基于严重事故条件下的安全壳高可靠性测氢仪表的研究

发布时间：2020-09-01 09:19

　　巴黎气候变化大会后,中国作为碳排放大国指定了一系列环保政策,对清洁能源的需求越来越大。在十三五计划中,核电技术作为一种清洁能源在未来我国能源结构中的占比得到提升。福岛事件后,世界各国对核电的态度是审慎的。对该事故发生的各个中间过程的研究结论认为安全壳氢气浓度过高引发氢爆是事故超出控制的重要原因。我国秦山核电站建于上世纪80年代,氢气分析设备服役时间长已经到了需要更新换代阶段。因此,基于当前传感器技术研究高可靠性事故后氢气分析设备是保证核电站安全可靠运行的重要举措。本文首先根据核电站氢气分析设备工作环境特点及现有设备状态选择了抽气式测量方式。对当前各类气体浓度分析传感器的特点进行分析选择了热导式传感器进行氢气浓度采集。并以此为基础,设计了氢气浓度分析仪表。并根据核电站辐照剂量特点进行了耐辐照设计。其次本文对仪表中所涉及的元器件进行了失效模式及影响分析,根据元器件的失效后果设定了四个等级,分别为会造成其他设备或仪表故障的危害性失效、导致输出的氢气浓度信号超量程的损害性失效、无法从输出直接观察的性能下降失效、对仪表正常使用无影响的元器件失效。并利用故障树分析模型计算了各类失效的失效率,在一定程度上反应了本仪表的可靠性。然后,通过实验与分析得到了仪表使用中的环境因素对测量结果的影响,并拟合了公式采用数字方式进行数据补偿。最后,通过模拟实验对仪表进行了标定,证明了精度满足设计要求。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM623.8;TH83
【部分图文】：

原理图,氢气传感器,原理图,热导率

壚逡逑｜灥咖＿逡逑图２－２热导式氢气传感器探头逡逑２．３．１工作原理逡逑由于氢气与空气（氮气、氧气）相比，热导率更大，氢气传感器运用电桥原逡逑理，将采样气体传递的热量换成电压信号，将气体的温度、湿度、压力用传感器逡逑转换成电压信号作为补偿，经采样、ＡＤ转换后和运算处理电路，输出一个经过逡逑补偿的与氢气浓度满足线性关系的４？２０ｍＡ电流信号，进行远传。逡逑混合气热导率与各组分浓度有关。实验表明，在气体浓度测量时混合气体的逡逑热导率近似为组成气体的热导率之和：ｉ：邋，艮Ｐ：逡逑（２－１）逡逑式中＆——混合气体的平均热导率？，逡逑＼逦各组分１体的热导率；逡逑ｎ

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山东大学硕士学位论文逡逑氢气＾分析仪表需要在严重事故发生后向消氢系统发送安全壳l#气浓度信号，逡逑当氢气浓度高于４．０％邋（体积浓度），消氢系统将工作以除去安全壳大气中的Ｈ２。逡逑因此，本氢气分析仪需要准确、可靠地传输Ｈ２浓度信号。逡逑３）通讯功能逡逑为了保持信号长距离传输的准确性，使用４－２０ｍＡ输出浓度信息。逡逑２．５系统结构逡逑氢气浓度分析仪通过热传导的方式测量环境中氢气浓度，由于气体的热导系逡逑数与气体的环境参数有关，因此，需通过补偿运算的方式来处理所测的氢气浓度。逡逑仪表的基本组成部分包括：气体浓度探头、湿度传感器、信号采集放大、补偿信逡逑号采集、信号输出等。原理框图如图２－４所示。逡逑加热电流信逦氢气浓度电逡逑

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逦５Ｖ线性电源逦３．３Ｖ线性电源逡逑图２－６电源处理结构图逡逑２．６＿３邋２４ＶＤＣ输入供电处理逡逑电源输入受外部条件影响较大，来自工业电网的波动往往会造成仪表供电不逡逑稳，为了防止外部供电电Ｅ波动引发仪表故障，应采用有较宽电压调理能力的输逡逑２７逡逑

【参考文献】