Автор: Крюков А.С. Москва 2013 Научная группа: д.т.н. Лунин В.П. (руководитель) к.т.н. Чегодаев В.В. Жданов А.Г. СИСТЕМА ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НАКЛАДНЫМИ МАТРИЧНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ 1. Суть работы 1.1 Истоки Атомные электростанции составляют 16 % всех электростанций России Водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР) Тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) Внешняя оболочка ТВЭЛа Компен- сатор Силумин Гранулы топлива Дефекты Дисперсионный твэл 2

1. Суть работы 1.2 Применяемые методы вихретокового контроля (ВТК) «-» сложность конструкции «+» оценка местоположения и геометрии дефекта «+» скорость сканирования Внешний проходной преобразователь дифференциального типа Вращающаяся система с несколькими накладными преобразователями Многосекционный датчик 3 НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ

1. Суть работы 1.3 Исследуемый метод контроля Используется СТАЦИОНАРНАЯ система вихретокового контроля, состоящая из нескольких дифференциальных НАКЛАДНЫХ преобразователей (матричный ВТП), в которой объект контроля совершает только поступательное движение катушка ферромагнитный сердечник Ортогональное сечение Осевое сечение Все размеры указаны в мм. 1 - ферромагнитный сердечник; 2 – катушка. Внешний диаметр ТВЭЛа 6.8 мм. 0.5 НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ 4

1. Суть работы 1.4 Постановка задачи U t U0U0 БРАК! ГОДЕН! φ Цель Построение алгоритма обработки сигналов, полученных от двух соседних накладных ВТП, от локального дефекта при 0 < φ < 90° в случай φ = 0. НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ 5

1. Разработана математическая модель процесса вихретокового контроля твэлов 2. Пройденные этапы реализации проекта НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ В качестве локального дефекта использовалась «лыска» Расположение – на поверхности слоя силумина h – высота лыски l – протяженность Участвовал только один преобразователь, так как возбуждение и опрос ВТП производятся не одновременно, а последовательно. Для исключения погрешности разбиения все возможные положения дефектов строились заранее. Дефекты: h = (1, 0.75) мм, l = (1, 1.5, 2) мм. Частота тока: f = 60 к Гц. Количество конечных элементов Время расчета для одного дефекта 24 ч. Магнитный потенциал, Вб/м Компонента Y 6

2. Пройденные этапы реализации проекта 2. Была разработана принципиальная измерительная схема. Были изготовлены преобразователи, подобрано оборудование. Собрана установка для контроля твэлов. 3. Были проведены испытания на реальном объекте контроля с искусственными дефектами. Произведен анализ сигналов. Реальные сигналы были сопоставлены с модельными. 4. Был разработан окончательный алгоритм обработки вихретоковых данных. Была осуществлена проверка алгоритма. Произведен расчет погрешности. Метод получил положительную оценку от представителей ОАО «Машиностроительный завод», г. Электросталь. НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ 7

3. Путь развития и перспективы проекта НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ Мультиплексирование каналов (12 каналов – по 3 канала на преобразователь: f 1 = 80 к Гц, f 2 = 110 к Гц, f 3 = 30 к Гц) Визуализация сигналов Фильтрация сигналов Сигнализация о превышении допустимого уровня Отсутствие возможности сохранения сигнала для его дальнейшего анализа Отсутствие возможности представления сигнала во временной области Ряд функций, не используемых при контроле твэлов Ariel Разработка системы сбора вихретоковых данных, обеспечивающей получение сигналов по 8 каналам Возбуждение ВТП – одновременное (отсутствие переходных процессов) Таким образом, новая система вихретокового контроля твэлов будет включать: систему сбора данных и ПО для обработки и анализа вихретоковых сигналов Аналогов в России нет 8

4. Информация о проекте Организации-партнеры: ОАО «Машиностроительный завод» одно из крупнейших промышленных предприятий страны. ОАО «МСЗ» входит в корпорацию «ТВЭЛ» ОАО «Атомэнергопром» государственной корпорации «Росатом» и является одним из ведущих мировых производителей и поставщиков ядерного топлива для атомных электростанций. ЗАО «Сфинкс» российский лидер по производству вихретокового оборудования Потенциальные потребители: Компании, входящие в состав Объединенной Авиастроительной Корпорации, среди них: ОАО «Компания «Сухой», ОАО «РСК МиГ», ОАО «Авиационный комплекс им. С. В. Ильюшина», ОАО «Туполев» и др. Другие заводы и компании, изготавливающие и использующие цилиндрические проводящие детали НИУ «МЭИ» Кафедра ЭИ 9