Приложение А ( справочное). Взаимная калибровка/взаимная валидация РДТ

Приложение А

(справочное)

Взаимная калибровка/взаимная валидация РДТ

А.1 Предисловие

Настоящее приложение содержит информацию о методе взаимной калибровки, который используется на атомных станциях для верификации погрешности измерений температуры резервированными РДТ и термопарами. Термин "взаимная валидация" используется для обозначения метода испытания, описанного ниже. Однако вместо использования термина "взаимная валидация" используется термин "взаимная калибровка", потому что в большинстве ссылок этот метод испытаний именуют как "метод взаимной калибровки". Этот метод используют для верификации того, что калибровка группы резервированных датчиков не изменилась.

А.2 Введение

Взаимная калибровка - это испытание согласованности группы датчиков, которые измеряют один и тот же процесс. Испытание проводят на атомных станциях с целью обеспечения передачи точной информации о температуре в системы управления и безопасности станции. Испытание проводят при одном или более значениях температуры, в том числе при значении температуры, близком к значению температуры при нормальном режиме эксплуатации станции, обеспечивающей оценку погрешности РДТ и термопар при рабочих условиях.

Для того чтобы провести испытание взаимной калибровки, значения сопротивления группы РДТ измеряют при изотермических условиях и преобразуют в соответствующие значения температуры. В качестве варианта просматривают температурные показания РДТ вместо преобразования значения сопротивления в значение температуры. Затем значения температуры усредняют и рассчитывают отклонение значения каждого отдельного РДТ от средней температуры. Любое значение показаний РДТ, превышающее предварительно заданный критерий отклонения (например, 0,3°С), удаляют из среднего значения и процесс повторяют по мере необходимости, чтобы идентифицировать все РДТ, которые не соответствуют критериям отклонения. РДТ, которые не соответствуют по критериям отклонения, называют "выбросами" и либо заменяют недавно калиброванными РДТ, либо их калибровки корректируют с помощью данных взаимной калибровки, чтобы привести их в соответствие с другими резервированными РДТ в группе. Коррекцию калибровки выброса можно выполнить, если были проведены испытания взаимной калибровки при трех или более далеко отстоящих температурах. Затем данные взаимной калибровки подставляют в калибровочную характеристику РДТ, чтобы получить новые калибровочные постоянные для РДТ-выброса.

Правомерность и погрешность метода взаимной калибровки зависят от погрешности калибровочных таблиц РДТ, а также от устойчивости и однородности температуры станции во время проведения испытаний взаимной калибровки.

Испытание взаимной калибровки допускается проводить в условиях линейного нарастания температуры или температурного плато во время расхолаживания станции в начале периода простоя или во время разогрева станции при выходе из ППР. Было показано, что испытание при условиях плато или линейного изменения обеспечивает эквивалентные результаты взаимной калибровки. Однако испытание при условиях линейного изменения температуры имеет преимущества, поскольку оно не требует удержания станции в состоянии плато для проведения испытания.

Испытание взаимной калибровки допускается проводить с использованием специализированной системы сбора данных, которая для этого предназначена, или с помощью данных станционного компьютера.

А.3 Калибровочная характеристика РДТ

Наиболее часто используемое уравнение для преобразования значений сопротивления платинового РДТ в значения температуры - это уравнение Каллендара. Для температур выше 0°С уравнение Каллендара записывается следующим образом:

,

(1)

где Т - температура, °С;

- сопротивление при температуре 0°С, Ом;

- константа, Ом/Ом/°С;

- константа, °С;

R(T) - сопротивление при произвольной температуре Т.

Члены , и называются константами уравнения Каллендара. - это средний температурный коэффициент сопротивления в интервале от 0°С до 100°С, а - это индекс отклонения кривой сопротивления от прямой линии в зависимости от температуры. Эти две константы также, как , для каждого РДТ определяют путем калибровки РДТ в термостатической ванне в лаборатории. Как только эти три константы определены, их подставляют в вышеупомянутое уравнение, чтобы получить калибровочную таблицу для этого РДТ. Альтернативой уравнению Каллендара является формула квадратного уравнения , где , A и В являются константами, которые выводятся из подстановки калибровочных данных в квадратичную формулу. Квадратичная формула и уравнение Каллендара эквивалентны.

А.4 Процедура взаимной калибровки

Испытания взаимной калибровки проводят с помощью системы опроса датчиков и прецизионного цифрового универсального измерительного прибора по следующей общей процедуре:

шаг 1 - поочередно проходят по всем датчикам, измеряя их выходные сигналы, и преобразовывают в эквивалентные температуры. Этот шаг приводит к получению одного прохода взаимной калибровки. В качестве варианта на этом шаге можно зарегистрировать температурные показания РДТ;

шаг 2 - повторяют шаг 1 до получения четырех проходов;

шаг 3 - усредняют значения четырех температурных измерений для каждого датчика. Полученное значение используется как температурное показание каждого датчика, включенного в испытание взаимной калибровки;

шаг 4 - усредняют температурные показания в соответствии с шагом 3 для всех РДТ;

шаг 5 - вычитают среднее значение температуры, определенной на шаге 4, из температурных показаний каждого датчика при шаге 3. Полученные разности температур называют "отклонениями датчиков";

шаг 6 - если отклонение какого-либо элемента РДТ превышает критерии приемлемости (например, 0,3°С), удаляют результат измерения элемента изданных и повторяют с шага 4, чтобы получить новое среднее значение температуры;

шаг 7 - повторяют шаг 6, пока из среднего значения не будут удалены все элементы РДТ, имеющие большие отклонения, чем критерии приемлемости (например, 0,3°С).

При испытании РДТ на станциях с реактором с водяным охлаждением под давлением перечисленные шаги соблюдают для РДТ узкого диапазона. РДТ широкого диапазона и термопары на выходе из активной зоны обычно взаимно калибруют по среднему значению РДТ узкого диапазона.

А.5 Подробный анализ данных взаимной калибровки

Подробный анализ данных взаимной калибровки включает в себя численные алгоритмы для учета любых существенных температурных нестабильности и неоднородности, которые могли существовать на станции, когда проводились испытания взаимной калибровки. Как только эти поправки введены, данные взаимной калибровки можно повторно проанализировать и получить окончательные результаты, как описано в следующих подпунктах.

А.5.1 Поправка данных взаимной калибровки

Взаимная калибровка РДТ на станции основана на допущении, что при изотермических условиях атомной станции средняя температура достаточного числа резервированных РДТ отражает истинную температуру технологического процесса. Существуют несколько возможных причин, которые могут повлиять на правомерность этого предположения:

1) погрешности в таблицах сопротивления в зависимости от температуры, которые используются в испытаниях взаимной калибровки для преобразования сопротивления РДТ в температуру;

2) систематический дрейф показаний при калибровке РДТ; может произойти, если все РДТ дрейфуют вместе в одном направлении вверх или вниз;

3) флуктуации и дрейф температуры теплоносителя первого контура, которые могли возникнуть при взятии данных взаимной калибровки на станции;

4) температурная неоднородность между различными РДТ. Так как метод взаимной калибровки предполагает, что все РДТ находятся при одной и той же температуре, любое существенное отклонение от этого предположения может вызвать погрешности в результатах испытаний взаимной калибровки.

При испытании взаимной калибровки группы РДТ, которые использовались на электростанции в течение одного или более топливных циклов, упомянутые выше перечисления 1) и 2) можно учесть путем изъятия и калибровки в лаборатории одного или более РДТ со станции. Другой вариант - заменить один из РДТ вновь откалиброванным РДТ и повторить испытания взаимной калибровки в конце периода простоя, когда атомная станция разогревается для работы на мощности.

Другой способ исключить возможность по перечислению 2) - состоит в том, чтобы проанализировать зависимости от экспериментальных данных, которые показывают, что дрейф показаний группы РДТ ядерного класса является преимущественно случайным, а не систематическим, и поэтому маловероятно, что появятся систематические ошибки в результатах испытаний взаимной калибровки, за исключением смещения в испытательном оборудовании взаимной калибровки.

Проблемы, упомянутые в перечислениях 3) и 4), можно решить, реализуя численные методы для поправки данных взаимной калибровки на нестабильность температуры станции и температурной неоднородности, как описано ниже.

А.5.2 Поправка на нестабильность температуры станции

Температурные флуктуации или дрейф показаний во время испытаний взаимной калибровки возникают почти всегда, потому что практически невозможно постоянно поддерживать температуру станции в установившемся режиме. Метод, используемый для поправок на температурную нестабильность, зависит от условий на атомной станции, при которых данные были получены. Если температура станции изменяется с медленной и постоянной скоростью, то используют сбор данных по линейному изменению. Сбор данных по линейному изменению автоматически компенсирует изменения температуры атомной станции, пока идет сбор данных. Если станция поддерживается при устойчивых изотермических условиях, то используется сбор данных на плато и флуктуации температуры станции компенсируются при подробном анализе.

Во время сбора данных по линейному изменению учитывают изменения постоянной температуры, проводя выборку РДТ в обратном порядке при втором и четвертом проходах выполняемого прогона взаимной калибровки. Например, при наличии 24 РДТ порядок выборки для четырех проходов будет следующий: с 1-го по 24-й, с 24-го по 1-й, с 1-го по 24-й и с 24-го по 1-й. Перемена направления порядка выборки инвертирует эффект линейного изменения температуры так, что после усреднения всех четырех проходов погрешности компенсируются.

При сборе данных на плато необходимость компенсировать линейное изменение постоянной температуры меньше; следовательно, большее значение придается краткосрочным флуктуациям, что имеет существенное значение из-за изменений в отводе тепла, которые часто призваны удерживать станцию при заданной температуре. В этом случае выборка РДТ проводится водной и той же последовательности для каждого прохода, что делает краткосрочные флуктуации более очевидными.

Для того чтобы минимизировать влияние флуктуации температуры станции на результаты взаимной калибровки, вычисляют стандартное отклонение флуктуации в данных взаимной калибровки для каждого прогона после осуществления вышеупомянутых поправок на нестабильность. Если это стандартное отклонение превышает критерии приемлемости, то прогон отклоняется.

А.5.3 Поправка на неоднородность температуры станции

Данная поправка предназначена для учета значительных расхождений, которые могли существовать во время станционных испытаний взаимной калибровки между температурами горячей и холодной ниток в каждом контуре или по всему реактору. Эти расхождения могут возникать из-за неполного перемешивания теплоносителя реактора или расхождений в теплоотводе парогенераторов.

Если значительных расхождений температуры нет, то нет необходимости в поправке на неоднородность. Если существует проблема неоднородности, то в данные вводится поправка на температурные расхождения между РДТ горячей и холодной ниток или на температурные расхождения между контурами теплоносителя реактора в зависимости от ситуации.

А.5.4 Результаты взаимной калибровки после поправок на нестабильность и неоднородность

После поправки первоначальных данных взаимной калибровки при наличии необходимости на какую-либо нестабильность и неоднородность данные повторно анализируют, чтобы получить окончательные исправленные результаты.

А.6 Динамическая взаимная калибровка

Испытание взаимной калибровки может проводиться при условиях температурных плато либо линейного изменения температуры. Условие линейного изменения температуры обычно лучше, потому что оно экономит время критического пути. Это условие также лучше, потому что температурные флуктуации обычно меньше при условиях линейного изменения, чем при условиях плато. Конечно, скорость линейного изменения должна быть достаточно медленной и почти постоянной во время сбора данных для взаимной калибровки. Испытание взаимной калибровки, которое выполняется в условиях линейного изменения температуры при разогреве или расхолаживании станции, называется "динамической взаимной калибровкой".

А.7 Устранение выбросов

РДТ-выброс можно заменить либо создать для выброса новую калибровочную таблицу, используя данные взаимной калибровки, при условии, что в группе РДТ, калиброванных вместе, выбросов немного. Далее, если один и тот же РДТ неоднократно идентифицируется как выброс, его следует заменить.

Для получения новой калибровочной таблицы для РДТ-выброса данные сопротивления в зависимости от температуры, полученные в испытании взаимной калибровки, подставляют в уравнение Каллендара или квадратичную формулу, а результаты подстановки используют для создания новой калибровочной таблицы для РДТ. Данные для этого должны включать в себя как минимум три широко отстоящие друг от друга температурные точки, при этом одна температурная точка должна находиться около нижнего края температурного интервала, для которого используется РДТ, а другая - у верхнего края температурного интервала, для которого используется РДТ.