[發明專利]探測高溫氣冷堆蒸汽發生器破管的系統和方法

有效

• 申請號: 201010152937.2
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101806652A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 仲朔平;李縣法;孫艷飛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M3/28
• 分類號: G01M3/28
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;張慶敏

該申請要求申請日為2010年2月2號、申請號為2010101049708的 中國專利申請的優先權。

技術領域

本發明涉及差壓噪聲測量兩相流技術領域，特別是涉及一種探測 高溫氣冷堆蒸汽發生器破管的系統和方法。

背景技術

10MW高溫氣冷實驗堆(HTR-10)采用陶瓷型包覆顆粒燃料元件， 以石墨為慢化劑，氦氣為冷卻劑。一回路氦氣載帶的熱量通過蒸汽發 生器將二回路的水加熱成蒸汽，送蒸汽輪機發電。為防止蒸汽發生器 發生破管時蒸汽漏進反應堆冷卻劑回路，對高溫下的石墨堆芯產生不 可接受的損壞，必須設置一個靈敏而可靠的濕度監測系統，用來探測 蒸汽發生器的泄漏。

采用電容式濕敏元件制成的傳感器，對一回路冷卻劑濕度進行監 測。濕度測量系統從氦風機出口取樣，測量后返回氦風機入口，從而 利用一回路氦風機的壓差使濕度測量系統的氣體保持循環。高溫氦氣 進入濕度傳感器之前，采取有效的降溫措施使之低于濕度傳感器要求 的工作溫度；濕度傳感器以脈沖頻率調制形式輸出測得的濕度信號， 經濕度分析儀轉換成4～20mA信號送反應堆保護系統。蒸汽發生器發 生破管時，濕度大于一定值時即報警，達到保護閾值時發出保護停堆 信號。

上述方法探測蒸汽發生器破管泄漏的不足之處是：響應時間較 長；濕度傳感器的工作溫度不得高于40℃，這就要求設計取樣回路， 并采取冷卻措施；由于測量氣體中含有石墨粉塵，濕度傳感器易于沾 污或堵塞。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種實用而可靠的用差壓噪聲快速探測高 溫氣冷堆蒸汽發生器破管的方法及其系統，以克服現有技術中探測蒸 汽發生器破管方法存在的缺陷。

(二)技術方案

為達到上述目的，提供一種依照本發明實施方式的探測高溫氣冷 堆蒸汽發生器破管的系統，其包括：

流量傳感器，安裝于冷氦氣上升管，用于測量一回路的氦氣流量；

差壓變送器，接收由設置于流量傳感器內外側的引壓管得到的流 量傳感器內外側差壓信號；

單片機，通過模/數轉換輸入端與差壓變送器的輸出端相連，其 輸出端連接繼電器；

其中，所述單片機用于根據差壓信號計算差壓噪聲及其變化率， 當差壓噪聲變化率超過設定閾值時，則單片機發出開關量信號，通過 所述繼電器觸發報警裝置。

優選地，所述系統還包括分別向所述差壓變送器和單片機供電的 24V穩壓直流電源和5V直流電源。

優選地，所述流量傳感器是彎管流量傳感器或是孔板流量傳感 器。

優選地，所述差壓變送器是電容式差壓變送器3051S?HART。

優選地，所述單片機是ATmega128。

本發明還提供一種探測高溫氣冷堆蒸汽發生器破管的方法，其包 括步驟：

S1，用差壓變送器測量流量傳感器內外側取壓口的差壓得到差壓 信號；

S2，將上述差壓信號通過單片機的模/數轉換引腳輸入單片機；

S3，由單片機根據所述差壓信號計算差壓噪聲和差壓噪聲變化 率；

S4，當計算的差壓噪聲變化率大于設置的差壓噪聲變化率閾值 時，單片機輸出開關量信號通過繼電器觸發報警裝置。

優選地，所述步驟S3中的差壓噪聲為：

R=σ(ΔP)/ΔP]]>

其中，差壓方根的標準差為差壓方 根的均值為

(三)有益效果

用本發明所提出的方法和系統探測高溫氣冷堆蒸汽發生器破管， 可使用原有用于測量一回路氦氣流量的彎管流量傳感器，用單個傳感 器實現了多功能測量。該系統構造簡單，可靠性好，能在免維護條件 下長期連續運行；由于采用的是非侵入測量技術，對回路沒有附加阻 力損失；且可用于高溫氣體環境，不需要采用取樣回路和冷卻設備； 本方法反應迅速、響應時間較快。

附圖說明