CN108488478B - 一种连续式阀门位置指示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续式阀门位置指示器，包括安装座，安装座的上端面设置有传感承压套管，安装座的下端面设置有连通承压套管，连通承压套管的另一端连通到阀体法兰，传感承压套管远离安装座的一端密封，传感承压套管的另一端通过安装座与连通承压套管连通，其中，还包括运动杆组件，所述运动杆组件包括连接杆，所述连接杆的下端部穿过阀体法兰延伸到阀体内随阀芯同步运动，所述连接杆的上端部内部密封设置有铁芯，连接杆的上端部延伸到传感承压套管内，所述传感承压套管开有环形槽，还包括绕制在传感承压套管上的传感线圈，传感线圈位于环形槽，所述传感承压套管的厚度大于或等于5mm，所述传感线圈在单位高度下的绕制匝数为8000‑10000。

Description

一种连续式阀门位置指示器

技术领域

本发明涉及反应堆阀领域，尤其涉及到应用到反应堆环境下阀的阀门位置指示器。

背景技术

位置指示器迄今已发展出多种形式，大致可分为点式和连续式两种。用于阀门开高测量的LVDT连续式位置指示器主要包括传感器、铁芯及变送器等。为使安装方便，LVDT连续式位置指示器通常将传感器线圈、变送器及电子线路等集成一体，铁芯或与传感器集成一体或与其分离。在进行位移测量时，通过初级线圈和次级线圈的电磁耦合，使得铁芯的位置变化量与两个次级线圈的输出电压之差呈线性关系，可应用于测量预先被转换成直线位移的物理量，比如阀门的开高。

传统的LVDT连续式位置指示器在被应用到反应堆这种高温、高压、高辐照极端环境下工作时，具有以下缺陷：

（1）传感器或铁芯导杆直接与被测装置接触，在对高温条件下的阀门开高进行测量时，可能会超过传感器的最高工作温度，导致传感器不能稳定工作或内部电子元器件直接损坏；

（2）由于受到一体化结构的限制，传感器线圈绕组密度有限。在高压工况下，装置承压边界的厚度易超出传感器线圈的感应距离，灵敏度和精度受到影响；

（3）在对高温高压放射性介质内的位移进行测量时，分离式铁芯直接与介质接触，易腐蚀。为此，需要开发一种新型的耐高温高压、耐辐照的连续式位置指示器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高温、高压、高辐照、腐蚀环境下耐用且计量精准的连续式阀门位置指示器。

一种连续式阀门位置指示器，包括安装座，安装座的上端面设置有传感承压套管，安装座的下端面设置有连通承压套管，连通承压套管的另一端连通到阀体法兰，传感承压套管远离安装座的一端密封，传感承压套管的另一端通过安装座与连通承压套管连通，其中，还包括同时位于传感承压套管、安装座、连通承压套管、阀体法兰内的运动杆组件，所述运动杆组件包括连接杆，所述连接杆的下端部穿过阀体法兰延伸到阀体内随阀芯同步运动，所述连接杆的上端部内部密封设置有铁芯，连接杆的上端部延伸到传感承压套管内，所述传感承压套管开有环形槽，还包括绕制在传感承压套管上的传感线圈，传感线圈位于环形槽，所述传感承压套管的厚度大于或等于5mm，所述传感线圈在单位高度下的绕制匝数为8000-10000。

现有技术中，LVDT连续式位置指示器通常由连接杆、连接杆端部的铁芯、线圈组成。

在测量阀门开度时，传统的测量中，一般将阀门的开度采用一个装置反馈表达，然后将与该装置联动完成测量。而这种方式没有直接与阀芯连接，没有办法直接表征出阀芯真实开度情况。

同时还有一种直接将LVDT的驱动铁芯的连接杆直接与阀芯连接，但这种方式，由于介质的情况不同，为了避免对线圈、铁芯的损坏，一般采用的方法是隔离法，即将铁芯、线圈所在的测量部分与阀体之间形成隔离，使得流过阀体的介质不能进入到铁芯所在的感应空腔内，即采用动密封的方式将连接杆密封，连接杆只起到连接二者的作用。

在本发明中，由于本发明的阀是管控反应堆回路的，其介质是高温、高压、具有腐蚀性和具有辐射特性的气态物质，如果还采用上述动密封的方式则难以保证其有效的使用寿命，在此环境下，动密封常常失效。

本发明为了设计出适应上述特殊恶劣环境的阀门位置指示器，采用了上述结构组成，本发明创造性的提出了介质引导法，即阀门位置指示器与阀门连接视为一体，阀内的流体可以进入到阀门位置指示器内，在本发明中，阀体法兰与阀连接，连通承压套管将阀内部环境与传感承压套管环境连通起来，此时，连接杆能自由与阀芯连接，而整个连通环境可以视为一个盲孔，连接杆能自由的在该盲孔内滑动，此时，由于其环境与阀内部连通，因此传感承压套管和铁芯需要面临承压、抗热变形、耐腐蚀、耐辐照等问题，由于本发明采用LVDT传感器原理，铁芯的材质无法随意替换，因此为了解决上述问题，本发明创造性的提出将铁芯封装在一个具有承压、抗热变形、耐腐蚀、耐辐照的连接杆内即可，同时，采用至少5mm以上的传感承压套管制造，而传感承压套管厚度的增大，以及铁芯的密封封装，则会引起线圈感应衰减的问题，因此，本发明创造性将绕组紧密的绕制在传感承压套管上，同时增加单位绕组密度，即传感线圈在单位高度下的绕制匝数为8000-10000。因此，可以看出，本发明的运动部件为具有内部铁芯的连接杆，而该连接杆直接与阀芯联动，没有对连接杆进行任何密封或位置的限制，该连接杆自由度非常高，该位置指示器采用新的分体式结构设计，能够在高温高压条件下有效地开展工作，而这种分体是指线圈与传感承压套管分体，而传感承压套管、安装台、连通承压套管阀体法兰可以一体化制造。

在连接杆的上端部开孔，将铁芯放置到孔内，然后采用封头封堵孔后进行焊接密封。这种密封方法使得焊接缝能形成一个完整的环缝，具有良好的对称特性，在抗压、抗热变形等方面都能起到良好的抑制作用，避免焊缝裂开，对内部的铁芯造成损坏。

优选的，所述连接杆为耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐辐照的实心结构体。

优选的，安装座的上端面还设置有外罩，外罩通过紧固件与安装座连接，外罩与安装座之间还设置有密封件，其中所述传感承压套管位于外罩内。

同时，由于本发明的阀内是高温介质，传统结构中连接杆的导热作用下，还是会将大量的热量传导到线圈所在的区域，因此，导致传感器不能稳定工作或内部电子元器件直接损坏。而本发明存在连通承压套管，实际上是加长了连接杆的长度，且连通承压套管的存在，使得线圈所在的区域介质温度可以降低。

优选的，为了达到良好的降温，所述连通承压套管的外壁设置有散热翅片。

优选的，所述散热翅片为圆环形翅片，套设在连通承压套管的外壁上。

优选的，所述圆环形翅片的数目为6个。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

连通承压套管采用环形散热翅片结构，散热翅片外径越大，散热结构高度越高，温度降幅越大，传递到线圈部分（传感器本体）的温度越低，减少了对传感器内部电子元器件的影响。采用焊接封装的形式，将铁芯和阀门运动杆件组装成一体，简单可靠，完全隔离了介质对铁芯的腐蚀，大大延长了使用寿命。增加绕组密度，加大传感器感应能力，可以保证阀门承压套管在高压下的有效壁厚，降低了结构设计难度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

在附图中。

图1是连续式阀门位置指示器的系统框图。

图2是位置指示器结构示意图。

图3是铁芯和阀门运动杆件封装的结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：1.位置指示器，2.电气接头，3.信号电缆，4.变送器，5.数据采集端，6. 连通承压套管，7. 运动杆组件， 8. 密封件，9. 传感线圈，10. 外罩，11. 紧固件，12. 连接杆，13. 铁芯，14. 封头，15. 传感承压套管，16.安装座，17.阀体法兰，18.散热翅片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，本发明位置指示器1和电气连接件2、信号电缆3、变送器4及数据采集端5构成整套测量系统。位置指示器1获知阀门位置变化量，通过电气连接件2和信号电缆3实施信号传输，变送器4对输入信号进行转换和放大，最终通过数据采集端5实现数据的采集和处理。

如图2所示，一种连续式阀门位置指示器，即位置指示器1包括安装座16，安装座的上端面设置有传感承压套管15，安装座的下端面设置有连通承压套管6，连通承压套管6的另一端连通到阀体法兰17，传感承压套管15远离安装座16的一端密封，传感承压套管15的另一端通过安装座16与连通承压套管6连通，其中，还包括同时位于传感承压套管15、安装座、连通承压套管6、阀体法兰内的运动杆组件7，所述运动杆组件7包括连接杆12，所述连接杆12的下端部穿过阀体法兰17延伸到阀体内随阀芯同步运动，所述连接杆12的上端部内部密封设置有铁芯13，连接杆12的上端部延伸到传感承压套管15内，所述传感承压套管15开有环形槽，还包括绕制在传感承压套管15上的传感线圈9，传感线圈9位于环形槽，所述传感承压套管15的厚度大于或等于5mm，所述传感线圈9在单位高度下的绕制匝数为8000-10000。

现有技术中，LVDT连续式位置指示器通常由连接杆、连接杆端部的铁芯、线圈组成。

在测量阀门开度时，传统的测量中，一般将阀门的开度采用一个装置反馈表达，然后将与该装置联动完成测量。而这种方式没有直接与阀芯连接，没有办法直接表征出阀芯真实开度情况。

同时还有一种直接将LVDT的驱动铁芯的连接杆直接与阀芯连接，但这种方式，由于介质的情况不同，为了避免对线圈、铁芯的损坏，一般采用的方法是隔离法，即将铁芯、线圈所在的测量部分与阀体之间形成隔离，使得流过阀体的介质不能进入到铁芯所在的感应空腔内，即采用动密封的方式将连接杆密封，连接杆只起到连接二者的作用。

在本发明中，由于本发明的阀是管控反应堆回路的，其介质是高温、高压、具有腐蚀性和具有辐射特性的气态物质，如果还采用上述动密封的方式则难以保证其有效的使用寿命，在此环境下，动密封常常失效。

本发明为了设计出适应上述特殊恶劣环境的阀门位置指示器，采用了上述结构组成，本发明创造性的提出了介质引导法，即阀门位置指示器与阀门连接视为一体，阀内的流体可以进入到阀门位置指示器内，在本发明中，阀体法兰与阀连接，连通承压套管6将阀内部环境与传感承压套管15环境连通起来，此时，连接杆能自由与阀芯连接，而整个连通环境可以视为一个盲孔，连接杆能自由的在该盲孔内滑动，此时，由于其环境与阀内部连通，因此传感承压套管15和铁芯需要面临承压、抗热变形、耐腐蚀、耐辐照等问题，由于本发明采用LVDT传感器原理，铁芯的材质无法随意替换，因此为了解决上述问题，本发明创造性的提出将铁芯封装在一个具有承压、抗热变形、耐腐蚀、耐辐照的连接杆内即可，同时，采用至少5mm以上的传感承压套管制造，而传感承压套管厚度的增大，以及铁芯的密封封装，则会引起线圈感应衰减的问题，因此，本发明创造性将绕组紧密的绕制在传感承压套管上，最佳零间距的绕制在传感承压套管上，同时增加单位绕组密度，即传感线圈9在单位高度下的绕制匝数为8000-10000。因此，可以看出，本发明的运动部件为具有内部铁芯的连接杆，而该连接杆直接与阀芯联动，没有对连接杆进行任何密封或位置的限制，该连接杆自由度非常高，该位置指示器采用新的分体式结构设计，能够在高温高压条件下有效地开展工作，而这种分体是指线圈与传感承压套管分体，而传感承压套管、安装台、连通承压套管6阀体法兰可以一体化制造。

如图3所示，在连接杆12的上端部开孔，将铁芯13放置到孔内，然后采用封头14封堵孔后进行焊接密封。这种密封方法使得焊接缝能形成一个完整的环缝，具有良好的对称特性，在抗压、抗热变形等方面都能起到良好的抑制作用，避免焊缝裂开，对内部的铁芯造成损坏。

优选的，所述连接杆12为耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐辐照的实心结构体。

优选的，安装座的上端面还设置有外罩10，外罩10通过紧固件11与安装座连接，外罩10与安装座之间还设置有密封件8，其中所述传感承压套管位于外罩10内。

同时，由于本发明的阀内是高温介质，传统结构中连接杆的导热作用下，还是会将大量的热量传导到线圈所在的区域，因此，导致传感器不能稳定工作或内部电子元器件直接损坏。而本发明存在连通承压套管6，实际上是加长了连接杆的长度，且连通承压套管6的存在，使得线圈所在的区域介质温度可以降低。

优选的，为了达到良好的降温，所述连通承压套管的外壁设置有散热翅片18。

优选的，所述散热翅片18为圆环形翅片，套设在连通承压套管的外壁上。

优选的，所述圆环形翅片的数目为6个。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连续式阀门位置指示器，其特征在于：包括安装座（16），安装座的上端面设置有传感承压套管（15），安装座的下端面设置有连通承压套管（6），连通承压套管（6）的另一端连通到阀体法兰（17），传感承压套管（15）远离安装座（16）的一端密封，传感承压套管（15）的另一端通过安装座（16）与连通承压套管（6）连通，其中，还包括同时位于传感承压套管（15）、安装座、连通承压套管（6）、阀体法兰内的运动杆组件（7），所述运动杆组件（7）包括连接杆（12），所述连接杆（12）的下端部穿过阀体法兰（17）延伸到阀体内随阀芯同步运动，所述连接杆（12）的上端部内部密封设置有铁芯（13），连接杆（12）的上端部延伸到传感承压套管（15）内，所述传感承压套管（15）开有环形槽，还包括绕制在传感承压套管（15）上的传感线圈（9），传感线圈（9）位于环形槽，所述传感承压套管（15）的厚度大于或等于5mm，所述传感线圈（9）在单位高度下的绕制匝数为8000~10000。

2.根据权利要求1所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，密封设置有铁芯（13）的方式为：在连接杆（12）的上端部开孔，将铁芯（13）放置到孔内，然后采用封头（14）封堵孔后进行焊接密封。

3.根据权利要求1所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，所述连接杆（12）为耐高温、耐高压、耐腐蚀、耐辐照的实心结构体。

4.根据权利要求1所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，安装座的上端面还设置有外罩（10），外罩（10）通过紧固件（11）与安装座连接，外罩（10）与安装座之间还设置有密封件（8），其中所述传感承压套管位于外罩（10）内。

5.根据权利要求1所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，所述连通承压套管的外壁设置有散热翅片（18）。

6.根据权利要求5所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，所述散热翅片（18）为圆环形翅片，套设在连通承压套管的外壁上。

7.根据权利要求6所述的一种连续式阀门位置指示器，其特征在于，所述圆环形翅片的数目为6个。