一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测系统及方法与流程

本发明涉及核电设备领域，特别是涉及一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测系统及方法。

背景技术：

核电厂一回路系统是整个核电厂的核心，核反应堆燃料在一回路系统反应堆压力容器中进行可控链式反应释放热量，一回路系统介质循环流动将热量带到蒸汽发生器中进行热交换，稳压器保证系统内介质压力在安全范围内，主泵保证系统介质循环流动，主管道和波动管将各个设备连接起来形成回路。

核电厂一回路系统设备都是体积大、质量重的设备，以某三代核电为例，其主管道单节直线长度5.7m，壁厚94mm，重约13t，姿态调整困难。系统安装一般是反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主泵这些设备就位后，再将主管道和波动管与这些设备焊接连接在一起，而蒸汽发生器一般有3台，每台蒸汽发生器都有热段进口、冷段出口两个主管道焊缝，对应反应堆压力容器则有6个焊缝与主管道相连。由于主管道、波动管壁厚较厚，材料为奥氏体不锈钢，所以在安装焊接期间会产生很大的焊接变形。这会导致系统设备的绝对位置及设备之间的相对位置产生变化，而一旦发生位置变化，姿态调整工作将会非常困难。

目前核电厂一回路系统安装，主管道、波动管焊接过程中，都是焊前在焊缝两侧四周架设百分表，焊接过程中人工定时查看百分表读数并做记录，根据焊缝四周方向数据来综合判断变形情况。

通常回路主设备一般都有两个或以上的管道接口，用于系统介质进和出，当整个回路安装焊接时会有多个焊缝同时进行焊接，而针对单个焊缝的百分表读数只能判断该焊缝周边的变化情况，无法判断包含两条焊缝或以上的设备区域的位置变化情况，更不能判断设备本体姿态的变化情况。

焊接变形引起百分表读数变化，目前现场是定时观测记录数据，每个焊缝两侧都有至少四个百分表，而且安装焊接过程中会有多个焊口同时焊接，人员读数、记录再返回后汇总计算差值变化，这样的操作效率很慢。

在一回路系统安装过程中，往往是多个焊缝同时焊接，目前焊缝百分表读数的方法只能看到单个焊缝局部，对于整个系统设备的姿态变化需要数据整体拟合才能判断，这需要大量时间，对于工期来讲是不现实的。

在一回路管道焊接时，所用位置检测百分表数量很多，就需要较多人工进行观察读数，读数完成后再汇总，先汇总单条焊缝变化量，再汇总同一个管子或设备上的变化量，需要记录人员和数据处理人员较多。

因此这种方法只能反映该焊缝两侧位置的姿态变化，当该设备上有两个以上焊口同时焊接时，该方法就不能反映设备整体的姿态变化；效率慢，不能实时反映变化情况，在读数完成后还需计算对比才能判断测点位置的变化；在安装过程有多个焊缝同时焊接情况下，不能反映整个系统的相对位置变化；需要人工多，在多个焊口同时焊接时，需要多个记录人员观察百分表读数，多个人员处理数据；无法准确、实时判断设备本体位置变化情况和系统设备相对位置变化情况。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测系统，可适用于核电厂建造安装期间核能及大型关键设施安装中使用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测系统，包括：

定位器：用于定位一回路系统中各设备的实际位置点并将定位信号进行发送；

信号发生器：与所述的定位器通过信号连接，用于接收各个所述的定位器发送的定位信号，并将定位信号进行发送；

数据监测部件：用于监测焊缝位置管道的径向偏移量，并将监测数据进行发送；

控制器：用于接收所述的信号发生器所发送的定位信号、接收所述的数据监测部件发送的监测数据、对定位信号和监测数据进行数据分析、建模以及姿态监控。

优选地，所述的定位器激光定位器。

优选地，所述的信号发生器为激光发生器。

优选地，所述的数据监测部件为无线通讯式数字百分表。无线通讯式数字百分表定时采集测点读数，将监测数据发送给控制器，由控制器自动计算变化量，做到实时监测焊接区域变化情况。

优选地，所述的信号发生器设置在所述的反应压力容器堆的轴线上。

优选地，所述的一回路系统中各设备包括反应压力容器堆、蒸汽发生器以及主泵。

本发明的另一个目的是提供一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测方法，包括：

准备定位器、信号发生器、数据监测部件以及控制器，控制器根据一回路系统的设计尺寸建立标准模型，并以标准模型为基础建立标准监测网；

标准监测网以反应堆压力容器轴线上的某一点为基准点，一回路系统的设备表面为定位点，在焊缝处设置数据监测部件，控制器计算出标准模型中各测点之间的空间关系；

在基准点上设置信号发生器，在一回路系统的设备的定位点上设置定位器，建立空间监测网，使空间监测网中的各测点与标准监测网中的各测点重合，将定位器与信号发生器进行信号连接，将信号发生器、数据监测部件与控制器信号连接；

开始焊接后，定位器、数据监测部件监测各测点的定位信号、监测数据并向控制器进行发送，空间监测网实时接收定位信号、监测数据转化为数字信号并通过控制器建立过程模型；

控制器将过程模型与标准模型进行比对，反应一回路系统的姿态变化。

优选地，所述的信号发生器的中心点与反应堆压力容器轴线上的基准点重合。

优选地，所述的定位器设置在反应压力容器堆、蒸汽发生器以及主泵表面上，该表面包括四周、顶部、底部。

优选地，所述的数据监测部件设置在焊缝的两侧和/或四周。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明简单、高效、直观，可以实时的反映出一回路系统在安装/焊接过程中设备姿态的绝对变化、系统设备之间的相对变化；一次安装完成，过程中无需人工查看、读数，数据由电脑软件自动计算并建模，节省了大量的计算时间和人力；激光测量精度高，无线信号传输，可以即时得到数据，软件记录可以反映任一点的过程变化趋势。

附图说明

附图1为本实施例的监测示意图。

附图2为本实施例中数据监测部件的设置示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种核电厂一回路系统安装过程姿态监测系统，包括定位器1、信号发生器2、数据监测部件3以及控制器4。其中：

定位器1采用激光定位器，用于定位一回路系统中各设备的实际位置点并将定位信号进行发送。信号发生器2采用激光发生器与定位器1通过信号连接，用于接收各个定位器1发送的定位信号，并将定位信号进行发送。数据监测部件3采用为无线通讯式数字百分表，用于监测焊缝位置的管子径向变化，具体为管道的径向偏移量，并将监测数据进行发送。控制器4用于接收信号发生器所发送的定位信号、接收数据监测部件发送的监测数据、对定位信号和监测数据进行数据分析、建模以及姿态监控。

以下具体阐述下使用本检测系统进行监测的方法：包括：

控制器4根据一回路系统的设计尺寸建立标准模型，并以标准模型为基础建立标准监测网；标准监测网以反应堆压力容器5轴线上的某一点为基准点，一回路系统的设备表面为定位点，设备具体为反应压力容器堆5、蒸汽发生器6以及主泵7，该表面包括四周、顶部、底部，在焊缝的两侧和四周设置数据监测部件3，控制器4计算出标准模型中各测点之间的空间关系；在基准点上设置信号发生器2，信号发生器2的中心点与反应堆压力容器5轴线上的基准点重合，在一回路系统的设备的定位点上设置定位器1，建立空间监测网，使空间监测网中的各测点与标准监测网中的各测点重合，将定位器1与信号发生器2进行信号连接，将信号发生器2、数据监测部件3与控制器4信号连接；开始焊接后，定位器1、数据监测部件3监测各测点的定位信号、监测数据并向控制器4进行发送，空间监测网实时接收定位信号、监测数据并通过控制器4转化为数字信号并建立过程模型；控制器4将过程模型与标准模型进行比对，反应一回路系统的姿态变化。

本发明通过定位器与基准点之间距离变化，测量精度高，将测量结果转换成无线数字信号传输到控制器，从而在焊接过程中检测设备局部区域或整体的姿态变化。根据设备上反馈的尺寸信息、焊缝两侧反馈的尺寸信息，拟合成当前系统过程模型与标准模型进行对比，从而反映整个系统的相对位置变化。各测点的距离变化情况全部转换成数字信号，由控制器收集处理，只在位置测点安装、拆卸时候需要人工，整个焊接过程中无需人员现场观察读数，只需一、两名电脑操作人员即可，大大节省了人力成本。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。