一种基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法与流程

1.本发明涉及核电厂温度检测技术领域，尤其涉及一种基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法。


背景技术：

2.在提出碳达峰、碳中和目标的背景下，需切实以较低的能源消耗和碳排放有效支撑高质量发展。温敏变色膜做为一种低能耗的功能材料，可广泛运用于核电厂的温度监测工作中。
3.在电力系统中，许多重大事故都是由于电气设备过热激化造成，如能正确判断、及时发现电气设备过热隐患，采取维护或检修措施，排除故障隐患，可大大减少供电系统的运行事故，提高供电的可靠性。电缆的安全对于核电厂来说，是非常重要的，在长期运行过程中，电缆的外部热故障主要指各节点由于接头接触不良等原因，在电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成安全隐患。核电厂仪控设备寿命与其内部所有元器件老化降质有关，以铝电解电容为例，环境温度是导致其故障的诱导因素之一，会加速电解液蒸发，电解液的流失增大了等效串联电阻，减小了电容容量，最后电容会因开路或短路而失效。可见，在核电厂里，对温度监测的需求非常大，对温度的监测工作影响整个核电厂安全稳定运行。然而在核电厂控制区红区的位置辐射剂量大，目前核电厂仍然采用温度记录仪检测温度，容易造成个别辐射热点位置会被照坏的情况，即温度记录仪中的电子元器件因高强度辐射而损坏，造成部分位置温度检测失灵或者发生较大偏差，存在重大的安全隐患，因而需要一种新的温度检测方法以能够适应核电厂控制区红区的特殊环境。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法，具体技术方案如下：
5.提供了一种基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法，包括以下步骤：
6.s1、将不同变色温度的温敏变色膜进行横向拼接或纵向叠加，以得到组合变色膜；
7.s2、将组合变色膜设置在核电厂红区中的电气设备上；
8.s3、利用监控摄影机监测组合后的温敏变色膜的颜色变化，根据其拍摄的图像判断出相应电气设备所处的温度范围。
9.进一步地，所述温敏变色膜进行横向拼接时，所述温敏变色膜按相应变色温度的大小进行排序拼接形成一列，或者所述温敏变色膜由中心向外放射式拼接，相应变色温度的大小随着离中心距离的增大而逐渐变大或变小。
10.进一步地，所述温敏变色膜进行纵向叠加时，由下至上相应的变色温度逐渐变大。
11.进一步地，所述温敏变色膜包括可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜，
12.将可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜横向拼接在一起，以得到组合变色膜，
13.或者，将可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜按上下次序叠加，以得到组合变色
膜。
14.进一步地，所述不可逆温敏变色膜的变色温度为安全温度，若发现所述不可逆温敏变色膜发生变色，则发出警报并通知相应人员进一步核查。
15.进一步地，所述监控摄影机能够同时拍摄或者周期转动拍摄到所述核电厂红区中的多个电气设备上对应的组合变色膜。
16.进一步地，所述监控摄影机设置在低于所述核电厂红区平均辐射强度的区域。
17.进一步地，在步骤s3中，所述监控摄影机将拍摄的图像输出至图像识别模块，所述图像识别模块根据预设的温敏变色膜颜色与变色温度的对应关系，自动判断出对应电气设备的温度范围。
18.进一步地，所述组合变色膜具有可弯折性，其贴附在所述核电厂红区中电缆的弯曲位置和/或连接位置。
19.进一步地，调配含有非液晶性聚合单体、液晶性聚合单体、染料、光引发剂、间隔粒子的混合物，利用覆膜机将所述混合物夹在两片塑料导电膜之间，然后利用紫外光照射所述塑料导电膜一段时间，随后在对所述塑料导电膜施加电场的条件下，继续用紫外光照射，直至所述混合物聚合完全，以得到所述温敏变色膜。
20.与现有技术相比，本发明具有下列优点：
21.a.相对温度记录仪，利用温敏变色膜耐辐射性以适应核电厂红区的特殊辐射环境；
22.b.相对温度记录仪，温敏变色膜成本低廉，安装更换便捷，能够大规模适应在核电厂中；
23.c.利用温敏变色膜的宽温域以适应高温低温环境，减少了环境温度对测量的干扰；
24.d.温敏变色膜无需能源驱动，温度响应速度快，能够长时间持续监测，管理成本低。
附图说明
25.图1是本发明实施例提供的基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法中单列横向拼接示意图；
26.图2是本发明实施例提供的基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法中放射式横向拼接示意图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都应当属于本发明保护的范围。
28.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
29.在本发明的一个实施例中，提供了一种基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法，包括以下步骤：
30.s1、将不同变色温度的温敏变色膜进行横向拼接或纵向叠加，以得到组合变色膜。
31.其中，所述温敏变色膜进行横向拼接时，至少有以下两种平面拼接方式，
32.第一平面拼接方式：所述温敏变色膜按相应变色温度的大小进行排序拼接形成一列；举例说明，参见图1，比如将变色温度分别为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃的温敏变色膜按序排列拼接成一路，不同变色温度的温敏变色膜显示不同的颜色。
33.第二平面拼接方式：所述温敏变色膜由中心向外放射式拼接，相应变色温度的大小随着离中心距离的增大而逐渐变大或变小；举例说明，参见图2，比如将变色温度分别为40℃、60℃、80℃的温敏变色膜，按放射式从中心向四周延伸拼接，变色温度逐渐变小，相同变色温度的温敏变色膜显示相同的颜色，以便于更远距离地观测到。
34.所述温敏变色膜进行纵向叠加时，由下至上相应的变色温度逐渐变大，上一层显示的颜色会盖住下一层显示的颜色，例如，将变色温度分别为40℃、50℃、60℃的温敏变色膜由下至上叠加，其相应的颜色分别为绿、黄、红，当只看到显示黄色时，说明当前温度在50℃～60℃之间。
35.需要注意的是，温敏变色膜不需要能量驱动，温度较低时薄膜呈透明状态，当外界温度变化时，达到温敏变色膜中液晶材料的相变温度，即变色温度，使变色膜呈现出该变色层中染料的颜色，即可以通过外界温度的变化来控制每块温敏变色膜中液晶材料分子的取向，来指示相应的外界温度，并且具有快速响应的特性。
36.s2、将组合变色膜设置在核电厂红区中的电气设备上。
37.例如，将组合变色膜贴在核电厂红区中汽轮机、发电机、电动机、变压器、仪控元器件及板件上，以显示当前的温度。由于所述组合变色膜具有宽温域、耐辐射的特点，所以其能够很好地适应核电厂红区的辐射环境以及较大温度变化跨度；由于温敏变色膜本质上是热致变色薄膜，其具有可弯折性，所以其还能够便捷地贴附在所述核电厂红区中电缆的弯曲位置和连接位置。
38.s3、利用监控摄影机监测组合后的温敏变色膜的颜色变化，根据其拍摄的图像判断出相应电气设备所处的温度范围。
39.其中，所述监控摄影机能够同时拍摄或者周期转动拍摄到所述核电厂红区中的多个电气设备上对应的组合变色膜。例如，所述监控摄影机设有可转动的摄像头，其静止时就能拍摄到区域内多个组合变色膜，通过转动摄像头，能够给拍摄到更广区域内的组合变色膜，大大减少了安装的摄像头，从而进一步节省了成本。工作人员一眼就能看到多个组合变色膜，颜色容易观察，眼扫速度快，很容易快速地进行温度判断，检测出温度异常位置。
40.所述监控摄影机采用高清摄像头，使其可以远距离清楚地拍摄到组合变色膜的颜色情况，因而所述监控摄影机有较大的设置空间，通常设置在低于所述核电厂红区平均辐射强度的区域。比如所述监控摄影机能清楚拍摄到10米范围内的组合变色膜，其可以设置在比红区辐射强度低些等级的橙区范围内来远距离拍摄组合变色膜；组合变色膜耐辐射、
宽温域，一般不容易出现问题，而如果监控摄影机出现问题需要维修，工作人员可以在相对较低辐射环境下进行检修，而使得整体的温度检测设备的检修的难度和次数大大降低。
41.为了实现进一步地智能监测，所述监控摄影机将拍摄的图像输出至图像识别模块，所述图像识别模块提取出温敏变色膜的特征颜色，根据预设的温敏变色膜颜色与变色温度的对应关系，自动判断出对应电气设备的温度范围。例如，单列的组合变色膜中4个温敏变色膜的变色温度分别为50℃、40℃、30℃、20℃，达到相应变色温度，其相应颜色变化为红、橙、黄、绿，未达到相应变色温度，其显示为透明；若发现温敏变色膜的图像显示出橙、黄、绿的三种颜色，则可判断出相应设备的当前温度在40℃～50℃之间。
42.在本发明的一个实施例中，为了实现同步显示当前温度以及历史温度，所述温敏变色膜包括可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜，其至少包括以下两种组合方式：
43.(1)将可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜横向拼接在一起，以得到组合变色膜。
44.例如可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜的变色温度分别设置为40℃、50℃，分别显示绿色和红色，按左右横向拼接，若当前只显示绿色，说明当前温度在40℃～50℃之间，若当前只显示透明，说明当前温度低于40℃，若当前显示绿色和红色，说明当前温度高于40℃，之前温度达到过50℃及其以上。
45.(2)将可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜按上下次序叠加，以得到组合变色膜。例如可逆温敏变色膜和不可逆温敏变色膜的变色温度均为50℃，分别显示绿色和红色，按上下次序叠加，若当前显示绿色，说明当前温度在50℃及其以上，若当前显示红色，说明当前温度低于50℃，但之前达到过50℃及其以上，若当前显示透明，说明一直处于50℃以下。
46.其中，所述不可逆温敏变色膜的变色温度为安全温度，若发现所述不可逆温敏变色膜发生变色，说明相应设备的温度近期历史上到达过该温度，则发出警报并通知相应人员进一步核查，例如，核查拍摄的视频和图像，以找到不可逆温敏变色膜刚发生变色的时间点，相应调出多个关联设备的运行数据，以便快速查明出现温度异常的原因。
47.在本发明的一个实施例中，所述温敏变色膜的制作过程包括：调配sma～n相转变液晶、非液晶性聚合单体、液晶性聚合单体、染料、光引发剂、间隔粒子的混合物，利用覆膜机将所述混合物夹在两片塑料导电膜之间，然后利用紫外光照射所述塑料导电膜一段时间，随后在对所述塑料导电膜施加电场的条件下，继续用紫外光照射，直至所述混合物聚合完全，以得到所述温敏变色膜。
48.温敏变色膜的变色机理：当外界温度变化时，达到某个温敏变色膜中液晶材料的相变温度，使变色膜呈现出该变色层中染料的颜色，即可以通过外界温度的变化来控制每块温敏变色膜中液晶材料分子的取向，来指示相应的外界温度。
49.温敏变色膜可逆性体现在当温度上升至变色温度时，变色膜由透明色变为变色层中燃料颜色，当温度下降后，薄膜变回至透明色，这一特性保证可以温度变色膜可重复使用。其不可逆性体现在即使温度降低后也不会回复到原来的颜色，这样便可以知道曾经历过的最高温度，而不需要长时间在旁边监视就可以知道是否有超温现象。同时制备相同变色温度下的可逆和不可逆温敏变色膜，两者拼接或叠加使用，可鲜明对比温度是否达到变色温度。温敏变色膜具有宽温域的特点，可制备具有相应变色温度的温敏变色膜，通过将具有不同变色温度的薄膜排列成起来，以形成指示多个温度变化的器件。
50.核电厂控制区红区的位置辐射剂量大，目前通常采用温度记录仪检测电缆温度，
但仍然存在个别辐射热点位置会被照坏的情况，温敏变色膜耐辐射且制备简易，降低温度监测工作成本。利用温敏变色膜可弯折的特性，可将其贴在核电厂电缆弯曲位置以监测温度。
51.利用不同转变温度的液晶材料制备掺杂不同染料的彩色温敏变色膜，筛选出在不同温度下颜色对比鲜明的多层膜叠加方案，可模拟出温度变化的动态方案，使温度变化的情况更受关注。
52.本发明提供的基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法利用温敏变色膜具有无需能源驱动、温度响应速度快、同时做到可逆和不可逆、变色温域宽等特点，同时温敏变色膜制备简易、维护成本低，利用温敏变色膜监测核电厂温度，在一定程度上可降低运行成本。本发明提供的基于温敏变色膜的核电厂温度监测方法将组合变色膜贴于汽轮机、发电机、电动机、变压器上，记录使用中出现过的最高温度点以及当前温度，可辅助判断各设备的运行状态，以便及时发现设备的故障隐患；仪控元器件及板件运行温度高，可导致老化速度加快，进一步损坏其正常功能，因此可将组合变色膜贴于元器件或板件上，以记录其实时运行温度。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。