CN111255701A - 核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置及测量方法 - Google Patents

核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置及方法，测量装置的内部设置有测量腔，测量腔与测量装置的泄漏间隙连通，泄漏间隙连接有进液管；测量腔上设置有节流孔，节流孔连通测量腔与测量装置的内部空间；还包括排液管和液位计，排液管连通测量装置内部，液位计安装在测量装置上，液位计用于测量所述测量腔中的流体的高度H。测量方法包括步骤一：将测量装置安装在低压流量泄漏管线上；步骤二：利用液位计测得测量腔中泄漏流体的高度H；步骤三：根据高度H计算泄漏流体的流量Q。本发明能够将间断不连续的泄漏流体转化为流经节流孔的稳定、连续的流体，并采用纯硬件电路实现测量功能，保证了响应时间和测量精度、提高了可靠性。

Description

核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及核电厂反应堆冷却剂系统过程测量领域，具体涉及一种核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置以及测量方法。
背景技术
在核电厂中，轴封泵被广泛地应用于反应堆冷却剂系统中作为主泵，主泵的低压泄漏流量是监测主泵是否正常运行的重要参数。当泄漏流量超过警戒值时，意味着主泵密封已经发生磨损或损坏，会触发相应报警，最终导致主泵停运。
主泵在正常运行状态下，低压泄漏流量非常小，约为3～10L/h，依靠传统的流量测量仪表无法精确测出该流量值，不能很好满足核电厂对该测量参数的测量要求。为了解决低流量的泄漏问题，部分核电厂采用在泄漏管路上设置超声波探头的方法，以利用超声波测量主泵的泄漏量。
然而，超声波测量需要设置精密的电子元件、处理模块，在核电厂的辐照环境下，精密的电子元件和处理模块容易损坏，在长时间使用后容易出现测量结果不准确，甚至无法进行测量的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于核电厂的轴封泵的低压泄漏流量测量装置及测量方法，以解决现有技术在辐照环境下进行长时间测量后，精密的电子元件、处理模块损坏所导致的测量结果不准确、甚至无法测量的问题。
现有技术中，超声波测量虽然能够测量主泵低压流量管线的泄漏流量，但一方面由于辐照环境容易损坏精密电子元器件，另一方面泄漏流量时断时续，这类小而间断的流量信号很难直接通过测量仪表真实测得，因此传统的测量方法的测量结果不准确且维修成本高，不能很好地满足核电厂的使用需求。
为了解决上述问题，本发明改变了泄漏流体的测量方式，通过在主泵的低压流量管线上设置测量装置，将泄漏管线上本身间断不连续的流体转换成流经节流孔的稳定连续流体，并利用液位计获得泄漏流体的液位高度H后，经计算获得与液位高度H一一对应的泄漏流量。
本发明通过下述技术方案实现：
核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，轴封泵的低压泄漏管线上安装有流量测量装置，所述流量测量装置内部设置有测量腔，所述测量腔与流量测量装置的泄漏间隙连通，所述泄漏间隙连接有进液管；测量腔上设置有节流孔，所述节流孔连通测量腔与流量测量装置的内部空间；还包括排液管和液位计，所述排液管连通流量测量装置内部，所述液位计安装在流量测量装置上，所述液位计用于测量所述测量腔中的流体的高度H。
具体地，在流量测量装置内设置测量腔，测量腔用于容纳泄漏流体。测量腔与测量装置的泄漏间隙连通。该泄漏间隙位于密封侧，本领域技术人员应当理解，该泄漏间隙在泵体上出现的位置一定。泄漏间隙与进液管连通，使得泄漏流体能够依次通过进液管、泄漏间隙进入至测量腔内。
测量腔上还设置有节流孔，该节流孔的半径r固定且已知。优选地，所述节流孔位于测量腔的侧壁上，节流孔连通测量腔和测量装置的内部空间，使得泄漏流体达到节流孔的高度后，能够通过节流孔从测量腔中流入至测量装置的内部空间。测量装置内部空间通过流道与排液管连通，使得测量装置内部空间中的泄漏流体能够通过排液管排出。
在测量装置上还安装有液位计，所述液位计为现有技术，本技术方案利用所述液位计测得测量腔内部泄漏流体的液位高度H，并根据高度H计算泄漏流量Q。
泄漏流量Q的计算公式为：Q＝A·v。其中，A为节流孔的截面积，v为节流孔处流体的流速。进一步地，节流孔处流体的流速
Figure BDA0002378037290000021
因此泄漏流量Q的计算公式为：
Figure BDA0002378037290000022
其中，r为节流孔的半径，g为重力加速度，H为测量腔中泄漏流体的高度。
由于节流孔的半径r已知，因此泄漏流体的高度H与泄漏流量Q的值一一对应。
本发明的使用原理为：泄漏流体通过进液管、泄漏间隙进入测量腔后在测量腔中堆积，待液位超过节流孔的高度后，泄漏流体从节流孔中泄漏至测量装置的内部空间，并最终从排液管排出。在上述过程中，泄漏流体在测量腔中的高度H可以通过液位计的测量杆测得，之后利用测得的高度H和已知的节流孔半径r即可求得泄漏流量Q。
由此可见，通过上述设置能够将间断不连续的泄漏流体转化为流经节流孔的稳定、连续的流体，之后通过液位计计算液位高度即能够直接计算泄漏流量，避免了采用传统流量计直接测量时所引入的流量损失，提高了测量的精度，而且采用纯硬件电路实现测量功能，不仅保证了响应时间和测量精度、提高了可靠性，而且无需额外的处理单元便可实现对泄漏流量的测量，避免了传统方法中辐照环境对处理单元中电子元件的损伤。另外，该测量装置由于引入的精密电子元件少，在辐照环境中的抗干扰能力更强，能够很好适用于核电厂辐照环境。不仅如此，测量装置和处理装置采用一体式设计，结构精简，减少安装空间。
进一步地，所述节流孔的直径为0.5～2.0cm。优选地，所述节流孔的直径为1cm。
进一步地，所述液位计安装于测量装置的顶部。
进一步地，所述液位计包括测量杆，所述测量杆竖直向下延伸至测量腔中。
本发明还提供基于上述任一种测量装置的测量方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将测量装置安装在低压流量泄漏管线上；
将进液管、排液管分别与低压流量泄漏管线的进液管路和排液管路连接，使得间断不连续的泄漏流体经过泄漏间隙进入至测量腔中。当泄漏流体堆积到一定高度后，便从测量腔侧壁上开设的节流孔中连续、稳定的排出。
步骤二：利用液位计测得测量腔中泄漏流体的高度H；
步骤三：根据高度H计算泄漏流体的流量Q。
所述泄漏流量Q的计算公式为：
Figure BDA0002378037290000031
其中，r为节流孔的半径，g为重力加速度，H为测量腔中泄漏流体的高度。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明能够将间断不连续的泄漏流体转化为流经节流孔的稳定、连续的流体，之后通过液位计计算液位高度即能够直接计算泄漏流量，避免了采用传统流量计直接测量时所引入的流量损失，提高了测量的精度；
2、本发明采用纯硬件电路实现测量功能，不仅保证了响应时间和测量精度、提高了可靠性，而且无需额外的处理单元便可实现对泄漏流量的测量，避免了传统方法中辐照环境对处理单元中电子元件的损伤；
3、本发明由于引入的精密电子元件少，在辐照环境中的抗干扰能力更强，能够很好适用于核电厂辐照环境；
4、本发明测量装置和处理装置采用一体式设计，结构精简，减少安装空间。
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为本发明具体实施例的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-流量测量装置，2-测量腔，3-进液管，4-排液管，5-流体液位，6-液位计，7-测量杆，8-节流孔，9-泄漏间隙。
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，下面结合实施例和附图，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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保护范围的限制。
此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。
实施例1：
如图1所示的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，轴封泵的低压泄漏管线上安装有流量测量装置1，所述流量测量装置1内部设置有测量腔2，所述测量腔2与流量测量装置1的泄漏间隙9连通，所述泄漏间隙9连接有进液管3；测量腔2上设置有节流孔(8)，所述节流孔8连通测量腔2与流量测量装置1的内部空间；还包括排液管4和液位计6，所述排液管4连通流量测量装置1内部，所述液位计6安装在流量测量装置1上，所述液位计(6)用于测量所述测量腔2中的流体的高度H。
在部分实施例中，所述节流孔8位于测量腔2的侧壁上。
在部分实施例中，所述节流孔8的直径为0.5～2.0cm。
在部分实施例中，所述液位计6安装于泵体1的顶部。
在部分实施例中，如图1所示，所述液位计6包括测量杆7，所述测量杆7竖直向下延伸至测量腔2中。
本实施例能够将间断不连续的泄漏流体转化为流经节流孔的稳定、连续的流体，之后通过液位计计算液位高度即能够直接计算泄漏流量，避免了采用传统流量计直接测量时所引入的流量损失，提高了测量的精度。
实施例2：
采用上述实施例中任一种测量装置的测量方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：将测量装置安装在低压流量泄漏管线上；
步骤二：利用液位计6测得测量腔2中泄漏流体的高度H；
步骤三：根据高度H计算泄漏流体的流量Q；
其中，步骤三中所述泄漏流量Q的计算公式为：
Figure BDA0002378037290000051
其中，r为节流孔的半径，g为重力加速度，H为测量腔中泄漏流体的高度。
本实施例采用纯硬件电路实现测量功能，不仅保证了响应时间和测量精度、提高了可靠性，而且无需额外的处理单元便可实现对泄漏流量的测量，避免了传统方法中辐照环境对处理单元中电子元件的损伤。不仅如此，由于引入的精密电子元件少，在辐照环境中的抗干扰能力更强，能够很好适用于核电厂辐照环境。
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.核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，其特征在于，轴封泵的低压泄漏管线上安装有流量测量装置(1)，所述流量测量装置(1)内部设置有测量腔(2)，所述测量腔(2)与流量测量装置(1)的泄漏间隙(9)连通，所述泄漏间隙(9)连接有进液管(3)；测量腔(2)上设置有节流孔(8)，所述节流孔(8)连通测量腔(2)与流量测量装置(1)的内部空间；还包括排液管(4)和液位计(6)，所述排液管(4)连通流量测量装置(1)内部，所述液位计(6)安装在流量测量装置(1)上，所述液位计(6)用于测量所述测量腔(2)中的流体的高度H。
2.根据权利要求1所述的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，其特征在于，所述节流孔(8)位于测量腔(2)的侧壁上。
3.根据权利要求1或2所述的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，其特征在于，所述节流孔(8)的直径为0.5～2.0cm。
4.根据权利要求1所述的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，其特征在于，所述液位计(6)安装于流量测量装置(1)的顶部。
5.根据权利要求1或4所述的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量装置，其特征在于，所述液位计(6)包括测量杆(7)，所述测量杆(7)竖直向下延伸至测量腔(2)中。
6.核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量方法，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述的测量装置，所述方法包括以下步骤：
步骤一：将测量装置安装在低压流量泄漏管线上；
步骤二：利用液位计(6)测得测量腔(2)中泄漏流体的高度H；
步骤三：根据高度H计算泄漏流体的流量Q。
7.根据权利要求6所述的核电厂用轴封泵的低压泄漏流量测量方法，其特征在于，步骤三中所述泄漏流量Q的计算公式为：
Figure FDA0002378037280000011
其中，r为节流孔的半径，g为重力加速度，H为测量腔中泄漏流体的高度。
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