CN109495987B - 一种电加热元件变形检测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电加热元件变形检测控制系统，其包括水循环系统控制单元、热屏蔽系统控制单元、辐射监测系统控制单元、热工测量系统监测单元和联锁控制单元；水循环系统控制单元用于对水循环系统的充水、排水、清洗进行控制，对回路水进行加热和温度控制；热屏蔽系统控制单元用于控制热屏蔽系统的阀门；辐射监测系统控制单元用于对水循环系统中的γ剂量和水样中的核素进行取样测量，然后通过综合计算判定燃料组件的破损状况；热工测量系统监测单元用于实时监测热工系统的流量、压力、温度、液位参数。本发明能够对水循环系统γ剂量的连续测量和对水样的核素分析中放射性核素的检测以及对检测值的综合计算，判断燃料组件是否存在破损。

Description

一种电加热元件变形检测控制系统

技术领域

本发明涉及电加热元件变形检查技术领域，具体涉及一种电加热元件变形检测控制系统。

背景技术

电加热元件变形检查设备是稳压器电加热元件更换维修的重要专用工具，用于对稳压器内部电加热元件表面损坏情况进行检查。电加热元件安装于稳压器下部，长时间使用易发生肿胀破裂，所以，需要对电加热元件进行变形检查，由于稳压器内部具有一定的放射性(不小于50mSv/h)，现行的电加热元件变形检查无法在隔离放射性污染保证检测人员安全的情况下对该电加热元件进行可靠的变形检查，这就造成了急需对电加热元件进行可靠检测和保证检测人员安全工作的矛盾现状。在这样的背景下，旨在保证检测系统工作人员安全工作的前提下，研制专用的检查系统完成对稳压器内部的电加热元件进行可靠性检查，是唯一可行的技术手段。

发明内容

针对上述背景技术中的问题，本发明提出了一种构思合理，能够对罐内燃料组件的温度、系统压力、流量和液位参数集中显示，通过对水循环系统γ剂量的连续测量和对水样的核素分析中放射性核素的检测并对检测值的综合计算，最终判断燃料组件是否存在破损的电加热元件变形检测控制系统。

本发明的技术方案如下：

上述的电加热元件变形检测控制系统，包括水循环系统控制单元、热屏蔽系统控制单元、辐射监测系统控制单元、热工测量系统监测单元和联锁控制单元；

所述水循环系统控制单元用于对水循环系统的充水、排水、清洗进行控制，对水循环系统的回路水进行加热和温度控制；

所述热屏蔽系统控制单元用于控制热屏蔽系统的阀门，实现压缩空气的注入；

所述辐射监测系统控制单元用于对水循环系统中的γ剂量和水样中的核素进行取样测量，然后通过综合的计算判定燃料组件的破损状况；

所述热工测量系统监测单元用于实时监测热工系统的流量、压力、温度、液位参数；

所述联锁控制单元用于控制以PLC为核心的控制器实现设备的逻辑和联锁关系。

所述电加热元件变形检测控制系统，其中：所述水循环系统控制单元包括水循环充水控制模块、水循环排水控制模块、系统清洗控制模块和回路水温控制模块；

所述水循环充水控制模块用于控制水循环泵的启停操作和指示、控制水循环入口阀门的开启和控制水循环泵的打开；

所述水循环排水控制模块用于在水循环系统完成水循环流程后控制排水阀门打开并启动水循环泵排出积存的水；

所述系统清洗控制模块用于控制水循环入口阀门、水循环排水阀门和水循环泵的打开，使水流反复清洗整个水循环系统，以待下一次的检测使用；

所述回路水温控制模块用于控制水循环系统中的电加热器的打开或关闭，来控制水循环时的回路水温，实现破损组件中放射性核素的加速释放。

所述电加热元件变形检测控制系统，其中：所述热屏蔽系统控制单元包括注入压缩空气控制模块；所述注入压缩空气控制模块用于控制热屏蔽系统从检查罐内筒和外桶之间的双层腔上方注入压缩空气，使破损元件检查罐里面的水从检查罐底座挤入水池中，以实现检查罐内筒里的燃料元件和水的温度改变。

所述电加热元件变形检测控制系统，其中：所述辐射监测系统控制单元包括直接测量控制模块和取样测量控制模块；所述直接测量控制模块用于控制和读取辐射监测系统中在线探测探头对水循环系统的γ剂量的连续测量；所述取样测量控制模块用于控制和读取辐射监测系统中在线探测探头对水样的核素分析中放射性核素的检测，通过对检测值的综合计算，以最终判断燃料组件是否存在破损。

所述电加热元件变形检测控制系统，其中：所述热工测量系统监测单元包括流量监测模块、压力监测模块、温度监测模块和液位监测模块；所述流量监测模块用于对水循环系统中的注水量和排水量进行实时监测；所述压力监测模块用于对水循环系统中的压强进行准确监测；所述温度监测模块用于对水循环系统循环工作时的内部温度进行准确反馈和监测；所述液位监测模块用于监测水循环系统中的储水箱的液位是否超出极限位置。

所述电加热元件变形检测控制系统，其中，所述检查系统的检查流程为：首先进行系统准备，在系统准备完成后打开检查罐盖子，放入燃料元件，关上检查罐盖子，此时检查系统处于待检测状态；然后，进行检查罐检漏，保证检查罐完全密封后，投入电加热器，检查罐内温度稳定在70±2℃后运行水循环系统30分钟；接着在水循环系统运行30分钟后切除电加热器，完成取水样，并对所取的样品进行检测，使用直接检测和取样检测判断燃料组件是否存在破损；最后检测完成后，进行系统酸洗并停止系统工作。

有益效果：

本发明电加热元件变形检测控制系统构思合理，操作简单，能够对罐内燃料组件的温度、系统压力、流量和液位参数集中显示，在隔离放射性损害的前提下，对电热元件的检查不具有人为损害，通过对水循环系统γ剂量的连续测量和对水样的核素分析中放射性核素的检测并对检测值的综合计算，最终判断燃料组件是否存在破损。

本发明电加热元件变形检测控制系统是在无损的情况下检查乏燃料元件是否有破损情况，对于待测乏燃料元件没有损坏的危险，对于检查结果显示和分析为无破损情况的乏燃料元件可以继续使用。

本发明电加热元件变形检测控制系统在测量过程中，隔绝放射性损害，对于操作人员和检测人员无损伤。

附图说明

图1为本发明电加热元件变形检测控制系统的结构树形图；

图2为电加热元件变形检测系统的检测流程图；

图3为电加热元件变形检测系统的结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明电加热元件变形检测控制系统，用于实时控制电加热元件变形检测系统(如图3所示)且包括水循环系统控制单元1、热屏蔽系统控制单元2、辐射监测系统控制单元3、热工测量系统监测单元4和联锁控制单元5。

该水循环系统控制单元1用于对水循环系统的充水、排水、清洗进行控制，对水循环系统的回路水进行加热和温度控制；其中，该水循环系统控制单元1包括水循环充水控制模块11、水循环排水控制模块12、系统清洗控制模块13和回路水温控制模块14；该水循环充水控制模块11用于控制水循环泵的启停操作和指示以及控制水循环入口阀门的开启；该水循环充水控制模块11通过控制开启水循环入口阀门，使水从检查罐上方的进水口进入后再向下，通过控制打开水循环泵，实现快速搅动与被检查的燃料组件相接触的水，使可能释放出来的裂变产物更均匀；该水循环排水控制模块12用于在水循环系统完成水循环流程后控制排水阀门打开并启动水循环泵排出积存的水；该系统清洗控制模块13用于控制水循环入口阀门、水循环排水阀门和水循环泵的打开，使水流反复清洗整个水循环系统，以待下一次的检测使用；该回路水温控制模块14用于控制水循环系统中的电加热器的打开或关闭，来控制水循环时的回路水温，实现破损组件中放射性核素的加速释放。水循环系统的作用是让水从检查罐上方的进水口进入后再向下，快速搅动与被检查的燃料组件相接触的水，使可能释放出来的裂变产物更均匀，并通过加热方式加速破损组件中放射性核素的释放，然后获取有效水样。

该热屏蔽系统控制单元2用于控制热屏蔽系统的阀门，实现压缩空气的注入，注入压缩空气的时间愈长，水位下降愈低，检查罐内筒和池水之间的热屏蔽就愈好；其中，该热屏蔽系统控制单元2包括注入压缩空气控制模块21；该注入压缩空气控制模块21用于控制热屏蔽系统从检查罐内筒和外桶之间的双层腔(又称容器)上方注入压缩空气，使破损元件检查罐里面的水从检查罐底座挤入水池中，改变检查罐内筒里的燃料元件和水的温度。

该辐射监测系统控制单元3用于对水循环系统中可能由破损元件释放的γ剂量和水样中的核素进行取样测量，然后通过综合的计算判定燃料组件的破损状况；其中，该辐射监测系统控制单元3包括直接测量控制模块31和取样测量控制模块32；该直接测量控制模块31用于控制和读取辐射监测系统中在线探测探头对水循环系统γ剂量的连续测量；该取样测量控制模块32用于控制和读取辐射监测系统中的在线探测探头对水样的核素分析中¹³⁷Cs、¹³¹I等放射性核素的检测，通过对检测值的综合计算，最终判断燃料组件是否存在破损。

该热工测量系统监测单元4用于监测热工系统的流量、压力、温度、液位参数；其中，该热工测量系统监测单元4包括流量监测模块41、压力监测模块42、温度监测模块43和液位监测模块44；该流量监测模块41用于对水循环系统中的注水和排水量进行实时监测；该压力监测模块42用于对水循环系统中的压强进行准确监测；该温度监测模块43用于对水循环系统循环工作时的内部温度进行准确反馈和监测；该液位监测模块44用于监测水循环系统中的储水箱中的液位是否超出极限位置；为满足相关参数的监测要求，在热工测量系统中相应位置设置2个温度测点、2个压力测点、1个流量测点。

该联锁控制单元5用于控制以PLC为核心的控制器实现设备的逻辑、联锁关系。系统准备时，各监测仪表工作正常无异常读数时，电气系统提示去离子水系统、压缩空气系统可用等方可打开检查罐放入元件；检查罐监测读数正常时，电气系统确认检查罐密封后，电加热器方可处于准备开启状态；水循环系统充水时，电气系统监测排水电磁阀处于关闭状态方可处于待工作状态；水循环系统排水时，气系统监测排水电磁阀处于开启状态方可处于待工作状态；回路水温控制模块14监测到水循环系统超出预设温度时，自动关闭电加热器。

如图2所示，电加热元件变形检测系统的检测过程包括系统准备、检查罐检漏、放入元件、系统取样、热屏蔽充气、系统在70℃时稳态运行、乏燃料元件破损检查(直接检测和取样检测)、取出元件、系统酸洗、系统停止等；系统准备包括相对应的仪表和电气系统、确认去离子水系统、压缩空气系统可用。

如图3所示，电加热元件变形检测系统的具体检测流程为：首先进行系统准备，系统准备完成后打开检查罐盖子，放入燃料元件，关上检查罐盖子，此时系统处于待检测状态；然后进行检查罐检漏，保证检查罐完全密封后，投入电加热器，检查罐内温度稳定在70±2℃后运行水循环系统30分钟；接着在水循环系统运行30分钟后切除电加热器，完成取水样，并对所取的样品进行检测，使用直接检测和取样检测判断燃料组件是否存在破损；最后检测完成后，进行系统酸洗并停止系统工作。

本发明构思合理，操作简单，能够对罐内燃料组件的温度、系统压力、流量和液位参数集中显示，通过对检测值的综合计算，最终判断燃料组件是否存在破损。

Claims (6)

1.一种电加热元件变形检测控制系统，其特征在于：所述电加热元件变形检测控制系统包括水循环系统控制单元、热屏蔽系统控制单元、辐射监测系统控制单元、热工测量系统监测单元和联锁控制单元；

所述水循环系统控制单元用于对水循环系统的充水、排水、清洗进行控制，对水循环系统的回路水进行加热和温度控制；

所述热屏蔽系统控制单元用于控制热屏蔽系统的阀门，实现压缩空气的注入；

所述辐射监测系统控制单元用于对水循环系统中的γ剂量和水样中的核素进行取样测量，然后通过综合的计算判定燃料组件的破损状况；

所述热工测量系统监测单元用于实时监测热工系统的流量、压力、温度、液位参数；

所述联锁控制单元用于控制以PLC为核心的控制器实现设备的逻辑和联锁关系。

2.如权利要求1所述的电加热元件变形检测控制系统，其特征在于：所述水循环系统控制单元包括水循环充水控制模块、水循环排水控制模块、系统清洗控制模块和回路水温控制模块；

所述水循环充水控制模块用于控制水循环泵的启停操作和指示、控制水循环入口阀门的开启和控制水循环泵的打开；

所述水循环排水控制模块用于在水循环系统完成水循环流程后控制排水阀门打开并启动水循环泵排出积存的水；

所述系统清洗控制模块用于控制水循环入口阀门、水循环排水阀门和水循环泵的打开，使水流反复清洗整个水循环系统，以待下一次的检测使用；

所述回路水温控制模块用于控制水循环系统中的电加热器的打开或关闭，来控制水循环时的回路水温，实现破损组件中放射性核素的加速释放。

3.如权利要求1所述的电加热元件变形检测控制系统，其特征在于：所述热屏蔽系统控制单元包括注入压缩空气控制模块；所述注入压缩空气控制模块用于控制热屏蔽系统从检查罐内筒和外桶之间的双层腔上方注入压缩空气，使破损元件检查罐里面的水从检查罐底座挤入水池中，以实现检查罐内筒里的燃料元件和水的温度改变。

4.如权利要求1所述的电加热元件变形检测控制系统，其特征在于：所述辐射监测系统控制单元包括直接测量控制模块和取样测量控制模块；所述直接测量控制模块用于控制和读取辐射监测系统中在线探测探头对水循环系统的γ剂量的连续测量；所述取样测量控制模块用于控制和读取辐射监测系统中在线探测探头对水样的核素分析中放射性核素的检测，通过对检测值的综合计算，以最终判断燃料组件是否存在破损。

5.如权利要求1所述的电加热元件变形检测控制系统，其特征在于：所述热工测量系统监测单元包括流量监测模块、压力监测模块、温度监测模块和液位监测模块；所述流量监测模块用于对水循环系统中的注水量和排水量进行实时监测；所述压力监测模块用于对水循环系统中的压强进行准确监测；所述温度监测模块用于对水循环系统循环工作时的内部温度进行准确反馈和监测；所述液位监测模块用于监测水循环系统中的储水箱的液位是否超出极限位置。

6.如权利要求1所述的电加热元件变形检测控制系统，其特征在于，所述电加热元件变形检测控制系统的检查流程为：首先进行系统准备，在系统准备完成后打开检查罐盖子，放入燃料元件，关上检查罐盖子，此时检查系统处于待检测状态；然后，进行检查罐检漏，保证检查罐完全密封后，投入电加热器，检查罐内温度稳定在70±2℃后运行水循环系统30分钟；接着在水循环系统运行30分钟后切除电加热器，完成取水样，并对所取的样品进行检测，使用直接检测和取样检测判断燃料组件是否存在破损；最后检测完成后，进行系统酸洗并停止系统工作。

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