浮顶式隔膜结构及其检测方法及背压水的液位标定方法与流程

本发明是关于核发电领域，特别是关于一种浮顶式隔膜结构及其检测方法及背压水的液位标定方法。

背景技术：

防城港核电1、2号机为cpr1000堆型，rea/tep系统共配置了5个浮顶，用于除氧水、蒸馏水、浓缩硼的储存，是一回路化学控制、机组功率调节的关键设备。浮顶自工程移交以来，频繁发生浮顶倾斜及鼓包缺陷，其中f9tep007ba由于背压水无法补足的原因经常性发生鼓包，设备不能稳定持续运行，影响系统制硼工作计划。2018年1月31日之前，f9tep007ba因浮顶问题共计填写22条ng通知单，出票15次(6次二级票)进行消缺，耗费了大量的人力和时间。

经过分析和验证，我们得出结论：充足的背压水能够减少胶囊摩擦并且在浮顶升降过程中促进排气，但同时背压水量也不能超标，超标会导致在设备低水位时淹没浮顶。设计文件中对背压水量有明确的规定值，但现场却无法准确保证，主要受制于以下几点：1、罐体本身缺少背压水量的衡量标准；2、由于胶囊的柔性特征，背压水量与背压水位、罐内液位之间不存在线性关系；3、背压水的消耗受温度、面积、工作因素影响，无法有效控制补水量及补水频率。

背压水量未得到有效保证，消缺工作只能治标，缺陷重复产生，工作人员疲于监控，系统运行计划无法顺利执行。各基地电站浮顶存在同样情况，浮顶本身存在维护困难的设计问题，一直以来未能找出行之有效的维护方案，只能依靠加大投入人力，缩短维护周期，预防缺陷的发生。

本项目旨在实现浮顶背压水量的监测控制，保证背压水量满足标准，降低浮顶缺陷产生的频率。经过实际测算设备背压水量及不同状态下的背压水液面高度，在浮顶斜面增加了液面标记，使得现场实际使用时不需要经过复杂的计算或培训，通过简单的目视及数据对比即可判断背压水量是否满足要求。目前在各基地中防城港核电首次进行浮顶背压水液位标定工作，其应用成果具有重要的参考价值及意义。

设备故障频发的根本原因是背压水量不满足标准：浮顶结构为圆柱形金属罐壁，中间的浮顶与罐壁通过胶囊连接，使用sed除盐水(以下简称为背压水)填充于罐壁与浮顶间的空间，作为胶囊上下运动的润滑剂并为胶囊提供一个向下的作用力，避免胶囊之间干磨擦和过量积气的累积。在正常运行时，浮顶可以随着罐内介质液位的变化而自由地上下移动。

浮顶的状态与背压水的水量存在直接而重要的联系。当罐内水位变化时，浮顶随之升降，带动胶囊一同运动。

若无背压水存在，罐内储水将把胶囊紧紧压在罐壁上，将产生极大的摩擦力，既不利于浮顶的正常升降运动，也容易导致胶囊的破损。如图3a-3d所示，图3a是根据本发明一实施方式的隔膜在罐壁侧积气的示意图。图3b是根据本发明一实施方式的隔膜接触摩擦的示意图。图3c是根据本发明一实施方式的隔膜的气腔转移的示意图。图3d是根据本发明一实施方式的隔膜鼓包形成的示意图。

当背压水适量时，胶囊形状近似u型，在浮顶运动过程中，u型胶囊两侧始终有适量的背压水空间隔开，不会发生内部摩擦。因此，适量背压水的存在，是保证浮顶可以正常稳定运行的重要因素。背压水不足时，胶囊u型空间变小，在浮顶运动过程中，u型胶囊可能发生局部接触，产生摩擦力，胶囊继续运动就可能发生皱褶。皱褶状态加上胶囊内侧积气，进而将形成浮顶鼓包。

当背压水过量时，将大大减小浮顶的平衡性，背压水一旦在低处积聚，导致浮顶明显倾斜，甚至在设备处于低液位时可使背压水从浮顶上流过，导致浮顶沉没。

现有技术的维护方法存在局限性：在原有的维护方法中，不能在设备工作期间添加背压水，因为既不知道剩余多少水，也不知道需添加多少水，如果添加了过量的水，可能导致胶囊的损坏，同时影响低液位状态下浮顶的稳定性，此时过高的背压水位甚至可使水从浮顶上流入，导致浮顶沉没。背压水的消耗受温度、面积、工作频率等因素的影响，无法制定定期补给方案。因此，维修人员常在浮顶出现鼓包和浮顶倾斜缺陷时，才进行消缺维护，而且必须采取保守策略补充背压水，常常达不到设计要求的背压水量标准值，缺陷很快便再次发生。背压水量无参考标准、维修人员无法判断水量是否充足已成为历史遗留问题。

亟待解决的问题：增加浮顶背压水液位标记，准确判断背压水量是否满足标准，能够有效解决设备缺陷频发、日常维护困难的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种浮顶式隔膜结构，其能够很好地适应实际的工作要求。

本发明的另一目的在于提供一种浮顶式隔膜结构的检测方法，其可以保证隔膜结构处在符合工作要求的情况下进行工作。

本发明的再一目的在于提供一种背压水的液位标定方法，采用该方法标定的液位能够满足工作人员非常直观的观察到背压水的液位和储液罐的液位之间的关系，以便随时了解设备的运行情况。

为实现上述第一目的，本发明提供了一种浮顶式隔膜结构，包括浮顶、储液罐以及隔膜。浮顶浮设在储液罐的液面上，且浮顶的外径小于储液罐的内径；隔膜的上沿密封环设在浮顶的外壁上，下沿密封环设在储液罐内壁的中部；其中隔膜和储液罐内壁之间形成容置空间，容置空间用于盛装背压水；其中浮顶能够随储液罐内的液面在隔膜的长度范围内上下浮动。

在一优选的实施方式中，浮顶式隔膜结构还包括上压板以及下压板，上压板用以通过螺钉将隔膜的上沿密封环设在浮顶的外壁上，下压板用以通过螺钉将隔膜的下沿密封环设在储液罐的内壁上。

在一优选的实施方式中，隔膜的材料采用丁苯橡胶。

为实现另一目的，本发明提供了一种浮顶式隔膜结构的检测方法，包括调整设备状态步骤以及背压水量测算步骤。

在一优选的实施方式中，调整设备状态步骤包括：排空浮顶，并在储液罐的液位下降的同时将背压水抽干；检查浮顶胶囊状态，确认无老化、褶皱、变形、裂纹等设备质量缺陷；以及打压查漏并处理漏点，保证新加入的背压水不会意外流失。

在一优选的实施方式中，背压水量测算步骤包括：将补水罐的背压水补液罐的补水口设置在筒体内侧、浮顶的上方，通过人工计算实际加入水量；采用引流装置作为辅助引流，使补液先流入具有一定容量的容器内，即每次向浮顶的侧隙内倒入一定容量的背压水，直至其水量达到标准值为止。

为实现再一目的，本发明提供了一种背压水的液位标定方法，其在背压水达到标准值后进行，液位标定方法包括背压水液位的测量和标定步骤，其包括：储液罐从排空状态恢复在线状态，介质缓慢充入储液罐，每当液位上升一定距离后，需记录一次背压水液面的相对位置；用卷尺测量不同状态下背压水液面与基准之间的距离，记录数据；以及选取几个特殊点位作为现场人员检查的参考及判断依据。

在一优选的实施方式中，基准面为浮顶的限位块的下平面。

在一优选的实施方式中，每次液位上升0.2m记录一次背压水液面的相对位置。

在一优选的实施方式中，选取的几个特殊点位是0.2m、0.4m和0.8m。

与现有技术相比，本发明的浮顶式隔膜结构及其检测方法及背压水的液位标定方法具有以下有益效果：针对运行工况最为恶劣、故障最为多发的f9tep007ba，本项目对其背压水液位的标定方法进行了研究与开发，并成功应用。根据近一年以来设备的缺陷处理情况统计，改进后的背压水液位标记能够有效帮助现场维修人员提前干预设备状态，在设备运行周期内保证其背压水量满足设计标准，预防设备缺陷产生，极大程度上保障了设备的稳定运行和系统制硼计划的正常实施。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的浮顶的结构示意图。

图2是根据本发明一实施方式的浮顶式隔膜结构以及背压水的示意图。

图3a是根据本发明一实施方式的隔膜在罐壁侧积气的示意图。

图3b是根据本发明一实施方式的隔膜接触摩擦的示意图。

图3c是根据本发明一实施方式的隔膜的气腔转移的示意图。

图3d是根据本发明一实施方式的隔膜鼓包形成的示意图。

图4是根据本发明一实施方式的浮顶涉及排气部件的结构示意图。

图5是根据本发明一实施方式的浮顶的检测方法及背压水的液位标定方法的流程示意图。

图6是根据本发明一实施方式的浮顶的检修维护的流程示意图。

图7是根据本发明一实施方式的浮顶的背压水补水操作示意图。

图8是根据本发明一实施方式的浮顶的背压水的液位标记的示意图。

图9是根据本发明一实施方式的浮顶的改进前后的故障情况的对比分析图。

主要附图标记说明：

1-浮顶，2-背压水，3-隔膜，4-储液罐，51-上压板，52-下压板，6-限位块，7-补水罐，71-补液，i1～i4-排气口，d-除盐水进水管，e-除盐水溢流管，f-除盐水出水管，g-鹅颈管，r-排气阀，m-通气阀，h-背压水液位高度。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，图1是根据本发明一实施方式的浮顶的结构示意图。图2是根据本发明一实施方式的浮顶式隔膜结构以及背压水的示意图。根据本发明优选实施方式的一种浮顶式隔膜结构，本实施例以f9tep007ba设备为主要测试对象，其包括浮顶1、储液罐4以及隔膜3。

在一些实施方式中，浮顶1浮设在储液罐4的液面上，且浮顶1的外径小于储液罐4的内径；隔膜3的上沿密封环设在浮顶1的外壁上，下沿密封环设在储液罐4内壁的中部；其中隔膜3和储液罐4内壁之间形成容置空间，容置空间用于盛装背压水2；其中浮顶1能够随储液罐4内的液面在隔膜3的长度范围内上下浮动。

在一些实施方式中，浮顶1的隔膜3结构还包括上压板51以及下压板52，上压板51用以通过螺钉将隔膜3的上沿密封环设在浮顶1的外壁上，下压板52用以通过螺钉将隔膜3的下沿密封环设在储液罐4的内壁上。隔膜3的材料一般采用丁苯橡胶制成，本实施例的隔膜3厚度为10mm左右。

根据本发明优选实施方式的一种浮顶式的隔膜3结构的检测方法，包括调整设备状态步骤以及背压水量测算步骤。

在一些实施方式中，调整设备状态步骤包括：排空浮顶1，并在储液罐4的液位下降的同时将背压水2抽干；检查浮顶胶囊状态，确认无老化、褶皱、变形、裂纹等设备质量缺陷；以及打压查漏并处理漏点，保证新加入的背压水2不会意外流失。

在一些实施方式中，背压水量测算步骤包括：将补水罐7的背压水补液罐的补水口设置在筒体内侧、浮顶1的上方，通过人工计算实际加入水量；采用引流装置作为辅助引流，使补液先流入具有一定容量(100l的容器内，即每次向浮顶1的侧隙内倒入100l的背压水2，直至其水量达到标准值为止。(本实施例的引流装置通过塑料袋改装而成，但本发明并不以此为限)

根据本发明优选实施方式的一种背压水的液位标定方法，其在背压水2达到标准值后进行，液位标定方法包括背压水液位的测量和标定步骤，其包括：储液罐4从排空状态恢复在线状态，介质缓慢充入储液罐4，每当液位上升0.2m后，需记录一次背压水2液面的相对位置；用卷尺测量不同状态下背压水液面与基准之间的距离h(本实施例的基准面为浮顶1的限位块6的下平面)，记录数据(参见表1)；以及选取几个特殊点位(例如是0.2m、0.4m和0.8m)作为现场人员检查的参考及判断依据。

表1：背压水液位测量值与储液罐液位值对照表

如图4至图8所示，图4是根据本发明一实施方式的浮顶涉及排气部件的结构示意图。图5是根据本发明一实施方式的浮顶的检测方法及背压水的液位标定方法的流程示意图。图6是根据本发明一实施方式的浮顶的检修维护的流程示意图。图7是根据本发明一实施方式的浮顶的背压水补水操作示意图。图8是根据本发明一实施方式的浮顶的背压水的液位标记的示意图。本发明的浮顶的隔膜结构及检测方法的整体思路和过程如下：

运行将储液罐4内含硼水排空，浮顶1落在底座上，液位达到最低点0.11m；

机械布置检修场地，使用小勺和塑料桶将背压水2排干，清洁隔膜3表面；

从浮顶1的鹅颈管g接入压缩空气，执行首次气压查漏，使用检漏液检查，标记漏点，检查隔膜3老化情况；

更换变形的上压板51或下压板52，新压板和新螺栓安装完成后测量间隙值并记录，检查螺栓垫圈是否安装正确；

使用塞尺测量隔膜3与浮顶1之间的初始间隙值并且记录数据；

打开排气阀，使用吸尘器从排气口吸出隔膜3内的空气；

顺时针逐颗更换剩余螺栓，更换完成后测量间隙值并且记录，检查螺栓橡胶垫圈是否安装正确；

螺栓全部更换完成后执行第二次气压查漏，标记漏点并进行处理；

泄漏消除后将空气排净，运行配合充入300l背压水2；

配合运行执行充水排气，在储液罐4水位达到0.4m时标定背压水2的水位，之后每隔0.2m记录一次背压水2水位；

确认无漏点后将背压水2补充至650l，标定此时的被压水位置；

标记漏点并进行处理，处理完成后执行第三次气压查漏，观察是否出现水泡；

检测维护程序完成。

综上所述，本发明的浮顶式隔膜结构及其检测方法及背压水的液位标定方法具有以下的优点以及创新性和推广价值，请参阅图9，图9是根据本发明一实施方式的浮顶的改进前后的故障情况的对比分析图。

针对运行工况最为恶劣、故障最为多发的f9tep007ba，本项目对其背压水液位的标定方法进行了研究与开发，并成功应用。根据近一年以来设备的缺陷处理情况统计，改进后的背压水液位标记能够有效帮助现场维修人员提前干预设备状态，在设备运行周期内保证其背压水量满足设计标准，预防设备缺陷产生，极大程度上保障了设备的稳定运行和系统制硼计划的正常实施。

目前各基地各电站在日常维护浮顶设备中处于被动状态，往往在系统运行的关键时刻出现浮顶设备故障，维修人员需要应急响应、紧急处理缺陷。

本项目组通过积极研究与分析，突破了日常维护手段的局限性，解决了浮顶背压水量缺少衡量标准的问题，对背压水在不同液位下的状态进行了详细的记录，同时开创了不需要计算就能直接判断背压水量是否符合标准的水位线标记，补充背压水时也无需控制时间和流量，在特定液位下补至对应的背压水水位线即可，现场人员不需要经过培训即可做到对设备的预防性维护。

目前浮顶背压水液位标定技术已在f9tep007ba上成功应用，缺陷产生的次数明显下降(如图9所示)，此技术改进提高了设备运行的稳定性，增加了机组的安全性，减少了维修人力成本投入。该技术改进项目的分析过程、实施方案、工作经验具有重要的参考价值及意义，能够推广至集团及行业领域。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。