CN214948285U - 核电管道及核电管道泄漏监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电管道及核电管道泄漏监测系统，属于核电技术领域，包含：中空的管道主体，管道主体的内部充满循环冷却水或者水蒸汽；所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；光电转换器连接所述电信号的接收和分析装置。本实用新型提高了核电高能管道的泄漏监测效果。

Description

核电管道及核电管道泄漏监测系统

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电管道及核电管道泄漏监测系统。

背景技术

核电高能管道在核电行业中是一个必不可少的设备，对其有效地实现泄漏监测与故障诊断是当前核电行业的一个重难点之一，也是当前的热点问题之一。由于核电高能管道工作环境的特殊性，传统的泄漏监测方法很难实现对其精确的泄漏定位监测。

一般的核电管道泄漏监测用温湿度监测方法，或者是测温光纤的方法，但是该方法由于是应用在核电管道中，因此存在很多的局限性，例如，温湿度方法需要破坏核电管道的外壳以便于安装温湿度传感器,既不方便，也会对核电管道造成安全威胁。

发明内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种核电管道及核电管道泄漏监测系统,以解决现有技术中核电管道泄漏监测不便的问题。

本实用新型为解决上述技术问题，在一个方面提出一种核电管道，包括：

中空的管道主体，所述管道主体的内部充满循环冷却水或者水蒸汽；所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；所述光电转换器还用于连接所述电信号的接收和分析装置。

进一步的，所述管道主体的外壁包裹保温层，使所述振动传感光纤位于管道主体与保温层之间；所述保温层的内壁与所述管道主体的外壁之间保持3-4CM的间隙；所述管道主体的材质为奥氏体不锈钢。

在另一个方面，提出一种核电管道泄漏监测系统，包括：

中空的管道主体，所述管道主体的内部充满循环冷却水或者水蒸汽；所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；

数据处理器，与所述光电转换器连接，用于接收并分析所述光电转换器采集的振动信号；并对分析结果进行输出，以及当分析结果中包含振动信号异常的结果时发出报警信号。

进一步的，还包括：

显示装置，所述显示装置连接所述数据处理器，对所述数据处理器的数据分析结果进行显示。

进一步的，所述数据处理器与所述光电转换器通过数据缆线连接。

进一步的，所述管道主体的外壁包裹保温层，使所述振动传感光纤位于管道主体与保温层之间；所述保温层的内壁与所述管道主体的外壁之间保持3-4CM的间隙；所述管道主体的材质为奥氏体不锈钢。

本实用新型实现的核电管道及核电管道泄漏监测系统，应用振动传感光纤技术在核电高能管道上的泄漏监测，对比于温湿度监测方法，该方法可以在更大程度上实现对核电高能管道外壳的保护。该方法在轴向的定位精度可以根据绕线间距决定，其定位精度相对于声发射与温湿度方法其精度更高。该方法在对于微小的核电高能管道的泄漏监测上更具优势，有效的提高了核电高能管道的泄漏监测效果。

附图说明

图1为本实用新型至少一个的实施例提供的核电管道上振动传感光纤布局示意图；

图2为本实用新型图1中振动传感光纤布局展开示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的核电管道泄漏监测系统示意图；

图4为本实用新型实施例提供的振动差分结果示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

本实用新型第一实施例提出一种核电管道，如图1所示，包括：

中空的管道主体1，所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤2；其中，作为核电管道的主体，其管壁厚度和强度需要满足核电要求，其管道主体之内充满循环冷却水或者水蒸汽，管道主体所在的环境为高温高压高腐蚀；所述管道主体的外面包裹有保温层，使所述振动传感光纤位于管道主体与保温层之间；所述保温层的内壁与所述管道主体的外壁之间保持3-4CM的间隙；所述管道主体的材质为奥氏体不锈钢。传统传感器都是点式，做不到分布式。振动传感光纤作为分布式传感器，可以准确测量光纤沿线上任意一点上的应力、温度、振动等信息。振动传感光纤作为传感器被安装在管道主体上，其中振动光纤安装在核电管道上方式如上图1所示，其以“S”型曲线的形式环绕在核电管道上，振动传感光纤安装展开效果图如图2所示。所述振动传感光纤2缠绕在中空的管道主体1的外壁的螺距越小，对泄漏以及位置的监测精度越好。所述振动传感光纤2在缠绕完管道主体后，还可以继续延伸作为信号缆线传递信号，直至所连接的光电转换器处。

所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；所述光电转换器还用于连接所述电信号的接收和分析装置。

所述电信号的接收和分析装置可以为数据处理器、上位机等。

实施例二

本实用新型第二实施例提出一种核电管道泄漏监测系统，如图3所示，包括：

中空的管道主体1，所述管道主体外壁分布着以螺旋形缠绕在内管道外壁的振动传感光纤2；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器5，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；

数据处理器6，与所述光电转换器连接，用于接收并分析所述光电转换器采集的振动信号；并对分析结果进行输出，以及当分析结果中包含振动信号异常的结果时发出报警信号；

所述光电转换器可以是直接连接在数据处理器端，也可以处于一个中继位置，由其他信号传输缆线或装置进一步将光电转换器的信号传递给数据处理器端。

在振动传感光纤的一端连接光电转换器，其中光电转换器可以将振动传感光纤的光信号转换为电信号，而振动传感光纤中的光信号就代表着振动信号，因此只需要通过监测光电转换器转换后的电信号即可实现对振动信号的采集，光电转换器中的电信号可以用信号采集卡进行采集，进一步将采集到的振动信号在数据处理器中进行信号处理，设定核电管道泄漏阈值，对核电管道进行实时状态监测。

显示装置7，所述显示装置连接所述数据处理器，对所述数据处理器的数据分析结果进行显示。

而振动信号可以通过与所述数据处理器连接显示器显示如图4所示的信号波动情况。如果差分的结果在某点3出现异常，具体表现为差分振幅与相邻的位置对比出现明显的跳跃现象，直接可以定位到该点的振幅发生异常。

此时数据处理器从所连接的光电转换器接收其采集的振动信号分析所述振动信号异常。以图1所示的管道为例，在点3发生振动信号异常，所述振动信号异常包括核电管道破裂或泄漏，数据处理器计算破裂或泄漏点的预设算法包括：

其中，L为核电管道1的长度，d为核电管道的直径，L1为环绕在核电管道上的振动传感光纤2的长度，相邻光纤之间的距离为l，x为破裂或泄漏点到参考端面4的距离。由于振动一直都存在，因此振动传感光纤作为传感器会一直采集到振动信号。在正常的情况下，振动传感光纤采集到的信号为核电高能管道中的背景振动。当泄漏发生时，泄漏处的振动信号是泄漏产生的振动与核电管道的背景振动叠加，因此在泄漏处的振动幅值要大于其余未发生泄漏处的振动幅值，该点的泄漏信息经过振动传感光纤被实时采集到数据处理器中，然后在数据处理器中对采集到的振动信号进行振动振幅差分处理，其中差分的结果会以横坐标是光纤长度，纵坐标是振动差分的幅值展示，如图4所示，如果差分的结果在某点3出现异常，具体表现为差分振幅与相邻的位置对比出现明显的跳跃现象，直接可以定位到该点的振幅发生异常。进一步的，当振动信号的振幅超过设定阈值时，判断所述振动信号为异常振动信号并发出报警信号。

所述报警信号可以是显示在屏幕上的突出显示标志，以及或者并列发出蜂鸣声等声光信号。

本实用新型实现的核电管道及核电管道泄漏监测系统，应用振动传感光纤技术在核电高能管道上的泄漏监测，对比于温湿度监测方法，该方法可以在更大程度上实现对核电高能管道外壳的保护。该方法在轴向的定位精度可以根据绕线间距决定，其定位精度相对于声发射与温湿度方法其精度更高。对于微小的核电高能管道的泄漏监测上更具优势，有效的提高了核电高能管道的泄漏监测效果。采用不同的安装振动传感光纤方式可以实现更加精确的定位，从而减少核电高能管道维修费用、以前缩小故障排查时间。且该方法可以监测到更加微小的故障，可以避免更大的故障事件的发生。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本实用新型的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种核电管道，其特征在于，包括：

中空的管道主体，所述管道主体的内部充满循环冷却水或水蒸汽；所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；所述光电转换器还用于连接所述电信号的接收和分析装置。

2.根据权利要求1所述的核电管道，其特征在于，所述管道主体的外壁包裹保温层，使所述振动传感光纤位于管道主体与保温层之间；所述保温层的内壁与所述管道主体的外壁之间保持3-4CM的间隙；所述管道主体的材质为奥氏体不锈钢。

3.一种核电管道泄漏监测系统，包括：

中空的管道主体，所述管道主体的内部容纳有高温高压高腐蚀性液体；所述管道主体的外壁分布着以螺旋形缠绕在管道外壁的振动传感光纤；所述振动传感光纤的一端连接光电转换器，用于将所述振动传感光纤的振动信号转化为电信号；

数据处理器，与所述光电转换器连接，用于接收并分析所述光电转换器采集的振动信号；并对分析结果进行输出，以及当分析结果中包含振动信号异常的结果时发出报警信号。

4.根据权利要求3所述的核电管道泄漏监测系统，其特征在于，还包括：

显示装置，所述显示装置连接所述数据处理器，对所述数据处理器的数据分析结果进行显示。

5.根据权利要求3或4所述的核电管道泄漏监测系统，其特征在于，所述数据处理器与所述光电转换器通过数据缆线连接。

6.根据权利要求3或4所述的核电管道泄漏监测系统，其特征在于，所述管道主体的外壁包裹保温层，使所述振动传感光纤位于管道主体与保温层之间；所述保温层的内壁与所述管道主体的外壁之间保持3-4CM的间隙；所述管道主体的材质为奥氏体不锈钢。

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