X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Преобразователи силы измерительные ПСИ-01 (изготовитель ПАО «Контрольприбор», г. Пенза) предназначены для измерений силы натяжения армоканатов системы преднапряжения защитной оболочки АЭС с верхними пределами измерений 12 МН. Испытания в целях утверждения типа преобразователей силы измерительных ПСИ-01 были проведены ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»: они зарегистрированы в Госреестре средств измерений под номером 62522-15, для них был установлен интервал между поверками 1 год.[1]

Однако при проведении периодической поверки были выявлены серьезные трудности, связанные с безопасностью, трудоемкостью и сложностью проведения демонтажа (перемещение и монтаж тяжелого домкратного оборудования, наобходимого для разгрузки армоканатов), а также неизбежной деградацией армоканатов. Кроме того, на некоторых объектах разгрузка армопучков вообще невозможна.[3]

В связи с этим ПАО «Котрольприбор» обратилось в ФБУ «Пензенский ЦСМ» с заявками:

– на изменение интервала между поверками (с целью заменить интервал между поверками 1 год на первичную, т.е. с намерением проводить поверку лишь до ввода в эксплуатацию);

– на внесение изменений в описание типа средства измерений, влияющих на метрологические характеристики (с предложением «загрубить метрологические характеристики», чтобы можно было проводить поверку лишь до ввода в эксплуатацию);

– на внесение изменений в методику поверки (связанных с изменением интервала между поверками).

Учитывая, что принцип действия преобразователей силы измерительных ПСИ-01 основан на преобразовании силы сжатия, действующей на шесть независимых датчиков силоизмерительных, в изменения частоты собственных свободных колебаний струны в каждом датчике силоизмерительном и последующем преобразовании сигнала каждого датчика в цифровой код [3], было принято решение о возможности проведения дополнительных испытаний в части метрологической надежности для корректировки интервала между поверками, т.к. верхний предел измерений независимых измерительных датчиков составляет 2 МН, а верхний предел измерений испытуемых средств измерений силы согласно области аккредитации ФБУ «Пензенский ЦСМ» составляет 3 МН.

На рисунке 1 приведен общий вид ПСИ-01, состоящих из модуля силы ДС-01 (далее - ДС-01), преобразователя сигнала датчика-струна (далее - ПСД-С) и кабелей, соединяющих ДС-01 с ПСД-С.

ДС-01 с разрезными кольцами	ПСД-С

Рисунок 1 – ПСИ-01 с разрезными кольцами

ДС-01 состоит из шести независимых датчиков силоизмерительных, установленных параллельно между специальными силовводящими кольцами. Нижнее силовводящее кольцо служит для установки ДС-01 на плите анкерного устройства армоканата. Верхнее и нижнее силовводящие кольца могут быть сплошными или разрезными. Силовводящие кольца обеспечивают равномерное распределение силы по всем шести датчикам силоизмерительным. Датчик силоизмерительный состоит из упругого элемента с натянутой струной и электромагнитного устройства с двумя катушками (основной и резервной). Струна приводится в колебательное движение с помощью электромагнитного устройства, импульс возбуждения на которое поступает от ПСД-С. Электромагнитное устройство используется как для подачи возбуждающего импульса, так и для приема колебаний, генерируемых струной.[1]

ПСД-С подключается при помощи кабелей к каждому независимому датчику силоизмерительному, преобразует частоту собственных свободных колебаний струны датчика силоизмерительного в цифровой код по основному и резервному каналу. ПСД-С обеспечивает временное хранение полученной информации и связь с ПВЭМ по интерфейсу стандарта RS-485.[1]

Сумма показаний шести независимых датчиков силоизмерительных по основному измерительному каналу или по резервному измерительному каналу соответствует силе, приложенной к ПСИ-01.[1]

При проведении дополнительных испытаний в части метрологической надежности для корректировки интервала между поверками были использованы предоставленные заявителем сведения о надежности преобразователей силы измерительных ПСИ-01, эксплуатируемых на АЭС с 2009 года с указанием их количества, а также копии писем об отсутствии претензий и рекламаций со стороны потребителей.

На первом этапе проведена проверка вероятности безотказной работы ПСИ-01. Изготовителем был представлен протокол от 1 декабря 2016 г., который подтвердил вероятность безотказной работы, превышающую 0,97 за 450 000 ч. При этом испытания на надежность 60 датчиков силоизмерительных (как представительная выборка) проводились с ноября 2009 г. по ноябрь 2016 г., т.е. продолжительностью 61 320 ч или суммарной продолжительностью (для 60 датчиков силоизмерительных), равной 6061 320=3 679 200 ч.

На втором этапе проводилась оценка нестабильности характеристик погрешности путем сопоставления характеристик погрешности каждого датчика силоизмерительного из состава конкретного образца ПСИ-01, полученных при проведении приёмо-сдаточных испытаний на предприятии-изготовителе в 2013 году (Δ_{ср 2013}), и среднего арифметического погрешности, полученного в трёх циклах испытаний, проводимых в рамках настоящих испытаний в 2016 году.

Каждый цикл испытаний состоял из определения погрешности датчика силоизмерительного в нормальных условиях (НУ) – при температуре окружающего воздуха +20 С и при предельных значениях рабочего диапазона температур (-40 и +60 С). Определение характеристик погрешности датчика силоизмерительного проведены циклом нагружения (прямой ход) и разгружения (обратный ход) в диапазоне от 0 МН до 2 МН, с шагом в 0,4 МН.[2]

По полученным значениям характеристик погрешности измерений силы в каждой выбранной точке диапазона измерений при трёх циклах испытаний, проводимых в настоящее время, найдено среднее арифметическое значение (Δ_{ср 2016}) для каждого режима испытаний (НУ, -40 и +60 °С). Затем проведен расчет нестабильности (в кН/год) по формуле:

,

где N – количество дней за период между экспериментальным определением Δ_{ср 2013} и Δ_{ср 2016}.

В результате испытаний представительной выборки датчиков силоизмерительных в количестве 48 штук оказалось, что кН/год.

На третьем этапе в предположении линейного характера изменения погрешности от времени произведен расчет пределов допускаемой погрешности датчика силоизмерительного по формуле:

кН.

Учитывая, что в ПСИ-01 входят шесть независимых датчиков силоизмерительных в предположении линейного характера изменения погрешности от времени произведен расчет пределов допускаемой погрешности преобразователей силы измерительных ПСИ-01:

кН.

Таким образом, именно эти пределы допускаемой погрешности и были установлены в качестве новой метрологической характеристики взамен установленных ранее ±20 кН и ±120 кН соответственно для датчика силоизмерительного и самого ПСИ-01 за весь срок службы, составляющий 50 лет.

Список использованных источников

1. Преобразователи силы измерительные ПСИ-01. Описание типа средства измерения

2. Преобразователи силы измерительные ПСИ-01. Методика поверки МП 2301-278-2015

3. Армоканаты [Электронный ресурс]. – URL: http://www.titan2.ru/news/novosti-proektov/1158-armokanaty

(дата обращения 22.09.2017)

Код для цитирования: Скопировать