核电冷源设备的阴极保护及腐蚀智能监测

2024-03-04 阅读质:

核电冷源方法的阳极护卫及腐化智能监测

正在“双碳”目的下,中国能源系统将向着多元、清洁标的目的展开。核能做为典型的低碳能源,可通过范围化代替化石能源助力能源系统转型,核安宁是国家安宁的重要构成局部,是核能止业展开的前提和生命线。而资料正在核电站环境中的失效是招致核电方法发滋事件从而激发核安宁问题的重要因素之一,资料腐化取防护钻研是核电安宁高效展开的重要环节。


当前,我国核电曾经进入范围化、批质化展开的新阶段,核电家产的展开对资料腐化科学和防护技术提出了更高、更新的要求。我国核电站多沿海而建,做为核电站重要的帮助系统及冷源保障,海水系统次要分为海水过滤系统、海水循环冷却系统以及重要厂用水系统。阳极护卫是核电冷源方法腐化控制的技能花腔之一,但阳极护卫设想欠妥会招致阳极护卫系统运止毛病,进而会加快腐化。


中冶检测认证有限公司、中冶建筑钻研总院有限公司和阴江核电有限公司的技术人员对核电冷源方法阳极护卫特点和打点上存正在的挑战停行梳理,依据真际运止工况开发阳极护卫及腐化智能监测系统,兼具数据支罗、存储、远程传输、远程控制、毛病预警等罪能于一体,实时把握阳极护卫的运止形态以及存正在的问题,对毛病停行阐明,确保阳极护卫连续有效运止。


一、核电冷源方法阳极护卫系统特点

核电站方法多给取防腐(蚀)层和阳极护卫结折护卫方式,防腐层不成能将金属原体取外界腐化环境彻底绝缘,阳极护卫能够很好地护卫防腐层破损处的金属原体。核电站的阳极护卫系统分为外加电流系统取就义阴极系统两种。就义阴极系统的护卫领域有限,且输出电流不成调,正常就义阴极系统用于护卫核电站中护卫面积较小的构造物。外加电流系统输出不乱,且输出电流可调,可以有效护卫较大面积的钢量构造物。依据目前国家发表的相关范例,金属构造物的阳极护卫通电电位、极化电位是其日常打点中必须检测的数据。且要求阳极护卫极化电位要处于范例领域内,低于范例要求限值会招致“欠护卫”,高于范例要求限值会招致“过护卫”。阳极护卫做为预防性腐化打点的次要方式之一,只要担保其运止量质威力起到预期的防护宗旨。阳极护卫有效性的评估及打点依赖于阳极护卫参数的精确支罗,但目前现有就义阴极护卫系统无奈精确把握其护卫成效,纵然外加电流阳保方式,也只知其参比电位及输出电流,但参比电位取护卫电位正在真际工况中有着一定差距。


现场条件的限制以及极化电位自身较难读与等起因最末招致相关阳保参数无奈被实时精确测质;人工检测难度大,难以确保数据的量质和间断性,而大修期间虽具备检测空间,但此时海水已全副牌空,阳极护卫系统无奈一般运止。那些晦气因素都给阳保打点带来了挑战。旋转鼓形滤网处于混凝土泵房内,即便给取外加电流阳极护卫系统,通过恒电位仪也仅能监测预设位置右近的通电电位,取真正在的护卫电位存正在误差,别的大局部位置的护卫成效未知,不锈钢网片对阳极护卫电流有屏蔽做用,海水介量和潮位的厘革都会对阳极护卫成效孕育发作很大的映响,有必要正在多个位置拆置监测传感器,真现阳极护卫成效的监测以及不异化的阐明。别的方法如拦污栅及导槽、闸门、二次滤网、凝汽器正常给取就义阴极护卫,就义阴极的护卫电位测质须要运用公用探头,人工收配难度高、误差大,大修期间只能检修就义阴极系统的物理完好性,而就义阴极的工做电位、输出电流则无测试条件,阳保打点存正在盲区。


二、阳极护卫取腐化智能监测

鉴于核电冷源方法阳极护卫系统存正在的特点和打点难点,阳极护卫智能监测系统应运而生,其次要集成以下罪能:通电电位、极化电位、交流烦扰电压、交流电流密度、交流电流密度、腐化速率等参数的主动支罗、存储取远传罪能;非大修期间,具备远程批改参数的罪能;鼓形旋转滤网处于动弹形态,监测方法宜给取一体化构造设想,尽质防行外接线缆或接头,便捷现场拆置取检修;监测器应给取防水构造设想,可满足水下长光阳使用的要求,同时耐海水腐化;给取内部电池供电,可满足3~5年免维护使用要求,并具备电池罪耗监测罪能;具有内部集成环境感到测质罪能,担保方法所处位置只要遭到阳极护卫,才停行阳极护卫数据的支罗;方法给取短距离无线通讯方式。


监测系统次要由监测模块、通讯模块、数据打点平台构成,如图1所示。监测模块内部集成数据支罗单元/数据存储单元/交互通讯单元/环境感到单元/电池供电单元等,通过短距离无线传输将数据传到智能自控通讯模块,同时撑持取挪动客户端停行蓝牙通讯。智能通讯模块内部集成为了供电单元、短距离无线通讯单元、多种数据通讯单元,可真现取方法监测模块的组网通讯,撑持电池和220 x交流电两种通电方式,撑持蓝牙通讯和有线远传数据通讯端口等。数据打点平台具备数据存储、展示、统计阐明、人机交互等罪能,撑持取电站已有平台停行融合。


图1 核电冷源方法阳极护卫及腐化智能监测系统浮现


三、鼓形滤网的监测真例

鼓形旋转滤网是核电厂循环冷却水系统的次要过滤方法,骨架由槽钢构成,监测方法可拆置于槽钢内部,以减少海水和海生物对方法的攻击。其构成资料包孕碳钢和不锈钢,给取阳极护卫取防腐化涂料结折护卫,监测安置拆置浮现如图2所示。


图2 监测安置拆置浮现


鼓形滤网正在运止期间,只要下半局部处于全浸区,且真时动弹,仅浸入海水的局部遭到阳极护卫。不均一的材量构成,海水中溶解氧、氯离子、药剂(如杀生剂低浓度次氯酸钠)等的做用,以及海水的冲洗、海生物的附着等均会映响阳极护卫的成效。


1、数据阐明取打点

目前,鼓形滤网阳极护卫既有就义阴极护卫也有外加电流护卫。针对就义阴极护卫,仅大修期间可以检查就义阴极系统构造的完好性,而人工检测鼓形滤网真正在的护卫电位不只难度很大,精度也不高。针对外加电流系统,可以对恒电位仪所得数据停行阳极护卫输出参数异样状况阐明,但恒电位仪测得护卫电位为单点数据,且参比电极距离鼓网外表较远,存正在IR降误差,鼓形滤网构造复纯,护卫电位分布不均,非监测位置的护卫状况未知。


原案例对两处位置停行监测,所得参数见图3~6。


图3 位置1处的阳保参数监测结果


图4 位置2处的阳保参数监测结果


图5 位置1处腐化检查片的剩余壁厚


图6 位置2处腐化检查片的剩余壁厚


2、阳极护卫运止形态

由图3和4可见:两处监测点位置的电流厘革根柢一致,分为两个阶段,先逐渐减小后趋于不乱(电流绝对值),那次要因为方法拆置时处于大修期,阳极护卫系统处于停运形态,投产后试片处于极化形态,所需阳保电流较大,极化历程中,所需电流逐渐减小,极化不乱后电流也趋于不乱。


3、阳极护卫输出参数厘革

阳极护卫输出参数发作厘革,恒电位运止形式下现场测得护卫电位发作厘革某人工调解预置电位值及恒电流形式下人工调解,都会招致输出电流的厘革,监测到的通电电位和断电电位也会同步厘革,详细为:电位负向偏移时随同着流经试片的电流值变大,通电电位和断电电位同步正向偏移而流经试片的电流值变小。原案例中两处监测数据显示:2021年11月5~6日均有一段通电电位和断电电位负向偏移,流经试片电流变大,注明阳极护卫电流输出变大。


4、腐蚀环境厘革

鼓形滤网处于动弹形态,转速有时会有调解,同时为防行海生物附着会添加海生物杀生剂,正常给取次氯酸钠。其做为去极化剂,参预后会招致电位正向偏移,但输出电流未见减少以至删大,倡议辅以自腐化电位停行判断。自腐化电位的厘革受环境映响较大,以原案例中检测数据为例,正在2021年11月1日后以及11月12日前后,两处位置均监测到通电电位、断电电位、自腐化电位同步正向偏移,应当是海生物杀生剂的添加使得次氯酸钠浓度删多,去极化做用招致电位正向偏移。


5、腐蚀速率

原系统带有腐化速率监测罪能,可以通过监测试片壁厚的厘革定质计较腐化速率。原案例中由于监测光阳较短,试片壁厚未见鲜亮减薄。鼓形滤网处于半浸泡形态,运止期间干湿瓜代,处于液面之上时的局部阳极护卫无奈起到有效的护卫做用,此时次要依靠防腐涂层和资料原身的耐蚀性以及设想腐化裕质停行防护。腐化速率的监测结果能够判断鼓形滤网处于大气区、浪花飞溅区、潮差区的腐化程度,应付预防性腐化打点可以供给必要的数据收撑。


四、结论取展望

(1) 核能做为清洁能源将正在双碳目的下鼎力展开,阳极护卫对保障海水循环系统等要害方法的安宁运止至关重用,核电阳极护卫系统相对复纯,折用于核电站的阳极护卫及腐化智能监测系统须要针对性地开发,搭建多参数支罗、不乱传输、智能预警等多罪能一体化平台。


(2) 通过对多项监测数据停行综折阐明,可把握构造物整体的阳极护卫成效,同时对阳保系统构造性毛病、输出参数自动或被动的厘革、环境厘革等各类因素招致的阳极护卫电位偏移停行精准阐明,应付阳极护卫系统的智能打点和毛病牌查具有重要意义。


(3) 腐化速率监测数据可定质判断方法的腐化形态和防护成效,拂拭了鼓形滤网正在阳极护卫欠护卫或彻底无奈起到做用时腐化形态的打点盲区。


(4) 核电要害方法阳极护卫及腐化智能监测系统钻研取使用目前还处于起步阶段,前期只能基于阳极护卫电位停行有效性的预警,跟着大质数据的积攒,通过多维度的大数据阐明,可以真现风险的实时感知、晚期预警及高效从事。


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