專利名稱：檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道封閉塞泄漏的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道封閉塞泄漏的 設(shè)備，尤其涉及一種利用壓電聲傳感器和麥克風(fēng)聲傳感器檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的 燃料管道上的管道封閉塞泄漏的設(shè)備，該壓電聲傳感器和麥克風(fēng)聲傳感器均插 入到信號(hào)采集器中，以同時(shí)測(cè)量來自該管道封閉塞內(nèi)部和外部的聲信號(hào)。
背景技術(shù)：
重水反應(yīng)堆具有燃料管道封閉塞，它用作用于密封管道封閉塞的端部配件、 防止重水泄漏和重新裝載燃料的途徑。該密封結(jié)構(gòu)由金屬密封插入環(huán)和管道封閉形成。該密封結(jié)構(gòu)設(shè)置在380條燃料管道的各端部配件上，并且當(dāng)需要更換 燃料時(shí)，該管道封閉塞周期性地從該燃料管道上卸下并裝配到該燃料管道上。因?yàn)楫?dāng)卸下和安裝燃料管道封閉塞時(shí)外來物流入到該燃料管道導(dǎo)致密封板 部分破裂以及高溫和高壓下固體外來物的壓力，或者因?yàn)椴涣济芊夂屯嘶考?導(dǎo)致的氣密故障，重水都可能從燃料管道泄漏。聲發(fā)射測(cè)量技術(shù)已被用于在反 應(yīng)堆運(yùn)行期間，檢測(cè)和監(jiān)控重水從燃料管道的泄漏。圖1是重水反應(yīng)堆的透視圖，其中參考編號(hào)100表示重水反應(yīng)堆，參考編 號(hào)101表示一組燃料管道。這組燃料管道101由例如380條互相平行布置的燃 料管道構(gòu)成，以形成壓力邊界。該管道封閉塞設(shè)置在380條燃料管道的端部配 件上，以用作用于密封、防止重水泄漏和重新裝載燃料的途徑。圖2示出了圖1所示一組燃料管道中的燃料管道，其中參考編號(hào)200表示 管道封閉塞，參考編號(hào)210表示管道封閉塞的端部配件。圖3是圖2所示管道 封閉塞200的照片，其中參考編號(hào)210表示管道封閉塞的端部配件。對(duì)于每個(gè) 管道封閉塞200,通過利用高溫聲傳感器、傳感器電纜、前置放大器、信號(hào)電纜 以及信號(hào)分析器，從380條燃料管道中的每條燃料管道采集聲信號(hào)，進(jìn)行泄漏3檢查，而壓電聲傳感器接觸管道封閉塞200的端部配件210。關(guān)于更多詳細(xì)信息， 侈寸^口, i青參考O. A. Kupcis的i侖文"Nondestructive Inspection of Pressure Tubes at the Pickering Nuclear Generating Station" 3rd Conference on Periodic Inspection of Pressurized Components, I. Mech. E.， London, pp. 19-25, 1976。這種傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法的缺點(diǎn)在于，例如因?yàn)槿斯げ杉盘?hào)，因此為了檢驗(yàn)而 使用耦合劑和移動(dòng)測(cè)量裝備花費(fèi)的時(shí)間長。此外，由于檢驗(yàn)員親自將聲傳感器 安裝在管道封閉塞上以采集信號(hào)，而耦合傳感器的耦合力因檢驗(yàn)員不同而不同， 所以難以采集均勻的信號(hào)。另外，盡管在高溫和放射環(huán)境下，需要快速進(jìn)行檢 驗(yàn)，但是由于檢驗(yàn)時(shí)間不夠，因此不能進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決如上所述相關(guān)技術(shù)存在的問題而設(shè)計(jì)的，并且本發(fā)明的 一個(gè)方面是提供一種用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道封閉塞泄漏的 設(shè)備，通過將該設(shè)備安裝到管道封閉塞的端部配件，而非手動(dòng)使聲傳感器接觸 該管道封閉塞的端部配件，該設(shè)備自動(dòng)檢驗(yàn)該管道封閉塞，該設(shè)備安裝到用于 加入和卸下核燃料的遠(yuǎn)程控制加燃料機(jī)的頭部。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于才企測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上、 在其一端具有端部配件的管道封閉塞泄漏的設(shè)備。該設(shè)備包括信號(hào)采集器， 接觸該端部配件；驅(qū)動(dòng)器，用于使該信號(hào)釆集器接觸該端部配件；連接器，用 于將該設(shè)備連接到該燃料管道的加燃料機(jī)的頭部棒；以及信號(hào)處理器，用于處 理由該信號(hào)采集器采集的信號(hào)；其中，該信號(hào)采集器包括接觸器，接觸該端 部配件；高頻聲傳感器；低頻聲采集觸角；以及低頻聲傳感器，耦合到該低頻 聲采集觸角，并將信號(hào)提供給該信號(hào)處理器。該高頻聲傳感器可以是壓電聲傳感器，該低頻聲傳感器可以是麥克風(fēng)聲傳 感器。該接觸器可以由黃銅片制成。該連接器可以被夾緊裝置耦合到該加燃料機(jī)的頭部棒。該低頻聲傳感器可以設(shè)置在該驅(qū)動(dòng)器中。 該連接器可以固定耦合到該驅(qū)動(dòng)器。


根據(jù)下面結(jié)合附圖所做的描述，本發(fā)明的上述以及其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見，其中圖1是重水反應(yīng)堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是一組燃料管道中某個(gè)燃料管道的結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2所示實(shí)際管道封閉塞的照片；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管 道封閉塞泄漏的設(shè)備的照片，其中，該設(shè)備被安裝在加燃料機(jī)的頭部并進(jìn)行泄圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道封 閉塞泄漏的設(shè)備的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器的平面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管 道封閉塞泄漏的設(shè)備與加燃料機(jī)接合的正視圖；以及 圖8是信號(hào)分析器的方框圖。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上 的管道封閉塞泄漏的設(shè)備，其中，該設(shè)備被安裝在遠(yuǎn)程控制加燃料機(jī)的頭部607 上，該遠(yuǎn)程控制加燃剩^凡用于添加和卸下核燃^"。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明并 不局限于此，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以輕而易 舉地修改和變更本發(fā)明。正如下面所詳細(xì)描述的那樣，為了檢查重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道5封閉塞是否發(fā)生泄漏，本發(fā)明提供了一種設(shè)備，利用均內(nèi)置在位于該燃料管道 的端部配件上的單個(gè)信號(hào)采集器內(nèi)的壓電聲傳感器和麥克風(fēng)聲傳感器，該設(shè)備 同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道的內(nèi)部和外部的聲信號(hào)，即，當(dāng)重水從燃料管道內(nèi)部 泄漏時(shí)產(chǎn)生的高頻彈性聲信號(hào)和傳遞到外部的低頻聲信號(hào)。按照慣例，檢驗(yàn)員僅親自將壓電聲傳感器安裝在燃料管道上的管道封閉塞 上，以檢查重水是否從該燃料管道的內(nèi)部泄漏。然而，根據(jù)本發(fā)明，由于利用 加燃料機(jī)可以檢查所有燃料管道并且可以同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道的管道封閉 塞的內(nèi)部和外部的聲信號(hào)，所以根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)快速、嚴(yán)格的檢查。此外，由于檢驗(yàn)員不暴露在高溫和放射環(huán)境下，所以檢驗(yàn)員是安全的并且 可以在運(yùn)行期間進(jìn)行檢查。另外，通過在不使用耦合劑的情況下接觸該管道封 閉塞，可以提高聲信號(hào)接收效率，從而可以更精確、可靠地測(cè)量信號(hào)。將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管 道封閉塞泄漏的設(shè)備。在圖5中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備包括信號(hào)采集器、驅(qū)動(dòng)器600、控制 與電源單元800、信號(hào)放大單元700、信號(hào)分析單元900、以及用于連接到加燃 料機(jī)的頭部棒(headbar)的連接器。應(yīng)當(dāng)注意，為了便于說明，圖5是對(duì)應(yīng)于 圖4所示照片的設(shè)備的方框圖，且示出了該設(shè)備的某些主要部件的側(cè)面示意圖。信號(hào)采集器是一種聲信號(hào)采集器，它接觸待檢查的燃料管道上的管道封閉 塞，并且包括壓電聲傳感器和麥克風(fēng)聲傳感器，以同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道上 的管道封閉塞的內(nèi)部和外部的聲信號(hào)。該信號(hào)采集器同時(shí)采集來自該燃料管道上的管道封閉塞200的內(nèi)部和外部 的彈性波(即聲信號(hào))，而不考慮檢查環(huán)境，其中當(dāng)重水從該燃料管道上的管道 封閉塞200的內(nèi)部和外部泄漏時(shí)，產(chǎn)生所述彈性波，從而快速、可靠地獲得4企 查結(jié)果。將詳細(xì)描述用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上的管道封閉塞泄漏的設(shè)備。再參考圖5，該信號(hào)采集器包括傳感器外殼400，該傳感器外殼400上設(shè)置了接觸器，以接觸該燃料管道的端部配件。該接觸器可以由黃銅片401制成，
以在沒有耦合劑的情況下，減小信號(hào)采集時(shí)的聲阻抗，從而提高聲信號(hào)接收效率。
該信號(hào)釆集器包括高頻聲傳感器500，用于高溫和放射應(yīng)用；傳感器電纜 501,連接到高頻聲傳感器500;低頻聲觸角502;導(dǎo)管503;以及低頻聲傳感器 (即麥克風(fēng)聲傳感器)504。
為了將信號(hào)提供給信號(hào)處理器而耦合到低頻聲采集觸角的低頻聲傳感器 504可以插入該信號(hào)采集器或者信號(hào)放大器700中，該信號(hào)放大器700通過高頻 聲傳感器500的傳感器電纜501和低頻聲傳感器504的導(dǎo)管503接收傳感信號(hào)， 如圖5所示。然而，應(yīng)當(dāng)注意，可以根據(jù)設(shè)計(jì)改變這些部件的排列。該圖中的 參考編號(hào)402表示彈簧。
驅(qū)動(dòng)器600利用來自馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力使該信號(hào)采集器，即黃銅片401,接近并 輕微面接觸管道封閉塞的端部配件(例如，圖3中的參考編號(hào)210),如圖4所 示。圖5中的參考編號(hào)403表示鉸鏈，利用該鉸鏈，傳感器外殼400與驅(qū)動(dòng)器 600鉸接。
根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器600耦合到信號(hào)采集器和信號(hào)采集 與放大外殼710，如圖6中的平面圖所示。
參考圖6,驅(qū)動(dòng)器600包括上部驅(qū)動(dòng)臂601、下部驅(qū)動(dòng)臂602、臂驅(qū)動(dòng)輥 603、三個(gè)導(dǎo)輥604以及臂支承栓605，以使該信號(hào)采集器接近并接觸該管道封 閉塞的端部配件。傳感器電纜501和聲導(dǎo)管503位于下部驅(qū)動(dòng)臂602內(nèi)。
利用夾緊裝置606,信號(hào)釆集與放大外殼710與加燃料機(jī)的頭部棒607接合 (見圖4)，如圖7中的正視圖所示。
插入到信號(hào)采集與放大外殼710內(nèi)的信號(hào)放大單元700將由高頻聲傳感器 500和低頻聲傳感器(麥克風(fēng)聲傳感器)504采集的弱聲信號(hào)從幾微伏放大到幾 毫伏。通過高頻聲信號(hào)電纜801和低頻聲信號(hào)電纜802，被放大的高頻聲信號(hào)和 低頻聲信號(hào)被分別輸入到信號(hào)分析器900。
控制與電源單元800將電力提供給驅(qū)動(dòng)器600和信號(hào)放大器700?？刂婆c電源單元800向信號(hào)》文大器700施加12V直流電以;故大聲信號(hào)，利用220V交流 電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以使驅(qū)動(dòng)器600來回地移動(dòng)，以及向和傳感器外殼400接合的限位 開關(guān)404施加12V直流電。限位開關(guān)404用于防止與彈簧402 4妻合的黃銅片401 在黃銅片401接近并接觸管道封閉塞的端部配件后進(jìn)一步向前移動(dòng)。 將參考圖8描述信號(hào)分析器900。
信號(hào)分析器900用于從信號(hào)放大器700接收聲信號(hào)，并對(duì)該聲信號(hào)的振幅、 電壓和頻率進(jìn)行分析。為此，信號(hào)分析器900處理并在顯示器上顯示該聲信號(hào)。 圖8是信號(hào)分析器900的方框圖。
由高頻聲傳感器500和低頻聲傳感器504采集的弱聲信號(hào)被放大器(AMP) 放大。被放大的高頻聲傳感器信號(hào)被輸入到RMS電路901并被RMS電路901 平均，被放大的低頻聲傳感器信號(hào)被輸入到另一個(gè)RMS電路902并被RMS電 路902平均。
平均后的高頻聲信號(hào)被施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)卯3，平均后的低頻聲信 號(hào)被施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 904。將數(shù)字化的低頻聲信號(hào)和高頻聲信號(hào)存儲(chǔ) 在例如計(jì)算裝置909內(nèi)的存儲(chǔ)器(RAM)卯5中。
計(jì)算裝置909包括微處理器906、 RAM 905、顯示器910、 USB接口 907 以及RS-232接口 908，以對(duì)該聲信號(hào)的輸入振幅、電壓和頻率進(jìn)行分析。計(jì)算 裝置909可以進(jìn)一步包括接線板920和數(shù)據(jù)采集板(DAQ),以輸入和顯示外部 電壓信號(hào)。
該計(jì)算裝置例如可以確定聲信號(hào)電平，對(duì)采集的傳感信號(hào)進(jìn)行電壓分析和 快速傅里葉變換(FFT)操作，并將結(jié)果顯示在顯示器910上。
本發(fā)明提供了 一種用于改進(jìn)檢查燃料管道上的管道封閉塞泄漏的傳統(tǒng)技術(shù) 的方法和設(shè)備。因此，本發(fā)明提供了一種快速、可靠的檢查技術(shù)，因?yàn)槔民?合到加燃料機(jī)的單個(gè)設(shè)備同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道上的管道封閉塞內(nèi)部和外部 的聲信號(hào)，可以方便地檢查所有燃料管道。
此外，由于檢驗(yàn)員不暴露在高溫和放射環(huán)境下，所以檢驗(yàn)員是安全的并且 可以在運(yùn)行期間進(jìn)行檢查。另外，通過在不使用耦合劑的情況下接觸管道封閉塞，以提高聲信號(hào)接收效率，從而可以更精確、可靠地測(cè)量信號(hào)。因此，本發(fā) 明提供了 一種對(duì)管道封閉塞進(jìn)行泄漏檢查的實(shí)用技術(shù)。
按照慣例，由于檢驗(yàn)員使用加燃料機(jī)或者聲檢查裝置分別檢查380條燃料 管道，并且檢查一條燃料管道花費(fèi)約IO分鐘，所以檢驗(yàn)員可能遭受放射問題， 并且完全檢查可能花費(fèi)多達(dá)3800分鐘。然而，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備安裝在現(xiàn)有電 站內(nèi)使用中的加燃料機(jī)上，并且遠(yuǎn)程控制該設(shè)備，以快速掃描這380條燃料管道。
此外，按照慣例，檢驗(yàn)員僅親自將壓電聲傳感器安裝在燃料管道的管道封 閉塞上，以檢查燃料管道泄漏。然而，由于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備利用電站內(nèi)當(dāng)前 使用的加燃料積4企查燃料管道，并且同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道內(nèi)部和外部的聲 信號(hào)，所以可以快速進(jìn)行檢查，防止檢驗(yàn)員被輻射，并且防止重水從該燃料管 道的管道封閉塞泄漏。
盡管為了說明本發(fā)明提供了 一些實(shí)施例，但是作為說明而提供這些實(shí)施例， 并且在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種 修改、變更和替換。因此，由所附權(quán)利要求及其等同限定本發(fā)明范圍。
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權(quán)利要求
1、一種用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道上、在其一端具有端部配件的管道封閉塞泄漏的設(shè)備，包括信號(hào)采集器，接觸所述端部配件；驅(qū)動(dòng)器，用于使所述信號(hào)采集器接觸所述端部配件；連接器，用于將所述設(shè)備連接到所述燃料管道的加燃料機(jī)的頭部棒；以及信號(hào)處理器，用于處理由所述信號(hào)采集器采集的信號(hào)；所述信號(hào)采集器包括接觸器，接觸所述端部配件；高頻聲傳感器；低頻聲采集觸角；以及低頻聲傳感器，耦合到所述低頻聲采集觸角，以將信號(hào)提供給所述信號(hào)處理器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述高頻聲傳感器是壓電聲傳感器， 所述低頻聲傳感器是麥克風(fēng)聲傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述接觸器由黃銅片制成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述連接器被夾緊裝置耦合到所述 加燃津+才幾的頭部^奉。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述低頻聲傳感器設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng) 器中。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述連接器固定耦合到所述驅(qū)動(dòng)器。
全文摘要
公開了一種用于檢測(cè)重水反應(yīng)堆中的燃料管道泄漏重水的設(shè)備。該設(shè)備包括信號(hào)采集器，裝備了壓電聲傳感器和麥克風(fēng)聲傳感器，并接觸管道封閉塞的端部配件；驅(qū)動(dòng)器，移動(dòng)該信號(hào)采集器，并使該信號(hào)采集器接觸該管道封閉塞的端部配件；控制與電源單元，控制該驅(qū)動(dòng)器并將電力提供給該驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)放大器；信號(hào)放大器，放大測(cè)量信號(hào)；以及信號(hào)分析器，處理并顯示該測(cè)量信號(hào)。該設(shè)備與加燃料機(jī)的頭部接合，并與該加燃料機(jī)一起接近每個(gè)管道封閉塞，以進(jìn)行泄漏檢查。由于該設(shè)備利用電站內(nèi)使用的加燃料機(jī)檢查該燃料管道，并同時(shí)測(cè)量來自該燃料管道內(nèi)部和外部的聲信號(hào)，所以可以快速進(jìn)行檢查，防止檢驗(yàn)員受輻射，并防止重水從該燃料管道的管道封閉塞泄漏。
文檔編號(hào)G01M3/24GK101676703SQ200910171889
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者樸鐘殷, 李相國 申請(qǐng)人:韓國電力公司