IEC 61502-1999 Nuclear power plants - Pressurized water reactors - Vibration monitoring of internal structures《核电厂 加压水反应堆 内部结构振动监测》.pdf

1、NORME INTERNATIONALE CEI IEC INTERNATIONAL STANDARD 61502 Premiredition Firstedition 199911 Centralesnuclairesdepuissance Racteurseaupressurise Surveillancevibratoiredesstructuresinternes Nuclearpowerplants Pressurizedwaterreactors Vibrationmonitoringofinternalstructures Numroderfrence Referencenumb

2、er CEI/IEC61502:1999Numrosdespublications Depuisle1erjanvier1997,lespublicationsdelaCEI sontnumrotespartirde60000. Publicationsconsolides Lesversionsconsolidesdecertainespublicationsde laCEIincorporantlesamendementssontdisponibles. Parexemple,lesnumrosddition1.0,1.1et1.2 indiquentrespectivementlapub

3、licationdebase,la publicationdebaseincorporantlamendement1,et lapublicationdebaseincorporantlesamendements1 et2. Validitdelaprsentepublication LecontenutechniquedespublicationsdelaCEIest constammentrevuparlaCEIafinquilreflteltat actueldelatechnique. Desrenseignementsrelatifsladatedere confirmationde

4、lapublicationsontdisponiblesdans leCataloguedelaCEI. Lesrenseignementsrelatifsdesquestionsltudeet destravauxencoursentreprisparlecomittechnique quiatablicettepublication,ainsiquelalistedes publicationstablies,setrouventdanslesdocuments cidessous: SitewebdelaCEI* CataloguedespublicationsdelaCEI Publi

5、annuellementetmisjourrgulirement (Catalogueenligne)* BulletindelaCEI DisponiblelafoisausitewebdelaCEI* etcommepriodiqueimprim Terminologie,symbolesgraphiques etlittraux Encequiconcernelaterminologiegnrale,lelecteur sereporteralaCEI60050: VocabulaireElectro techniqueInternational (VEI). Pourlessymbol

6、esgraphiques,lessymboleslittraux etlessignesdusagegnralapprouvsparlaCEI,le lecteurconsulteralaCEI60027: Symboleslittraux utiliserenlectrotechnique,laCEI60417:Symboles graphiquesutilisablessurlematriel.Index,relevet compilationdesfeuillesindividuelles, etlaCEI60617: Symbolesgraphiquespourschmas. * Vo

7、iradressesitewebsurlapagedetitre. Numbering Asfrom1January1997allIECpublicationsare issuedwithadesignationinthe60000series. Consolidatedpublications ConsolidatedversionsofsomeIECpublications includingamendmentsareavailable.Forexample, editionnumbers1.0,1.1and1.2refer,respectively,to thebasepublicati

8、on,thebasepublicationincor poratingamendment1andthebasepublication incorporatingamendments1and2. Validityofthispublication ThetechnicalcontentofIECpublicationsiskeptunder constantreviewbytheIEC,thusensuringthatthe contentreflectscurrenttechnology. Informationrelatingtothedateofthereconfirmationof th

9、epublicationisavailableintheIECcatalogue. Informationonthesubjectsunderconsiderationand workinprogressundertakenbythetechnicalcom mitteewhichhaspreparedthispublication,aswellas thelistofpublicationsissued,istobefoundatthe followingIECsources: IECwebsite* CatalogueofIECpublications Publishedyearlywit

10、hregularupdates (Onlinecatalogue)* IECBulletin AvailablebothattheIECwebsite*and asaprintedperiodical Terminology,graphicalandletter symbols Forgeneralterminology,readersarereferredto IEC60050:InternationalElectrotechnicalVocabulary (IEV). Forgraphicalsymbols,andlettersymbolsandsigns approvedbytheIEC

11、forgeneraluse,readersare referredtopublicationsIEC60027: Lettersymbolsto beusedinelectricaltechnology ,IEC60417: Graphical symbolsforuseonequipment.Index,surveyand compilationofthesinglesheets andIEC60617: Graphicalsymbolsfordiagrams. * Seewebsiteaddressontitlepage.NORME INTERNATIONALE CEI IEC INTER

12、NATIONAL STANDARD 61502 Premiredition Firstedition 199911 Centralesnuclairesdepuissance Racteurseaupressurise Surveillancevibratoiredesstructuresinternes Nuclearpowerplants Pressurizedwaterreactors Vibrationmonitoringofinternalstructures CommissionElectrotechniqueInternationale InternationalElectrot

13、echnicalCommission Pourprix,voircatalogueenvigueur Forprice,seecurrentcatalogue IEC1999Droitsdereproductionrservs Copyrightallrightsreserved Aucunepartiedecettepublicationnepeuttrereproduiteni utilisesous quelqueformequecesoitetparaucun procd,lectroniqueoumcanique,ycomprislaphoto copieetlesmicrofilm

14、s,sanslaccordcritdelditeur. Nopartofthispublicationmaybereproducedorut ilizedin anyformorbyanymeans,electronicormechanical, includingphotocopyingandmicrofilm,withoutpermissionin writingfromthepublisher. InternationalElectrotechnicalCommission 3,ruedeVarembGeneva,Switzerland Telefax:+41229190300 emai

15、l:inmailiec.ch IECwebsitehttp:/ www.iec.ch CODEPRIX PRICECODE X 2 61502 CEI:1999 SOMMAIRE Pages AVANT-PROPOS . 6 INTRODUCTION 8 Articles 1 Domaine dapplication 10 2 Dfinitions 10 3 Principes de la surveillance des structures internes 14 4 Prescriptions relatives au systme 16 4.1 Utilisation du bruit

16、 neutronique 16 4.1.1 Instrumentation nuclaire 16 4.1.2 Prlvement et conditionnement du signal. 16 4.2 Utilisation de signaux relatifs aux vibrations de la cuve 18 4.2.1 Instrumentation . 18 4.2.2 Conditionnement du signal 20 4.3 Utilisation de signaux dun systme multi-capteurs 22 4.3.1 Considration

17、s gnrales 22 4.3.2 Systme multi-capteurs type 22 4.3.3 Caractristiques de linstrumentation . 24 4.3.4 Conditionnement du signal 26 4.4 Systme de surveillance 26 4.4.1 Equipement de surveillance. 26 4.4.2 Logiciel de surveillance . 28 4.4.3 Mode dacquisition spectrale 28 4.4.4 Etat du racteur 30 5 Pr

18、ocdures de surveillance 30 5.1 Etudes prliminaires pour la mise en service du systme de surveillance du racteur. 30 5.1.1 Etudes thoriques, pouvant tre confirmes par des essais sur maquette 30 5.1.2 Qualification pendant les essais chaud . 30 5.1.3 Identification des mouvements au moment du dmarrage

19、 30 5.2 Phase de surveillance . 32 5.2.1 Premier dmarrage du racteur (30 % de puissance). 32 5.2.2 Pendant la campagne combustible 32 5.3 Phase de diagnostic 34 6 Documentation. 34 6.1 Mise en service initiale 34 6.2 Surveillance 36 6.3 Diagnostics . 3661502 IEC:1999 3 CONTENTS Page FOREWORD 7 INTRO

20、DUCTION 9 Clause 1 Scope 11 2 Definitions 11 3 Principles of internal structure monitoring . 15 4 System requirements 17 4.1 Use of neutron noise. 17 4.1.1 Nuclear instrumentation. 17 4.1.2 Sampling and conditioning of the signal . 17 4.2 Use of vessel vibration signals 19 4.2.1 Instrumentation . 19

21、 4.2.2 Signal conditioning 21 4.3 Use of the signals of a multi-sensor system. 23 4.3.1 In general 23 4.3.2 Typical multi-sensor system 23 4.3.3 Instrumentation characteristics 25 4.3.4 Signal conditioning 27 4.4 Monitoring system . 27 4.4.1 Monitoring equipment 27 4.4.2 Monitoring software. 29 4.4.

22、3 Spectral acquisition mode 29 4.4.4 Reactor conditions 31 5 Monitoring procedures 31 5.1 Studies preliminary to setting up the reactor monitoring system . 31 5.1.1 Theoretical studies, which may be confirmed by mock-up tests 31 5.1.2 Qualification during hot tests . 31 5.1.3 Identification of movem

23、ent at the time of start-up. 31 5.2 Monitoring phase. 33 5.2.1 First start-up of the reactor (30 % power). 33 5.2.2 During the fuel cycle 33 5.3 Diagnosis phase . 35 6 Documentation. 35 6.1 Initial entry into service 35 6.2 Monitoring. 37 6.3 Diagnosis 37 4 61502 CEI:1999 Pages Annexe A (informative

24、) Dfinition mathmatique des fonctions spectrales 70 Annexe B (informative) Principe de mesure des chambres neutroniques hors coeur. 74B.1 Principe de la transmission des vibrations des internes aux chambres neutroniques hors coeur. 74B.2 Mesure du dplacement des structures internes par les chambres

25、neutroniques hors coeur. 74 Annexe C (informative) Principe et critres pour la dtection et la surveillance dinternes avec des capteurs de dplacement absolus extrieurs la cuve (exemple type) 78 Annexe D (informative) Bibliographie . 82 Figure 1 Schma des internes et de linstrumentation38 Figure 2 Imp

26、lantation des chambres neutroniques hors coeur .40 Figure 3 Dformes modales types sur les modes poutres dassemblages et du panier 42 Figure 4 Dformes modales types sur les modes coques dun cran thermique cylindrique.44 Figure 5 Exemple dvolution des signatures vibratoires du panier de coeur lors dun

27、e dgradation de lanneau de calage (rsultats obtenus sur maquette) .46 Figure 6 Exemple dvolution des signatures du bruit neutronique hors coeur conscutive une trs lgre relaxation danneau de calage (rsultats obtenus sur racteur).48 Figure 7 Principe de dtection du balancement du panier de cur par le

28、bruit neutronique hors coeur .50 Figure 8 Exemple de dtection de modes vibratoires dinternes sur les signatures de bruit neutronique hors coeur 52 Figure 9 Exemple de dtection du balancement des internes par un capteur de vibration extrieur la cuve 54 Figure 10 Surveillance du support de coeur supri

29、eur par les vibrations verticales absolues de la cuve (cohrence A1/A3).56 Figure 11 Surveillance de la vibration horizontale de la jupe de rpartition de dbit (1 ermode poutre) par les vibrations verticales absolues de la cuve (cohrence A2/A4).58 Figure 12 Localisation des dtecteurs neutroniques hors

30、 cur sur les racteurs de type VVER60 Figure 13 Exemple de prlvement du bruit neutronique .62 Figure 14 Systme multi-capteurs type pour la surveillance vibratoire dun REP quatre boucles (voir 2)64 Figure 15 Exemple de traitement dune DSPN par le systme de surveillance .66 Figure 16 Exemple de traitem

31、ent des fonctions de cohrence-phase par le systme de surveillance 68 Figure C.1 Comparaison de rsonances dinternes par mesure directe/indirecte.8061502 IEC:1999 5 Page Annex A (informative) Mathematical definition of the spectral functions 71 Annex B (informative) Principle of measurement by ex-core

32、 neutron detectors . 75 B.1 Principle of transmission of vibrations of internals to ex-core detectors 75 B.2 Measurement by ex-core detectors of displacement of internal structures 75 Annex C (informative) Principle criteria for detection and monitoring internals by absolute displacement sensors out

33、side the vessel (typical example) . 79 Annex D (informative) Bibliography 83 Figure 1 Diagram of internals and instrumentation .39 Figure 2 Arrangement of ex-core neutron detectors .41 Figure 3 Typical modal shapes on beam modes of fuel assemblies and core barrel 43 Figure 4 Typical modal shapes on

34、the shell modes of a cylindrical thermal shield45 Figure 5 Example of change in core barrel vibratory signatures in the case of degradation of the hold-down spring (results obtained on a mock-up)47 Figure 6 Example of change in ex-core neutron noise signatures following a very slight relaxation of t

35、he hold-down spring (results obtained on a reactor) .49 Figure 7 Principle of detection of core barrel pendular motion using ex-core neutron noise51 Figure 8 Example of detection of internals vibratory modes on ex-core neutron noise signatures53 Figure 9 Example of detection of swinging of internals

36、 using a vibration sensor outside the vessel 55 Figure 10 Monitoring of the upper core support by vertical absolute vessel vibrations (coherence A1/A3) 57 Figure 11 Monitoring of the horizontal flow skirt vibration (1st beam mode) by vertical absolute vessel vibrations (coherence A2/A4) 59 Figure 12

37、 Location of ex-core neutron detectors on VVER-type reactors. 61 Figure 13 Example of sampling of neutron noise 63 Figure 14 Typical multi-sensor system for vibration monitoring in a four-loop PWR (see 2) . 65 Figure 15 Example of processing of a NPSD by the monitoring system. 67 Figure 16 Example o

38、f processing of coherence-phase functions by the monitoring system 69 Figure C.1 Comparison of directly/indirectly measured internal resonances 81 6 61502 CEI:1999 COMMISSION LECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE _ CENTRALES NUCLAIRES DE PUISSANCE RACTEURS EAU PRESSURISE SURVEILLANCE VIBRATOIRE DES STRUCTU

39、RES INTERNES AVANT-PROPOS 1) La CEI (Commission lectrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation compose de lensemble des comits lectrotechniques nationaux (Comits nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de favoriser la coopration internationale pour toutes les questi

40、ons de normalisation dans les domaines de llectricit et de llectronique. A cet effet, la CEI, entre autres activits, publie des Normes internationales. Leur laboration est confie des comits dtudes, aux travaux desquels tout Comit national intress par le sujet trait peut participer. Les organisations

41、 internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent galement aux travaux. La CEI collabore troitement avec lOrganisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixes par accord entre les deux organisations. 2) Les dcisions ou accords o

42、fficiels de la CEI concernant les questions techniques reprsentent, dans la mesure du possible, un accord international sur les sujets tudis, tant donn que les Comits nationaux intresss sont reprsents dans chaque comit dtudes. 3) Les documents produits se prsentent sous la forme de recommandations i

43、nternationales. Ils sont publis comme normes, spcifications techniques, rapports techniques ou guides et agrs comme tels par les Comits nationaux. 4) Dans le but dencourager lunification internationale, les Comits nationaux de la CEI sengagent appliquer de faon transparente, dans toute la mesure pos

44、sible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes nationales et rgionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou rgionale correspondante doit tre indique en termes clairs dans cette dernire. 5) La CEI na fix aucune procdure concernant le marquage comme indica

45、tion dapprobation et sa responsabilit nest pas engage quand un matriel est dclar conforme lune de ses normes. 6) Lattention est attire sur le fait que certains des lments de la prsente Norme internationale peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne sau

46、rait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et de ne pas avoir signal leur existence. La Norme internationale CEI 61502 a t tablie par le sous-comit 45A: Instrumentation des racteurs, du comit dtudes 45 de la CEI: Instrumentation nuclaire. Le texte de cette norme est issu des documents suivants: FDIS Rapport de vote 45A/360/FDIS 45A/366/RVD Le rapport de vote indiqu dans le tableau ci-dessus donne toute information su