1. Термоэлектрические термометры.

Принцип действия основан на свойстве металлов и сплавов создавать термо ЭДС.

Термоэлектрическое явление объясняется тем, что концентрация свободных электронов зависит от температуры. При наличии разницы температуры в металлах возникают различные ЭДС, следовательно возникает разность потенциалов, следовательно появляется термоЭДС. ТермоЭДС больше в том проводнике в металле которого больше свободных электронов. Эффект Зеебека

Термоэлектрические термопары изготавливают из двух электродов с различными значениями термоЭДС, места соединения электродов называют спаями. Спай помещенный в контролируемую среду называют- рабочим.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ТЕРМОПАР:

1. Медь-Капелевая -200……+400⁰С

2. Железо-Медно-Никелевая -200……+600⁰С

3. Хрмель-Капель -50……+400⁰С

Высокотемпературные:

4. 4) Платино-Родиевые 0……+1300⁰С

5. Волфрам- Рений 0……+1200⁰С

Соединительные провода называют удлинительными термоэлектродами, они должны обладать той же или подобной градуировочной характеристикой что и термопара.

ВТОРИЧНЫЕ ПРИБОРЫ:

Милливольтметр Потенциометр

2. Дискретизация сигналов. Критерий Найквиста.

Цифровая система управления

Модель цифровой системы для обработки аналоговой информации

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ПО ВРЕМЕНИ

Выборка непрерывных аналоговых данных должна осуществляться через интервал дискретизации ts = l/fs. который необходимо тщательно выбирать для точного представления первоначального аналогового сигнала.

Чем больше число отсчетов (более высокие частоты дискретизации), тем более точным будет представление сигнала в цифровом виде, тогда как в случае малого числа отсчетов (низкие частоты дискретизации) может быть достигнуто критическое значение частоты дискретизации, при котором теряется информация о сигнале.

Критерий Найквиста.

Критерий Найквиста требует, чтобы частота дискретизации была по крайней мере вдвое больше полосы сигнала (f_s>2f_a), в противном случае информация о сигнале будет потеряна. Если частота дискретизации меньше удвоенной полосы аналогового сигнала, возникает эффект, известный как наложение спектров (появление ложных частот).

Эффект наложения спектров широко используется в таких задачах, как прямое преобразование ПЧ в цифровую форму.

3. Принципы системного подхода к проектированию ску яэу.

СКУЗ представляет собой тесно связанную СИСТЕМУ элементов, на показатели качества её работы ( экономичность и безопасность ЭБ)

влияют все элементы.

Во втором поколении аппаратуры СКУЗ пытались перейти на использование общепромышленных Типовых Элементов Замены для унификации и стандартизации производства без учёта специфики ЯР и надёжности выполняемых функций и поплатились большими экономическими потерями.

Первыми на необходимость СИСТЕМНОГО подхода при создании сложных и потенциально-опасных аэро-космических систем обратили в США.

Суть этого подхода заключается в соблюдении определенных правил проектирования, нарушение которых приводит к потере качества систем и дорогостоящим непрерывным модернизациям всей системы ( как это сейчас происходит с ЯР РБМК-1000).

Этапы проектирования или принципы, которые нельзя нарушать :

1. Ни в коем случае нельзя начинать создание любой СИСТЕМЫ с её отдельных элементов!

2. Сначала должны быть определены количественные показатели её качества работы: 1) КИУМ ( Коэффициент Использования Установленной Мощности) с точки зрения экономичности эксплуатации при наличии всех возможных возмущений при нормальных условиях эксплуатации и 2) Нормы аварийной опасности для создания СБ.

3. Для конкретного типа ЯР должны быть разработаны структурные схемы СНЭ и СБ, удовлетворяющие выше отмеченным количественным показателям качества СКУЗ!

4. Далее начинаются количественные оценки ГОТОВНОСТИ всех структур СНЭ и СБ выполнять свои функции. На этом этапе определяются требования к готовности всех элементов СИСТЕМЫ, включая динамику ЯР и систем его управления.

5. Создается МАТЕМАТИЧЕСКАЯ модель всей СКУЗ, на которой имитируются возможные нарушения и их последствия. На этом же этапе предусматриваются автоматические системы ДИАГНОСТИКИ нарушений и их устранения, а также регистрации

отказов технических средств и ошибок

персонала.

6. После создания опытного образца и испытания его в рабочих условиях рассчитываются реальные показатели качества СКУЗ.

Итак, кратко принципы СП сводятся к следующему:

1.При создании и изучении сложной системы управления нужно начинать с представления всей системы как единого комплекса элементов, работа которых должна быть подчинена ГЛАВНЫМ ЦЕЛЯМ её создания – экономичности и безопасности.

2.Эти цели должны быть сформулированы в количественных ПОКАЗАТЕЛЯХ КАЧЕСТВА-нормах, нарушение которых недопустимо .

3.Начинать изучение системы управления необходимо с ОБЪЕКТА управления, присущих ему свойств , режимов и условий эксплуатации , а также способов управления им и методов его контроля для достижения желаемых показателей качества. В случае нарушений нормальной эксплуатации или аварий должны быть предусмотреныМЕТОДЫ предупреждения и защиты от аварий, а также технические средства для этого.

4.При создании КТС необходимо начинать с ПРИНЦИПОВ обеспечения КАЧЕСТВА (в частности для АЭС-путем создания динамических и физических барьеров безопасности) , а также выбора СТРУКТУРЫ соединения между собой ЭЛЕМЕНТОВ системы и МЕТОДОВ их обслуживания.

При проектировании СИСТЕМЫ необходимо оценивать количественные показатели качества, а при её эксплуатации подтверждать эти показатели или проводить модернизацию элементов, структуры и методов их обслуживания.

<4>

1. Вторичные приборы термоэлектрических термометров. Милливольтметр – принцип основан на взаимодействии тока протекающего через подвижную рамку прибора и магнитное поле постоянного магнита в зазоре которого находиться эта рамка. В милл. последовательно с подвижной рамкой подключают большое R для уменьшения влияния соед. проводов. Для подгонки соответствия термопары и шкалы прибора применяют подгоночные резисторы. Потенциометр – Измерение термо-ЭДС термопары производится не прямым измерением, а путем компенсации ее известным стабильным напряжением. Таким образом, ток в соединительных проводах отсутсвует т.к. в рабочем состоянии ток постоянно равен 0. Принцип компенсации объясняется на 2 контурной схеме. Нуль-гальванометр. Стабилизированный источник питания.

2. Квантование сигналов. Критерии качества дискретных регуляторов.

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ПО ВРЕМЕНИ

Выборка непрерывных аналоговых данных должна осуществляться через интервал дискретизации ts = l / fs. который необходимо тщательно выбирать для точного представления первоначального аналогового сигнала.

Чем больше число отсчетов (более высокие частоты дискретизации), тем более точным будет представление сигнала в цифровом виде, тогда как в случае малого числа отсчетов (низкие частоты дискретизации) может быть достигнуто критическое значение частоты дискретизации, при котором теряется информация о сигнале.

Показатели Качества системы автоматического регулирования.

Это величины, характеризующие точность, с которой система автоматического регулирования выполняет оптимальный технологический процесс и необходимый режим работы машины или механизма.

К ритерий минимальной дисперсии - это классический критерий для управления. Измеренные значения для выходных величин должны как можно меньше отличаться от опорных.

Суммарное квадратичное отклонение

Количество произведённых отсчётов

N – количество отсчётов

Uс – величина опорного значения

y – величина обратной связи

k – номер отсчета

h – шаг дискретизации

Критерий минимальной дисперсии может приводить к неограниченным Управляющим сигналам (математически).

В реальных приложениях управляющий сигнал должен быть обязательно ограничен.

Ограничение на поведение реального регулятора учитывается при помощи весового коэффициента ρ.

Критерий квадратичной функции стоимости.

Быстро возрастает при увеличении управляющего сигнала U

Закон управления который минимизирует J_lq называется – линейным законом управления минимизирующим квадратичное отклонение.

3. Надежность и готовность СКУ ЯЭУ выполнять свои функции.

Надёжность – это совокупность свойств системы выполнять свои функции в течение срока службы в заданных режимах и условиях эксплуатации.

Также как и неустойчивая система ненадёжная система не пригодна к работе.

Однако это общее свойство складывается из таких отдельных свойств как:

1.Безотказность – Свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки до отказа. Для СКУ это важнейшее свойство, от которого зависят безопасность и экономичность АЭС. Она количественно оценивается:

1. Частотой или интенсивностью отказов

2. Вероятностью безотказной работы

3. Средней наработкой до отказа

4. Средним временем межу отказами

и другими показателями, которые будут рассмотрены в разделе «Готовность элементов выполнять свои функции».

2. Долговечность - Свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Под предельным состоянием понимается такое, при котором дальнейшая его эксплуатация считается нецелесообразной и его необходимо заменить. Количественными показателями долговечности являются:

1. Полный назначенный срок службы (для СКУ - 30 лет, для входящих в неё технических средств –10лет)

2. Средний ресурс до капитального ремонта

3. Назначенный срок службы до капитального ремонта.

Эти показатели долговечности должны устанавливаться в Научно-Технической Документации (НТД) на конкретные системы на АЭС.

3. Ремонтопригодность – Свойство приспособленности объекта к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта (наличие технических элементов замены, средств контроля исправности и легкая доступность к заменяемым элементам ). В современных СКУ предусматривается встроенный дистанционный контроль исправности.

Наиболее важным понятием для свойства Безотказность являются различного вида отказы , для каждого из которых должны быть предусмотрены средства защиты ещё при проектировании СКУ.

Из этой структуры становится ясно почему показателю ГОТОВНОСТЬ в последние годы особенно в СКУ ЯЭУ уделяется наибольшее внимание :

1. Он количественно оценивает два самых важных свойства СКУ АЭС –это БЕЗОПАСНОСТЬи ЭКОНОМИЧНОСТЬ работы АЭС;

2. Удовлетворяет современным требованиям МАГАТЭ - необходимости количественной оценки этих важных свойств.

В связи с этим можно сформулировать понятие ГОТОВНОСТЬ в следующём виде:

Готовность – количественное описание такого свойства НАДЁЖНОСТИ как безотказность системы выполнять свои функции с учётом регламента обслуживания и восстановления.

Другое определение:

Готовность – количественный показатель безотказности СКУЗ выполнять свои функции в любой момент времени во всех режимах и условиях эксплуатации даже при наличии отказов с учётом режима обслуживания.

Покажем на примере работы аварийной защиты ЯР важность этого понятия с точки зрения Безопасности.

Сравним между собой две системы:

1. Рабочий за станком

2. Аварийная защита реактора.

Свойства этих систем с точки зрения надёжности одинаковы, однако первый элемент при неисправности просто не выполняет свои функции, а второй – либо приводит к аварии в момент прихода аварийного сигнала на обслуживание, либо к ложной остановке АЭС с большими экономическими потерями.

Ответ на этот вопрос содержится в лекциях по теме №8.

При ответе на этот вопрос необходимо написать формулу неготовности ( вероятности не выполнить данную функцию), из которой следует важность времени восстановления работоспособности элемента или системы Т_В, равную сумме времен диагностики нарушения Т_Д, времени замены или ремонта Т_З и время ввода в эксплуатацию (пуска) Т_П.

Рис.1.Демонстрация понятия ГОТОВНОСТЬ .

Для системы АЗ очень важно, чтобы аварийный сигнал А пришел во время исправности устройства аварийной защиты, а не в момент В, когда она находится в ремонте.

Вероятность ГОТОВНОСТИ выполнить функцию аварийной защиты, которую мы назовем P ( t ) равна отношению :

P(t) = T_CP | ( T_CP + T_B )

где: Т_СР – среднее время работы АЗ до отказа

Т_В - среднее время восстановления исправности АЗ

Из теории вероятности Р ( t ) + Q ( t ) = 1 ,

где Q ( t ) – НЕГОТОВНОСТЬ системы выполнить свои функции .

Из этого примера видно, что надёжность и готовность, очень близкие понятия, но для СКУЗ понятие готовность важнее т.к. оно дает количественную оценку системы выполнять свои функции с учётом её времени восстановления.

<5>