CN113654016A - 一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件、泄漏检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件，包括蒸汽发生单元和集管器，蒸汽发生单元竖直设置在压力容器内，且与压力容器的内侧壁固定连接；集管器设置在压力容器侧壁上，且集管器的内端与蒸汽发生单元连通，集管器的外端与压力容器的外部连通；一种泄漏检测方法，包括独立密封多个集管器的蒸汽出口和给水入口；向各个蒸汽发生单元内注水并加压；检测蒸汽发生单元内的压力；通过压力变化判断是否存在二次侧向一次侧的泄漏；本发明蒸汽发生器台几乎整体处于压力容器内部，仅由集管管接头与外部相连接，具有热效率高，布置紧凑的优点；通过内压水压试验压力监测法并基于此方法设计和制造了泄漏单元检测装置，能够检测出存在微小泄漏的蒸汽发生单元。

Description

一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件、泄漏检测方法及装置
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件、泄漏检测方法及装置。
背景技术
直流蒸汽发生器是我国新一代一体化反应堆的关键设备，常规的蒸汽发生器，热效率较低，且布置在压力容器内空间较大。
蒸汽发生组件是工程试验堆一、二回路系统的压力边界，承受试验堆运行时高温、高压的考验，在试验堆运行时如若发生泄漏，将导致试验堆堆芯压力下降、放射性物质泄漏等严重事故后果，严重影响试验堆运行的安全。
因此，针对新型结构形式的蒸汽发生组件，一旦二回路系统中的放射性水平超过临界值，必须停堆采用专门的泄漏检测方法实现对发生泄漏的单元进行泄漏检测，以便进行下一步的维修等工作。
普通的蒸汽发生组件如果出现泄漏，可以采用涡流等常规的无损检测方法对每一根蒸汽发生单元和其他可能泄漏的部位进行检查，而直流蒸汽发生单元由于结构与所处的环境特殊，常规的无损检测方法均无法进行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是常规的无损检测方法无法进行泄漏检测，目的在于提供一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件、泄漏检测方法及装置，解决了蒸汽发生器泄漏检测问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件，包括：
蒸汽发生单元，其竖直设置在压力容器内，且与所述压力容器的内侧壁固定连接；
集管器，其设置在所述压力容器侧壁上，且所述集管器的内端与所述蒸汽发生单元连通，所述集管器的外端与所述压力容器的外部连通。
优选地，所述蒸汽发生单元的数量为多个，多个所述蒸汽发生单元平行设置，且均与所述集管器连通。
具体地，所述蒸汽发生单元包括：
外管，其第一端端面密封；
内管，其同轴设置在所述外管内，且所述内管的第一端端面与所述外管的第一端端面之间设置有间隙；
所述外管的第二端和所述内管的第二端均与所述集管器连通。
一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，用于检测上述的蒸汽发生单元的泄漏情况，包括以下步骤：
独立密封多个集管器的蒸汽出口和给水入口；
向各个蒸汽发生单元内注水并加压；
检测蒸汽发生单元内的压力；
通过压力变化判断是否存在二次侧向一次侧的泄漏。
进一步，所述泄漏检测方法还包括以下步骤：
卸掉二次侧压力，并排空水；
独立密封多个集管器的蒸汽出口和给水入口；
向压力容器注水并加压；
检测蒸汽发生单元内的压力；
通过压力变化判断是否存在一次侧向二次侧的泄漏。
优选地，注入所述蒸汽发生单元和所述压力容器的水均为去离子水，向所述蒸汽发生单元和所述压力容器加压的压力值为15±0.5MPa。
一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测装置，适用于上述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，所述装置包括内压水压试验压力监测装置；
所述内压水压试验压力监测装置包括：
第一密封工装，其与所述集管器连接且用于密封所述集管器；
高压集管器，其通过第一管路与所述第一密封工装连接，且所述第一管路连通所述蒸汽发生单元和所述高压集管器；
试压泵，其压力输出端与所述高压集管器连通；
压力表，其测压端设置在所述第一管路上，且检测所述第一管路内的压力；
高压阀，其设置在所述第一管路上，且位于所述压力表与所述高压集管器之间；
其中，所述第一管路、所述压力表和所述高压阀的数量均与所述蒸汽发生单元的数量相等，且所述第一管路与所述蒸汽发生单元对应连通且独立密封。
进一步，所述内压水压试验压力监测装置还包括试压装置，其与所述高压集管器连通，所述试压装置包括流量计和压力计。
更进一步，还包括外压水压试验液位压差装置，所述外压水压试验液位压差装置包括：
第二密封工装，其与所述压力容器连接且用于密封所述压力容器；
第三密封工装，其与所述集管器连接且用于密封所述集管器；
液位计，其测压端通过第二管路与所述第三密封工装连接，且所述第二管路与所述蒸汽发生单元连通；
常压集管器，其通过第三管路与所述液位计的大气压端连通；
所述试压泵，其输出端通过所述第二密封工装与所述压力容器连通。
优选地，所述外压水压试验液位压差装置还包括污水容器，其与所述常压集管器连通，且用于装纳所述液位计溢出的检测用水或所述蒸汽发生单元的泄漏水。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明中的蒸汽发生单元采用套管式结构，蒸汽发生器台几乎整体处于压力容器内部，仅由集管管接头与外部相连接，具有热效率高，布置紧凑的优点；
通过内压水压试验压力监测法和外压水压试验液位压差法并用的方式，并基于此方法设计和制造了蒸汽发生器泄漏单元检测装置，能够检测出存在微小泄漏的蒸汽发生单元。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是根据本发明所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件的结构示意图。
图2是实施例三中的内压水压试验压力监测装置的原理示意图。
图3是实施例三中的外压水压试验液位压差装置的原理示意图。
附图标记：1-压力容器，2-集管器，3-蒸汽发生器，4-高压集管器，5-高压阀，6-压力表，7-常压集管器，8-液位计。
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，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
实施例一
一种蒸汽发生器3的蒸汽发生组件，包括蒸汽发生单元和集管器2。
蒸汽发生单元竖直设置在压力容器1内，且与压力容器1的内侧壁固定连接，将蒸汽发生单元全部设置在压力容器1内部，能够有效的增加其热交换面积，能够实现热效率高的优点。
集管器2设置在压力容器1侧壁上，且集管器2的内端与蒸汽发生单元连通，集管器2的外端与压力容器1的外部连通。
从压力容器1外部观察，该蒸汽发生单元仅由集管器2与外部相连接，能够达到结构紧凑的优点。
蒸汽发生单元的数量为多个，多个蒸汽发生单元平行设置，多个蒸汽发生单元通过管板焊接连接为一个蒸汽发生单元，且均与集管器2连通。
另外的，作为一种优选，本实施例中蒸汽发生单元的数量为七个，七个并联设置的蒸汽发生单元，均与集管器2连通。
集管器2是将所有蒸汽发生单元进行固定，并设置统一的外接口，便于与外部的装置进行连接。
蒸汽发生单元包括外管和内管，外管的第一端端面密封，内管同轴设置在外管内，且内管的第一端端面与外管的第一端端面之间设置有间隙，外管的第二端和内管的第二端均与集管器2连通。
将蒸汽发生单元采用套管结构，并设蒸汽发生单元具备了蒸汽出口和给水入口，通过集管器2向蒸汽发生单元内通入水，在压力容器1的加热下变成水蒸汽从蒸汽出口输出，实现了热交换的目的。
通过设置内管外管结构可以快速的实现水气循环。
实施例二
本实施例是针对实施例一中的结构，实施例一中的蒸汽发生单元采用套管式结构，同时由于集管器2、联箱盖和节流件等特殊结构，涡流探头无法进入内部对其进行检测。
同样由于蒸汽发生单元排列紧凑，整体处于压力容器1内部，涡流探头也无法从外侧对其进行检测。
但是如果蒸汽发生单元出现泄漏又必须检测出具体是哪一个蒸汽发生单元出现泄漏，才能对泄漏的蒸汽发生单元进行隔离、切割、堵焊工作。
因此，本实施例提供一个针对实施例一中的一种蒸汽发生器3的蒸汽发生组件泄漏检测方法，蒸汽发生器3中的主要组成部件也是数量最多和最容易出现泄漏的部件是蒸汽发生单元，为套管式结构，其内管和外管在内、外压水压试验时显现泄漏现象的概率也不同。因此本方法包括内压水压试验压力监测法和外压水压试验液位压差法两部分。
内压水压试验压力监测法具体包括以下步骤：
独立密封多个集管器2的蒸汽出口和给水入口，集管器2集合了多个蒸汽发生单元，通过密封集管器2实现对蒸汽发生器3的蒸汽出口和给水进口进行密封。
向各个蒸汽发生单元内注水并加压，注满去离子水(其品质应满足直流蒸汽发生器3水压试验用水相关技术条件要求)，并加压15±0.5MPa。
检测蒸汽发生单元内的压力。
通过压力变化判断是否存在二次侧向一次侧的泄漏，如果出现了压力的改变(仅可能变小)，则证明蒸汽发生单元存在泄漏。
内压水压试验压力监测法是采用将二回路各个蒸汽发生单元分别密封，并注满水加压，并将各个蒸汽发生单元分隔开来，并监测各个蒸汽发生单元的压力变化，如果某个蒸汽发生单元存在泄漏，则水会通过漏孔从二次侧向一次侧泄漏，造成该蒸汽发生单元的压力下降，由其所对应的压力值显示出来，达到检测泄漏的蒸汽发生单元的目的，内压水压试验压力监测法原理如图2所示。
外压水压试验液位压差法包括以下步骤：
卸掉二次侧压力，并排空水，即将内压水压试验压力监测法中注入的水排掉，可以看出，本方法是对上述方法的一种补充，如果单独使用本方法，则可以将该步骤省略。
独立密封多个集管器2的蒸汽出口和给水入口，集管器2集合了多个蒸汽发生单元，通过密封集管器2实现对蒸汽发生器3的蒸汽出口和给水进口进行密封。
向压力容器1注水并加压，注满去离子水(其品质应满足直流蒸汽发生器3水压试验用水相关技术条件要求)，并加压15±0.5MPa。
检测蒸汽发生单元内的压力。
通过压力变化判断是否存在一次侧向二次侧的泄漏，如果出现了压力的改变(仅可能变大)，则证明蒸汽发生单元存在泄漏。
外压水压试验液位压差法是采用将一回路压力容器1注满水并加压，将蒸汽发生单元出口分别密封。如果某个蒸汽发生单元存在泄漏，则一次侧的水会通过漏孔向二次侧泄漏，这样就会压缩蒸汽发生单元管道中的空气，使泄漏的蒸汽发生单元中的压力上升，通过检测压力变化达到检测泄漏的蒸汽发生单元的目的，外压水压试验液位压差法原理如图3所示。
实施例三
上述实施例二中的泄漏检测方法能够有效解决常规无损检测方法无法对新型直流蒸汽发生单元进行泄漏分区检测的问题，进而对单元泄漏情况进行有效可靠的无损评价。该泄漏检测方法的应用填补了我国关于直流蒸汽发生器3的蒸汽发生组件泄漏分区检测的一项空白，提升工程试验堆质量的稳定性和可靠性。
但是因为是针对性的方法，需要通过特殊的装置实施上述方法，本实施例提供一种蒸汽发生器3的蒸汽发生组件泄漏检测装置，装置包括内压水压试验压力监测装置(针对于内压水压试验压力监测法)和外压水压试验液位压差装置(针对于外压水压试验液位压差法)。
内压水压试验压力监测装置包括第一密封工装、高压集管器4、试压泵、压力表6和高压阀5。
第一密封工装与集管器2连接且用于密封集管器2，其主要用于将整个检测装置与集管器2进行连接，并将检测装置与集管器2密封。
高压集管器4通过第一管路与第一密封工装连接，且第一管路连通蒸汽发生单元和高压集管器4，高压集管器4用于将多个第一管路进行集合，并且集管器2可以与水泵进行连接(用于将去离子水注入蒸汽发生单元)，可以将与试压泵连接(用于对蒸汽发生单元进行加压)。
试压泵的压力输出端与高压集管器4连通，实现对蒸汽发生单元的加压，试压泵由不锈钢制成，并能产生不小于15MPa的试验压力，手动和自动均可，本试验采用手动型试压泵。
压力表6的测压端设置在第一管路上，且检测第一管路内的压力，通过压力表6来对蒸汽发生单元内的压力进行检测。
高压阀5设置在第一管路上，且位于压力表6与高压集管器4之间，加压后，通过高压阀5实现对蒸汽发生单元的密封。
第一管路、压力表6和高压阀5的数量均与蒸汽发生单元的数量相等，且第一管路与蒸汽发生单元对应连通且独立密封，通过将其数量设置成为相等，可以实现对蒸汽发生单元的独立，从而可以实现对各个蒸汽发生单元的泄漏检测。
内压水压试验压力监测装置还包括试压装置，其与高压集管器4连通，试压装置包括流量计和压力计，试压装置为了便于对比试验，如果出现了某一个蒸汽发生单元的泄漏，可以将高压阀5中的6个处于始终关闭状态，代表无泄漏；仅一个处于微微开启状态，代表存在微小泄漏，并通过调节高压阀5的开启大小，可以实现对泄漏孔大小的估计。
外压水压试验液位压差装置包括第二密封工装、第三密封装置、液位计8和常压集管器7。
第二密封工装与压力容器1连接且用于密封压力容器1，其用于密封压力容器1，其第二密封工装设置有进水法兰，可以向压力容器1注入去离子水。
第三密封工装与集管器2连接且用于密封集管器2，其与第一密封工装的功能相同，可以直接采用第一密封工装。
液位计8测压端通过第二管路与第三密封工装连接，且第二管路与蒸汽发生单元连通，液位计8为U型结构，通过U型结构，当一侧的压力改变，可以改变另一侧的液位高度，本实施例中与蒸汽发生单元连通的一端为测压端，蒸汽发生单元的压力增加，则会使另一端的液位上升。
常压集管器7通过第三管路与液位计8的大气压端连通，其用于将多个第三管路集合。
试压泵的输出端通过第二密封工装与压力容器1连通，其可以内压水压试验压力监测装置的试压泵为同一个试压泵，也可以为另外的。
外压水压试验液位压差装置还包括污水容器，其与常压集管器7连通，且用于装纳液位计8溢出的检测用水或蒸汽发生单元的泄漏水，因为液位计8为U型结构，则当蒸汽发生单元内的压力过大时，则可能将液位计8内的液体从另一端排出。如果蒸汽发生单元的泄漏特别严重，也可以将压力容器1进入蒸汽发生单元内的水进行收集。
实施例四
本实施例提供一个具体的应用场景。
(1)系统安装和自身试验
使用第一密封工装/第三密封工装密封集管器2，首先将蒸汽密封接头置入集管管接头蒸汽出口中，并使用专用扳手拧紧使其密封良好，将给水密封堵头置入给水入口中，并拧紧使其密封良好，然后将承压法兰套入，将开口环置入集管管接头凹槽中，挡住承压法兰，最后将上法兰与承压法兰拧紧连接为一体。
在整个系统安装连接好以后，对整个系统进行水压试验，以检验系统本身的强度和密封性。
最高试验压力为使用压力的1.5倍即22.5MPa，保压15min，然后降低至最高试验压力的80％即18MPa，保压60min。在整个试验过程中，未出现压力降低、泄漏、渗漏、冒汗和永久变形等异常现象。证明了泄漏单元检查系统自身的强度和密封性是满足使用要求的。
(2)二次侧内压水压试验
将试压泵与内压水压试验压力监测装置的高压集管器4相连接，关闭外压水压试验液位压差装置上的阀门，打开二次侧检查装置上的阀门，使用注水法兰向二次侧中注入去离子水，并使用试压泵产生15MPa的压力，然后关闭二次侧检查装置上的阀门，使各个回路独立开来，利用二次侧检查装置检测泄漏的蒸汽发生单元，如果存在泄漏，则相对应的压力表6读数就会下降。
(3)一次侧外压水压试验
二次侧检查装置(即外压水压试验液位压差装置)试验完成后，卸掉二次侧的压力，并将二次侧内的水排空，打开一次侧检查装置上的阀门，关闭二次侧检查装置上的阀门，并向一次侧检查装置的液位指示器中注入约一半带颜色的水，然后向一次侧中注入去离子水，并使用试压泵产生15MPa的压力，利用一次侧检查装置检测泄漏的蒸汽发生单元，如果存在泄漏，则相对应的液位指示器内管中液面就会上升。
(4)拆卸
一次侧检查装置(即内压水压试验压力监测装置)试验完成后，卸去一次侧的压力，并将一次侧内的水排出，将上法兰与承压法兰分离开来，使用拆卸工装和专用扳手将蒸汽密封接头推向集管管接头内部，使承压法兰可以后退取下开口环，取出承压法兰，然后取出蒸汽密封接头和给水密封堵头，妥善存放。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件，其特征在于，包括：
蒸汽发生单元，其竖直设置在压力容器内，且与所述压力容器的内侧壁固定连接；
集管器，其设置在所述压力容器侧壁上，且所述集管器的内端与所述蒸汽发生单元连通，所述集管器的外端与所述压力容器的外部连通。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件，其特征在于，所述蒸汽发生单元的数量为多个，多个所述蒸汽发生单元平行设置，且均与所述集管器连通。
3.根据权利要求2所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件，其特征在于，所述蒸汽发生单元包括：
外管，其第一端端面密封；
内管，其同轴设置在所述外管内，且所述内管的第一端端面与所述外管的第一端端面之间设置有间隙；
所述外管的第二端和所述内管的第二端均与所述集管器连通。
4.一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，其特征在于，所述方法用于检测如权利要求2-3中任一项所述的蒸汽发生单元的泄漏情况，包括以下步骤：
独立密封多个集管器的蒸汽出口和给水入口；
向各个蒸汽发生单元内注水并加压；
检测蒸汽发生单元内的压力；
通过压力变化判断是否存在二次侧向一次侧的泄漏。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
卸掉二次侧压力，并排空水；
独立密封多个集管器的蒸汽出口和给水入口；
向压力容器注水并加压；
检测蒸汽发生单元内的压力；
通过压力变化判断是否存在一次侧向二次侧的泄漏。
6.根据权利要求5所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，其特征在于，注入所述蒸汽发生单元和所述压力容器的水均为去离子水，向所述蒸汽发生单元和所述压力容器加压的压力值为15±0.5MPa。
7.一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测装置，其特征在于，适用于如权利要求5-6中任一项所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测方法，所述装置包括内压水压试验压力监测装置；
所述内压水压试验压力监测装置包括：
第一密封工装，其与所述集管器连接且用于密封所述集管器；
高压集管器，其通过第一管路与所述第一密封工装连接，且所述第一管路连通所述蒸汽发生单元和所述高压集管器；
试压泵，其压力输出端与所述高压集管器连通；
压力表，其测压端设置在所述第一管路上，且检测所述第一管路内的压力；
高压阀，其设置在所述第一管路上，且位于所述压力表与所述高压集管器之间；
其中，所述第一管路、所述压力表和所述高压阀的数量均与所述蒸汽发生单元的数量相等，且所述第一管路与所述蒸汽发生单元对应连通且独立密封。
8.根据权利要求7所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测装置，其特征在于，所述内压水压试验压力监测装置还包括试压装置，其与所述高压集管器连通，所述试压装置包括流量计和压力计。
9.根据权利要求7所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测装置，其特征在于，还包括外压水压试验液位压差装置，所述外压水压试验液位压差装置包括：
第二密封工装，其与所述压力容器连接且用于密封所述压力容器；
第三密封工装，其与所述集管器连接且用于密封所述集管器；
液位计，其测压端通过第二管路与所述第三密封工装连接，且所述第二管路与所述蒸汽发生单元连通；
常压集管器，其通过第三管路与所述液位计的大气压端连通；
所述试压泵，其输出端通过所述第二密封工装与所述压力容器连通。
10.根据权利要求9所述的一种蒸汽发生器的蒸汽发生组件泄漏检测装置，其特征在于，所述外压水压试验液位压差装置还包括污水容器，其与所述常压集管器连通，且用于装纳所述液位计溢出的检测用水或所述蒸汽发生单元的泄漏水。
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