CN109524133A - 一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法 - Google Patents

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孙旭
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崔冀
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Abstract

本发明属于核电厂管道冷冻技术领域，具体涉及一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法，包括：夹具、若干夹具进口、若干夹具出口、夹具外壁、端封板、温度传感器井、夹具内壁和温度传感器；所述夹具的夹具外壁设置有夹具进口和夹具出口；所述夹具内壁上开有温度传感器井，温度传感器井内设置有温度传感器；所述内壁与夹具外壁两端通过端封板焊接连接，所述夹具内部为中空结构。

Description

一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法
技术领域
本发明属于核电厂管道冷冻技术领域，具体涉及一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法。
背景技术
核电厂机组运行的特殊性，机组安全稳定运行对于核电站至关重要，但在机组运行期间可能出现设备故障，机组停机维修将造成不必要的经济成本，或处理设备需要将系统介质排空，但核电站的某些系统(如一回路硼酸溶液)存在一定的放射性，无法将系统介质排空，为满足这些设备的维护和维修需要，寻求一种隔离手段用以补偿运行隔离的不足，冰塞是通过冷媒对管道进行冷冻，使管道内的介质形成冰柱，将冰柱作为隔离边界，液氮冰塞夹具是冰塞工作中的核心设备，是液氮与管道进行热交换的媒介，可以在机组不停机、系统不排空条件下实现设备维修。
目前某核电站主要的冰塞手段有：电冰塞、冷媒冰塞(液氮、液态二氧化碳)，冷媒冰塞中的液氮冰塞是一种更有效的冰塞方式，因为液氮从液氮杜瓦管出口的气化温度可以到达-196℃，当液氮接触管壁时，能很快对管道内介质冷却，形成冰堵时间很短。但液氮冰塞也存在缺点，一是液氮在管壁停留的时间短、气化快，造成液氮损耗较快；二，液氮气化释放到环境，造成环境的氮含量升高，引起氮气中毒，氮气具有非常高的毒性的一种物质，通过吸入与皮肤接触使人中毒，其对人们的眼睛和呼吸系统有刺激作用，重度中毒的人会出现肺水肿，可发生昏迷或休克、窒息，甚至危害生命。核电站工作环境大部分属于受限空间，在这种环境中进行冰塞作业时，环境内的氮含量升高，增加了人员中毒风险。
发明内容
本发明目的是针对上述现有技术的不足提供一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法，用于解决现有技术中液氮冰塞夹具液氮在管壁停留时间短、气化快、液氮损耗较快，液氮易释放到环境引起氮气中毒的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种核电厂液氮冰塞装置，包括：夹具、若干夹具进口、若干夹具出口、夹具外壁、端封板、温度传感器井、夹具内壁和温度传感器；所述夹具的夹具外壁设置有夹具进口和夹具出口；所述夹具内壁上开有温度传感器井，温度传感器井内设置有温度传感器；所述内壁与夹具外壁两端通过端封板焊接连接，所述夹具内部为中空结构。
所述夹具外部整体呈C字型结构；夹具数量为两个，两个夹具镜像对称放置。
所述每个夹具的夹具外壁上、下端分别设置有一个夹具进口和一个夹具出口；所述夹具进口和夹具出口均与夹具内部连通；夹具进口连接液氮储罐，夹具出口连接金属软管。
所述夹具进口和夹具出口数量均为两个。
所述夹具、夹具进口和夹具出口均为不锈钢材质。
一种如上所述的核电厂液氮冰塞装置的冰塞控制方法，包括如下步骤：
步骤一：将夹具安装在管道上，夹具进口连接液氮气瓶，夹具出口连接金属软管，并将金属软管引到室外或通风良好的场所；
步骤二：开启氮气瓶，将液氮输送到夹具内部，液氮在夹具的内部腔室内充分气化吸热，通过夹具内壁与管道进行热交换，对管壁进行冷却。
步骤三：通过温度传感器井内的温度传感器测量管壁的温度，将温度信号传递给冰塞控制系统，控制系统对接收的温度数据进行分析，发出命令调节液氮瓶出口的调节阀，从而控制冰塞过程。
本发明具有以下有益效果：
本发明设计的液氮冰塞装置是对称的两瓣式结构，内部是密封的空腔，是液氮气化的区域，空腔体积可以根据不同的要求自主设计，夹具设计有一个进口和一个出口，进口连接液氮储罐，出口连接金属软管，工作人员可以根据现场情况，将出口金属软管放置在安全环境，如室外、或通风良好环境。
冰塞夹具整体采用奥氏体不锈钢板组焊拼接，由于核电站一回路大部分管道材质为不锈钢，因此采用不锈钢制作冰塞夹具，可以避免腐蚀管道，而且不锈钢材料较轻，使用方便；根据试验和多次的现场实践经验，不锈钢材质的耐冷脆性能良好。我们根据不同的管道规格，分别设计DN50、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200共6种规格，夹具内壁尺寸根据管道外壁设计，使夹具与管道充分贴合，增大传热面积。冰塞夹具内壁设计有“热井”，温度传感器可以预埋在热井内，通过胶带固定，将冰塞夹具与温度传感器隔绝。
附图说明
图1是本发明所设计的一种核电厂液氮冰塞装置结构示意图；
图2是本发明所设计的一种核电厂液氮冰塞装置剖面图；
图3是本发明所设计的一种核电厂液氮冰塞装置内壁结构示意图；
图4是本发明所设计的一种核电厂液氮冰塞装置冰塞控制方法示意图；
图5是本发明所设计的一种核电厂液氮冰塞装置内液氮流向示意图。
其中，1.夹具进口；2.夹具出口；3.夹具外壁；4.端封板；5.温度传感器井；6.夹具内壁；7-温度传感器；8-夹具。
具体实施方式
下面对本发明技术进行进一步描述：
如图1和5所示，一种核电厂液氮冰塞装置，包括：夹具8、若干夹具进口1、若干夹具出口2、夹具外壁3、端封板4、温度传感器井5、夹具内壁6和温度传感器7；所述夹具8的夹具外壁3设置有夹具进口1和夹具出口2；所述夹具内壁6上开有温度传感器井5，温度传感器井5内设置有温度传感器7；所述内壁6与夹具外壁3两端通过端封板4焊接连接，所述夹具8内部为中空结构。
所述夹具8外部整体呈C字型结构；夹具8数量为两个，两个夹具8镜像对称放置。
所述每个夹具8的夹具外壁3上、下端分别设置有一个夹具进口1和一个夹具出口2；所述夹具进口1和夹具出口2均与夹具8内部连通；夹具进口1连接液氮储罐，夹具出口2连接金属软管。
所述夹具进口1和夹具出口2数量均为两个。
所述夹具8、夹具进口1和夹具出口2均为不锈钢材质。
一种如上所述的核电厂液氮冰塞装置的冰塞控制方法，包括如下步骤：
步骤一：将夹具8安装在管道上，夹具进口1连接液氮气瓶，夹具出口2连接金属软管，并将金属软管引到室外或通风良好的场所；
步骤二：开启氮气瓶，将液氮输送到夹具8内部，液氮在夹具8的内部腔室内充分气化吸热，通过夹具内壁6与管道进行热交换，对管壁进行冷却。
步骤三：通过温度传感器井5内的温度传感器7测量管壁的温度，将温度信号传递给冰塞控制系统，控制系统对接收的温度数据进行分析，发出命令调节液氮瓶出口的调节阀，从而控制冰塞过程。
冰塞控制过程需要实时监控管壁温度和夹具内壁6温度，利用两者的温度差对比，评估冰塞的效果，由于夹具8与管道贴合紧密，测量夹具8的温度传感器可能会受夹具的干扰，造成测量误差较大。为解决这一问题，冰塞夹具8内壁设计有温度传感器井5，温度传感器7可以预埋在温度传感器井5内，通过胶带固定，将夹具8与温度传感器7隔绝。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (6)

1.一种核电厂液氮冰塞装置，其特征在于，包括：夹具(8)、若干夹具进口(1)、若干夹具出口(2)、夹具外壁(3)、端封板(4)、温度传感器井(5)、夹具内壁(6)和温度传感器(7)；所述夹具(8)的夹具外壁(3)设置有夹具进口(1)和夹具出口(2)；所述夹具内壁(6)上开有温度传感器井(5)，温度传感器井(5)内设置有温度传感器(7)；所述内壁(6)与夹具外壁(3)两端通过端封板(4)焊接连接，所述夹具(8)内部为中空结构。
2.如权利要求1所述的一种核电厂液氮冰塞装置，其特征在于：所述夹具(8)外部整体呈C字型结构；夹具(8)数量为两个，两个夹具(8)镜像对称放置。
3.如权利要求2所述的一种核电厂液氮冰塞装置，其特征在于：所述每个夹具(8)的夹具外壁(3)上、下端分别设置有一个夹具进口(1)和一个夹具出口(2)；所述夹具进口(1)和夹具出口(2)均与夹具(8)内部连通；夹具进口(1)连接液氮储罐，夹具出口(2)连接金属软管。
4.如权利要求3所述的一种核电厂液氮冰塞装置，其特征在于：所述夹具进口(1)和夹具出口(2)数量均为两个。
5.如权利要求4所述的一种核电厂液氮冰塞装置，其特征在于：所述夹具(8)、夹具进口(1)和夹具出口(2)均为不锈钢材质。
6.一种如权利要求1至5所述的任一核电厂液氮冰塞装置的冰塞控制方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将夹具(8)安装在管道上，夹具进口(1)连接液氮气瓶，夹具出口(2)连接金属软管，并将金属软管引到室外或通风良好的场所；
步骤二：开启氮气瓶，将液氮输送到夹具(8)内部，液氮在夹具(8)的内部腔室内充分气化吸热，通过夹具内壁(6)与管道进行热交换，对管壁进行冷却。
步骤三：通过温度传感器井(5)内的温度传感器(7)测量管壁的温度，将温度信号传递给冰塞控制系统，控制系统对接收的温度数据进行分析，发出命令调节液氮瓶出口的调节阀，从而控制冰塞过程。
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