Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter April 25, 2013

Integrated online condition monitoring system for nuclear power plants

Integriertes Online-Zustandsüberwachungssystem für Kernkraftwerke
H. M. Hashemian
From the journal Kerntechnik

Abstract

Online condition monitoring or online monitoring (OLM) uses data acquired while a nuclear power is operating to continuously assess the health of the plant's sensors, processes, and equipment; to measure the dynamic performance of the plant's process instrumentation; to verify in-situ the calibration of the process instrumentation; to detect blockages, voids, and leaks in the pressure sensing lines; to identify core flow anomalies; to extend the life of neutron detectors and other sensors; and to measure the vibration of reactor internals. Both the steady-state or DC output of plant sensors and their AC signal or noise output can be used to assess sensor health, depending on whether the application is monitoring a rapidly changing (e.g., core barrel motion) or a slowly changing (e.g., sensor calibration) process. The author has designed, developed, installed, and tested OLM systems (comprised of software/hardware-based data acquisition and data processing modules) that integrate low-frequency (1 mHz to 1 Hz) techniques such as RTD cross-calibration, pressure transmitter calibration monitoring, and equipment condition monitoring and high-frequency (1 Hz to 1 kHz) techniques such as the noise analysis technique. The author has demonstrated the noise analysis technique's effectiveness for measuring the dynamic response-time of pressure transmitters and their sensing lines; for performing predictive maintenance on reactor internals; for detecting core flow anomalies; and for extending neutron detector life. Integrated online condition monitoring systems can combine AC and DC data acquisition and signal processing techniques, can use data from existing process sensors during all modes of plant operation, including startup, normal operation, and shutdown; can be retrofitted into existing PWRs, BWRs, and other reactor types and will be integrated into next-generation plants.

Kurzfassung

Online-Zustandsüberwachung, oder Online-Überwachung (OLM), benutzt Daten, die während des Kernkraft-Betriebes gesammelt werden, um kontinuierlich die Funktionsfähigkeit der Sensoren, der Abläufe und der Anlage festzustellen; es misst die Arbeitsleistungsdynamik der Betriebsinstrumente im Kraftwerk; es überprüft in situ die Kalibrierung der Prozessinstrumentierung; es findet Störungen, Fehlerstellen und Leckstellen in den Druckmessleitungen; es identifiziert wesentliche Kernflussanomalien; es verlängert die Lebensdauer der Neutronendetektoren und anderer Sensoren, und es misst die Vibration im Inneren des Reaktors. Sowohl die Meldung der Sensoren im Ruhezustand, oder auch deren Gleichstromsignal als auch deren Wechselstromsignal oder auch Störsignal können zur Feststellung der Funktionsfähigkeit von Sensoren benutzt werden, je nachdem ob die Anwendung einen schnell wechselnden Prozess, wie z.B. Kernrohrbewegung, oder einen langsamen Vorgang, wie z.B. Sensorkalibrierung, überwacht. Der Verfasser hat OLM-Systeme (zusammengesetzt aus Software/Hardware basierender Bezugsdaten und Datenverarbeitungsmodulen) entworfen, entwickelt, installiert und getestet, die sowohl Niederfrequenzanwendungen im Bereich von 1 mHz bis 1 Hz, wie z.B. Kreuzkalibrierung von Widerstands-Temperatur-Detektoren (RTD), Überwachung der Kalibrierung von Druckfühlern und Überwachung des Zustands der Anlage, als auch Hochfrequenzanwendungen im Bereich von 1 Hz bis 1 kHz, wie z.B. die Stör-Analyse-Anwendung, einbinden. Der Verfasser hat die Effektivität der Störanalyse zur Messung der dynamischen Reaktionszeit von Druckfühlern und ihrer Messleitungen, die Effektivität bei der vorbeugenden Instandhaltung im Inneren des Reaktors, bei der Auffindung von Anomalien im Kernfluss, und bei der Verlängerung der Lebensdauer der Neutronendetektoren nachgewiesen. Integrierte OLM-Systeme können Wechsel- und Gleichstrombezugsdaten und Signalverarbeitungsanwendungen kombinieren, sie können Daten von bestehenden Betriebssensoren in allen Zuständen des Kraftwerksbetriebes benutzen, inklusive Anfahr-, Normalbetriebs- und Abfahrphase, sie können in bestehenden Druckwasserreaktoren, Siedewasserreaktoren und anderen Reaktorarten nachgerüstet werden, und sie werden Bestandteil der nächsten Reaktorgeneration sein.

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Received: 2010-6-12
Published Online: 2013-04-25
Published in Print: 2010-09-01

© 2010, Carl Hanser Verlag, München