CN105757456B - 一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统 - Google Patents

一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统,该系统包括泄漏检测与定位子系统和蒸汽泄漏率测量子系统,其中,泄漏检测与定位子系统包括第一主机、传感光缆,显示器和报警器,蒸汽泄漏率测量子系统包括第二主机、外壳管、冷凝装置和液体收集与测量装置;当发生蒸汽泄漏时,传感光缆检测到蒸汽的泄漏以及泄漏的位置,报警器进行报警,同时,冷凝装置和液体收集与测量装置启动,进行泄漏蒸汽的冷却以及泄漏量和泄漏率的计量。该系统具有较高的检测率,对泄漏点能够进行精确的定位,实现了微小泄露的实时在线监测和自动报警目标,并且能够计量出泄漏量以及泄漏率。

Description

一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及蒸汽泄漏与检测领域,尤其涉及一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线检测 系统。
背景技术
[0002] 日前,核反应堆技术日渐成熟,核电己成为电力供应中不可或缺的一个组成部分, 在核反应堆的发展过程中,其安全性和可靠性问题最为重要,尤其地,整体爆炸的后果非常 严重。Irwin等于20世纪60年代提出LBB (Leak Before Break,破前泄露)技术,是指表面裂 纹穿透壁厚,所容流体发生泄漏,但壁厚方向仍有足够的余度,以便检查发现并及时停工或 对管道进行修补、更换等处理,避免了由于快速整体破坏引起的灾难性事故。由于WB技术 的实用性,其应用范围越来越广泛,但是,目前在国内尚未有主蒸汽管道采用LBB技术的工 程实际应用。
[0003]由于上述原因,本发明人对现有的LBB技术的实际应用提出适用性研宄和改进,以 设计出一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统。
发明内容
[0004] 为了克服上述问题,本发明人进行了锐意研宄,在主蒸汽管道的外部设置有传感 光缆和外壳管,传感光缆可以检测出蒸汽的泄漏以及泄漏的位置,进行报警,同时启动冷凝 装置将蒸汽冷却成液体,流入储液容器,通过记录时间以及储液容器内的液位信息计算出 泄露率和泄露量,完成整个管道蒸汽泄露的监控,从而完成本发明。
[0005] 具体来说,本发明的目的在于提供以下方面:
[0006] (1)—种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统,其特征在于,该系统包括 [0007]泄漏检测与定位子系统1,用于检测管道内蒸汽的泄漏以及泄漏位置的定位,和 [0008]蒸汽泄漏率测量子系统2,用于测量管道内的蒸汽泄漏率,其中,
[0009]当管道内有蒸汽泄漏时,所述泄漏检测与定位子系统1检测到泄漏信号,并将信号 传送给蒸汽泄漏率测量子系统2,进行泄漏量和泄漏率的计量,或
[0010]所述泄漏检测与定位子系统1和蒸汽泄漏率测量子系统2可以分开独立运行;
[0011] (2)根据上述(1)所述的在线监测系统,其中,所述泄漏检测与定位子系统1包括第 一主机11、传感光缆12、显示器13和报警器14,其中,所述泄漏检测与定位子系统1通过第一 主机11与蒸汽泄漏率测量子系统2进行信号传送;
[0012] (3)根据上述⑴或⑵之一所述的在线监测系统,其中,
[0013]所述第一主机11用于控制泄漏检测与定位子系统1的运行;
[0014]所述传感光缆12全程布设在管道的外部,用于检测蒸汽的泄漏以及泄漏的位置, 和/或
[0015]所述报警器14用于当蒸汽泄漏时进行报警,和/或 [0016]所述显示器13用于显示蒸汽泄漏的位置、泄漏量和泄漏率;
[0017] ⑷根据上述(1)至(3)之一所述的在线监测系统,其中,所述蒸汽泄漏率测量子系 统2包括第二主机21、外壳管22、冷凝装置23和液体收集与测量装置24,其中,所述蒸汽泄漏 率测量子系统2通过第二主机21与泄漏检测与定位子系统1进行信号传送;
[0018] ⑸根据上述⑴至⑷之一所述的在线检测系统,其中,
[0019] 所述第二主机21用于控制蒸汽泄漏率测量子系统2的运行,和/或 [0020]所述外壳管22用于限制泄漏蒸汽自由扩散,和/或 [0021]所述冷凝装置23用于将泄漏蒸汽冷却成液体,和/或
[0022] 所述液体收集与测量装置24用于收集泄漏蒸汽冷凝成的液体,并进行液位的测 量;
[0023] ⑹根据上述(1)至⑸之一所述的在线监测系统,其中,
[0024]所述外壳管22套设于管道的外部,和/或
[0025]在所述外壳管22上设置有蒸汽循环装置221和呼吸阀222,其中,所述蒸汽循环装 置221用于带动泄漏蒸汽进行循环流动,所述呼吸阀222用于控制管道内的压力;
[0026] (7)根据上述⑴至⑹之一所述的在线监测系统,其中,所述液体收集与测量装置 24包括蒸汽疏水器241和储液容器242,所述蒸汽疏水器241设置在储液容器242的进口管 上,其中,
[0027]所述储液容器242用于存储泄漏蒸汽冷凝成的液体,和/或 [0028]所述蒸汽疏水器241用于挡住泄漏蒸汽进入储液容器242;
[0029] ⑻根据上述⑴至⑺之一所述的在线监测系统,其中,在所述储液容器242中设 置有液位感应仪,用于感应储液容器242中液体的液位;
[0030] ⑼根据上述⑴至⑻之一所述的在线监测系统,其中,所述外壳管22、冷凝装置 23和储液容器24通过三通管道连通,所述三通管道为两个或多个,优选为2个,从三通管道 分下的支管道与储液容器242的进口管连接,优选连接形成Y形结构,和/或 [0031]在储液容器24的进口管上设置有蒸汽疏水器241;
[0032] (10)根据上述⑴至⑼之一所述的在线监测系统,其中,
[0033]当发生蒸汽泄漏时,传感光缆12检测到蒸汽的泄漏以及泄漏的位置,并将所检测 到的信息以信号的形式传送给第一主机11,第一主机11控制开启报警器14、将信息在显示 器13上进行显不,并将信号传送给第二主机21,
[0034]第二主机21控制冷凝装置23和液体收集与测量装置24启动,泄漏蒸汽在冷凝装置 23中冷却成液体,所述液体流入储液容器242,储液容器242将感应到的液位信息以信号形 式传送给第二主机21,第二主机21通过记录时间以及液位信息计算出泄露率和泄露量,并 将泄露率和泄露量以信号的形式传送给第一主机U,然后在显示器13上显示,完成整个管 道泄露的完整监控。
附图说明
[0035]图1示出根据本发明一种优选实施方式的结构示意图。
[0036] 附图标号说明:
[0037] 1-泄漏检测与定位子系统
[0038] 11-第一主机 L0039」12-传感光缆
[0040] 13-显示器
[0041] 14-报警器
[0042] 2-蒸汽泄漏率测量子系统
[0043] 21-第二主机
[0044] 22-外壳管
[0045] 221-蒸汽循环装置
[0046] 222-呼吸阀
[0047] 23-冷凝装置
[0048] 24-液体收集与测量装置
[0049] 241-蒸汽疏水器
[0050] 2似_储液容器
具体实施方式
[0051]下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明,本发明的特点 和优点将变得更为清楚明确。
[0052]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性,,。这里作为“示例性” 所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各 种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
[0053]根据本发明提供的一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统包括泄漏检测与定 位子系统1和蒸汽泄漏率测量子系统2,其中,所述泄漏检测与定位子系统〖用于检测管道内 蒸汽的泄漏以及泄漏位置的定位,所述蒸汽泄漏率测量子系统2用于测量管道内的蒸汽泄 漏率;所述泄漏检测与定位子系统1包括第一主机11,用于控制泄漏检测与定位子系统丄的 运行;所述蒸汽泄漏率测量子系统2包括第二主机21,用于控制蒸汽泄漏率测量子系统2的 运行。
[0054]在一种优选的实施方式中,所述蒸汽泄漏率测量子系统2与泄漏检测与定位子系 统1通过第二主机21和第一主机11进行信号传送。
[00K]其中,当管道内有蒸汽泄漏时,所述泄漏检测与定位子系统丨检测到泄漏信号,并 将该信号通过第一主机11将信号传送给第二主机21,第二主机21根据信号指示实行对蒸汽 泄漏率测量子系统2的控制,例如进行冷凝泄漏蒸汽、并进行泄漏率的测量等。
[0056]在另一种优选的实施方式中,所述泄漏检测与定位子系统丨和蒸汽泄漏率测量子 系统2可以分开独立运行。
[0057]其中,所述泄漏检测与定位子系统1不与蒸汽泄漏率测量子系统2联合使用,可以 只对管道内的泄漏蒸汽进行检测并定位泄漏位置;所述蒸汽泄漏率测量子系统2不与泄漏 检测与定位子系统1联合使用,可以只用于检测管道内泄漏蒸汽的泄漏率。
[0058]在一种优选的实施方式中,所述泄漏检测与定位子系统1还包括传感光缆12,显示 器13和报警器14。 — ’
[0059]所述传感光缆I2用于感测蒸汽的泄漏以及泄漏的位置,具体地,当蒸汽泄漏时,管 道内的温度升高,传感光缆12感测到温度的变化,实现泄漏的识别(检测),尤其在泄漏’克, 其温度明显尚于周围温度,传感光缆丨2感测到该位点的变化,实现泄漏点的定位。
[0060]所述报警器14用于当蒸汽泄漏时进行报警,提醒工作人员蒸汽泄漏,以便于进行 补修工作。
[0061]所述显示器13用于显示蒸汽泄漏的位置、泄漏量和泄漏率;
[0062]其中,传感光缆为对外界环境具有响应性的光缆,其可以对外界信号例如温度进 行感知并传输。
[0063]在进一步优选的实施方式中,所述传感光缆12全程布设在管道的外部。
[00M]在管道外部全部设置有传感光缆12,管道任何一处发生泄漏都会被实现对传感光 缆I2检测到,实现了管道的全程检测,这样,就不会留下检测盲点(发生泄漏却检测不到)。 [0065]在更进一步优选的实施方式中,所述传感光缆12通过第一主机11与显示器13和报 警器14相连。
[0066] 其中,所述第一主机11用于控制泄漏检测与定位子系统1的运行,即控制显示器13 与报警器14的启动,具体地,当传感光缆12检测到管道内蒸汽的泄漏以及泄漏的位置时,将 所检测到的信息以信号的形式发送给第一主机11,在第一主机11的控制下,报警器开启进 行报警,并且,第一主机11将信号传送给显示器,显示出泄漏的位置等信息。
[0067]在一种优选的实施方式中,所述蒸汽泄漏率测量子系统2包括外壳管22、冷凝装置 23和液体收集与测量装置24,其中,所述外壳管22、冷凝装置23和液体收集与测量装置奴通 过第二主机21进行连接。
[0068]其中,所述外壳管22套设于管道的外部,用于限制从管道泄漏出来的蒸汽自由扩 散,使其按照既定的方向流动而不是四处扩散,并且,外壳管22在传感光缆12的外侧;所述 冷凝装置23用于将泄漏蒸汽冷却成液体,便于在管道内的流动,并且便于测量泄漏率;所述 液体收集与测量装置24用于收集经冷凝装置冷凝的液体,并进行液位的测量。
[0069]在一种优选的实施方式中,在所述外壳管22上设置有蒸汽循环装置221和呼吸阀 222。
[0070]所述蒸汽循环装置221用于带动泄漏蒸汽进行流动,使其进入冷凝装置进行冷却, 同时,有加速蒸汽流动的作用,这样,可以加速蒸汽冷却;
[0071]所述呼吸阀222用于控制管道内的压力,以避免发生极端负压或超压现象而导致 装置的破坏,因为在装置中,如果泄漏量过大,可能会导致体系出现超压现象而破坏装置, 而当突然大量冷却时,又可能造成体系出现极端负压,因此,设置有呼吸阀222用以控制管 道内的压力。
[0072] 在一种优选的实施方式中,所述液体收集与测量装置24包括蒸汽疏水器241和储 液容器242。
[0073] 在进一步优选的实施方式中,所述蒸汽疏水器241设置在储液容器242的进口管 上。
[0074] 其中,所述储液容器242用于存储经冷凝后的液体,所述蒸汽疏水器241用于挡住 泄漏蒸汽进入储液容器242,这样,就可以保证只有冷凝后的液体进入储液容器242;所述储 液容器242用于储放经冷凝形成的液体。
[0075] 在更进一步优选的实施方式中,在储液容器242中设置有液位感应仪。
[0076] 其中,所述液位感应仪可以在不同时间段感应储液容器242中液体的液位,并将液 位信息以信号的形式传送给第二主机21,第二主机21通过记录时间以及液位信息计算出泄 露率和泄露量,并将泄露率和泄露量以信号的形式传送给第一主机n,继而在显示器13上 显不。
[0077]在一种优选的实施方式中,所述外壳管22、冷凝装置23和液体收集与测量装置24 通过三通管道连通,其中,三通管道的一个支管道与外壳管22的出口管连接,另一个支管道 与冷凝装置的进口管连接,向下的支管道与液体收集与测量装置24连接。
[0078]在进一步优选的实施方式中,所述三通管道为两个或多个,优选为2个。
[0079] 在更进一步优选的实施方式中,从三通管道分下(向下)的支管道与储液容器242 的进口管连接形成Y形结构。
[0080]在一种优选的实施方式中,当发生蒸汽泄漏时,传感光缆12检测到蒸汽的泄漏以 及泄漏的位置,并将所检测到的信息以信号的形式传送给第一主机11,第一主机11控制开 启报警器14、将信息显示于显示器13上,并将该信号传送给第二主机21,第二主机21控制 冷凝装置23和液体收集与测量装置24启动,泄漏蒸汽在冷凝装置23中冷却成液体,所述液 体流入储液容器242,储液容器242将感应到的液位信息以信号形式传送给第二主机21,第 二主机通过记录时间以及液位信息计算出泄露率和泄露量,并将泄露率和泄露量以信号的 形式传送给第一主机11,然后在显示器13上显示,完成整个管道泄露的完整监控。
[0081]本发明所具有的有益效果包括:
[0082] (1)本发明所提供的在线检测系统采用了传感光缆来监测微小泄露,提高了泄漏 的检测率以及实现了泄露点的精确定位;
[0083] (2)本发明所提供的在线检测系统通过冷凝装置与液体收集与测量装置的结合, 实现了对整个主蒸汽管道的泄漏量以及泄漏率的测量;
[0084] (3)本发明所提供的在线检测系统能够在蒸汽泄漏时及时进行报警,并提供具体 的泄漏位置,以便于工作人员对管道进行维修;
[0085] ⑷本发明所提供的在线检测系统提供了破前泄漏LM技术的实际应用,并成功实 现了微小泄露的实时在线监测和自动报警目标。
[0086] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关 系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而 不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此 不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指 示或暗示相对重要性。
[0087]以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明,不过这些实施方式仅是范例性 的,仅起到说明性的作用。在此基础上,可以对本发明进行多种替换和改进,这些均落入本 发明的保护范围内。

Claims (6)

1. 一种核电厂主蒸汽管道泄漏在线监测系统,其特征在于,该系统包括 泄漏检测与定位子系统(1),用于检测管道内蒸汽的泄漏以及泄漏位置的定位,和 蒸汽泄漏率测量子系统(2),用于测量管道内的蒸汽泄漏率; 所述泄漏检测与定位子系统(1)包括第一主机(11)、传感光缆(12)、显示器(13)和报警 器(14),其中,所述泄漏检测与定位子系统⑴通过第一主机(11)与蒸汽泄漏率测量子系统 (2)进行信号传送; 所述传感光缆(1¾全程布设在管道的外部,用于检测蒸汽的泄漏以及泄漏的位置; 所述蒸汽泄漏率测量子系统(2)包括第二主机(21)、外壳管(22)、冷凝装置(23)和液体 收集与测量装置(24);其中,所述蒸汽泄漏率测量子系统(2)通过第二主机(21)与泄漏检测 与定位子系统(1)进行信号传送; 所述外壳管(22)套设于管道的外部; 在所述外壳管(22)上设置有蒸汽循环装置(221)和呼吸阀(222),其中,所述蒸汽循环 装置(221)用于带动泄漏蒸汽进行循环流动,所述呼吸阀¢22)用于控制管道内的压力; 所述液体收集与测量装置(24)包括蒸汽疏水器(241)和储液容器(242),所述蒸汽疏水 器(241)设置在储液容器(242)的进口管上; 所述外壳管(2¾、冷凝装置(23)和液体收集与测量装置(24)通过两个三通管道连通; 从三通管道分下的支管道与储液容器(242)的进口管连接形成Y形结构。
2.根据权利要求1所述的在线监测系统,其特征在于, 当管道内有蒸汽泄漏时,所述泄漏检测与定位子系统(1)检测到泄漏信号,并将信号传 送给蒸汽泄漏率测量子系统(2),进行泄漏量和泄漏率的计量,或 所述泄漏检测与定位子系统(1)和蒸汽泄漏率测量子系统(2)可以分开独立运行。
3.根据权利要求1所述的在线监测系统,其特征在于, 所述第一主机(11)用于控制泄漏检测与定位子系统(1)的运行; 所述报警器(14)用于当蒸汽泄漏时进行报警;和/或 所述显示器(13)用于显示蒸汽泄漏的位置、泄漏量和泄漏率。
4.根据权利要求1所述的在线监测系统,其特征在于, 所述第二主机(21)用于控制蒸汽泄漏率测量子系统⑵的运行,和/或 所述外壳管(22)用于限制泄漏蒸汽自由扩散,和/或 所述冷凝装置(23)用于将泄漏蒸汽冷却成液体,和/或 所述液体收集与测量装置(24)用于收集泄漏蒸汽冷凝成的液体,并进行液位的测量。
5.根据权利要求1所述的在线监测系统,其特征在于,所述储液容器(242)用于存储泄 漏蒸汽冷凝成的液体;和/或 所述蒸汽疏水器(241)用于挡住泄漏蒸汽进入储液容器(242)。
6.根据权利要求1至5之一所述的在线监测系统,其特征在于, 当发生蒸汽泄漏时,传感光缆(12)检测到蒸汽的泄漏以及泄漏的位置,并将所检测到 的信息以信号的形式传送给第一主机(11),第一主机(11)控制开启报警器(14)、将信息显 示于显示器(13)上,并将信号传送给第二主机(21); 第二主机(21)控制冷凝装置(23)和液体收集与测量装置(24)启动,泄漏蒸汽在冷凝装 置(23)中冷却成液体,所述液体流入储液容器(242),储液容器(242)将感应到的液位信息 以信号形式传送给第二主机(21),第二主机(21)通过记录时间以及液位信息计算出泄露率 和泄露量,并将泄露率和泄露量以信号的形式传送给第一主机(11),然后在显示器(13)上 显示,完成整个管道泄露的完整监控。
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