CN103109170A - 泄漏检测装置和包括该检测装置的流体输送或储存机构的覆盖层 - Google Patents

Abstract

本发明特别是涉及一种通过流体泄漏检测装置覆盖输送或储存流体的管道的方法，检测装置包括用于包围管道的绝缘纤维材料层和挨靠绝缘材料层延伸的导电材料层，导电材料层主要有碳纤维或石墨纤维构成，在该方法中，通过连接件环扎该层使绝缘材料层与管道的壁固连。

Description

泄漏检测装置和包括该检测装置的流体输送或储存机构的覆盖层

技术领域

本发明涉及一种泄漏检测装置和包括该检测装置的流体输送或储存机构的覆盖层。

本发明还涉及一种装配有该覆盖层的流体输送或储存机构、一种覆盖流体输送或储存机构的方法以及一种用于检验这种泄漏检测装置的良好运行的方法。

本发明特别是用于覆盖属于核反应堆的冷却线路的液态钠输送管道和钠储存容器。

在本申请的以下描述中，除非明确指出或相反的隐含，术语“管道”用于表示流体输送管道或流体储存容器或装配在该管道或容器上的附件如阀门。

背景技术

尤其是在钠输送管道的情况下，能够自动并远距离检验泄漏出现是很重要的。

为此，专利FR-A-2155534和FR-A-2455707中已经提出通过检测管道的壁与导电元件之间的电接触检测钠穿过管道的壁泄漏的检测装置，导电元件通过绝缘元件与该管道的壁分开。

FR-A-2455707中描述的装置包括由包括浸在粘合剂中的纤维的材料形成的刚性绝缘外壳。外壳包括接收金属线或金属带并保持金属线或金属带与管道的壁分开的沟槽。

该装置的缺点在于：要使外壳或半外壳与其用于的管道的外表面完全吻合，特别是当该外表面具有复杂形状时，难以制造该外壳或半外壳。

FR-A-2155534中描述的装置包括可以围绕金属管道缠绕的耐火纤维形成的绝缘片以及围绕绝缘片缠绕并与绝缘片紧密接触的金属网或金属布。

该装置的缺点在于：难以成形与绝缘片紧密吻合的金属网或金属布，该金属网或金属布的一部分部分不会深入到绝缘片内，并且因此金属网或金属布与管道的一般为金属的壁之间不会建立不希望的接触。

金属线、金属带、金属网和金属布还有氧化的危险。在这种情况下，在该金属导电元件的表面形成氧化皮可能妨碍或延迟该元件与管道的壁之间的短路检测，因此可能妨碍或延迟泄漏的检测。

另外，当管道温度变化时，该金属导电元件可能由于热膨胀而变形，这也可能导致泄漏检测系统失效。

发明内容

本发明的目标是提出一种用于检测在管道中流动或储存在容器中的流体泄漏的泄漏检测装置、一种包括该检测装置的管道或容器的覆盖装置、一种装配有该覆盖装置的用于输送或储存流体的装置、一种覆盖用于输送或储存流体的装置的方法以及一种用于检验该泄漏检测装置的良好运行的方法，这些装置和方法经过改进并且/或者至少部分克服已知方法和装置的缺陷或缺点。

本发明的目标是提出一种加压液体钠泄漏检测装置——液体钠的温度可以在约100℃（摄氏度）到约600℃的范围内、一种包括该检测装置的管道覆盖装置、一种装配有该覆盖装置的用于输送或储存该流体的装置、一种覆盖用于输送和储存该流体的装置的方法以及一种用于检验该泄漏检测装置的良好运行的方法。

根据本发明的一方面，提出一种用于检测在导电管道中储存或输送的流体泄漏的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置用于包围或包覆所述管道。检测装置包括绝缘纤维材料层和在绝缘纤维材料层上或挨靠绝缘纤维材料层延伸的导电纤维（纤维质）材料层，导电纤维材料主要由碳毡制品或石墨毡制品构成。

由于它的附着性，该导电材料允许避免该材料与导电管道之间的意外短路，同时便于如下面描述的有意实施的短路，以检验泄漏检测装置的良好运行。根据一实施方式，绝缘材料是矿物纤维毛织品，特别是主要由氧化硅和氧化镁或氧化钙构成的纺织或旋捻（torsadées）纤维毛织品。

导电纤维材料可以包括一层或几层主要由碳或石墨的粘合纤维构成的软毡制品。

当该流体穿过管道的壁泄漏时，在导电纤维材料层与管道的壁之间测得的阻抗的监测可以检测穿过绝缘纤维材料层的导电流体的存在。

该导电纤维材料对氧化不敏感，并且它的导电能力受可能被氧化的影响不大。

另外，该材料的柔性使其可以适应它所包围的设备/装置的变形，特别是设备热膨胀导致的变形。

该导电材料的柔性便于它围绕预先覆盖有绝缘材料的管道就位，并且允许在与绝缘材料层紧密接触并挨靠绝缘材料接触时避免导电纤维材料与管道的壁意外接触。

另外，导电纤维材料有助于管道的热绝缘，这样可以限制在管道中流动或储存的流体的热损失，并保护操作者避免烫伤的危险。

检测装置可以包括第一连接件，特别是丝状或细绳状连接件，用于例如通过环扎使绝缘材料层与管道固连。

检测装置可以包括第二连接件，特别是丝状或细绳状连接件，用于例如通过环扎使导电纤维材料层与覆盖有绝缘材料的管道固连。

第一连接件和第二连接件可以主要由电绝缘材料的纤维构成，该材料可以与构成绝缘覆盖层的材料相同或相似。

通过切割适当长度的连接件、用成形为环或圈的该连接件包围考虑的层和用连接件的两个自由端形成的结或者借助适当装置如锁紧缆闭合该环，这些连接件可以简单地覆盖复杂形状的管道的外壁。

检测装置一般包括第一连接机构，如便于导电层与电或电子检测设备如阻抗设备电连接的端子。

该连接机构可以包括可以至少部分插入或埋入到导电纤维层中的杆形或棒形接触元件。特别是在这种情况下，接触元件可以至少部分由石墨或碳制成，并且具有与导电层的厚度和粘合丝状结构相适应的形状和尺寸。

作为变型，连接机构可以包括钳形接触元件，其钳口可以夹紧导电纤维层的一部分。

检测装置一般还包括短路检测或阻抗测量设备，以及第二连接机构，如端子，其与管道的壁接触。

根据本发明的另一方面，提出一种管道覆盖装置，该管道覆盖装置包括：

－主要由纤维构成的第一电绝缘层，所述第一电绝缘层挨靠管道的外表面延伸；

－主要由碳或石墨粘合纤维构成的第二导电层，所述第二导电层挨靠第一电绝缘层的外表面延伸；

－主要由纤维构成的第三热绝缘层，所述第三热绝缘层挨靠第二导电层的外表面延伸。

覆盖装置可以还包括用于包围或包覆第三热绝缘层的刚性壁。

该刚性壁可以包括两个部分或两个半壳，和用于组装这两个部分的连接部件。

该刚性壁可以钻有至少一孔眼，所述至少一孔眼允许构件穿过所述刚性壁和管道的覆盖层通过，所述构件用于检验泄漏检测装置的良好运行。

根据本发明另一方面，提出一种属于反应堆的载热流体输送管道或储存容器，该输送管道或储存容器装配有载热流体的该泄漏检测装置，或该输送管道或储存容器覆盖有该覆盖装置。

根据本发明的另一方面，提出一种用于检验装配在管道上的泄漏检测装置的良好运行的方法，并且该泄漏检测装置包括覆盖有导电纤维材料层的绝缘纤维材料层，在该方法中，在管道的壁与导电纤维材料层之间产生短路。

根据该方法的一优选实施方式，为此穿过导电材料层并穿过绝缘材料层引入导电构件；使导电构件与管道的壁接触，并使该导电构件保持与导电构件延伸穿过的导电材料层接触，以便实现短路并通过阻抗测量来测量管道的壁与导电材料层之间的阻抗而检验泄漏检测系统的良好运行。

该导电构件可以是特别是杆形或针形的金属构件。

在下面参照附图对本发明的优选实施方式进行的描述中和没有任何限制性特征示出本发明的优选实施方式的描述中，本发明的其它方面、特征和优点将显示出来。

附图说明

图1是覆盖有绝缘纤维材料层的管道的示意性纵剖面图。

图2是覆盖有图1的绝缘层和覆盖有导电纤维层的管道的示意性纵剖面图。

图3是配有图2的检测装置的管道的示意性纵剖面图，该管道还覆盖有被刚性壁包围的绝缘材料层。

图4是示出检测穿过图3所示管道的壁泄漏的示意性纵剖面图。

图5是示出检验用于检测图4所示的泄漏的检测系统良好运行的示意性纵剖面图。

具体实施方式

除非明确指出或相反隐含，结构或功能相同或相似的元件或机构在不同附图中用相同标附图记表示。

参照图1至5，输送加压液体钠的管道10包括沿纵向轴线12延伸的柱形壁11。壁11可以由不锈钢制成。

尤其是参照图1，绝缘纤维材料层13围绕壁11缠绕或布置，通过细绳14保持与该壁的外表面接触，细绳围绕材料层13并打结（由附图标记15表示）以形成夹紧材料层13的闭合环。

例如材料13可以是Thermal Ceramics（USA）公司以《Superwool607Blanket》为名销售的矿物纤维毛织品。

例如，该矿物纤维毛织品层的厚度可以为约2毫米到约5毫米、10毫米或15毫米。

一般希望材料层13的厚度小于20毫米，以限制流体从管道溢出以浸透和/或穿过该材料层并到达导电材料层所经历的时间，并因此限制检测出流体并能进行干预前经过的时间。

可以使用其他绝缘纤维材料用以制造层13，特别是包括氧化硅、氧化镁或氧化钙纤维的毛织品。

尤其是参照图2，导电材料层16围绕绝缘纤维材料层13缠绕或布置，并通过细绳17保持与该材料层13的外表面接触，细绳围绕材料层16并打结（由附图标记18表示）以形成闭合环。

导电层16例如可以是由SGL CARBON GmbH（德国）公司以

为名销售的石墨毡制品。可以通过碳毡制品的石墨化得到该石墨毡制品。

该毡制品层的厚度可以约为5毫米，并可延伸到约5毫米到至少约10毫米的范围中，例如约20毫米、30毫米或约为50毫米。

一般希望该材料层16的厚度大于或等于5毫米，以便增加它带来的热绝缘，便于它与阻抗测量设备的电连接，并便于检验如下面描述的检测装置的良好运行。

可以使用其它材料来制造层16，特别是碳纤维毡制品。

例如连接件14和17可以主要由氧化硅细丝构成。

两纤维材料层13和16每层的厚度和柔性以及使这些材料保持就位的连接件的柔性允许紧密覆盖各种几何形状的管道和容器，因此保证覆盖冷却线路的包含其泄漏应迅速可靠地被检测的流体的所有区域。

特别是参照图3，热绝缘材料19层围绕导电纤维材料层16布置，并通过管形壁20保持与该材料16层的外表面接触，该管形壁沿纵向轴线12延伸并围绕材料19层。

例如热绝缘材料19可以主要由玻璃棉或岩棉构成。材料19层的厚度一般大于材料层13和16的厚度。该厚度例如可以约为20-50（或100）毫米。

外壳或刚性壁20特别是保证对它包围的纤维材料层13、16和19的机械保护。

壁20钻有允许使用于检验用于检测泄漏的检测装置良好运行的构件（图4和5标记为22）穿过该壁和管道10的覆盖层13、16和19通过的孔眼21。

特别是参照图4，当该流体穿过管道的壁泄漏时，监测在导电纤维材料层16与管道10的壁11之间测得的阻抗允许检测已经穿过并浸透绝缘纤维材料层13的导电流体的存在。

为此，泄漏检测装置包括：

－通过阻抗测量检测短路的设备23；

－用于使导电层16与设备23电连接的机构24；

－用于使管道的壁11与设备23电连接的机构25；和

－两段分别使接触/连接机构24、25与设备23的测量端子相连接的导线26。

设备23一般包括：i）用于输送测量信号的阻抗测量电路；ii）与测量电路连接的比较电路，用于接受测量信号，并将收到的信号与确定的信号或数据相比较，并输送比较信号；和iii）与比较电路连接的报警检验线路，用于接收比较信号并根据接收的比较信号检验报警运行。

图4和5所示的连接机构24呈石墨棒或碳棒或者石墨束或碳束的形状，并插置在导电纤维质层16的厚度中。

与管道的壁电接触的第二连接机构25可以是焊接在管道上的金属构件。

为了检验装配在管道10上的泄漏检测装置的良好运行，在管道的壁11与导电纤维材料层16之间产生短路。

参照图4和5，为此（沿图5的箭头27）穿过设在壁20中的孔眼21并穿过叠置的热绝缘材料层19、导电材料层16和绝缘材料层13引入金属针22，直到使导电针22的纵向端部（下端部）与管道的壁11接触。

由于针的长度大于绝缘材料层13和导电材料层16的累计厚度，针保持与它延伸穿过的导电材料层16电接触。

因此，针22在壁11与材料层16之间形成短路，这样可以通过由设备23实现的阻抗测量检验泄漏检测系统的良好运行：只要针22保持与壁11和材料层16接触，测量设备23就应指出存在短路。

要注意的是，检验良好运行的该操作可以在设备寿命期间任何判断为恰当的时刻进行，并且特别是由于组成该覆盖层的层的纤维结构，该操作对管道的覆盖层不产生任何损害。

Claims (21)

1.一种用于检测在包括导电外壁（11）的管道（10）中储存或输送的流体泄漏的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置包括用于包围所述管道的绝缘纤维材料（13）层，

其特征在于，所述泄漏检测装置包括挨靠所述绝缘纤维材料（13）层延伸的导电纤维材料（16）层，导电纤维材料主要由碳毡制品或石墨毡制品构成。

2.根据权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述绝缘纤维材料（13）包括氧化硅纤维。

3.根据权利要求1或2所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述泄漏检测装置包括适当形状和尺寸的接触元件（24），用以至少部分插入或埋入到所述导电纤维材料（16）层中，以使所述导电纤维材料（16）层与检测设备（23）电连接。

4.根据权利要求3所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述接触元件（24）至少部分由石墨或由碳制成。

5.根据权利要求1或2所述的泄漏检测装置，所述泄漏检测装置包括钳形接触元件，所述钳形接触元件的钳口能够夹紧所述导电纤维材料（16）层的一部分。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述导电纤维材料（16）层的厚度大于或等于约5毫米。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述导电纤维材料（16）层的厚度在约5毫米到约10毫米、20毫米、30毫米或50毫米的范围内。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述绝缘纤维材料（13）层的厚度小于20毫米，特别是在从约2毫米到约5毫米、10毫米或15毫米的范围内。

9.一种管道覆盖装置，其特征在于，所述管道覆盖装置包括根据权利要求1至8中任一项所述的泄漏检测装置和主要由纤维构成并挨靠所述导电纤维材料（16）层延伸的热绝缘材料（19）层。

10.根据权利要求9所述的管道覆盖装置，其特征在于，所述热绝缘材料（19）层的厚度大于或等于约10毫米，特别是在从约20毫米到约50毫米或100毫米的范围内。

11.根据权利要求9或10所述的管道覆盖装置，其特征在于，所述管道覆盖装置还包括用于包围或包覆（第三）热绝缘材料层的刚性壁（20）。

12.根据权利要求11所述的管道覆盖装置，其特征在于，所述刚性壁钻有至少一孔眼（21），所述至少一孔眼允许构件（22）穿过所述刚性壁和管道的覆盖层通过，所述构件用于检验所述泄漏检测装置的良好运行。

13.一种用于输送或储存载热流体的管道（10），其特征在于，所述管道装配有根据权利要求1至8中任一项所述的载热流体的泄漏检测装置，并且所述管道包括第一连接件（14），所述第一连接件用于例如通过环扎使所述绝缘纤维材料（13）层与所述管道的壁固连。

14.根据权利要求13所述的管道，其特征在于，所述管道包括第二连接件（17），所述第二连接件用于例如通过环扎使所述导电纤维材料（16）层与覆盖有所述绝缘纤维材料（13）的所述管道固连。

15.根据权利要求13或14所述的管道，其特征在于，所述第一连接件和/或所述第二连接件是丝状连接件或细绳状连接件，所述第一连接件和/或所述第二连接件主要由电绝缘材料的纤维构成。

16.一种通过权利要求1至8中任一项所述的载热流体的泄漏检测装置覆盖用于输送或储存载热流体的管道（10）的方法，其特征在于，通过由第一连接件（14）环扎所述绝缘纤维材料层，使所述绝缘纤维材料（13）层与所述管道的壁（11）固连。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，通过由第二连接件（17）环扎所述导电纤维材料层，使所述导电纤维材料（16）层与覆盖有所述绝缘纤维材料（13）的管道固连。

18.一种用于检验装配在管道上并根据权利要求1至8中任一项所述的泄漏检测装置的良好运行的方法，其特征在于，使所述管道的壁（11）与所述导电纤维材料（16）层之间产生短路。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，穿过所述导电纤维材料（16）层并穿过所述绝缘纤维材料（13）层引入导电构件（22）；使所述导电构件（22）与所述管道的导电壁（11）接触，并使所述导电构件保持与所述导电构件（22）延伸穿过的所述导电纤维材料层接触，以便实现短路并通过测量所述管道的壁与所述导电纤维材料层之间的阻抗检验泄漏检测系统的良好运行。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述导电构件（22）是杆形或针形的金属构件。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，该方法在加压钠输送管道上或加压钠储存容器上实施。

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