CN211304101U - 一种一回路取样管线超声波振动去污装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于核电站一回路取样管线振动去污技术领域，具体涉及一种一回路取样管线超声波振动去污装置及其去污方法，包括：电源线，若干个超声波发生器、控制柜和若干个超声波振子；所述每个超声波振子均通过电源线与单独的超声波发生器连接，并由超声波发生器供电驱动；所述超声波发生器通过螺栓固定安装在控制柜中；所述超声波振子均匀设置在取样管线上。本是实用新型适用于管线去污领域，尤其针对管线较细、冲洗无效且无法内置去污装置的情况。

Description

一种一回路取样管线超声波振动去污装置

技术领域

本实用新型属于核电站一回路取样管线振动去污技术领域，具体涉及一种一回路取样管线超声波振动去污装置。

背景技术

核电站一回路冷却剂中裂变产物的活度是反映堆芯燃料元件包壳是否破损的重要参数，为了实时监测一回路冷却剂的总γ体积活度，在一回路的KUL01 取样管线上布置了三台SAS201液体活度监测仪(KUL01CR001/002/003仪表)，通过测量总γ辐射，计算出一回路冷却剂的总γ体积活度。因此，保证一回路管线液体活度监测仪测量值真实可用，对一回路安全屏障完整性监测尤为重要。

而机组启停堆和功率变化期间液体活度监测仪的测量值均会出现不同程度的上涨，严重时触发超一级报警阈值报警(1.85E11Bq/m3)；机组功率稳定后，仪表测量值开始逐步下降，一个月左右后可恢复至停堆前的水平。仪表测量值上涨或报警时，化学取样分析未发现异常。对仪表取样管线表面接触剂量率进行测量时，发现取样管线的剂量率显著增加，与化学取样结果严重不符，液体活度监测仪测量值严重失真，失去有效性。经确认，仪表测量值上涨或报警是由于放射性物质在测量段内沉积引起的。但在现有技术中，出于安全考虑，一回路KUL01取样管线未设计单独的冲洗回路，取样管线内发生放射性物质沉积时，只能利用工艺水通过硼表的测量回路进行在线冲洗。由于取样管线内径较小，且下游有硼表等设备影响(回路不通畅)，冲洗时效果不明显。上述原因导致机组启升功率后，液体活度监测仪的测量值与化学取样分析结果相差较大，不能真实反应一回路冷却剂总γ体积活度，导致SAS201型液体活度监测仪可用率不满足运行要求。

因此，针对上述现有技术中的情况需要研究设计一种核电站一回路取样管线超声波振动去污成套装置，用于解决有效去除核电站一回路取样管线沉积的放射性物质，确保辐射监测仪表测量值真实有效。

实用新型内容

本实用新型目的是针对上述现有技术的不足提供一种一回路取样管线超声波振动去污装置，用于解决现有技术中核电站一回路取样管线沉积的放射性物质无法得到有效去除，并影响辐射监测仪表测量值的真实有效性技术问题。

本实用新型的技术方案是：

一回路取样管线超声波振动去污装置，包括：电源线1，若干个超声波发生器16、控制柜8和若干个超声波振子25；所述每个超声波振子25均通过电源线1与单独的超声波发生器16连接，并由超声波发生器16供电驱动；所述超声波发生器16通过螺栓固定安装在控制柜8中；所述超声波振子25均匀设置在取样管线上。

所述超声波振子25还包括：温度传感器信号线2，防水接头3，振子上盖4，温度传感器5，振子封装壳6和换能器7；所述振子封装壳6上部设置振子上盖 4，振子上盖4上部安装有防水接头3，所述振子封装壳6内部设置有温度传感器5，所述温度传感器5结构呈水滴状，并通过导热硅胶固定在振子封装壳6内部顶端的螺栓孔中；振子封装壳6下部设置有换能器7，所述换能器7用于将超声波振子25贴合在取样管线上；所述温度传感器信号线2的一端与温度传感器 5连接设置在振子封装壳6内部，温度传感器信号线2另一端穿出防水接头3接入超声波系统智能控制柜8内，温度传感器5测量范围为0-100℃。

所述超声波振子25振子参数为：40Khz，额定功率20w，所述超声波振子 25通过环氧树脂强力胶将换能器7与取样管线直接贴合安装，粘贴安装时避开取样管线上的取样管线焊点26。

所述控制柜8内部包括：控制柜CPU9、模拟量输入模块10、信号转换器11、中间继电器12、24V开关电源13、单相二极断路器14、单极断路器15、接线端子排17、竖线槽18、横线槽19、导轨20；所述超声波发生器16的供电电路中接入中间继电器12，控制电路CPU9通过中间继电器12闭合来控制超声波发生器16启停，从而控制超声波振子25工作；信号转换器11与超声波振子25内的温度传感器5连接，温度传感器5温度信号经过信号转换器11转换为4-20mA 电流输出；控制柜8内部相关线缆通过竖线槽18、横线槽19、导轨20以及接线端子排17规范布置。

f上电旋转开关24；所述上电指示灯22、急停按钮23和上电旋转开关24 并排设置在控制柜8的外部柜体上；当旋转上电旋转开关24，则上电指示灯22 亮，打开控制柜8上安装的触摸屏21即可通过触摸屏21控制整个超声波去污装置的运行。

所述超声波发生器16和超声波振子25数量均为14个，由220V电源供电使用。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的一种一回路取样管线超声波振动去污装置，在一回路取样管线增加根据管线定制的超声波振子，使超声波振子能够与管线紧密贴合，有效去除附着在一回路取样管线上的放射性物质，降低一回路取样管线辐射本底水平。

(2)本实用新型设计的一种一回路取样管线超声波振动去污装置，确保辐射监测仪表对一回路取样管线的测量值真实有效，保证核电站一回路辐射监测屏障的完整性。

(3)本实用新型在不改变核电站一回路取样管线结构不影响管线内部介质的前提下，保证了一回路工艺管线的完整性，满足了核电站对放射性物质监测与控制的特殊要求；且本实用新型设计的去污装置可根据管线形状，科学布点，去污效果显著，且结构简单，就地安装简单便捷，占地体积小，去污效果好，能耗小，对周围设备影响小，在超声波振子加装温度传感器实时监测振子运行情况，保证设备稳定运行，满足核电站放射性房间特殊性要求。

(4)本实用新型设计的一回路取样管线超声波振动去污装置，将超声波控制器集成在控制柜内，实现对超声波振子的总体控制，结构原理简单，人员操作简便，保证振子独立运行，互不干扰。

(5)本实用新型设计的一回路取样管线超声波振动去污装置及其去污方法，已实现了在某核电站一期工程一回路取样管线的有效去污实操，同时具有在其他核电站很高的推广价值。

附图说明

图1是本实用新型所设计的一回路取样管线超声波振动去污装置的超声波振子结构示意图；

图2是本实用新型所设计的一回路取样管线超声波振动去污装置的控制柜结构示意图；

图3是本实用新型所设计的一回路取样管线超声波振动去污装置的控制柜柜门布置示意图；

图4是本实用新型所设计的一回路取样管线超声波振动去污装置的超声波振子安装示意图。

其中:1为电源线，2为温度传感器信号线，3为防水接头，4为振子上盖，5为温度传感器，6为振子封装壳，7为换能器，8为控制柜，9为CPU，10为模拟量输入模块，11为信号转换器，12为中间继电器，13为24V开关电源，14为单相二极断路器、15为单极断路器，16为超声波发生器，17为接线端子排，18 为竖线槽，19为横线槽，20为导轨，21为触摸屏，22为上电指示灯，23为急停按钮，24为上电旋转开关，25为超声波振子，26为管线焊点。

具体实施方式

下面对本实用新型技术进行进一步描述：

一回路取样管线超声波振动去污装置，包括：电源线1，若干个超声波发生器16、控制柜8和若干个超声波振子25；所述每个超声波振子25均通过电源线1与单独的超声波发生器16连接，并由超声波发生器16供电驱动；所述超声波发生器16通过螺栓固定安装在控制柜8中；所述超声波振子25均匀设置在取样管线上。

所述超声波振子25还包括：温度传感器信号线2，防水接头3，振子上盖4，温度传感器5，振子封装壳6和换能器7；所述振子封装壳6上部设置振子上盖 4，振子上盖4上部安装有防水接头3，所述振子封装壳6内部设置有温度传感器5，所述温度传感器5结构呈水滴状，并通过导热硅胶固定在振子封装壳6内部顶端的螺栓孔中；振子封装壳6下部设置有换能器7，所述换能器7用于将超声波振子25贴合在取样管线上；所述温度传感器信号线2的一端与温度传感器 5连接设置在振子封装壳6内部，温度传感器信号线2另一端穿出防水接头3接入超声波系统智能控制柜8内，温度传感器5测量范围为0-100℃。

所述超声波振子25振子参数为：40Khz，额定功率20w，所述超声波振子 25通过环氧树脂强力胶将换能器7与取样管线直接贴合安装，粘贴安装时避开取样管线上的取样管线焊点26。

所述控制柜8内部包括：控制柜CPU9、模拟量输入模块10、信号转换器11、中间继电器12、24V开关电源13、单相二极断路器14、单极断路器15、接线端子排17、竖线槽18、横线槽19、导轨20、控制柜8内部设置的单相二极断路器14、单极断路器15用于保证超声波去污装置运行时不影响其他设备的正常运行；控制电路CPU9设置在控制柜8内部上端作为控制柜控制中心；所述超声波发生器16的供电电路中接入中间继电器12，控制电路CPU9通过中间继电器12 闭合来控制超声波发生器16启停，从而控制超声波振子25工作；信号转换器 11与超声波振子25内的温度传感器5连接，温度传感器5温度信号经过信号转换器11转换为4-20mA电流输出；控制柜8内部相关线缆通过竖线槽18、横线槽19、导轨20以及接线端子排17规范布置。

所述控制柜8的外部设置有：触摸屏21、上电指示灯22、急停按钮23和上电旋转开关24；所述上电指示灯22、急停按钮23和上电旋转开关24并排设置在控制柜8的外部柜体上；当旋转上电旋转开关24，则上电指示灯22亮，打开控制柜8上安装的触摸屏21即可通过触摸屏21控制整个超声波去污装置的运行。

所述超声波发生器16和超声波振子25数量均为14个，由220V电源供电使用。

如上所述的任一一回路取样管线超声波振动去污装置的去污方法，包括如下步骤：超声波去污装置具备手动控制和自动控制两种模式，两种模式可通过控制柜8上的触摸屏21进行切换；

步骤一：手动模式控制情况时，工作人员可通过控制柜8手动控制每个超声波振子25进行去污；

步骤二：自动模式控制情况时，超声波振子25采用间歇性工作方式，其中振动时间初步设定为3分钟，时间间隔为15分钟，依据现场工况通过控制柜8进行调整；每个超声波振子25的启停、振动时间及振动间隔均通过控制柜8 进行单独设定，14个超声波振子25独立运行，互不干扰；

由于超声波振子25工作时会产生一定的热量，超声波去污装置在自动模式下只需设定工作时间及间隔，超声波振子25温度会自动控制在合理范围内；为提高超声波去污装置运行稳定性，在超声波去污装置中增加超声波振子温度监测系统，超声波振子温度监测系统包括温度传感器5及信号转换器11；

步骤三：自动模式控制情况时，超声波振子25工作将会与温度传感器5 存在相对位移，温度传感器5通过信号转换器11将电流信号通过模拟量输入模块10传输至控制柜8中的CPU控制单元，电流信号随超声波振子25温度增加线性变化，当超声波振子25温度高于设定值60℃时，CPU控制单元可立即切断 24V开关电源13，超声波振子25停止工作，当超声波振子25温度恢复至正常温度后，即可继续工作，所述正常温度可依据现场室温进行设定。

实施例：

如图1至4所示所示，本实用新型设计的一回路取样管线超声波振动去污装置，包括超声波发生器16、控制柜8、超声波振子25、超声波振子温度监测系统，超声波振子25通过电源线1与超声波发生器16直连，由超声波发生器 16供电驱动，控制柜8通过控制超声波发生器16的启停来控制超声波振子25 的工作。

本设计共14个超声波振子25，振子参数为：40Khz，额定功率20w，安装时避开管线焊点26，如图4。为提高除垢效率及降低超声波振子25间的干扰，每个超声波振子25均由单独的超声波发生器16供电驱动，一共配备14个超声波发生器16，由220V电源供电，通过螺栓固定安装在控制柜8中。整个超声波去污装置由220V电源供电，控制柜8中设有单相二极断路器14、单极断路器15及急停按钮23，以保证超声波去污装置运行时不影响其他设备的正常运行。控制电路CPU9采用PLC作为控制柜控制中心，超声波发生器16供电电路中接入中间继电器12，PLC通过中间继电器12闭合来控制超声波发生器16的启停，从而控制超声波振子25的工作。工作人员需要启动去污装置时，只需插入钥匙，旋转上电旋转开关24，上电指示灯22亮，打开控制柜8上安装的10寸触摸屏 21，即可通过触摸屏21控制整个超声波去污装置的运行，操作简单。

本设计超声波振子25前端安装面采用弧面及喷砂处理，采用环氧树脂强力胶作为粘连胶水，使换能器7与取样管线直接贴合安装，一方面可以降低超声波能量损失，一方面换能器7产生的热量可直接传递至取样管线中，提高超声波振子25的散热效率。安装时在取样管线与换能器7接触面上增加一层铜丝网，提高换能器7与取样管线接触面积，使超声波振子25与取样管线紧密贴合，提高超声波振子25牢固程度，提高超声波的传导效率及除垢效率。

超声波去污装置具备手动控制和自动控制两种模式，两种模式可通过控制柜8上的触摸屏21进行切换。手动模式下工作人员可通过控制柜8手动控制整个去污装置的工作，其中每个超声波振子25均可单独手动控制。自动控制模式下超声波振子25采用间歇性工作方式，其中振动时间初步设定为3分钟，时间间隔为15分钟，且可依据现场工况通过控制柜8进行调整。每个超声波振子25 的启停、振动时间及振动间隔均可通过控制柜8进行单独设定，14个超声波振子25独立运行，互不干扰。

另外由于超声波振子25工作时会产生一定的热量，从而导致超声波振子 25温度升高，长时间高温会对超声波振子25产生不可逆转的伤害。超声波去污装置自动模式下只要设定好工作时间及间隔，超声波振子25温度会控制在合理范围内。但为防止工作人员误操作或设备突发故障，造成去污装置长时间持续运行，从而造成超声波振子25温度过高而损伤。为提高超声波去污装置运行稳定性，在超声波去污装置中增加超声波振子温度监测系统，超声波振子25控制系统主要由PT100温度传感器5及信号转换器11组成。由于超声波振子25工作时高频振动，若温度传感器5贴合安装在超声波振子25的侧面，超声波振子 25工作时将会与温度传感器5会存在相对位移，从而导致温度传感器5摩擦生热导致测量温度不精准，故将温度传感器5做成水滴状，利用导热硅胶固定在超声波振子25顶部的螺栓孔中，一方面可以消除摩擦生热，另一方面可以利用软质导热硅胶缓冲降低温度传感器5的振动。温度传感器5测量范围为0-100℃，温度传感器5温度信号经过信号转换器11转换为4-20mA电流输出，电流信号通过模拟量输入模块10传输至控制柜8中的CPU9控制单元，电流信号随超声波振子25温度增加线性变化，当超声波振子25温度高于设定值60℃时，PLC 控制单元可立即切断24V开关电源13，超声波振子25停止工作，当超声波振子 25温度恢复至正常温度后(此温度依据现场室温进行设定)，即可继续工作。温度传感器信号线2与超声波振子25一同由振子封装壳6顶部的防水接头3引出，接入超声波系统智能控制柜8。控制柜8内相关线缆通过竖线槽18、横线槽19、导轨20以及接线端子排17规范整理，方便查找。

本实用新型适用于管线去污领域，尤其针对管线较细、冲洗无效且无法内置去污装置的情况，使用超声波振动去污能够很好地达到去污的目的，是一种成熟且方便有效地解决方案。可广泛应用于核电站扩建机组、其他电厂，以及相关工业领域。

上面结合实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (6)

1.一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于，包括：

电源线(1)，若干个超声波发生器(16)、控制柜(8)和若干个超声波振子(25)；所述每个超声波振子(25)均通过电源线(1)与单独的超声波发生器(16)连接，并由超声波发生器(16)供电驱动；所述超声波发生器(16)通过螺栓固定安装在控制柜(8)中；所述超声波振子(25)均匀设置在取样管线上。

2.如权利要求1所述的一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于:所述超声波振子(25)还包括：温度传感器信号线(2)，防水接头(3)，振子上盖(4)，温度传感器(5)，振子封装壳(6)和换能器(7)；所述振子封装壳(6)上部设置振子上盖(4)，振子上盖(4)上部安装有防水接头(3)，所述振子封装壳(6)内部设置有温度传感器(5)，所述温度传感器(5)结构呈水滴状，并通过导热硅胶固定在振子封装壳(6)内部顶端的螺栓孔中；振子封装壳(6)下部设置有换能器(7)，所述换能器(7)用于将超声波振子(25)贴合在取样管线上；所述温度传感器信号线(2)的一端与温度传感器(5)连接设置在振子封装壳(6)内部，温度传感器信号线(2)另一端穿出防水接头(3)接入超声波系统智能控制柜(8)内，温度传感器(5)测量范围为0-100℃。

3.如权利要求2所述的一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于：所述超声波振子(25)振子参数为：40Khz，额定功率20w，所述超声波振子(25)通过环氧树脂强力胶将换能器(7)与取样管线直接贴合安装，粘贴安装时避开取样管线上的取样管线焊点(26)。

4.如权利要求3所述的一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于：所述控制柜(8)内部包括：控制柜CPU(9)、模拟量输入模块(10)、信号转换器(11)、中间继电器(12)、24V开关电源(13)、单相二极断路器(14)、单极断路器(15)、接线端子排(17)、竖线槽(18)、横线槽(19)、导轨(20)；控制电路CPU(9)设置在控制柜(8)内部上端作为控制柜控制中心；所述超声波发生器(16)的供电电路中接入中间继电器(12)，控制电路CPU(9)通过中间继电器(12)闭合来控制超声波发生器(16)启停，从而控制超声波振子(25)工作；信号转换器(11)与超声波振子(25)内的温度传感器(5)连接，温度传感器(5)温度信号经过信号转换器(11)转换为4-20mA电流输出；控制柜(8)内部相关线缆通过竖线槽(18)、横线槽(19)、导轨(20)以及接线端子排(17)规范布置。

5.如权利要求4所述的一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于：所述控制柜(8)的外部设置有：触摸屏(21)、上电指示灯(22)、急停按钮(23)和上电旋转开关(24)；所述上电指示灯(22)、急停按钮(23)和上电旋转开关(24) 并排设置在控制柜(8)的外部柜体上；当旋转上电旋转开关(24)，则上电指示灯(22)亮，打开控制柜(8)上安装的触摸屏(21)即可通过触摸屏(21)控制整个超声波去污装置的运行。

6.如权利要求5所述的一回路取样管线超声波振动去污装置，其特征在于：所述超声波发生器(16)和超声波振子(25)数量均为14个，由220V电源供电使用。

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