CN112802618A - 一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺 - Google Patents

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谭进
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甘万忺
夏崧浩
马金水
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王颖
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Abstract

一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，涉及核电厂设备检修检测领域。本发明通过爆破阀检修系统实现，工艺包括：步骤S01，构建爆破阀检修系统。步骤S02，开始形成冰塞，控制液氮瓶向冰塞夹套输送液氮，使得管道处形成冰塞。控制期间，通过温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息来调节液氮输送量。步骤S03，冰塞形成检测，根据温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息，以及爆破阀拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，说明冰塞已形成。步骤S04，拆除爆破阀并安装封堵装置后，关闭液氮瓶供液。本发明可以更全面地监控管道是否存在例如裂纹、过压等问题并及时解决，准确监测管道是否已经实现冰塞，且减少冰塞失效的风险。

Description

一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺
技术领域
本发明涉及核电厂设备检修检测领域，尤其是涉一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺。
背景技术
第三代压水堆核电厂共在自动卸压系统、低压安注以及安全壳再循环等RCS和PXS系统上设置了12台爆破阀，其中4台为ADS第四级14英寸爆破阀，4台安全壳再循环管线8英寸爆破阀，4台IRWST注入管线8英寸爆破阀，这些阀门主要是在事故工况下执行安全相关功能，每个换料周期需对每个类别的爆破阀分别抽取1台进行解体检查项目，由于该段管道在电厂换料大修期间无法正常隔离，且系统存在放射性，故需设计开发可靠的隔离装置及相关隔离工艺方能在系统不排空的条件下实现设备检修工作，降低隔离不当导致一回路放射性介质泄露的风险。目前核电站主要用到的是隔离手段是液氮冰塞，但是液氮冰塞也存在冰塞失效、损伤管线的风险。
例如，发明专利申请公布号CN109524133A，公布日2019年3月29日，发明的名称为一种核电厂液氮冰塞装置及其冰塞控制方法，该申请案公开了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。方法包括：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。该发明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题，但是无法在冰塞过程中更全面地监控管道是否存在例如裂纹、过压等问题并及时解决，无法准确监测管道是否已经实现冰塞，容易造成误判而花费更多时间，且无法减少冰塞失效的风险。
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用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，用于解决现有技术中无法在冰塞过程中更全面地监控管道是否存在例如裂纹、过压等问题并及时解决，无法准确监测管道是否已经实现冰塞，容易造成误判而花费更多时间，且无法减少冰塞失效的风险的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，通过爆破阀检修系统实现，工艺包括：
步骤S01，构建爆破阀检修系统，所述爆破阀检修系统包括设有进气口、排气口的冰塞夹具、液氮瓶、温度传感器、摄影装置；所述冰塞夹套安装在要冰塞的爆破阀入口侧的管道的位置；所述液氮瓶的出口阀通过液氮输送管线连接到冰塞夹具的进气口；所述液氮输送管线上设有进气阀；所述温度传感器设置在冰塞夹具安装的管道的两侧；所述摄影装置设置在冰塞夹具安装的管道的远离排气口的一侧；爆破阀检修系统设置完成后进入步骤S02；
步骤S02，开始形成冰塞，控制液氮瓶向冰塞夹套输送液氮，使得管道处形成冰塞；在控制期间，通过温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息来调节液氮输送量；
步骤S03，冰塞形成检测，根据温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息，以及爆破阀拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，说明冰塞已形成，进入步骤S04；
步骤S04，拆除爆破阀并安装封堵装置对管道进行封堵后，关闭液氮瓶供液。
所述冰塞夹套安装在要冰塞的爆破阀入口侧的管道的位置，有利于大修期间不排空反应堆和安全壳内置换料水箱对爆破阀进行检修，大大地减少了维修所需的时间。所述液氮输送管线上设有进气阀，有利于调节液氮输送量，还可以用于检查管线的密封效果。温度传感器、摄影装置监测管道冰塞状态信息便于液氮输送量的调节，控制液氮注入量，缓慢稳定地降温，避免管道材料迅速降低温度而脆化，缓慢降温，能够有效避免管道因低温而发生破裂，避免冰塞失效导致大量放射性介质外泄。温度传感器远程监测管道温度，限制冰塞温度过低导致核一级管道出现低温脆性破裂，或者改变管道金相组织、造成材料内部应力过大产生裂纹等缺陷。摄影装置远程观测管道，监测冰塞的形成，和是否有裂纹等情况。这样使得对于冰塞形成的观测更准确，而且可以及时发现进行冰塞过程中存在的问题。而在温度传感器、摄影装置的监测下以及爆破阀拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，来确定冰塞形成更加准确。拆除爆破阀后安装封堵装置对管道进行封堵，尽可能减少冰塞时间，最大程度的减少冰塞失效的风险。
作为优选，所述步骤S01还包括：设置爆破阀检修系统后，通过超声波确认要冰塞的管道为满水状态后进入步骤S02。
这样可以保证在管道中冰塞是可以形成的，避免非满水状态时进行冰塞而一直无法形成冰塞的情况发生。
作为优选，设置爆破阀检修系统时，在冰塞夹套安装在要冰塞的管道的位置且连接液氮输送管线后，在冰塞夹套以及液氮输送管线上设置好保温设备。
保温设备令管道可以在更少的液氮消耗下达成冰塞。
作为优选，步骤S02 还包括：当温度传感器感应到管道温度上升的信号时，或当摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号时，或当温度传感器感应到管道温度上升的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号时，调大进气阀的开口；当温度传感器感应到管道温度骤降的信号时，或当摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号时，或当温度传感器感应到管道温度骤降的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号时，调小进气阀的开口。
这样控制液氮注入量，可以缓慢稳定地降温，避免管道材料迅速降低温度而脆化，有效避免管道因低温而发生破裂，避免冰塞失效导致大量放射性介质外泄。也避免液氮注入量太少而无法达成降温的情况。
作为优选，若调大进气阀的开口后，温度传感器仍感应到管道温度上升的信号，或摄影装置仍检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号，关闭液氮瓶供液，排查是否存在泄露。
在无法正常降温的情况下，关闭液氮瓶供液，排查是否存在泄漏，防止资源浪费以及泄漏对各器件的损坏。
作为优选，若调小进气阀的开口后，温度传感器仍感应到管道温度骤降的信号，摄影装置仍检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号，则排查进气阀是否损坏。
这样有效防止进气阀的损坏让的液氮注入量不可控导致的损坏。
作为优选，所述步骤S02 还包括：摄影装置检测到管道裂纹信息后，关闭液氮瓶供液。
摄影装置的实时监控，在管道出现裂纹的时候及时关闭液氮瓶供液，防止管道发生破裂导致大量放射性介质外泄。
作为优选，所述爆破阀检修系统还包括设置在在冰塞夹具一侧的泄压阀、压力表，步骤S02 还包括：压力表测量到的要冰塞的管道的压力超过预设值后，泄压阀进行泄压；压力表数值回到安全值后，泄压阀停止泄压。
这样可以实时监测封闭管线内部的压力变化，如有压力过大及时泄压，防止管道损坏。
作为优选，所述温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息包括温度传感器检测到管道温度在凝固温度点不变，以及摄影装置检测到的管道结霜情况为管道完全冻结。
这样可以更加准确判断管道的冰塞情况，提高准确性。
作为优选，所述封堵装置包括气囊、盲板，所述步骤S04具体包括：所述爆破阀拆除法兰螺栓后，安装气囊后再继续拆除；所述爆破阀全部拆除后，在气囊侧加装盲板，再关闭液氮瓶供液。
封堵装置对管道进行封堵，可以尽可能减少冰塞时间，最大程度的减少冰塞失效的风险。
与现有技术相比，本发明的优点是：
（1）冰塞夹套安装在要冰塞的爆破阀入口侧的管道的位置，有利于大修期间不排空反应堆和安全壳内置换料水箱对爆破阀进行检修，大大地减少了维修所需的时间。
（2）采用远程温度测量方式监测管道温度，限制冰塞温度过低导致核一级管道出现低温脆性破裂，或者改变管道金相组织、造成材料内部应力过大产生裂纹等缺陷。
（3）采用远程摄影装置影像监测方式监测管道结霜情况、是否出现裂纹、冰塞夹具排气口的排气情况，减少人员近距离监测接受的核辐射剂量，防止冰塞失效造成压力容器跑水导致核燃料失水裸露、安全壳厂房淹没、人员伤亡、关键核级设备损坏等非常严重的事故。
（4）温度传感器、摄影装置、压力表的同时监测，那个更加准确地了解冰塞过程以及冰塞是否形成，便于更好地控制管道缓慢升温，避免管道材料迅速降低温度而脆化。也及时了解到冰塞过程中出现的问题并及时解决。
（5）爆破阀拆除后，立即安装封堵装置，可以尽可能地减少冰塞时间，最大程度的减少冰塞失效的风险。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的冰塞夹具示意图；
图3是本发明的工艺流程图。
图中：1-液氮瓶，2-出口阀，3-进气阀，4-保温设备，5-冰塞夹具，51-进气口，52-排气口，6-气囊，7-管道，8-泄压阀，9-压力表，10-温度传感器，11-盲板，12-爆破阀。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-3所示，一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，通过爆破阀检修系统实现，工艺包括：
步骤S01，构建爆破阀检修系统，所述爆破阀检修系统包括设有进气口51、排气口52的冰塞夹具5、液氮瓶1、温度传感器10、摄影装置。所述冰塞夹具5安装在要冰塞的爆破阀12入口侧的管道7的位置。所述液氮瓶1的出口阀2通过液氮输送管线连接到冰塞夹具5的进气口51。所述液氮输送管线上设有进气阀3。所述温度传感器10设置在冰塞夹具5安装的管道7的两侧。所述摄影装置设置在冰塞夹具5安装的管道7的远离排气口52的一侧。爆破阀检修系统设置完成后进入步骤S02。
本发明公开了一种爆破阀检修系统，包括设有进气口51、排气口52的冰塞夹具5、液氮瓶1、温度传感器10、摄影装置。所述冰塞夹具5由铰接的两个中空半圆组成，两个半圆另一侧通过锁扣固定且分别设有进气口51、排气口52。在冰塞夹具5内表面上涂抹导热剂后，再安装在要冰塞的爆破阀12入口侧的管道7的位置。所述液氮瓶1的出口阀2通过液氮输送管线连接到冰塞夹具5的进气口51。所述液氮输送管线上设有进气阀3。所述温度传感器10设置在冰塞夹具5两侧20mm的管道位置上。所述摄影装置设置在冰塞夹具5安装的管道7的远离排气口52的一侧。
所述冰塞夹具5安装在要冰塞的爆破阀12入口侧的管道7的位置，有利于大修期间不排空反应堆和安全壳内置换料水箱对爆破阀12进行检修，大大地减少了维修所需的时间。所述液氮输送管线上设有进气阀3，有利于调节液氮输送量，还可以用于检查管线的密封效果。温度传感器10远程监测管道7温度，限制冰塞温度过低导致核一级管道7出现低温脆性破裂，或者改变管道7金相组织、造成材料内部应力过大产生裂纹等缺陷。摄影装置远程观测管道7，监测冰塞的形成，和是否有裂纹等情况。这样使得对于冰塞形成的观测更准确，而且可以及时发现进行冰塞过程中存在的问题。
优选地，所述爆破阀检修系统还包括设置在在冰塞夹具5一侧的泄压阀8、压力表9，压力表9可以实时监测封闭管线内部的压力变化，如有压力过大及时通过泄压阀8泄压，防止管道7损坏。
优选地，在冰塞夹具5安装在要冰塞的管道7的位置且连接液氮输送管线后，在冰塞夹具5以及液氮输送管线上设置好保温设备4。保温设备采用矿物棉包裹住冰塞夹具的外壳。保温设备4令管道7可以在更少的液氮消耗下达成冰塞，减少液氮储备量，降低人员充装液氮和转运工作负荷。
优选地，在构建完成爆破阀检修系统后，需要确认上游管道7内满水且处于静止状态，通过超声波确认要冰塞的管道7为满水状态后进入步骤S02。这样可以保证在管道7中冰塞是可以形成的，避免非满水状态时进行冰塞而一直无法形成冰塞的情况发生。在每次进行冰塞前都要监测管道7是否为满水状态。
步骤S02，开始形成冰塞，控制液氮瓶1向冰塞夹具5输送液氮，使得管道7处形成冰塞。在控制期间，通过温度传感器10、摄影装置反馈的管道7冰塞状态信息来调节液氮输送量。
控制液氮瓶1向冰塞夹具5输送液氮时，先将进气阀3打开到适当位置，然后再打开液氮瓶1的出口阀2，使得液氮通过液氮输送管线输入冰塞夹具5内。液氮在冰塞夹具5的内部腔室内充分气化吸热，通过夹具内壁与管道7进行热交换，对管壁进行冷却。
本发明公开了控制期间温度传感器10、摄影装置反馈的管道7冰塞状态信息对液氮输送量的调节。温度传感器10感应到管道7温度上升的信号，或摄影装置检测到冰塞夹具5出口的排气过少的信号，或接收到温度传感器10感应到管道7温度上升的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具5出口的排气过少的信号时，调大进气阀3的开口。温度传感器10感应到管道7温度骤降的信号，或摄影装置检测到冰塞夹具5出口的排气过多的信号，或接收到温度传感器10感应到管道7温度骤降的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具5出口的排气过多的信号时，调小进气阀3的开口。这样控制液氮注入量，可以缓慢稳定地降温，避免管道7材料迅速降低温度而脆化，有效避免管道7因低温而发生破裂，避免冰塞失效导致大量放射性介质外泄。也避免液氮注入量太少而无法达成降温的情况。
优选地，若调大进气阀3的开口后，温度传感器10仍感应到管道7温度上升的信号，或摄影装置仍检测到冰塞夹具5出口的排气过少的信号，关闭液氮瓶1供液，排查是否存在泄露。在无法正常降温的情况下，关闭液氮瓶1供液，排查是否存在泄漏，防止资源浪费以及泄漏对各器件的损坏。
优选地，若调小进气阀3的开口后，温度传感器10仍感应到管道7温度骤降的信号，摄影装置仍检测到冰塞夹具5出口的排气过多的信号，则排查液进气阀3是否损坏。这样有效防止进气阀3的损坏让的液氮注入量不可控导致的损坏。
本发明公开了对管道7的保护措施。摄影装置检测到管道7裂纹信息后，关闭液氮瓶1供液。摄影装置的实时监控，在管道7出现裂纹的时候及时关闭液氮瓶1供液，防止管道7发生破裂导致大量放射性介质外泄。
压力表9测量到的要冰塞的管道7的压力超过预设值后，泄压阀8进行泄压。压力表9数值回到安全值后，泄压阀8停止泄压。这样可以实时监测封闭管线内部的压力变化，如有压力过大及时泄压，防止管道7损坏。
步骤S03，冰塞形成检测，根据温度传感器10、摄影装置反馈的管道7冰塞状态信息，以及爆破阀12拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，说明冰塞已形成，进入步骤S04；
温度传感器10、摄影装置反馈的管道7冰塞状态信息包括温度传感器10检测到管道7温度在凝固温度点不变，以及摄影装置检测到的管道7结霜情况为管道7完全冻结。这样的信息加上爆破阀12拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，可以更加准确判断管道7的冰塞情况，提高准确性。
步骤S04，拆除爆破阀12并安装封堵装置对管道7进行封堵后，关闭液氮瓶1供液。
所述封堵装置包括气囊6、盲板11。所述爆破阀12拆除法兰螺栓后，安装气囊6后再继续拆除。气囊6会封堵住爆破阀12入口侧的管道7，有效防止冰塞失效时管道7内带有核辐射的液体流出及剩余的冰塞移动从原来的管道7位置离开。所述爆破阀12全部拆除后，在气囊6侧加装盲板11，再关闭液氮瓶1供液。盲板11可以更好地防止冰塞失效时管道7内带有核辐射的液体流出。安装气囊6后再安装盲板11，可以防止盲板11被带有核辐射的液体腐蚀，提高盲板11的使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，通过爆破阀检修系统实现，其特征在于，工艺包括：
步骤S01，构建爆破阀检修系统，所述爆破阀检修系统包括设有进气口、排气口的冰塞夹具、液氮瓶、温度传感器、摄影装置；所述冰塞夹套安装在要冰塞的爆破阀入口侧的管道的位置；所述液氮瓶的出口阀通过液氮输送管线连接到冰塞夹具的进气口；所述液氮输送管线上设有进气阀；所述温度传感器设置在冰塞夹具安装的管道的两侧；所述摄影装置设置在冰塞夹具安装的管道的远离排气口的一侧；爆破阀检修系统设置完成后进入步骤S02；
步骤S02，开始形成冰塞，控制液氮瓶向冰塞夹套输送液氮，使得管道处形成冰塞；在控制期间，通过温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息来调节液氮输送量；
步骤S03，冰塞形成检测，根据温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息，以及爆破阀拆除朝向冰塞一侧的法兰后，无持续水流流出的状态，说明冰塞已形成，进入步骤S04；
步骤S04，拆除爆破阀并安装封堵装置对管道进行封堵后，关闭液氮瓶供液。
2.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，所述步骤S01还包括：设置爆破阀检修系统后，通过超声波确认要冰塞的管道为满水状态后进入步骤S02。
3.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，设置爆破阀检修系统时，在冰塞夹套安装在要冰塞的管道的位置且连接液氮输送管线后，在冰塞夹套以及液氮输送管线上设置好保温设备。
4.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，步骤S02还包括：当温度传感器感应到管道温度上升的信号时，或当摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号时，或当温度传感器感应到管道温度上升的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号时，调大进气阀的开口；当温度传感器感应到管道温度骤降的信号时，或当摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号时，或当温度传感器感应到管道温度骤降的信号以及摄影装置检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号时，调小进气阀的开口。
5.根据权利要求4所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，若调大进气阀的开口后，温度传感器仍感应到管道温度上升的信号，或摄影装置仍检测到冰塞夹具排气口的排气过少的信号，关闭液氮瓶供液，排查是否存在泄露。
6.根据权利要求4所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，若调小进气阀的开口后，温度传感器仍感应到管道温度骤降的信号，摄影装置仍检测到冰塞夹具排气口的排气过多的信号，则排查进气阀是否损坏。
7.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，所述步骤S02 还包括：摄影装置检测到管道裂纹信息后，关闭液氮瓶供液。
8.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，所述爆破阀检修系统还包括设置在在冰塞夹具一侧的泄压阀、压力表，步骤S02 还包括：压力表测量到的要冰塞的管道的压力超过预设值后，泄压阀进行泄压；压力表数值回到安全值后，泄压阀停止泄压。
9.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，所述温度传感器、摄影装置反馈的管道冰塞状态信息包括温度传感器检测到管道温度在凝固温度点不变，以及摄影装置检测到的管道结霜情况为管道完全冻结。
10.根据权利要求1所述的一种用于核电爆破阀的冰塞隔离工艺，其特征在于，所述封堵装置包括气囊、盲板，所述步骤S04具体包括：所述爆破阀拆除法兰螺栓后，安装气囊后再继续拆除；所述爆破阀全部拆除后，在气囊侧加装盲板，再关闭液氮瓶供液。
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