一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置和方法与流程

本发明涉及蓄能器泄漏监测，尤其涉及一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置和方法。

背景技术：

1、活塞式蓄能器是一种液压辅助蓄能元件，在核电厂大型阀门执行机构内部液压系统中常被用于吸收液压冲击、消除脉动，降低噪声，保障系统在动力传动时平稳过渡。在电厂长期运行过程中，活塞式蓄能器可能因为密封件损坏等故障发生漏气或窜油现象，导致液压油压力剧烈波动威胁到其他设备安全，甚至引发安全阀起跳影响电厂的正常运行。

2、目前，核电厂的蓄能器没有浮标等结构指示活塞位置，仅通过监测油压并设置上下限等方式监控整个系统的运行情况。这种方法监测点较少，仅限于可能威胁设备安全的极限位置工况，不利于及时发现隐患并消除，具有较高的安全风险。因此，开发非侵入式蓄能器泄漏在线监测技术，跟踪气体泄漏趋势，连续监测告警，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置和方法，解决核电厂气液联动主蒸汽隔离阀、汽轮机主汽阀等液压回路蓄能器监测点较少，不利于及时发现蓄能器氮气泄漏导致液压回路失去补偿后超压运行的隐患，具有较高的安全风险的问题，本发明通过实时监测活塞位置，跟踪氮气泄漏趋势并在气体泄漏时报警。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，包括设置在活塞式储能器上的温度传感器和相控阵超声探头，所述温度传感器和所述相控阵超声探头连接主机，所述主机连接设备健康管理平台，所述设备健康管理平台连接压力传感器，所述压力传感器连接所述活塞式储能器以监测油压。

4、在一些实施例中，所述温度传感器通过机械工装安装在所述活塞式储能器的圆柱面上，用于测量气体温度。

5、在一些实施例中，所述相控阵超声探头通过机械工装安装在所述活塞式储能器的圆柱面上，用于发射和接收超声波。

6、在一些实施例中，所述主机通过以太网或wifi与所述设备健康管理平台连接。

7、在一些实施例中，所述压力传感器通过以太网或wifi与所述设备健康管理平台连接。

8、另一方面，本发明提供了一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，通过监测活塞式蓄能器运行前后气体物质的量是否减少，识别所述活塞式蓄能器是否发生泄漏。

9、在一些实施例中，所述监测方法具体包括：

10、步骤1：在所述活塞式蓄能器预充气体后，测量并记录初始状态参数；

11、步骤2：查询报警阈值，将所述初始状态参数和所述报警阈值输入设备健康管理平台；

12、步骤3：通过温度传感器和压力传感器实时采集的气体温度和油压，同时相控阵超声探头连续采集所述活塞式蓄能器内活塞的实际位置，发送到所述健康管理平台；

13、步骤4：根据下列公式计算活塞位置理论值l1、低位报警值lupper_limit、高位报警值llow_limit、安全阀开启报警值lset：

14、

15、

16、

17、

18、式中，t0表示初始气体温度，t1表示实时采集的气体温度，l0表示初始活塞位置，l1表示活塞的实际位置，p气0表示初始气体压力，p油1表示实时采集的油压，pset表示安全阀释放油压，pupper_limit表示油压上限，plower_limit表示油压下限；

19、步骤5：通过比较当前活塞位置实际值l1与理论值l′1，高位报警值lupper_limit、低位报警值llower_limit和开启报警值lset，识别出所述活塞式蓄能器气体泄漏情况。

20、在一些实施例中，所述初始状态参数包括初始气体压力、初始活塞位置、初始气体温度。

21、在一些实施例中，报警阈值包括油压上限、油压下限、安全阀释放油压。

22、在一些实施例中，通过所述超声相控阵探头的超声波声束入射到缸壁内，先在缸内壁形成缸壁回波，继续穿越到活塞表面形成活塞回波；若当前位置没有活塞，则直接传播到对侧内壁形成对侧回波，通过监控活塞回波，有活塞回波时则活塞在当前位置，无回波时表示所述活塞不在当前位置；根据接收活塞回波的晶片序数，判定所述活塞的位移及位置。

23、与现有技术相比，本发明提供的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置和方法具有以下有益效果：

24、本发明监控范围广，位置测量精度高，测量误差不大于±3mm；可实现蓄能器活塞位置的连续性监测，计算气体泄漏量并进行泄漏报警。

25、此外，本发明通过结合蓄能器内活塞理论位置与实测位置的对比分析，比较液压回路运行时蓄能器内气体物质的量n相对于预充气体的初始量是否减少，识别蓄能器是否出现泄漏。在超过设定值后发出报警提示，及时通知相关人员采取相应措施，以提高运维的效率和质量。

技术特征：

1.一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，其特征在于，包括设置在活塞式储能器(1)上的温度传感器(3)和相控阵超声探头(4)，所述温度传感器(3)和所述相控阵超声探头(4)连接主机(5)，所述主机(5)连接设备健康管理平台(7)，所述设备健康管理平台(7)连接压力传感器(6)，所述压力传感器(6)连接所述活塞式储能器(1)以监测油压。

2.根据权利要求1所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，其特征在于，所述温度传感器(3)通过机械工装安装在所述活塞式储能器(1)的圆柱面上，用于测量气体温度。

3.根据权利要求1所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，其特征在于，所述相控阵超声探头(4)通过机械工装安装在所述活塞式储能器(1)的圆柱面上，用于发射和接收超声波。

4.根据权利要求1所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，其特征在于，所述主机(5)通过以太网或wifi与所述设备健康管理平台(7)连接。

5.根据权利要求1所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测装置，其特征在于，所述压力传感器(6)通过以太网或wifi与所述设备健康管理平台(7)连接。

6.一种非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，其特征在于，通过监测活塞式蓄能器运行前后气体物质的量是否减少，识别所述活塞式蓄能器是否发生泄漏。

7.根据权利要求6所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，其特征在于，所述监测方法具体包括：

8.根据权利要求7所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，其特征在于，所述初始状态参数包括初始气体压力、初始活塞位置、初始气体温度。

9.根据权利要求7所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，其特征在于，报警阈值包括油压上限、油压下限、安全阀释放油压。

10.根据权利要求7所述的非侵入式活塞式蓄能器泄漏在线监测方法，其特征在于，通过所述超声相控阵探头的超声波声束入射到缸壁内，先在缸内壁形成缸壁回波，继续穿越到活塞表面形成活塞回波；

技术总结本发明涉及蓄能器泄漏监测技术领域，旨在解决核电厂气液联动主蒸汽隔离阀、汽轮机主汽阀等液压回路蓄能器监测点较少，不利于及时发现蓄能器氮气泄漏导致液压回路失去补偿后超压运行的隐患，具有较高的安全风险的问题，本发明通过实时监测活塞位置，跟踪氮气泄漏趋势并在气体泄漏时报警。本发明监控范围广，位置测量精度高，测量误差不大于±3mm；可实现蓄能器活塞位置的连续性监测，计算气体泄漏量并进行泄漏报警。技术研发人员：韩杰,樊琼,蒋文结,夏崧浩,廖明,原江滔,丁晨盼,黄华,舒芝锋,杨恳受保护的技术使用者：三门核电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29