CN1226963A - 设备构件的液体检测器及其用于泄漏检测的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测器,包括:一个检测器壳体(26,27),限定一个室(28);连接件(32),将检测器(25)的壳体(26,27)连接到工业设备的一个构件(8,17,18)上,以便使检测器的室(28)与构件的内部空间(8c)相连通;以及检测件(29,37,30b),对检测器(25)的室(28)中液面的溢流进行检测。检测件最好由一个浮子(29)和一个电断路器(30b)构成,浮子内装一个永久磁铁(37),电断路器对永久磁铁(37)的磁场敏感。检测器的壳体(26,27)尤其可以固定在压水冷却核反应堆的测量管道的一个密封管上,以检测管道中冷却水的泄漏。

Description

设备构件的液体检测器及其用于泄漏检测的应用

本发明涉及一种对工业设备构件中存在的液体进行检测的检测器以及将这种检测器用于泄漏检测的应用，特别是用于核反应堆测量管道上的泄漏检测。

压水核反应堆包括一个由棱柱形组件构成的堆芯，这些堆芯组件竖直布置在反应堆反应室内一个堆芯支承板上。

在反应堆运转期间，必须周期性地测试堆芯内的通量。为此，使用尺寸很小的裂变检测器，这些检测器借助于称为套管的一端封闭的管子内的通量测量电缆通过遥控进行移动。套管在进入一个测量导向管道内之后，按照预定的分布进入堆芯的某些组件中。测量导向管道包括一个导管和一个竖直管，导管在一个通过反应堆反应室底部的密封套处，使一个测量间连接到反应室底部，竖直管通过反应堆下部的内部设备，对准一个燃料组件的导管，套管进入该燃料组件中。由于通量检测器在进入燃料组件中的套管内移动，因此，可以根据反应堆堆芯的整个高度进行通量测量。

套管的内部容积承受基本相当于大气压的压力。相反，围绕套管的导管的内部容积承受的压力等于反应堆的工作压力，即约为155巴的压力。

在测量间，一个称为密封管的装置可以确保导管内部容积和延伸到密封管外的套管之间的密封性。

重要的是要检查确保套管和导管内壁之间密封性的密封管密封接头构件不存在引起反应堆冷却液泄漏到测量间的缺陷。

套管的开口端往往配有一个球阀，球阀的作用是如果套管被穿破，则阻止冷却液泄漏到测量间。这个球阀只能在通量检测器及其电缆不进入套管内的情况下起作用。当通量检测器及其电缆不在套管内时，一个电动阀自动加以关闭，封闭套管的开口端。

在所有这些情况下，如果由于密封接头例如密封管的密封接头的缺陷或者套管被穿破而存在泄漏问题，那么，控制室的工作人员不知道存在这种泄漏问题，因此，会发生放射性冷却液流到测量间因而造成污染的危险。

为了使工作人员了解在一个测量管道上可能存在泄漏问题，人们使用一些公知检测装置，这种检测装置包括两个电极，这两个电极连接到一个低压电路上。当两个电极伸进一种液体中时，电极间建立起接触，以控制一个发出报警信号的电路。这种装置一般固定在测量间内密封管的主体上，以便两个电极位于密封管的内部空间，万一发生泄漏，冷却液就流入到密封管的内部空间。

这种装置的缺陷是会发出不该发出的警报。实际上，测量间的温度比较高，一般约为25℃，在这个温度，空气中的水分冷凝在测量管道的各个不同部分上，特别是在密封管内部空间冷凝在检测装置的电极上。由于冷凝水的缘故，彼此靠得很近的电极容易接触，因此，当相应的测量管道上没有发生泄漏时，装置会发出报警信号。

一般来说，对任何一种工业设备，可能必须要检测设备构件中存在的液体，以便发现可能的液体泄漏问题。必须进行这种检测，尽量避免错误的报警信号。这种方法可以应用于液体导电性很小的情况，这也是有利的。

因此，本发明旨在提出一种检查工业设备的构件内部空间中存在液体的检测器，以便检测设备中可能存在的液体泄漏问题，这种检测器可以避免错误的报警信号，而且不管液体的物理性能如何，都可以进行检测。

为此，本发明检测器包括一个检测器壳体、连接件以及检测件，检测器壳体限定一个室，连接件将检测器壳体连接到工业设备的构件上，通过将检测器壳体固定在构件上使检测器的室与构件的内部空间进行连通，检测件对检测器室中液面的溢流情况进行检测。

检测器最好包括一个配置在室内的浮子，以及在检测器室接收泄漏液体的情况下由浮子的移动进行作用的检测件。

本发明尤其但不仅仅适用于压水核反应堆测量管道上的泄漏检测。

为了更好地理解本发明，现在参照附图和非限制性实施例来描述一个本发明检测器及其用于检测压水核反应堆测量管道上可能发生的泄漏情况。

附图如下：

图1是一个压水核反应堆房的局部剖视正视图，该反应堆房包括反应堆反应室以及反应室测量件。

图2是配置在测量间的一个测量管道的一部分端部的侧向正视图。

图3是图2所示测量管道的密封管的放大剖视图。

图4是一个根据已有技术的对测量管道中可能发生的泄漏进行检测的检测器的正视图。

图5是一个本发明检测器的剖视图。

图6是图5所示检测器的各组件的分解立体图。

图1示出一个压水核反应堆的反应室1，反应室1布置在压水核反应堆安全房3下部的一个反应室竖井2内。

反应室1中有反应堆堆芯4，堆芯4由若干燃料组件构成，套管可以在竖直布置的导管内插入这些燃料组件中。

固定在通量测量电缆端部的传感器可以在套管内移动，以便从一个与反应室竖井2相邻的测量间5，进行中子通量测量或者堆芯内的温度测量。

测量导向管道、例如管道6确保测量间5和反应室底部1a之间的连接，在反应室底部1a处，测量管道6与通过反应室底部1a的密封套相连接。

在测量间5内，在每个测量导向管道上，配置一个手动安全阀7和一个密封管8。

套管的端部10位于测量间5内，自动关闭件9配置在密封管8下游套管的一个延伸段16上。

整个系统包括导向管道、固定在测量间该管道上的构件、套管、其延伸段以及关闭延伸段的关闭件，构成与一个燃料组件相连的一条反应堆测量线。

图2以放大图示出配置在测量间5内的部分测量导向管道。

导向管道穿过测量间的混凝土壁，密封在一个穿墙套管11内，穿墙套管11固定在测量间5内一个贯穿板12上。

构成导向管道内部的导管6连接到一个确保导向管道开启和关闭的手动阀7上，手动阀7本身通过一个管道构件连接到密封管8上，在管道构件上配置测量管道的一个压紧管接头13。密封管8通过一个密封管支承件14固定在测量间5中，包括一个泄漏检测器15。

密封管8的出口端固定有套管16的延伸段，延伸段连接到一个止回阀17上，止回阀17直接固定在一个电动阀18上。止回阀17和电动阀18构成套管的延伸段的自动关闭件9。在某些情况下，设备不包括止回阀17，套管的延伸段直接连接到电动阀18上。

图2所示的配置在测量间5的装置可以确保插入到套管10中的传感器支承电缆的密封引出，并控制导向管道的密封性，避免反应堆冷却液排出到测量间。

如图3所示，密封管8是一个已有技术中的公知构件，包括内密封接头19和19′以及用螺钉固定的连接环8a和8b，密封接头19和19′围绕套管10加以配置，连接环8a和8b可以将密封管8分别朝上游连接到导向管道的延伸段6a上以及朝下游连接到套管10的延伸段16上。

导管6a与反应室的内部容积连通，以便当核反应堆运转时，导向管道延伸段6a承受反应室内约为155巴的压力。

套管10的内部容积通过延伸段16以及止回阀17和电动阀18与测量间内部连通，套管10的内部容积中的压力为大气压。

密封管8的内部空间的压力也接近大气压。因此，密封接头19确保高压冷却水和大气压区域之间加以隔开。

在密封接头19之一损坏的情况下，反应堆冷却液在压力作用下流入密封管8的内部空间8c，因此，内部空间8c的压力为运转中反应堆的冷却液的压力。

密封管8的密封接头19′、21和22布置成耐受核反应堆冷却液的压力，但是在密封管内部发生泄漏的情况下，运转时会损坏。含有放射性流体的增压反应堆初始冷却液有流入测量间5的危险。

因此，非常重要的是，要能够迅速检测出密封管8的内部空间8c由于上游一侧密封管密封接头的密封性缺陷而造成的湿度现象。

为此，使用一个检测器15，当密封管内部空间出现湿度现象或进入一定量的液体时，检测器15可以发出一种信号。

在套管10被穿破的情况下，核反应堆初始冷却液通过套管流入测量间。通常，初始冷却液由止回阀17或电动阀18加以关闭。

但是，当在有缺陷的套管中进行通量测量时，在通量测量传感器的推动下，电动阀18是开启的，止回阀17也是开启的。在这种情况下，操作人员将测量传感器一伸入套管延伸段中直至止回阀，初始冷却液就流入测量间。

因此，重要的是，操作人员要预防引起泄漏的密封性缺陷。为了获得报警信号，在止回阀和/或电动阀下配置一个检测流体存在的检测器。

图4示出一个根据已有技术实施的检测器15，这个检测器15用于通过检测密封管内部空间中或者止回阀或电动阀处存在液体来检测泄漏情况。

如图2所示，检测器15可以占据位置15、15′和15″，来检测由布置在测量间5中的构件构成的设备中存在的液体。

根据已有技术实施的检测器15包括一个壳体15a，壳体15a具有一个螺纹端部15b，螺纹端部15b可以拧在穿过密封管8的壁的一个螺纹孔中，如图3所示，或者可以拧在止回阀17或电动阀18的阀体上。

检测器15包括一个中央电极23，中央电极23通过一个绝缘套24与检测器15的金属壳体15a加以绝缘。

电极23连接到一个连接电缆15c上，连接电缆15c由其下部进入检测器15的壳体15a中。连接电缆15c在其与检测器相对的一端连接到一个仪器上，这个仪器可以例如通过发出一种位于测量间的操作人员听得到或看得到的声信号或光信号，发出故障信号。

当液体流入密封管8的内部空间8c中或者流入止回阀17或电动阀18的阀体中时，液体非常迅速地覆盖进入待测构件主体下部的检测器电极23。液体导体在电极23和待测构件的壁之间确立起电接触。这种电接触由同检测器电缆15c相连接的信号仪加以检测。

这种检测器、例如图4所示的检测器15的缺陷是会发出不该发出的故障信号。实际上，由于测量间的环境温度比较高，约为25℃，空气中的水分冷凝在待测构件上，这涉及到密封管8、止回阀17或者电动阀18。待测构件内部空间的冷凝水固定在电极23的周围，使绝缘部分24短路。

在这种情况下，检测器不能区分是接头或套管发生泄漏故障还是测量间空气中水分发生冷凝作用，在发生小流量泄漏的情况下尤其如此。

图5和6示出一种本发明的检测器25。

检测器25包括一个由圆柱形-截锥形外壳26构成的壳体和一个内壳体27，两个壳体之间限定一个检测器室28，检测器室28中配置一个浮子29。一个敏感电元件30安装在制成中空形的检测器内壳体27中。

外壳26包括一个直径大的圆柱形部分以及一个直径较小的部分，直径大的圆柱形部分的内孔径包括一个螺纹端部26a，直径较小的部分的内孔径26b通过一种截锥形表面与大直径外壳部分的孔径相连。外壳26的小直径孔径26b在其与大直径部分连接的截锥形部分相对的端部具有一个通到外壳26上端部的端部。

外壳26直径较小的部分在其外表面上具有一个构成紧固工具抓握表面的棱柱形部分31和一个螺纹部分32。

检测器的内壳体27包括：一个棱柱形下部33，它可以用一个紧固工具抓握壳体27；一个圆柱形-截锥形部分34，它具有一个支承凸缘34a；一个螺纹部分35；以及一个构件36，它由下而上具有一个圆柱形部分36a、一个扁平部分36b和一个终端部分36c，终端部分36c呈冠状喇叭形，由一个平坦圆形端部加以终止。

检测器壳体27一直到圆柱形部分36a端部的顶端都是空心的。

装入检测器空心壳体27的敏感电元件30包括一个构成电插座的基座30a以及一个挠性片断路器30b，断路器30b用一种抗辐射的保护材料例如聚丙烯加以涂覆。挠性片断路器具有电触点，这些电触点布置成使断路器构成一种反向接触器，在磁场的作用下，可以从一种开启状态摆动到一种闭合状态。

敏感电元件安装在检测器的空心内壳体27中，以便挠性片断路器30b布置在壳体27的圆柱形部分36a内。

浮子29是一种环形聚丙烯浮子，具有一个圆柱形管状部分和一个截锥形支承面。

浮子29的外径略小于检测器25外壳26大直径部分的孔径直径。浮子29的内孔径直径大于空心壳体27圆柱形部分36a的直径。

一个环形永久磁铁37埋入浮子29的壁中，相对于该壁进行同轴布置。

构成检测器壳体的外壳26和内壳体27是用一种无磁性材料、例如奥氏体不锈钢Z2CN18-10制成的。

检测器的内壳体27的螺纹部分35用于拧在外壳26的螺纹部分26a中。

为了安装检测器，使环形浮子29装配到外壳26内或者壳体27的圆柱形部分36a上，将已经预先装有敏感电元件30的空心壳体27拧在外壳26中。拧好以后，在支承在外壳26的平面下部上的支承面34a处，在壳体27和外壳26之间进行密封焊接38。

呈扁平形状的内壳体27上部36b安装在孔径26b内；扁平部分可以在内壳体27的上部和外壳26的小直径内孔径26b之间通过。

壳体27的端部36c的直径小于孔径26b的直径，该端部36c略微布置在孔径26b出口端的上方，以便在壳体27的端部36c和孔径26b的出口部分之间存在一个环形通道。

外壳26的螺纹部分32用于确保将检测器的端部拧紧在穿过一个构件例如密封管8、止回阀17或电动阀18的壁的一个螺纹开口中，如图2所示。因此，这个部分所起的作用与已有技术中检测器15的螺纹上部15b相同。

当本发明检测器25安装在一个构件例如一个测量管道的密封管8上时，外壳26和壳体27之间的检测器内室28通过围绕壳体27冠状端部36c的环形通道与密封管8的内部空间8c连通。

检测器25拧紧在这个构件上，确保该构件下部一个螺纹开口内的检测。另外，检测器25布置成轴线沿竖直方向为外壳26和壳体27所共有。

在发生液体进入密封管8内部空间8c的泄漏情况下，如果液体泄漏量大，那么，壳体27的冠状端部36c使一部分泄漏量进入检测器外壳26内。如果泄漏量小，则液体流量实际上不存在，而是由流动缓慢的小液滴构成。这些小液滴碰到冠状端部36，在扁平部分36b的壁上滑落。在所有这些情况下，水分聚集在室28的底部，这样，浮子29由于阿基米德浮力而逐步抬起。

当布置在浮子29的壁内的永久磁铁37与断路器挠性片的接触部分相垂直地通过时，挠性片倾斜，确保对一个电触点的接触。

电信号由导线39接收，导线39的一端由一个插头构成，插头插入挠性片敏感电元件30的电插座30a中。

导线29与一个信号仪连接，信号仪可以例如发出一种光信号或声信号，向操作人员发出密封管8中存在水分的报警信号。

本发明检测器可以避免发出不该发出的报警信号，因为测量间空气中所含的水蒸气的冷凝作用不能在检测器的室28中积聚水分和抬起浮子29，确保挠性片电断路器断开。

如图5所示，浮子29向上移动终止时，通过其端部的截锥形表面支承在外壳26内孔径的截锥形表面上。

当检测器25拧紧在待检测件上时，检测器的室28处于密封关闭状态。在反应堆的高压冷却水进入密封管的情况下，这种高压冷却液不能在液体的检测器处泄漏到测量间。

附图所示的已经作过描述的检测器可以制成小型化的，尤其可以同商用构件合在一起，可以将一种商用断路器、例如LEMO公司出售的RAIUF型断路器用作敏感电元件。

内壳体27的扁平部分36b可以具有较小的厚度，例如约为1毫米。

环形永久磁铁37可以用任何耐久磁性材料制成，具有确保检测器在长时间内稳定工作的特性。永久磁铁最好在模制浮子时埋置在浮子的壁中。浮子可以用密度小于水的密度的任何一种材料制成。

本发明不限于所描述的实施例。

因此，检测器的外壳和内壳体的形状可以不同于所描述的检测器的形状，制造检测器的工件可以不同于一种将一个空心内壳体拧入其中的外壳。

检测器室中的液面可以用一种不同于一个浮子的液面测量装置加以检测，这种浮子内装一个永久磁铁，并与一个电断路器相连接。

本发明不仅适用于压水核反应堆测量管道中冷却液的泄漏检测，而且也适用于对任何工业设备的一个构件中存在的液体进行检测，目的是检测工业设备中的液体泄漏情况。

Claims (9)

1．一种对工业设备的一个构件(8,17,18)的内部空间(8c)中的液体存在进行检测的检测器，以便检测设备中可能存在的液体泄漏，其特征在于，这种检测器包括：一个检测器壳体(26,27)，定一个室(28)；连接件(32)，将检测器(25)的壳体(26,27)连接到工业设备的构件(8,17,18)上，以便通过将检测器壳体(26,27)固定到构件(8,17,18)上，使检测器的室(28)与构件的内部空间(8c)相连通；以及检测件(30,29,37)，对检测器(25)的室(28)中液面的溢流进行检测。

2．根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，检测件(30,29,37)由一个浮子(29)构成，该浮子布置在检测器(25)的室(28)中，在这个浮子上固定有一个永久磁铁(37)和一个电接触器(30)，该电接触器具有一个对磁场敏感的活动接触件，用于在一个开启位置和一个闭合位置之间进行移动。

3．根据权利要求2所述的检测器，其特征在于，接触器(30)是一个挠性片断路器，当磁铁(37)面对挠性片断路器(30)的一个接触部分通过时，挠性片断路器可以在永久磁铁(37)所形成的磁场的作用下发生倾斜，与浮子(29)装在一起的永久磁铁(37)由于检测器(25)的室(28)中积水的阿基米德浮力而进行移动，检测器(25)的室(28)与构件(8,17,18)的内部空间(8c)相连通。

4．根据权利要求2或3所述的检测器，其特征在于，浮子(29)和环形永久磁铁(37)围绕一个空心圆柱形壳体(36a)基本同轴布置，该空心圆柱形壳体布置在检测器(25)的室(28)的中央部分，内装电接触器(30b)。

5．根据权利要求4所述的检测器，其特征在于，检测器(25)的室(28)位于一个管状外壳(26)内，该管状外壳中装有一个空心内壳体(27,36,36a)，该空心内壳体具有一个圆柱形部分(36a)，在这个圆柱形部分中装有敏感电接触器(30b)，所述空心内壳体确保外壳(26)一端的封闭。

6．根据权利要求5所述的检测器，其特征在于，检测器(25)的外壳(26)和内壳体(27)用无磁性材料制成。

7．根据权利要求5或6所述的检测器，其特征在于，检测器(25)的内壳体(27)包括一个部分(36b)，这个部分(36b)的截面小于一个部分(36a)的截面，所述部分(36a)罩住敏感电元件(30b)，所述部分(36b)进入外壳(26)的一个孔径(26b)中，该孔径(26b)穿过外壳(26)的一个部分(32)，检测器(25)通过这个部分(32)连接到要进行液体检测的构件(8)上，检测器(25)的内壳体(27)还包括一个端部(36c)，这个端部(36c)朝检测器(25)外壳体(26)的孔径(26b)外部呈喇叭状。

8．根据权利要求1至7之一所述的检测器的应用，用于在一个核反应堆测量间(5)内检测压水核反应堆一部分测量线上可能发生的冷却水的泄漏。

9．根据权利要求8所述的应用，测量线包括一个与核反应堆反应室相连的测量管道(6)、一个确保从测量导向管道(6)密封引出一个套管(10)的密封管(8)、以及套管(10)的一个管状延伸段(16)，在这个管状延伸段上配置有一个止回阀(17)和一个电动阀(18)，其特征在于，一个检测器(25)的壳体固定在由密封管(8)、止回阀(17)和电动阀(18)构成的测量线构件中的至少一个构件上。

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