CN213935668U - 安全壳整体泄漏测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种安全壳整体泄漏测量装置，包括：用于监测气体泄漏的声音监测模块，设于安全壳内；声音监测模块输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；数据传输模块，连接声音监测模块；上位机，设于安全区域内；上位机连接数据传输模块，并通过数据传输模块接收监测结果。如此，可通过声音监测模块对安全壳中的气体泄漏声音进行监测，并通过设于安全区域内的上位机查看监测结果，完成听音检查，无需人员承压进岛，从而可降低试验风险和试验成本，并提高试验安全性。

Description

安全壳整体泄漏测量装置

技术领域

本实用新型涉及核安全技术领域，特别是涉及一种安全壳整体泄漏测量装置。

背景技术

核电厂安全壳为一预应力钢筋混凝土结构，内径为37m，由90cm厚的混凝土和6mm厚的钢内衬形成安全壳壁，其竖向方向和水平方向分别设有预应力钢束。安全壳作为核电机组的第三道安全屏障，可限制放射性物质从反应堆扩散至大气，其建造质量将直接影响着安全壳本体的功能完整性。因此，在核电站装料前，需要进行安全壳试验(CTT，Containment Test)，以验证核电站第三道屏障的强度和密封性。

在安全壳打压试验期间，为避免泄漏率发生超标，传统的测试方法要求试验人员在1bar.g压力平台承压进入核岛厂房进行听音检查，从而可在达到安全壳试验设计压力前进行最后一次全面检查，以降低安全壳泄漏率超标的风险。

然而，传统的测试方式需要约10名试验人员在1bar.g压力下进岛工作2小时，容易导致试验人员受伤，存在试验风险高、安全性低的问题。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可以降低试验风险并提高安全性的安全壳整体泄漏测量装置。

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种安全壳整体泄漏测量装置，包括：

用于监测气体泄漏的声音监测模块，设于安全壳内；声音监测模块输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；

数据传输模块，连接声音监测模块；

上位机，设于安全区域内；上位机连接数据传输模块，并通过数据传输模块接收监测结果。

在其中一个实施例中，声音监测模块包括多个监测电路和多个声音传感器；

各监测电路一一对应连接各声音传感器，且各监测电路均连接数据传输模块。

在其中一个实施例中，声音传感器设置在安全壳隔离阀的管壁处、人员闸门过渡舱内、设备闸门处或者设备闸门与安全壳钢内衬的连接处。

在其中一个实施例中，监测电路还包括频率检测电路和声音放大电路；

频率检测电路分别连接声音传感器和声音放大电路；声音放大电路连接数据传输模块。

在其中一个实施例中，监测电路还包括连接声音放大电路的存储器。

在其中一个实施例中，安全壳整体泄漏测量装置还包括连接数据传输模块的振动传感器。

在其中一个实施例中，数据传输模块包括无线传输电路和有线传输电路；

无线传输电路分别连接声音监测模块和有线传输电路；有线传输电路连接上位机。

在其中一个实施例中，无线传输电路包括无线协调器和无线路由器；

无线协调器分别连接有线传输电路和无线路由器；无线路由器连接声音监测模块。

在其中一个实施例中，数据传输模块还包括连接在有线传输电路和上位机之间的交换机。

在其中一个实施例中，有线传输电路包括定向传输电缆；定向传输电缆分别连接无线传输电路和上位机。

上述安全壳整体泄漏测量装置中，包括：用于监测气体泄漏的声音监测模块，设于安全壳内；声音监测模块输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；数据传输模块，连接声音监测模块；上位机，设于安全区域内；上位机连接数据传输模块，并通过数据传输模块接收监测结果。如此，可通过声音监测模块对安全壳中的气体泄漏声音进行监测，并通过设于安全区域内的上位机查看监测结果，完成听音检查，无需人员承压进岛，从而可降低试验风险和试验成本，并提高试验安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中安全壳整体泄漏测量装置的第一结构示意图；

图2为一个实施例中声音监测模块的结构示意图；

图3为一个实施例中振动传感器的连接示意图；

图4为一个实施例中安全壳整体泄漏测量装置的第二结构示意图；

图5为一个实施例中安全壳整体泄漏测量装置的第三结构示意图。

附图标记说明：

声音监测模块-10，监测电路-110，频率检测电路-111，声音放大电路-113，存储器-115，显示设备-117，输入设备-119，声音传感器-120，数据传输模块-20，无线传输电路-210，有线传输电路-220，上位机-30。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

说明书中所述的安全壳，即反应堆厂房，为带有准球形穹顶的圆柱形预应力钢筋混凝土结构，是用于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，Loss of Coolant Accident)时，可对反应堆释放的大量放射性物质和高温高压汽水混合物进行包容和隔离，避免对周边居民产生危害。

安全壳试验用于模拟验证安全壳在大破口失水事故条件下的密封能力，对于保障核电厂的运行具有非常重要的意义，在机组建设阶段和运行阶段均需要进行试验。在安全壳试验期间，为避免泄漏率超标，需要试验人员在1bar.g压力平台承压进入核岛厂房进入厂房进行听音检查，并对阀门和钢内衬等第三道屏障的泄漏情况进行检查，以降低安全壳泄漏率超标的风险。

在进行听音检查时，需要多名试验人员在1bar.g压力下进岛工作2小时，由于该工作环境为高气压作业环境，非潜水专业的工程技术人员可能会发生耳膜凹陷、鼓膜刺穿甚至潜水病等减压病，严重者甚至会危及呼吸循环系统、运动系统、神经系统等，存在较高的人员损伤风险，导致试验安全性低。

此外，由于普通试验人员无承压经验和技巧，因此在试验期间，需要外委专门的打捞救援机构对承压试验人员进行承压培训以及进岛陪同试验，存在试验成本高的问题。

基于此，有必要提供一种可取代人工承压检查作业的安全壳整体泄漏测量装置，通过声音监测模块、数据传输模块和上位机的配合，从而可完成听音检查，无需试验人员进入安全壳中。如此，可解决传统试验方式中由于人员承压进岛检查导致的鼓膜刺穿风险、减压病风险和承压作业后潜在的呼吸循环、运动系统损伤和神经系统损伤等，进而可降低人员损伤风险和试验成本，并提高试验安全性。

在一个实施例中，提供了一种安全壳整体泄漏测量装置，包括：

用于监测气体泄漏的声音监测模块10，设于安全壳内；声音监测模块10输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；

数据传输模块20，连接声音监测模块10；

上位机30，设于安全区域内；上位机30连接数据传输模块20，并通过数据传输模块20接收监测结果。

具体地，由于安全壳是由90cm厚的混凝土和6mm厚的钢内衬形成安全壳壁，因此，在安全壳试验期间，在经过1小时的空气静置后，安全壳内唯一的声音来源为安全壳隔离阀或者安全壳闸门向外泄漏气体时发出的声音。因此可通过听音检查，根据气体泄漏声音来获取安全壳整体泄漏情况。

请参阅图1，本申请的安全壳整体泄漏测量装置可包括声音监测模块10、数据传输模块20和上位机30。声音监测模块10设于安全壳内，用于对安全壳内进行声响测漏，获取安全壳隔离阀的气体泄漏声音和安全壳阀门的气体泄漏声音进行采集和监测，并输出监测结果。进一步地，声音监测模块10的启动时间可以为到达1bar.g平台，且空气静置1小时后，即经过1小时的空气静置和吸收后，再利用声音监测模块10对安全壳隔离阀和安全壳闸门进行声音监测，从而可提高监测结果的准确性。

需要说明的是，声音监测模块10对气体泄漏声音进行采集和监测，是基于模块/器件本身所具备的功能实现的，进一步地，声音监测模块10还可与现有技术中已公开的声音信号分析方法结合使用，例如将采集所得的声音信号与预设分贝值比较大小等，以进一步提高监测结果的准确性。

数据传输模块20可通信连接或电连接声音监测模块10，用于对声音监测模块10输出的监测结果进行汇总，并发送汇总结果。其中，数据传输模块20可以为有线通信模块或无线通信模块，并可通过现有技术中的各种通信制式或通信协议进行数据传输，可以但不局限于485、WIFI、蓝牙、红外、ZigBee、2G、3G、4G和5G中的任意一种或任意组合。此外，数据传输模块20可根据传输距离的远近、数据传输的可靠性、数据量等因素，采用一层或多层跳转结构来实现。

上位机30可以为具备报警、数据显示和/或信号处理功能的设备，例如可为计算机或者移动终端等。上位机30设于安全区域内，其中，安全区域可以为常压环境，例如可设于安全壳外或核岛外的控制室、测量房间等。上位机30与数据传输模块20进行通信连接或电连接，以接收数据传输模块20的汇总数据，并获取声音监测模块10的监测结果，以自动实现听音检查。进一步地，上位机30还可对监测结果进行显示和/或其他处理，并根据监测结果进行报警。如此，可在安全区域内通过上位机30获取听音检查的检查结果，无需人员承压进岛，降低试验人员在检查过程中的损伤风险，并降低了试验费用。

上述安全壳整体泄漏测量装置中，包括：用于监测气体泄漏的声音监测模块10，设于安全壳内；声音监测模块10输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；数据传输模块20，连接声音监测模块10；上位机30，设于安全区域内；上位机30连接数据传输模块20，并通过数据传输模块20接收监测结果。如此，可通过声音监测模块10对安全壳中的气体泄漏声音进行监测，并通过设于安全区域内的上位机30查看监测结果，完成听音检查，无需人员承压进岛，从而可降低试验风险和试验成本，并提高试验安全性。

在一个实施例中，声音监测模块10可包括多个监测电路110和多个声音传感器120，各监测电路110一一对应连接各声音传感器120，且各所述监测电路110均连接所述数据传输模块20。任意一个声音传感器120可用于对安全壳隔离阀处的气体泄漏声音，或者安全壳闸门处的气体泄漏声音进行采集，通过多个声音传感器120的设置，从而可对安全壳内的各隔离阀和各闸门的气体泄漏声音进行全面采集，并将采集得到的声音信号发送给对应的监测电路110，进而可保证监测结果的准确性。

进一步地，监测电路110和声音传感器120的具体数量可以根据安全壳隔离阀的数量和安全壳闸门的数量之和来确定，在一个示例中，声音传感器120的数量可以为约120个。

每一声音传感器120在采集相应位置的气体泄漏声音后，还可将气体泄漏声音的分贝值与预设门限值进行比较，并根据比较的结果判断是否将声音信号发送至对应的监测电路110。进一步地，预设门限值的大小可根据声音传感器120的设置位置、声音传感器120的选型、器件参数、安全壳内的环境因素等情况确定。示例性地在，预设门限值可以为50分贝。

监测电路110可对采集到的数据进行监，以确认该数据是否为气体泄漏声音，以及该气体泄漏声音是否满足上报条件。若确定声音信号为气体泄漏声音，且已满足上报条件，则通过数据传输模块20将声音信号传输至上位机30。若确定声音信号非气体泄漏声音，或气体泄漏声音不满足上报条件，则可舍弃该信号。进一步地，监测电路110可通过微控制器等器件实现。如此，监测电路110可对声音传感器120的声音信号进行监测，以确认是否将监测结果上报至上位机30，从而可减少上位机30的数据处理步骤，进而可减少上位机30的限制条件，提高安全壳整体泄漏测量装置的适用性并降低成本。

进一步地，监测电路110在未接收到声音信号时，可处于休眠状态，从而可使得装置保持低功率运行，进而可提高工作时长，例如可确保装置电量能够满足10天续航需求。监测电路110在声音传感器120测得的声音信号大于预设分贝值时，从休眠状态切换至工作状态，且对声音信号进行监测分析，输出监测结果。

在一个实施例中，声音传感器120设置在安全壳隔离阀的管壁处、人员闸门过渡舱内、设备闸门处或者设备闸门与安全壳钢内衬的连接处。具体地，安全壳隔离阀包括但不局限于-3.4m贯穿件隔离阀、0m贯穿件隔离阀、5m贯穿件隔离阀、8m贯穿件隔离阀、15m贯穿件隔离阀、大口径贯穿件隔离阀和电气贯穿件隔离阀等。人员闸门过渡舱包括但不局限于0m/和8m人员闸门过渡舱。其中，-3.4m、0m、5m、8m和15m均为标高，大口径贯穿件隔离阀为超过DN500的贯穿件隔离阀。如此，可对安全壳内各隔离阀、各人员闸门和各设备闸门进行声音监测，实现了对不同位置、不同层高的隔离阀进行监测，从而可提高监测结果的全面性和准确性。

在一个实施例中，请参阅图2，监测电路110包括频率检测电路111和声音放大电路113。频率检测电路111分别电连接声音传感器120和声音放大电路113，用于检测声音信号的频率。声音放大电路113电连接数据传输模块20，用于对接收到的信号进行放大处理并输出。

具体地，声音传感器120可向频率检测电路111发送声音信号。频率检测电路111可对声音信号的频率(即声音频率)进行分析，并将该声音频率与预设的频率值进行比较，以确认该声音信号是否为气体泄漏声音，且根据比较结果确认是否将声音信号输出至声音放大电路113。其中，预设的频率值可根据声音传感器120的选型、器件参数、安全壳内的环境因素等情况确定，示例性地，可为1000Hz。换言之，频率检测电路111可分析声音频率是否大于1000Hz，若大于1000Hz，则依次通过声音放大模块和数据传输模块20，将声音信号发送至上位机30。若声音频率小于或等于1000Hz，则可直接舍弃该数据。

进一步地，各声音传感器120可按照贯穿件编号、人员闸门标高编号等分别确认各自的传感器地址，传感器地址与各传感器一一对应，用于唯一地标识各声音传感器120。频率分析电路在接收到声音信号时，可获取该声音信号对应的传感器地址。声音放大电路113在接收到声音信号时，可将声音信号以及对应的传感器地址一并发送，以确保在发生泄漏时，上位机30可根据传感器地址尽快确定泄漏位置，提高泄漏定位的效率，以便于从安全壳外部隔离阀进行人工二次确认并处理泄漏。

在一个实施例中，如图2所示，监测电路110还可包括存储器115，存储器115连接声音放大电路113。声音放大电路113在接收到声音信号后，可将放大后的声音信号与对应的传感器地址进行存储，并通过数据传输模块20，将压缩存储后的传感器地址与声音信号一并发送至上位机30。如此，可避免数据丢失并提高测量效率。

在一个实施例中，如图2所示，监测电路110还可包括均连接声音放大电路113的显示设备117和输入设备119。其中显示设备117可用于显示监测电路110的当前工作参数，输入设备119可用于输入当前工作参数以进行调节。

在一个实施例中，安全壳整体泄漏测量装置还包括振动传感器131，振动传感器131电连接数据传输模块20。进一步地，请参阅图3，振动传感器131可连接无线传输模块中的无线发射电路。振动传感器131用于检测声音监测模块10的振动位移，当声音监测模块10的振动位移超过预设位移值时，可直接通过数据传输模块20，将声音监测模块10的地址发送至上位机30。例如，可振动传感器131可依次通过无线发射电路和无线接收电路发送声音监测模块10的地址。示例性地，预设位移值可以为300μm。

在一个实施例中，请参阅图4和图5，数据传输模块20包括无线传输电路210和有线传输电路220，无线传输电路210分别连接声音监测模块10和有线传输电路220，有线传输电路220连接上位机30。具体地，有线传输电路220作为电气贯穿件，可贯穿安全壳，即有线传输电路220的一端设于安全壳内，另一端设于安全壳外，从而实现安全壳内外的数据传输和数据交互。进一步地，有线传输电路220可以为定向传输电缆。

无线传输电路210设于安全壳内，并可连接振动传感器131和声音监测模块10中的监测电路110，进一步地，可连接监测电路110中的声音放大电路113。无线传输电路210可以包括无线发射电路和无线接收电路，无线发射模块分别连接声音监测模块10和无线接收电路，无线接收电路连接有线传输电路220。监测数据可通过无线发射电路传输至无线接收电路，并通过电器贯穿件传出安全壳外。进一步地，无线发射电路可以为无线路由器，无线接收电路可以为无线协调器，无线路由器可作为中继模块，为其他无线路由器的数据提供中转。示例性地，无线路由器可以为ZigBee路由器，无线协调器可以为ZigBee协调器。

在一个实施例中，数据传输模块20还包括连接在有线传输电路220和上位机30之间的交换机230，交换机230可以为POE供电。本申请可采用无线传输技术，通过无线路由器和无线协调器将监测结果进行汇总，并通过安全壳内有线传输电路220将数据传输至安全壳外安装的交换机230，最后通过交换机230将数据传输至上位机30。进一步地，交换机230在实现数据传输的同时，还可通过有线传输电路220为安装在安全壳内的无线协调器和无线路由器提供电源，以确保其正常工作。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，包括：

用于监测气体泄漏的声音监测模块，设于安全壳内；所述声音监测模块输出安全壳隔离阀和安全壳闸门的监测结果；

数据传输模块，连接所述声音监测模块；

上位机，设于安全区域内；所述上位机连接所述数据传输模块，并通过所述数据传输模块接收所述监测结果。

2.根据权利要求1所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述声音监测模块包括多个监测电路和多个声音传感器；

各所述监测电路一一对应连接各所述声音传感器，且各所述监测电路均连接所述数据传输模块。

3.根据权利要求2所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述声音传感器设置在所述安全壳隔离阀的管壁处、人员闸门过渡舱内、设备闸门处或者所述设备闸门与安全壳钢内衬的连接处。

4.根据权利要求2所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述监测电路还包括频率检测电路和声音放大电路；

所述频率检测电路分别连接所述声音传感器和所述声音放大电路；所述声音放大电路连接所述数据传输模块。

5.根据权利要求4所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述监测电路还包括连接所述声音放大电路的存储器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述安全壳整体泄漏测量装置还包括连接所述数据传输模块的振动传感器。

7.根据权利要求1至5任一项所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述数据传输模块包括无线传输电路和有线传输电路；

所述无线传输电路分别连接所述声音监测模块和所述有线传输电路；所述有线传输电路连接所述上位机。

8.根据权利要求7所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述无线传输电路包括无线协调器和无线路由器；

所述无线协调器分别连接所述有线传输电路和所述无线路由器；所述无线路由器连接所述声音监测模块。

9.根据权利要求7所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述数据传输模块还包括连接在所述有线传输电路和所述上位机之间的交换机。

10.根据权利要求7所述的安全壳整体泄漏测量装置，其特征在于，所述有线传输电路包括定向传输电缆；所述定向传输电缆分别连接所述无线传输电路和所述上位机。

Images