DIN 25475-1-2013 Nuclear facilities Operational monitoring Part 1 Monitoring of structure-borne sound for loose parts detection《核设施 操作监控 第1部分 松动部件检测用结构噪声监测》.pdf

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1、Januar 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINNormenausschuss Akustik, Lrmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDIPreisgruppe 14DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut

2、fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 27.120.20!$.“1929911www.din.deDDIN 25475-1Kerntechnische Anlagen Betriebsberwachung Teil 1: Krperschallberwachung zum Erkennen loser TeileNuclear facilities Operational monitoring Part 1: Monitoring of structure-borne sound for loose parts detectionInstallatio

3、ns nuclaires Surveillance en exploitation Partie 1: Surveillance du bruit solidien pour la dtection des corps errantsAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 25475-1:2004-05www.beuth.deGesamtumfang 30 SeitenDIN 25475-1:2013-01 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungs

4、bereich 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Beschreibung der berwachungstechnik . 6 5 Anforderungen an das Krperschallberwachungssystem 11 5.1 Prinzipieller Aufbau und Auslegungskriterien 11 5.2 Signalerfassung 13 5.2.1 Auswahl und Montage der Krperschallaufnehmer . 13 5.2.2 Vorverstrker .

5、 14 5.3 Signalaufbereitung 14 5.3.1 Allgemeines . 14 5.3.2 Bandpassfilter . 14 5.3.3 Signalausgnge . 15 5.3.4 Verstrker . 15 5.4 Signaldarstellung 15 5.4.1 Effektivwert-Anzeige . 15 5.4.2 Digitalisierung und Speicherung 15 5.4.3 Abhreinheit 16 5.4.4 Informationsdarstellung . 16 5.5 Signalberwachung

6、18 5.5.1 Grenzsignalgeber 18 5.5.2 Verknpfungslogik 19 5.6 Kalibrierung . 19 5.6.1 Allgemeines . 19 5.6.2 Mechanische Funktionsprfeinrichtung 19 5.6.3 Elektrische Kalibriereinrichtung. 20 6 Inbetriebsetzung und Betrieb . 20 6.1 Allgemeines . 20 6.2 Systemprfung vor erstmaliger Inbetriebnahme der Khl

7、mittelumwlzpumpe . 20 6.3 Vorlufige berwachung ohne Grenzwerte 21 6.4 Einstellung des Systems auf die Anlagenbedingungen. 21 7 Durchfhrung der berwachung . 22 7.1 Allgemeines . 22 7.2 Referenzaufzeichnungen 22 7.3 Manahmen bei Betrieb des Krperschallberwachungssystems . 23 7.3.1 Vorlufige berwachung

8、 23 7.3.2 berwachung . 23 7.4 Manahmen nach Meldung 23 7.5 Wiederkehrende berprfung des Krperschallberwachungssystems . 24 7.5.1 Allgemeines . 24 7.5.2 Funktionskontrolle 24 7.5.3 Elektrische Systemprfung 24 7.5.4 Testschlge 25 8 Dokumentation 26 Anhang A (informativ) Hinweise zur Auswertung . 27 DI

9、N 25475-1:2013-01 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Fachbereich Kerntechnik, Arbeitsausschuss NA 062-07-48 AA Betriebsber-wachung Kerntechnik“ im Normenausschuss Materialprfung (NMP), erarbeitet. Es werden Anforderungen an das Krperschallberwachungssystem, dessen Inbetriebsetzung und Betrieb, die

10、Durchfhrung der berwachung und die Dokumentation festgelegt zu dem Zweck, lose Teile innerhalb der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels frhzeitig zu erkennen, zu orten und zu bewerten, um damit Folgeschden zu verhindern. In Anlehnung an KTA 3201.4 ist der Titel dieser Norm Betriebsberwach

11、ung. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 25475, Kerntechnische Anlagen Betriebsberwachung besteht aus: Teil

12、1: Krperschallberwachung zum Erkennen loser Teile Teil 2: Schwingungsberwachung zur frhzeitigen Erkennung von nderungen im Schwingungsverhalten des Primrkreises von Druckwasserreaktoren Teil 3: Betriebsbegleitende Ermittlung von thermischen Belastungen1)nderungen Gegenber DIN 25475-1:2004-05 wurden

13、folgende nderungen vorgenommen: a) Anpassung an den Stand der Technik; b) Przisierung verschiedener Anforderungen, z. B. 7.5.4 Testschlge. Frhere Ausgaben DIN 25475-1: 1983-10, 2004-05 1) In Vorbereitung. DIN 25475-1:2013-01 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument ist anzuwenden fr Verfahren zur konti

14、nuierlichen berwachung des an der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels von Leichtwasserreaktoren gemessenen Krperschalls zum Erkennen loser Teile innerhalb der druckfhrenden Umschlieung. Bei dem hierzu verwendeten Krperschall-berwachungssystem handelt es sich um eine betriebliche Einricht

15、ung, die demnach nicht nach KTA 3501:1985-06 ausgelegt werden muss. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausga

16、be. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). KTA 3501:1985-06, Reaktorschutzsystem und berwachungseinrichtungen des Sicherheitssystems2)3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Norm gelten die folgenden Begriffe. 3.1 abgelstes

17、Teil Teil, das keine Verbindung mehr mit den Komponenten innerhalb der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels hat und deshalb mit dem Reaktorkhlmittel mitgefhrt werden kann 3.2 Adaptions-Resonanzfrequenz Eigenfrequenz des mechanischen Adaptionssystems (z. B. Schrauben, Magnete) einschlielic

18、h Krperschall-aufnehmer 3.3 bekanntes Ereignis Ereignis fr das folgende Anforderungen erfllt werden: vergleichbare Ereignisse traten mehrmals auf, wurden erfasst, ausgewertet und beurteilt; die Kriterien fr die Vergleichbarkeit dieser Ereignisse sind identifiziert und definiert (z. B. Signalform, La

19、ufzeit). Anmerkung 1 zum Begriff Ein bekanntes Ereignis kann als nichtalarmrelevantes Ereignis oder als alarmrelevantes Ereignis eingestuft werden. 3.4 Burst im Krperschallaufnehmer infolge eines Einzelschallereignisses erzeugte Signalanteil, der dem Signal des monotonen Grundgerusches berlagert ist

20、 2) Herausgeber: Kerntechnischer Ausschuss (KTA) beim Bundesamt fr Strahlenschutz (BfS); Bezugsquelle: kta-gs.de DIN 25475-1:2013-01 5 3.5 Burst-Amplitudenverteilung Hufigkeitsverteilung der beobachteten Betragsmaximalwerte der Bursts im Signal eines Krper-schallaufnehmers 3.6 Burst-Intervallverteil

21、ung Hufigkeitsverteilung der beobachteten Zeitintervalle zwischen den einzelnen Bursts im Signal eines Krper-schallaufnehmers 3.7 Einzelkanal-Alarmunterdrckung Funktion zur Reduzierung von Meldungen, realisiert in der Verknpfungslogik Anmerkung 1 zum Begriff Mit der Funktion Einzelkanal-Alarmunterdr

22、ckung knnen Meldungen von Einzelschall-ereignissen, die nur an einem Krperschallberwachungskanal Bursts bringen, verhindert werden. Ist diese Funktion fr einen berwachungskanal aktiv, so muss der Grenzwert in mindestens einem weiteren Grenzsignalgeber berschritten werden, um eine Meldung auszulsen.

23、3.8 Einzelschallereignis durch ein Einzelereignis erzeugter Krperschall, der dem monotonen Grundgerusch erkennbar berlagert ist (z. B. Anschlag eines losen Teiles, Steuerstabantriebsgerusch, ruckartiger Abbau von Spannungen) 3.9 Grenzsignalgeber Einrichtung, die den Wert einer Variablen mit einem fe

24、sten oder variablen Grenzwert vergleicht Anmerkung 1 zum Begriff Wird der Grenzwert berschritten, ndert sich das Ausgangssignal sprunghaft. 3.10 Hintergrundgerusche Krperschall, der auch ohne Vorhandensein loser Teile beim Betrieb der Reaktoranlage erzeugt wird Anmerkung 1 zum Begriff Hintergrundger

25、usche setzen sich zusammen aus monotonen Grundgeruschen und betriebsbedingten Einzelschallereignissen. 3.11 Krperschall Schall, der sich in festen Krpern ausbreitet Anmerkung 1 zum Begriff Hierunter wird berwiegend der Schall im hrbaren Frequenzbereich verstanden. 3.12 Krperschallaufnehmer mechanisc

26、h elektrische Wandler zur Aufnahme von Krperschall, der an der Oberflche eines festen Krpers als Weg, Geschwindigkeit oder Beschleunigung erfasst werden kann 3.13 Laufzeitdifferenz Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Bursts, die durch ein Einzelschallereignis in den Signalen verschiedener Krper

27、schallaufnehmer verursacht werden 3.14 lockeres Teil Teil, das sich teilweise gelst hat, jedoch noch in Verbindung mit der jeweiligen Komponente steht DIN 25475-1:2013-01 6 3.15 loses Teil abgelstes oder lockeres Teil Anmerkung 1 zum Begriff Zu den losen Teilen gehren auch Fremdkrper. 3.16 monotones

28、 Grundgerusch Gerusch mit stochastischen (z. B. Khlmittelstrmungsgerusch, Fluidresonanzen) und deterministischen Anteilen (z. B. drehzahlabhngiges Pumpengerusch) 3.17 berwachungsbereich Bereich innerhalb der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels, in dem sich Teile lockern knnen oder die Au

29、fenthaltswahrscheinlichkeit abgelster Teile gro ist BEISPIEL Reaktordruckbehlter-Kalotte oder Dampferzeuger-Primrkammer 3.18 berwachtes Signal Signal, das von dem bandpassgefilterten Anteil des Signals des Krperschallaufnehmers abgeleitet wird 4 Beschreibung der berwachungstechnik Beim Anschlagen ab

30、gelster oder lockerer Teile auf die innere Oberflche der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels oder deren Einbauten findet eine Energiebertragung auf die Wandung statt. Hierdurch werden Einzelschallereignisse erzeugt. Auerdem werden durch die Khlmittelstrmung und Pumpen sowie durch andere

31、in oder an der druckfhrenden Umschlieung angebrachte und whrend des Betriebes bettigte Komponenten (z. B. Ventile und Steuerstabantriebe) Hintergrundgerusche erzeugt. Diese setzen sich zusammen aus monotonen Grundgeruschen (siehe Bild 1 und Bild 2) und betriebsbedingten Einzelschallereignissen (sieh

32、e Bild 3). Bild 2 enthlt Signalverlufe von monotonen Grundgeruschen (mit Fluidresonanzen) eines Siedewasserreaktors (SWR). Bild 4 zeigt Signalverlufe mit Bursts, hervorgerufen durch den Anschlag eines abgelsten Teils. Die Signalamplituden in Bild 4 sind aus Darstellungsgrnden unterschiedlich skalier

33、t. Das Signalmuster eines Testschlages und das zugehrige Ortungsergebnis sind in Bild 5 fr einen Siedewasserreaktor und in Bild 6 fr einen Druckwasserreaktor (DWR) dargestellt. Fr die Ursachenbestimmungen von Bursts reicht die Analyse des Signalverlaufs im Allgemeinen nicht aus. In diesen Fllen msse

34、n zustzliche betriebliche Informationen herangezogen werden. Der Krperschall wird durch Krperschallaufnehmer erfasst, die auen an der druckfhrenden Umschlieung des Reaktorkhlmittels angebracht sind. In dieser Norm wird davon ausgegangen, dass zur Aufnahme des Krperschalls Beschleunigungsaufnehmer ve

35、rwendet werden. Zum Erkennen loser Teile wird eine Amplitudenberwachung des berwachten Signals durchgefhrt. Die Signale der Krperschallaufnehmer werden in regelmigen Abstnden abgehrt. Ausgehend von Referenzaufzeichnungen werden Grenzwerte fr das berwachte Signal eingestellt, deren berschreitung im A

36、llgemeinen Meldungen auslsen. Die Ursache eines Einzelschallereignisses kann durch Vergleich mit Referenzaufzeichnungen eingegrenzt werden. Als Kriterium fr die Unterscheidung zwischen abgelsten und lockeren Teilen werden Laufzeitdifferenzen von Bursts eines Einzelschallereignisses herangezogen. Bei

37、 der Auswertung mehrerer aufeinander folgender Einzelschallereignisse treten bei lockeren Teilen gleiche Laufzeitdifferenzen auf, whrend bei abgelsten Teilen unterschiedliche Laufzeitdifferenzen auftreten knnen. DIN 25475-1:2013-01 7 Bild 1 Typische Signalverlufe von monotonen Grundgeruschen eines D

38、WR Bild 2 Typische Signalverlufe von monotonen Grundgeruschen eines SWR DIN 25475-1:2013-01 8 Bild 3 Signalverlufe mit Bursts, hervorgerufen durch ein betriebsbedingtes Einzelschallereignis (Steuerstabfahren) Bild 4 Signalverlufe mit Bursts, hervorgerufen durch den Anschlag eines abgelsten Teils (Br

39、ennelement-Zentrierstift) DIN 25475-1:2013-01 9 Bild 5 Signalverlufe mit Bursts, hervorgerufen durch einen Testschlag sowie Ortung beim Siedewasserreaktor DIN 25475-1:2013-01 10 Legende 1 Schlagort Komponente: HKL 1 Lnge: 7,015 m Winkel: 0 Grad Krperschallaufnehmer Bild 6 Signalverlufe mit Bursts, h

40、ervorgerufen durch einen Testschlag sowie Ortung beim Druckwasserreaktor DIN 25475-1:2013-01 11 5 Anforderungen an das Krperschallberwachungssystem 5.1 Prinzipieller Aufbau und Auslegungskriterien Das Krperschallberwachungssystem muss mindestens ber die in Bild 7 dargestellten Funktionen verfgen: Si

41、gnalerfassung; Signalaufbereitung; Signalspeicherung und Signaldarstellung; Signalberwachung; Kalibrierung. Legende 1 Krperschallaufnehmer 12 Schnittstelle zur externen Meldeeinrichtung 2 Vorverstrker 13 Kalibrierung 3 Bandpassfilter 14 Signalerfassung 4 entkoppelte Signalausgnge 15 Signalaufbereitu

42、ng 5 Verstrker 16 Signalberwachung 6 Anzeigegert 17 Signalspeicherung und Signaldarstellung 7 Digitalisierung oder Speicherung 18 Grenzwertvorgabe 8 Abhreinheit 19 Betriebsinformation 9 Grenzsignalgeber 20 externe Signalverarbeitung 10 Verknpfungslogik 21 Testschlge 11 interne Meldeeinrichtung 22 St

43、ruktur ANMERKUNG Steuersignale sind nicht dargestellt. Bild 7 Funktionale Darstellung eines Krperschallberwachungssystems DIN 25475-1:2013-01 12 Das Blockschaltbild eines digitalen Krperschallberwachungssystems mit Angabe der funktionalen Einheiten (siehe Legende zu Bild 7) ist beispielhaft in Bild

44、8 dargestellt. Legende Analogsignal Digitalsignal Einzelbitsignal Bild 8 Beispiel fr ein digitales Krperschallberwachungssystem Die Signale der Krperschallaufnehmer (1) gelangen ber Vorverstrker (2) an die Eingnge der Signalaufbereitung. Die breitbandigen, entkoppelten Signalausgnge (4) der Signalau

45、fbereitung dienen sowohl zum Anschluss externer Aufzeichnungs- und Signalverarbeitungsgerte (z. B. fr Referenzaufzeichnungen) als auch zur Speisung des Anzeigegertes (6) und der Abhreinheit (8). Fr die interne Weiterverarbeitung der Signale werden zunchst mit Hilfe einer Bandpassfilterung (3) die st

46、renden Signalanteile reduziert. Die gefilterten Signale werden gegebenenfalls verstrkt (5) und mit dem Analog-Digitalwandler (7 - Digitalisierung) digitalisiert. Die digitalisierten Signale werden von einem Transientenrekorder erfasst und gespeichert (7 - Speicherung). Zur Triggerung des Transienten

47、rekorders werden interne Grenzsignalgeber (9) und Verknpfungslogik (10) verwendet. Das Triggersignal wird zur internen Meldeeinrichtung (11) und zu der Schnittstelle zum externen Alarm (12) gefhrt. Das Triggersignal von (9) und (10) startet die Speicherfunktion des Transientenrekorders und die Daten

48、bertragung vom Transientenrekorder zum Auswerterechner. Die endgltige Speicherung (7) der Signale wird im Auswerterechner realisiert. Die Betriebsinformationen werden ber die Verknpfungslogik (10) des Transientenrekorders fr die Reduzierung der betriebsbedingten Alarme verwendet. DIN 25475-1:2013-01 13 Das berwachungssystem sollte so ausgefhrt werden, dass ber die Peripheriegerte des Auswerterechners die Funktionen Kalibrierung (13) und die Testschlge mit Impulsgeber per Bedienkommandos ausgelst werden knnen. Es besteht die Mglichkeit, ber Datenf