CN204904847U - 核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统 - Google Patents

核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统 Download PDF

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李少纯
陈威
赵健
何锐
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    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Abstract

本实用新型提供了一种核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其包括红外热像仪、热像仪保护罩、交换机、采集计算机和监视器；红外热像仪至少有两个，分别布置在安全壳内的不同区域；热像仪保护罩为承压透红外保护罩，其分别罩住对应的红外热像仪而对红外热像仪进行保护；交换机、采集计算机和监视器设置在安全壳外，用于对红外热像仪输出的监控数据进行后续处理和显示。与现有技术相比，本实用新型利用热像仪保护罩保护红外热像仪，使其可以在安全壳内的高压黑暗环境中正常工作，因此能够利用红外热像仪对安全壳内的高压黑暗环境进行实时监控，直观地显示安全壳内的温度分布和设备状态，提高了安全壳打压试验火灾判断的及时性和准确性。

Description

核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统
技术领域
本实用新型属于核电站安全监控领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统。
背景技术
安全壳，即反应堆厂房，是一个带有准球形穹顶的圆柱形预应力钢筋混凝土结构，也是用来阻挡来自燃料的裂变产物及一回路放射性物质进入环境的最后一道屏障。当反应堆发生失水事故(LOCA：LossofCoolantAccident)时，释放出来的大量放射性和高温高压汽水混合物可被安全壳包容和隔离，以防止对核电站周围居民产生危害。
安全壳打压试验是核电站最重要的试验之一，其模拟验证安全壳在LOCA工况下的密封性和强度耐受力，对于保障核电站的运行有非常重要的意义，在机组建设阶段和机组运行阶段均需要进行试验。安全壳打压试验期间安全壳厂房内的最高压力可以达到4.8bar.g以上，是典型的高压富氧环境，再加上充卸压操作产生的高速气流，发生火灾的风险非常大。因此，安全壳打压试验期间，火灾的监控和预防是非常重要的一项工作。
但是，安全壳内的高压富氧黑暗环境也使得普通摄像头等监控设备无法在其中正常工作，即使核电站正常的监控系统也需要在安全壳试验前拆除并移出安全壳，这就导致安全壳打压试验期间，安全壳内没有直观的火灾监控系统，对于火灾的监控、判断及消防应急带来了巨大的困难。
在一些已公开的核电站中，进行安全壳打压试验时是采用温度监控系统作为火灾监控和预防手段的。请参阅图1，上述温度监控系统包括分别设置在安全壳10内各区域的多个温度传感器12、设置在安全壳试验控制室中的采集计算机14和监视器16。温度传感器12对安全壳10内各区域的温度进行监控，采集计算机14利用穿过安全壳10的电缆采集各个温度传感器12的监控数据，再对这些数据进行处理和判断，并将结果传输至监视器16显示。通常的火灾判断标准是：分布在安全壳10内的温度传感器12中，任意一个的指示温度大于50℃时，将产生报警，同时试验人员开始关注温度变化；当相邻区域内有两个以上的温度传感器12报警，才有可能是火灾信号，如果停止充压后，安全壳10内的温度仍然继续升高，则证明安全壳厂房内确实发生了火灾。
上述温度监控系统能够简单方便地实现安全壳火灾的监控，但是却仍然存在以下问题：1)火灾判断不准确。温度传感器12的稳定性会干扰对火灾的判断，如果某个温度传感器12出现问题，则直接影响到火灾的判断结果；2)火灾判断不及时。以某核电站为例，其安全壳10内的总体积在50000m3左右，内部却仅布置有59个温度传感器12，也就是说平均每850m3的空间内才分布有一个温度传感器12，因此当其中一个区域起火时，相邻区域的温度传感器12反应时间会比较长，导致以现有判断标准(相邻两个区域的探头同时超过50℃)确认起火时，火势已经基本失控。
有鉴于此，确有必要提供一种及时准确的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种及时准确的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，以有效降低安全壳打压试验期间发生火灾的风险。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其包括红外热像仪、热像仪保护罩、交换机、采集计算机和监视器；红外热像仪至少有两个，分别布置在安全壳内的不同区域；热像仪保护罩为承压透红外保护罩，其分别罩住对应的红外热像仪而对红外热像仪进行保护；交换机、采集计算机和监视器设置在安全壳外，用于对红外热像仪输出的监控数据进行后续处理和显示。
优选地，所述红外热像仪同时具有视频监控和温度监控功能。
优选地，所述红外热像仪的视频分辨率不小于320×240像素，测温范围为0-300℃，精度为±2℃，镜头视角大于45°。
优选地，所述热像仪保护罩包括不锈钢罩体和密封安装在不锈钢罩体后端的不锈钢后盖，热像仪保护罩的最大可承受压力>8bar.g。
优选地，所述不锈钢罩体的内壁上设有用于支撑定位红外热像仪的支撑结构。
优选地，所述不锈钢罩体的正前端与红外热像仪的探头对应位置处镂空并密封安装有锗玻璃，锗玻璃的红外透过率>90％。
优选地，所述不锈钢后盖上设有两个格兰头，分别用于安装密封性试验接口和电缆接口。
优选地，所述电缆接口采用了密封贯穿件设计；密封贯穿件包括固定端和移动端，其中，固定端密封固定在不锈钢后盖的格兰头内，移动端用于连接电缆；所述密封试验接口为G1/4’螺纹接口。
优选地，所述热像仪保护罩的各元件结合处全部采用橡胶垫圈软密封。
优选地，所述交换机、采集计算机和监视器均设置在安全壳试验控制室内；所述红外热像仪的电缆通过安全壳设置的电气贯穿件穿出安全壳，并连接至交换机；交换机的输出接口通过连接线与采集计算机连接；红外热像仪所采集的视频和温度数据，通过交换机传输至采集计算机，经采集计算机处理后传输至与采集计算机连接的监视器显示。
与现有技术相比，本实用新型核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统利用热像仪保护罩保护红外热像仪，使其可以在安全壳内的高压黑暗环境中正常工作，因此能够将红外热像仪布置在安全壳内部，利用红外热像仪对安全壳内的高压黑暗环境进行实时监控，直观地显示安全壳内的温度分布和设备状态，从而及时确认火灾发生并且直接定位起火点，提高了安全壳打压试验火灾判断的及时性和准确性，为后续的消防动作提供了强有力的技术保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为已公开的核电站安全壳打压试验温度监控系统示意图；
图2为本实用新型核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统结构示意图；
图3为图2中所使用的热像仪保护罩结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。
请参阅图2和图3，本实用新型核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统包括红外热像仪20、热像仪保护罩60、交换机22、采集计算机24和监视器26。红外热像仪20有至少两个，分别按需要合理布置在安全壳30内的不同区域；热像仪保护罩60分别罩住对应的红外热像仪20而对其进行保护。交换机22、采集计算机24和监视器26均设置在安全壳试验控制室40内，用于对红外热像仪20的监控数据进行后续处理和显示。
红外热像仪20作为主要监控设备，其视频分辨率不小于320×240像素，测温范围为0-300℃，精度为±2℃，镜头视角大于45°，可以设置温度报警。多个红外热像仪20按需要合理布置在安全壳30内的不同区域，对安全壳内的温度分布和设备实际情况进行全方位的监控；一旦有起火点，红外热像仪20会及时捕捉到起火点并报警。
为了使红外热像仪20能够在安全壳打压试验期间的高压黑暗环境中正常工作而不被损坏，本实用新型利用自行设计的热像仪保护罩60罩住红外热像仪20。热像仪保护罩60包括不锈钢罩体62和密封安装在不锈钢罩体62后端的不锈钢后盖64，二者共同围成一个用于收容红外热像仪20的空间。不锈钢罩体62的内壁上设有用于支撑定位红外热像仪20的支撑结构620，正前端与红外热像仪20的探头对应位置处镂空并密封安装有锗玻璃622，锗玻璃622的红外透过率>90％。不锈钢后盖64上设有两个格兰头640，分别用于安装密封性试验接口642和电缆接口。为防止电缆线芯漏气，电缆接口采用了专门的密封贯穿件设计，密封贯穿件的固定端646密封固定在不锈钢后盖64的格兰头640内，移动端648用于连接电缆200，从而有效地杜绝了电缆线芯漏气的可能。密封试验接口642为G1/4’螺纹接口，用于进行密封性试验：先通过密封试验接口642向热像仪保护罩62内充压至试验压力，再在密封试验接口642处连接压力表进行密封性测试，测试合格后方可将红外热像仪20安装在热像仪保护罩62内。通常，需要在5bar.g的试验压力下，对热像仪保护罩60进行24小时保压试验，压降小于30mbar才算测试合格。
上述热像仪保护罩60至少具有以下优点：1)耐压性良好：不锈钢罩体62和不锈钢后盖64均采用坚固的不锈钢制作，最大可承受压力>8bar.g；2)密封性良好：不锈钢罩体62和不锈钢后盖64、锗玻璃622和不锈钢罩体62等结合处全部采用橡胶垫圈软密封，试验接口和电缆接口采用格兰头640；3)透红外性能良好：热像仪保护罩60正前方采用锗玻璃，红外透过率>90％；4)稳定性良好：不锈钢罩体62的内部设有红外热像仪支撑结构620，有效保持了红外热像仪20的稳定；5)便携性良好：具有尺寸小、重量轻的优点，便于携带；6)具有可维护性：红外热像仪20可更换，数据传输电缆200可更换，重要的密封部件可以维护；7)具有可试验性：不锈钢后盖64上设计了密封性试验接口642，可以使用该接口进行密封性试验，测试合格后再将红外热像仪20安装在保护罩内；8)便于安装：热像仪保护罩60外部设计使其便于悬挂、固定和旋转。
红外热像仪20安装在热像仪保护罩60内，其电缆200通过安全壳30设置的电气贯穿件32穿出安全壳30，并连接至安全壳试验控制室40内的交换机22对应接口，交换机22的输出接口通过连接线与采集计算机24连接。监视器26与采集计算机24连接。红外热像仪20所采集的视频和温度数据，通过交换机22传输至采集计算机24，采集计算机24对这些数据进行处理后，将结果传输至监视器26显示。安全壳试验人员通过红外画面监视安全壳30内的温度分布和设备实际状态，与温度传感器12的测量数据相互校验(由于温度传感器12还有监控火灾以外的其他用途，因此采用本实用新型监控安全壳火灾后，原有的温度传感器12并不会拆除)，确定安全壳30内的实际情况，提高火灾监测的及时性与准确性。
通过以上描述可知，本实用新型核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统利用热像仪保护罩60保护红外热像仪20，使其可以在安全壳30内的高压黑暗环境中正常工作，因此能够将红外热像仪20布置在安全壳30内部，利用红外热像仪20对安全壳30内的高压黑暗环境进行实时监控，直观地显示安全壳30内的温度分布和设备状态，从而及时确认火灾发生并且直接定位起火点，提高了安全壳打压试验火灾判断的及时性和准确性，为后续的消防动作提供了强有力的技术保障。另外，在安全壳30内的高压环境中，本实用新型还可以监控进入安全壳30进行检查和消防干预人员的身体状态，一旦发生意外可以及时处理，解决了高压环境无法监控的问题。
根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：包括红外热像仪、热像仪保护罩、交换机、采集计算机和监视器；红外热像仪至少有两个，分别布置在安全壳内的不同区域；热像仪保护罩为承压透红外保护罩，其分别罩住对应的红外热像仪而对红外热像仪进行保护；交换机、采集计算机和监视器设置在安全壳外，用于对红外热像仪输出的监控数据进行后续处理和显示。
2.根据权利要求1所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述红外热像仪同时具有视频监控和温度监控功能。
3.根据权利要求2所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述红外热像仪的视频分辨率不小于320×240像素，测温范围为0-300℃，精度为±2℃，镜头视角大于45°。
4.根据权利要求1所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述热像仪保护罩包括不锈钢罩体和密封安装在不锈钢罩体后端的不锈钢后盖，热像仪保护罩的最大可承受压力>8bar.g。
5.根据权利要求4所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述不锈钢罩体的内壁上设有用于支撑定位红外热像仪的支撑结构。
6.根据权利要求4所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述不锈钢罩体的正前端与红外热像仪的探头对应位置处镂空并密封安装有锗玻璃，锗玻璃的红外透过率>90％。
7.根据权利要求4所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述不锈钢后盖上设有两个格兰头，分别用于安装密封性试验接口和电缆接口。
8.根据权利要求7所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述电缆接口采用了密封贯穿件设计；密封贯穿件包括固定端和移动端，其中，固定端密封固定在不锈钢后盖的格兰头内，移动端用于连接电缆；所述密封试验接口为G1/4’螺纹接口。
9.根据权利要求4所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述热像仪保护罩的各元件结合处全部采用橡胶垫圈软密封。
10.根据权利要求1所述的核电站安全壳打压试验期间的安全壳火灾监控系统，其特征在于：所述交换机、采集计算机和监视器均设置在安全壳试验控制室内；所述红外热像仪的电缆通过安全壳设置的电气贯穿件穿出安全壳，并连接至交换机；交换机的输出接口通过连接线与采集计算机连接；红外热像仪所采集的视频和温度数据，通过交换机传输至采集计算机，经采集计算机处理后传输至与采集计算机连接的监视器显示。
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