專利名稱：一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消氫試驗裝置，具體涉及一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，屬于核電試驗系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核電站安全殼內(nèi)發(fā)生事故后，釋放出大量氫氣，氫氣在安全殼內(nèi)迅速累積，濃度逐漸增大，采用非能動氫復(fù)合器(簡稱PAR)來消除氫氣，實現(xiàn)氫氣濃度控制。為了保證PAR在現(xiàn)場使用的安全性及有效性，需對PAR的消氫性能進行測試。在PAR性能驗證試驗過程中， PAR進、出口氫氣濃度、溫度以及進口風(fēng)速和環(huán)境氫氣濃度、環(huán)境氧氣濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力等參數(shù)均與PAR性能驗證相關(guān)，需精確測量，且為了保證測量的有效性，各參數(shù)測點需合理布置。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，該裝置能夠在對消氫裝置進行性能驗證試驗過程中，實時測量消氫裝置的進、出口氫氣濃度、溫度以及進口風(fēng)速和環(huán)境氫氣濃度、環(huán)境氧氣濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力等參數(shù)。
本發(fā)明的消氫試驗裝置包括罐體、檢測裝置、供氫裝置、供氧裝置和冷卻裝置，外圍設(shè)備為待測試的非能動氫復(fù)合器。
所述罐體由上封頭腔、上封頭、罐身、下封頭和下封頭腔組成，非能動氫復(fù)合器固定在 身的中心。
所述檢測裝置包括氫濃度分析儀、氧濃度分析儀、熱電偶、壓力變送器和風(fēng)速計。 為了固定檢測裝置，在罐身的外圓周上沿軸向均勻分布有三層或三層以上法蘭陣列，每層陣列上沿周向均勻分布有三個或三個以上法蘭，法蘭用來固定檢測裝置的管路或連接座。 在安裝檢測裝置中的各儀器前先確定測量點的位置
氫濃度測量點為了檢測PAR的消氫能力，在PAR進口處的中心位置和出口處的中心位置各設(shè)置一個氫濃度測量點；為了檢測罐體內(nèi)環(huán)境的氫濃度，分別在最上層法蘭陣列所在平面、最下層法蘭陣列所在平面及中間層法蘭陣列所在平面上各設(shè)置有三個氫濃度測量點，每層法蘭列陣上的三個氫濃度測量點的位置分別位于與PAR出口方向呈0°、90°和 180°的直線上。在每個氫濃度測量點處安裝一個氫濃度分析儀；氫濃度分析儀通過不銹 鋼管路固定在法蘭上。
氧濃度測量點氧濃度測量點在罐體內(nèi)隨機選??；在氧濃度測量點處安裝氧濃度分析儀；氧濃度分析儀通過不銹鋼管路固定在法蘭上。
溫度測量點溫度測量點的位置與氫濃度測量點的位置相同。在每個溫度測量點處安裝一個熱電偶，熱電偶通過連接座固定在法蘭上。
壓力測量點分別在最上層法蘭陣列所在平面、最下層法蘭陣列所在平面及中間層法蘭陣列所在平面上各設(shè)置有一個壓力測量點，壓力測量點的位置在上述三個平面上隨機選取；壓力變送器通過安裝座安裝在法蘭上，同時壓力變送器與固定在法蘭上的不銹鋼 管相通，將所述不銹鋼管延伸至罐體內(nèi)所選取的壓力測量點處，便可通過壓力變送器測量 所選取的壓力測量點處的壓力。
風(fēng)速測量點風(fēng)速測量點設(shè)置在非能動氫復(fù)合器進口處，在風(fēng)速測量點處安裝一 個風(fēng)速計，風(fēng)速計通過連接座固定在法蘭上。
所述供氫裝置包括環(huán)形管、五通管、進氣管道、氫氣罐和匯流排A。其中氫氣罐和匯 流排A布置在罐體外圍，環(huán)形管水平固定在罐體的下封頭腔內(nèi)。其具體連接關(guān)系為兩個或 兩個以上氫氣罐并聯(lián)在匯流排A上，匯流排A通過進氣管道與位于環(huán)形管中心的五通管連 接。所述五通管包括一個進氣口和四個出氣口，進氣口為五通管中心線上的豎直通口，出氣 口為均勻分布在進氣口外圓周的水平通口。五通管的進氣口與進氣管道貫通，四個出氣口 分別與環(huán)形管貫通。環(huán)形管的上表面均勻分布有兩個或兩個以上透氣孔，保證環(huán)形管上透 氣孔的面積和與進氣管道的橫截面面積相等。在下封頭腔的外圓周加工有配液口，配液口 的水平高度大于環(huán)形管上表面的水平高度，在下封頭腔的底部加工有排液口。
所述供氧裝置包括輸氣管道、氧氣罐和匯流排B。氧氣罐和匯流排B布置在罐體外 圍，兩個或兩個以上氧氣罐并聯(lián)在匯流排上，匯流排通過輸氣管道與罐體相貫通，從而為試 驗裝置中的氫氧反應(yīng)提供所需的氧氣。
所述冷卻裝置包括兩個或兩個以上冷凝管，冷凝管在罐體的外圓周均勻分布。冷 凝管的頂部焊接在上封頭上，底部焊接在罐身下邊緣或下封頭上，冷凝管底部的拐角大于 或等于90°。冷凝管的材料選用內(nèi)襯不銹鋼。為了便于對冷凝管的控制，在每個冷凝管上 均安裝有蝶閥。
本發(fā)明的工作原理為試驗前，向下封頭腔內(nèi)注水，使供氫裝置中的供氫管浸沒在 水中。通過供氫裝置向罐體內(nèi)通入氫氣，當(dāng)罐體內(nèi)的氫氣濃度達到設(shè)定值后，向罐體內(nèi)通入 氧氣，并調(diào)節(jié)氫氣和氧氣的流量，使氫氧濃度維持在所設(shè)定的濃度范圍內(nèi)，此時PAR開始工 作，打開冷凝管上的蝶閥，使冷凝管處于貫通狀態(tài)。通過檢測裝置中的儀器便可實時檢測 PAR在進行消氫反應(yīng)PAR進、出口氫氣濃度、PAR溫度以及進口風(fēng)速和環(huán)境氫氣濃度、環(huán)境氧 氣濃度、環(huán)境溫度和環(huán)境壓力等參數(shù)。
有益效果
(I)本發(fā)明通過對各參數(shù)測量點的合理布置，使該裝置能夠精確有效的實時檢測 消氫裝置性能驗證試驗過程中PAR進、出口氫氣濃度、PAR溫度以及進口風(fēng)速和環(huán)境氫氣濃 度、環(huán)境氧氣濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力，為消氫裝置在核電站的現(xiàn)場運用提供有效的參考 數(shù)據(jù)；
(2)通過環(huán)形管上表面均勻分布的透氣孔向罐體內(nèi)提供氫氣，保證氫氣能夠均勻 擴散；同時環(huán)形管上透氣孔的面積和與進氣管道的橫截面面積相等，防止氣體在進氣管道 內(nèi)堆積；
(3)在本裝置中，供氫用的環(huán)形管淹沒在水中，從而使氫氣從水中擴散出來，增加 裝置的安全性能。采用該方式供氫危險系數(shù)低、能耗低。
(4)本發(fā)明中的冷卻裝置無需借助外界的冷卻介質(zhì)，也無需較多的人為控制，直接 通過罐體內(nèi)部冷熱空氣的相互流通來達到冷卻效果；結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果好，無能耗；
( 5 )冷卻裝置中，在每個冷凝管上均安裝有蝶閥，可對每個冷凝管進行單獨控制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中測量點在各層法蘭上的布局示意圖3為環(huán)形管的俯視圖。
其中1-上封頭腔，2-上封頭，3-罐身，4-下封頭，5-下封頭腔，6-環(huán)形管，7-配 液口，8-排液口，9-冷凝管，10-蝶閥，11-五通管。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
本實施例提供一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，并將該裝置運用在PAR的 消氫性能驗證試驗中。如圖1所示，該裝置包括罐體、檢測裝置、供氫裝置、供氧裝置和冷卻 裝置，外圍設(shè)備為待試驗的PAR。所述罐體由上封頭腔1、上封頭2、罐身3、下封頭4和下封 頭腔5組成，在本實施例中，PAR固定在罐身3的中間位置。
所述檢測裝置包括氫濃度分析儀、氧濃度分析儀、熱電偶、壓力變送器和風(fēng)速計。 為了固定檢測裝置，在罐身3的外圓周上沿軸向均勻分布有五層法蘭陣列，從上往下依次 為A層、B層、C層、D層、E層和F層，每層陣列上沿周向均勻分布有六個法蘭，法蘭用來固 定各測量點的管道或連接座。
各測量點的具體位置如圖2所示
氫濃度測量點本實施例中共設(shè)置了十一個氫濃度測量點，在PAR進口處的中心 位置和出口處的中心位置各設(shè)置一個氫濃度測量點；分別在A層法蘭陣列所在平面、F層法 蘭陣列所在平面及C層法蘭陣列所在平面上各設(shè)置有三個氫濃度測量點，每層法蘭列陣上 的三個氫濃度測量點的位置分別位于與PAR出口方向呈0°、90°和180°的直線上。在上 述每個氫濃度測量點處固定一個氫濃度分析儀，所述每個氫濃度分析儀均通過不銹鋼管道 固定在與之相近且的法蘭上。
氧濃度測量點氧濃度測量點用于監(jiān)控罐體中的氧濃度，以便及時補充氧氣。氧濃 度測量點在罐體內(nèi)隨即選取，本實施例中在D層法蘭陣列所在平面上設(shè)置了一個氧濃度測 量點，在氧濃度測量點處安裝氧濃度分析儀，氧濃度分析儀均通過不銹鋼管道固定在與之 相近的法蘭上。
溫度測量點本實施例中共設(shè)置了十一個溫度測量點，其位置與氫濃度測量點的 位置相同。在每個溫度測量點處固定一個熱電偶，將每個熱電偶的連接座固定在與之相近 的法蘭上。
壓力測量點分別在A層法蘭陣列所在平面、F層法蘭陣列所在平面及C層法蘭陣 列所在平面上各設(shè)置有一個壓力測量點，壓力測量點的位置在上述三個平面上隨即選取。 在與每個壓力測量點相近的法蘭上通過安裝座固定一個壓力變送器，壓力變送器與固定在 法蘭上的不銹鋼管相通，將所述不銹鋼管延伸到罐體內(nèi)部至所選取的壓力測量點處。
風(fēng)速測量點風(fēng)速測量點設(shè)置在PAR進口處。在風(fēng)速測量點處固定一個風(fēng)速計，將 風(fēng)速計通過其連接座固定在與之相近的法蘭上。
所述供氫裝置包括環(huán)形管6、五通管11、進氣管道、氫氣罐和匯流排A。其中氫氣罐和匯流排A布置在罐體外圍，環(huán)形管6水平固定在罐體的下封頭腔5內(nèi)。其具體連接關(guān)系 為兩個或兩個以上氫氣罐并聯(lián)在匯流排A上，匯流排A通過進氣管道與位于環(huán)形管6中心 的五通管連接。所述五通管11包括一個進氣口和四個出氣口，進氣口為五通管11中心線上 的豎直通口，出氣口為均勻分布在進氣口外圓周的水平通口，如圖3所示。五通管11的進 氣口與進氣管道貫通，四個出氣口分別與環(huán)形管6貫通。環(huán)形管6的上表面均勻分布有兩 個或兩個以上透氣孔，保證環(huán)形管6上透氣孔的面積和與進氣管道的橫截面面積相等。在 下封頭腔5的外圓周加工有配液口 7，配液口的位置高于環(huán)形管上表面，在下封頭腔5的底 部加工有排液口 8。
所述供氧裝置包括輸氣管道、氧氣罐和匯流排B。氧氣罐和匯流排B布置在罐體外 圍，兩個或兩個以上氧氣罐并聯(lián)在匯流排上，匯流排通過輸氣管道與罐體相貫通，從而為試 驗裝置中的氫氧反應(yīng)提供所需的氧氣。
所述冷卻裝置包括兩個或兩個以上冷凝管9，冷凝管9在罐體的外圓周均勻分布。 冷凝管9的頂部焊接在上封頭2上，底部焊接在罐身3下邊緣或下封頭4上，冷凝管9底部 的拐角大于或等于90°。冷凝管9的材料選用內(nèi)襯不銹鋼，為了便于對冷凝管9的控制，在 每個冷凝管9上均安裝有蝶閥10。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，其特征在于，包括罐體、檢測裝置、供氫裝置、供氧裝置和冷卻裝置；外圍設(shè)備為待測試的非能動氫復(fù)合器； 所述罐體由上封頭腔(I)、上封頭(2 )、罐身(3 )、下封頭(4 )和下封頭腔(5 )組成；非能動氫復(fù)合器固定在罐身(3)的中心； 所述檢測裝置包括氫濃度分析儀、氧濃度分析儀、熱電偶、壓力變送器和風(fēng)速計；為了固定檢測裝置，在罐身(3)的外圓周上沿軸向均勻分布有三層或三層以上法蘭陣列，每層陣列上沿周向均勻分布有三個或三個以上法蘭；法蘭用來固定檢測裝置的管路或連接座，在安裝檢測裝置中的各儀器前先確定測量點的位置 氫濃度測量點在非能動氫復(fù)合器進口處的中心位置和出口處的中心位置各設(shè)置一個氫濃度測量點；分別在最上層法蘭陣列所在平面、最下層法蘭陣列所在平面及中間層法蘭陣列所在平面上各設(shè)置有三個氫濃度測量點，所述每層中三個氫濃度測量點分別位于與非能動氫復(fù)合器出口方向呈0°、90°和180°的直線上；在每個氫濃度測量點處安裝一個氫濃度分析儀；氫濃度分析儀通過不銹鋼管路固定在法蘭上； 氧濃度測量點氧濃度測量點在罐體內(nèi)隨機選取，在氧濃度測量點處安裝氧濃度分析儀，氧濃度分析儀通過不銹鋼管路固定在法蘭上； 溫度測量點溫度測量點的位置與氫濃度測量點的位置相同，在每個溫度測量點處安裝一個熱電偶，熱電偶通過連接座固定在法蘭上； 壓力測量點分別在最上層法蘭陣列所在平面、最下層法蘭陣列所在平面及中間層法蘭陣列所在平面上各設(shè)置有一個壓力測量點，壓力測量點的位置在上述三個平面上隨機選??；壓力變送器通過安裝座安裝在法蘭上，同時壓力變送器與固定在法蘭上的不銹鋼管相通，將所述不銹鋼管延伸至罐體內(nèi)所選取的壓力測量點處； 風(fēng)速測量點風(fēng)速測量點設(shè)置在非能動氫復(fù)合器進口處，在風(fēng)速測量點處安裝一個風(fēng)速計，風(fēng)速計通過連接座固定在法蘭上； 所述供氫裝置包括環(huán)形管(6)、五通管(11)、進氣管道、氫氣罐和匯流排A ;其中氫氣罐和匯流排A布置在罐體外圍，環(huán)形管(6)水平固定在罐體的下封頭腔(5)內(nèi)；其具體連接關(guān)系為兩個或兩個以上氫氣罐并聯(lián)在匯流排A上，匯流排A通過進氣管道與位于環(huán)形管(6)中心的五通管(11)連接；所述五通管(11)包括一個進氣口和四個出氣口，進氣口為五通管(11)中心線上的豎直通口，出氣口為均勻分布在進氣口外圓周的水平通口 ；五通管(11)的進氣口與進氣管道貫通，四個出氣口分別與環(huán)形管(6)貫通；環(huán)形管(6)的上表面均勻分布有兩個或兩個以上透氣孔； 所述供氧裝置包括輸氣管道、氧氣罐和匯流排B ;氧氣罐和匯流排B布置在罐體外圍，兩個或兩個以上氧氣罐并聯(lián)在匯流排上，匯流排通過輸氣管道與罐體相貫通； 所述冷卻裝置包括兩個或兩個以上冷凝管(9)，冷凝管(9)在罐體的外圓周均勻分布；冷凝管(9 )的頂部焊接在上封頭(2 )上，底部焊接在罐身(3 )下邊緣或下封頭(4)上，冷凝管(9)底部的拐角大于或等于90°。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，其特征在于，所述環(huán)形管(6)上透氣孔的面積和與進氣管道的橫截面面積相等。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，其特征在于，在所述下封頭腔(5)的外圓周加工有配液口(7)，在下封頭腔(5)的底部加工有排液口(8)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，其特征在于，所述配液口(7)的水平高度大于環(huán)形管(6)上表面水平高度。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，其特征在于，在每個冷凝管(9 )上均安裝有蝶閥(10 )。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有實時檢測性能的消氫試驗裝置，該裝置能夠在對消氫裝置進行性能驗證試驗過程中，實時測量消氫裝置的進、出口氫氣濃度、溫度以及進口風(fēng)速和環(huán)境氫氣濃度、環(huán)境氧氣濃度、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力等參數(shù)，從而為消氫裝置在現(xiàn)場的運用提供有效的參考。本發(fā)明的消氫試驗裝置包括罐體、檢測裝置、供氫裝置、供氧裝置和冷卻裝置。供氫裝置和供氧裝置分別為罐體內(nèi)的消氫裝置提供所需的氫氣和氧氣。所述檢測裝置包括氫濃度分析儀、氧濃度分析儀、熱電偶、壓力變送器和風(fēng)速計。檢測裝置中的各儀器通過路或連接座固定在罐身外圓周的法蘭上，在本發(fā)明中通過合理布置各測量點的位置，以保證檢測數(shù)據(jù)的有效性。
文檔編號G01D21/00GK102997961SQ20121052555
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者陶志勇, 張彬, 姜韶堃, 趙寧, 朱敏 申請人:中國船舶重工集團公司第七一八研究所