利用核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备定量定位检漏方法技术

本发明专利技术公开了一种利用核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备定量定位检漏方法，设备由上游至下游依次包括空气、氦气源、空气分配器、注射器、气体分配器，还包括用于吹扫的扩散器、用于抽气采集气体的采样工具架和质谱仪、对质谱仪数据进行分析/对环境进行控制的控制柜、实现人机互动的电脑，本设备可安全准确采集分析气体含量及含量变化，根据检漏方法能够计算出漏点个数与位置，可以极大的减少漏检时间，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核电检测领域，特别涉及一种核蒸发器传热管氦质谱检漏设备及定量定位方法。
技术介绍
泄漏检查方法多种多样，比较常用的有气泡检漏、压力变化检漏、卤素检漏、氦质谱检漏、渗透和化学示踪物检漏等。针对某些部件，特别是常见的阀门、管道、焊缝等的泄漏检查方法在相关技术标准和专业资料都已有详细介绍。为了核电站的安全和经济运行，研究满足蒸汽发生器传热管泄漏检查要求的合适方法就十分迫切和必要。传热管氦检漏采用吸枪法，现有吸枪法是一种半定量的方法，只可用以检测泄漏，不能作定量用，也无法检测到漏点的位置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够检测出漏点位置以及漏量的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备,其包括一次侧系统和二次侧系统、人机交互系统；所述一次侧系统包括提供空气的第一注射柜、与所述第一注射柜相连通的扩散器、用于将传热管内气体抽出的抽气部、用于检测所述抽出气体的质谱仪、对质谱仪的数据进行采集的采集卡，所述抽气部包括爬行器、所述爬行器相连接的采样工具架；所述二次侧系统包括空气源、氦气源、用于对空气源所提供空气进行分配的空气分配器、用于将空气分配器提供的空气与氦气源提供的氦气混合后形成的混合气体输出的第二注射柜、将第二注射柜输出的混合气体进行分配的气体分配器、分别用于密封蒸汽发生器二次侧人孔/眼孔以及手孔的人孔法兰盖板/眼孔法兰盖板以及手孔法兰盖板、安装于所述眼孔法兰盖板上且与气体分配器相连接的外侧接头、安装于所述人孔法兰盖板上的测量接头、用于测量二次侧氦气浓度/压力的测量箱；人机交互系统包括对采集卡所采集数据进行分析/对一次环境进行监控的控制柜、实现对控制柜进行控制的电脑。优化的，所述扩散器包括与蒸汽发生器人孔匹配且用于封堵人孔的盖板、固定在所述盖板上的安装座、小端连接在所述安装座上的锥形罩体、穿设于所述安装座内且尾端与空气注射柜的输气管相连接的接管，所述锥形罩体的大端上开设有均匀分布的漏气孔。优化的，二次侧系统还包括用于测量二次侧内气体物理状态的温度测量组件和湿度测量组件、安装于所述人孔法兰盖板上的循环气体接头、连接于所述气体分配器和循环气体接头之间用于搅动二次侧内气体的循环泵，温度测量组件包括安装于所述手孔法兰盖板上的探针接头、安装于所述探针接头上且与所述测量箱相连接的温度探针，所述循环气体接头上连接有连接管，所述连接管一端与所述循环气体接头连接另一端位于蒸汽发生器内侧顶部。优化的，所述第一注射柜设有空气入口接管、空气出口接管、第一氦气注入接管、氦气取样试管、第一流量计；第二注射柜设有空气注入接管、第二氦气注入接管、混合气体出口接管、压力测量接管、流量控制器、第二流量计。优化的，检漏设备还包括在现场测试前进行模拟测试的模拟系统，模拟系统包括机械模拟部以及能够输出质谱仪示数、吹扫速度、二次侧压力、二次侧温度、吸枪温度、二次侧上部露点温度、二次侧下部露点温度、注入压缩空气湿度、二次侧上部氦浓度、二次侧下部氦浓度信号的电信号模拟部，所述机械模拟部包括管板测试组件以及传热管测试组件，所述管板测试组件包括管板以及用于支撑所述管板的支撑腿，所述传热管测试组件包括支撑块、标准漏孔、安装于所述支撑块上的且开设有多个模拟孔的传热管、用于连接所述标准漏孔与所述传热管且使漏出气体恰好从所述传热管的内壁渗出的连接件。优化的，所述连接件包括拼合后具有与所述传热管外壁相匹配的柱形孔的接口和法兰、垫设于所述接口与所述传热管之间的第一密封垫、用于将所述标准漏孔夹紧并固定在所述接口上的卡箍，所述卡箍内设有环状卡槽，环状卡槽与所述标准漏孔上的固定环密封卡接，所述接口上开设有与所述标准漏孔相匹配的安装孔，所述标准漏孔插设于所述安装孔内。优化的，所述采样工具架包括上安装架、安装于所述上安装架上用于将被采样气体送入质谱仪的吸枪，所述上安装架上设有多个与抽气设备相连接的吸孔，所述吸枪安装于所述吸孔内，所述上安装架的上端面设有第二密封垫，所述第二密封垫开设有与所述吸孔相对应的开口。本专利技术还提供了一种能够检测出漏点位置以及漏量的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏方法，蒸汽发生器管板、传热管及其两者的连接焊缝将蒸汽发生器分为一次侧和二次侧，漏点定位定量方法包括以下步骤：步骤一、对二次侧进行干燥；步骤二、对二次侧进行隔离；步骤三、对二次侧充含示踪氦气的混合气体至一定压力，氦气浓度高于10％；步骤四、定位：利用搭载有质谱仪吸枪且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，当二次侧压力和氦气浓度确定的情况下，漏点的漏率是确定的，当传热管存在一个漏点时，漏点上风向的气流中的氦气浓度为纯净空气中的氦本底，漏点下风向至管口的气流中由于混合了二次侧漏进的氦气，氦气浓度就会升高，当传热管存在n个不同高度的漏点时，n个漏点将传热管分成n+1段，每段气流中的氦气浓度都不一样，气流每流经一个漏点就将该漏点漏到一次侧得氦气带走，传热管气流中的氦气浓度就产生一次跃升，在传热管口处以恒定的抽速Q0吸走管内的气体，当恒定抽速由Q0变为Q1时，传热管口的氦气浓度也会随之变化，抽速由小变大，氦气浓度降低，抽速由大变小，氦气浓度升高，抽速改变引起的氦气浓度变化不是立即产生的，期间会有一个变化过程，当存在一个漏点时，会有一个浓度变化台阶；当存在n个漏点时，就会存在n个浓度变化台阶，从质谱仪测得的浓度变化台阶曲线可以判断漏点的数量，并且可以得到每个漏点从抽速改变到该漏点引起浓度变化台阶之间的时间，已知传热管的横截面积S，通过改变两次抽速Q0→Q1和Q1→Q2，分别得到每个漏点对应两次抽速改变对应的浓度变化台阶响应时间t1和t2，针对每个漏点，均可根据公式②：以上公式①为检测系统的响应时间，即从吸枪口氦气浓度变化到引起质谱仪示数变化所需的时间，算得漏点的近似高度H，漏点位置不同时改变抽速Q,测得的响应时间t就不同，其中：Q为工具架吸枪的抽速，Q1为抽速1，Q2为抽速2；t1为抽速1时泄漏信号的响应时间；t2为抽速2时泄漏信号的响应时间；S为传热管的截面积；T为传热管中气体的温度；步骤五、定量：利用搭载有质谱仪吸枪且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，当传热管不存在漏点时，抽气工具架抽出的气体为纯净空气，质谱仪示数Sair为纯净空气中的氦气本底；当传热管存在漏点时，在一、...

【技术保护点】
一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备,其包括一次侧系统和二次侧系统、人机交互系统；所述一次侧系统包括提供空气的第一注射柜、与所述第一注射柜相连通的扩散器、用于将传热管内气体抽出的抽气部、用于检测所述抽出气体的质谱仪、对质谱仪的数据进行采集的采集卡，所述抽气部包括爬行器、所述爬行器相连接的采样工具架；所述二次侧系统包括空气源、氦气源、用于对空气源所提供空气进行分配的空气分配器、用于将空气分配器提供的空气与氦气源提供的氦气混合后形成的混合气体输出的第二注射柜、将第二注射柜输出的混合气体进行分配的气体分配器、分别用于密封蒸汽发生器二次侧人孔/眼孔以及手孔的人孔法兰盖板/眼孔法兰盖板以及手孔法兰盖板、安装于所述眼孔法兰盖板上且与气体分配器相连接的外侧接头、安装于所述人孔法兰盖板上的测量接头、用于测量二次侧氦气浓度/压力的测量箱；人机交互系统包括对采集卡所采集数据进行分析/对一次环境进行监控的控制柜、实现对控制柜进行控制的电脑。

【技术特征摘要】
1.一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备,其包括一次侧系统和二次侧
系统、人机交互系统；
所述一次侧系统包括提供空气的第一注射柜、与所述第一注射柜相连通的
扩散器、用于将传热管内气体抽出的抽气部、用于检测所述抽出气体的质谱仪、
对质谱仪的数据进行采集的采集卡，所述抽气部包括爬行器、所述爬行器相连
接的采样工具架；
所述二次侧系统包括空气源、氦气源、用于对空气源所提供空气进行分配
的空气分配器、用于将空气分配器提供的空气与氦气源提供的氦气混合后形成
的混合气体输出的第二注射柜、将第二注射柜输出的混合气体进行分配的气体
分配器、分别用于密封蒸汽发生器二次侧人孔/眼孔以及手孔的人孔法兰盖板/
眼孔法兰盖板以及手孔法兰盖板、安装于所述眼孔法兰盖板上且与气体分配器
相连接的外侧接头、安装于所述人孔法兰盖板上的测量接头、用于测量二次侧
氦气浓度/压力的测量箱；
人机交互系统包括对采集卡所采集数据进行分析/对一次环境进行监控的
控制柜、实现对控制柜进行控制的电脑。
2.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：所述扩散器包括与蒸汽发生器人孔匹配且用于封堵人孔的盖板、固定在所
述盖板上的安装座、小端连接在所述安装座上的锥形罩体、穿设于所述安装座
内且尾端与空气注射柜的输气管相连接的接管，所述锥形罩体的大端上开设有
均匀分布的漏气孔。
3.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：二次侧系统还包括用于测量二次侧内气体物理状态的温度测量组件和湿度
测量组件、安装于所述人孔法兰盖板上的循环气体接头、连接于所述气体分配
器和循环气体接头之间用于搅动二次侧内气体的循环泵，温度测量组件包括安
装于所述手孔法兰盖板上的探针接头、安装于所述探针接头上且与所述测量箱
相连接的温度探针，所述循环气体接头上连接有连接管，所述连接管一端与所
述循环气体接头连接另一端位于蒸汽发生器内侧顶部。
4.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：所述第一注射柜设有空气入口接管、空气出口接管、第一氦气注入接管、
氦气取样试管、第一流量计；第二注射柜设有空气注入接管、第二氦气注入接
管、混合气体出口接管、压力测量接管、流量控制器、第二流量计。
5.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：检漏设备还包括在现场测试前进行模拟测试的模拟系统，模拟系统包括机
械模拟部以及能够输出质谱仪示数、吹扫速度、二次侧压力、二次侧温度、吸
枪温度、二次侧上部露点温度、二次侧下部露点温度、注入压缩空气湿度、二
次侧上部氦浓度、二次侧下部氦浓度信号的电信号模拟部，所述机械模拟部包
括管板测试组件以及传热管测试组件，所述管板测试组件包括管板以及用于支
撑所述管板的支撑腿，所述传热管测试组件包括支撑块、标准漏孔、安装于所
述支撑块上的且开设有多个模拟孔的传热管、用于连接所述标准漏孔与所述传
热管且使漏出气体恰好从所述传热管的内壁渗出的连接件。
6.根据权利要求5所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：所述连接件包括拼合后具有与所述传热管外壁相匹配的柱形孔的接口和法
兰、垫设于所述接口与所述传热管之间的第一密封垫、用于将所述标准漏孔夹
紧并固定在所述接口上的卡箍，所述卡箍内设有环状卡槽，环状卡槽与所述标
准漏孔上的固定环密封卡接，所述接口上开设有与所述标准漏孔相匹配的安装
孔，所述标准漏孔插设于所述安装孔内。
7.根据权利要求1所述的核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备，其特征在
于：所述采样工具架包括上安装架、安装于所述上安装架上用于将被采样气体
送入质谱仪的吸枪，所述上安装架上设有多个与抽气设备相连接的吸孔，所述
吸枪安装于所述吸孔内，所述上安装架的上端面设有第二密封垫，所述第二密
封垫开设有与所述吸孔相对应的开口。
8.一种利用上述任一种核蒸汽发生器传热管氦质谱检漏设备定位定量检漏
方法，蒸汽发生器管板、传热管及其两者的连接焊缝将蒸汽发生器分为一次侧
和二次侧，其特征在于，漏点定位定量方法包括以下步骤：步骤一、对二次侧
进行干燥；步骤二、对二次侧进行隔离；步骤三、对二次侧充含示踪氦气的混
合气体至一定压力，氦气浓度高于10％；步骤四、定位：利用搭载有质谱仪吸枪
且与传热管一端密封连接的抽气工具架对传热管进行抽气，当二次侧压力和氦
气浓度确定的情况下，漏点的漏率是确定的，当传热管存在一个漏点时，漏点
上风向的气流中的氦气浓度为纯净空气中的氦本底，漏点下风向至管口的气流
中由于混合了二次侧漏进的氦气，氦气浓度就会升高，当传热管存在n个不同
高度的漏点时，n个漏点将传热管分成n+1段，每段气流中的氦气浓度都不一样，
气流每流经一个漏点就将该漏点漏到一次侧得氦气带走，传热管气流中的氦气
浓度就产生一次跃升，在传热管口处以恒定的抽速Q0吸走管内的气体，当恒定

\t抽速由Q0变为Q1时，传热管口的氦气浓度也会随之变化，抽速由小变大，氦气
浓度降低，抽速由大变小，氦气浓度升高，抽速改变引起的氦气浓度变化不是
立即产生的，期间会有一个变化过程，当存在一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，张红星，王金龙，张伟，黄屹峰，李明，林忠元，马官兵，吴健荣，江小勇，严志刚，眭霄翔，高建民，张铁辉，李术鸿，陈文卿，
申请(专利权)人：中广核检测技术有限公司，苏州热工研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44