CN205808643U - 基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，包括快速接头、卸压阀以及试验箱；试验箱内设置有采集腔、控制装置；快速接头和卸压阀分别穿过试验箱壳体与采集腔连通，控制装置安装在试验箱的控制装置安装孔内；控制装置具有单片机、温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块；温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块分别与单片机连接，温度测量模块和压力测量模块中的温度传感器和压力传感器设置在采集腔内；实施本实用新型的有益效果：温度测量模块直接与气体接触，避免温度测量误差引起的最终结果的误差。同时本试验设备的测量模块精度高，数据结果可靠，设备操作简单，小巧灵活易于携带。

Description

基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备

技术领域

本实用新型涉及核电安全技术领域，更具体地说，涉及一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备。

背景技术

核电站安全壳，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，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)时，释放出来的大量放射性和高温高压汽水混合物可被包容和隔离，以防止对核电站周围居民产生危害。安全壳作为核电机组的第三道安全屏障，扮演着限制放射性物质从反应堆扩散至大气的重要角色，其建造质量将直接影响到安全壳本体的功能完整性。因此，在机组投运前需进行安全壳打压试验(CTT)，以验证安全壳的强度及密封性。机组在役后也需要定期执行安全壳打压试验以确保安全壳依然满足其作用功能。机械贯穿件是贯穿反应堆安全壳厂房的流体传输管线，是核电站第三道屏障的一部分，管道内外两侧均设有安全壳隔离阀，在安全壳打压试验前，需要完成贯穿件密封性试验，以确保隔离阀在反应堆发生事故时可阻止岛内放射性气体和废液从岛内流出岛外。

目前贯穿件试验设备由压力表、温枪、三通阀、流量计、秒表、截止阀及快速接头组成，如图1所示，压力表11和三通阀10连接后与管道连接；压力表12与三通阀20连接后与管道连接；在安全壳内外分别的管道上分别设置壳内隔离阀30、40和壳外隔离阀50；在进行外侧隔离阀密封性试验时，壳内隔离阀40为逆止阀，具体操作步骤如下所示：从三通阀10处充压至二倍设计压力即8.4bar.g作为背压；在三通阀20处充压至4.2～4.6bar.g，压力稳定后读取压力表12数据并记录当前压力值为初始压力P0；使用温枪读取当前管线温度并记录为初始温度T0，记录当前时间t0；试验结束时，读取当前压力表12数据并记录当前压力值为结束压力；使用温枪对管线读取当前温度并记录为结束温度T1；记录当前时间t1；根据计算公式当前隔离阀泄漏率。

现有方案存在下列问题：

一是泄漏率计算存在较大误差：计算时使用的温度应为管线内气体实际温度，但实际上温枪读到的温度数据为管道外壁的温度，管道外壁温度还取决于所处外部环境温度，温枪的精度为±1℃，误差较大，在使用过程中针对测点的不同距离和不同位置导致出现不同结果，对试验人员技能有很大要求，故测得的温度值有较大误差从而导致泄漏率计算存在较大误差。

二是试验工具笨重繁多，操作步骤复杂。

三是试验步骤繁琐，需要记录数据过多，单次试验数据处理为12个，对数据进行人工计算时存在数据丢失和人工手算导致计算出错的风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述泄漏率计算存在较大误差以及试验工具笨重繁多等缺陷，提供一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，包括快速接头、卸压阀以及试验箱；试验箱内设置有采集腔、控制装置；快速接头和卸压阀分别穿过试验箱壳体与采集腔连通，控制装置安装在试验箱的控制装置安装孔内；控制装置具有单片机、温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块；温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块分别与单片机连接，温度测量模块和压力测量模块中的温度传感器和压力传感器设置在采集腔内，用以采集管道内气体温度数据及压力数据；试验时，试验人员首先通过液晶屏调取试验编号及保压体积，然后单片机根据温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块获得的初始压力、结束压力、初始温度、结束温度、保压时间等数据，通过内置计算程序处理得到贯穿件的泄漏率数值。

在本实用新型所述控制装置中，还包括存储模块，存储模块与单片机连接，用于存储贯穿件的保压体积数据和温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块获得的测量值数据。

在本实用新型所述控制装置中，包括电源模块，所述电源模块是设置在试验箱内的电池组，提供控制装置内各个模块的工作电压。

在本实用新型所述控制装置中，所述液晶屏设置在试验箱的上表面，通过液晶屏实现调取试验编号、保压体积、参数设置和数值显示。

在本实用新型所述控制装置中，还包括维护接口，所述维护接口与单片机连接，设置在试验箱的侧面。

在本实用新型所述控制装置中，还包括校准接口，所述校准接口与单片机连接，设置在试验箱的侧面，实现温度测量模块、压力测量模块的校准。

实施本实用新型的核电站贯穿件一体化试验设备，具有以下有益效果：

本试验设备中温度测量模块直接与气体接触，即测量温度值为当前气体的实际值，避免温度测量误差引起的最终结果的误差。同时本试验设备的测量模块精度高，数据结果可靠，设备操作简单；本试验设备的全部模块集成设置在同一设备箱内，小巧便携，测量结果实时显示，大大提高了贯穿件的试验效率，同时可推广至机组在役后大修阶段贯穿件试验。另外，外部留有维护及校准接口，采用可拆卸电池供电，后续程序维护、测量模块校准及更换电池时均无需对设备进行拆装，有利于设备的稳定性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有的贯穿件试验设备连接示意图；

图2是本实用新型的一体化试验设备主视结构示意图；

图3是本实用新型的一体化试验设备三维结构示意图。

图4是本实用新型的控制装置连接框图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图2、3所示，在本实用新型的核电站贯穿件一体化试验设备第一实施例中，一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备包括快速接头1、卸压阀2以及试验箱3；试验箱3内设置有采集腔5、控制装置6；快速接头1和卸压阀2分别穿过试验箱3壳体与采集腔5连通，控制装置6安装在试验箱3的控制装置安装孔内；控制装置6具有单片机、温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块；温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块分别与单片机连接，温度测量模块和压力测量模块中的温度传感器7和压力传感器8设置在采集腔5内，用以采集管道内气体温度数据及压力数据；试验时，操作人员首先通过液晶屏调取本次试验贯穿件编号及保压体积，然后单片机根据温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块获得的初始压力、结束压力、初始温度、结束温度、保压时间，通过内置计算程序处理得到贯穿件的泄漏率数值。

贯穿件密封性试验的试验原理如下：

安全壳贯穿件隔离阀泄漏率计算采用压降法计算，对标准气体方程PV＝nRT进行转换，泄漏率计算公式(Q)如下所示：

$Q=\frac{P_0\×V}{P\×\mathrm{\Δ}t}\[\frac{\mathrm{\Δ}P}{P_0}-\frac{\mathrm{\Δ}T}{T_0}\](cm3/h)---\left(1\right)$

其中，

V＝保压体积(cm3)；

P0＝初始压力(bar.a)；

P1＝结束压力(bar.a)；

P＝大气压力(bar.a)；

T0＝初始温度(K)；

T1＝结束温度(K)；

t0＝初始时间

t1＝结束时间

ΔP＝P0-P1(bar)；

Δt＝t0-t1(h)；

ΔT＝T0-T1(K)；

上面计算的试验条件下的泄漏率Q可以用下面的公式转换成标准状况(273.15K，标准大气压)下的泄漏率Qn。

$Q_n=Q\frac{273.15}{T_1}(Ncm3/h)---\left(2\right)$

由公式1、2可知，计算泄漏率需要知道初始压力P0、结束压力P1、初始温度T0、结束温度T1、初始时间t0，结束时间t1，保压体积V这7个参数，而每个贯穿件内外隔离阀之间的管道体积为固定参数，故在计算泄漏率时需要剩余6个参数变量。

优选地，如图2所示，所述控制装置6中，还包括存储模块，存储模块与单片机连接，用于存储贯穿件的保压体积数据和温度测量模块、压力测量模块、定时器/计时器模块获得的测量值数据。

优选地，所述控制装置6中，包括电源模块11，所述电源模块11是设置在试验箱内的电池组，提供控制装置6内各个模块的工作电压。

优选地，所述控制装置6中，液晶屏4设置在试验箱3的上表面，通过液晶屏4实现参数设置和数值显示。

优选地，所述控制装置6中，还包括维护接口9，所述维护接口9与单片机连接，设置在试验箱3的侧面。

优选地，所述控制装置6中，还包括校准接口10，所述校准接口10与单片机连接，设置在试验箱3的侧面，实现温度测量模块、压力测量模块的校准。

进行贯穿件试验时，通过快速接头1将本试验设备与贯穿件管道相连接，关闭卸压阀2，打开液晶屏4，选取贯穿件编号，确定保压体积，即可开始进行泄漏率计算测量。首先触按读取初始数据按钮，读取当前压力模块和温度测量模块数据并显示到液晶显示屏上，同时计时器开始计时；试验结束时触击读取结束数据，此时读取结束阶段压力和温度，计时器停止计时，控制装置6根据初始压力P0、结束压力P1、初始温度T0、结束温度T1、保压时间Δt，保压体积V这6个参数进行泄漏率计算，将结束压力、结束温度、保压时间及泄漏率显示在液晶屏4上。

其中，压力测量模块精度为1‰，温度测量模块精度为±0.5℃，模块精度高，计算过程由单片机直接处理，避免人工计算出现的误差，提高试验结果的准确度。

优选地，快速接头及卸压阀与试验箱为G1/4螺纹连接，确保其密封性及方便拆卸组装。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述一体化试验设备包括快速接头、卸压阀以及试验箱；所述试验箱内设置有采集腔和控制装置；所述快速接头和所述卸压阀分别穿过所述试验箱壳体与所述采集腔连通，所述控制装置安装在所述试验箱的控制装置安装孔内；所述控制装置具有单片机、温度测量模块、压力测量模块和定时器/计时器模块；所述温度测量模块、压力测量模块和定时器/计时器模块分别与单片机连接，所述温度测量模块和压力测量模块中的温度传感器和压力传感器设置在采集腔内；试验时，通过一液晶屏调取试验编号及保压体积，单片机根据所述温度测量模块、压力测量模块和定时器/计时器模块获得的初始压力、结束压力、初始温度、结束温度和保压时间数据，处理得到贯穿件的泄漏率数值。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述控制装置还包括存储模块，存储模块与单片机连接，用于存储贯穿件的保压体积数据和温度测量模块、压力测量模块以及定时器/计时器模块获得的测量值数据。

3.根据权利要求2所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述控制装置还包括电源模块，所述电源模块是设置在试验箱内的电池组，提供所述控制装置内各个模块的工作电压。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述液晶屏设置在所述试验箱的上表面，通过所述液晶屏实现参数设置和数值显示。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述控制装置包括维护接口，所述维护接口与所述单片机连接，设置在所述试验箱的侧面。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述控制装置还包括校准接口，所述校准接口与单片机连接，设置在所述试验箱的侧面，实现温度测量模块和压力测量模块的校准。

7.根据权利要求1-3任一项所述的基于单片机的核电站贯穿件一体化试验设备，其特征在于，所述快速接头以及所述卸压阀与试验箱为可拆卸组装的G1/4螺纹连接。