[發明專利]一種測量管束與防振條之間撞擊力的測力傳感器及系統

有效

• 申請號: 201811334081.3
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109341910B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 席志德;孫磊;馬建中;朱永;王寧;賴姜;劉桓彤;胡俊
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01L5/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 熊曦

本發明公開了一種測量管束與防振條之間撞擊力的測力傳感器及系統，所述測力傳感器包括：受力裝置、準直光纖與反射鏡的連接件、受力彈性元件、反射鏡、準直光纖、安裝基臺；該傳感器既能解決安裝空間的限制難題，又不能影響流體的流動，既能防水又防電磁干擾的特點。

技術領域

本發明涉及應變式測力傳感器及其測量系統的研制領域，具體地，涉及一種測量管束與防振條之間撞擊力的測力傳感器及系統。

背景技術

蒸汽發生器是核動力設備中的一個關鍵設備，承擔著一、二回路之間的能量交換，同時也是一回路放射性物質的屏障，是防止放射性物質從一回路泄漏到二回路的重要實體保證，其安全可靠地運行在經濟上和核安全上都非常重要。蒸汽發生器的傳熱管在二次側的兩相流作用下容易發生振動，管束的振動會引起一系列傳熱管的力學問題。其中最為明顯的是在管束和支撐之間有間隙的地方發生微振磨蝕。磨蝕會導致傳熱管的管壁減薄，從而引起管束的力學性能急劇下降而成為安全隱患。傳熱管管束一旦出現破損，帶有防射性的一回路水會泄露進二回路，引起極其嚴重的核泄漏事故。因此認識和研究傳熱管與支撐之間的磨蝕問題顯得尤為重要。在蒸汽發生器傳熱管束的U型彎管段，為了防止不同層之間的傳熱管發生碰撞損壞設計了防振條。防振條位于傳熱管的U型彎管區不同層之間，與傳熱管之間存在一定的間隙。

在二次側流體的作用下傳熱管會與防振條之間發生碰撞磨蝕。而要認識和評估傳熱管和防振條之間的磨蝕問題，需要測量傳熱管和防振條之間的撞擊力。

力是物體之間的相互作用，通常采用間接的方法來測量：①將被測力轉化成為彈性元件的變形/應變，然后測量變形；②將力轉換成為石英晶體表面的載荷，然后測量石英晶體輸出電荷。第一類應變式傳感器最為常用，通常設計為桿狀變形體和管狀變形體兩種形式。

當力作用在變形體(桿狀或者管狀)上的時候，產生的應變由電阻應變片測量。因為傳感器的受力面很大，偏載會導致變形不均勻；設計的時候在對稱的位置布置幾個應變片，用他們平均值作為輸出測試值。一般來說，管狀變形體的對稱性好于柱狀變形體。

第二類壓力傳感器在兩個鋼環之間配置壓電晶體片，傳感器受力傳遞到石英晶體上、產生電荷，兩晶體片之間為一電極，用于接收晶體產生的電荷；同樣，它使用環狀晶體或者對稱布置的晶體來解決偏載問題。這兩類力傳感器都有成熟的商品，然而他們具有一個共同的問題就是“體積大”。

蒸汽發生器傳熱管和防振條之間間隙很小，只有零點幾毫米，防振條的厚度也比較小只有幾毫米厚，這么小的空間如何測量二者之間的撞擊力對傳感器的安裝要求很高。如何在小空間安裝測試傳感器且不影響液體的流動，需要開發專用的測力傳感器。該傳感器大小和結構需要易于安裝，既要考慮安裝空間的需要又要具有防水、防電磁干擾的特點。

發明內容

本發明針對在核動力設備蒸汽發生器傳熱管束流致振動堆外模擬試驗中，測量蒸汽發生器傳熱管束和防振條之間的撞擊力時，受到二者之間的間隙過小且安裝空間有限的特點，發明一種具有高靈敏度的傳感器及系統。該傳感器既能解決安裝空間的限制難題，又不能影響流體的流動，既能防水又防電磁干擾的特點。

為實現上述發明目的，本申請一方面提供了一種測量管束與防振條之間撞擊力的測力傳感器，所述測力傳感器包括：

受力裝置、準直光纖與反射鏡的連接件、受力彈性元件、反射鏡、準直光纖、安裝基臺；