一种HTR-PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种HTR

【技术实现步骤摘要】
一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统


[0001]本专利技术属于管道健康监测系统
，具体涉及一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统。

技术介绍

[0002]球床式高温气冷堆(HTR
‑
PM)采用化学惰性和热工性能好的氦气为冷却剂，以全陶瓷型包覆颗粒为燃料球，用耐高温的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，单堆燃料球数量可达几十万颗，燃料球直径约60mm。燃料球一般由堆芯顶部连续装入堆芯后，经燃料装卸系统实现燃料球反应性卸料、燃料球循环等功能，平衡工况下可实现堆芯燃料球12000个/天/堆的快速循环以及小于等于56.5mm直径的碎球分选，且计数率与分选准确率需达到99.99％，在发生燃料球卡球或碎球工况时，可于拆卸端采用专门设备对卡球进行清理。因此，燃料卸料系统是HTR
‑
PM重要的组成系统，快速获悉碎球状态及卡球位置可提高系统稳定性。
[0003]高温气冷堆现采用过球器对燃料球的通过性进行检测，当燃料球通过固定位置的过球器时，基于涡流原理将对平衡状态的阻抗产生影响，当超过设定阈值时过球器判断燃料球已通过该位置。但燃料装卸系统球路管段较长，有限的过球器对位置判断无法较为精确判断卡球位置，另外，涡流阻抗值将受到管道内介质温度的影响，过球准确性及稳定性较低。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，用于实时监测HTR<br/>‑
PM燃料卸料系统球路管道内燃料球的状态，提高燃料球在球路管道中定位的准确性和稳定性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所述一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，包括第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器、第二屏蔽段换能器和多通道声发射检测仪，所述第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器、第二屏蔽段换能器与多通道声发射检测仪电连接；所述第一非屏蔽段换能器和第二非屏蔽段换能器分别固定在非屏蔽段燃料卸料系统管道管件的上游和下游；所述第一屏蔽段换能器和第二屏蔽段换能器分别固定在燃料卸料系统管道管件的上游和下游。
[0006]进一步的，第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器，所述第一屏蔽段换能器和第二屏蔽段换能器结构相同。
[0007]进一步的，第一屏蔽段换能器和第二屏蔽段换能器为套筒结构。
[0008]进一步的，第一屏蔽段换能器包括第一屏蔽段换能器的压电晶片部分、第一屏蔽段换能器的套筒部分和第一屏蔽段换能器的波导杆部分，所述第一屏蔽段换能器的压电晶片部分与第一屏蔽段换能器的波导杆部分接触，且不与第一屏蔽段换能器的套筒部分接触；所述第一屏蔽段换能器的波导杆部分设置在第一屏蔽段换能器的套筒部分内。
[0009]进一步的，波导管套筒和波导管内部填充有吸声材料。
[0010]进一步的，第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器和通过第二屏蔽段换能器通过连接线连接至同一个多通道声发射检测仪。
[0011]进一步的，第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器和通过第二屏蔽段换能器均焊接在燃料卸料系统管道外壁。
[0012]基于上述的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统的监测方法，包括以下步骤：
[0013]在燃料卸料系统管道内自上而下滚动过程中，连通第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器和第二屏蔽段换能器采集声音信号，所述声音信号经多通道声发射检测仪调校屏蔽干扰波形后，得到各换能器采集到的特征波形，根据第一非屏蔽段换能器、第二非屏蔽段换能器、第一屏蔽段换能器和第二屏蔽段换能器是否采集到特征波形，以及采集到的特征波形判断是否发生卡球以及是否出现碎球，若发生卡球，判断卡球位置。
[0014]进一步的，通过对比分析各换能器的波形特征，判断燃料球碎球尺寸。
[0015]进一步的，波形特征为频率和/或幅值。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0017]本专利技术提供的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，可长期持续监测燃料装卸系统球路管道内燃料球的状态，并可对燃料球的流动轨迹进行跟踪与定位。当燃料球处于正常工况，即不存在碎球或卡球时，燃料球碰撞燃料装卸管道内壁，换能器所收集的时域声信号几乎为不变量，该声信号的频谱与幅值响应为某一固定阈值，若存在碎球与卡球工况时，该时域声信号将发生变化，且偏离正常阈值，且换能器接收的声信号不受管道内介质温度的影响，因此可通过布置在管路中不同位置的换能器接收到的信号来判断燃料球的位置，并判断是否出现碎球与卡球工况。
[0018]进一步，在燃料装卸系统球路管道上合理布置换能器，多次采集正常工况声发射信号并开展机器学习或者人工统计，将正常工况各通道频谱与幅值响应的阈值限定在某一确定范围，在发生卡球工况时，卡球位置下游的换能器不能正常接收声发射信号，触发阈值报警，并可通过报警与未报警的换能器所在位置，确定卡球管段的大致范围。
[0019]进一步，燃料球在两换能器之间管段滚动，通过距离某一侧换能器声音时域信号的响应时长、幅值等参数判断燃料球运动的轨迹。
[0020]进一步，在发生碎球工况时，距离碎球位置最近的换能器接收的声发射信号幅值响应将接远远大于正常工况的幅值，其也将触发该处换能器的阈值报警，工作人员结合报警换能器的位置判断可能发生碎球并堆积的位置。
[0021]进一步，在发生碎球工况时，可通过信号特征综合分析判断燃料球碎球的大致尺寸。
[0022]本专利技术所述的的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测方法，利用换能器采集声音信号，通过各个换能器是否能采集到了声音信号，以及采集到的声音信号特征，可长期持续监测燃料装卸系统球路管道内燃料球的状态，并可对燃料球的流动轨迹进行跟踪与定位，并判断燃料球是否处于正常工况。
附图说明
[0023]图1为一种HTR
‑
PM燃料卸料管道燃料球声发射定位系统透视图；
[0024]图2为一种HTR
‑
PM燃料卸料管道燃料球声发射定位系统主视图；
[0025]图3为一种HTR
‑
PM燃料卸料管道燃料球声发射定位系统左视图；
[0026]图4为一种HTR
‑
PM燃料卸料管道燃料球声发射定位系统俯视图；
[0027]图5为屏蔽段波导杆换能器透视图；
[0028]图6为屏蔽段波导杆换能器主视图；
[0029]图7为屏蔽段波导杆换能器左视图；
[0030]图8为工况(1)检测波形一实施例的波形示意图；
[0031]图9为工况(2)检测波形一实施例的波形示意图；
[0032]图10为工况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，其特征在于，包括第一非屏蔽段换能器(2)、第二非屏蔽段换能器(4)、第一屏蔽段换能器(7)、第二屏蔽段换能器(8)和多通道声发射检测仪(9)，所述第一非屏蔽段换能器(2)、第二非屏蔽段换能器(4)、第一屏蔽段换能器(7)、第二屏蔽段换能器(8)与多通道声发射检测仪(9)电连接；所述第一非屏蔽段换能器(2)和第二非屏蔽段换能器(4)分别固定在非屏蔽段燃料卸料系统管道管件(3)的上游和下游；所述第一屏蔽段换能器(7)和第二屏蔽段换能器(8)分别固定在燃料卸料系统管道管件(6)的上游和下游。2.根据权利要求1所述的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，其特征在于，所述第一非屏蔽段换能器(2)、第二非屏蔽段换能器(4)，所述第一屏蔽段换能器(7)和第二屏蔽段换能器(8)结构相同。3.根据权利要求1所述的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，其特征在于，所述第一屏蔽段换能器(7)和第二屏蔽段换能器(8)为套筒结构。4.根据权利要求1或3所述的一种HTR
‑
PM燃料卸料系统球路管道健康监测系统，其特征在于，第一屏蔽段换能器(7)包括第一屏蔽段换能器的压电晶片部分(7
‑
1)、第一屏蔽段换能器的套筒部分(7
‑
2)和第一屏蔽段换能器的波导杆部分(7
‑
3)，所述第一屏蔽段换能器的压电晶片部分(7
‑
1)与第一屏蔽段换能器的波导杆部分(7
‑
3)接触，且不与第一屏蔽段换能器的套筒部分(7
‑
2)接触；所述第一屏蔽段换能器的波导杆部分(7
‑
3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，王飞，韩传高，马晓珑，张寅，张赓，汪宁宁，朱芮颍，徐安，朱煜，贾晶晶，孙海漩，李铮，毕凌云，马刚，余淑梅，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：