專利名稱：檢測在管道外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的沉積物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于磁性檢測的方法和設(shè)備的一般領(lǐng)域，更特別地，涉及用于檢測已 知為PWR的壓水核反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器的制冷管道上或附近的鐵磁材料的沉積物的結(jié)垢 或堵塞的方法和設(shè)備的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在“壓水反應(yīng)堆(Pressurised Water Reactor) ”首字母縮寫PWR類型的核電設(shè) 備(electronuclear plants)領(lǐng)域，已知反應(yīng)堆的堆芯產(chǎn)生的熱通過已知為初級回路的閉 合回路傳輸，在該初級回路中水循環(huán)到所謂的次級回路，在該次級回路中水被傳輸?shù)狡麆?力渦輪機以發(fā)電。參考圖1，其圖示了蒸汽發(fā)生器的分解透視圖，每個PWR型核電設(shè)備通常包括三個 或四個蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽發(fā)生器由容納了初級回路10和次級回路15的封閉外殼5構(gòu) 成。初級回路10和次級回路15之間的熱交換通過多個倒U形的管道20發(fā)生。所述管道 20被間隔板25固定到合適位置，所述間隔板通過固定到蒸汽發(fā)生器的下部的繩索固定。參考圖2，其圖示了間隔板25和管道20的細(xì)節(jié)的透視圖，所述間隔板25包括所謂 四葉孔形式的孔30，所述圓柱形管道20穿過所述孔。已知堵塞沉積物35形成于管道20和間隔板25之間的四葉孔25 (圖幻的層層面 處。這些沉積物35的結(jié)果是一方面由于正常行為改變了管道4上的機械應(yīng)力，另一方面在 偶發(fā)事件或意外情況中，增加了間隔板25上的力，因而增大了管道20破裂的風(fēng)險。另外，同樣已知所謂的結(jié)垢沉積物形成于管道20的外表面，造成蒸汽發(fā)生器的熱 交換的性能降低。為了去除這些堵塞或結(jié)垢沉積物，已知可以通過化學(xué)清潔處理來清潔管道和間隔 板。這些處理包括將化學(xué)試劑注入到蒸汽發(fā)生器的次級回路中以破壞和溶解這些氧化物沉 積物，例如磁鐵礦。然而，待注入的試劑的量取決于蒸汽發(fā)生器中的氧化物的量。因此，需要事先確定氧化物的量。為此，已知有使用具有低頻傅科電流(Rnicault current)的軸向探針來檢測磁鐵 礦的沉積物的方法和設(shè)備，所述探針被引入到蒸汽發(fā)生器的管道中，在那里的測量值與遇 到的沉積物的視頻圖像或在線標(biāo)準(zhǔn)表示相關(guān)。此類方法的缺點是需要大約1個月的分析時間來采集數(shù)據(jù)，極大的提高了成本。 另外，用此類方法獲得的測量值展現(xiàn)的是低精度。已知美國專利US 4 088 946中描述了用于檢測沉積物的方法和設(shè)備。所述設(shè)備 包括具有傅科電流的探針，其以恒定速度在管道中移動以檢測沉積物。以前面所述的相同方式，該探針展現(xiàn)的是低精度并且需要采集視頻圖像。具有相同缺點的其他用于檢測管道外壁上的沉積物的方法和設(shè)備特別描述于法國專利申請FR 2 459 490和美國專利US 4 700 1；34中。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是通過提供一種方法和檢測設(shè)備來解決這些缺點，所述方 法和檢測設(shè)備用于檢測在管道外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的沉積物，更特別 的，設(shè)計為用于檢測PWR型核電設(shè)備的蒸汽發(fā)生器的管道上或附近的沉積物，所述方法和 檢測設(shè)備設(shè)計簡單，將成本降至最低，具有高精度且特別可靠。為此目的，根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于檢測沉積物的方法，所述沉積物包括管道外 壁上或附近的至少一種鐵磁材料，例如鎳、磁鐵礦等，其特征在于，所述方法至少包括如下 步驟利用電動馬達(dá)使磁化源在管道內(nèi)在管道的長度方向上移動，測量所述電動馬達(dá)中的 電流強度，以及根據(jù)所述電動馬達(dá)中測量的電流強度的變化來確定所述沉積物的位置和/ 或厚度和/或體積。優(yōu)選地，所述磁化源包括至少一個永磁體。另外，所述磁化源以恒定速度在管道中移動，所述磁化源在第一方向上移動然后 在其相反方向上移動。另外，用于確定所述沉積物的位置和/或厚度和/或體積的步驟包括，將馬達(dá)中測 量的電流強度的變化與參考模型和/或校準(zhǔn)模型相比較的步驟。本發(fā)明的另一目的涉及一種執(zhí)行所述方法的檢測設(shè)備，其特征在于，所述檢測設(shè) 備包括至少一個磁化源；使所述磁化源在所述管道內(nèi)在長度方向上移動的移動裝置，該 移動裝置包括電動馬達(dá)；用于測量所述電動馬達(dá)中的電流強度的裝置；以及用于根據(jù)所述 電動馬達(dá)中測量的電流強度的變化來確定所述沉積物的位置和/或厚度和/或體積的裝置。 優(yōu)選地，所述磁化源包括至少一個永磁體。所述磁化源的所述移動裝置包括一活塞，其一端抵靠所述磁化源，其相對端包括 與緊固有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的無止螺桿相配合的螺釘。另外，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸包括耦合到電動馬達(dá)上的減速器的輸出軸。有利地，所述設(shè)備包括在管道內(nèi)的驅(qū)動裝置的阻擋裝置。


從附圖中，通過以非限制示例給出的，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測防磁(amagnetic) 管道上或附近的磁性沉積物的設(shè)備的多個變型實施例的如下描述，其他優(yōu)點和特點將顯 現(xiàn)，其中圖1為PWR型核電設(shè)備的蒸汽發(fā)生器的分解透視圖，圖2為穿過間隔板的四葉孔的管道的細(xì)節(jié)的透視圖，所述四葉孔包括堵塞沉積 物，圖3為被引入到包括結(jié)垢沉積物的管道中的根據(jù)本發(fā)明的檢測設(shè)備的縱向截面 的示意圖，圖4為根據(jù)探針位置以及馬達(dá)的電流強度的變化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針相對 于沉積物的不同位置、吸引力的示意圖，
圖5為根據(jù)探針位置、力的平衡以及馬達(dá)的電流強度的變化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備 的探針相對于沉積物的不同位置、吸引力的示意圖，圖6為根據(jù)探針位置、施加到探針的移動裝置的螺桿的螺紋和螺釘上的力、以及 馬達(dá)的電流強度的變化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針相對于沉積物的不同位置、吸引力的示 意圖，圖7為當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針在包括不同厚度和長度的結(jié)垢沉積物的管道 中移動時馬達(dá)的電流強度的變化的圖示，圖8為被引入到管道中的間隔板的四葉孔層面上的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針的 縱向截面圖，圖9為穿入間隔板的四葉孔的管道的局部透視圖，圖10為沿著圖9中所示的管道和四葉孔的截面線X-X'的截面圖，圖11為當(dāng)所述設(shè)備的探針在不包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在 第一方向上移動時，馬達(dá)的電流強度的變化的圖，圖12為當(dāng)所述設(shè)備的探針在不包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在 相反方向上移動時，馬達(dá)的電流強度的變化的圖，圖13為當(dāng)所述設(shè)備的探針在不包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在 第一方向上然后在相反方向上移動時，馬達(dá)的電流強度的變化的圖，圖14為引入到管道中的包括堵塞沉積物的間隔板的四葉孔的層面上的根據(jù)本發(fā) 明的設(shè)備的探針的縱向截面圖，圖15為當(dāng)所述探針在包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在第一方向 上移動時，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的馬達(dá)的電流強度的變化的圖，圖16為當(dāng)所述探針在包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在相反方向 上移動時，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的馬達(dá)的電流強度的變化的圖，圖17為當(dāng)所述探針在包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在第一方向 上移動時，根據(jù)探針位置以及馬達(dá)的電流強度的變化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針相對于沉 積物的不同位置、吸引力的示意圖，圖18為當(dāng)所述探針在包括堵塞沉積物的四葉孔的層面上，在管道中在相反方向 上移動時，根據(jù)探針位置以及馬達(dá)的電流強度的變化，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的探針相對于沉 積物的不同位置、吸引力的示意圖。
具體實施例方式參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的檢測設(shè)備100包括包括一個或多個永磁體的磁化源105， 所述磁化源105形成了探針；使所述磁化源105在管道115內(nèi)在管道長度方向上移動的移 動裝置110，所述移動裝置110包括至少一個電動馬達(dá)120，其在下面詳述；用于測量所述電 動馬達(dá)120中的電流強度的裝置125 ；以及用于根據(jù)電動馬達(dá)120中測量的電流強度的變 化來確定管道115的外壁上或附近的沉積物的位置和/或厚度和/或體積的裝置130。磁化源105的移動裝置110包括活塞135，其一端抵靠所述磁化源105，其相對端 包括與固接了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸150的無止螺桿145相配合的螺釘140。所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸150包 括電動減速器155的輸出軸，該電動減速器155由耦合到電動馬達(dá)120上的減速器160構(gòu)成。所述電動馬達(dá)120由固定電壓供電，調(diào)節(jié)所述固定電壓以補償穿過與磁化源105的磁 體的吸引相關(guān)聯(lián)的硬點所需的電能的增加，馬達(dá)的電流強度增加。實際上，將磁化源105稱為探針，其由一個或多個永磁體構(gòu)成，靠近在管道115的 外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的沉積物165，所述鐵磁材料例如為鎳、磁鐵礦等， 這導(dǎo)致吸引力隨著沉積物165的體積、探針105和沉積物165之間的距離、以及探針105 和沉積物165之間的相對位置而變化。在吸引力的作用下，以恒定速度電動地移動該探針 105，導(dǎo)致馬達(dá)120的電源電流的強度變化，馬達(dá)120校準(zhǔn)、檢測沉積物165的出現(xiàn)并估計沉 積物165的體積。當(dāng)磁性材料的最小體積等于探針105的磁體的體積時獲得最大力。探針 的永磁體產(chǎn)生的吸引力可以是主動的或抵抗的，可以有利于移動或抵制移動。通過結(jié)垢和 堵塞的磁性探針的控制方法包括在管道115中以恒定速度電動地移動包括一個或多個永 磁體的探針105，以及采集馬達(dá)的電流，其強度隨著沉積物的出現(xiàn)、距離和體積而變化。另外，將采集的信號與表示沉積物形態(tài)的尺寸數(shù)據(jù)的管道信號或校準(zhǔn)的參考信號 相比較。另外，為了在探針的移動過程中將所述設(shè)備于管道115中保持在合適位置，所述 裝置包括在所述管道115內(nèi)的移動裝置110的阻擋裝置165。所述阻擋裝置165可以包括 本領(lǐng)域技術(shù)人員所有已知的裝置，例如機械裝置或塑料變形裝置。另外，用于測量電流的強度的裝置125包括通過采集卡USB 175連接到PC類型的 計算機170的電表類型的裝置。以記錄在物理介質(zhì)，例如硬盤驅(qū)動器和/或計算機存儲器 165上的注冊的軟件的形式的算法，根據(jù)電動馬達(dá)120中測量的電流強度的變化，測量在管 道115的外壁上或附近的沉積物的位置和/或厚度和/或體積，強度的測量值通過采集卡 USB 175傳輸?shù)接嬎銠C170。下面參考圖3至18，描述用于檢測在磁性管道的外壁上或附近的包括至少一種鐵 磁材料的沉積物的設(shè)備的功能，所述鐵磁材料例如為鎳、磁鐵礦等。參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備被阻擋在管道115中，管道115包括用磁性環(huán)模擬的 結(jié)垢沉積物165。當(dāng)探針105以恒定速度在磁性管道115中移動時，需要根據(jù)探針相對于沉積物165 的位置來施加對探針的電動力。探針105以恒定速度移動，調(diào)節(jié)電壓，電動馬達(dá)120在持續(xù)電流下的功率函數(shù)寫作 P(t) = U X l(t)。強度1 (t)根據(jù)探針105的永磁體和沉積物165之間的相對位置而變化，所述相對 位置使得吸引力發(fā)生變化。在一些階段(沉積物165區(qū)域的輸入和輸出)，吸引力趨向于吸引機械裝置并產(chǎn)生 軸向限制，這通過馬達(dá)的電流來補償。圖4的曲線上的標(biāo)記點給出了環(huán)的開始㈧和環(huán)的結(jié)束(C)有關(guān)的信息。在此情 況中，沉積物165的長度等于X(C)-X(A),其中X等于探針105的移動速度乘以基準(zhǔn)時間。這些曲線的高特征點為轉(zhuǎn)折點(B)，其表示探針處于材料平衡，S卩，在探針105的 垂直軸的兩側(cè)有相等的磁性材料。圖5公開了當(dāng)探針105承受了吸引力時探針的行為，以及提取圖像元素來進行結(jié) 構(gòu)分析。對于探針105相對于沉積物165的每個相對位置，該圖5顯示了吸引力的圖形，作用中的力的平衡，即，馬達(dá)的力和吸引力之間的平衡，對機械傳輸?shù)臎_擊以及它們與馬達(dá)強 度曲線的聯(lián)系。這些力的值明顯取決于遇到的沉積物的體積。為了保持以恒定速度移動，當(dāng)吸引力為推動或抵抗時，馬達(dá)120必須補償吸引力 的作用。當(dāng)它們推動時，它們比前進力更大。參考圖6，它們的作用為牽引螺桿/螺釘傳動， 從而在螺紋上產(chǎn)生應(yīng)力。在本發(fā)明的特定實施例的情況中，其中傳動包括通過螺桿/螺釘?shù)膫鲃?，磁性?在電動減速器的軸上產(chǎn)生軸向力。這些磁性力有時如此強大使得它們變?yōu)闄C械裝置的抵抗 力。參考圖7，其圖示了當(dāng)所述設(shè)備的探針在管道115中移動時，馬達(dá)的電流強度的變 化，該管道包括兩個不同厚度和長度的環(huán)，所述環(huán)模擬了不同厚度和長度的沉積物，其顯示 了對采集的信號的形態(tài)進行分析產(chǎn)生了與沉積物的開始、與前進的速度有關(guān)的沉積物的長 度、、以及與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的強度的幅度有關(guān)的沉積物的厚度相關(guān)的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備檢測管道周圍的沉積物的出現(xiàn)，并且確定這些沉積物的 長度及其厚度。另外，通過將采集的信號與參考管道信號或校正的信號相比較，根據(jù)本發(fā)明的設(shè) 備能夠直接在屏幕上讀取結(jié)果。參考圖8至圖10，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠被應(yīng)用到管道/間隔板連接。對移動力 (其取決于探針相對于間隔板的位置)的分析有助于確定材料的體積是否有變化。利用本發(fā)明的設(shè)備來執(zhí)行測試，已知可以通過與參考信號相比較來檢測沉積物體 積的變化，所述參考信號包括當(dāng)探針在不包括沉積物的管道中移動時馬達(dá)的電流強度的變 化，或者通過板輸入和輸出信號的差來檢測沉積物體積的變化。如果有堵塞沉積物時，與對 應(yīng)的信號相比較，其只出現(xiàn)于間隔板的一側(cè)，。在比較式輸入/輸出分析的情況中，為了提高檢測精度和沉積物的特性參數(shù)精 度，需要進行雙采集(出和回)，因為如果經(jīng)由堵塞側(cè)制造了入口或者經(jīng)由堵塞側(cè)制造了出 口，探針的行為是不同的。參考圖11和12，第一測定包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備采集探針在管道中的往復(fù)移動 的強度，所述管道安裝在間隔板中，間隔板的四葉孔通道沒有被堵塞。參考圖13，顯示了探針相對于間隔板的位置和馬達(dá)采集曲線之間的關(guān)系。為了分析信號，特征點必須落在曲線上。馬達(dá)在這些點的電流強度的變化將揭示 材料體積的變化的出現(xiàn)，即，堵塞沉積物的出現(xiàn)。參考圖14，通過在間隔板的四葉孔通道中放置磁性環(huán)來模擬堵塞沉積物180。參考圖15和17，顯示了針對兩個參考點㈧和⑶的漸進信號。在板入口(A)， 有更多的材料，因為吸引力更高，并且它們牽引傳動，產(chǎn)生了馬達(dá)通過增加電流來補償?shù)牡?抗力。在當(dāng)前部分(B)，由在板進口的沉積物造成的吸引力固定了探針，造成強度增加。參考圖16和18，顯示的是針對兩個參考點A和B的信號的漸進。在板出口(A)， 有更多的材料，因為吸引力更高，并且它們推動傳動，產(chǎn)生了馬達(dá)要通過增加電流來補償?shù)牡挚沽ΑＴ诋?dāng)前部分(B)，由在板出口處的沉積物造成的吸引力吸引探針并將其保持平衡一 段時間，導(dǎo)致強度減小。因此，本發(fā)明的設(shè)備以高靈敏度來檢測間隔板的四葉孔通道的堵塞，并且確定該 堵塞的深度及其厚度。另外，通過將采集的信號與參考管道信號或校正的信號相比較，本發(fā)明的設(shè)備能 夠直接在屏幕上讀取結(jié)果。最后，可以理解如上給出的示例僅是關(guān)于本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域的非限制性具體描 述。
權(quán)利要求
1.一種檢測在管道外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的結(jié)垢沉積物或堵塞的方 法，所述鐵磁材料例如為鎳、磁鐵礦等，其特征在于，所述方法至少包括如下步驟-通過電動馬達(dá)在管道內(nèi)在管道的長度方向上移動磁化源，-測量所述電動馬達(dá)中的電流的強度，以及-根據(jù)在所述電動馬達(dá)中測量的電流強度的變化來確定所述沉積物的位置和/或厚度 和/或體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁化源包括至少一個永磁體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述磁化源以恒定速度在所述管道中 移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的方法，其特征在于，所述磁化源在第一方向上 移動然后在其相反方向上移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的方法，其特征在于，確定所述沉積物的位置 和/或厚度和/或體積的步驟包括，將在馬達(dá)中測量的電流強度的變化與參考模型和/或 校準(zhǔn)模型相比較的步驟。
6.一種檢測在管道外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的結(jié)垢沉積物或堵塞的設(shè) 備，所述鐵磁材料例如為鎳、磁鐵礦等，其特征在于，所述設(shè)備包括至少一個磁化源；用于 在所述管道內(nèi)在長度方向上移動所述磁化源的移動裝置，該移動裝置包括電動馬達(dá)；用于 測量所述電動馬達(dá)中的電流的強度的裝置；以及根據(jù)在所述電動馬達(dá)中測量的電流強度的 變化來確定所述沉積物的位置和/或厚度和/或體積的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述磁化源包括至少一個永磁體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，所述磁化源的移動裝置包括活塞，該 活塞的一端抵靠所述磁化源，該活塞的相對端包括與固接有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的無止螺桿相配合 的螺釘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸包括減速器的輸出軸，該 減速器耦合到電動馬達(dá)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括在管道內(nèi)的 驅(qū)動裝置的阻擋裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的方法的應(yīng)用，用于檢測已知為PWR的壓水核 反應(yīng)堆的蒸汽發(fā)生器的間隔器的四葉孔中的沉積物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測在管道外壁上或附近的包括至少一種鐵磁材料的沉積物的方法，所述鐵磁材料例如為鎳、磁鐵礦等，其特征在于，所述方法至少包括如下步驟利用電動馬達(dá)使磁化源在所述管道中縱向移動，測量所述電動馬達(dá)的電流強度，以及根據(jù)在所述電動馬達(dá)中測量的電流強度的變化來確定所述沉積物的位置和/或厚度和/或體積。本發(fā)明的另一主題是一種實現(xiàn)所述方法的設(shè)備。
文檔編號G01N27/82GK102066917SQ200980122545
公開日2011年5月18日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者A·杰瑪 申請人:法國國家電力企業(yè)