一种核电厂PCS系统换热水箱钢衬里泄漏监测装置的制作方法

本实用新型属于液位测量技术领域，具体涉及一种核电厂PCS系统换热水箱钢衬里泄漏监测装置。

背景技术：

核电厂的非能动安全壳热量导出系统(PCS系统)用于在超设计基准事故工况下核电厂的安全壳的长期排热，包括与全厂断电、喷淋系统故障相关的事故。在电站发生超设计基准事故(包括严重事故)时，将安全壳压力和温度降低至可以接受的水平，保持安全壳完整性。

PCS系统中的换热水箱是二次侧非能动余热和安全壳热量的热阱，其置于安全壳外，是混凝土结构内衬钢衬里，与安全壳厂房一起设计，位于标高50.6米至55.6米处。由于换热水箱的水装量应能满足事故后72小时堆芯余热排出和安全壳多余热量导出的冷却要求，因此需采取一定的预防措施，即对于导致水箱泄漏的各项原因(如钢衬里、相连管道等泄漏)予以准确监测以及及时报警，从而确保换热水箱的水装量，进而保证PCS系统功能的正确实现。

综上所述，准确及时的对换热水箱的钢衬里焊缝泄漏进行监测报警是具有重要意义的。

一般情况下，换热水箱1的钢衬里2的泄漏测量装置是在换热水箱1外设置一小型储水箱5，如图1所示。换热水箱1的钢衬里2的焊缝3处下面的混凝土中埋有检漏管4，通过管路与储水箱5连接，再经储水箱5定期将泄漏的换热水排放到地坑7收集。通过在储水箱5的侧面底部安装的外浮筒液位开关6检测储水箱5的液位，当液位达到一定高度时，发出报警，表明换热水箱1的钢衬里2产生了泄漏，提醒电厂运行人员检查并处理系统泄漏。

根据该种仪表的测量原理和配置方式，这种泄漏检测方法存在较大问题。首先，由于PCS系统换热水箱为挂在安全壳外，泄漏监测使用的储水箱5安装布置起来就会有困难，需要的管路就会较长。其次，储水箱5的下方有一段水平和竖直管路，只要当这两截管线满水时上方的储水箱5才开始蓄水。

同时，采用在储水箱5的侧面底部安装外浮筒液位开关6进行液位测量报警，由于仪表本身的结构原因，外浮筒体积不能太小，上下接液口之间需要一定的间距，因此造成储水箱5体积不能太小。再者侧装的外浮筒液位开关6安装空间需求较大。

上述这些原因，不利于报警水位的确定，影响对水箱泄漏的及时监测和报警。若报警不及时或失效，严重会导致换热水箱水装量不满足使用要求甚至某个换热水箱的功能丧失，相关系统的排热功能不能完成。

此外，浮筒式液位开关的测量精度也不高，对于参与缓解严重事故影响的PCS系统来讲其监测效果不够理想。进一步的，该种液位开关有机械部件，需要定期调校，且容易损坏。

在一般民用工程项目上，大型水箱的泄漏监测可以使用这种方式，理由是不用考虑安装空间问题，测量报警准确性要求不高，水箱的作用也不需应对出现的严重事故。但是对于三代核电厂的PCS系统，其是作为重要的非能动事故缓解系统，换热水箱又是该系统的主设备，作用至关重要，故需要设计一种及时可靠的精度较高的泄漏测量装置来满足监测要求。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是及时发现核电站PCS系统水箱钢衬里泄漏，避免PCS系统换热水箱的冷却功能不能满足要求。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种核电厂PCS系统换热水箱钢衬里泄漏监测装置，用于对换热水箱的钢衬里上的若干个焊缝的泄漏进行监测，所述换热水箱位于核电厂的安全壳外部，其中，所述焊缝设有相连的检漏管，所述检漏管通过检漏管汇集管道与设有音叉液位开关的测量管道相连，所述测量管道内的液面高度达到所述音叉液位开关的报警点整定值时所述音叉液位开关进行报警。

进一步，所述测量管道底部水平位置低于所述检漏管汇集管道，所述测量管道的一端连接所述检漏管汇集管道，另一端连接密封的管帽。

进一步，所述测量管道通过偏心大小头与所述检漏管汇集管道相连。

进一步，所述测量管道的内径大于所述检漏管汇集管道的内径，以保证所述测量管道能够存留液体。

更进一步，所述测量管道的内径的数值至少包括66.9mm。

进一步，所述音叉液位开关垂直于水平面穿设在所述测量管道的朝上一侧，所述音叉液位开关底部的音叉探头，由上至下穿入所述测量管道内，所述报警点整定值为所述音叉探头末端向上13mm处。

进一步，当所述测量管道内的液面高度达到所述报警点整定值时，所述测量管道内的液面高度为30mm。

更进一步，所述测量管道上焊接安装管座，所述音叉液位开关通过所述安装管座穿设在所述测量管道上。

进一步，所述音叉液位开关通过外部供电，电压等级为220VAC，所述音叉液位开关的表头位于所述测量管道的外部，并装有开关部件，所述开关部件采用单刀双掷开关，所述音叉液位开关的表头的防护等级为IP66。

进一步，在所述测量管道的朝下一侧连接排放管路，所述排放管路上设有阀门，所述阀门靠近所述测量管道，当所述阀门开启时，所述测量管道内的液体能够从所述排放管路流入所述安全壳下方的地坑。

本实用新型的有益效果有以下几点：

1.本实用新型提供的测量装置操作简单，由于采用了音叉液位开关作为测量仪表，因此不用定期调校，维护方便，成本低并且不会增加安全隐患；音叉液位开关的测量原理为音叉(探头)在压电陶瓷的驱动下，以一定的机械谐振频率振动。压电陶瓷被机械固定因此可不受温度骤变的限制。一旦音叉(探头)接触到被测介质，振动频率即会改变。一体式的电子部件检测这个振动频率的变化，并转换成开关命令。因此该种仪表测量精度高，只要音叉(探头)被覆盖，延迟大约0.5秒左右即可对核电厂PCS系统输出信号。

2.由于采用了测量管道来收集泄漏的液体，因此取消了现有技术中的测量用储水箱5，安装空间要求得以降低；而且由于测量管道10的容积比现有技术中的储水箱5小得多、音叉液位开关11具有很高的灵敏度，也就使得只要出现少量泄漏后，测量管道10内的液位高度就可以满足音叉液位开关的报警整定值，测量及时准确，实现针对泄漏的报警，有效检测换热水箱1的焊缝3的安全情况。

附图说明

图1是本实用新型具体背景技术中现有的换热水箱钢衬里焊缝泄漏监测装置的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中所述的核电厂PCS系统换热水箱钢衬里泄漏监测装置的示意图；

图中：1-换热水箱，2-钢衬里，3-焊缝，4-检漏管，5-储水箱，6-外浮筒液位开关，7-地坑，8-偏心大小头，9-检漏管汇集管道，10-测量管道，11-音叉液位开关，12-阀门，13-排放管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图2所示，一种核电厂PCS系统换热水箱钢衬里泄漏监测装置，用于对换热水箱1的钢衬里2上的若干个焊缝3(焊缝3为若干处，附图中仅为示意)的泄漏进行监测(换热水箱1位于核电厂的安全壳外部)，包括检漏管汇集管道9、测量管道10、音叉液位开关11、排放管路13等部件。

其中检漏管4与换热水箱1的钢衬里2上的若干条焊缝3相连，检漏管4预埋在焊缝3处下方混凝土中，顶端开口与焊缝3相连，低端开口一端从混凝土中向下引出。检漏管4(的低端开口)通过检漏管汇集管道9与设有音叉液位开关11的测量管道10相连，焊缝3泄漏的液体能够通过检漏管4汇入到测量管道10中，当测量管道10内的液面高度达到音叉液位开关11的报警点整定值时音叉液位开关11进行报警。

测量管道10的一端连接检漏管汇集管道9，另一端连接管帽(管帽起到封闭作用)，测量管道10的底部的水平位置低于检漏管汇集管道9。当测量管道10内的液体达到一定水位时，测量管道10内的液体能够从排放管路13流入安全壳下方的地坑7(排放管路13的不与测量管道10连接的底端开口设置在地坑7上方)。

测量管道10通过偏心大小头8与所述检漏管汇集管道9相连。

测量管道10的内径大于检漏管汇集管道9的内径，以保证所述测量管道10能够存留液体。测量管道10的内直径至少包括66.9mm。

音叉液位开关11垂直于水平面穿设在测量管道10的朝上一侧，音叉液位开关11包括表头和音叉探头两部分，音叉液位开关11的音叉探头位于音叉液位开关11的底部，音叉探头由上至下穿入测量管道10内，报警点整定值为音叉探头末端向上13mm处(在本申请中，音叉液位开关11的底部的音叉探头的长度为96mm。当测量管道10内的液面高度达到音叉液位开关11的报警点整定值时(也就是音叉探头末端位于液面以下13mm处时)音叉液位开关11进行报警。当测量管道10内的液面高度达到报警点整定值时，测量管道10内的液面高度为30mm，也就是液面距离测量管道10靠下的一侧的管壁的内侧30mm。

测量管道10上焊接有安装管座，音叉液位开关11通过安装管座穿设在测量管道10上。安装管座螺纹为G3/4”，安装管座高度43mm。

音叉液位开关11通过外部供电，电压等级为220VAC，音叉液位开关11的表头位于测量管道10的外部，并装有开关部件，开关部件采用单刀双掷开关，音叉液位开关11的表头防护等级为IP66。

排放管路13的顶端连接在测量管道10的朝下一侧，底端开口设置在地坑7上方，排放管路13上设有阀门12，阀门12设置在靠近测量管道10的位置上，当阀门12开启时，测量管道10内的液体能够从排放管路13流入安全壳下方的地坑7。

本实用新型所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。