一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统的制作方法

本实用新型属于核安全监控技术领域，涉及一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统。

背景技术：

安全壳是核电厂的最后一道安全屏障，其功能是当反应堆发生失水事故(loca)时，将事故中的裂变产物限制和消除在其内部，确保核电工作人员和公众的安全，因此事故发生后保证安全壳的整体密封性对于缓解事故后果至关重要。

安全壳的整体密封性需要通过大型试验来验证，即安全壳整体密封性试验，又称a类试验，通过模拟loca事故发生后的工况，测量安全壳整体泄漏率，如果符合设计验收准则，则认为安全壳整体密封性合格。模拟工况为常温高压环境，需要向密闭的安全壳内充气以达到试验压力，监测保压期间干空气质量变化，从而测得安全壳的整体泄漏率。

目前国内外一般采用绝对压力法测量壳内干空气质量，需要连续测量壳内空气的压力、温度、湿度，根据理想气体方程得到各个不同时刻安全壳内干空气质量，根据质量点法分析得到干空气质量变化曲线，进而计算得到安全壳整体泄漏率。

安全壳整体泄漏率测量的准确性，与测得的安全壳内温度、湿度、压力数据息息相关，同时也与数据处理、分析过程息息相关。

我国最新自主研发的大型先进压水堆，采用单堆布置，双层安全壳，与以往二代、二代改进型核电厂安全壳双堆布置，单层安全壳相比，壳内空间更大，设备、管道布置更复杂；且这类先进压水堆为了满足更高的核安全要求，采用“能动+非能动”的设计理念，增加了若干系统与设备，厂房内部各隔室的分布情况也有了较大变化，改变了运行时安全壳内的自由体积、温度场、湿度场的分布。目前已有的安全壳整体密封性试验测量系统都是建立在二代、二代改进型核电厂安全壳设计参数基础上进行开发的，由于此类核电厂一般采用法国标准设计建造，整体泄漏率的计算也是采用法国标准，一般不包含验证试验，且相关标准都已进行了修订，国内外对整体泄漏率的计算精度和评价标准有了更高的要求。因此，对于这种自主研发的大型先进压水堆，如果在安全壳整体密封性试验时继续采用已有的测量系统是不合适的，需要研究并制备测量结果更可靠，泄漏率计算更精确，可进行验证试验，符合该大型先进压水堆特点的安全壳整体密封性试验测量系统，来检验核电厂安全壳在设计基准事故下的承压密封性，保证放射性物质不外泄，保障自然环境及公众的安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对核安全监控的要求，提供一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统，以能够在安全壳整体密封性试验中，高效、精确地测量出安全壳整体泄漏率，并对测量结果进行验证，使安全壳的整体密封性评价更准确。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统，其中，包括设置在核电厂的安全壳内的温度测量单元和湿度测量单元，设置在所述安全壳外的用于测量通过所述安全壳的气体流量的流量测量单元，还包括设置在所述安全壳外的测量室内的压力测量单元和数据采集单元和数据分析单元，所述压力测量单元能够测量大气压和所述安全壳的内部压力；所述温度测量单元、湿度测量单元、流量测量单元、压力测量单元获得的数据传送至所述数据采集单元，所述数据采集单元将数据传送至所述数据分析单元，由所述数据分析单元对所述数据进行计算得到安全壳整体泄漏率，并对安全壳整体泄漏率进行验证。

进一步，所述数据采集单元内包括若干个数据采集器和若干台采集控制机，所述数据采集器通过电缆与所述温度测量单元和所述湿度测量单元连接，并通过网线与所述采集控制机一一对应连接；所述采集控制机通过连接导线与所述压力测量单元和所述流量测量单元一一对应连接，实现所述安全壳内的温度、湿度、压力以及大气压的数据采集存储功能；所述数据采集器和所述采集控制机均为一用一备，冗余设计。

进一步，在所述的数据分析单元内包括若干台数据分析机，所述数据分析机通过网线与所述采集控制机一一对应连接，实现所述安全壳整体泄漏率的数据的存储及分析功能；所述数据分析机均为一用一备，冗余设计。

进一步，所述温度测量单元包括若干个温度传感器，所述温度传感器设置在所述安全壳内，每个所述温度传感器均通过电缆与所述数据采集单元中的所有的所述数据采集器连接，实现所述安全壳的内部温度测量功能。

进一步，所述湿度测量单元内包括若干个湿度变送器，所述湿度变送器设置在所述安全壳内，每个所述湿度变送器均通过电缆与所述数据采集单元中的所有的所述数据采集器连接，实现所述安全壳的内部湿度测量功能。

进一步，所述压力测量单元为若干个，每个所述压力测量单元对应连接一个所述采集控制机；

所述压力测量单元内包括若干个压力变送器和一个大气压力表，所述压力变送器和所述大气压力表上均设有引压管线，所述压力变送器和所述大气压力表设置在所述测量室内；

设置在所述压力变送器上的所述引压管线的一端穿设在所述安全壳内，用于为所述压力变送器引出所述安全壳的内部压力并进行测量；

设置在所述大气压力表上的所述引压管线位于所述测量室内，用于所述大气压力表测量所述安全壳的外部的大气压；

所述压力变送器和所述大气压力表均通过连接导线分别与所述采集控制机连接，所述压力变送器和所述大气压力表均为冗余设计。

进一步，所述流量测量单元内包括两个流量调节阀和两个流量计，并联设置在所述安全壳外的贯穿件上，所述流量测量单元通过连接导线与所有的所述采集控制机对应连接，所述流量测量单元与所述采集控制机的连接为冗余设计，实现泄漏率验证功能。

进一步，所述采集控制机为内置数据采集软件的工控机，实时接收、存储采集到的温度、湿度、压力数据，并传输至所述数据分析机，同时在线监测数据是否异常，实现报警功能。

进一步，所述采集控制机能够接收、存储模拟信号，并传输至所述数据分析机，实现模拟试验功能。

进一步，所述数据分析机为内置数据分析软件的pc电脑，实时接收所述数据采集单元的传输的数据，并进行数据存储、处理、分析，实现实时计算所述安全壳整体泄漏率的功能。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所提供的大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统，采用温度传感器、湿度变送器、压力变送器、流量计等测量设备，模拟大型压水堆安全壳内的自由容积、温度场、湿度场分布，精确测量壳内温度、湿度、压力、验证流量等参数，采用最新国际标准计算得到安全壳整体泄漏率，并对其进行实际验证，提高了试验结果的可靠性和可信度；可测量不同堆型压水堆的安全壳整体泄漏率；同时还可进行线下模拟和计算，可为不同堆型的安全壳整体密封性试验研究提供技术支持。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中所述的一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统的示意图；

图中：1-温度传感器，2-湿度变送器，3-流量调节阀，4-流量计，5-数据采集器，6-引压管线，7-压力变送器，8-大气压力表，9-采集控制机，10-数据分析机，11-安全壳，12-测量室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型所提供的一种大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统能够测量安全壳整体密封性试验过程中的温度、湿度、压力、验证流量等参数，计算得到安全壳整体泄漏率，并对其进行实际验证，从而对安全壳的整体密封性进行准确评价；可测量不同堆型压水堆的安全壳整体泄漏率；同时还可进行线下模拟、计算，为不同堆型的安全壳整体密封性试验研究提供技术支持。

如图1所示，大型压水堆安全壳整体密封性试验测量系统主体设置在安全壳11内、外和位于安全壳11之外的测量室12内，包括温度测量单元、湿度测量单元、流量测量单元、压力测量单元、数据采集单元和数据分析单元。

温度测量单元设置在安全壳11的内部，由若干个温度传感器1组成，仪表精度达到工业a级；

湿度测量单元设置在安全壳11的内部，由若干个湿度变送器2组成，仪表精度达到1％rh；

流量测量单元设置在安全壳11的外部，由两个流量调节阀3和两个流量计4组成(依次并联，流量调节阀3靠近安全壳11)，流量计精度达到1％f.s.；

压力测量单元为若干个，设置在测量室12内，每个压力测量单元由若干个压力变送器7、1个大气压力表8组成的，压力变送器7和大气压力表8上均设置有引压管线6，仪表精度皆达到0.01％f.s.；

数据采集单元设置在测量室12内，由若干个数据采集器5和若干台采集控制机9组成，数据采集器5与采集控制机9一一对应连接；

数据分析单元设置在测量室12内，由若干台数据分析机10组成，数据分析机10与采集控制机9一一对应连接。

温度传感器1根据大型压水堆温度布点方案布置在安全壳11的厂房内，通过内置在安全壳11的壳体中的电缆端接箱子穿过电气贯穿件连接到测量室12内的端子排上，端子排通过电缆与数据采集单元中的所有的数据采集器5连接，将每一个温度传感器1采集到的数据实时传输到数据采集单元中的所有的数据采集器5上，数据采集器5通过网线将数据传输至对应的采集控制机9，实现安全壳11的内部温度测量功能。

湿度变送器2根据大型压水堆湿度布点方案布置在安全壳11的厂房内，通过内置在安全壳11的壳体中的电缆端接箱子穿过电气贯穿件连接到测量室内的端子排上，端子排通过电缆与数据采集单元中的所有的数据采集器5连接，将每一个湿度变送器2采集到的数据实时传输到数据采集单元中的所有的数据采集器5上，数据采集器5通过网线将数据传输至对应的采集控制机9，实现安全壳11的内部湿度测量功能。

每个压力测量单元对应连接一个采集控制机9；在压力测量单元中，压力变送器7通过引压管线6与连通安全壳11内的管道相连，用于测量安全壳11的内部压力；大气压力表8直接对空放置在测量室12内测量大气压力。压力变送器7、大气压力表8通过连接导线(rs232接口)与对应的采集控制机9连接，将测得的内部压力和大气压实时传输到对应的采集控制机9上，实现安全壳11的内部压力测量和大气压测量功能。

流量测量单元通过连接导线分别与数据采集单元中的所有采集控制机9对应连接。

当安全壳整体泄漏率测量结束时，开始进行验证试验。将流量调节阀3、流量计4依次安装在安全壳11外适当的贯穿件上；开启流量调节阀3，按照试验要求调节卸出的空气流量，用流量计4测量验证试验流量。流量计4通过连接导线(rs485接口)将测得的验证试验流量实时传输至采集控制机9上，实现泄漏率验证功能。

采集控制机9通过网线与数据分析机10进行实时通讯，将试验测得的温度、湿度、压力、验证流量等数据传输至数据分析机10上，通过数据分析机10上内置的数据分析软件计算得到安全壳整体泄漏率，与验收准则相比较，判断安全壳整体密封性是否合格。

采集控制机9中内置有根据大型压水堆安全壳设计参数开发的数据采集软件，能够实时接收、显示、监测试验过程中的温度、湿度、压力、验证流量等参数，当数据异常或者通讯中断时报警提示。

数据分析机10中内置有根据美国ansi/ans56.8-2002标准、法国rcc-g88标准开发的安全壳整体密封性试验数据分析软件，能够实时接收采集控制机9传输过来的数据，选择美国ansi/ans56.8-2002标准或者法国rcc-g88标准分析计算得到安全壳整体泄漏率，判断其是否符合验收准则。

由压力变送器7、大气压力表8、引压管线6组成的压力测量单元，由流量调节阀3、流量计4组成的流量测量单元，由数据采集器5、采集控制机9组成数据采集单元，由数据分析机10组成的数据分析单元，皆一用一备。安全壳内测得的温度、湿度数据同时传输至所有的数据采集器5上。整套系统采用冗余设计，保障试验数据的连续性、可靠性。

数据采集单元可接收安全壳整体密封性试验模拟信号并传输至数据分析单元，或者将历史试验数据直接导入至数据分析机10中，按照对应的安全壳设计参数设定，即可分析计算模拟数据或历史试验数据，为安全壳整体密封性试验研究提供技术支持。

流量测量单元除了通过连接导线直接与采集控制机9对应连接，还可单独就地连接计算机直接测量，测量完成后将数据导入数据分析机10中内置的安全壳整体密封性试验数据分析软件上，进行泄漏率结果验证。

本实用新型可应用于不同堆型压水堆的安全壳整体密封性试验，根据相应的温度传感器1、湿度变送器2的布置方案在安全壳内布点，在采集控制机9中内置的数据采集软件上进行对应设置；同时根据相应的温度传感器1、湿度变送器2的自由容积系数方案在数据分析机10中内置的安全壳整体密封性试验数据分析软件上进行对应设置，即可测量不同堆型压水堆的安全壳整体泄漏率。

本实用新型的冗余设计还可通过在各测量单元与数据采集单元之间增加转接端子排，扩充测量设备数量，实现多套设备并列运行，可为新设备、新技术的应用提供技术支持。

本实用新型运行时可交流或者直流供电，提供不间断的移动直流电源，可实现厂房断电不间断运行功能。

本实用新型所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。