CN105761767A - 核电站管道外壁面温度测量装置 - Google Patents

核电站管道外壁面温度测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电站管道外壁面温度测量装置，其包括热电偶、热电偶固定环和用于保护热电偶的热电偶保护装置；热电偶固定环包括金属软片和分设于金属软片两端的紧固组件，热电偶焊接在金属软片外壁上；热电偶保护装置设置在热电偶上方以对其进行保护；使用时，紧固组件将金属软片的两端连接在一起而使金属软片成为环形，且内壁紧贴于被测管道的外壁面，热电偶所测温度即为被测管道外壁面的温度。与现有技术相比，采用本发明核电站管道外壁面温度测量装置，可以在不对被测管道进行开孔和焊接的情况下，较为准确地测出被测管道外壁面的温度；同时，还能够对被测管道的任一截面进行多点温度测量，并解决了测量装置的拆卸和更换问题。

Description

核电站管道外壁面温度测量装置
技术领域
本发明属于核电站温度测量领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站管道外壁面温度测量装置。
背景技术
随着时间的推移，国内外较早的核电站开始逐步面临延寿、设备老化等问题，加之福岛事件后各国均对新建核电站建造提出了更为严格的要求，因此，核电站的寿命管理已成为一个越来越重要的问题。目前，在核电事业起步较早的国家(美、日、德等)，已经把优化核电站寿命管理、确保核电站在超出设计寿命时能安全运行作为核电发展的第二个目标(第一个目标为在设计寿期内，确保核电站安全、经济的运行)。同时，美国NRC在2007年提出，对于新建核电站，需要按RG1.207导则考虑环境对发电设备金属材料疲劳的影响，并在NRC的研究报告NUREG/CR-6909中给出了实施细则。可以预测，疲劳监测系统在核电站中的应用将成为在役核电站及新建核电站的一种发展趋势。
核电站一回路压力边界管道和设备的疲劳，主要是由于运行工况变化导致的金属冷热交变引起的热应力造成的，因此，准确测量一回路压力边界管道的温度交变是疲劳分析的前提条件。目前，一回路压力边界管道的温度测量主要通过以下两种方式实现：
1)在被测管道上开孔，利用带有套管的热电偶测量被测管道内流体的温度，然后通过传热学计算得出管道壁面温度。但是，这种方式需要在被测管道上开孔，导致在一个截面上测多点温度的难度很高，而且测温装置的安装和拆卸都很不方便；更重要的是，对于长期运行在高温、高压工况下的管道来说，开孔不利于安全运行，开孔测温会带来潜在的放射性流体泄漏风险。
2)在被测管道上焊接测温探头进行管道外壁面温度测量。但是，焊接会在被测管道的金属材质内产生应力，以致对管道的内部应力和材质均匀性造成影响，同样不利于管道在高温、高压下长期安全运行。另外，此方法还存在测温装置安装不便，热电偶故障时难以更换等缺点。
有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的管道外壁面温度测量装置。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种拆装方便且不影响管道安全运行的核电站管道外壁面温度测量装置，以在确保高温、高压管道安全运行的同时，实现同一管道截面的多点温度测量。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站管道外壁面温度测量装置，其包括热电偶、热电偶固定环和用于保护热电偶的热电偶保护装置；热电偶固定环包括金属软片和分设于金属软片两端的紧固组件，热电偶焊接在金属软片外壁上；热电偶保护装置设置在热电偶上方以对其进行保护；使用时，紧固组件将金属软片的两端连接在一起而使金属软片成为环形，且内壁紧贴于被测管道的外壁面，热电偶所测温度即为被测管道外壁面的温度。
优选地，所述金属软片的厚度为1～1.5mm。
优选地，所述紧固组件优选为采用便于拆卸的钩卡接头。
优选地，所述紧固组件上设有避免金属软片因被测管道冷热变化而松弛的压紧弹簧。
优选地，所述热电偶焊接在热电偶固定环的金属软片上并用U型卡固定，热电偶与金属软片采用银焊连接，U型卡与金属软片采用氧弧焊连接。
优选地，所述热电偶的数量和位置根据被测管道的测温需求进行均匀或非均匀布置，每一处测温位置均采用双热电偶布置方案。
优选地，所述热电偶保护装置包括环形的保护罩和固定在保护罩内壁边缘的支撑柱；保护罩的内径和宽度均大于热电偶固定环的对应尺寸；使用时，保护罩套设在热电偶固定环外，支撑柱的自由端支撑在被测管道的外壁面上，保护罩通过支撑柱的支撑而与被测管道外壁面保持间隙，热电偶固定环及热电偶位于保护罩与被测管道的间隙中而得到保护。
优选地，所述保护罩包括两个通过合页连接的刚性半圆，两个刚性半圆的开口端通过紧固组件连接；支撑柱均匀固定在两个刚性半圆的内壁边缘。
优选地，所述保护罩的紧固组件优选为采用便于拆卸的钩卡接头；保护罩的紧固组件上还设有压紧弹簧，以避免因为被测管道冷热变化而导致保护罩松弛。
优选地，所述保护罩的两刚性半圆的边缘均开设有镂空孔。
优选地，所述测量装置还包括导线引出管；保护罩上开设有导线引出孔，导线引出管焊接在保护罩外，且一端管口与导线引出孔对齐；使用时，热电偶的延长导线从导线引出管引出而实现与外部对应装置的电连接。
与现有技术相比，采用本发明核电站管道外壁面温度测量装置，可以在不对被测管道进行开孔和焊接的情况下，较为准确地测出被测管道外壁面的温度；同时，还能够对被测管道的任一截面进行多点温度测量，并解决了测量装置的拆卸和更换问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站管道外壁面温度测量装置及其有益效果进行详细说明。
图1为本发明核电站管道外壁面温度测量装置的使用状态示意图。
图2为本发明核电站管道外壁面温度测量装置的热电偶固定环的展开状态示意图。
图3为本发明核电站管道外壁面温度测量装置的热电偶保护装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1至图3，本发明核电站管道外壁面温度测量装置包括热电偶10、用于将热电偶10固定在被测管道60上的热电偶固定环20、用于保护热电偶10的热电偶保护装置和用于引出热电偶延长导线100的导线引出管50。
热电偶固定环20包括金属软片22和分设于金属软片22两端的紧固组件24，紧固组件24将金属软片22的两端连接在一起而使金属软片22成为环形。为了保证热电偶固定环20的强度和良好的传热性能，金属软片22的厚度为1～1.5mm，长度则根据被测管道60的外径设置，因此，热电偶固定环20环绕被测管道60安装时，其内壁能够紧贴于被测管道60的外壁面，确保金属软片22的温度与被测管道60的外壁面温度基本相同。紧固组件24优选为采用钩卡接头以便于拆卸。紧固组件24上还设有压紧弹簧240，以避免因为被测管道60冷热变化而导致金属软片22松弛。
热电偶10焊接在热电偶固定环20的金属软片22上并用U型卡26固定，具体来说，热电偶10与金属软片22采用银焊连接，U型卡26与金属软片22采用氧弧焊连接。热电偶10焊接的具体数量和位置根据被测管道60的测温需求进行布置，可以如图1～2所示为均匀布置，也可以为非均匀布置(例如，仅需测量局部温度时)。在优选的实施方式中，每一处测温位置均采用双电热偶布置方案(即每一处测温位置均布置有相对的两支热电偶10)，以增加测温的可靠性。
热电偶保护装置设置在热电偶固定环20外以对热电偶10进行保护，其包括环形的保护罩30和固定在保护罩30内壁边缘的支撑柱40。保护罩30包括两个通过合页31连接的刚性半圆32，两个刚性半圆32的开口端通过紧固组件34连接。紧固组件34优选为采用钩卡接头以便于拆卸。紧固组件34上还设有压紧弹簧，以避免因为被测管道60冷热变化而导致保护罩30松弛。保护罩30的两刚性半圆32的边缘均开设有镂空孔320，其中一个刚性半圆32中部还开设有一个导线引出孔322。支撑柱40均匀固定在两个刚性半圆32的内壁边缘。保护罩30的内径和宽度均大于热电偶固定环20的对应尺寸，其套设在热电偶固定环20外，并通过支撑柱40的支撑而与被测管道60外壁面保持间隙。支撑柱40的自由端支撑在被测管道60的外壁面上，热电偶固定环20及热电偶10位于保护罩30与被测管道60的间隙中而得到保护。如果被测管道60需要保温，保护罩30也可以有效避免保温材料对热电偶10测温的影响。
导线引出管50焊接在开设有导线引出孔322的刚性半圆32上，且一端管口与导线引出孔322对齐。所有热电偶10的延长导线均从导线引出管50引出，以便与外部对应装置电连接。
本发明核电站管道外壁面温度测量装置的安装步骤为：
1)将带有热电偶10的热电偶固定环20套在被测管道60外，通过紧固组件24将金属软片22的两端彼此连接，使得金属软片22紧贴在被测管道60的外壁面上；由于紧固组件24设有压紧弹簧240，因此被测管道60的冷热变化不会导致金属软片22松弛；
2)利用紧固组件34将保护罩30固定在热电偶固定环20外，并将所有热电偶10的延长导线100从导线引出管50引出，用于与外部对应装置电连接；此时，支撑柱40的自由端支撑在热电偶固定环20两侧的被测管道60外壁面上，热电偶固定环20及热电偶10位于保护罩30与被测管道60的间隙中而得到保护。
由于热电偶固定环20的内壁紧贴于被测管道60的外壁面，因此金属软片22的温度与被测管道60的外壁面温度基本相同，热电偶10测得的温度即可作为被测管道60外壁面对应测量点的温度。
当本发明核电站管道外壁面温度测量装置需要进行拆卸或更换时，只需打开紧固组件34取下保护罩30，并打开紧固组件24取下带有热电偶10的热电偶固定环20即可。
通过以上描述可知，采用本发明核电站管道外壁面温度测量装置，可以在不对被测管道60进行开孔和焊接的情况下，较为准确地测出被测管道60外壁面的温度；同时，还能够对被测管道60的任一截面进行多点温度测量，并解决了测量装置的拆卸和更换问题。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (11)

1.一种核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：包括热电偶、热电偶固定环和用于保护热电偶的热电偶保护装置；热电偶固定环包括金属软片和分设于金属软片两端的紧固组件，热电偶焊接在金属软片外壁上；热电偶保护装置设置在热电偶上方以对其进行保护；使用时，紧固组件将金属软片的两端连接在一起而使金属软片成为环形，且内壁紧贴于被测管道的外壁面，热电偶所测温度即为被测管道外壁面的温度。
2.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述金属软片的厚度为1～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述紧固组件优选为采用便于拆卸的钩卡接头。
4.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述紧固组件上设有避免金属软片因被测管道冷热变化而松弛的压紧弹簧。
5.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述热电偶焊接在热电偶固定环的金属软片上并用U型卡固定，热电偶与金属软片采用银焊连接，U型卡与金属软片采用氧弧焊连接。
6.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述热电偶的数量和位置根据被测管道的测温需求进行均匀或非均匀布置，每一处测温位置均采用双热电偶布置方案。
7.根据权利要求1所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述热电偶保护装置包括环形的保护罩和固定在保护罩内壁边缘的支撑柱；保护罩的内径和宽度均大于热电偶固定环的对应尺寸；使用时，保护罩套设在热电偶固定环外，支撑柱的自由端支撑在被测管道的外壁面上，保护罩通过支撑柱的支撑而与被测管道外壁面保持间隙，热电偶固定环及热电偶位于保护罩与被测管道的间隙中而得到保护。
8.根据权利要求7所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述保护罩包括两个通过合页连接的刚性半圆，两个刚性半圆的开口端通过紧固组件连接；支撑柱均匀固定在两个刚性半圆的内壁边缘。
9.根据权利要求8所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述保护罩的紧固组件优选为采用便于拆卸的钩卡接头；保护罩的紧固组件上还设有压紧弹簧，以避免因为被测管道冷热变化而导致保护罩松弛。
10.根据权利要求8所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述保护罩的两刚性半圆的边缘均开设有镂空孔。
11.根据权利要求7所述的核电站管道外壁面温度测量装置，其特征在于：所述测量装置还包括导线引出管；保护罩上开设有导线引出孔，导线引出管焊接在保护罩外，且一端管口与导线引出孔对齐；使用时，热电偶的延长导线从导线引出管引出而实现与外部对应装置的电连接。
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