MEDIDA DO TEMPO DE RESPOSTA DOS MEDIDORES DE PRESSÃO DO SPR DA U.N.A. A. A. - UNIDADE I UTILIZANDO O MÉTODO DE MEDIDA DIRETA Sergo Rcardo Perera Perllo *, Irac Maríne Perera Gonçalves *, Robero Carlos do Sanos *, Adalbero José Soares *, Luís Carlos da Slva Torrenes ** * Insuo de Pesqusas Energécas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP Caxa Posal 49 5422-97, São Paulo, Brasl **Furnas Cenras Elércas S.A Usna Nuclear de Angra I. Rodova Ro - Sanos Km 32 239 - Angra dos Res - RJ, Brasl RESUMO O presene rabalho apresena os resulados das meddas de empo de resposa dos ransduores de pressão lgados ao Ssema de Proeção da Usna Nuclear de Angra I ulando o méodo de medda drea. Para sso fo ulado um gerador hdráulco de rampas de pressão. Foram analsados 7 ransduores na faxa de a 7kPa. I. INTRODUÇÃO O objevo dese rabalho é apresenar os resulados das meddas de empo de resposa dos ransduores de pressão dos canas de proeção da Usna Nuclear de Angra I. Devdo a lmações de projeo da bancada ulada, foram analsados somene os sensores com faxas de pressão aé o lme de 7kPa. Esse rabalho é fruo de um acordo enre o IPEN e FURNAS [] para deermnar o empo de resposa dos nsrumenos lgados ao Ssema de Proeção de Reaor da Usna Nuclear de Angra I, onde serão realadas meddas do empo de resposa de ransduores de pressão e de emperaura ulando-se dferenes écncas [2,3]. II. METODOLOGIA UTILIZADA NOS TESTES Nese rabalho os eses ulados foram o de rampa de pressão e o de degrau de pressão. O prmero consse em se aplcar ao ransduor sob nvesgação e smulaneamene a ouro ransduor, consderado como referênca, um snal de pressão em forma de rampa, e comparar as resposas de saída de ambos os nsrumenos. Desa forma é possível deermnar o empo de araso do ransduor analsado, ermo ese defndo como o araso assnóco enre a resposa do ransduor de referênca e do ransduor sob nvesgação. Ese snal pode ser aplcado a qualquer ssema lnear. Ese méodo fo desenvolvdo na década de 7 pela Nuclear Servces Corporaon, empresa conraada na época pela Elecrc Power Research Insue, e ula um equpameno conhecdo como gerador hdráulco de rampa [4]. O degrau de pressão é smlar ao ese em rampa, e ula o mesmo gerador hdráulco de pressão, com a dferença de que o ese é ão rápdo, que para efeo práco pode ser vso como um degrau de pressão. Descrção da Bancada Ulada nos Teses. Conforme vso na Fg., o gerador compreende dos clndros: um clndro hdráulco (A ) e um clndro responsável pelo suprmeno de pressão durane os eses, ou acumulador (A 2 ). Uma válvula agulha (V-5) posconada na saída do acumulador serve para conrolar e ajusar a nclnação da rampa, e uma válvula solenóde em sére a esa válvula serve para dar níco ao ransene. Com a válvula solenóde fechada e a válvula agulha ajusada, esabelece-se a pressão no clndro (A ) aé que a pressão ncal seja menor que a pressão no clndro (A 2 ). Uma ve ajusada a rampa aravés da válvula agulha, abrese a válvula solenóde para dar níco ao ese.
TRANSMISSOR NITROGENIO III. PROGRAMA EXPERIMENTAL H 2 O EM TESTE V- 2 V-3 OU AR SOLENOIDE V-5 P I V-4 - N - I - V - A A E - 2 L - - - V-8 PURGA VALIDYNE V-7 V- VALVULA MANUAL DE ACIONAMENTO RAPIDO V-9 VALVULA AGULHA V-6 PURGA Os 7 ransduores analsados nese rabalho e a sua localação são mosrados na TABELA. Os eses realados com os ransduores foram dvddos em dos grupos dsnos: degrau e rampa, obendo-se a consane de empo e o empo de araso, respecvamene. Para os eses envolvendo rampa, procurou-se ular rês rampas com nclnações dsnas e rês meddas para cada nclnação. Para os eses de degrau foram feos de cnco a oo eses. Como ndcado na Fg. 2, anes de se aplcar os eses de rampa de pressão, foram feos os regsros dos valores correspondenes as pressões de sepon P SP (nível para deermnação do empo de araso), pressão de rampa P RAMPA (para cálculo da axa de subda da rampa) e a pressão ncal do clndro hdráulco P INICIAL. Eses regsros foram feos para o ransduor analsado e para o ransduor de referênca. Na TABELA 2 são apresenadas as médas dos valores enconrados para a consane de empo e empo de araso dos eses com degrau e rampa de pressão para cada nsrumeno analsado, junamene com os seus respecvos desvos. SOLENOIDE VALVULA SOLENOIDE P I MANOMETRO Fgura. Esquema Smplfcado da Bancada de Ensaos Dnâmcos de Pressão. Ao se ular o gerador para deermnar o empo de resposa de ransduores de pressão, é mporane que o snal gerado pelo mesmo cresça lnearmene. Esa condção é angda quando se esabelece uma dferença de pressão (em valores absoluos) enre os clndros na raão de dos para um, o que propca a formação de escoameno sônco na válvula de ajuse da rampa, posconada na saída do clndro (A 2 ). Na práca para que a relação seja manda durane o ese, Can [4] concluu que a segune relação empírca deve ser observada: P P = P P () P INICIAL SP INICIAL onde: P P é a pressão ncal no clndro acumulador (A 2 ) P INICIAL é a pressão no clndro hdráulco P SP é a pressão de sepon do ransduor, nível de pressão na qual deseja-se medr o empo de araso. PRESSÃO Psp Psp Prampa Pncal Pncal TAXA DE RAMPA = Τ REFERÊNCIA P TEMPO DE ATRASO P Τ TRANSDUTOR ANALISADO Fgura 2. Deermnação dos Parâmeros de Pressão. IV. CONCLUSÕES TEMPO Observando os dados da TABELA 2 vemos que: o maor desvo enconrado fo de 24%, sendo que em méda os desvos foram de apenas 4%, o que mosra uma conssênca dos resulados; com exceção do úlmo meddor do GV-2, os valores da consane de empo (ese de degrau), são maores que os valores de empo de araso (ese de rampa), e ndcam valores mas conservavos de empo de resposa para eses nsrumenos;
TABELA. Transduores de Pressão Analsados. LOCALIZAÇÃO FABRICANTE QUANTIDADE Vaão no Gerador de Vapor- ITT BARTON 2 Vaão no Gerador de Vapor-2 ITT BARTON 2 Nível no Gerador de Vapor- FOXBORO 3 Nível no Gerador de Vapor-2 FOXBORO 3 Nível no Pressurador ITT BARTON 3 Pressão na câmara de conenção. ITT BARTON 4 TABELA 2. Médas dos Valores da Consane de Tempo e do Tempo de Araso (Valores em ms). DEGRAU RAMPA FORTE RAMPA MÉDIA RAMPA SUAVE VAZÃO 76±4 7±8 58±8 52±8 GV- 35±4 9± 88±8 * VAZÃO 396±5 3±7 43±6 * GV-2 9±2 25±7 * * 3±5 69± 723±8 95±5 NÍVEL GV- 873±2 45±8 72±8 788±4 246±2 543± 73±5 9±4 35±6 83±2 475±4 597±8 NÍVEL GV-2 44±23 583±3 737±3 95± 24±3 55± 642±2 823±5 NÍVEL 339±6 264±5 3± 57±2 DO 337±5 3±4 243±6 9±22 PZR 426±9 28±8 332±5 33±8 PRESSÃO 475±4 6± 5±7 * DA 834±8 74±59 78±6 * CONTENÇÃO 66± 6± 75±7 8±6 63±7 72± 67±9 73±9 * Esas Meddas não foram feas. para os ransduores da marca Baron, dmnundo-se a nclnação da rampa obvemos valores de empo de araso menores, o que esá plenamene de acordo com a eora. Já os meddores de nível nos geradores de vapor (ransduores da marca Foxboro) apresenaram um comporameno nverso ao dos demas, e que será dscudo no Apêndce; os resulados demosraram boa conssênca enre meddores de uma mesma varável; as meddas de consane de empo envolvendo os meddores de nível nos geradores de vapor smulam rp de urbna e não um rp de reaor, pos como os ransmssores medem nível, ao aplcarmos um degrau posvo de pressão o nsrumeno encara ese ransene como uma elevação do nível nos geradores de vapor. Devdo ao po de meddor envolvdo, os resulados para rp de reaor provavelmene serão dferenes.
APÊNDICE. ESTUDO DOS CASOS DEGRAU+RAMPA No caso dos ransduores de nível nos geradores de vapor os resulados obdos mosraram um comporameno nesperado para os valores dos empos de araso. Os valores obdos são maores para rampas suaves, e menores para rampas fores, enquano que se devera er empos de araso maores para rampas fores, vso que as rampas fores endem a se aproxmar de um ransene do po degrau. Fo fea uma análse mas dealhada dos gráfcos desses resulados com o objevo de explcar o que aconeceu, e verfcou-se que na verdade o sensor fo submedo a um ransene composo da soma de um degrau e uma rampa. A presença do degrau ncal é devda ao recho da ubulação da bancada expermenal compreenddo enre a válvula solenóde e válvula agulha V-5 (Fg. ). A dferença de pressão que deve ser colocada enre os clndros A e A 2 é deermnada eorcamene em função das pressões de operação. Como o volume de ar presene no clndro A é pequeno em relação ao volume presene no recho de ubulação compreenddo enre a válvula solenóde e a válvula agulha, ao se ncar o ese de rampa abrndo-se a válvula solenóde, há prmero um degrau de pressão devdo a ese recho de ubulação, aé a equalação da pressão e níco da rampa. Ese fenômeno não fo observado em eses de laboraóro, pos nese caso era usado uma pressão de 5 % do span do nsrumeno. Com a fnaldade de confrmar se realmene a soma do degrau e a rampa são responsáves pelos resulados, fo fea uma modelagem do sensor, que será mosrada a segur. Seja o sensor represenado por: onde: I é a enrada e O é a saída I G(s) G(s) é a função de ransferênca dada por: p G(s) = s + p (2) O A enrada é dada por: a para < < I() = b + b para < < Ou seja: I() Resolvendo para esa confguração, a saída O() é dada por: p O() = a( e ) + b + a p ( ) ( e ) p U( ) + b( ) U( ) como, a b e emos a b b O() b ( ) p e p = b + As Fguras 3, 4 e 5 mosram os resulados das smulações feas para nclnações de rampa (b ) de 5, e 5 nh 2 O/s, respecvamene. Após ese esudo confrmou-se que realmene a soma do degrau a uma rampa, são responsáves pelo comporameno nesperado para os resulados dos empos de araso obdos nos casos dos ransduores de nível dos geradores de vapor, como do ncalmene. Ou seja, para um mesmo sensor, submedo a axas de rampa de 5, e 5 nh2o/s, obeve-se empos de araso aparene de ;,8 e,4 segundos respecvamene. b (3) (4) (5) onde p é a freqüênca de core
.. b 2 p 2 b 5...2.3.4.5.8.2.3.4.5 y. e b p 3.672 6.769 9.396.637 3.562 7.967 2.32 2.92 22.7 23.436 24.29 2 2.5 2 2.5 22 22.5 24 25 26 26.5 27 27.5 b. e b b. b 3 2.5.5 Sabendo que p=/τ, onde τ é a consane de empo do ssema, para τ=5 ms emos que p=2. No caso acma, obvemos um empo de araso de s. Fgura 3. Inclnação da Rampa de Pressão (b )= 5 (nh 2 O/s)... b 2 p 2 b..2.3.4.5.8.2.3.4.5 3.79 6.945 9.768 2.26 4.482 9.972 22.97 25.639 26.886 28.88 29.253 y. e b p 2 2 22 23 24 25 28 3 32 33 34 35 b b. e 4 35 2 b. b.5.5 Nese caso, para uma nclnação mas fore, o empo de araso fo de aproxmadamene,8 segundos.5 Fgura 4. Inclnação da Rampa de Pressão (b )= (nh 2 O/s).
.. b 2 p 2 b 5 y. e b p b. e b b....2.3.4.5.8.2.3.4.5 4.94 8.352 2.744 7.247 2.839 36.9 45.677 55.454 6.37 65.34 7.249 2 25 3 35 4 45 6 7 8 85 9 95 b 5.5.5 Nese caso, para uma nclnação maor anda, o empo de araso fo de aproxmadamene,4 segundos Fgura 5. Inclnação da Rampa de Pressão (b )= 5 (nh 2 O/s). AGRADECIMENTOS Agradecemos o pessoal écnco da Usna Nuclear de Angra I pelo auxílo na realação dos eses denro da câmara de conenção. REFERÊNCIAS ABSTRACT The presen work shows he response me of he pressure ransducers conneced o he Proecon Sysem of he Angra I nuclear power plan. The mehodology employed s he ramp pressure and sep pressure, known as Drec Mehod. Due o lmaons of he equpmen only he ransducers wh maxmum 7 KPa were esed. [] Auoração de Servços AS DSPN 28 95: Furnas Cenras Elércas Desenvolvmeno e Transferênca de Tecnologa de Medção de Tempo de Resposa dos Sensores do SPR da Undade I na CNAAA. [2] PERILLO, S.R.P. Deermnação do Tempo de Resposa de Transduores de Pressão Ulando o Méodo de Medda Drea. São Paulo, 994. (Dsseração de Mesrado, Insuo de Pesqusas Energécas e Nucleares). [3] PERILLO, S.R.P Deermnação do Tempo de Resposa de Transduores de Pressão Ulando o Méodo de Medda Drea. V Congresso Geral de Energa Nuclear (CGEN), Vol. - 994, Ro de Janero, Brasl. [4] CAIN, D.G. & FOSTER, G.C. A Praccal Means for Pressure Transducer Response Verfcaon. Nucl. Technol., 36: 275, 977.