一种核电厂阀门故障诊断力学传感器及其使用方法与流程

1.本发明涉及核电厂阀门故障诊断领域，尤其涉及一种核电厂阀门故障诊断力学传感器及其使用方法。


背景技术：

2.核电厂阀门性能故障诊断是在机组大修及其他需要对阀门性能测试时，对安装在核电厂工艺系统中的电动、气动阀门在不拆解和解体的情况下，将各种相关类型的电学、力学、气动传感器安装在阀门电动、气动执行机构、阀杆上，使用阀门诊断测试仪器设备及软件对阀门相关特性参数进行测试。
3.目前，阀门现场诊断工作中力学传感器通常采用应变计直接粘贴在阀杆上进行力学参数测试，测试后进行及时清除，这种测量方式工艺复杂，特别是在核电厂核岛高剂量辐射环境下，导致安装人员辐射剂量偏高，且每测试一次，即耗费一片高精度应变计，测试费用昂贵，同时采用的应变计为工业实践通用的应变计，未针对核电厂的特殊需求开发专用应变计。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种进一步降低应变计安装的复杂工艺，降低测试成本，降低测试人员辐射防护集体剂量、解决阀杆温度场导致的测试误差的核电厂阀门故障诊断力学传感器及其使用方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种核电厂阀门故障诊断力学传感器，包括滑座，所述滑座上滑动配合有第一滑臂和第二滑臂，所述第一滑臂和第二滑臂关于滑动的垂直方向上镜像对称；所述第一滑臂和所述第二滑臂之间通过设置调节件联动同步向中心或两边进行等距滑动；
7.其中，所述第一滑臂和所述第二滑臂均包括主臂和底座，所述主臂固定在所述底座上，所述底座上设有应变计，所述应变计沿所述第一滑臂和第二滑臂滑动的垂直方向上镜像对称固定设置在所述底座上；
8.所述主臂上设有用于夹持阀杆的夹爪和夹爪轴，所述夹爪通过连接件固定在所述夹爪轴上，所述夹爪轴贯穿所述主臂并可转动安装在其中以带动所述夹爪周向运动。
9.优选地，所述底座与所述主臂相连的一端沿滑动方向上设有安装槽，所述应变计固定设置在所述安装槽上。
10.优选地，所述滑座内设有滑槽结构；所述第一滑臂和所述第二滑臂活动安装在所述滑槽结构上。
11.优选地，所述调节件为调节丝杆，所述调节丝杆穿设于所述第一滑臂和所述第二滑臂的底座中，且通过调节丝杆实现所述第一滑臂和所述第二滑臂之间联动。
12.优选地，所述底座内设置有供所述调节丝杆螺旋配合的安装孔，所述调节丝杆长度方向分别设置有正螺纹结构和反螺纹结构，以调节所述第一滑臂和所述第二滑臂同步等
距相向或反向运动。
13.优选地，所述夹爪轴通过螺钉与所述主臂进行连接，以确保夹爪轴在所述主臂内部转动。
14.优选地，所述主臂上设有沉线槽，以供所述应变计的引线收纳于其中。
15.优选地，所述滑座上设有减重孔，便于减轻结构的重量。
16.优选地，所述应变计电阻值选定为350欧，k值取为2.03
‑
2.1之间。
17.本发明还提供一种核电厂阀门故障诊断力学传感器的使用方法，所述方法包括以下步骤：
18.s1、将上述的核电厂阀门故障诊断力学传感器的所述第一滑臂和第二滑臂调节到待安装的阀杆尺寸空间；
19.s2、调整所述第一滑臂和第二滑臂之间的距离来夹持待测件；
20.s3、给所述应变计施加5
‑
10v电压，所述应变计形变后电阻值发生变化，在测试诊断设备上读出输出电压信号值；
21.s4、当在测试诊断设备上读出的激励电压为10v时，测试电压值控制在0.003mv以内时表明安装成功；
22.s5、当采用其它激励电压时，采用线性插值计算出0.003mv的等效输出电压值，在所述等效输出电压值以内时表明安装成功。
23.实施本发明具有以下有益效果：本发明的应变计安装工艺为永久性的对称的粘贴在两侧的滑臂底座上，免除每测试一次，耗费一片高精度应变计，减少核电工业实践中应变计安装的复杂工艺，应变计采用对称设置，采集的是阀杆对称两点的应变量，实现对核电厂阀门阀杆温度场导致的形变测量误差的补偿，测试更为精确。
附图说明
24.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
25.图1是本发明核电厂阀门故障诊断力学传感器的结构示意图；
26.图2是本发明核电厂阀门故障诊断力学传感器的结构主视图；
27.图3是本发明核电厂阀门故障诊断力学传感器的结构侧视图；
28.图4是本发明核电厂阀门故障诊断力学传感器应变计的布置示意图；
29.图5是本发明核电厂阀门故障诊断力学传感器应变计电阻布置图。
具体实施方式
30.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。对本发明而言，“滑动方向”指的是顺滑座水平延伸的方向，“滑动的垂直方向”指的是与滑座水平延伸方向相垂直的方向。
31.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以
是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
33.参阅图1
‑
5，本发明构造了一种核电厂阀门故障诊断力学传感器，包括滑座1，滑座1上滑动配合有第一滑臂2和第二滑臂3，第一滑臂2和第二滑臂3关于滑动的垂直方向上镜像对称。第一滑臂2和第二滑臂3之间通过设置调节件4联动同步向中心或两边进行等距滑动。等距滑动移动速度快，定位精度相对较高，通过调节件4可联动第一滑臂2和第二滑臂3同步向中心靠近或向两边移动，从而实现第一滑臂2和第二滑臂3之间距离的快速调节，能提高阀门故障诊断效率。
34.其中，第一滑臂2和第二滑臂3均包括主臂21和底座22，主臂21固定在底座22上，底座22上安装有特殊设计的应力测量应变计6，应变计6沿第一滑臂2和第二滑臂3滑动的垂直方向上镜像对称固定设置在底座22上。应变计6为电阻应变计，可以使用封装胶将应变计6永久性粘贴在两端的底座22上，应变计6采集的是阀杆对称两点的应力形变量，测试更为精确。
35.如图4所示，四个应变计6采用对称布置，沿第一滑臂2和第二滑臂3滑动的垂直方向上镜像对称固定设置在底座22上，提高测试精度。其中，四个电阻应变计组成惠斯通电桥，通过电缆将应变计6信号引至测试诊断设备或电压表。再如图5所示，电阻应变计r1、r2、r3、r4的电阻值均为350欧，电源侧(p+、p
‑
)、信号侧(s+、s
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)两侧电阻是263欧，利用电阻的变化来测量物理量的变化，系统采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化。使用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等，实现对阀杆的力学参数测量，从而对阀门进行性能故障诊断。
36.主臂21上设有用于夹持阀杆的夹爪211和夹爪轴212。夹爪211通过连接件7固定在夹爪轴212上。在一些实施例中，连接件7为销轴，夹爪211与夹爪轴212之间通过销轴进行固定。夹爪轴212贯穿主臂21，并可转动安装在其中以带动夹爪211周向运动。夹爪轴212通过内六角螺钉9与主臂21连接，确保夹爪轴212可以在主臂21内部转动。因此，夹爪211可360度旋转，方便调整夹持阀杆的方向。
37.进一步地，底座22与主臂21相连的一端沿滑动方向上设有安装槽5，安装槽5的设置使得底座22上形成两个对称的凹槽面，应变计6固定设置在安装槽5的凹槽面上。
38.进一步地，滑座1内设有滑槽结构12，第一滑臂2和第二滑臂3可活动安装在滑槽结构12上，使得第一滑臂2和第二滑臂3保持在同一水平直线上移动，提高夹持阀杆时的准确性。
39.在一些实施例中，滑座1上可设置一字型滑轨，第一滑臂2和第二滑臂3可在滑轨上滑动来调整距离。
40.进一步地，调节件4为调节丝杆，调节丝杆穿设于第一滑臂2和第二滑臂3的底座22，用于实现第一滑臂2和第二滑臂3之间联动，可同时调节。调节丝杆两端设置有内六角孔41，便于用内六角螺栓转动调节丝杆，调节第一滑臂2和第二滑臂3之间的距离，实现第一滑臂2和第二滑臂3之间的快速夹紧和松开。
41.在一些实施例中，可在两端设置其他形状的孔位，并采用相应的工具进行调节，实现第一滑臂2和第二滑臂3之间的距离调节即可，在此不作孔位形状要求。
42.进一步地，第一滑臂2和第二滑臂3的底座22内设置有供调节丝杆安装的安装孔，以供调节丝杆的两端安装其中，调节丝杆与底座22通过螺母8进行联动，螺母8设置在安装孔端部。调节丝杆两端穿设在螺母8中以增加第一滑臂和第二滑臂的调节速率，螺母8与底座22采用过盈配合进行连接。调节丝杆两端分别设置有正反螺纹结构，以调节第一滑臂和第二滑臂的相向或反向运动。调节丝杆两端设置的正反螺纹结构使第一滑臂2和第二滑臂3之间的调节速率增加一倍，可以实现第一滑臂2和第二滑臂3之间的快速夹紧和松开，提高现场测试工作效率。
43.进一步地，夹爪轴212通过螺钉9与主臂21进行连接，以确保夹爪轴212可在主臂21内部转动。在本实施例中选用内六角螺钉，连接强度较大，使用时需要通过内六角扳手装拆螺钉。在一些实施例中，可选用其他类型的螺钉进行紧固，在此不作详细列举。
44.进一步地，主臂21上设有沉线槽213，以供应变计6的引线收纳于其中。应变计6的引线可收纳归置在沉线槽213内，便于保护应变计6的引线，防止引线被硬物损伤。使得引线不会零散裸露在装置外侧，不仅美观，而且能减少对测量过程造成影响。
45.进一步地，滑座1上设有减重孔11，便于减轻结构的重量。
46.进一步地，经核电厂现场测试结果分析，应变计6电阻值选定为350欧，k值取为2.03
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2.1之间，应变计基底尺寸小于7x7m。该传感器数据接口采用teds智能加密方式，teds智能芯片储存设备的以下参数：规格、灵敏度参数、检定日期、测试量程等。由系统自动读取各种数据，自动完成校准，使传感器的使用、维护及替换变得非常简单方便，给现场的测试工程师带来了极大的方便，甚至普通工人就可以完成传感器的安装校准工作，可以节省大量的测试时间。
47.本发明还构造了一种核电厂阀门故障诊断力学传感器的使用方法，包括以下步骤：
48.s1、将上述的核电厂阀门故障诊断力学传感器的第一滑臂2和第二滑臂3调节到待安装的阀杆尺寸空间；
49.s2、通过调节调节丝杆两端的内六角孔41，调整第一滑臂2和第二滑臂3之间的距离来旋紧夹持机构，夹持待测件；在本实施例中，通过使用内六角螺栓转动调节丝杆两端的内六角孔41，以调整第一滑臂2和第二滑臂3之间的距离形成的夹持空间，对待测件阀杆进行夹持。
50.s3、给应变计6施加5
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10v电压，应变计6形变后电阻值发生变化，在测试诊断设备或电压表上读出输出电压信号值；
51.s4、当在测试诊断设备或电压表上读出的激励电压为10v时，测试电压值控制在
0.003mv以内时表明安装成功；
52.s5、当采用其它激励电压时，采用线性插值计算出0.003mv的等效输出电压值，在等效输出电压值以内时表明安装成功。
53.当使用核电厂阀门故障诊断力学传感器测量现场阀杆应力时，首先通过滑动第一滑臂2和第二滑臂3来初步调节两者间的距离，调到待安装的阀杆尺寸合适空间后，再通过使用内六角螺栓转动调节丝杆上的内六角孔来进一步调节第一滑臂和第二滑臂之间的距离，旋紧装置，水平夹持在阀杆上，最后给应变计6施加5
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10v电压，应变计6形变后电阻值发生变化，则其两端电压也发生变化，采用诊断设备专用仪器可以测出电压值，或者采用普通电压表测出电压值。在测试诊断设备或电压表上读出输出电压信号值，实现对阀杆的力学参数测量。当在测试诊断设备或电压表上读出的激励电压为10v时，测试电压值控制在0.003mv以内时表明安装成功。
54.实施本发明具有以下有益效果：本发明的应变计安装工艺为永久性的对称的粘贴在两侧的滑臂凹槽面上，设计的机械专用结构可减少核电工业实践中应变计安装的复杂工艺，安装快速，可重复利用，免除每测试一次，耗费一片高精度应变计，本传感器采集的是阀杆对称两点的应变量，可实现对核电厂阀门阀杆因温度场导致的形变测量误差的补偿，测试更为精确。相比传统的应变式应力传感器，本传感器可反复利用，降低测试成本，且可适用于不同的阀杆直径，适应性广，可实现对阀杆的力学参数测量，从而对阀门进行性能故障诊断。
55.可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。