專利名稱：核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核電站壓力管道的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種核電站壓
力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
核電站的壓力容器和管道存在大量的焊接結(jié)構(gòu)，在眾多的焊縫中會(huì)存在焊接缺 陷，同時(shí)，壓力容器與管道在役期間，往往由于開、停及工況(溫度與壓力)的波動(dòng)而承受交 變載荷，同時(shí)還受環(huán)境(如輻射)和介質(zhì)(如腐蝕)等影響，這都會(huì)使壓力容器和管道中的 原有缺陷產(chǎn)生起裂、擴(kuò)展，有時(shí)還會(huì)萌生新的缺陷。含有缺陷的壓力容器及管道，在生產(chǎn)中 引起裂紋的萌生、擴(kuò)展，最終導(dǎo)致壓力容器與管道的失效。其失效形式有泄漏和爆破兩種。 為避免爆破的發(fā)生，破前漏(LBB， Break Before Leak)評(píng)定準(zhǔn)則由此產(chǎn)生。LBB失效過(guò)程 分為四個(gè)階段表面裂紋亞臨界擴(kuò)展；局部失穩(wěn)(裂紋穿透)；穿透裂紋亞臨界擴(kuò)展和整體 失穩(wěn)(爆破或大破口 )。 目前國(guó)際公認(rèn)的LBB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須使用三種獨(dú)立的泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分別采用三種 不同的監(jiān)測(cè)方法，聯(lián)合對(duì)核反應(yīng)堆主回路系統(tǒng)壓力邊界泄漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估。普遍采用的 三種泄漏監(jiān)測(cè)方法包括壓力邊界泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)、壓力邊界泄漏絕對(duì)濕度監(jiān)測(cè)和環(huán)境放 射性監(jiān)測(cè)。通過(guò)壓力邊界泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)和壓力邊界泄漏絕對(duì)濕度監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)泄漏定位和 泄漏率估計(jì)，為應(yīng)用LBB分析技術(shù)對(duì)設(shè)備裂紋尺寸計(jì)算和評(píng)估提供依據(jù)，防止大破口失水 事故的發(fā)生。但是，目前的壓力邊界泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法只能實(shí)現(xiàn)壓力管道泄漏的鑒別和 定位，不能對(duì)泄漏進(jìn)行精確的定量分析，缺乏對(duì)泄漏率的有效估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)核電站壓力管道泄漏定位和泄漏率估計(jì)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 —種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)方法按以下 步驟進(jìn)行 步驟一 制備貫穿泄漏的管道泄漏試驗(yàn)件，模擬核電站管道缺陷萌生、起裂、擴(kuò) 展 利用0Crl8Nil0Ti高壓管材作為試件，采用電火花刻蝕加工，在管道試件內(nèi)表面 刻蝕一個(gè)軸向V形溝槽，利用壓力管道裂紋開口面積計(jì)算模型和裂紋泄漏計(jì)算模型，計(jì)算 出預(yù)期泄漏率對(duì)應(yīng)的貫穿裂紋尺寸，將管道試件連接到液壓疲勞試驗(yàn)裝置上，通過(guò)循環(huán)加 載，使得疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展并貫穿壁厚，直至達(dá)到預(yù)定的穿透裂紋長(zhǎng)度，由此制作出不同 長(zhǎng)度裂紋的泄漏試驗(yàn)件； 步驟二對(duì)壓力管道泄漏進(jìn)行鑒別、定位與定量 通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定微泄漏時(shí)聲發(fā)射信號(hào)幅度，作為泄漏鑒別閾值，通過(guò)動(dòng)態(tài)檢測(cè)聲發(fā)
4射信號(hào)幅度有效值，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)幅度持續(xù)超過(guò)閾值，則認(rèn)為泄漏發(fā)生；
根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)在金屬管道上傳播，具有指數(shù)衰減的特性，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定衰減系數(shù)，在監(jiān)測(cè)
區(qū)間管道上，安裝聲發(fā)射傳感器，監(jiān)測(cè)傳感器通道響應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)幅度，利用信號(hào)指數(shù)衰
減特性，實(shí)現(xiàn)泄漏定位；在一定壓力范圍內(nèi)和一定泄漏率范圍內(nèi)，泄漏聲發(fā)射信號(hào)幅度與泄
漏率間具有指數(shù)關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定出該系數(shù)，并做壓力和泄漏率適應(yīng)性修正，通過(guò)連續(xù)監(jiān)
測(cè)泄漏聲發(fā)射信號(hào)幅度，即實(shí)現(xiàn)泄漏率的估計(jì)； 步驟三模擬核電站高溫高壓環(huán)境的管道貫穿裂紋泄漏 采用模擬核電站管道壓力和溫度的動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置測(cè)量試件貫穿裂紋的
泄漏率；在試驗(yàn)段上設(shè)溫度、壓力測(cè)點(diǎn)；聲發(fā)射傳感器采用波導(dǎo)安裝方式，首先利用無(wú)裂紋
試件，進(jìn)行管道保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)，然后換用貫穿裂紋試件，將動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置
升溫升壓至額定工況，利用穩(wěn)壓器中的高溫高壓過(guò)熱水，作為泄漏介質(zhì)；打開試驗(yàn)接口前端
截止閥和試驗(yàn)段后端排氣閥，待試驗(yàn)段內(nèi)充滿水，并且管內(nèi)溫度恒定時(shí)，關(guān)閉排氣閥；利用
壓力邊界泄漏監(jiān)測(cè)試驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)貫穿裂紋泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行不間斷采集、分析與
記錄；對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到泄漏定位與定量模型的衰減系數(shù)和標(biāo)定系數(shù)。 如上所述的核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述監(jiān)測(cè)方法的
步驟二中對(duì)壓力管道泄漏進(jìn)行鑒別、定位與定量需建立泄漏定位與泄漏率定量模型；泄漏
監(jiān)測(cè)以泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平為壓力邊界泄漏鑒別特征量，通過(guò)對(duì)各通道的浮動(dòng)噪聲水平進(jìn)
行跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)將各時(shí)刻的信號(hào)水平與浮動(dòng)噪聲水平進(jìn)行比較，如果在一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)
間段內(nèi)，通道的信號(hào)水平均超過(guò)浮動(dòng)噪聲水平，就可判斷出該區(qū)間發(fā)生了泄漏，同時(shí)進(jìn)行壓
力邊界泄漏定位與定量估計(jì)，并發(fā)送泄漏報(bào)警信號(hào)；壓力邊界泄漏點(diǎn)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)沿
管道表面?zhèn)鞑?，傳播過(guò)程中信號(hào)發(fā)生衰減，并具有隨距離指數(shù)衰減的特性；根據(jù)這一特性，
建立如下泄漏定位與泄漏率定量模型 設(shè)泄漏信號(hào)水平與噪聲水平疊加電壓為、(單位V)，噪聲水平為Ve(單位V)。壓
力邊界泄漏率與V。 VB有下列經(jīng)驗(yàn)公式 G = a(VL-VB)k 其中G為泄漏率，L/min ; a、 k為常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定； 設(shè)監(jiān)測(cè)區(qū)間布置3只聲發(fā)射傳感器Si(i = 1，2，3)，聲發(fā)射傳感器Si在管道上位 置坐標(biāo)為Xi，泄漏位置P的坐標(biāo)為Xp。 &分別為三只傳感器所在位置響應(yīng)的泄漏率，則
G丄=a(VL「VB1)k (1)
G2 = a(VL2-VB2)k (2)
G3 = a(VL3-VB3)k (3) 泄漏信號(hào)在金屬表面近似按指數(shù)衰減，設(shè)泄漏點(diǎn)泄漏率為GP則《=GP. exp-"' i=i,2,3 (4) 其中a為距離衰減常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定；
Li = I Xi-Xp I是傳感器到泄漏位置的距離。 根據(jù)具體情況代入標(biāo)定的系數(shù)，通過(guò)以上算式建立的方程組可計(jì)算得到泄漏率和 泄漏位置，即實(shí)現(xiàn)泄漏定位與定量目標(biāo)。
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—種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由聲發(fā) 射信號(hào)探測(cè)器和電氣柜組成，具體如下 聲發(fā)射信號(hào)探測(cè)器包括螺紋適配座、波導(dǎo)桿、聲發(fā)射傳感器、電纜和前置放大器； 螺紋適配座通過(guò)螺紋與波導(dǎo)桿聯(lián)結(jié)，聲發(fā)射傳感器安裝在波導(dǎo)桿上，電纜的一端與聲發(fā)射 傳感器連接，另一端與前置放大器相連。 電氣柜是一個(gè)機(jī)柜，內(nèi)設(shè)有電源適配單元、顯示器、鍵盤鼠標(biāo)和信號(hào)采集及處理模 塊；電源適配單元是一可將交流電源變換成直流電源，為聲發(fā)射傳感器前放提供工作電源 的機(jī)箱；信號(hào)采集及處理模塊內(nèi)設(shè)有控制器、低頻信號(hào)測(cè)量模塊、報(bào)警輸出模塊和聲發(fā)射信 號(hào)測(cè)量模塊，各模塊之間通過(guò)信號(hào)傳輸連接。 如上所述的螺紋適配座、波導(dǎo)桿聲發(fā)射傳感器有均有4個(gè)；所述的電氣柜內(nèi)的聲 發(fā)射信號(hào)電纜有4路，溫度信號(hào)電纜有1路，壓力信號(hào)電纜有1路，流量信號(hào)電纜有1路；所 述的信號(hào)采集及處理模塊中的控制器有1個(gè)，低頻信號(hào)測(cè)量模塊有1個(gè)，報(bào)警輸出模塊有1 個(gè)，聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊有3個(gè)。 本發(fā)明的效果在于本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法建立了核電站壓力管道貫穿裂紋泄漏定 量分析模型，實(shí)現(xiàn)了核電站壓力管道貫穿裂紋泄漏率估計(jì)，可模擬核電站管道缺陷萌生、起 裂、擴(kuò)展、直至貫穿泄漏的管道泄漏，實(shí)現(xiàn)了泄漏區(qū)間定位和泄漏區(qū)間內(nèi)泄漏具體位置確 定，定位誤差0. 5m ;對(duì)泄漏率的估計(jì)，誤差±50%，提高了泄漏監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和靈敏度；采 用泄漏聲發(fā)射鑒別閾鑒別、時(shí)間持續(xù)和通道聯(lián)合甄別，大大提高了系統(tǒng)的抗誤報(bào)警能力；監(jiān) 測(cè)對(duì)象泄漏組態(tài)圖形化，可視化強(qiáng)，在一個(gè)界面上完整反映了壓力管道、傳感器布置、泄漏 發(fā)生位置、泄漏率、各通道本底噪聲水平、信號(hào)水平等；采用了基于PXI總線的標(biāo)準(zhǔn)化和模 塊化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，方便了系統(tǒng)檢修和部件更換。


圖1是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖。
圖2是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)流程圖。
圖3是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用狀態(tài)圖。 圖中1.聲發(fā)射信號(hào)探測(cè)器；2.螺紋適配座；3.波導(dǎo)桿；4.聲發(fā)射傳感器；5.電 纜；6.前置放大器；7.電氣柜；8.電源適配單元；9.顯示器；IO.鍵盤鼠標(biāo)；ll.信號(hào)采集 及處理設(shè)備；12主控室；13.低頻信號(hào)測(cè)量模塊；14.報(bào)警控制模塊；15.聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模 塊；16.壓力管道；17.保溫層
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的原理如圖1所示，主要功能是在線監(jiān)測(cè)核反應(yīng)堆壓力管道可能出現(xiàn)的泄 漏，并進(jìn)行泄漏鑒別、定位和泄漏率估計(jì)。
本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法按以下步驟進(jìn)行 步驟一 制備貫穿泄漏的管道泄漏試驗(yàn)件，模擬核電站管道缺陷萌生、起裂、擴(kuò)展。利用4根外徑①152mm、壁厚12mm，長(zhǎng)度7700mm(由長(zhǎng)500mm的裂紋試件，通過(guò)前
6后焊接長(zhǎng)3600mm的管段構(gòu)成)的0Crl8Nil0Ti高壓管材作為試件，采用電火花刻蝕加工， 在管道試件內(nèi)表面刻蝕一個(gè)軸向V形溝槽，利用壓力管道裂紋開口面積計(jì)算模型和裂紋泄 漏計(jì)算模型，計(jì)算出預(yù)期泄漏率對(duì)應(yīng)的貫穿裂紋尺寸，將管道試件連接到液壓疲勞試驗(yàn)裝
置上，通過(guò)循環(huán)加載(循環(huán)加載參數(shù)工作壓力18. 75MPa、工作溫度常溫、加載工質(zhì)液
壓油、加載頻率lHz、加載波形正弦波、工作流量120L/min)，使得疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展 并貫穿壁厚，直至達(dá)到預(yù)定的穿透裂紋長(zhǎng)度，由此制作出不同長(zhǎng)度裂紋的泄漏試驗(yàn)件。按照 額定壓力和溫度下泄漏率分別為3. 3L/min、5. 8L/min、8. 3L/min、11. 7L/min左右的要求制 作的裂紋，作為泄漏標(biāo)定試件。4根裂紋試件的裂紋長(zhǎng)度分別為39mm、46mm、51mm、55mm。
步驟二對(duì)壓力管道泄漏進(jìn)行鑒別、定位與定量。 通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定微泄漏時(shí)聲發(fā)射信號(hào)幅度，作為泄漏鑒別閾值，通過(guò)動(dòng)態(tài)檢測(cè)聲發(fā) 射信號(hào)幅度有效值，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)幅度持續(xù)超過(guò)閾值，則認(rèn)為泄漏發(fā)生。 根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)在金屬管道上傳播，具有指數(shù)衰減的特性，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定衰減系數(shù)，在一個(gè) 監(jiān)測(cè)區(qū)間管道上，安裝3個(gè)聲發(fā)射傳感器，監(jiān)測(cè)3個(gè)傳感器通道響應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)幅度，利 用信號(hào)指數(shù)衰減特性，實(shí)現(xiàn)泄漏定位。在一定壓力范圍內(nèi)和一定泄漏率范圍內(nèi)，泄漏聲發(fā)射 信號(hào)幅度與泄漏率間具有指數(shù)關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定出該系數(shù)，并做壓力和泄漏率適應(yīng)性修 正，通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)泄漏聲發(fā)射信號(hào)幅度，即實(shí)現(xiàn)泄漏率的估計(jì)。
步驟三模擬核電站高溫高壓環(huán)境的管道貫穿裂紋泄漏。 采用模擬核電站管道壓力和溫度的動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)段由回路隔離 閥、文丘里流量計(jì)、快速電動(dòng)截止閥、裂紋試件及其前后延長(zhǎng)管道等組成。文丘里流量計(jì)測(cè) 量試件貫穿裂紋的泄漏率。在試驗(yàn)段上設(shè)溫度、壓力測(cè)點(diǎn)。聲發(fā)射傳感器采用波導(dǎo)安裝方 式，首先利用無(wú)裂紋試件，進(jìn)行管道保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)，然后換用一根貫穿裂紋試件， 將動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置升溫升壓至額定工況，利用穩(wěn)壓器中的高溫高壓過(guò)熱水，作為泄 漏介質(zhì)。打開試驗(yàn)接口前端截止閥和試驗(yàn)段后端排氣閥，待試驗(yàn)段內(nèi)充滿水，并且管內(nèi)溫度 恒定時(shí)，關(guān)閉排氣閥。利用壓力邊界泄漏監(jiān)測(cè)試驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)貫穿裂紋泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào) 進(jìn)行不間斷采集、分析與記錄。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到泄漏定位與定量模型的衰減系數(shù) 和標(biāo)定系數(shù)。 泄漏監(jiān)測(cè)以泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平(聲發(fā)射信號(hào)有效值RMS)為壓力邊界泄漏鑒別 特征量，通過(guò)對(duì)各通道的浮動(dòng)噪聲水平進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)將各時(shí)刻的信號(hào)水平與浮動(dòng)噪 聲水平進(jìn)行比較，如果在一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)(如5分鐘，可設(shè)置)，通道的信號(hào)水平均超 過(guò)浮動(dòng)噪聲水平3dB(泄漏鑒別閾，可設(shè)置)，就可判斷出該區(qū)間發(fā)生了泄漏，同時(shí)進(jìn)行壓力 邊界泄漏定位與定量估計(jì)，并發(fā)送泄漏報(bào)警信號(hào)。壓力邊界泄漏點(diǎn)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)沿管 道表面?zhèn)鞑?，傳播過(guò)程中信號(hào)發(fā)生衰減，并具有隨距離指數(shù)衰減的特性。根據(jù)這一特性，建 立如下泄漏定位與泄漏率定量模型 設(shè)泄漏信號(hào)水平與噪聲水平疊加電壓為、(單位V)，噪聲水平為VB (單位V)。壓
力邊界泄漏率與V。 VB有下列經(jīng)驗(yàn)公式 G = a (VL_VB)k 其中G為泄漏率，L/min ; a、 k為常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定； 設(shè)監(jiān)測(cè)區(qū)間布置3只聲發(fā)射傳感器Si(i = 1，2，3)，聲發(fā)射傳感器Si在管道上位
7置坐標(biāo)為Xi，泄漏位置P的坐標(biāo)為Xp。 &分別為三只傳感器所在位置響應(yīng)的泄漏率，則
G丄=a(VL「VB1)k (1)
G2 = a(VL2-VB2)k (2)
G3 = a(VL3-VB3)k (3) 泄漏信號(hào)在金屬表面近似按指數(shù)衰減，設(shè)泄漏點(diǎn)泄漏率為GP則 = Gp exp_ai' i=l,2,3 (4) 其中a為距離衰減常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定；
Li = |Xi-Xp|是傳感器到泄漏位置的距離。 根據(jù)具體情況代入標(biāo)定的系數(shù)，通過(guò)以上算式建立的方程組可計(jì)算得到泄漏率和 泄漏位置，即實(shí)現(xiàn)泄漏定位與定量目標(biāo)。 本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖3所示，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由聲發(fā)射信號(hào)探測(cè)器1和電氣柜7組成。
聲發(fā)射信號(hào)探測(cè)器1包括4個(gè)螺紋適配座2和4個(gè)波導(dǎo)桿3、4個(gè)聲發(fā)射傳感器4、 4根連接電纜5和4個(gè)前置放大器6。螺紋適配座2通過(guò)螺紋與波導(dǎo)桿3聯(lián)結(jié)，聲發(fā)射傳感 器4安裝在波導(dǎo)桿3上，電纜5的一端與聲發(fā)射傳感器4連接，另一端與前置放大器6相連。
電氣柜7是一個(gè)600 (寬)X 1800 (高)X800 (深)的機(jī)柜，設(shè)有前后門和側(cè)板，前 門為透明門，前后門均上鎖，前后門密封采用密封膠條密封，側(cè)板采用卡扣安裝，底座上裝 有四個(gè)滾輪。機(jī)柜頂部開有出風(fēng)孔，裝有l(wèi)個(gè)帶過(guò)濾器的風(fēng)扇，下部開有進(jìn)風(fēng)孔，風(fēng)扇電源 220V 50Hz AC/40W，直徑小120mm。機(jī)柜底部后側(cè)開有長(zhǎng)方形孔，機(jī)柜內(nèi)有4路聲發(fā)射信號(hào) 電纜、1路溫度信號(hào)電纜、1路壓力信號(hào)電纜、1路流量信號(hào)電纜、報(bào)警輸出電纜，均通過(guò)此孔 進(jìn)出。 電氣柜7內(nèi)設(shè)有電源適配單元8、顯示器9、鍵盤鼠標(biāo)10和信號(hào)采集及處理模塊 11。電源適配單元8是一獨(dú)立的4U高的19時(shí)上架機(jī)箱，最多可為12路的聲傳感器前放提 供工作電源。該單元的主要功能是通過(guò)220V/50Hz的交流電源變換成12路24V/500mA的 直流電源，并將信號(hào)從輸出的直流電源中分離出來(lái)，進(jìn)行輸出緩沖后送入信號(hào)采集及處理 模塊ll。信號(hào)的輸入輸出都從機(jī)箱的后部，并在機(jī)箱后部安裝220V電源的保險(xiǎn)管。前面板 具有12路電源的信號(hào)指示燈、220VAc電源開關(guān)和指示燈。 信號(hào)采集及處理模塊11為一個(gè)9U的PXI總線機(jī)箱，包括1個(gè)PXI控制器12、 1個(gè) 低頻信號(hào)測(cè)量模塊13、 1個(gè)報(bào)警輸出模塊14和3個(gè)聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊15，這些模塊均為 PXI總線，模塊化結(jié)構(gòu)。 低頻信號(hào)測(cè)量模塊13技術(shù)參數(shù)
模塊尺寸6U PXI標(biāo)準(zhǔn)模塊，單道寬度；
通道數(shù)4 ;
模塊數(shù)l; 模數(shù)變換采樣率10kHz/通道(可程控)；
信號(hào)分辨率12bit士lLSB ;
觸發(fā)方式本地觸發(fā)、軟件觸發(fā)；
全通道信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍0 士10V ;
輸入阻抗1MQ ; 信號(hào)輸入方式PXI機(jī)箱P6連接器，BNC，懸浮安裝；
8
隔離方式數(shù)字隔離。 報(bào)警控制模塊14提供4通道的繼電器觸點(diǎn)輸出模塊，根據(jù)系統(tǒng)的控制命令控制繼
電器的通斷狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)4通道狀態(tài)報(bào)警狀態(tài)指示。繼電器接通時(shí)(報(bào)警狀態(tài))點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的
面板發(fā)光二級(jí)管，斷開時(shí)熄滅對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管。 聲傳感器信號(hào)測(cè)量模塊15技術(shù)參數(shù) 模塊尺寸6U PXI標(biāo)準(zhǔn)模塊，單道寬度； 通道數(shù)12; 模塊數(shù)3 ; 每個(gè)模塊的通道數(shù)4 ; 全通道信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍0 ±10V ; 輸入阻抗1MQ ; 信號(hào)輸入方式PXI機(jī)箱P6連接器，BNC，懸浮安裝； 隔離方式數(shù)字隔離； 模擬信號(hào)通道頻率范圍50kHz 200kHz ; 模擬帶通濾波3dB頻率50kHz 200kHz ， 8階巴特沃斯(butterworth)帶通濾波 器； 模擬輸入程控放大器2n， n = 0 6，放大倍數(shù)程控選擇，線性誤差小于1 % ; 模數(shù)變換采樣率10kHz/通道(可程控)； 信號(hào)分辨率12bit士lLSB ; 觸發(fā)方式本地觸發(fā)、軟件觸發(fā)和超值觸發(fā)； RMS計(jì)算時(shí)間電位器調(diào)節(jié)lms ls，具有100ms間隔的時(shí)間刻度指示。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的使用狀態(tài)如圖4所示 使用時(shí)，將螺紋適配座2焊接在被測(cè)壓力管道16的外壁，穿過(guò)壓力管道16的保溫 層17與焊接在管道16上的螺紋適配座2的螺紋連接，波導(dǎo)桿3通過(guò)螺紋與螺紋適配座2 聯(lián)結(jié)，聲發(fā)射傳感器4安裝在波導(dǎo)桿3上，波導(dǎo)桿3把泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)傳給聲發(fā)射 傳感器4，聲發(fā)射信號(hào)通過(guò)電纜5經(jīng)過(guò)前置放大器6輸入到聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊15 ;同時(shí)， 低頻信號(hào)測(cè)量模塊13接收來(lái)自主控室12的回路溫度、流量、壓力信號(hào)，當(dāng)有泄漏發(fā)生時(shí)，報(bào) 警控制模塊14向主控室12輸出報(bào)警信號(hào)。 本發(fā)明的核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)如下
序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)指標(biāo)
1泄漏監(jiān)測(cè)壓力管線泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
2聲發(fā)射傳感器安裝方式波導(dǎo)桿安裝
3檢測(cè)范圍可同時(shí)檢測(cè)3個(gè)區(qū)間(可擴(kuò)展)
4聲發(fā)射傳感器諧振頻率150kHz
9序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)指標(biāo)
5聲發(fā)射檢測(cè)通道工作頻率范圍50kHz 200kHz
6聲發(fā)射信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍90dB
7泄漏率檢測(cè)靈敏度3. 3L/min
8泄漏率檢測(cè)范圍3.3L/min 12L/min
9泄漏定位估計(jì)誤差±50%區(qū)間長(zhǎng)度(監(jiān)測(cè)到泄漏的相鄰兩只傳感器 的距離)，
10泄漏率定量估計(jì)誤差±50% (泄漏率大于3. 3L/min時(shí))； 為使監(jiān)測(cè)對(duì)象的泄漏組態(tài)圖形化、可視化，本系統(tǒng)配置有計(jì)算機(jī)，并編制了基于監(jiān) 測(cè)對(duì)象泄漏組態(tài)圖形化的軟件，通過(guò)系統(tǒng)與軟件的結(jié)合，在一個(gè)界面上可完整反映壓力管 道、傳感器布置、泄漏發(fā)生位置、泄漏率、各通道本底噪聲水平、信號(hào)水平等，從而進(jìn)行泄漏 事件的數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)為菜單管 理、主界面與子界面顯示、對(duì)話框設(shè)置界面的結(jié)構(gòu)形式。主菜單與下拉式子菜單設(shè)計(jì)見(jiàn)下 表
主菜單文件參數(shù)配置運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)査詢幫助
子用戶設(shè)置硬件參數(shù)配置泄漏監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)于泄漏監(jiān)測(cè)
菜用戶管理算法參數(shù)配置停止監(jiān)測(cè)當(dāng)曰數(shù)據(jù)庫(kù)泄漏監(jiān)測(cè)幫助
單用戶退出 菜單主界面對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象(壓力管道)和聲發(fā)射傳感器運(yùn)用圖形化方式組態(tài)，傳感 器安裝位置和壓力管道圖形尺寸等比例縮放，傳感器測(cè)量的聲發(fā)射信號(hào)水平用波形圖和數(shù) 字方式直觀顯示，便于觀察各通道信號(hào)水平隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。有泄漏事件發(fā)生時(shí)，泄漏定 位的結(jié)果在壓力管道圖上標(biāo)識(shí)出來(lái)，直觀表示泄漏位置與各傳感器安裝點(diǎn)的相對(duì)位置。同 時(shí)，在主界面的列表中顯示當(dāng)前泄漏發(fā)生的時(shí)間、各通道的本底噪聲水平、各通道的聲發(fā)射 信號(hào)水平、泄漏定位結(jié)果、泄漏率估計(jì)值，同時(shí)報(bào)警輸出。當(dāng)用戶選擇菜單上其他操作時(shí)，泄 漏監(jiān)測(cè)自動(dòng)停止。 用戶設(shè)置對(duì)話框完成用戶名和口令的重新設(shè)置，用戶管理對(duì)話框?qū)τ脩舨僮髑闆r 進(jìn)行查看，包括用戶、進(jìn)入時(shí)間、退出時(shí)間。 硬件參數(shù)配置界面完成聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊、低頻信號(hào)測(cè)量模塊、報(bào)警輸出模塊 的各種硬件參數(shù)的配置，包括采樣頻率、采樣長(zhǎng)度、程控增益、采樣間隔、通道校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等
的配置。 算法參數(shù)配置界面完成壓力管道和傳感器位置的各種物理尺寸、泄漏鑒別閾、泄
10漏鑒別持續(xù)時(shí)間、泄漏定位通道選擇、通道本底噪聲水平、標(biāo)定系數(shù)、距離衰減常數(shù)等的配置。 泄漏監(jiān)測(cè)和停止監(jiān)測(cè)用于確定軟件的運(yùn)行狀態(tài)。 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和當(dāng)日數(shù)據(jù)庫(kù)分別實(shí)現(xiàn)選定時(shí)間內(nèi)的泄漏事件和當(dāng)日泄漏事件的泄
漏信息查看。
實(shí)施例 采用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，利用動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置作為試驗(yàn)平臺(tái)，分別將加 工的微孔試件、壓力管線貫穿裂紋的泄漏試驗(yàn)段，連接到動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置試驗(yàn)接口 上，對(duì)核電站壓力管道進(jìn)行保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)、微孔泄漏試驗(yàn)和管道貫穿裂紋的泄漏 聲發(fā)射試驗(yàn) 利用4根外徑①152mm、壁厚12mm，長(zhǎng)度7700mm(由長(zhǎng)500mm的裂紋試件，通過(guò)前 后焊接長(zhǎng)3600mm的管段構(gòu)成)的0Crl8Nil0Ti高壓管材作為試件，采用電火花刻蝕加工， 在管道試件內(nèi)表面刻蝕一個(gè)軸向V形溝槽，利用壓力管道裂紋開口面積計(jì)算模型和裂紋泄 漏計(jì)算模型，計(jì)算出預(yù)期泄漏率對(duì)應(yīng)的貫穿裂紋尺寸，將管道試件連接到液壓疲勞試驗(yàn)裝
置上，通過(guò)循環(huán)加載(循環(huán)加載參數(shù)工作壓力18. 75MPa、工作溫度常溫、加載工質(zhì)液
壓油、加載頻率lHz、加載波形正弦波、工作流量120L/min)，使得疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展 并貫穿壁厚，直至達(dá)到預(yù)定的穿透裂紋長(zhǎng)度，由此制作出不同長(zhǎng)度裂紋的泄漏試驗(yàn)件。按照 額定壓力和溫度下泄漏率分別為3. 3L/min、5. 8L/min、8. 3L/min、11. 7L/min左右的要求制 作的裂紋，作為泄漏標(biāo)定試件。4根裂紋試件的裂紋長(zhǎng)度分別為39mm、46mm、51mm、55mm(裂 紋試件按裂紋長(zhǎng)度順序編號(hào)為No. l、No. 2、 No. 3、 No. 4)。 動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)壓力19. 6MPa、設(shè)計(jì)溫度350 口、流量100t/h。
壓力邊界泄漏試驗(yàn)主要使用動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置的主系統(tǒng)、回路冷卻系統(tǒng)、壓 力安全系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)等。 主回路系統(tǒng)由屏蔽泵、DN100手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、DN80電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、測(cè)量孔板(測(cè)量范圍
0 100t/h)組成。其功能是通過(guò)主泵使流體循環(huán)達(dá)到試驗(yàn)額定工況。壓力安全系統(tǒng)由穩(wěn)壓器(容積8m3、電加熱器功率420KW)、凝汽罐(容積5m3)、噴
霧閥、單功能安全閥等組成。本系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行壓力、溫度和超壓保護(hù)。 回路冷卻系統(tǒng)由回路冷卻器、閥門及相應(yīng)的管道、流量孔板等組成。冷卻器功率
300KW。該系統(tǒng)功能是調(diào)節(jié)回路溫度和降溫降壓。 補(bǔ)水系統(tǒng)由水箱、三聯(lián)柱塞泵、計(jì)量泵、閥門及管道組成。 泄漏試驗(yàn)段從主回路泵出口段三通盲板處連接。泄漏試驗(yàn)段由接管、試件給水管、 回路隔離閥、文丘里管流量計(jì)、快速電動(dòng)截止閥、試件等組成。試驗(yàn)段從主回路泵出口段三 通盲板處接出，設(shè)DN25手動(dòng)截止閥，用于試驗(yàn)段與主回路的隔離。在隔離閥后端布置一個(gè) 文丘里管流量計(jì)，測(cè)量試件貫穿裂紋的泄漏率。流量計(jì)測(cè)量范圍0 5001/h。在文丘里管 的前端設(shè)置溫度、壓力測(cè)點(diǎn)，測(cè)量回路流體到試驗(yàn)支路的壓力、溫度變化。在文丘里管后段 設(shè)預(yù)熱排放管和排放截止閥，用于管道的預(yù)熱排水。試件前段設(shè)置快速電動(dòng)截止閥，使流體 快速流通和截?cái)啵辉嚰蠖卧O(shè)置截止閥，即試驗(yàn)件排氣閥，用于試件的預(yù)熱排水。試驗(yàn)段后 端除設(shè)有試驗(yàn)件排氣閥外，還設(shè)有漏流排放閥和冷凝器。 保溫層用于試驗(yàn)管道絕熱，同時(shí)用于進(jìn)行回路升溫升壓過(guò)程保溫層熱致聲效應(yīng)試
11CN 101706039 A 保溫材料復(fù)合硅酸鹽，內(nèi)外金屬覆面； 保溫層數(shù)量為4件內(nèi)徑192mm ;外徑440mm ;每件長(zhǎng)度2m ;4件保溫層之間的連 接方式為卡扣絕熱密封連接。 每件保溫層上預(yù)裝有1個(gè)用于聲發(fā)射傳感器波導(dǎo)桿穿過(guò)保溫層的內(nèi)置接管。在保 溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)、微孔泄漏試驗(yàn)和管道貫穿裂紋試驗(yàn)中，試件前端管道(3600mm長(zhǎng))和 后端管道(3600mm長(zhǎng))上各焊接2個(gè)螺紋適配座，4根波導(dǎo)桿分別通過(guò)螺紋適配座連接到試 驗(yàn)管道上，4個(gè)聲發(fā)射傳感器分別安裝在4根波導(dǎo)桿上。
1.保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn) 將3600mm長(zhǎng)的試件前段和后段管與500mm的無(wú)裂紋試件焊接起來(lái)，將微孔泄漏試 驗(yàn)段安裝就位，并包敷保溫層。將試驗(yàn)段前端截止閥關(guān)閉，試驗(yàn)段后端排氣閥和漏流排放閥 關(guān)閉。 運(yùn)行動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置小環(huán)路，當(dāng)回路壓力分別達(dá)到3MPa、6MPa、9MPa、12MPa 和15MPa時(shí)，開啟試驗(yàn)接口前端截止閥，然后開啟試驗(yàn)段后端排氣閥，預(yù)熱試驗(yàn)段管道，當(dāng) 試驗(yàn)段內(nèi)介質(zhì)溫度穩(wěn)定后，關(guān)閉試驗(yàn)段后端排氣閥，保溫保壓5分鐘。在整個(gè)升溫升壓和保 溫保壓過(guò)程中，利用泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)段壓力和溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)保溫層及管路 自身產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行間斷性采集，對(duì)升壓、保壓過(guò)程聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分析。
2.微孔泄漏試驗(yàn) 保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)完成后，回路壓力已維持在15MPa，此時(shí)關(guān)閉前端截止閥，
打開微孔板后端漏流排放閥，利用泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)試驗(yàn)段壓力、溫度和泄漏率進(jìn)行
測(cè)量，對(duì)微孔泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行間斷性采集、分析與記錄，同時(shí)用量杯接收冷凝器
漏流并計(jì)時(shí)。直到系統(tǒng)測(cè)量不到聲發(fā)射信號(hào)為止，對(duì)微孔泄漏自然降壓過(guò)程中，測(cè)量壓力為
15MPa、12MPa、9MPa、6MPa、3MPa下較為穩(wěn)定的泄漏率和泄漏聲發(fā)射信號(hào)。分析各壓力臺(tái)階下
泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平與泄漏率的關(guān)系，建立泄漏鑒別閾值。 3.裂紋泄漏試驗(yàn) (1)升降壓下裂紋泄漏試驗(yàn) 將No. 1裂紋泄漏試件段安裝就位，并包敷保溫層。將試驗(yàn)段前端截止閥和試驗(yàn)
段后端排氣閥關(guān)閉。將波導(dǎo)桿、聲發(fā)射傳感器、前置放大器及信號(hào)電纜安裝就位，泄漏聲發(fā)
射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。運(yùn)行動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置，當(dāng)回路壓力分別達(dá)到3MPa、
6MPa、9MPa、12MPa和15MPa時(shí)，試驗(yàn)管道預(yù)熱后，保溫保壓5分鐘，對(duì)試驗(yàn)段壓力、溫度和流
量進(jìn)行測(cè)量；對(duì)裂紋泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行間斷性采集、分析整個(gè)升溫升壓和保溫保
壓過(guò)程中，No. 1泄漏試件泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平與壓力和泄漏率之間的關(guān)系。 關(guān)閉試驗(yàn)段前端截止閥，進(jìn)行泄漏自然降壓過(guò)程泄漏試驗(yàn)，對(duì)降壓過(guò)程裂紋泄漏
產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行采集，直到系統(tǒng)測(cè)量不到聲發(fā)射信號(hào)為止。分析降壓過(guò)程N(yùn)o. l泄漏
試件泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平與壓力和泄漏率之間的關(guān)系。
(2)恒壓與降壓下裂紋泄漏試驗(yàn) No. 1裂紋泄漏試件完成升降壓下裂紋泄漏試驗(yàn)后，馬上開展恒壓與降壓下裂紋泄 漏試驗(yàn)。將試驗(yàn)段前端截止閥和后端排氣閥關(guān)閉，測(cè)試設(shè)備安裝就位。運(yùn)行動(dòng)力設(shè)備綜合 試驗(yàn)裝置，當(dāng)回路壓力達(dá)到15MPa時(shí)，開啟試驗(yàn)接口前端截止閥和試驗(yàn)段后端排氣閥，預(yù)熱
12試驗(yàn)段管道，保溫保壓5分鐘，在溫度和壓力穩(wěn)定到15MPa時(shí)，對(duì)試驗(yàn)段壓力、溫度和流量進(jìn) 行測(cè)量，對(duì)裂紋泄漏聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行不間斷采集，分析No. 1泄漏試件額定壓力下泄漏聲發(fā) 射信號(hào)水平與泄漏率之間的關(guān)系。 關(guān)閉試驗(yàn)段前端截止閥，進(jìn)行泄漏自然降壓過(guò)程泄漏試驗(yàn)，在15MPa、 12MPa、9MPa、 6MPa、3MPa壓力下，當(dāng)泄漏聲發(fā)射信號(hào)趨于穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，對(duì)裂紋泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào) 進(jìn)行間斷性采集，直到系統(tǒng)測(cè)量不到聲發(fā)射信號(hào)為止。分析降壓過(guò)程N(yùn)o. l泄漏試件泄漏聲 發(fā)射信號(hào)水平與壓力和泄漏率之間的關(guān)系。 分別用No. 2、No. 3和No. 4泄漏試件，替換No. 1泄漏試件，重復(fù)上述升降壓下裂紋 泄漏試驗(yàn)和恒壓與降壓下裂紋泄漏試驗(yàn)過(guò)程。 通過(guò)對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，獲得保溫層熱致聲效應(yīng)特性，獲得泄 漏聲發(fā)射鑒別閾值，獲得升壓過(guò)程和降壓過(guò)程中，泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平與壓力和泄漏率之 間的數(shù)學(xué)關(guān)系，利用各試件、在不同壓力下，各傳感器通道響應(yīng)的的聲發(fā)射信號(hào)水平與泄漏 率之間的關(guān)系，通過(guò)數(shù)學(xué)處理，獲得泄漏定位與定量算法中的距離衰減常數(shù)和試驗(yàn)標(biāo)定系 數(shù)。
1權(quán)利要求
一種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)方法按以下步驟進(jìn)行步驟一制備貫穿泄漏的管道泄漏試驗(yàn)件，模擬核電站管道缺陷萌生、起裂、擴(kuò)展利用0Cr18Ni10Ti高壓管材作為試件，采用電火花刻蝕加工，在管道試件內(nèi)表面刻蝕一個(gè)軸向V形溝槽，利用壓力管道裂紋開口面積計(jì)算模型和裂紋泄漏計(jì)算模型，計(jì)算出預(yù)期泄漏率對(duì)應(yīng)的貫穿裂紋尺寸，將管道試件連接到液壓疲勞試驗(yàn)裝置上，通過(guò)循環(huán)加載，使得疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展并貫穿壁厚，直至達(dá)到預(yù)定的穿透裂紋長(zhǎng)度，由此制作出不同長(zhǎng)度裂紋的泄漏試驗(yàn)件；步驟二對(duì)壓力管道泄漏進(jìn)行鑒別、定位與定量通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定微泄漏時(shí)聲發(fā)射信號(hào)幅度，作為泄漏鑒別閾值，通過(guò)動(dòng)態(tài)檢測(cè)聲發(fā)射信號(hào)幅度有效值，在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，聲發(fā)射信號(hào)幅度持續(xù)超過(guò)閾值，則認(rèn)為泄漏發(fā)生；根據(jù)聲發(fā)射信號(hào)在金屬管道上傳播，具有指數(shù)衰減的特性，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定衰減系數(shù)，在監(jiān)測(cè)區(qū)間管道上，安裝聲發(fā)射傳感器，監(jiān)測(cè)傳感器通道響應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)幅度，利用信號(hào)指數(shù)衰減特性，實(shí)現(xiàn)泄漏定位；在一定壓力范圍內(nèi)和一定泄漏率范圍內(nèi)，泄漏聲發(fā)射信號(hào)幅度與泄漏率間具有指數(shù)關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定出該系數(shù)，并做壓力和泄漏率適應(yīng)性修正，通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)泄漏聲發(fā)射信號(hào)幅度，即實(shí)現(xiàn)泄漏率的估計(jì)；步驟三模擬核電站高溫高壓環(huán)境的管道貫穿裂紋泄漏采用模擬核電站管道壓力和溫度的動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置測(cè)量試件貫穿裂紋的泄漏率；在試驗(yàn)段上設(shè)溫度、壓力測(cè)點(diǎn)；聲發(fā)射傳感器采用波導(dǎo)安裝方式，首先利用無(wú)裂紋試件，進(jìn)行管道保溫層熱致聲效應(yīng)試驗(yàn)，然后換用貫穿裂紋試件，將動(dòng)力設(shè)備綜合試驗(yàn)裝置升溫升壓至額定工況，利用穩(wěn)壓器中的高溫高壓過(guò)熱水，作為泄漏介質(zhì)；打開試驗(yàn)接口前端截止閥和試驗(yàn)段后端排氣閥，待試驗(yàn)段內(nèi)充滿水，并且管內(nèi)溫度恒定時(shí)，關(guān)閉排氣閥；利用壓力邊界泄漏監(jiān)測(cè)試驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)貫穿裂紋泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行不間斷采集、分析與記錄；對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到泄漏定位與定量模型的衰減系數(shù)和標(biāo)定系數(shù)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述監(jiān) 測(cè)方法的步驟二中對(duì)壓力管道泄漏進(jìn)行鑒別、定位與定量建立泄漏定位與泄漏率定量模 型；泄漏監(jiān)測(cè)以泄漏聲發(fā)射信號(hào)水平為壓力邊界泄漏鑒別特征量，通過(guò)對(duì)各通道的浮動(dòng)噪 聲水平進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)將各時(shí)刻的信號(hào)水平與浮動(dòng)噪聲水平進(jìn)行比較，如果在一個(gè)比 較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，通道的信號(hào)水平均超過(guò)浮動(dòng)噪聲水平，就可判斷出該區(qū)間發(fā)生了泄漏，同 時(shí)進(jìn)行壓力邊界泄漏定位與定量估計(jì)，并發(fā)送泄漏報(bào)警信號(hào)；壓力邊界泄漏點(diǎn)產(chǎn)生的聲發(fā) 射信號(hào)沿管道表面?zhèn)鞑?，傳播過(guò)程中信號(hào)發(fā)生衰減，并具有隨距離指數(shù)衰減的特性；根據(jù)這 一特性，建立如下泄漏定位與泄漏率定量模型設(shè)泄漏信號(hào)水平與噪聲水平疊加電壓為、(單位V)，噪聲水平為Ve(單位V)。壓力 邊界泄漏率與V。 VB有下列經(jīng)驗(yàn)公式 G = a(VL-VB)k 其中G為泄漏率，L/min ; a、k為常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定；設(shè)監(jiān)測(cè)區(qū)間布置3只聲發(fā)射傳感器Sji = 1，2，3)，聲發(fā)射傳感器Si在管道上位置坐 標(biāo)為Xi，泄漏位置P的坐標(biāo)為Xp。 &分別為三只傳感器所在位置響應(yīng)的泄漏率，則G,a(W)k (1) G2 = a(VL2-VB2)k (2) G3 = a(VL3-VB3)k (3)泄漏信號(hào)在金屬表面近似按指數(shù)衰減，設(shè)泄漏點(diǎn)泄漏率為GP則= G,exp_"'i = l，2，3 (4)其中a為距離衰減常數(shù)，由試驗(yàn)標(biāo)定； b = |Xi-Xp|是傳感器到泄漏位置的距離。根據(jù)具體情況代入標(biāo)定的系數(shù)，通過(guò)以上算式建立的方程組可計(jì)算得到泄漏率和泄漏 位置，即實(shí)現(xiàn)泄漏定位與定量目標(biāo)。
3. —種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由聲發(fā)射 信號(hào)探測(cè)器(1)和電氣柜(7)組成，具體如下聲發(fā)射信號(hào)探測(cè)器(1)包括螺紋適配座(2)、波導(dǎo)桿(3)、聲發(fā)射傳感器(4)、電纜(5) 和前置放大器(6);螺紋適配座(2)通過(guò)螺紋與波導(dǎo)桿(3)聯(lián)結(jié)，聲發(fā)射傳感器(4)安裝在 波導(dǎo)桿(3)上，電纜(5)的一端與聲發(fā)射傳感器(4)連接，另一端與前置放大器(6)相連。電氣柜(7)是一個(gè)機(jī)柜，內(nèi)設(shè)有電源適配單元(8)、顯示器(9)、鍵盤鼠標(biāo)(10)和信號(hào) 采集及處理模塊(11);電源適配單元(8)是一可將交流電源變換成直流電源，為聲發(fā)射傳 感器(4)前放提供工作電源的機(jī)箱；信號(hào)采集及處理模塊(11)內(nèi)設(shè)有控制器(12)、低頻信 號(hào)測(cè)量模塊(13)、報(bào)警輸出模塊(14)和聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊(15)，各模塊之間通過(guò)信號(hào)傳 輸連接。
4. 按照權(quán)利要求3所述的核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的 螺紋適配座(2)、波導(dǎo)桿(3)、聲發(fā)射傳感器有(4)均有4個(gè)；所述的電氣柜(7)內(nèi)的聲發(fā)射 信號(hào)電纜有4路，溫度信號(hào)電纜有1路，壓力信號(hào)電纜有1路，流量信號(hào)電纜有1路；所述的 信號(hào)采集及處理模塊(11)中的控制器(12)有1個(gè)，低頻信號(hào)測(cè)量模塊(13)有1個(gè)，報(bào)警 輸出模塊(14)有1個(gè)，聲發(fā)射信號(hào)測(cè)量模塊(15)有3個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核電站壓力管道泄漏聲發(fā)射監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)方法是制備壓力管道泄漏試驗(yàn)件，模擬核電站管道缺陷萌生、起裂、擴(kuò)展直至貫穿泄漏，進(jìn)行泄漏聲發(fā)射標(biāo)定試驗(yàn)，模擬核電站高溫高壓環(huán)境的管道貫穿裂紋泄漏。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用基于PXI總線的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)檢修和部件更換。采用本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)行泄漏事件的數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)測(cè)結(jié)果的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，完整反映泄漏發(fā)生位置及其泄漏率的動(dòng)態(tài)變化。
文檔編號(hào)F17D5/06GK101706039SQ20091021631
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者何攀, 劉才學(xué), 宋健, 王瑤, 艾瓊, 黃禮淵 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院