Автоматизированная гидростатическая система на объектах атомной электростанции Темелин Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА НА ОБЪЕКТАХ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ТЕМЕЛИН

Иржи Лехнер

Научно-исследовательский геодезический, топографический и картографический институт, Ustecka 98, 250 66 Zdiby, Чешская Республика, заведующий отдела, тел. (00420) 284890330, e-mail: jiri.lechner@vugtk.cz

Карел Радей

Научно-исследовательский геодезический, топографический и картографический институт, Ustecka 98, 250 66 Zdiby, Чешская Республика, директор института, тел. (00420) 284890302, e-mail: karel.radej@vugtk.cz

Описана проблемами наблюдений за осадками турбогенератора мощностью 1000 МВт атомной электростанции Темелин. Описаны цели наблюдений, соответствующие нормативные документы, необходимые точности измерений и используемая измерительная система с блок-схемами, разработанная в Чешской Республике.

Ключевые слова: измерение смещений, гидростатическое нивелирование, инженерная геодезия, безопасность на электростанциях.

AUTOMATED HYDROSTATIC SYSTEM AT THE NUCLEAR POWER STATION TEMELIN

Jiri Lechner

Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography, Ustecka 98, 250 66 Zdiby, Czech Republic, Head of department, tel. (420)226-802-330, e-mail: jiri.lechner@vugtk.cz

Karel Кайё]

Research Institute of Geodesy, Topography and Cartography, Ustecka 98, 250 66 Zdiby, Czech Republic, Director, tel. (420)226-802-302, e-mail: karel.radej@vugtk.cz

This paper deals with measurement of vertical displacements on the 1000 MW turbogenerator of the nuclear power plant Temelin. It is given an overview of regulations, purpose of measuring shifts, required accuracy and technical description of the measuring system including its schemes.

Key words: measurement of displacements, hydrostatic leveling, engineering geodesy, safety at power plants.

Введение

В Чешской республике вопрос мониторинга смещений (вертикальных деформаций) строящихся объектов с технологической и законодательной точки зрения регламентирован чешскими техническими стандартами (носящими рекомендательный характер) CSN 73 0405 "Измерение смещений строительных сооружений" и CSN 73 1001 "Основание сооружений. Грунт под плоскими фундаментами". Стандарты устанавливают требования к измерениям изменений в положении и форме (смещений и деформаций) зданий и их частей от положения и

формы зданий в основном или предыдущем этапе измерений, вызванных деформациями грунта под зданием и вокруг него в результате строительной или иной деятельности, вызванных статическими, динамическими и сейсмическими нагрузками или другими воздействиями на здание. Стандарт CSN 73 0405 действителен для всех типов зданий и сооружений, для которых отсутствуют конкретные стандарты. Стандарт не применяется для измерений при:

а) Нагрузочном тестировании строительных конструкций,

б) Оползнях,

в) Измерении изменений геометрических параметров фактических

характеристик зданий во время строительных работ, которые определяются при контроле точности в соответствии с другими стандартами CSN.

Цель измерения смещений

Целью измерения смещений зданий и сооружений является:

а) Получение данных для оценки поведения грунта при строительных работах и воздействие строительства на близлежащие объекты,

б) Сравнение значений фактического смещения с ожидаемыми

значениями, рассчитанными в строительном проекте,

в) Мониторинг состояния, функционирования и безопасности новых и

уже существующих сооружений, находящихся под влиянием строительной

деятельности в их близости.

Смещения зданий измеряются в процессе их строительства и после завершения работ:

а) Если смещения имеют важное значение для безопасности и удобства использования здания или технологического оборудования,

б) При использовании необычных или новых конструкций, таких как фундаментные плиты турбины для турбин мощностью 100 МВт и выше (CSN 73 1020), высотных зданий с высотой более 50 м (например плотин),

в) Если сооружения чувствительны к воздействию сдвигов или построены в неблагоприятных геологических условиях,

г) Если они построены на подрабатываемых территориях (CSN 73 0039), и это измерение соответствует значению и важности объекта.

Для каждого сооружения, на котором будут проводится измерения необходимо составить проект измерений с разработкой цели и типа измерений, определить величины предполагаемых смещений, определить необходимую точность измерения с априорным анализом, установить метод стабилизации точек, разработать временной план измерений и т.д.

Атомная электростанция Темелин относится к уникальным техническим сооружениям, где были внедрены новые технологические устройства, применены новые конструктивные решения и где были использованы новые технологии строительства.

Основной блок электростанции состоит из здания реактора (площадь 68 х 68 м, высота 66 м), механического отделения (128 х 49 х 42 м) распределителя (98 х 22 х 31 м) и теплообменника (48 х 17 х 26 м).

Здание механического отделения имеет стальной каркас. В этом здании расположена турбина и связанные с ней обслуживающие устройства неядерной части электростанции.

Строительная конструкция разделена на части:

а) Фундаментная плита - железобетонная конструкция с размерами 61,1 х 16,4 х 2,7 м;

б) Пространственная рамная железобетонная конструкция, состоящая из 2 х 8 колонн, закрепленных в фундаментной плите на отметке -5,1 м, колонны в их верхней части соединены продольными и поперечными балками.

Продольные балки на уровне 10,95 м оснащены 86 виброизоляторами и 26 вискозными амортизаторами ОБИВ (система гибкого расположения, с помощью которой можно корректировать положение турбины в горизонтальной плоскости);

в) Верхняя плита основания турбогенератора при +15 м это железобетонная плита со встроенными крепежными элементами, которая имеет внешние размеры 60 х 16 х 3,5м.

Точность измерений

Точность измерения смещений зданий характеризуется значением допуска определения длины результирующего вектора смещения или его составляющих. Величина допуска определяется значением

51 £ 2/15 р, (1)

где р - ожидаемое суммарное смещение или его составляющая в мм.

Для устройств с высокими требованиями к их стабильности, надежности, безопасности и экономичности эксплуатации, величина допуска 5

устанавливается индивидуально, на 1 / 3 точнее.

Значение допуска измерения смещений уже эксплуатируемых сооружений находящихся в районе строительной деятельности, не должно превышать

52 £ 2/5 рк, (2)

где рк - критическое значение смещения в мм, при котором возникает

угроза разрушения следуемого объекта.

Стационарная автоматизированная гидростатическая измерительная система

На основе точностных требований к стабильности (в высотном отношении) технологического оборудования и конструкции машинного отделения с расположенным там турбогенераторем мощностью 500 МВт и 1000 МВт и фундаментной плиты здания реактора были НИИ геодезии, топографии и картографии в сотрудничестве с другими организациями разработаны измерительные датчики НУ№ и ШУА, точность которых можно

охарактеризовать стандартным отклонением измерения высоты в рамках всей системы измерения (до 100 м) о £ ± 0,05 мм.

Стационарная автоматизированная гидростатическая измерительная система состоит из гидростатических датчиков НУ№, которые соединены шлангами с жидкостью и кабелями для передачи данных и питания.

Рис. 1. Соединённые датчики НУ№

Количество датчиков в измерительной системы определяется в зависимости от конкретного случая и к системе может быть подключено в общей сложности 126 датчиков. В связи с возможностью измерения вертикальных смещений на разных высотных уровнях в систему могут быть включены измерительные датчики ШУА, с помощью которых отдельные высотные уровни могут быть связаны в одну систему и может быть осуществлён постоянный контроль изменений взаимоположения разных высотных уровней. Оценка смещений происходит автоматически путём определения положения опорных точек и на основе анализа данных измерений определяется их стабильность.

Важной особенностью измерительной системы является непрерывность измерений без вмешательства оператора. Сбор данных осуществляется в заранее определенные промежутки времени и измеряемые величины могут быть просмотрены в любое время без прерывания программы измерений.

Технические данные датчика

Размеры: высота: 270 мм, ширина: 205 мм, глубина: 275 мм

Отверстия для ввода кабеля: Р16

Соединения для подачи жидкости и воздуха 1 / 2 "

Вес датчика: 13 кг

Питание датчика: от 18 до 30 В постоянного тока, 0,5 А Диапазон измерений: от 10 до 90 мм Точность: ±0,05мм

Разрешающая способность датчика:0,001мм Коммуникация: ЯБ 485 - двух проводное подключение Диапазон рабочих температур: от -20°С до +50°С

Ось вращения турбогенератора (ТГ)

к.

+ 15,20 т

Л7

Я,

) ! ) ! П) ! ) ! )/// //////////шул I^//'//

К

Zl

77777777777777777777777

Плита стола ТГ

1X1 І

7771

датчик МУЛ I и МУЛ II

7777

датчики - эталоны -5,20 т

/77

датчик

^ ЫУМ II Т INVЛII

^ фундаментная плита ТГ

)))))))))))))))) і))))))))))))1/1/1//

И

se 2

Рис. 2. Схема связи датчиков НУ№ и ШУЛ по высоте на ТГ

- Взаимосвязь высотных уровней с помощью инварного оборудования ™ - Датчик температуры

Т - Консоль

Соединение датчиков

ІШ - Датчики ШУЛ I, II

N

'Ш

о о* _[- а о. I о ... 0 1 і -і - ■ 1 с с 1 ' і р с,

Рис. 3. система ЫУ№ на уровне +15,00 м машинного отделения (план)

Рис. 5. Устройство датчика ШУЛ на уровне +15,00 м машинного отделения

Веіаіііиш и;іко№Є гтепд сївіеі НЇНІ игш їгірп^сЬ п .і Ьогпі |«кІ|40іч сігксе ТС ?.Н¥В V ztaze.no к идсКогіти "пиІоиетіГ тіїепі <Іпе 3.8.2002 РОгйийаАІ 5 тггсшт ?РЫ

’0,1 --1--^^^^^^

15 Й 19 21 23 £5 ЙТ 2Э 31 33 35 37 ЗЭ 41 *3

сШа Н1ГН<

Рис. 6. Сравнение результатов измерений измерительной системой и высокоточным геометрическим нивелированием (ВГН.- красная кривая)

гтёпр сійгі НУМІ иіліі^прсЬ п* НЇО ТО 2.Н¥В Угіагепо к У)сЬо;іши "пиіоиеши- теіет Лпе 1.8_2002 0:07

Рис. 7. Запись данных осадок системой ЫУ№ при выпущении и напущении

конденсатора ТГ

Заключение

Результаты измерений используются для систематического и эффективного технического обслуживания, а также обеспечивают документирование в целях повышения безопасности и надежности турбогенератора и продлевают срок его службы.

Из результатов оценки деформаций нижней фундаментной плиты следует, что деформация не превысила 20% от величин установленных стандартом CSN 73 1020.

Деформации верхней фундаментной плиты в сравнении с критериями стандарта достигают максимально 70% их величины и в значительной мере обусловлены изменениями температурного поля основы - ТГ.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. CSN 73 0405 Измерение смещений строительных сооружений

2. CSN 73 1001 Основание сооружений. Грунт под плоскими фундаментами.

3. CSN 73 1020 Проектирование фундаментов вращающихся машин.

4. CSN 73 00 39 Проектирование зданий и сооружений на подрабатываемых территориях - основные положения.

© И. Лехнер, К. Радей, 2012