一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置的制作方法

1.本发明属于硼酸溶液类液位测量装置技术领域，涉及一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置。


背景技术：

2.应急硼注入系统设有储备硼酸溶液的硼酸注入箱，硼酸注入箱为圆柱形不锈钢常压容器，内装有一定浓度的含硼水，且硼酸注入箱内设有冗余的电加热器，箱体上设有保温层，确保硼酸注入箱内硼酸溶液不出现结晶现象。应急硼注入系统的作用是在特定的事故瞬态时向反应堆冷却剂系统注入硼酸溶液，实现堆芯硼化，保证堆芯的次临界状态。
3.硼酸注入箱应设有液位测量装置，用于时刻监测箱体内液位信号，并对低值液位信号进行报警，确保硼酸注入箱内有足够的硼酸溶液。对于硼酸注入箱液位测量装置的设置，通常需满足以下3点：1)防止硼结晶对仪表测量带来误差；2)便于检修和仪表校验；3)满足抗震性能。
4.目前常用的测量容器内液位的方式有：浮筒液位计、插入式磁浮子液位计、磁翻板液位计、导波雷达液位计、超声波液位计、吹气法、压力变送器等，这些不同的测量方式在不同的测量工况下都有各自的优点，如使用、检修、维护方便、可操作性好，耐高压、精度高等，从而被广泛应用在容器液位测量、远传或指示。但对于特定工况下，以上各种测量方式也都有不同的缺点。
5.如果采用浮筒式液位计，其测量原理是浮筒的浮力通过浮筒杆和扭矩管被传递到传感器的工作杆，然后作用在传感器元件的自由端。需要浮筒杆垂直于液面，从而保证浮筒能顺利地跟随液位移动。基于此测量原理，需要在灌顶预留液位计测量专用接口，液位计安装在灌顶，不利于仪表调教和检修。同理，导波雷达液位计、超声波液位计也存在同样的问题，不适用于硼酸注入箱的液位测量。
6.插入式磁浮子液位计虽然有耐高压、易维修、安装方便可靠、维护量小等优点，但是长期使用后液体杂质会导致浮子上下移动不灵活，需及时清理，且当被测量介质的密度变化后会影响测量精度，导致其精度一般，不适用于硼酸注入箱的液位测量。
7.磁翻板液位计结构简单，现场显示清晰，标识醒目读数直观，但需在硼酸注入箱侧面预留液位测量开孔，安装液位计后，需重新评估硼酸注入箱的保温范围；另外，硼酸注入箱功能等级为f-sc2，抗震等级为1i，磁翻板液位计安装后，需重新评估其自重及在工况加速度下的地震位移对硼酸注入箱抗震等级的影响，不适用于硼酸注入箱的液位测量。
8.吹气法液位测量要求的辅助设备较多，实际现场的安装空间不能满足，主要用于负压环境，此方法运行成本较高，检修难度大，也不适用于硼酸注入箱的液位测量。


技术实现要素：

9.针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置，用于应对未能紧急停堆的预期瞬态事故工况，在能防止导压
管内介质结晶的基础上，仍能保证其抗震性，解决现有技术方案存在的问题，具有可靠的硼注箱液位测量功能，保证工艺的正常需求。
10.为实现此目的，本发明提供一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置，包括主支架、组件布置框架、信号转换单元、毛细管单远传法兰检测单元、仪表导压管、仪表导压管保温装置，其中：
11.所述主支架主要包括门型支架、锚固板，所述门型支架包括两个支腿、横梁、横档，两个所述支腿的上端通过横梁固定连接，两个所述支腿的中部通过横档固定连接，每个支腿的下端分别与一个锚固板固定连接；
12.所述组件布置框架固定安装在所述门型支架上，用于安装、布置毛细管单远传法兰检测单元、仪表导压管、仪表导压管保温装置；
13.所述信号转换单元包括压力变送器、压力变送器支架；
14.所述毛细管单远传法兰检测单元包括毛细管单远传法兰检测装置、毛细管单远传法兰检测装置支架；
15.所述仪表导压管与毛细管单远传法兰检测装置第一端连接，毛细管单远传法兰检测装置第二端的毛细管与所述压力变送器连接。
16.进一步，所述门型支架主要由方钢焊接而成，各方钢之间采用连续焊接方式进行固定连接，各方钢之间均采用t形接头i形坡口的焊接形式；
17.每个所述支腿分别与一个所述锚固板采用连续焊接方式进行固定连接；
18.所述锚固板通过膨胀螺栓固定安装在容器旁侧。
19.进一步，每个所述门型支腿与锚固板之间均设置2片角板，所述支腿与锚固板通过角板加固连接。
20.进一步，所述压力变送器采用核级压力变送器；
21.所述毛细管单远传法兰检测装置为核安全级毛细管单远传法兰检测装置。
22.进一步，仪表导压管第一端连接引压根阀，引出容器中的介质；
23.仪表导压管第二端将压力信号传递给毛细管单远传法兰检测装置第一端，进而将压力信号传递给毛细管单远传法兰检测装置第二端的毛细管，所述毛细管将压力信号传递给所述压力变送器；
24.所述毛细管单远传法兰检测装置将从容器引出的介质与所述毛细管中的介质隔离开。
25.进一步，所述组件布置框架上固定安装有多个钢板、角钢。
26.进一步，所述测量装置还包括隔热板；
27.所述毛细管单远传法兰检测装置支架通过螺栓组件固定安装在所述钢板上，所述隔热板通过螺栓组件固定安装在所述毛细管单远传法兰检测装置支架上，所述毛细管单远传法兰的检测装置通过螺栓组件固定安装在所述隔热板上。
28.进一步，所述测量装置还包括u型管卡、仪表导压管隔热板；
29.所述仪表导压管隔热板通过螺栓组件固定在所述钢板上，所述仪表导压管从所述u型管卡与仪表导压管隔热板之间穿过，所述仪表导压管隔热板与u型管卡通过螺栓组件固定连接，所述仪表导压管通过u型管卡固定安装在所述仪表导压管隔热板上；
30.除了与仪表导压管隔热板接触部位，所述仪表导压管及u型管卡外周通过仪表导
压管保温装置全程包覆。
31.进一步，所述仪表导压管保温装置包括保温层、钢板层；
32.除了与所述仪表导压管隔热板接触部位，所述保温层沿仪表导压管长度方向在所述仪表导压管及u型管卡的外围全程包覆，所述钢板层包覆并固定在保温层外周。
33.进一步，所述压力变送器支架包括弓形板，所述弓形板通过长螺纹杆螺栓组件固定安装于所述横档上，所述弓形板通过螺栓组件与所述压力变送器连接固定。
34.本发明的有益效果在于，采用本发明提供的适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置，通过毛细管单远传法兰检测装置将从容器引出的介质与毛细管中的介质隔离开来，对于含硼介质的仪表导压管进行全程保温包覆设计，以降低其热损，考虑了含硼介质的结晶特性，防止仪表导压管堵塞，确保压力能传递到压力变送器，并有效提高了液位检测的可靠性。同时，本发明对主支架、组件布置框架、压力变送器支架、毛细管单远传法兰检测装置支架、仪表导压管保温装置的支撑件等及其附件进行抗震设计，在相应的地震加速度作用下的应力满足rcc-m规范的相关要求，有效提升其安装抗震性和稳定性。而且，本发明所提供测量装置在地震条件下仍然可以保持测量装置完整性和密封性，具有稳定的液位测量功能，且满足工艺要求，具有信号远传报警功能。此外，本发明所采用钢材均为国标标准件，方便采购；所提供测量装置安装及拆卸简单，仪表维护和检修方便、维护成本低。
附图说明
35.图1为本发明实施方式所提供适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置的主支架结构示意图；
36.图2为本发明实施方式所提供测量装置的组件布置框架示意图；
37.图3为本发明实施方式所提供测量装置的毛细管单远传法兰的检测装置安装结构示意图；
38.图4为本发明实施方式所提供测量装置的仪表导压管保温装置结构示意图；
39.图5为本发明实施方式所提供测量装置的仪表导压管安装结构示意图；
40.图6为本发明实施方式所提供测量装置的压力变送器安装结构示意图。
41.其中，1—方钢；2—方钢150用角板；3—锚固板；4—组件布置框架；5—钢板；6—仪表导压管隔热板；7—毛细管单远传法兰检测装置支架；8—仪表导压管保温装置；9—弓形板；10—隔热板；11—保温层；12—角钢。
具体实施方式
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
43.如图1-6所示，本发明实施方式提供的一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置，包括主支架、组件布置框架4、信号转换单元、毛细管单远传法兰检测单元、仪表导压管、仪表导压管保温装置8、隔热板10；
44.如图1所示，所述主支架主要包括固定连接的门型支架、锚固板3；所述门型支架包括两个支腿、横梁、横档，两个所述支腿的上端通过横梁固定连接，两个所述支腿的中部通过横档固定连接。所述门型支架主要由方钢1焊接而成，所述方钢1规格为150mm
×
150mm
×
12mm，牌号为q355b，其执行标准为gb/t1591-2008《低合金高强度结构钢》；各方钢1之间采用连续焊接方式进行固定连接，各方钢1之间焊接形式均为t形接头i形坡口的焊接形式。每个支腿的下端分别与一个锚固板3采用连续焊接方式进行固定连接。锚固板3通过膨胀螺栓固定安装在容器(硼酸注入箱)旁侧的空地上。
45.每个支腿上分别设置两个穿透孔，用于固定安装图2中所示的组件布置框架4；所述组件布置框架4由穿过所述穿透孔的螺栓组件固定安装在门型支架上，用于安装、布置毛细管单远传法兰检测单元、仪表导压管、仪表导压管保温装置8、隔热板10、以及相应的仪表阀及配件。
46.所述信号转换单元包括压力变送器、压力变送器支架及附件；所述压力变送器采用k3核级压力变送器，为抗震型信号转换仪表，用于将采集到的压力信号转换成电流信号，压力变送器通过电缆将电流信号(4～20ma)输出到终端，通过终端接收到的电流信号可以判断容器(硼酸注入箱)中液位的高低。
47.所述毛细管单远传法兰检测单元包括毛细管单远传法兰检测装置、毛细管单远传法兰检测装置支架及附件；毛细管单远传法兰检测装置为核安全级毛细管单远传法兰检测装置。
48.仪表导压管第一端连接引压根阀，引出容器(硼酸注入箱)中的介质，仪表导压管第二端与毛细管单远传法兰检测装置的第一端连接，并将压力信号传递给毛细管单远传法兰检测装置的第一端，进而将压力信号传递给毛细管单远传法兰检测装置第二端的毛细管中，毛细管与压力变送器连接，并将压力信号传递给压力变送器。毛细管单远传法兰检测装置可以将从容器引出的介质与毛细管中的介质隔离开来。
49.为增强所述测量装置的抗震稳定性，每个支腿与锚固板3之间均设置2片角板，支腿与锚固板通过角板加固连接，所述角板为方钢150用角板2，每片所述方钢150用角板2分别与锚固板3、支腿固定连接。门型支架上设有8个的穿透孔，其中，4个穿透孔设置于门型支架的侧框上，每个支腿上分别设置两个穿透孔，用于固定安装图2中所示的组件布置框架4；其余4个穿透孔设置于横档上，用于固定安装图2和图6中所示的弓形板9。
50.可选的，所述方钢150用角板2的厚度为20mm。
51.可选的，所述方钢150用角板2与锚固板3、所述方钢150用角板2与门型支架的固定连接方式均为连续焊接。
52.如图2所示，组件布置框架4包括长方形框体、多个钢板5、角钢12，用于固定安装毛细管单远传法兰检测单元、仪表导压管、仪表导压管保温装置8、隔热板10、以及相应的仪表阀及配件。
53.可选的，多个所述钢板5沿着所述长方形框体的长度方向并排设置在长方形框体内，所述钢板5的两端分别与长方形框体的两个长边固定连接。所述长方形框体的每个短边上固定安装两个角钢12，每个角钢12上设置有预留孔。组件布置框架4由穿过所述预留孔、穿透孔的螺栓组件固定安装在门型支架上，组件布置框架4位于横档上方。
54.可选的，角钢12和钢板5采用螺栓组件固定安装在在组件布置框架4上。
55.如图3所示，毛细管单远传法兰检测装置支架7通过2个螺栓组件固定安装在钢板5上，隔热板10通过4个螺栓组件与毛细管单远传法兰检测装置支架7连接固定，毛细管单远传法兰的检测装置通过其自带的8个螺栓组件固定安装在隔热板10上。
56.如图5所示，u型管卡为仪表导压管的支撑件，仪表导压管隔热板6通过螺栓组件固定在钢板5上，仪表导压管从u型管卡与仪表导压管隔热板6之间穿过，仪表导压管隔热板6与u型管卡通过螺栓组件固定连接，仪表导压管通过u型管卡固定安装在仪表导压管隔热板6上。在仪表导压管与仪表导压管隔热板6接触部位，通过仪表导压管隔热板6对仪表导压管进行保温；除了与仪表导压管隔热板6接触部位，仪表导压管及u型管卡外周通过仪表导压管保温装置8全程包覆；仪表导压管保温装置8与仪表导压管隔热板6相结合，沿仪表导压管方向全程密封包裹仪表导压管。从而，采用仪表导压管保温装置8、仪表导压管隔热板6实现对仪表导压管进行全程保温，以确保仪表导压管不会因为接触式放热而导致介质溶液结晶。
57.如图4所示，仪表导压管保温装置8包括保温层11、钢板层，除了与仪表导压管隔热板6接触部位，所述保温层11沿仪表导压管长度方向在所述仪表导压管及u型管卡的外周全程包覆，所述钢板层包覆并固定在保温层外周。仪表导压管保温装置8的安装方式为：沿仪表导压管长度方向，除了与仪表导压管隔热板6接触部位，在仪表导压管及u型管卡的外周全程包覆40mm厚的保温层11，保温层11应压实压紧，紧密贴合在仪表导压管外壁上，保温层11外围采用厚0.5mm的钢板层紧密包覆，包覆一周后将钢板层沿保温层圆周的重叠部分设置为30mm，再采用自攻螺钉在钢板层重叠部分拧紧，自攻螺钉间距为200mm。
58.可选的，对于不接触仪表导压管隔热板6的仪表导压管管段，40mm厚的所述保温层11沿仪表导压管长度方向在所述仪表导压管的外壁全程包覆，厚0.5mm的所述钢板层包覆并固定在保温层外周。对于仪表导压管与仪表导压管隔热板6接触部位所对应的仪表导压管管段，沿仪表导压管长度方向上的仪表导压管保温装置8的铺设方式如下：除了与仪表导压管隔热板6接触部位，在仪表导压管及u型管卡的外周全程包覆40mm厚的保温层11，在仪表导压管与仪表导压管隔热板6接触部位的边界缝隙处填充保温层11并压实压紧；然后在保温层11外围采用厚0.5mm的第一钢板层紧密包覆，第一钢板层沿仪表导压管长度方向的长度大于仪表导压管与仪表导压管隔热板6接触部位的长度，以确保第一钢板层两端可以与不接触仪表导压管隔热板6的仪表导压管管段外围包覆的所述钢板层重叠，并采用自攻螺钉将所述钢板层与第一钢板层的重叠部分拧紧。从而保证仪表导压管保温装置8、仪表导压管隔热板6对仪表导压管实现全程保温，确保仪表导压管不会因为接触式放热而导致介质溶液结晶。
59.如图6所示，压力变送器支架及附件包括弓形板9、螺杆组件，弓形板9采用厚度为5mm的钢板制成，弓形板9经由穿过4个穿透孔的200mm长螺纹杆螺栓组件固定安装于横档上，弓形板9通过螺栓组件与压力变送器连接固定。
60.可选的，弓形板9采用规格m10
×
200(l＝200)的螺纹杆配合相应规格的螺母、垫圈固定连接压力变送器。
61.本发明实施方式提供的一种适用于地震载荷下的防结晶引压型液位测量装置，通过设置k3核级压力变送器、核安全级毛细管单远传法兰检测装置、主支架、组件布置框架、仪表导压管、仪表导压管保温装置、隔热板，对于含硼介质的仪表导压管进行全程保温包覆
设计，以降低其热损；对主支架、组件布置框架、压力变送器支架、毛细管单远传法兰检测装置支架、仪表导压管保温装置的支撑件等及其附件采用通用有限元程序ansys进行力学分析，在相应的地震加速度作用下的应力满足rcc-m规范的相关要求。所述测量装置在rcc-m规范要求的各个工况下机械性能的完好性得到了证明。
62.所述测量装置采用美国的通用有限元程序ansys进行力学分析，最终得出分析报告显示应力均满足gb-t 16702规范的相关要求，显示该套测量装置在地震条件下能保持液位测量功能。
63.本实施方式所述测量装置在地震条件下仍然可以保持测量装置完整性和密封性，具有稳定的液位测量功能，且满足工艺要求，具有信号远传报警功能。所述测量装置可用于与上述实施方式类似情况的液位测量，特别适用于地震条件下、低温条件等工况下的液位测量。
64.上述实施方式只是对本发明所述装置的结构形式、安装和使用方法举例说明，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。