一种核电管道冰塞安全试验装置

1.本技术涉及核电管道冰塞维修领域，尤其涉及一种核电管道冰塞安全试验装置。


背景技术：

2.目前，国外冰塞技术以广泛运用于石化、电力等企业，我国几个核电站也已经开始运用该项技术。我国对冰塞技术尚未有系统性的研究，针对核电管道冰塞的研究存在空白，核电管道冰塞技术作为核电安全维修、创新设计的主要技术方法，对核电站长期安全运行起到安全屏障的作用，该项技术已成为制约核电技术国产化及提高经济性的瓶颈技术之一。冰塞技术最早出现在20世纪末西方国家的检修领域，目前已广泛应用于石化、电力等企业，但在国内冰塞作为有效的隔离手段并没有得到广泛的应用，对于利用冰塞夹套来制作冰塞还处在摸索阶段。根据国外相关企业深入研究的经验，2英寸及以下的管道一般采用干冰作为制冷剂制作冰塞，而对于2英寸以上管径的管道，一般采用液氮在管道上制作冰塞。
3.若冰塞技术能够安全、有效、可靠地用于现场调试和维修工作，对电厂的调试和维修工作将是有力的支持。核电承压管道冰塞维修技术作为核电安全维修、创新设计的主要技术方法，对核电站长期安全运行起到安全屏障的作用，该项技术已成为制约核电技术国产化及提高经济性的瓶颈技术之一。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本技术实施例的目的是提供一种核电管道冰塞安全试验装置，目的在于解决提高现有核电承压管道的冰塞制作以及高压条件下压力管道的安全性能评估，节约对于制作冰塞的时间、人力、经济等相关成本。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供一种核电管道冰塞安全试验装置，包括：
6.管道主体，所述管道主体上的两端封闭；
7.液压泵，所述液压泵的输出端伸入所述管道主体内，用于向所述管道主体内通入液体；
8.冰塞夹套，所述冰塞夹套套装在所述管道主体上，所述冰塞夹套与一液氮罐相连接，用于使得所述液体降温冷冻，从而形成冰塞；
9.压力表，所述压力表用于检测所述管道主体内冰塞形成至结束过程中的压力；
10.非标量筒，所述非标量筒通过自身的螺纹安装在所述管道主体上，用于测量冰塞形成至结束过程中的体积变化；
11.若干应变片，所述若干应变片均贴在所述管道主体的外侧壁上，所述应变片均与一应变仪相连接，用于检测所述管道主体的应力应变。
12.进一步地，所述管道主体的两端均安装有法兰，3所述法兰由透明材料制作而成。
13.进一步地，所述冰塞夹套内设置有液氮回路，所述液氮回路的进口与液氮罐相连通。
14.进一步地，所述液氮回路的进口上设置有用于控制流量的节流阀。
15.进一步地，所述冰塞夹套通过导管与所述液氮罐相连接，所述导管上连接有一低温流量计，所述低温流量计用于显示实时液氮流量。
16.进一步地，所述冰塞夹套为两个半圆型，通过用紧固件与所述管道主体紧密配合。
17.进一步地，还包括照明模块和摄像模块，所述照明模型和所述摄像模块分别设置在所述管道主体的两端外并与所述管道主体同轴线。
18.进一步地，所述应变片通过具有抗低温能力的导线与所述应变仪连接。
19.进一步地，所述应变片为低温应变片，通过耐低温胶水贴在所述管道主体的外侧壁上。
20.进一步地，还包括主支架，所述管道主体设置在所述主支架上。
21.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
22.由上述实施例可知，本技术结构简单紧凑，整个实验过程可以单独由一个人操作；本发明通过压力表，应变仪，可以确定该条件下冰塞可以承受的最大压力，以及在加压过成中管道的应力应变的变化，应力应变的突变可以辅助判断冰塞是否失效，可以填补核电管道领域的技术研究空白，对两英寸管道冰塞承载力、冰塞形成过程及其后续冰塞强度的实验提供一种实验方法,能够为核电管道安全调试和维修工作提供有力支持。
23.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
25.图1根据一示例性实施例示出的一种核电管道冰塞安全试验装置的轴测图。
26.图2根据一示例性实施例示出的一种核电管道冰塞安全试验装置的夹套的轴测图。
27.图3根据一示例性实施例示出的一种核电管道冰塞安全试验装置的应变仪的轴测图。
28.附图标记说明：
29.1、摄像头；2、应变仪；3、导线；4、冰塞夹套；5、液氮罐；6、导管；7、管道主体；8、法兰；9、主支架；10、聚光灯；11、进口；12、出口；13、输水管；14、液压泵；15、压力表；16、非标量筒；17、低温流量计；18、聚光灯支架；19、摄像头支架。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包
含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
32.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
33.图1是根据一示例性实施例示出的一种核电管道冰塞安全试验装置的轴测图，如图1所示，该装置可以包括管道主体7、液压泵14、冰塞夹套4、压力表15、非标量筒16及若干应变片，所述管道主体7上的两端封闭；所述液压泵14的输出端伸入所述管道主体7内，用于向所述管道主体7内通入液体；所述冰塞夹套4套装在所述管道主体7上，所述冰塞夹套4与一液氮罐5相连接，用于使得所述液体降温冷冻，从而形成冰塞；所述压力表15用于检测所述管道主体7内冰塞形成至结束过程中的压力；所述非标量筒16通过自身的螺纹安装在所述管道主体7上，用于测量冰塞形成至结束过程中的体积变化；所述若干应变片均贴在所述管道主体7的外侧壁上，所述应变片均与一应变仪2相连接，用于检测所述管道主体7的应力应变。
34.由上述实施例可知，本技术结构简单紧凑，整个实验过程可以单独由一个人操作；本发明可以填补核电管道领域的技术研究空白，对两英寸管道冰塞承载力，冰塞形成过程及其后续冰塞强度的实验，提供一种实验方法,能够为核电管道安全调试和维修工作提供有力支持。
35.具体地，所述管道主体7的两端均安装有法兰8；在具体实施中，所述法兰8由透明材料制作而成，在具体实施中，所述法兰8的材料可以是玻璃、pvc、树脂等透明材料，该设定为本领域的常规设定，此处不作赘述。
36.具体地，所述冰塞夹套4内设置有液氮回路，所述液氮回路的进口11与液氮罐5相连通；在具体实施中，所述液氮回路的进口11上设置有用于控制流量的节流阀。其中所述液氮回路可以通过铝制材料注塑成型。在具体实施中，不同尺寸的管道主体7的实验使用不同大小流量，控制流量大小的原因主要是防止管道降温过快，发生低温脆性。以及使用合适的流量防止液氮过于浪费。若进行试验的环境通风较好，则可以直接将液氮汽化后的氮气通过所述液氮回路的出口12排出，若进行试验的环境较为封闭，则需将所述液氮回路的出口12与通气管相连，将氮气排放到室外。
37.具体地，所述冰塞夹套4通过导管6与所述液氮罐5相连接，所述导管6上连接有一低温流量计17，所述低温流量计17用于显示实时液氮流量。其中所述导管6可以采用304不锈钢或碳钢制成。低温流量计17可以直接测量液氮流量，在液氮罐5中液氮的量一直会下降，导致罐内压力会变化，从而影响流量的大小，利用流量计反馈的数据可以及时对流量进行调整。
38.在具体实施中，如图2所示，所述冰塞夹套4为两个半圆型，通过用紧固件与所述管道主体7紧密配合。在一实施例中，所述紧固件可以为螺杆和与所述螺杆配套的螺母，需要说明的是，以上仅给出一种紧固件的示例，具体紧固件的结构可根据实际情况自行设定，该设定为本领域常规手段，此处不作赘述。
39.具体地，还包括照明模块和摄像模块，所述照明模型和所述摄像模块分别设置在
所述管道主体7的两端外并与所述管道主体7同轴线。其中，照明模块至少包括一个聚光灯10，摄像模块至少包括一个摄像机。在具体实施中，摄像机记录在聚光灯10光照下的管道冰塞影像，可以用来判断其冰塞失效形式为滑移还是裂纹
40.在具体实施中，应变片可以检测管道主体7不同位置的应力应变，可以分析结冰对管道应力应变的影响，以及加压状态下是否达到管道的屈服极限，为实验提供安全性指导。
41.具体地，如图3所示，所述应变片通过导线3与所述应变仪2连接，优选地，所述导线3为具有抗低温能力的导线3。
42.具体地，所述应变片为低温应变片，通过耐低温胶水贴在所述管道主体7的外侧壁上。
43.在具体实施中，所述应变片的测量位置可以根据自己需求放置，所需要的冰塞夹套4的数量也可以根据自己的需求更改。其主要目的是分析管道在其承压载荷下管道的应力应变变化规律，通过对实验数据分析，形成管道冰塞安全评估方法，对核电管道中承压管道的维修提供参考。
44.在具体实施中，所述管道主体7上预先开有螺纹孔，非标量筒16可以通过自身的螺纹安装在所述螺纹孔上，同时还可以保持管道主体7的密封性。所述非标量筒16上部分带有刻度尺寸，下部分安装在主体管道上，接口处具有螺纹孔，是由塑料制成的。
45.具体地，该装置还可以包括主支架9，所述管道主体7设置在所述主支架9上。在本实施例中，为了保持聚光灯10、摄像机和管道主体7同轴线，照明模块中还包括一个聚光灯支架18，摄像模块中还包括一个摄像机支架。
46.本技术实施例提供的一种核电管道冰塞承压力试验装置的工作过程如下：
47.往管道主体7内部先注满水，将内部的气泡除尽；打开液氮罐5输出端的节流阀，结合低温流量计17显示的液氮流量，通过节流阀控制其流量，液氮通过导管6在输入冰塞夹套4，液氮汽化吸热，管道主题内的液体结冰形成冰塞，非标量筒16用于测量水结冰时的排水体积，待冰塞成型以后使用液压泵14通过输水管13往两个冰塞内部注水，观察压力表15，通过压力表15的数值得到冰塞的承压力，使用应变仪2观察应力应变，当发生突变即可判断冰塞失效。观察在聚光灯10光照下摄像头1拍摄的视频，判断冰塞失效是裂纹还是滑移；非标量筒16在加压过程中对冰是否产生滑移有一个辅助性观测，如果产生滑移，非标量筒16内部的液位会上升，此时可以根据液位上升的量来判读滑移量。。
48.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
49.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。