专利名称：检测在管道外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的沉积物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于磁性检测的方法和设备的一般领域，更特别地，涉及用于检测已 知为PWR的压水核反应堆的蒸汽发生器的制冷管道上或附近的铁磁材料的沉积物的结垢 或堵塞的方法和设备的领域。
背景技术：
在“压水反应堆(Pressurised Water Reactor) ”首字母缩写PWR类型的核电设 备(electronuclear plants)领域，已知反应堆的堆芯产生的热通过已知为初级回路的闭 合回路传输，在该初级回路中水循环到所谓的次级回路，在该次级回路中水被传输到汽动 力涡轮机以发电。参考图1，其图示了蒸汽发生器的分解透视图，每个PWR型核电设备通常包括三个 或四个蒸汽发生器，所述蒸汽发生器由容纳了初级回路10和次级回路15的封闭外壳5构 成。初级回路10和次级回路15之间的热交换通过多个倒U形的管道20发生。所述管道 20被间隔板25固定到合适位置，所述间隔板通过固定到蒸汽发生器的下部的绳索固定。参考图2，其图示了间隔板25和管道20的细节的透视图，所述间隔板25包括所谓 四叶孔形式的孔30，所述圆柱形管道20穿过所述孔。已知堵塞沉积物35形成于管道20和间隔板25之间的四叶孔25 (图幻的层层面 处。这些沉积物35的结果是一方面由于正常行为改变了管道4上的机械应力，另一方面在 偶发事件或意外情况中，增加了间隔板25上的力，因而增大了管道20破裂的风险。另外，同样已知所谓的结垢沉积物形成于管道20的外表面，造成蒸汽发生器的热 交换的性能降低。为了去除这些堵塞或结垢沉积物，已知可以通过化学清洁处理来清洁管道和间隔 板。这些处理包括将化学试剂注入到蒸汽发生器的次级回路中以破坏和溶解这些氧化物沉 积物，例如磁铁矿。然而，待注入的试剂的量取决于蒸汽发生器中的氧化物的量。因此，需要事先确定氧化物的量。为此，已知有使用具有低频傅科电流(Rnicault current)的轴向探针来检测磁铁 矿的沉积物的方法和设备，所述探针被引入到蒸汽发生器的管道中，在那里的测量值与遇 到的沉积物的视频图像或在线标准表示相关。此类方法的缺点是需要大约1个月的分析时间来采集数据，极大的提高了成本。 另外，用此类方法获得的测量值展现的是低精度。已知美国专利US 4 088 946中描述了用于检测沉积物的方法和设备。所述设备 包括具有傅科电流的探针，其以恒定速度在管道中移动以检测沉积物。以前面所述的相同方式，该探针展现的是低精度并且需要采集视频图像。具有相同缺点的其他用于检测管道外壁上的沉积物的方法和设备特别描述于法国专利申请FR 2 459 490和美国专利US 4 700 1；34中。
发明内容
因此本发明的一个目的是通过提供一种方法和检测设备来解决这些缺点，所述方 法和检测设备用于检测在管道外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的沉积物，更特别 的，设计为用于检测PWR型核电设备的蒸汽发生器的管道上或附近的沉积物，所述方法和 检测设备设计简单，将成本降至最低，具有高精度且特别可靠。为此目的，根据本发明，提出一种用于检测沉积物的方法，所述沉积物包括管道外 壁上或附近的至少一种铁磁材料，例如镍、磁铁矿等，其特征在于，所述方法至少包括如下 步骤利用电动马达使磁化源在管道内在管道的长度方向上移动，测量所述电动马达中的 电流强度，以及根据所述电动马达中测量的电流强度的变化来确定所述沉积物的位置和/ 或厚度和/或体积。优选地，所述磁化源包括至少一个永磁体。另外，所述磁化源以恒定速度在管道中移动，所述磁化源在第一方向上移动然后 在其相反方向上移动。另外，用于确定所述沉积物的位置和/或厚度和/或体积的步骤包括，将马达中测 量的电流强度的变化与参考模型和/或校准模型相比较的步骤。本发明的另一目的涉及一种执行所述方法的检测设备，其特征在于，所述检测设 备包括至少一个磁化源；使所述磁化源在所述管道内在长度方向上移动的移动装置，该 移动装置包括电动马达；用于测量所述电动马达中的电流强度的装置；以及用于根据所述 电动马达中测量的电流强度的变化来确定所述沉积物的位置和/或厚度和/或体积的装置。 优选地，所述磁化源包括至少一个永磁体。所述磁化源的所述移动装置包括一活塞，其一端抵靠所述磁化源，其相对端包括 与紧固有旋转驱动轴的无止螺杆相配合的螺钉。另外，所述旋转驱动轴包括耦合到电动马达上的减速器的输出轴。有利地，所述设备包括在管道内的驱动装置的阻挡装置。
从附图中，通过以非限制示例给出的，根据本发明的用于检测防磁(amagnetic) 管道上或附近的磁性沉积物的设备的多个变型实施例的如下描述，其他优点和特点将显 现，其中图1为PWR型核电设备的蒸汽发生器的分解透视图，图2为穿过间隔板的四叶孔的管道的细节的透视图，所述四叶孔包括堵塞沉积 物，图3为被引入到包括结垢沉积物的管道中的根据本发明的检测设备的纵向截面 的示意图，图4为根据探针位置以及马达的电流强度的变化，根据本发明的设备的探针相对 于沉积物的不同位置、吸引力的示意图，
图5为根据探针位置、力的平衡以及马达的电流强度的变化，根据本发明的设备 的探针相对于沉积物的不同位置、吸引力的示意图，图6为根据探针位置、施加到探针的移动装置的螺杆的螺纹和螺钉上的力、以及 马达的电流强度的变化，根据本发明的设备的探针相对于沉积物的不同位置、吸引力的示 意图，图7为当根据本发明的设备的探针在包括不同厚度和长度的结垢沉积物的管道 中移动时马达的电流强度的变化的图示，图8为被引入到管道中的间隔板的四叶孔层面上的根据本发明的设备的探针的 纵向截面图，图9为穿入间隔板的四叶孔的管道的局部透视图，图10为沿着图9中所示的管道和四叶孔的截面线X-X'的截面图，图11为当所述设备的探针在不包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在 第一方向上移动时，马达的电流强度的变化的图，图12为当所述设备的探针在不包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在 相反方向上移动时，马达的电流强度的变化的图，图13为当所述设备的探针在不包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在 第一方向上然后在相反方向上移动时，马达的电流强度的变化的图，图14为引入到管道中的包括堵塞沉积物的间隔板的四叶孔的层面上的根据本发 明的设备的探针的纵向截面图，图15为当所述探针在包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在第一方向 上移动时，根据本发明的设备的马达的电流强度的变化的图，图16为当所述探针在包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在相反方向 上移动时，根据本发明的设备的马达的电流强度的变化的图，图17为当所述探针在包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在第一方向 上移动时，根据探针位置以及马达的电流强度的变化，根据本发明的设备的探针相对于沉 积物的不同位置、吸引力的示意图，图18为当所述探针在包括堵塞沉积物的四叶孔的层面上，在管道中在相反方向 上移动时，根据探针位置以及马达的电流强度的变化，根据本发明的设备的探针相对于沉 积物的不同位置、吸引力的示意图。
具体实施例方式参考图3，根据本发明的检测设备100包括包括一个或多个永磁体的磁化源105， 所述磁化源105形成了探针；使所述磁化源105在管道115内在管道长度方向上移动的移 动装置110，所述移动装置110包括至少一个电动马达120，其在下面详述；用于测量所述电 动马达120中的电流强度的装置125 ；以及用于根据电动马达120中测量的电流强度的变 化来确定管道115的外壁上或附近的沉积物的位置和/或厚度和/或体积的装置130。磁化源105的移动装置110包括活塞135，其一端抵靠所述磁化源105，其相对端 包括与固接了旋转驱动轴150的无止螺杆145相配合的螺钉140。所述旋转驱动轴150包 括电动减速器155的输出轴，该电动减速器155由耦合到电动马达120上的减速器160构成。所述电动马达120由固定电压供电，调节所述固定电压以补偿穿过与磁化源105的磁 体的吸引相关联的硬点所需的电能的增加，马达的电流强度增加。实际上，将磁化源105称为探针，其由一个或多个永磁体构成，靠近在管道115的 外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的沉积物165，所述铁磁材料例如为镍、磁铁矿等， 这导致吸引力随着沉积物165的体积、探针105和沉积物165之间的距离、以及探针105 和沉积物165之间的相对位置而变化。在吸引力的作用下，以恒定速度电动地移动该探针 105，导致马达120的电源电流的强度变化，马达120校准、检测沉积物165的出现并估计沉 积物165的体积。当磁性材料的最小体积等于探针105的磁体的体积时获得最大力。探针 的永磁体产生的吸引力可以是主动的或抵抗的，可以有利于移动或抵制移动。通过结垢和 堵塞的磁性探针的控制方法包括在管道115中以恒定速度电动地移动包括一个或多个永 磁体的探针105，以及采集马达的电流，其强度随着沉积物的出现、距离和体积而变化。另外，将采集的信号与表示沉积物形态的尺寸数据的管道信号或校准的参考信号 相比较。另外，为了在探针的移动过程中将所述设备于管道115中保持在合适位置，所述 装置包括在所述管道115内的移动装置110的阻挡装置165。所述阻挡装置165可以包括 本领域技术人员所有已知的装置，例如机械装置或塑料变形装置。另外，用于测量电流的强度的装置125包括通过采集卡USB 175连接到PC类型的 计算机170的电表类型的装置。以记录在物理介质，例如硬盘驱动器和/或计算机存储器 165上的注册的软件的形式的算法，根据电动马达120中测量的电流强度的变化，测量在管 道115的外壁上或附近的沉积物的位置和/或厚度和/或体积，强度的测量值通过采集卡 USB 175传输到计算机170。下面参考图3至18，描述用于检测在磁性管道的外壁上或附近的包括至少一种铁 磁材料的沉积物的设备的功能，所述铁磁材料例如为镍、磁铁矿等。参考图3，根据本发明的设备被阻挡在管道115中，管道115包括用磁性环模拟的 结垢沉积物165。当探针105以恒定速度在磁性管道115中移动时，需要根据探针相对于沉积物165 的位置来施加对探针的电动力。探针105以恒定速度移动，调节电压，电动马达120在持续电流下的功率函数写作 P(t) = U X l(t)。强度1 (t)根据探针105的永磁体和沉积物165之间的相对位置而变化，所述相对 位置使得吸引力发生变化。在一些阶段(沉积物165区域的输入和输出)，吸引力趋向于吸引机械装置并产生 轴向限制，这通过马达的电流来补偿。图4的曲线上的标记点给出了环的开始㈧和环的结束(C)有关的信息。在此情 况中，沉积物165的长度等于X(C)-X(A),其中X等于探针105的移动速度乘以基准时间。这些曲线的高特征点为转折点(B)，其表示探针处于材料平衡，S卩，在探针105的 垂直轴的两侧有相等的磁性材料。图5公开了当探针105承受了吸引力时探针的行为，以及提取图像元素来进行结 构分析。对于探针105相对于沉积物165的每个相对位置，该图5显示了吸引力的图形，作用中的力的平衡，即，马达的力和吸引力之间的平衡，对机械传输的冲击以及它们与马达强 度曲线的联系。这些力的值明显取决于遇到的沉积物的体积。为了保持以恒定速度移动，当吸引力为推动或抵抗时，马达120必须补偿吸引力 的作用。当它们推动时，它们比前进力更大。参考图6，它们的作用为牵引螺杆/螺钉传动， 从而在螺纹上产生应力。在本发明的特定实施例的情况中，其中传动包括通过螺杆/螺钉的传动，磁性力 在电动减速器的轴上产生轴向力。这些磁性力有时如此强大使得它们变为机械装置的抵抗 力。参考图7，其图示了当所述设备的探针在管道115中移动时，马达的电流强度的变 化，该管道包括两个不同厚度和长度的环，所述环模拟了不同厚度和长度的沉积物，其显示 了对采集的信号的形态进行分析产生了与沉积物的开始、与前进的速度有关的沉积物的长 度、、以及与标准环的强度的幅度有关的沉积物的厚度相关的数据。因此，根据本发明的设备检测管道周围的沉积物的出现，并且确定这些沉积物的 长度及其厚度。另外，通过将采集的信号与参考管道信号或校正的信号相比较，根据本发明的设 备能够直接在屏幕上读取结果。参考图8至图10，根据本发明的方法能够被应用到管道/间隔板连接。对移动力 (其取决于探针相对于间隔板的位置)的分析有助于确定材料的体积是否有变化。利用本发明的设备来执行测试，已知可以通过与参考信号相比较来检测沉积物体 积的变化，所述参考信号包括当探针在不包括沉积物的管道中移动时马达的电流强度的变 化，或者通过板输入和输出信号的差来检测沉积物体积的变化。如果有堵塞沉积物时，与对 应的信号相比较，其只出现于间隔板的一侧，。在比较式输入/输出分析的情况中，为了提高检测精度和沉积物的特性参数精 度，需要进行双采集(出和回)，因为如果经由堵塞侧制造了入口或者经由堵塞侧制造了出 口，探针的行为是不同的。参考图11和12，第一测定包括根据本发明的设备采集探针在管道中的往复移动 的强度，所述管道安装在间隔板中，间隔板的四叶孔通道没有被堵塞。参考图13，显示了探针相对于间隔板的位置和马达采集曲线之间的关系。为了分析信号，特征点必须落在曲线上。马达在这些点的电流强度的变化将揭示 材料体积的变化的出现，即，堵塞沉积物的出现。参考图14，通过在间隔板的四叶孔通道中放置磁性环来模拟堵塞沉积物180。参考图15和17，显示了针对两个参考点㈧和⑶的渐进信号。在板入口(A)， 有更多的材料，因为吸引力更高，并且它们牵引传动，产生了马达通过增加电流来补偿的抵 抗力。在当前部分(B)，由在板进口的沉积物造成的吸引力固定了探针，造成强度增加。参考图16和18，显示的是针对两个参考点A和B的信号的渐进。在板出口(A)， 有更多的材料，因为吸引力更高，并且它们推动传动，产生了马达要通过增加电流来补偿的抵抗力。在当前部分(B)，由在板出口处的沉积物造成的吸引力吸引探针并将其保持平衡一 段时间，导致强度减小。因此，本发明的设备以高灵敏度来检测间隔板的四叶孔通道的堵塞，并且确定该 堵塞的深度及其厚度。另外，通过将采集的信号与参考管道信号或校正的信号相比较，本发明的设备能 够直接在屏幕上读取结果。最后，可以理解如上给出的示例仅是关于本发明的应用领域的非限制性具体描 述。
权利要求
1.一种检测在管道外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的结垢沉积物或堵塞的方 法，所述铁磁材料例如为镍、磁铁矿等，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤-通过电动马达在管道内在管道的长度方向上移动磁化源，-测量所述电动马达中的电流的强度，以及-根据在所述电动马达中测量的电流强度的变化来确定所述沉积物的位置和/或厚度 和/或体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁化源包括至少一个永磁体。
3.根据权利要求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 移动。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述磁化源在第一方向上 移动然后在其相反方向上移动。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，确定所述沉积物的位置 和/或厚度和/或体积的步骤包括，将在马达中测量的电流强度的变化与参考模型和/或 校准模型相比较的步骤。
6.一种检测在管道外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的结垢沉积物或堵塞的设 备，所述铁磁材料例如为镍、磁铁矿等，其特征在于，所述设备包括至少一个磁化源；用于 在所述管道内在长度方向上移动所述磁化源的移动装置，该移动装置包括电动马达；用于 测量所述电动马达中的电流的强度的装置；以及根据在所述电动马达中测量的电流强度的 变化来确定所述沉积物的位置和/或厚度和/或体积的装置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述磁化源包括至少一个永磁体。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述磁化源的移动装置包括活塞，该 活塞的一端抵靠所述磁化源，该活塞的相对端包括与固接有旋转驱动轴的无止螺杆相配合 的螺钉。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述旋转驱动轴包括减速器的输出轴，该 减速器耦合到电动马达上。
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的设备，其特征在于，该设备包括在管道内的 驱动装置的阻挡装置。
11.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法的应用，用于检测已知为PWR的压水核 反应堆的蒸汽发生器的间隔器的四叶孔中的沉积物。
全文摘要
本发明涉及一种检测在管道外壁上或附近的包括至少一种铁磁材料的沉积物的方法，所述铁磁材料例如为镍、磁铁矿等，其特征在于，所述方法至少包括如下步骤利用电动马达使磁化源在所述管道中纵向移动，测量所述电动马达的电流强度，以及根据在所述电动马达中测量的电流强度的变化来确定所述沉积物的位置和/或厚度和/或体积。本发明的另一主题是一种实现所述方法的设备。
文档编号G01N27/82GK102066917SQ200980122545
公开日2011年5月18日 申请日期2009年5月15日 优先权日2008年5月16日
发明者A·杰玛 申请人:法国国家电力企业