核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法与流程

1.本发明属于核电站安全壳密封性试验领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法。


背景技术：

2.机械贯穿件是用于机械管道穿过安全壳时与安全壳的接口。请参阅图1，一般安全壳机械贯穿件由贯穿件、贯穿件隔离阀v1、v2、贯穿件隔离阀密封性试验阀v3构成。需要说明的是，图1中仅示出了一个贯穿件，但实际核电机组有50～100个贯穿件。
3.ctt(containment test，安全壳试验)用于模拟验证安全壳在大破口失水(loca)事故条件下的密封能力，对于保障核电厂的运行有非常重要的意义，在机组建设阶段和机组运行阶段均需要进行ctt试验。ctt试验期间，需要向安全壳内充入压缩空气至设计压力(例如cpr1000机组的4.3bar.g)，并测量安全壳的泄漏。
4.安全壳的主要泄漏点为机械贯穿件阀门、机械贯穿件裂纹、电气贯穿件、钢内衬等。若ctt期间安全壳泄漏率超标，则需要暂停试验，进行ctt试验查漏。自20世纪70年代以来，ctt试验查漏均是由人工到安全壳外部的贯穿件隔离阀附近(即图1中的v1处)进行泄漏检查，检查方法一般为人工耳朵听音的方式，检查管道、阀门是否存在泄漏，也可在压力较低的时候，试验人员进入安全壳听音检查，查看是否存在泄漏。现有人工听音检查的基本流程如图2所示。
5.但是，现有的人工听音检查方法至少存在以下问题：
6.1)若在安全壳外围听音，则容易被外界环境中的噪声源(例如泵、阀门、管线流体噪声)干扰；
7.2)若在低压力平台(图2中的第二步)进入安全壳听音检查，则存在特种作业(高气压环境工作)，存在着成本较高的问题(需要专业打捞局参与培训、减压舱护航)；
8.3)存在只能在低压力平台(图2中的第二步)进入安全壳听音检查、无法在高压力平台进入安全壳听音检查的问题：因为一般工程技术人员为非专业潜水作业人员，无法在高于1bar.g平台情况下进入安全壳；虽然专业潜水人员可以在4.2bar.g情况下进入安全壳，但他们对安全壳内贯穿件不熟悉，不具备检查能力。
9.有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于：提供一种便于实现且不受安全壳外噪音干扰的核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法，以解决现有技术存在的问题。
11.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统，其包括麦克风、信号电缆和声音频谱分析装置；所述麦克风设置在需要检查的机械贯穿件附近，用于拾取机械贯穿件周围的声音并将其转换为电信号；所述信号电缆连接在麦克
风和声音频谱分析装置之间，用于将麦克风转换的电信号传送给声音频谱分析装置；所述声音频谱分析装置用于记录麦克风的电信号，并通过傅里叶变换将电信号变换为声音频谱信号，通过将ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的同一位置本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件是否存在泄漏。
12.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统的一种改进，所述声音频谱分析装置包括：
13.变换模块，用于通过傅里叶变换将电信号变换为声音频谱信号；
14.存储模块，用于存储ctt试验前本底噪声的声音频谱信号、ctt试验期间的声音频谱信号以及分析结果；
15.对比判断模块，用于对ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的同一位置本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件是否存在泄漏；和
16.显示模块，用于显示对比结果和判断结果。
17.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统的一种改进，所述对比判断模块判断机械贯穿件是否存在泄漏的方式为：
18.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率和幅度没有明显变化，则认为基本不存在泄露；
19.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率明显增大和/或幅度明显增高，则认为泄露可能性较大，发出泄漏提示。
20.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统的一种改进，所述麦克风设置在安全壳内，并位于需要检查的机械贯穿件的1m范围内，所述信号电缆经电缆贯穿件穿过安全壳，将麦克风的电信号传送给安全壳外的声音频谱分析装置。
21.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统的一种改进，所述麦克风的数量为多个，分别设置在不同的机械贯穿件附近，同时对多个机械贯穿件周围的声音进行监测。
22.为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法，其包括以下步骤：
23.1)安装上述段落所述的核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统，包括将麦克风设置在需要检查的机械贯穿件附近，并通过信号电缆将麦克风与安全壳外的声音频谱分析装置连接；
24.2)在ctt试验前，开启麦克风，利用声音频谱分析装置记录机械贯穿件周围本底噪声的声音频谱信号；
25.3)开始ctt试验，对安全壳进行充气操作，此过程中，麦克风保持开启，利用声音频谱分析装置持续记录机械贯穿件周围的声音频谱信号；
26.4)在安全壳充气操作停止后，利用声音频谱分析装置对ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件是否存在泄漏。
27.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法的一种改进，步骤4)中，判断机械贯穿件是否存在泄漏的具体方式为：
28.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率和幅度没有明显变化，则认为
基本不存在泄露；
29.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率明显增大和/或幅度明显增高，则认为泄露可能性较大，发出泄漏提示。
30.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法的一种改进，还包括步骤5)，根据泄漏提示，人工到被判断为泄露机械贯穿件的安全壳外部区域，对该区域的泄漏情况进行重点检查，并做出适当修正。
31.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法的一种改进，所述麦克风设置在安全壳内，并位于需要检查的机械贯穿件的1m范围内，所述信号电缆经电缆贯穿件穿过安全壳，将麦克风的电信号传送给安全壳外的声音频谱分析装置。
32.作为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法的一种改进，所述麦克风的数量为多个，分别设置在不同的机械贯穿件附近，同时对多个机械贯穿件周围的声音进行监测。
33.与现有技术相比，本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法不需要在ctt试验期间进入安全壳进行听音检查，避免了高气压环境特种作业带来的人身伤害(减压病等)、成本增加的问题，而且可以避免人工安全壳外部听音检查时，因为环境噪音干扰导致人工听音困难的问题。
附图说明
34.下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法进行详细说明。
35.图1为安全壳机械贯穿件的示意图。
36.图2为现有人工听音检查的基本流程图。
37.图3为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统的结构示意图。
38.图4为图3中声音频谱分析装置的模块示意图。
39.图5为本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法的操作流程图。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
41.为了解决人工听音检查存在的问题，本发明的发明人对贯穿件泄漏以及泄漏时产生的声音进行了研究，发现贯穿件泄漏时，一般情况下气体是由图1中的阀门v2或v3通过管线流向v1，而且，通常是安全壳内气体压力越高，泄漏时产生的声音的频谱幅度越大，高频分量越多。而且，因为安全壳为一个实体封闭的环境，内部断电、断水，没有噪音源，相对安静，若机械贯穿件泄漏流量发生变化，可以很轻易地探测声音变化。因此，利用机械贯穿件泄漏时流量变化引起声音频率、幅度变化的原理，通过麦克风收集机械贯穿件附近的声音，并把ctt试验期间和ctt试验前的声音频谱进行对比，就可以判断麦克风周围声音的变化情况，进而确定是否存在贯穿件泄漏。其中，麦克风又称微音器或话筒，正式中文名为传声器，是一种将声音转换为电信号的换能器；频谱是指一个时域的信号在频域下表示方式，可以
针对信号进行傅里叶变换而得，所得的结果会分别以振幅为纵轴，频率为横轴的曲线图，即可以由此看出各频率弦波信息。
42.请参阅图3和图4，本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统包括麦克风10、信号电缆12和声音频谱分析装置14。麦克风10设置在需要检查的机械贯穿件22附近，用于拾取机械贯穿件22周围的声音并将其转换为电信号；信号电缆12连接在麦克风10和声音频谱分析装置14之间，用于将麦克风10转换的电信号传送给声音频谱分析装置14；声音频谱分析装置14用于记录麦克风10的电信号，并通过傅里叶变换将电信号变换为声音频谱信号，通过将ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的同一位置本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件22是否存在泄漏。
43.具体的，声音频谱分析装置14包括：
44.变换模块140，用于通过傅里叶变换将电信号变换为声音频谱信号；
45.存储模块142，用于存储ctt试验前本底噪声的声音频谱信号、ctt试验期间的声音频谱信号以及分析结果；
46.对比判断模块144，用于对ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的同一位置本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件是否存在泄漏；和
47.显示模块146，用于显示对比结果和判断结果。
48.其中，对比判断模块144判断机械贯穿件是否存在泄漏的方式为：
49.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率和幅度没有明显变化，则认为基本不存在泄露；
50.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率明显增大和/或幅度明显增高，则认为泄露可能性较大，发出泄漏提示。
51.为确保判断结果的准确性，麦克风10应设置在需要检查的机械贯穿件22的1m范围内。
52.因为安全壳20内部相对安静，若机械贯穿件22泄漏流量发生变化，可以很轻易地探测声音变化，所以麦克风10更适合设置在安全壳20内的机械贯穿件22附近，信号电缆12经电缆贯穿件24穿过安全壳20，将麦克风10的电信号传送给安全壳20外的声音频谱分析装置14。
53.因为每个安全壳20都设有很多个机械贯穿件22，而声音频谱分析装置14又具有足够的处理能力，所以本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统中麦克风10的数量为多个，分别设置在不同的机械贯穿件22附近，实现同时对多个机械贯穿件22周围的声音进行监测。
54.请参阅图5，本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法包括以下步骤：
55.s1、安装本发明的核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统，即，将麦克风设置在需要检查的机械贯穿件附近，并通过信号电缆将麦克风与安全壳外的声音频谱分析装置连接。
56.优选地，麦克风设置在安全壳内，并位于需要检查的机械贯穿件的1m范围内，信号电缆经电缆贯穿件穿过安全壳，将麦克风的电信号传送给安全壳外的声音频谱分析装置。
57.优选地，麦克风的数量为多个，分别设置在不同的机械贯穿件附近，同时对多个机械贯穿件周围的声音进行监测。
58.s2、在ctt试验前，开启麦克风，利用声音频谱分析装置记录机械贯穿件周围本底噪声的声音频谱信号。ctt试验前，安全壳内为大气压，贯穿件无泄漏，此时记录的声音频谱信号是麦克风所在位置的本底噪声。
59.s3、开始ctt试验，对安全壳进行充气操作，此过程中，麦克风保持开启，利用声音频谱分析装置持续记录机械贯穿件周围的声音频谱信号。
60.s4、在安全壳充气操作停止后，利用声音频谱分析装置对ctt试验期间的声音频谱信号与ctt试验前记录的本底噪声的声音频谱信号进行对比，判断机械贯穿件是否存在泄漏。
61.具体地，所述s4中判断机械贯穿件是否存在泄漏的具体方式为：
62.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率和幅度没有明显变化，则认为基本不存在泄露；
63.相对ctt试验前的频谱，若ctt试验期间频谱的频率明显增大和/或幅度明显增高，则认为泄露可能性较大，发出泄漏提示。
64.进一步地，本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找方法还包括s5、根据泄漏提示，人工到被判断为泄漏的机械贯穿件的安全壳外部区域，对该区域的泄漏情况进行重点检查，并做出适当修正，例如关闭阀门等。
65.本发明核电站安全壳机械贯穿件泄漏查找系统和方法利用ctt试验期间贯穿件泄漏时，声音频谱随泄漏量变化而变化的原理进行贯穿件泄漏探测，与现有技术相比，本发明至少存在以下优点：
66.1)不需要在ctt试验期间进入安全壳进行听音检查，避免了高气压环境特种作业带来的人身伤害(减压病等)、成本增加的问题，也解决了人工进入安全壳听音检查带来的特种作业问题以及无法在泄漏率试验平台(4.2bar.g)进入核岛的问题；
67.2)可以连续监测安全壳贯穿件的泄漏情况；
68.3)可以避免人工安全壳外部听音检查时，因为环境噪音干扰导致人工听音困难的问题。
69.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。