CN113513972B - 一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，传感器安装在传热管内并准确固定，安装的传感器能耐长期高速流水冲刷而不松脱失效；采用防水胶多层次涂覆应变片表面和防水热缩管紧缩其表面、PE线的防松绑扎和胶粘接线头的工艺方法，解决了狭窄密集排列管束中传热管表面装贴应变片的防高速横向流水冲刷防护；传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护，解决了引线受横向高速流水冲刷断裂而导致的失效，解决了引线随流水随意摆动引入的测试误差；传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护，解决了传感器引线在通水本体中的防水以及高速流水长期冲刷容易导致引线断裂而出现失效。

Description

一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器传热管束内传感器安装技术领域，尤其涉及一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法。

背景技术

核电站的工作原理是：核电站反应堆堆芯的核燃料受中子照射激发后产生链式裂变，链式裂变过程中释放出的巨大能量，该能量由通过主泵驱动进入反应堆一回路的冷却剂，流经堆芯后带出，冷却剂从反应堆容器的出口管流出，进入蒸汽发生器，并在实体隔离的条件下将热量传递给二回路的水，二回路的水被加热而生成蒸汽，蒸汽驱动汽轮机，从而带动与汽轮机同轴的发电机发电。由此可见，蒸汽发生器是核电站发电过程中热能传递转换的关键设备之一，它的安全可靠性设计将牵涉到核电站的安全运行。

蒸汽发生器是压水堆核电站一回路主设备，是连接一回路和二回路的枢纽，由于长期受汽水混合物的流动冲刷而存在诱发流致振动失效的风险。流致振动的失效机理有多种，如漩涡脱落、湍流激励和流弹失稳等，尤其是流弹失稳的失效发生，可能导致传热管磨损和破裂，一旦发生，即一旦横向流的有效流速达到临界流速，将使传热管在短时间内迅速发生泄漏失效，影响设备和电站的运行安全。因此，有必要开展蒸汽发生器传热管束的流致振动机理试验研究，通过试验的研究，进一步优化设计，避免传热管破裂的严重事件发生，提高设备运行的可靠性就显得尤为重要。

开展蒸汽发生器传热管束流致振动机理的试验研究，需要设计一种传热管束流致振动试验试验件来完成试验研究。蒸汽发生器的原形尺寸巨大，实验台架的安装空间无法满足安装要求，因此，一般截取蒸汽发生器原型的一部分结构作为试验件。在传热管束内部设置多个测试点，由安装在管表面和管内的多种传感器获取流致振动分析所需的力学参数，如振动振幅、振动加速度、振动频率和应变参数等。

一般地，试验件是采用一种密集排列的转热管束组件来代替蒸汽发生器。试验件中，单根传热管的外径小于18cm，管壁厚1mm～1.2mm，传热管束按照蒸汽发生器的原型阵列排布，形成密集排列的管束组件，管间间隙为毫米级。

通常蒸汽发生器传热管束试验体做流致振动试验时，受试验体的内部结构空间狭小以及高速流水冲刷的恶劣环境所限，设置的振动参数测试点非常有限，安装传感器的品种和数量也很有限，一般需要在多根传热管内安装加速度传感器、传热管表面应力集中区域粘贴防水应变片。对于所选的直管段传热管(只限于直管段)内安装加速度计，采用螺钉由外向内将加速度计固定在传热管内；在试验件边界区域选取几根传热管应力集中区作为应力测试点，沿管的周向粘贴应变片，采用橡胶套套在应变片表面隔离保护而免受横向高速流水冲刷的破坏。

通常的蒸汽发生器传热管束试验体的流致振动试验中传热管上安装传感器方法的缺点是：

1.传热管内加速度传感器的螺钉固定方式，螺钉头底平面与传热管表面的小曲率曲面无法完全贴合，存在缝隙，这种结构现场实现完全的防水密封很难；随着试验的持续进行，随机振动会使螺钉与传热管壁之间的间隙增大，会导致试验过程中管外流动的水由固定螺钉处的缝隙进入管内，从而引入附加振动测试干扰，影响了传热管振动测试参数的真实性，无法满足整个试验进行中保证传热管内无水的试验测试要求；

2.螺钉头的结构外形占据了一定的传热管间的流场空间，破坏了传热管间狭窄流场的结构，影响测试的真实性；

3.螺钉端头由于长期受高速流水冲刷，会导致螺钉松动而引发松脱失效；

4.采用橡胶套套在应变片表面隔离保护的工艺方法，橡胶套在去离子水中很快就老化破裂或碎化失效，更无法承受试验中长期受去离子水的高速冲刷的试验要求；

5.应变片的引线在传热管表面布线引出通水本体，通常采用均等间距的漆包线捆扎引线方法，很容易被传热管表面高速流过的横向流水冲断而导致测试失败；

6.所安装传感器的引线出通水本体时，悬浮水中或从本体壁上的引线管内出线，由于高速流水引起的湍流等流致现象，均会引起引线的随机摆动而导致测试误差的引入，且传感器引线在水流中容易被流水冲断，造成测试失败。

因此需要研发出一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种安装在传热管(传热管为有一定壁厚的中空管)上传感器的防水冲刷密封安装方法，包括：

传热管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

A1、专用安装工装将传感器送入传热管内；

A2、磁铁吸附传感器，定位传感器在传热管内的安装方向；

A3、在紧固螺钉的螺纹处涂覆螺纹胶，采用专用紧固螺钉将传感器固定在传热管内；

A4、在传感器的固定孔表面涂覆防水胶；

A5、将固定孔用圆膜状软态超薄不锈钢纸箔覆盖；

A6、焊接不锈钢箔边缘；

A7、在焊点及边缘缝隙涂覆防水胶；

A8、完成一个管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；

传热管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

B1、传热管外壁上应变测试点处粘贴防水应变片；

B2、防水胶涂覆应变片表面2～3次；

B3、套防水热缩套管并热缩；

B4、用PE线绑扎热缩套管两端端口并用胶粘接线尾的线头；

B5、用胶涂覆并密封热缩套管两端口缝隙；

B6、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护工艺；

传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

C1、将应变片引线沿管壁按一定距离定位；

C2、用适宜外形尺寸的软态不锈钢纸箔覆盖在引线上；

C3、将软态不锈钢纸箔焊接在传热管表面；

C4、用防水胶涂覆焊点及焊缝边缘；

C5、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护工艺；

传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

D1、传感器引线按固定引出位置分组用防水热缩套管套上并热缩；

D2、沿引出路径用适宜形状的超薄不锈钢纸箔覆盖并贴合在引线固定的金属体表面；

D3、将不锈钢纸箔边缘焊接在金属体表面；

D4、用防水胶涂覆焊点和不锈钢纸箔与金属体表面的缝隙处；

D5、完成一处传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护工艺。

优选地，在步骤A3中，专用紧固螺钉的紧固面为锥面，传热管壁上的螺纹孔接触面为锥面，专用紧固螺钉旋入传热管壁上的螺孔后专用紧固螺钉的锥面与传热管壁上的螺纹孔锥面紧密贴合。

优选地，在步骤A4中，在传感器的固定孔表面涂覆1-3层防水胶。

优选地，在步骤B2中，每次涂胶需待上次涂胶完全干燥后再涂。

优选地，在步骤C1中，定位为点胶定位。

优选地，在步骤A6、C3、D3中，焊接均采用电阻焊接工艺。

优选地，在步骤A8、B6中，完成的防护层总厚度均不超过0.3mm。

本发明的有益效果在于：

(1)传热管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护，传感器安装在传热管内并准确固定，安装的传感器能耐长期高速流水冲刷而不松脱失效；解决了在狭窄密集排列管束中安装传感器对狭窄空间流场的影响；采用专用螺纹胶和专用防水胶叠加密封，以及不锈钢纸箔的表面焊接密封，避免了由螺钉固定孔处流水渗入管内而引入的振动干扰等影响；

(2)传热管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护，采用防水胶多层次涂覆应变片表面和防水热缩管紧缩其表面、PE线的防松绑扎和胶粘接线头的工艺方法，解决了狭窄密集排列管束中传热管表面装贴应变片的防高速横向流水冲刷防护；紧凑的防护层结构，减少了对狭窄空间流场的影响，也避免了采用传统橡胶套在去离子水中很快老化破碎和被水流冲刷破裂失效等风险发生；

(3)传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护，解决了管表面传感器引线的固定布线，解决了引线受横向高速流水冲刷断裂而导致的失效，解决了引线随流水随意摆动引入的测试误差；

(4)传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护，解决了传感器引线在通水本体中的防水以及高速流水长期冲刷容易导致引线断裂而出现失效，也解决了传感器引线被流水冲刷随机摆动而引入的测试误差干扰。

附图说明

图1为传热管内传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护工艺流程图；

图2为传热管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护工艺流程图

图3为传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护工艺流程图；

图4为传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，包括：

传热管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；如图1所示，其中包括步骤：

A1、专用安装工装将传感器送入传热管内；

A2、用一块磁铁吸附在传热管外壁，磁铁磁力透过传热管吸附传感器，通过移动磁铁来移动传感器，最终定位传感器在传热管内的安装方向；

A3、在紧固螺钉的螺纹处涂覆螺纹胶，采用螺丝刀将紧固螺钉缓慢拧入传热管内传感器的固定孔内；

A4、待螺纹胶固化后，在传感器的固定孔表面涂覆1～3层防水胶；

A5、待防水胶固化后，将固定孔用圆膜状软态超薄不锈钢纸箔覆盖，使不锈钢纸箔与传热管外壁紧密贴合；

A6、采用电阻焊接工艺焊接不锈钢箔边缘；

A7、再用防水胶将焊点和不锈钢箔边缘与管壁间的缝隙涂覆上防水胶，待胶固化后即可，整个防护工艺完成后的防护层高度小于0.3mm；

A8、完成一个管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；

与传统的传感器管孔密封法只采用螺钉头涂覆胶固定所不同的是，本专利采用机械面叠加螺纹胶形成坚固的密封面，螺钉头顶面与管壁缝隙处涂覆专用防水胶再叠加软态不锈钢纸箔密封焊接覆盖的工艺，几乎与管壁表面形成一体的防水密封面，既加强了防水和冲刷以及随机振动的破坏，又省去安装固定传感器的占位空间，还原了密集管束间狭窄的流场空间，使其测试状态更加真实；

传热管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；如图2所示，其中包括步骤：

B1、传热管外壁上应变测试点处粘贴防水应变片；

B2、防水胶涂覆应变片表面2～3次，每次涂胶需待上次涂胶完全干燥后再涂胶；

B3、套防水热缩套管并热缩；

B4、用防滑的PE线用防松脱绑扎方式绑扎热缩套管两端端口，并用粘接胶粘接线尾的线头；

B5、用胶涂覆并密封热缩套管两端口缝隙；

B6、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护，防护层总厚度不超过0.3mm；

与传统橡胶套隔离防护方法相比，防水热缩套管紧缩其表面，其一，是更加可靠耐用；其二，可以更好地对应变片表面进行防水密封和防水流冲刷；PE线绑扎以及两端防水胶密封的组合工艺，使应变片的防水放冲刷防护更加牢固可靠；

传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护；如图3所示，其中包括步骤：

C1、将应变片引线捋顺并沿管壁按一定距离点胶定位；使其较为贴合固定在管壁的曲面上；

C2、用适宜外形尺寸的软态超薄不锈钢纸箔覆盖在引线上；

C3、将软态不锈钢纸箔用电阻焊接工艺焊接在传热管表面；

C4、用防水胶涂覆焊点及焊缝边缘；

C5、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；

与传统管表面引线采用漆包线捆扎叠加胶的固定防护方法相比，本工艺采用软态超薄不锈钢纸箔焊接在管表面叠加防水胶密封焊点及边缘焊缝的组合工艺，有效防止横向高速流水的冲刷破坏而导致的引线断裂失效；

传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护；如图4所示，其中包括步骤：

D1、传感器引线按固定引出位置分组用防水热缩套管套上并热缩；

D2、沿引出路径用适宜形状的超薄不锈钢纸箔覆盖并贴合在支撑引线固定的金属体表面；

D3、并用电阻焊将将不锈钢纸箔边缘焊接在金属体表面；

D4、用防水胶涂覆焊点和不锈钢纸箔与金属体表面的缝隙处；

D5、完成一处传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护。

与传统的布线方法相比，本工艺采用超薄不锈钢纸箔密封焊接覆盖在通水本体内壁上，有效避免通水本体内高速流水对本体内传感器引线的冲刷破坏和带来的引线随机摆动引入的测试误差。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，包括：

传热管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

A1、专用安装工装将传感器送入传热管内；

A2、磁铁吸附传感器，定位传感器在传热管内的安装方向；

A3、在紧固螺钉的螺纹处涂覆螺纹胶，采用专用紧固螺钉将传感器固定在传热管内；

A4、在传感器的固定孔表面涂覆防水胶；

A5、将固定孔用圆膜状软态超薄不锈钢纸箔覆盖；

A6、焊接不锈钢箔边缘；

A7、在焊点及边缘缝隙涂覆防水胶；

A8、完成一个管内加速度传感器固定螺钉的防水冲刷密封防护；

传热管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

B1、传热管外壁上应变测试点处粘贴防水应变片；

B2、防水胶涂覆应变片表面2～3次；

B3、套防水热缩套管并热缩；

B4、用PE线绑扎热缩套管两端端口并用胶粘接线尾的线头；

B5、用胶涂覆并密封热缩套管两端口缝隙；

B6、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；

传热管表面应变片的引线防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

C1、将应变片引线沿管壁按一定距离定位；

C2、用适宜外形尺寸的软态不锈钢纸箔覆盖在引线上；

C3、将软态不锈钢纸箔焊接在传热管表面；

C4、用防水胶涂覆焊点及焊缝边缘；

C5、完成一处管表面粘贴应变片的防水冲刷密封防护；

传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护；其中包括步骤：

D1、传感器引线按固定引出位置分组用防水热缩套管套上并热缩；

D2、沿引出路径用适宜形状的超薄不锈钢纸箔覆盖并贴合在引线固定的金属体表面；

D3、将不锈钢纸箔边缘焊接在金属体表面；

D4、用防水胶涂覆焊点和不锈钢纸箔与金属体表面的缝隙处；

D5、完成一处传感器引线在各种形状金属体表面的防水冲刷密封防护。

2.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤A3中，专用紧固螺钉的紧固面为锥面，传热管壁上的螺纹孔接触面为锥面，专用紧固螺钉旋入传热管壁上的螺孔后专用紧固螺钉的锥面与传热管壁上的螺纹孔锥面紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤A4中，在传感器的固定孔表面涂覆1-3层防水胶。

4.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤B2中，每次涂胶需待上次涂胶完全干燥后再涂。

5.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤C1中，定位为点胶定位。

6.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤A6、C3、D3中，焊接均采用电阻焊接工艺。

7.根据权利要求1所述的一种安装在传热管上传感器的防水冲刷密封安装方法，其特征在于，在步骤A8、B6中，完成的防护层总厚度均不超过0.3mm。

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