Система автоматизированного контроля остаточного ресурса ...

Система автоматизированного
контроля остаточного ресурса
оборудования РУ ВВЭР

Система автоматизированного
контроля остаточного ресурса
(САКОР-М) предназначена для
расчета в процессе эксплуатации
накопленного усталостного повреждения
металла и усталостного
подрастания дефектов оборудования
РУ ВВЭР по фактическим
параметрам термосиловых нагрузок
в реальных эксплуатационных
режимах. САКОР-М контролирует
накопление усталостного повреждения
в наиболее напряженных
точках конструкции, выбранных по
результатам проектных расчётов
на прочность. По показаниям штатных
датчиков, регистрирующих текущее
состояние оборудования
РУ, рассчитываются нагружающие
параметры. Расчёт напряжений
САКОР-М осуществляет с использованием
функциональных зависимостей
напряжений от нагружающих
параметров для каждой
контрольной точки. При эксплуатации
РУ фактическое протекание
режимов может отличаться от
принятых в проектных расчетах на
прочность, как по параметрам
теплоносителя, так и по количеству
циклов нагружения. Проблема контроля
усталостного повреждения
по реальному нагружению оборудования
является актуальной.
Основные характеристики САКОР-М
ÔÔ набор контрольных точек на
оборудовании РУ выбран в объеме,
достаточном для оценки
остаточного ресурса РУ по известным
механизмам усталостного
повреждения;
ÔÔ примененные консервативные
схемы для расчета нагружающих
параметров позволяет использовать
штатные датчики, что
существенно снижает трудо и
дозозатраты при установке и
эксплуатации САКОР;
ÔÔ использование интегрального
соотношения Дюамеля в функциональных
зависимостях напряжений
от нагружающих
параметров позволяет производить
расчет напряжений в контрольных
точках непосредственно
на АЭС;
ÔÔ универсальная методика определения
коэффициентов в
функциональных зависимостях
напряжений от параметров
эксплуатации позволяет использовать
ранее выполненные
прочностные расчеты на этапе
обоснования проекта РУ;
ÔÔ математическая формула для
определения напряжения позволяет
учитывать все нагружающие
факторы: вес, давление,
температурная компенсация
в условиях стратификации
и без нее, неравномерность
температурного поля по узлу,
вызванного термоударами,
термопульсациями и стратификацией,
непроектным перемещением
оборудования;
ÔÔ использование двух механизмов
деградации металла при
оценке остаточного ресурса
(накопление усталостного повреждения
и циклический рост
начальной дефектности) позволяет
контролировать различные
предельные состояния;
ÔÔ возможность использования
базы данных по свойствам материалов,
как по сертификатам,
так и полученной в процессе
эксплуатационного контроля
металла.
Результаты работы САКОР-М могут быть использованы
ÔÔ при обосновании остаточного
ресурса оборудования РУ в
случае протекания единичного
по проекту и непроектного режима
(например, непосадка
БРУ-А);
ÔÔ для оптимизации программы
неразрушающего контроля
оборудования РУ с целью сокращения
времени ППР (например,
снижение объема
контроля по сварным соединениям
ГЦТ);
ÔÔ при превышении проектного
количества режимов, установленного
в технологическом регламенте
(например, плановых
остановов ГЦНА);
ÔÔ для оптимизации эксплуатационных
режимов и выявления
неблагоприятных нагружающих
факторов (например, термопульсации
в трубопроводах
впрыска и соединительном при
неправильной работе регулятора
тонкого впрыска в КД );
ÔÔ контроль выявленных повреждений
в процессе эксплуатации
(например, зона сварного соединения
№ 111 ПГ);
ÔÔ при переходе на режимы суточного
маневрирования мощностью
(автоматический учет
накопленного усталостного
повреждения в режимах изменения
мощности);
ÔÔ при продлении срока службы
РУ.

Проектные основы и верификация расчетных формул
Напряжения рассчитываются с использованием функциональных зависимостей
напряжений от нагружающих параметров, которые верифицируются
по данным проектных расчетов оборудования на прочность по
представительной последовательности проектных режимов. В качестве
критерия сравнения выбрано усталостное повреждение, вычисляемое по
«методу дождя» (ГОСТ 25.101-83)
Сравнение напряжений по проектным
расчетам и по САКОР для контрольной
точки на патрубке КИП реактора
Расчет накопленного усталостного повреждения
на текущий момент времени
№ штатного
датчика
Контрольная точка
оборудования
Усталостное
повреждение
по САКОР на
01.06.06
YA11 1 Горяч. нитка: св.шов у патрубка Ду850 ГЦТ1 0,010809
YA41 13 Врезка дыхат. трубопр. в гор. нитку ГЦТ4 0,005440
Выписка из протокола расчета накопленного
усталостного повреждения
YB10 2 Патрубок питательной воды ПГ3 0,000583
YC00 10 Фланец корпуса реактора 0,025634
График накопления усталостного повреждения
в контрольной точке патрубка
САОЗ рассчитанного по реальному
нагружению для 1 энергоблока Ростовской
АЭС

Система автоматизированного
контроля остаточного ресурса
оборудования РУ ВВЭР
Расчет подрастания начальной дефектности
и предельных состояний
Ремонт незначительной дефектности в сварных соединениях
ГЦТ является технологически сложным, дорогостоящим
и без гарантии его успешного выполнения.
ГЦТ может проработать проектный срок службы
без проведения ремонта. В качестве компенсирующего
мероприятия предлагается метод расчетной
оценки подрастания начальных дефектов, что позволит
оптимизировать периодический неразрушающий
контроль данных сварных соединений.
Опыт применения САКОР-М для действующих АЭС
1-ый энергоблок Ростовской АЭС. САКОР-М введена в эксплуатацию на
1 энергоблоке Ростовской АЭС с ноября 2001 года, установлена на персональном
компьютере автоматизированного рабочего места системы
(ПК АРМ) САКОР-М. Программное обеспечение САКОР-М разработано
под операционной системой Windows и аттестовано в НТЦ ЯРБ ГАН России
(паспорт на программное средство № 161). САКОР-М применительно к 1
энергоблоку Ростовской АЭС внесена в проект В-320.
07.11.2003 года произошло отключение 1 энергоблока Ростовской АЭС от
сети защитой генератора, со срабатыванием АЗХ и не закрытием БРУ-А.
Для расчета накопленного усталостного повреждения в результате прохождения
непроектного режима использовалась САКОР-М. По результатам
анализа прохождения аварийного режима и расчета усталостного повреждения,
ПГ-1 был допушен в эксплуатацию без проведения инструментального
контроля состояния металла.
1-ый энергоблок АЭС «Тяньвань»
(САКОР-428). С ноября 2005 года
начата эксплуатация САКОР-428
в составе СКУД на реальной базе
данных, получаемой со штатных
датчиков АЭС «Тяньвань». Программное
обеспечение САКОР-428
разработано под операционной
системой Unix (Solaris-8).
Система позволила осуществить оперативный контроль протекания температурных
режимов в процессе пусконаладки реакторной установки,
выявить локальные режимы пульсаций температур, например, при непроектной
работе регулятора впрыска воды в КД, оценить термическую
напряженность узлов и оптимизировать работу регулятора. Этот режим,
зафиксированный на 1-ом блоке АЭС Тяньвань показан на рисунке, где
постоянная температура в КД (верхняя линия), пульсирующая температура
в дыхательном трубопроводе у ГЦТ (серая линия), пульсирующая температура
в трубопроводе впрыска (зеленая линия), и нижняя красная линия
- температура в горячей нитке ГЦТ 4.

Система автоматизированного
контроля остаточного ресурса
оборудования РУ ВВЭР
Контролируемое оборудование и контрольные точки
САКОР-М контролирует остаточный
ресурс оборудования РУ в объеме
– корпус и крышка реактора, ПГ, КД,
ГЦТ, трубопроводы СКД и САОЗ.
В качестве критериев выбора контрольных
точек приняты - максимальное
проектное повреждение,
сварные соединения с начальной
дефектностью, зоны впрыска холодного
теплоносителя, зоны повреждения
по опыту эксплуатации.
На рисунке показана часть контрольных
точек для оценки усталостного повреждения
на ПГ, общее число которых на
оборудовании РУ В-320 составляет 118.
Передача информации по показаниям датчиков
на сервер САКОР-М в составе СКУД
При расчете нагружающих факторов
по показаниям штатных датчиков
используются штатные погружные
термометры сопротивления,
датчики давления в первом и втором
контуре, датчики перемещения
на амортизаторах, показания
расходомеров, датчики положения
арматуры и поверхностные термометры
сопротивления.
СВБУ - система верхнего блочного
уровня,
СКУД - система контроля и диагностики,
СВРК - система внутриреакторного
контроля.
Возможно дооснащение АЭС техническими
средствами, включая
установку датчиков и вычислительных
средств.
Учет нагружающих факторов по показаниям штатных
датчиков
При расчете напряжений учитываются
нагружающие факторы от
веса, давлений первого и второго
контуров, температурной компенсации
трубопроводов при реальных
перемещениях оборудования,
термопульсаций, термоударов и
стратификации теплоносителя во
всех эксплуатационных режимах.
Внедрение контроля реальных перемещений
ПГ совместно с имеющимися
средствами САКОР-М
позволяют диагностировать напряженное
состояние в зоне сварного
соединения патрубка приварки
горячего коллектора к корпусу ПГ
(зона сварного соединения № 111).
На рисунке приведен пример расчета перемещения горячего патрубка ГЦТ на корпусе
ПГ, рассчитанного по датчикам перемещения на амортизаторах

Российская Федерация, Московская обл., 142103,
г. Подольск, ул. Орджоникидзе, 21
Тел.: (495) 502-79-10, (4967) 54-25-16
Факс: (495) 715-97-83, (4967) 54-27-33
Http://www.gidropress.podolsk.ru | Email: grpress@grpress.podolsk.ru
Для более подробного ознакомления с вопросом можно посмотреть следующую литературу:
1. Н.В. Шарый, В.П. Семешкин, В.А. Пименов, Ю. Г. Драгунов, «Прочность основного оборудования и трубопроводов
реакторных установок ВВЭР» М.:ИздАТ, 2004. Глава 10.
2. Operating experience of system of the automated control of a residual cyclic resource for RP with VVER-1000.
Bogachev A.V., Bakirov M.B. (VNIIAES), Dranchenko B.N., Semishkin V.P. (OKB “Gidropress”).18th International Conference
on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 18). Beijing, China, August 7-12, 2005.
3. Развитие системы САКОР-М. А.В. Богачев, Б.Н. Дранченко, В.П. Семишкин, В.Я. Беркович. Вопросы атомной
науки и техники. Серия «Обеспечение безопасности АЭС». Научно-технический сборник. Выпуск 15. Реакторные
установки ВВЭР. Подольск. 2006 г.
4. Богачев А.В. Лекция «Внедрение систем расчетно-экспериментального диагностирования остаточного
ресурса оборудования и трубопроводов АЭС». 2-ая Российская межотраслевая школа-семинар «Эксплуатационная
устойчивость элементов атомных станций». Сборник конспектов лекций, ФГУП «НИИП», Лыткарино-2006 г.
5. В.П. Семишкин, А.В. Богачев, Б.Н. Дранченко. Проведение расчетов напряженного состояния оборудования
РУ МКЭ в рамках создания системы автоматизированного контроля остаточного ресурса для АЭС-2006. 5-ая
Международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», г. Подольск. 29мая
–1 июня 2007 г.
6. А.В. Богачев, В.Я. Беркович, Б.Н. Дранченко, В.П. Семишкин Определение нагружающих факторов для расчета
напряжений в САКОР применительно к проекту РУ АЭС-2006. 5-ая Международаная научно-техническая конференция
«Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР», г. Подольск. 29мая –1 июня 2007 г.