DE2235937A1 - Dynamisch arbeitendes sicherheitssystem - Google Patents
Dynamisch arbeitendes sicherheitssystemInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESEIlSCHAi1T Erlangen, den ' ^
Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.
VPA 72/9432 Sm/Hgr
Dynamisch arbeitendes Sicherheitssystem.
Aus der Siemens-Zeitschrift, 1968, Heft 11, Seiten 875 bis 878, ist ein dynamisch arbeitendes Sicherheitssystem bekannt, das
zur Überwachung von Kernreaktoren vorgesehen ist. In diesem System sind Taktgeber für Einstell- und Auslöseimpulse, Grenzwertmelder
für die zu überwachenden Größen, Verknüpfungseinheiten mit Magnetkernen und Ausgangsrelais zur Signalgabe bei
einer Störung zur Erhöhung der Sicherheit dreifach angeordnet. Das System spricht an, wenn zwei der drei parallelen Kanäle
einen Fehler melden (2-von-3-System). Die synchronisierten Taktgeber erzeugen dabei je zwei gegeneinander phasenverschobene
Impulsfolgen. In der Verknüpfungseinheit muß dann mit Hilfe der Magnetkerne unterschieden werden, ob nur ein Impuls
oder gleichzeitig zwei vorhanden sind. Die Magnetkerne müssen daher ein gutes Auflösungsvermögen besitzen. Diese- Forderung
ist nur mit erheblichem Aufwand zu erfüllen, weil man auch noch mit Schwankungen der Versorgungsspannung, mit Fertigungstoleranzen
und mit TemperatürSchwankungen rechnen muß.
Demgegenüber sucht die Erfindung eine Anordnung, die mit weniger
genau arbeitenden Magnetkernen in den Verknüpfungseinheiten auskommt, ohne daß die anderen Elemente des Sicherheitssystems
verändert werden müssen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der verknüpfende Magnetkern schon durch einen Einstellimpuls in positiver
Richtung gekippt wird und daß dies durch Erregung einer der übrigen Einstellwicklungen in entgegengesetzte Richtung
kompensiert wird. In einem solchen System brauchen die Magnetkerne nur noch zwischen "Impuls" und "kein Impuls" zu unterscheiden.
Dies läßt sich auch mit großen Toleranzen sicher bewältigen. Deshalb ist man auch weitgehend unabhängig von
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der Umgebungstemperatur und von Schwankungen der Versorgungsspannung, wie später noch näher erläutert wird.
Vorzugsweise wird die Erfindung so verwirklicht, daß eine 2-von-4-Verknüpfung durch Hintereinanderschalten von vier
Kernen gebildet wird, von denen jeder vier Einstellwicklungen trägt, von denen zyklisch je eine entgegengesetzt zu den
anderen drei erregt wird. Dies geschieht insbesondere in der Form, daß bei einer Verknüpfungseinheit für ein 2-von-4-System
von den den-vier Einstellimpulsen zugeordneten jeweils
vier V/icklungen auf vier Magnetkernen jeweils eine Wicklung in zyklischer Vertauschung umgekehrten Wicklungssinn aufweist.
Die Erfindung ist nicht auf ein 2-von-4-System beschränkt. Der wesentliche Gedanke der in zyklischer Vertauschung verteilten
Wicklung mit umgekehrten Wicklungssinn läßt sich allgemein auf ein m-von-n-System erweitern. Dabei muß man in höherwertigen
Systemen außerdem noch einzelne Wicklungsetellen unbeschaltet lassen oder dort sitzende Wicklungen unmittelbar mit Impulsen
der Taktgeber speisen, damit die Magnetkerne der Verknüpfungseinheit nur "Impuls" und "kein Impuls" zu unterscheiden haben.
Auch bei der Erfindung kann man zur Peststellung interner Fehler in an sich bekannter Weise einen Sperrsignalverteiler
vorsehen. Dieser gibt in bestimmten Abständen dadurch ein Signal, daß einzelne Impulse der Taktgeber unterdrückt werden.
Jeder die Magnetkerne umfassenden Abschaltlinie ist eine Meldeeinheit
für Impulslücken zugeordnet. Damit kann man feststellen, ob die Abschaltlinie ordnungsgemäß arbeitet oder in sich Fehler
aufweist. Nur bei vollständiger Impulsfolge liefert das in jeder Abschaltlinie vorhandene Abschlußglied einen Gleichstrom.
Dieser Gleichstrom hält das erwähnte Ausgangsrelais in Ruhestromschaltung fest, solange keine Störungen vorhanden
sind. Für ein m-von-n-System läßt der Sperfsignalverteiler
in zyklischer Vertauschung m-1 Impulse aus.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das
in Pig. 1 in einem Übersichtsschaltplan und in Pig. 2 in
einer genaueren Darstellung einer Verknüpfungseinheit wiedergegeben
ist. Der Übersichtlichkeit halber ist nur das dynamisch arbeitende 2-von-4-Sicherheitssystem an sich dargestellt,
ohne daß die Anwendung bei Kernreaktoren, die ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist,.in der Zeichnung zum
Ausdruck kommt. Daneben kann die Erfindung aber auch in der chemischen Industrie, in Hüttenwerken oder dergleichen angewendet
werden, wo besonders hohe Anforderungen an die Überwachung
von Betriebsabläufen gestellt werden.
Die vier gleichen Elemente der vier parallelen Kanäle I, II, III, IV sind jeweils gleich bezeichnet und bei Bedarf durch
einen auf den jeweiligen Kanal hinweisenden Index unterschieden. ·
In Pig. 1 liefern Taktgeber 1, die mit Hilfe einer Leitung synchronisiert sind, vorzugsweise rechteckförmige Impulse.
Die Impulse werden als sogenannte Auslöseimpulse Ai über Leitungen 3 direkt auf Verknüpfungseinheiten 4 gegeben. Über
Leitungen 5 gelangen die Impulse ferner zu (rattern 6, die mit einem Sperrsignalverteiler 7 verbunden sind. Der Sperrsignalverteiler
unterdrückt in bestimmten Abständen einen Impuls, z.B. bei einer 1 kHz Impulsfolge jeden 256. Impuls. Die verbleibenden
Impulse werden als sogenannte Einstellimpulse Ei über Leitungen 9 auf Grenzwertmelder 10 gegeben.
Die Grenzwertmelder 10 sind ebenso wie die Taktgeber 1 und
die Gatter 6 in vierfacher Anordnung für jede zu üierwachende
Größe vorhanden. Solche Größen können vor allem die Temperatur oder der Druck in einem Reaktor druckbehält er, die ITeutronenflußdichte,
die Drehzahl einer Kühlmittelpumpe und ähnliches sein. Im Normalbetrieb, d.h. wenn weder die zu überwachende
Größe einen unzulässigen Wert aufweist noch die Überwachungseinrichtung einschließlich der Impulsgeber gestört
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sind, werden von den Grenzwertmeldern IO in übereinstimmender
Weise vier Einstellimpulse Eij, Eijj» 1^-[TT un(* Eijy geliefert,
die über Leitungen 11 zu den 2-von-4-Verknüfungseinheiten
4 gelangen. Dort werden die Einstellimpulse miteinander und mit den Αμ3ΐο3β1π^ΐ3βη der Leitungen 3 verknüpft, damit
nur dann eine Störmeldung erfolgt, wenn mindestens zwei der vier Grenzwertmelder 10 einen unzulässigen Wert melden.
Siner Gruppe von Taktgebern 1 können mehrere Gruppen von Grenzwertmeldern 10 für unterschiedliche zu überwachende
Größen und die zugehörigen Verknüpfungseinheiten 4 zugeordnet sein, die in Reihe angeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel
sind die vier weiteren Grenzwertmelder für eine andere Größe mit 10' bezeichnet, die zugehörigen Verknüpfungseinheiten
mit 4'.Am Ausgang 12 der letzten Verknüpfungseinheit 4'
in der unter Umständen vielgliedrigen Kette von Verknüpfungseinheiten liegen Abschlußglieder 15. In diesen entsteht in
bekannter Y/eise bei vollständiger Impulsfolge, d.h. dann, wenn kein Impuls, fehlt, ein Gleichstrom, der die Auslöserelais
16 in Ruhestromschaltung festhält. Fehlende Impulse werden dagegen von Meldeeinheiten 17 zur Impulslückenerfassung
festgestellt. Die Meldeeinheiten 17 ermöglichen mithin eine Kontrolle sämtlicher Elemente in einem der Kanäle I,.II,III
oder IV des 2-von-4-Systems.
Die einzelnen Verknüpfungseinheiten 4j, 4jj usw. sind jeweils
mit vier in der Fig. 2 durch Striche dargestellten Magnetkernen 20, 21, 22, 23 versehen. Auf diese Magnetkerne wirken, wie
für die Verknüpfungseinheit 4j dargestellt ist, einmal die
über die Leitung 3x übertragenen Auslöseimpulse Ai1. Zu
diesem Zweck sind auf den Magnetkernen 20 bis 23 Wicklungen 24 angeordnet, die durch die Magnetkerne miteinander gekoppelt
sind. Von der der Leitung 3j abgekehrten Wicklung 24
auf dem Magnetkern 23 führt eine Ausgangsleitung 25 zum Ausgang
12j der Verknüpfungseinheit 4'j.
Die von den vier Grenzwertmeldern 10' kommenden vier Leitun-
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gen 11' führen über Anpassungswiderstände 25, die stellbar sein
können, zu gleichen Übertragern 27 bis 27"'. Von diesen werden jeweils vier in Reihe liegende Wicklungen 28, 29, 30 und 31;
28-', .29', 30' und 31' bis 28"' bis 3Γ" gespeist. Die Wicklungen
sind auf den Magnetkernen 20 bis 23 so angeordnet, daß jeweils eine einen gegenüber den anderen dreien umgekehrten Wicklungssinn
aufweist, damit eine gegensinnige Magnetisierung erhalten wird, und zwar in zyklischer Vertauschung für die vier
Einstellimpulse Eij, Ei^-j-, Eiyjj und Eijy einer zu überwachenden
Größe. In der Pig. 2 haben demnach die Wicklungen 31,- 30', 29" und 28"' umgekehrten" Wicklungssinn, wie durch die Vorzeichen
an den Wicklungen angedeutet ist.
Durch die Umkehrung der Magnetisierungsrichtung jeweils einer Wicklung ergibt sich die gewünschte 2-von-4-Auswahl, denn von
den vier Einstellimpulsen Eiy bis Ei·™· wird im Wormalbetrieb
eine positive Durchflutung von der negativen Durchflutung kompensiert,
so daß zwei positive Durchflutungen wirksam bleiben. Die positiven Durchflutungen ergeben eine positive Magnetisierung
aller vier Kerne 20 bis 23. Deshalb bewirkt der phasenverschobene, d.h. später kommende Auslöseimpuls Aij eine
Ummagnetisierung aller vier Magnetkerne, weil der von der Leitung 3-r kommende Impuls bei der Ummagnetisierung des Kernes 20
durch die paarweise in Reihe geschalteten Wicklungen 24 auf den' Kern 21, bei dessen Ummagnetisierung auf den Kern 22 und .
entsprechend auf den Kern 23 übertragen wird, dessen Ummagnetisierung
zu einem Impuls in der Leitung 25 zum Ausgang 12 führt. Alle Kerne haben dann eine negative Magnetisierung, so daß sich
der Vorgang beim nächsten Einstellimpuls Ei1 bis EiIV wiederholen
kann und eine ununterbrochene Impulsfolge am Ausgang 12-jentsteht.
Kommt dagegen von zwei der vier Grenzwertmelder 10, 10' usw.
kein Einstellimpuls, weil deren Grenzwerte bei einer Störung des Kernreaktors erreicht sind, so wird die verbleibende dritte
positive Durchflutung für zwei der vier Magnetkerne 20 bis 23 durch die negative Durchflutung der Wicklung mit umgekehrtem
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Magnetisierungssinn kompensiert. Diese Kerne verbleiben also in der negativen Magnetisierungslage, die sie durch den Auslöseimpuls
Aij erhalten haben. Infolgedessen kann der nächste
Auslöseimpuls Aij keine Ummagnetisierung "ins Negative" bewirken,
die allein als Impuls über die Leitung 25 zum Ausgang 12j
übertragen wird. Die Impulskette ist unterbrochen, so daß entsprechend einer 2-von-4-Bedingung ein Störsignal entsteht.
Sprechen drei der vier Grenzwertmelder 10, 10' an, so ergibt
sich für den Kern, dem die negative Magnetisierungsrichtung des verbleibenden vierten Einstellimpulses zugeordnet ist,
keine Ummagnetisierung vom Negativen ins Positive, so daß auch in diesem Fall die Übertragung des Auslöseimpulses Aij unterbrochen
ist.
Bei vier gleichzeitig ansprechenden Grenzwertmeldern kann keiner der Magnetkerne von den Sinstellimpulsen positiv ummagnetisiert
werden, wie dies für die Übertragung des Auslöseimpulses erforderlich
ist.
Die Erfindung ergibt mithin ein Sicherheitesystem nach einer 2-von-4-Bedingung, wobei die Magnetkerne 20 bis 23, wie gewünscht,
nur zwischen dem für die Ummagnetisierung erforderlichen positiven Einstellimpuls Ei und dem Fall unterscheiden müssen, daß
ein positiver Einstellimpuls durch die negative Durchflutung eines Einstellimpulses in der Wicklung mit umgekehrter Magnetisierungsrichtung
kompensiert wird. Da es leicht möglich ist, die im letzten Fall entstehende Differenz unterscheidbar klein
gegenüber der für eine Ummagaebisierung erforderlichen Durchflutung
zu machen, erfüllt die Erfindung die als Aufgabe gestellten Bedingungen der Einfachheit und Betriebssicherheit bei Schwankungen
der Versorgungsspannung und wechselnden Temperaturen.
Die ständige Überwachung des Sicherheitssystems auf innere
Fehler mit Hilfe der Sperrsignalverteiler bleibt bei der Erfindung voll erhalten. Tritt nämlich in einem der Kanäle der
Grenzwertmelder 10 eine Störung auf, die zu einer Unterbrechung
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der Einstellimpulse Ei führt, so erfüllt dies zusammen mit
der Impulslücke, die der Sperrsignalverteiler in den anderen Kanälen abwechselnd bewirkt, die 2-von-4-Bedingung, so daß die
Impulskette am Ausgang 12 im Rythmus der Impulslücken des Sperrsignalverteilers unterbrochen wird. Die Unterbrechung ist
zwar zu kurz, als daß die Auslöserelais 16 ansprechen. Der Betrieb kann also fortgesetzt werden. In den Meldeeinheiten 17
werden die Impulslücken jedoch festgestellt, so daß eine innere
Fehleranzeige gegeben ist.
Der vorstehend für ein 2-von-4-Systemen erläuterte wesentliche Erfindungsgedanke der zyklischen Vertauschung einer Wicklung
mit umgekehrtem Wicklungssinn für jeden Einstellimpuls läßt sich sinngemäß auch für anderswertige Sicherheitssysteme, allgemein
für ein m-von-n-System, anwenden. Dabei ist es je nach
dem absoluten Wert von m und η und nach dem Verhältnis von m zu η erforderlich, einzelne Wicklungsstellen unbeschaltet zu
lassen, oder die dort sitzenden Wicklungen unmittelbar mit Impulsen der Taktgeber zu'beaufschlagen. Dies liegt daran, daß
von den η Wicklungen auf den jeweils η Kernen immer zwei durch
die umgekehrte Magnetisierungsrichtung einer Wicklung unwirksam gemacht werden. Falls also η — m ^2 ist, muß die Schaltung im
angegebenen Sinne weitergebildet werden« Ferner muß der Sperrsignalverteiler m-1 Impulse auslassen, damit bei einem inneren
Fehler in einem Kanal jeweils für die Dauer eines Impulses die m-von-n-3edingung erfüllt ist. Für ein 3-von-5-System
müßten also gleichzeitig zwei Impulse unterdrückt werden. Die Beschaltung der Magnetkerne mit Wicklungen entspricht dagegen
wegen n-m =2 dem vorstehenden 2-von-4-System mit je fünf Wicklungen auf fünf Magnetkernen, wobei eine der fünf Wicklungen
einen umgekehrten Wicklungssinn hat.
5 Patentansprüche
2 Figuren
2 Figuren
5/0886
Claims (5)
- - 8 - VPA 72/9432Patentansprüche:l-.j Dynamisch arbeitendes Sicherheitssystem, insbesondere für Kernreaktoren, mit einer Mehrfachanordnung von Taktgebern für Einstell- und Auslöseimpulse, Grenzwertmeldern für die zu überwachenden Größen, Verknüpfungseinheiten mit Magnetkernen, .die Wicklungen für die Einstellimpulse tragen, und mit Ausgangsrelais zur Signalgabe bei einer Störung, dadurch gekennzeichnet, daß der verknüpfende Magnetkern schon durch einen Einstellimpuls in positiver Richtung gekippt wird und daß dies durch Erregung einer der übrigen Einstellwicklungen in entgegengesetzte Richtung kompensiert wird.
- 2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 2-von-4-Verknüpfung durch Hintereinanderschalten von vier Kernen gebildet wird, von denen jeder vier Einstellwicklungen trägt, von denen zyklisch je eine entgegengesetzt zu den anderen drei erregt wird.
- 3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verknüpfungseinheit (4) für ein 2-von-4-3ystem von den den vier Einstellimpulsen zugeordneten jeweils vier Wicklungen (28,29,30,31,28'usw.) auf vier Hagnetkernen (20,21,22,23) jeweils eine Wicklung (31,3O',29",28"') in zyklischer Vertauschung umgekehrten Wicklungssin aufweist.
- 4. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit einer Erweiterung für ein m-von-n-System, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Wicklungsstellen unbeschaltet oder dort sitzende Wicklungen unmittelbar mit Impulsen der Taktgeber (l) beaufschlagt sind.
- 5. Sicherheitssystem nach Anspruch 4 mit einem Sperrsignalverteiler zur Peststellung interner Fehler, dadurch gekennzeichnet, daß eier Sperrsignalverteiler (7) bei einem m-vonn-System m-1 Impulsen in zyklischer Vertauschung ausläßt.109885/0866
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2235937A DE2235937A1 (de) | 1972-07-21 | 1972-07-21 | Dynamisch arbeitendes sicherheitssystem |
FR7326383A FR2194009A1 (en) | 1972-07-21 | 1973-07-18 | Nuclear reactor safety control system - operating dynamically and with built-in redundancy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2235937A DE2235937A1 (de) | 1972-07-21 | 1972-07-21 | Dynamisch arbeitendes sicherheitssystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2235937A1 true DE2235937A1 (de) | 1974-01-31 |
Family
ID=5851344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2235937A Pending DE2235937A1 (de) | 1972-07-21 | 1972-07-21 | Dynamisch arbeitendes sicherheitssystem |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2235937A1 (de) |
FR (1) | FR2194009A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2737528A1 (de) * | 1977-08-19 | 1979-02-22 | Siemens Ag | Dynamisches schutzsystem |
DE2760102C1 (de) * | 1977-08-19 | 1983-04-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Halteschaltung fuer ein dynamisches Sicherheitssystem |
DE2760101C1 (de) * | 1977-08-19 | 1987-03-26 | Siemens Ag | Inverter fuer dynamische Sicherheitssysteme |
-
1972
- 1972-07-21 DE DE2235937A patent/DE2235937A1/de active Pending
-
1973
- 1973-07-18 FR FR7326383A patent/FR2194009A1/fr active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2737528A1 (de) * | 1977-08-19 | 1979-02-22 | Siemens Ag | Dynamisches schutzsystem |
DE2760102C1 (de) * | 1977-08-19 | 1983-04-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Halteschaltung fuer ein dynamisches Sicherheitssystem |
DE2760101C1 (de) * | 1977-08-19 | 1987-03-26 | Siemens Ag | Inverter fuer dynamische Sicherheitssysteme |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2194009B1 (de) | 1977-09-09 |
FR2194009A1 (en) | 1974-02-22 |
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