появлении перегрузки в цепях питания электроприводов рабочей газодувки 9₁ или 9₂ (превышении номинального тока или при значительных увеличениях напряжения питания газодувок) срабатывает устройство – либо тепловое реле, либо автоматический выключатель устройства 17₁ или 17₂, после чего прекращается подача напряжения питания на электропривод рабочей газодувки 9₁ или 9₂. Это приводит к выключению газодувки 9₁ или 9₂ и, соответственно, к уменьшению величины разрежения, измеряемого датчиком 11, что приводит к автоматическому включению резервной газодувки и выключению основной по описанному выше алгоритму. Разрежение больше максимального заданного значения на входе газодувки 9₁ устанавливается, как правило, при полном загрязнении большинства из фильтров 5₁-5_n+1. При появлении в компьютере 21 данных о величине разрежения на входе газодувки 9₁, большем максимально заданного разряжения, на его экране высвечивается информация, предупреждающая, что для обеспечения измерений активности контролируемых сред и изотопов с известной погрешностью необходимо заменить фильтрующие материалы в фильтрах 5₁-5_n+1. Запорные клапаны 8₁-8_n+1 предназначены для обеспечения прекращения потоков в подводящих трубопроводах 1₁-1_n и 2₁-2_k при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту соответствующих блоков 7₁-7_n+1 детектирования и расходомеров 6₁-6_n+1, а также при замене фильтрующих материалов в соответствующих фильтрах 5₁-5_n+1.

Таким образом, наличие в системе радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций датчика разрежения и поддержание величины разрежения на входе газодувок в заданных границах обеспечивают измерения активности контролируемых сред и изотопов с известной погрешностью и исключают возможность появления ошибок в результатах измерений. Включение резервной газодувки до выхода из рабочего состояния основной, а также при повышении нагрузки на газодувку, уменьшающем разрежение, создаваемое на ее входе, и обеспечение возможности программного назначения основной и резервной каждой из газодувок, в том числе и после включения в работу резервной газодувки, существенно увеличивает надежность системы после автоматического включения резерва.

Наличие в системе радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций подводящих трубопроводов с газодувками, обеспечивающих подачу контролируемых сред на блоки детектирования, позволяет устанавливать блоки детектирования рядом с контроллерами-вычислителями и анализаторами в помещениях с невысокими эксплуатационными требованиями и в местах, удобных для эксплуатации.

При большом объеме спектрометрической информации в канал периодического контроля включают дополнительный блок сбора, предварительной обработки и анализа информации с автономным блоком бесперебойного питания.

На фиг.3 представлена схема системы с дополнительными блоком 182 сбора, предварительной обработки и анализа информации и его автономным блоком 19₂ бесперебойного питания (второй вариант заявленного изобретения). В этом случае персональный компьютер 21 будет питаться от автономного блока 19₃ бесперебойного питания.

Система, представленная на фиг.3, работает аналогично системе, представленной на фиг.1. Единственное, чем данная схема отличается от схемы по первому варианту заявленного изобретения – это то, что информация от блока 13 и контроллера-вычислителя 14_n+1 периодического контроля через распределительные коробки 15_n+1 и 15_n+3, соответственно, поступает на блок 182, а от блока 12 и контроллеров-вычислителей 14₁-14_n непрерывного контроля поступает (через соответствующие распределительные коробки) на блок 18₁.

Опытная проверка работоспособности системы показала следующее.

Наличие в системе радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах дистанционно управляемых клапанов с одним спектрометрическим каналом с полупроводниковым блоком детектирования, обладающими высоким разрешением, и контроллером-вычислителем с функциями спектрометра и многоканального анализатора импульсов обеспечивает автоматизацию периодического контроля с одновременным повышением качества спектрометрических измерений, упрощением и удешевлением средств периодического контроля за счет использования только одного спектрометрического блока детектирования и одного контроллера-вычислителя. Требования к надежности периодического контроля в системе обеспечивают при этом наличием достаточного количества запасных сменных элементов и узлов блока 7_n+1 детектирования и контроллера-вычислителя 14_n+1.

Наличие в системе радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций датчика разрежения и поддержание величины разрежения на входе газодувок в заданных границах автоматическим включением резервной газодувки и своевременной заменой отработанных фильтрующих материалов в фильтрах обеспечивают измерения активности контролируемых сред и изотопов с известной погрешностью и исключают возможность появления ошибок в результатах измерений.

Возможность программного назначения основной и резервной каждой из газодувок и включение резервной газодувки до выхода из рабочего состояния основной, а только при уменьшении разрежения на ее входе, возникающем при повышении нагрузки на основную газодувку, существенно увеличивает надежность системы после автоматического включения резерва. Кроме того, равнозначное назначение основной и резервной каждой из газодувок позволяет равномерно вырабатывать ресурс обеих газодувок, увеличивая, тем самым, ресурс работы системы.

В опытном образце системы в качестве блоков детектирования и контроллеров-вычислителей, применяемых для непрерывного радиационного контроля воздуха в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах, используют мониторы типа АВРМ201, IM201, NGM204, в качестве спектрометрического блока детектирования было использовано устройство детектирования УДЕГ-01, включающее полупроводниковый детектор и криогенератор, в качестве контроллера-вычислителя с функциями спектрометра и многоканального анализатора импульсов использован спектрометрический технологический анализатор СТА-01, в качестве блока управления клапанами использован блок управления БУ2, а в качестве блока управления газодувками использован блок управления БУ4, в качестве блока включения электроприводов использован блок силовой БСБУ4. В качестве автономного блока сбора, первичной обработки и анализа использован управляющий вычислительный комплекс СМ 1820МВУ-105, в котором в качестве блока бесперебойного питания использовано устройство бесперебойного питания типа MGE Pulsar Extreme 1000 С. Спектрометрический технологический анализатор СТА-01 имеет в своем составе: многоканальный анализатор импульсов, блок обработки, источник питания детектора и два порта последовательного ввода-вывода RS-485. Мониторы АВРМ201, IM201, NGM204 и блоки управления БУ2 и БУ4 имеют в своем составе порты последовательного ввода-вывода информации с интерфейсом RS-485, обеспечивающие организацию моноканала приема и передачи информации. Анализатор СТА-01 и блоки БУ2, БУ4 и БСБУ4 разработаны по техническим заданиям ФГУП «НИТИ им. А.П.Александрова» для поставки на АЭС. Анализатор СТА-01 поставляет ЗАО НПЦ «Аспект», г.Дубна Московской обл., блоки БУ2, БУ4 и БСБУ4 поставляет ФГУП НПО «Импульс», г.Санкт-Петербург, устройство детектирования УДЕГ-01 поставляет фирма BSI, Латвия, мониторы АВРМ201, IM201, NGM204 поставляет фирма «MGPI», Франция, комплекс СМ 1820МВУ-105 с устройством бесперебойного питания типа MGE Pulsar Extreme 1000 С поставляет фирма ОАО «ИНЕУМ», г.Москва. Все указанные технические средства соответствуют требованиям по электромагнитной совместимости и не требуют включения дополнительных устройств защиты от электрических и электромагнитных помех.

Формула изобретения

1. Система дистанционного радиационного контроля воздуха преимущественно в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций, содержащая блоки детектирования, распределительные коробки и контроллеры-вычислители, включающие микроЭВМ, источники питания блоков детектирования, устройства преобразования сигнала детектора и устройства ввода-вывода информации по информационному каналу, по одному на каждый блок детектирования; пульт оператора с персональной ЭВМ и средствами отображения информации, блок сбора, первичной обработки и анализа информации, автономные блоки бесперебойного питания, причем персональная ЭВМ пульта оператора и блок сбора, первичной обработки и анализа информации включены в локальную вычислительную сеть, выходы блоков детектирования соединены с входами контроллеров-вычислителей, а цепи питания блоков детектирования соединены с выходами блоков питания соответствующих контроллеров-вычислителей, контроллеры-вычислители соединены через свои распределительные коробки с блоком сбора, первичной обработки и анализа информации общим информационным каналом, отличающаяся тем, что в нее введены трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами с ручным управлением, фильтрами и расходомерами для направления непрерывно контролируемых сред с заданным расходом на блоки детектирования, трубопроводы с дистанционно управляемыми запорными клапанами по числу периодически контролируемых сред, объединенные на выходе клапанов для подачи контролируемой среды с заданным расходом через запорно-регулирующий клапан с ручным управлением, фильтр и расходомер на общий блок детектирования, две газодувки, два запорных клапана газодувок с дистанционным управлением, датчик разрежения на входе газодувок, блок управления клапанами, блок управления газодувками и блок включения газодувок, состоящий из двух устройств включения электроприводов, выходные трубопроводы блоков детектирования с запорными клапанами с ручным управлением, которые объединены общим трубопроводом для подачи контролируемых сред на входы газодувок через дистанционно управляемые запорные клапаны газодувок, выходы газодувок объединены для удаления прокачиваемых через них контролируемых сред, выходы дистанционно управляемых запорных клапанов соединены с входами блока управления клапанами, а их цепи управления соединены с выходами блока управления клапанами, выходы дистанционно управляемых клапанов газодувок соединены с входами устройств включения электроприводов блока включения газодувок, а их цепи управления и цепи управления газодувок соединены с выходами устройств включения электроприводов блока включения газодувок, информационный выход датчика разрежения соединен с входом блока управления газодувками, а выход источника питания блока управления газодувками соединен с входом питания датчика разрежения.

2. Система дистанционного радиационного контроля воздуха преимущественно в помещениях контролируемой зоны и вентиляционных системах атомных электростанций, содержащая блоки детектирования, распределительные коробки и контроллеры-вычислители, включающие микроЭВМ, источники питания блоков детектирования, устройства преобразования сигнала детектора и устройства ввода-вывода информации по информационному каналу, по одному на каждый блок детектирования; пульт оператора с персональной ЭВМ и средствами отображения информации, первый блок сбора, первичной обработки и анализа информации, автономные блоки бесперебойного питания, причем персональная ЭВМ пульта оператора и первый блок сбора, первичной обработки и анализа информации включены в локальную вычислительную сеть, выходы блоков детектирования соединены с входами контроллеров-вычислителей, а цепи питания блоков детектирования соединены с выходами блоков питания соответствующих контроллеров-вычислителей, отличающаяся тем, что в нее введены трубопроводы с запорно-регулирующими клапанами с ручным управлением, фильтрами и расходомерами для направления непрерывно контролируемых сред с заданным расходом на блоки детектирования, трубопроводы с дистанционно управляемыми запорными клапанами по числу периодически контролируемых сред, объединенные на выходе клапанов для подачи контролируемой среды с заданным расходом через запорно-регулирующий клапан с ручным управлением, фильтр и расходомер на общий блок детектирования, две газодувки, два запорных клапана газодувок с дистанционным управлением, датчик разрежения на входе газодувок, блок управления клапанами, блок управления газодувками и блок включения газодувок, состоящий из двух устройств включения электроприводов, выходные трубопроводы блоков детектирования с запорными клапанами с ручным управлением, которые объединены общим трубопроводом для подачи контролируемых сред на входы газодувок через дистанционно управляемые запорные клапаны газодувок, второй блок сбора, первичной обработки и анализа информации с автономным блоком бесперебойного питания, при этом блок управления клапанами через свою распределительную коробку соединен со вторым блоком сбора, первичной обработки и анализа информации информационным каналом управления, а контроллер-вычислитель для контроля периодически контролируемых сред через свою распределительную коробку соединен информационным каналом со вторым блоком сбора, первичной обработки и анализа информации, контроллеры-вычислители непрерывно контролируемых сред соединены через свои распределительные коробки с первым блоком сбора, первичной обработки и анализа информации общим информационным каналом, выходы газодувок объединены для удаления прокачиваемых через них контролируемых сред, выходы дистанционно управляемых запорных клапанов соединены с входами блока управления клапанами, а их цепи управления соединены с выходами блока управления клапанами, выходы дистанционно управляемых клапанов газодувок соединены с входами устройств включения электроприводов блока включения газодувок, а их цепи управления и цепи управления газодувок соединены с выходами устройств включения электроприводов блока включения газодувок, информационный выход датчика разрежения соединен с входом блока управления газодувками, а выход источника питания блока управления газодувками соединен с входом питания датчика разрежения.

РИСУНКИ