一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置

本发明涉及核电厂安全，具体涉及一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，用于核电厂一回路管道的泄漏探测。

背景技术：

1、核电厂一回路管道内物质具有放射性，其安全性对于核电厂的运行，以及人类的生命财产安全息息相关。核电站一回路管道是用于运输反应堆的冷却剂的装置，冷却剂中蕴含了反应堆中的热量和反应堆的放射性，同时管道中的流体也会不断冲击管道壁面，所以主管道一直处于高温高压高放射性的恶劣工作环境中，随着管道使用时间的增长，管道将有可能会发生泄漏。一旦一回路管道发生破前漏，也就是核反应堆主管道的失效方式往往是先出现破口而后再泄漏，这将有可能导致管道发生双端剪切断裂，会导致核电厂房泄漏出放射性物质，造成重大财产损失以及人员伤亡，还会造成核电发展的停滞不前，让公众对于核电失去信任。

2、在理论探究过程中，授权公告号为：cn103258577b，专利名称为：一种核电站高能管道泄漏监测试验泄漏源破口模拟的方法。在所模拟的管道尺寸能够直接加工破口的情况下，直接在试验直管道上预置破口，通过管道内外压差的作用，介质直接从管壁上预置的破口泄漏并触发声发射信号；在所模拟的管道尺寸难以直接加工破口的情况下，在试验直管道的管壁上开设扩容孔，在试验直管道外壁上设置包围所述扩容孔的扩容槽，在扩容槽的另一端设置泄漏破口模拟试件，通过管道内外压差的作用，介质通过管壁上的扩容孔扩容到扩容槽中，然后从泄漏破口模拟试件上预置的破口泄漏并触发声发射信号。该专利由于直接在管道上开设破口，更容易发生管道的泄漏，危险性较大。而且其在监测研究时，破口的加工是预设的，无法准确的确定可能产生泄漏的部位，更无法确认在整个管道圆周方向上的具体泄漏位置。

3、综上所述，现有管道泄漏监测试验方式存在无法及时、精确探测到管道泄漏，并对泄漏位置进行定位的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有管道泄漏监测试验方式存在无法及时、精确探测到管道泄漏，并对泄漏位置进行定位的问题，进而提供一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，包括内环、中间环、外环、多个扬声器、多个压力传感器和多个弹性件；内环、中间环和外环由内至外同轴线套装在一回路管壁上，多个扬声器安装在内环的外圆周壁上，多个弹性件的一端安装在中间环的外侧壁上，多个弹性件的另一端与安装在外环内侧壁上的多个压力传感器连接，其中，中间环为轻质环体，扬声器放大一回路管壁内水流自身所产生的声波，所述声波克服中间环的自重，通过弹性件抵压在压力传感器上的压力变化，实现一回路管壁的泄漏探测与定位。

4、进一步地，多个扬声器以环形阵列的方式安装在内环的外侧壁上。

5、优选地，多个扬声器的扬声侧朝向中间环。

6、优选地，多个扬声器的数量为12-18个。

7、更进一步地，中间环的材质为钨或钛或铝。

8、优选地，中间环的壁厚为35mm，环体宽度为100mm，内径为1000mm。1000。

9、优选地，弹性件为螺旋弹簧。

10、进一步地，弹性件的安装位置与扬声器的安装位置相对应。

11、更进一步地，扬声器、压力传感器和弹性件在一回路管壁的径向方向上共线设置。

12、进一步地，扬声器、压力传感器和弹性件位于内环轴线方向的中部位置处。

13、本发明与现有技术相比具有以下效果：

14、1、本发明采用声悬浮技术，利用驻波与物体发生相互作用而产生的浮力，克服物体的重力，从而使物体悬浮在空中。声波所产生的辐射压力很大，甚至可以悬浮起密度很大的金属，例如：钨或钛或铝。本发明在管道外壁套上一个质轻的中间环，在其中安上压力传感器，在管道完好水流正常流动的情况下，其产生的声驻波可以支持中间环的高速运动，且压力传感器所探测为规定范围，一旦管道发生裂纹，压力传感器超过规定范围，通过传感器就可以进行泄漏的探测和定位。

15、2、由于声悬浮技术比较容易受到外界因素的影响，比如温度就可以很大的影响相关的参数，而导致实验结果出现偏差。同时声悬浮技术需要较大的声强条件，想要悬浮起中间环需要消耗较大的能量，而一回路管道内水流流动无法发射出巨大的声强条件，故轻质金属环需要采用低密度，且不易变形的材料，来弥补一回路管道所发射声强不足的情况，但质轻的金属环的材料与制作可能会消耗较多的经费。所以本发明采用内环加扬声器的方法，扩大声场条件。不但能够实现设定目标，而且还有效降低了试验成本。

16、3、本发明与现有技术相比，利用了管道内水流自身所产生的声波，并不需要利用额外的能量，节约能源；本发明利用声驻波和中间环之间相互作用，产生竖直方向的悬浮力以克服环自身的重量，使中间环高速运行于管道外侧，以达到及时、准确对泄漏的探测和定位；并且在本发明中切实考虑了环境中噪声对于目前声发射技术的影响，由于本发明所观测的为通过传感器探测环对弹簧所产生的压力效果，切实排除了环境噪声对于泄漏探测和定位的影响。

技术特征：

1.一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：它包括内环(4)、中间环(5)、外环(1)、多个扬声器(6)、多个压力传感器(2)和多个弹性件(3)；

2.根据权利要求1所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：多个扬声器(6)以环形阵列的方式安装在内环(4)的外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：多个扬声器(6)的扬声侧朝向中间环(5)。

4.根据权利要求3所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：多个扬声器(6)的数量为12-18个。

5.根据权利要求4所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：中间环(5)的材质为钨或钛或铝。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：中间环(5)的壁厚为35mm，环体宽度为100mm，内径为1000mm。

7.根据权利要求6所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：弹性件(3)为螺旋弹簧。

8.根据权利要求7所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：弹性件(3)的安装位置与扬声器6的安装位置相对应。

9.根据权利要求8所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：扬声器(6)、压力传感器(2)和弹性件(3)在一回路管壁(7)的径向方向上共线设置。

10.根据权利要求9所述的一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，其特征在于：扬声器(6)、压力传感器(2)和弹性件(3)位于内环(4)轴线方向的中部位置处。

技术总结一种基于声悬浮的一回路管道泄漏探测与定位装置，它涉及核电厂安全领域。本发明解决了现有管道泄漏监测试验方式存在无法及时、精确探测到管道泄漏，并对泄漏位置进行定位的问题。本发明的内环、中间环和外环由内至外同轴线套装在一回路管壁上，多个扬声器安装在内环的外圆周壁上，多个弹性件的一端安装在中间环的外侧壁上，多个弹性件的另一端与安装在外环内侧壁上的多个压力传感器连接，其中，中间环为轻质环体，扬声器放大一回路管壁内水流自身所产生的声波，所述声波克服中间环的自重，通过弹性件抵压在压力传感器上的压力变化，实现一回路管壁的泄漏探测与定位。本发明用于管道泄漏探测与定位。技术研发人员：徐昊,杨志达,刘展坤,李小雷,赵鑫宇,杜翔鹏,杨金川受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29