[发明专利]管道流体热分层监测装置

说明书

本发明公开了一种管道流体热分层监测装置，包括集成式热电偶、导引管以及环绕带；所述集成式热电偶依次包括连接件、延长电缆、灌胶管组件以及铠装热电偶；所述环绕带包括用于固定所述导引管下端的连接座以及用于环绕在管道外侧上的柔性带，所述铠装热电偶穿过所述导引管并从所述导引管下端穿出后固定在所述柔性带上。本发明的管道流体热分层监测装置，结构设计合理，将集成式热电偶、金属导引管、环绕带结合起来，形成个有机整体，方便现场安装与拆卸，能够实现对管道径向流体温度梯度的测量，保证了测温的准确性、精度和动态响应；集成式热电偶通过一个多对热电偶延长电缆引出，并采用连接件的方式保证了与补偿电缆之间连接的便捷性和可靠性。

技术领域

本发明属于核电厂管道热疲监测技术领域，具体涉及一种管道流体热分层监测装置。

背景技术

热分层（Thermal stratification）是指在介质流动过程中，较热、较轻的介质停留于较冷、较重的介质上面流动，形成一定温度梯度的现象。热分层会造成管道由于膨胀不均而在轴向上产生弯曲应力，长期弯曲应力的循环，最终会导致管道裂纹等热疲劳现象的出现。

目前在世界范围内压水堆核电厂已发生过一系列反应堆冷却剂管道与热疲劳相关的事件,根据美国电力科学研究院（EPRI）的研究成果表明，因热分层造成管道热疲劳进而导致管道破裂失效的事件发生概率成呈上升趋势，因此对管道热分层的监测对于确保核电厂的安全运行具有重要意义。为应对管道热疲劳现象，需要采用有效措施对可能产生热分层的敏感位置进行监测，采集温度梯度变化数值，为热疲劳损伤评估与缓解措施制定提供数据支持和技术依据。而对流体热分层较为可行的监测方法是对管道外侧径向温度分布的测量，换算内壁和流体温度，从而监测管道的运行状态。

现有技术通常采用间接的方式对管道外壁进行测量，传感器与管道表面之间一般会隔着介质（如钢带），但是这种方式存在较多的弊端：（1）管道外壁非规则圆形，钢带环抱在管道上后，可能与管道之间存在间隙，导致测温不准确；（2）温度传感器隔着钢带对管道表面进行测量，会导致传热滞后，严重影响装置整体动态响应；（3）在温度快速变化过程中，钢带会形成滤波效应，导致温度传感器装置到无法捕捉该温度变化；（4）传统技术通常采用单支成品热电偶加支架的方式，导致热电偶数量较多，所需制作的电缆接头及电缆等材料用量大大增加，同时也增加了现场施工工作量。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种管道流体热分层监测装置，其能够实现对管道径向流体温度梯度的测量，保证了测温的准确性、精度和动态响应。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种管道流体热分层监测装置，包括集成式热电偶、导引管以及环绕带；所述集成式热电偶依次包括连接件、延长电缆、灌胶管组件以及铠装热电偶；所述环绕带包括用于固定所述导引管下端的连接座以及用于环绕在管道外侧上的柔性带，所述铠装热电偶穿过所述导引管并从所述导引管下端穿出后固定在所述柔性带上。

优选地，所述连接件包括外壳以及设置在所述外壳内的绝缘块、热电偶针芯和用于锁紧的锁紧簧片；所述热电偶针芯包含插针和插孔，所述绝缘块内开设有分别与所述插针和插孔相匹配的第一通孔和第二通孔。

更加优选地，所述连接件包括相互配合插接的公头和母头，所述公头依次包括公头壳体、第一可收缩环、第一绝缘块、热电偶针芯以及与所述公头壳体相配合的公头配合件，所述母头依次包括母头壳体、第二可收缩环、第二绝缘块、热电偶针芯以及与所述母头壳体相配合的母头配合件，所述锁紧簧片设置在所述公头配合件上，所述公头配合件可部分配合插入所述母头配合件中。

优选地，所述延长电缆包括热电偶丝、包裹在所述热电偶丝外侧的绝缘层、包裹在所述绝缘层外侧的屏蔽层以及包裹在所述屏蔽层外侧的护套。