CN115684443A - 一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，包括：S1、在工艺管道上建立多段降压的取样管路系统，在取样管路系统中0.1MPa管线段与工艺管道之间建立连接状态处于常通状态的回流管路系统；S2、在回流管路系统上建立动态稳压模块，建立气压动态调整规则；S3、关闭回流管路系统，控制气样仅通过取样管路系统流通至出口，在取样管路系统的出口处进行气样采样作业；S4、完成采样作业后，控制气样仅流入回流管路系统内，且在动态稳压模块的调控下，使回流管路系统内气样压力与0.1MPa管线段内气样压力恢复动态平衡。本发明使得气样被取样时仅经过0.1MPa管线段的部分管线即可在保证常压状态下到达气体采样仪器，大幅缩短了采样时间。

Description

一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法及系统

技术领域

本发明涉及高温气冷堆气体采样技术领域，尤其涉及一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法及系统。

背景技术

当前国内高温气冷堆核电厂通过气体采样和分析系统来实现氦气杂质的采样和分析。采样点的样气压力高达7MPa，而气体分析仪器需要入口压力为常压，所以采样点的样气需经过减压阀将压力降至0.25MPa，然后再进一步经流量控制器减压至常压(0.1MPa)，也即采样管道需要由7MPa管线段、0.25MPa管线段以及常压管线段依次连接组成。样气从采样点流到分析仪器的时间是影响测量滞后时间的主要因素。由于7MPa压力下样气体积是常压0.1MPa的样气体积的70倍，所以减压阀前7MPa的采样管段内气体流动速度是分析仪出口流动速度的七十分之一。

同时，由于气相色谱仪对样气的取样杂质浓度分析是间断测量的，只有在需要测量时才打开“取样控制阀”开始采样流程，基于上文描述，经评估，打开“取样控制阀”后，样气需经过12.5分钟(采样仪器入口的样气流速约为56cm/min(0.1MPa)；由此推断7MPa管段样气流动速度为56÷(7÷0.1)＝0.8cm/min；原7MPa管路长度约为10cm，所以由此带来的测量滞后时间为12.5分钟)才能到达气相色谱仪。所以目前采样测量时间较长，致使如果检测结果出现问题，工作人员的反应时间较少，可能因为反应较少出现安全事故，同时考虑到在现有的已经建成高温气冷堆核电站中取样管道以及工艺管道均不宜再次通过缩短长度来达到减少取样时间的技术目的，因此需要提出一种可以适用于已经建成的高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法及系统。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为达到上述目的，本发明提出了一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，包括以下步骤：

S1、在工艺管道上选取气体取样点，并在此建立多段降压的取样管路系统，在取样管路系统中0.1MPa管线段与工艺管道之间建立连接状态处于常通状态的回流管路系统；

S2、在回流管路系统上建立动态稳压模块，并在该动态稳压模块中建立气压动态调整规则，依据调整规则对回流管路系统内的气压进行动态调控，使0.1MPa管线段内与回流管路系统内的气样压强动态平衡；

S3、关闭回流管路系统，控制气样仅通过取样管路系统流通至出口，在取样管路系统的出口处进行气样采样作业；

S4、完成采样作业后，控制气样仅流入回流管路系统内，且在动态稳压模块的调控下，使回流管路系统内气样压力与0.1MPa管线段内气样压力恢复动态平衡。

本发明通过对现有的气样采样管道进行改造，将0.1MPa管线段通过回流管道连通至工艺管道的回流点位置，从而使得在采样之前，取样管路系统与回流管路系统处于常开状态，气样在通常状态下经取样管路系统以及回流管路系统形成气体回流，并在动态稳压模块的作用下保证了气样在0.1MPa管线段内保持常压状态，使得气样被取样时仅经过原本0.1MPa管线段的部分管线即可在保证常压状态下到达气体采样仪器，从而大幅缩短了采样时间。

可选地，所述S2中，对动态稳压模块中气样压强进行实时检测，所述气压动态调整规则包括：当动态稳压模块中的气样压强大于0.12MPa时，对回流管路内的气样进行流速加速处理，以使气压降低；当动态稳压模块中的气样压强小于0.08MPa时，使回流管路内的气样恢复自然流速状态，以使气压自然增高至常压状态

进一步地，所述S1中，取样管路系统中7MPa管线段以及0.25MPa管线段在采样状态和非采样状态均处于通路状态；在非采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于断路状态，在采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于通路状态。

进一步地，所述回流管路系统与0.1MPa管线段采样状态和非采样状态均处于通路状态，当进行采样作业时，0.1MPa管线段与回流管路系统之间处于断路状态。

进一步地，在取样管路系统的7MPa管线段上靠近取样点位置处进行可控系统隔离处理，用于将采样管路系统与工艺系统管道进行隔离。

进一步地，在回流管路系统上靠近回流点进行可控系统隔离处理，用于将回流管路系统与工艺系统管道进行隔离。

本申请还提供一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，包括工艺管道、取样管路系统以及回流管路系统；

所述工艺管道上沿气样流动方向依次设置有取样点和回流点；

取样管路系统，包括依次连通设置的7MPa管线段、0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段，7MPa管线段与所述工艺管道上的气样取样点连通设置，所述7MPa管线段与0.25MPa管线段连接位置设置有减压阀，所述0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段连接位置设置有三通取样控制阀，所述三通取样控制阀一端管道连通有气体分析仪器；

回流管路系统，包括设置于所述0.1MPa管线段与所述工艺管道之间的回流管路，所述回流管路一端与三通取样控制阀另一端连通设置，所述回流管路另一端与工艺管道的回流点连通设置，所述回流管路上设置有动态稳压模块。

进一步地，所述取样管路系统还包括设置于0.25MPa管线段的取样控制器以及设置于7MPa管线段的流量计。

进一步地，所述动态稳压模块包括连通设置于所述回流管路上的稳压罐，所述稳压罐内设置有气压检测件，所述气压检测件电连接有动态调控站，所述回流管道上设置有流速调节件，所述流速调节件与所述动态调控站电连接。

进一步地，所述回流管路上以及所述7MPa管线段上均设置有隔离阀，所述回流管道上隔离阀设置于流速调节件与工艺管道的回流点之间，所述7MPa管线段上的隔离阀设置于流量计与工艺管道上取样点之间。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法的步骤示意图；

图2为根据本发明一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法的采样步骤流程示意图；

图3是根据本发明另一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、工艺管道；2、采样管路系统；3、回流管路系统；4、减压阀；5、流量控制器；6、三通取样控制阀；7、稳压罐；8、气压检测件；9、动态调控站；10、流速调节件；11、隔离阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，以下参照图1至图2进行详细阐述。

一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，包括以下步骤：

S1、在工艺管道1上选取气体取样点，并在此建立多段降压的取样管路系统，在取样管路系统中0.1MPa管线段与工艺管道1之间建立连接状态处于常通状态的回流管路系统3；

S2、在回流管路系统3上建立动态稳压模块，并在该动态稳压模块中建立气压动态调整规则，依据调整规则对回流管路系统3内的气压进行动态调控，使0.1MPa管线段内与回流管路系统3内的气样压强动态平衡；

S3、关闭回流管路系统3，控制气样仅通过取样管路系统流通至出口，在取样管路系统的出口处进行气样采样作业；

S4、完成采样作业后，控制气样仅流入回流管路系统3内，且在动态稳压模块的调控下，使回流管路系统3内气样压力与0.1MPa管线段内气样压力恢复动态平衡。

在现有已经安装完成的高温气冷堆核电站中，由于气相色谱仪对样气的取样杂质浓度分析是间断测量的，只有在需要测量时才打开“取样控制阀”开始采样流程，基于上文描述，经评估，打开“取样控制阀”后，样气需经过12.5分钟才能到达气相色谱仪，12.5分钟估算过程如下：采样仪器入口的样气流速约为56cm/min(0.1MPa)；由此推断7MPa管段样气流动速度为56÷(7÷0.1)＝0.8cm/min；原7MPa管路长度约为10cm，所以由此带来的测量滞后时间为12.5分钟，所以目前采样测量滞后时间较长，致使如果检测结果出现问题，工作人员的反应时间较少。

本申请针对上述问题提出的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，通过对现有的气样采样管道进行改造，将0.1MPa管线段通过回流管路系统3连通至工艺管道1的回流点位置，从而使得在采样之前，取样管路系统与回流管路系统3处于常开状态，气样在通常状态下经取样管路系统以及回流管路系统3形成气体回流，并在动态稳压模块的作用下保证了气样在0.1MPa管线段内保持常压状态，使得气样被取样时仅经过原本0.1MPa管线段的部分管线即可在保证常压状态下到达气体采样仪器，从而大幅缩短了采样时间。

为了保证气样可以在进行采样时，大幅缩短流动距离，从而达到降低气样采集滞后时间的目的，S1中，取样管路系统中7MPa管线段以及0.25MPa管线段在采样状态和非采样状态均处于通路状态；在非采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于断路状态，在采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于通路状态；回流管路系统3与0.1MPa管线段采样状态和非采样状态均处于通路状态，当进行采样作业时，0.1MPa管线段与回流管路系统3之间处于断路状态。

也即在非采样状态下，工艺管道1中的气体会沿取样点进入取样管路系统，气体依次经过7MPa管线段、0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段部分管道之后，不沿0.1MPa管线段流通至气体采样的管道出口，而是通过回流管路系统3再次流回工艺管道1，且由于工艺管道1上取样点的位置设置在回流点的上游位置，因此气体自取样点流通至回流点之间本身具有自然压头，这就使得常态非采样状态下，气体保持在取样管路系统以及回流管路系统3中的流动状态，保证了在进行采样时，0.1MPa管线段内的气体与工艺管道1内的气体所含物质是基本相同的，从而保证了该方法采集到的气体样本的具有参考意义。

同时，考了到由于取样管路系统与回流管路系统3之间的连通，可能会导致0.1MPa管线段内的气体压力不在常压范围内，这会使得在取样时，气体流通至气体采样仪器位置处出现采集数据不准确的情况发生。因此需要动态稳压模块实现对回流管路内的气样进行气压控制，进而实现对与回流管路连通的0.1MPa管线段内的气体压力进行调整，保证当进行采样时，0.1MPa内的气压保持在常压状态。因此，需要在动态稳压模块中对回流管路系统3中的气压进行动态检测与调控，S2中，对动态稳压模块中气样压强进行实时检测，气压动态调整规则包括：当动态稳压模块中的气样压强大于0.12MPa时，对回流管路内的气样进行流速加速处理，以使气压降低；当动态稳压模块中的气样压强小于0.08MPa时，使回流管路内的气样恢复自然流速状态，以使气压自然增高至常压状态。

进一步的，为了保证各个系统之间的不会相互出现相互干涉，在取样管路系统的7MPa管线段上靠近取样点位置处进行可控系统隔离处理，用于将采样管路系统2与工艺系统管道进行隔离；在回流管路系统3上靠近回流点进行可控系统隔离处理，用于将回流管路系统3与工艺系统管道进行隔离。

本申请还提供了一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，以下参照图3进行详细阐述。

一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，包括工艺管道1、取样管路系统以及回流管路系统3；

工艺管道1上沿气样流动方向依次设置有取样点和回流点，也即取样点设置在回流点的上游位置，这保证了取样点与回流点之间具有自然压头，从而使得气样可以在自然压头下沿取样点进入取样管路系统，流经回流管路系统3最终由回流点流回工艺管道1中；

取样管路系统，包括依次连通设置的7MPa管线段、0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段，7MPa管线段与工艺管道1上的气样取样点连通设置，7MPa管线段与0.25MPa管线段连接位置设置有减压阀4，0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段连接位置设置有三通取样控制阀6，三通取样控制阀6一端管道连通有气体分析仪器；

回流管路系统3，包括设置于0.1MPa管线段与工艺管道1之间的回流管路，回流管路一端与三通取样控制阀6另一端连通设置，回流管路另一端与工艺管道1的回流点连通设置，回流管路上设置有动态稳压模块。

三通取样控制阀6如图所示标识出的①、②、③共3个通口，在非采样状态下，①、②通口关闭后处于隔断状态，①、③通口连通；在进行取样时，①、③通口关闭后处于隔断状态，①、②通口连通。

为了对取样管路系统进行更加详尽的流量检测，在取样管路系统还包括设置于0.25MPa管线段的取样控制器以及设置于7MPa管线段的流量计。在一些实施例中，会在0.25MPa管线段也设置有流量计，用于直接检测0.25MPa管线段内的气样流量。

为了将0.1MPa管线段内的气体压力保持在常压状态，因此需要对与0.1MPa管线段连通的回流管路内的气体压力进行动态调整，使回流管路中的气压保持在常压状态即可使得0.1MPa管线段内的气压保持在常压状态。因此在动态稳压模块包括连通设置于回流管路上的稳压罐7，稳压罐7内设置有气压检测件，本实施例中气压检测件设置为气压测量计，气压检测件电连接有动态调控站9，本实施例中动态调控站9设置为PLC控制器，回流管道上设置有流速调节件10，本实施例中流速调节件10设置为气泵，流速调节件10与动态调控站9电连接。

进一步的，在动态调控站9中，包括信号接收单元、判断单元以及动作控制单元；信号接收单元用于接收气压检测件传递至动态调控站9的压力模拟信号，并将压力模拟信号输出至判断单元，判断单元内对压力模拟信号进行判断处理，判断单元内包括过滤节点以及信号转变节点，气压在0.08MPa-0.12MPa表明气压处于常压范围内，因此过滤节点对在此压力范围内的模拟信号进行过滤，完成过滤后的信号被传递至信号转别节点，当信号转换节点收到压力大于0.12MPa的信号后，信号转换节点向动作控制单元输出流速调节件10开启信号，动作控制单元控制流速调节件10开启，加速回流管道内的气体流速；当信号转换节点收到压力小于0.08MPa的信号后，信号转换节点向动作控制单元输出流速调节件10关闭信号，动作控制单元控制流速调节件10关闭，使回流管道内的气体流速回复常态。从而使得气体在由取样点经过取样管路系统、回流管路系统3后最终流至回流点的过程中，始终动态保持自然压头，保证了气体的流通。

并且为了实现对各个系统之间的隔离，避免各个系统之间产生不必要的干涉，在回流管路上以及7MPa管线段上均设置有隔离阀11，回流管道上隔离阀11设置于流速调节件10与工艺管道1的回流点之间，7MPa管线段上的隔离阀11设置于流量计与工艺管道1上取样点之间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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或示例以及不同实施例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。在本发明的描述中，“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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在工艺管道上选取气体取样点，并在此建立多段降压的取样管路系统，在取样管路系统中0.1MPa管线段与工艺管道之间建立连接状态处于常通状态的回流管路系统；

S2、在回流管路系统上建立动态稳压模块，并在该动态稳压模块中建立气压动态调整规则，依据调整规则对回流管路系统内的气压进行动态调控，使0.1MPa管线段内与回流管路系统内的气样压强动态平衡；

S3、关闭回流管路系统，控制气样仅通过取样管路系统流通至出口，在取样管路系统的出口处进行气样采样作业；

S4、完成采样作业后，控制气样仅流入回流管路系统内，且在动态稳压模块的调控下，使回流管路系统内气样压力与0.1MPa管线段内气样压力恢复动态平衡。

2.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，所述S2中，对动态稳压模块中气样压强进行实时检测，所述气压动态调整规则包括：当动态稳压模块中的气样压强大于0.12MPa时，对回流管路内的气样进行流速加速处理，以使气压降低；当动态稳压模块中的气样压强小于0.08MPa时，使回流管路内的气样恢复自然流速状态，以使气压自然增高至常压状态。

3.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，所述S1中，取样管路系统中7MPa管线段以及0.25MPa管线段在采样状态和非采样状态均处于通路状态；在非采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于断路状态，在采样状态下，0.1MPa管线段朝向管道出口方向的管道处于通路状态。

4.如权利要求3所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，所述回流管路系统与0.1MPa管线段采样状态和非采样状态均处于通路状态，当进行采样作业时，0.1MPa管线段与回流管路系统之间处于断路状态。

5.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，在取样管路系统的7MPa管线段上靠近取样点位置处进行可控系统隔离处理，用于将采样管路系统与工艺系统管道进行隔离。

6.如权利要求1所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间方法，其特征在于，在回流管路系统上靠近回流点进行可控系统隔离处理，用于将回流管路系统与工艺系统管道进行隔离。

7.一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，其特征在于，包括工艺管道、取样管路系统以及回流管路系统；

所述工艺管道上沿气样流动方向依次设置有取样点和回流点；

取样管路系统，包括依次连通设置的7MPa管线段、0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段，7MPa管线段与所述工艺管道上的气样取样点连通设置，所述7MPa管线段与0.25MPa管线段连接位置设置有减压阀，所述0.25MPa管线段以及0.1MPa管线段连接位置设置有三通取样控制阀，所述三通取样控制阀一端管道连通有气体分析仪器；

回流管路系统，包括设置于所述0.1MPa管线段与所述工艺管道之间的回流管路，所述回流管路一端与三通取样控制阀另一端连通设置，所述回流管路另一端与工艺管道的回流点连通设置，所述回流管路上设置有动态稳压模块。

8.如权利要求7所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，其特征在于，所述取样管路系统还包括设置于0.25MPa管线段的取样控制器以及设置于7MPa管线段的流量计。

9.如权利要求7所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，其特征在于，所述动态稳压模块包括连通设置于所述回流管路上的稳压罐，所述稳压罐内设置有气压检测件，所述气压检测件电连接有动态调控站，所述回流管道上设置有流速调节件，所述流速调节件与所述动态调控站电连接。

10.如权利要求9所述的一种高温气冷堆核电厂缩短气体采样滞后时间系统，其特征在于，所述回流管路上以及所述7MPa管线段上均设置有隔离阀，所述回流管道上隔离阀设置于流速调节件与工艺管道的回流点之间，所述7MPa管线段上的隔离阀设置于流量计与工艺管道上取样点之间。

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