一种蒸汽发生器氦质谱检漏系统的制作方法

本实用新型属于蒸汽发生器传热管及类似换热设备的无损检测与维修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器氦质谱检漏系统。

背景技术：

为了保证高温气冷堆型核电站关键设备蒸汽发生器安全可靠运行，必须定期对其传热管进行检修。对存在超标缺陷的传热管及时采取堵管等技术手段使其退役，以确保核电站安全运行。高温气冷堆是新一代核电堆型，与已运行堆型相比，高温气冷堆蒸汽发生器传热管的结构形式存在较大差异，运行环境也迥然不同，传统的检查方式已不能满足检查的要求。高温气冷堆蒸汽发生器传热管的结构为螺旋盘管，且弯曲半径小，主给水入口的传热管前端装有节流组件，其与传热管的连接和固定形式，都会影响检查装置与传热管的密封。高温气冷堆蒸汽发生器环境空间尺寸远远小于压水堆核电站的水室，对氦质谱检查装置的尺寸限制更大。目前针对高温气冷堆蒸汽发生器螺旋结构传热管的多种无损检测方法的可行性在役检查研究均未有突破性进展，国内外核电厂还没有对高温气冷堆蒸汽发生器的螺旋盘管式传热管进行在役检查的先例。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决高温气冷堆蒸汽发生器传热管实施无损检测难度大的问题，实用新型一种蒸汽发生器氦质谱检漏方法，该检漏方法能够针对蒸汽发生器传热管为螺旋盘管的特点，实施自动化检测，该方法能够满足高温气冷堆蒸汽发生器传热管的检验技术要求，对传热管上的漏点进行定量和定位，填补在此项技术上的空白，并可将其中核心技术推广到常规压水堆蒸汽发生器传热管检验设备的应用中。

本实用新型是这样实现的：

高温气冷堆蒸汽发生器传热管氦质谱检漏分为两部分：对漏点进行定量和定位。

高温气冷堆蒸汽发生器传热管氦质谱检漏定量技术的基本原理为将蒸汽发生器壳侧充入一定压力和浓度的氦气，当传热管存在漏点时，压力差会使氦气通过漏点泄漏到传热管内部，通过固定在传热管管口的吸气组件吸出，并由氦质谱仪进行氦气含量分析，根据氦检漏仪反应的氦气信号值大小，计算出漏点的泄漏量大小。蒸汽发生器传热管泄漏定位技术的基本原理为当传热管存在漏点时，在泄漏处，吸气流量的变化会立即引起氦浓度的变化。氦信号值在响应时间之后被氦质谱仪探测到。显示氦信号变化所需的时间与造成泄漏的缺陷和吸枪端部之间的距离直接成正比。

蒸汽发生器传热管定量技术方案为将吸枪定位装置1安装在蒸汽发生器水室11，并搭载含有2套吸枪和吸气套筒的吸枪组件2，进行自动定位，以保证吸枪组件2中的任意一个吸气套筒能够到达所有与传热管10相连的节流组件12下方。使吸枪组件2中的2个吸气套筒分别与2根节流阻件12接触形成密封，启动流量控制系统3，并将2根传热管内部的气体流量设定为Q1，使得传热管10内部形成负压气流，分别将2根传热管10内部气体吸出，将泄漏出来的氦气从漏点处转移至传热管管口，进而被连接在吸枪组件2上的吸枪吸取进入氦质谱仪检漏系统4，使用物理数据测量系统5记录氦质谱检漏仪系统4中2台氦质谱检漏仪的信号值，记为本底I0和I0＇，同时记录2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值和2传热管内部的实际流量值Q1＇和Q1＂，通过局域网将物理数据测量系统5记录的数值传输给数据采集和分析系统6。将吸枪组件2与节流阻件12分开。然后，将蒸汽发生器壳侧充入一定压力和浓度的氦气。再次将搭载含有2套吸枪和吸气套筒的吸枪组件2与2根节流阻件12接触形成密封，并启动流量控制系统3，并将2根传热管内部的气体流量设定为Q1，分别将2根传热管10内部气体吸出，使用物理数据测量系统5记录氦质谱检漏仪系统4中2台氦质谱检漏仪的信号值，记为测量值I1和I1＇，同时记录2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值和2传热管内部的实际流量值Q2＇和Q2＂，通过数据采集和分析系统6，根据流量控制系统3测量出的传热管10内部实际气体流量大小Q2和氦质谱仪检漏系统4测量出的氦气含量多少I1，以及2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值计算出漏点泄漏量的大小。蒸汽发生器传热管定位技术方案为将蒸汽发生器壳侧充入一定压力和浓度的氦气，将吸枪组件与被检传热管10相连的节流组件12接触并使密封，启动流量控制系统3，对被检传热管施加一个吸出流量，在气体完全转移时间tf之后，立刻改变吸出流量Q1，在气体完全转移时间加上安全时间这段时间内保持此流量。然后继续改变吸出流量Q2，在气体完全转移时间加上安全时间这段时间内保持此流量。施加流量Q1所需的时间t1，观测对应流量造成传热管出口处的氦信号值的变化。施加流量Q2所需的时间t2，观测对应流量造成传热管出口处的氦信号值的变化。根据在不同流量Q1/Q2时，信号反应时间t1/t2的不同，利用二次不同流量的等式进行差值计算，计算出漏点的位置。

检验人员可使用数据采集和分析系统6通过局域网与氦质谱检漏仪系统4、吸枪定位装置1、物理数据测量系统5进行通讯，并可通过数据采集和分析系统6控制氦质谱检漏仪系统4、吸枪定位装置1和物理数据测量系统5来实现传热管氦质谱检漏数据的采集和分析。所有得到的数据都可在存储介质中进行存储以用于数据备份和数据分析。检查计划可通过数据采集和分析系统6传输到采集计算机以便数据采集人员按照预先编制的计划完成蒸汽发生器传热管的数据采集工作。数据分析在安装有数据分析软件的计算机上进行，所有的原始数据和分析结果都可保存在存储介质中。

本实用新型的有益效果是：

1.针对高温堆长螺旋盘管，根据流量控制系统测量出的传热管内部气体流量大小和氦质谱仪检漏系统测量出的氦气浓度大小，可以计算出漏点泄漏量的大小

2.针对高温堆长螺旋盘管，根据启动流量控制系统的时间、氦质谱仪检漏系统的响应时间和流量控制系统的流量大小计算出漏点位置。

3.同时对两根传热管进行氦质谱检漏。

4.可使用数据采集和分析系统6通过局域网与氦质谱检漏仪系统4、吸枪定位装置1、物理数据测量系统5进行通讯，并可通过数据采集和分析系统6控制氦质谱检漏仪系统4、吸枪定位装置1和物理数据测量系统5来实现传热管氦质谱检漏数据的采集和分析。

5.通过数据采集软件，将蒸汽发生器的相关参数和传热管检查数据进行采集和保存。

6.通过数据分析软件，对所有传热管的检查情况进行统计，并对传热管的检查结果进行分类管理。

附图说明

图1为本实用新型的蒸汽发生器传热管检查示意图；

图2为本实用新型的氦质谱检漏系统组成图；

图3为本实用新型的蒸汽发生器传热管氦质谱检查流程图。

其中：1.吸枪定位装置，2.吸枪组件，3.流量控制系统，4.氦质谱检漏仪系统，5.物理数据测量系统，6.数据采集和分析系统，7.温度传感器，8.压力传感器，9.氦气浓度传感器，10.传热管，11.蒸发器水室，12.节流组件，13.蒸汽发生器壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述。

如图1和图2所示，一种蒸汽发生器氦质谱检漏系统，包括吸枪定位装置1、吸枪组件2、流量控制系统3、氦质谱检漏仪系统4、物理数据测量系统5、数据采集和分析系统6。吸枪组件2安装在吸枪定位装置1上。吸枪定位装置1安装在蒸发器水室11上。流量控制系统3与吸枪组件2连接。氦质谱检漏仪系统4与吸枪组件2连接。物理数据测量系统5分别与流量控制系统3、氦质谱检漏仪系统4、温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9连接。数据采集和分析系统6分别与吸枪定位装置1和物理数据测量系统5连接。

吸枪定位装置1：装载吸枪组件2进行定位，使吸枪组件2能够被移动到检查计划内的所有传热管下方，由数据采集和分析系统6中的运动控制模块进行控制。

吸枪组件2：由2根独立的吸气套筒、2根独立的吸气气管和2根独立的吸枪组成，吸枪组件2可通过快速接口安装在吸枪定位装置1上。检验时吸气套筒分别覆盖1根与传热管10相连的节流组件12，2根吸气气管分别与流量控制系统3中的2台流量控制器相连，2根吸枪分别与氦质谱检漏仪系统4中的2台氦质谱检漏仪连接。用于吸出传热管10中的气体供氦质谱检漏仪系统4进行氦气浓度分析。

流量控制系统3：由2台流量控制器与一台抽气泵组成，通过数据采集和分析系统6控制传热管10内部的吸气流量。

氦质谱检漏仪系统4：由2台氦质谱检漏仪组成，用于分析吸枪组件2吸出的气体中氦气的浓度。通过物理数据测量系统5将分析后的数据传输给数据采集和分析系统6进行记录和分析。

物理数据测量系统5：用于测量和记录温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9、流量控制器和氦质谱检漏仪的信号，并将数据传输给数据采集和分析系统6。

数据采集和分析系统6：由运动控制模块、物理数据采集模块和数据分析模块组成。

一种蒸汽发生器氦质谱检漏方法，使用上述检漏系统实现，具体包括如下步骤：

步骤一：在正式检查开始前，确认蒸汽发生器壳侧密封性良好。

步骤二：将各子系统/部分：吸枪定位装置1吸枪组件2流量控制系统3氦质谱检漏仪系统4物理数据测量系统5数据采集和分析系统6温度传感器7压力传感器8氦气浓度传感器9进行连接。使用数据采集和分析系统6对各个子系统/部分进行功能测试，并确认各子系统/部分工作正常。

步骤三：将温度传感器1通过快速接口安装在蒸汽发生器水室11，温度传感器2、压力传感器、氦气浓度传感器通过快速接口安装在蒸汽发生器壳侧。

步骤四：将吸枪定位装置1安装在蒸汽发生器水室11，并搭载含有2套吸枪和吸气套筒的吸枪组件2，进行自动定位，以保证吸枪组件2中的任意一个吸气套筒能够到达所有与传热管10相连的节流组件12下方。

步骤五：使吸枪组件2中的2个吸气套筒分别与2根节流阻件12接触形成密封，启动流量控制系统3，并将2根传热管内部的气体流量设定为Q1，使得传热管10内部形成负压气流，分别将2根传热管10内部气体吸出，将泄漏出来的氦气从漏点处转移至传热管管口，进而被连接在吸枪组件2上的吸枪吸取进入氦质谱仪检漏系统4，使用物理数据测量系统5记录氦质谱检漏仪系统4中2台氦质谱检漏仪的信号值，记为本底I0和I0＇，同时记录2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值和2传热管内部的实际流量值Q1＇和Q1＂，通过局域网将物理数据测量系统5记录的数值传输给数据采集和分析系统6。将吸枪组件2与节流阻件12分开。

步骤六：将蒸汽发生器壳侧充入一定压力和浓度的氦气。

步骤七：再次将搭载含有2套吸枪和吸气套筒的吸枪组件2与2根节流阻件12接触形成密封，并启动流量控制系统3，并将2根传热管内部的气体流量设定为Q1，分别将2根传热管10内部气体吸出，使用物理数据测量系统5记录氦质谱检漏仪系统4中2台氦质谱检漏仪的信号值，记为测量值I1和I1＇，同时记录2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值和2传热管内部的实际流量值Q2＇和Q2＂，通过数据采集和分析系统6，根据流量控制系统3测量出的传热管10内部实际气体流量大小Q2和氦质谱仪检漏系统4测量出的氦气含量多少I1，以及2个温度传感器7、压力传感器8、氦气浓度传感器9的数值计算出漏点泄漏量的大小。

步骤八：对所有传热管10进行定量检查后，确认传热管10是否存在泄漏，若未检查到存在泄漏的传热管，则检查结束，进入数据分析管理阶段。若发现传热管存在泄漏，则对存在泄漏的传热管进行定位检查。

步骤九：将吸枪组件与被检传热管10相连的节流组件12接触并使密封，启动流量控制系统3，对被检传热管施加一个吸出流量，在气体完全转移时间tf之后，立刻改变吸出流量Q1，在气体完全转移时间加上安全时间这段时间内保持此流量。然后继续改变吸出流量Q2，在气体完全转移时间加上安全时间这段时间内保持此流量。施加流量Q1所需的时间t1，观测对应流量造成传热管出口处的氦信号值的变化。施加流量Q2所需的时间t2，观测对应流量造成传热管出口处的氦信号值的变化。根据在不同流量Q1/Q2时，信号反应时间t1/t2的不同，利用二次不同流量的等式进行差值计算，计算出漏点的位置。

步骤十：所有存在泄漏的传热管的定位检查结束后，对检查数据进行管理，对所有传热管是否存在泄漏和漏点的大小和位置进行记录。并生成检查报告。检查报告生效后，确认检查最终结束。

步骤十一：拆除相关检查设备，并恢复蒸汽发生器状态。

上面结合实施例对实用新型的实施方法作了详细说明，但是实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型说明书中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。