CEFR堆容器高溫應力應變測量系統(tǒng)設計、安裝及調(diào)試

呂 鵬

（中國原子能科學研究院，中國 北京 102413）

CEFR堆容器高溫應力應變測量系統(tǒng)設計、安裝及調(diào)試

呂 鵬

（中國原子能科學研究院，中國 北京 102413）

CEFR堆容器高溫應力應變測量系統(tǒng)是由高溫電阻應變片、熱電偶、電纜、測量儀和電腦幾部分組成，高溫電阻應變片安裝在堆容器壁面，測量儀接收應變片信號，轉(zhuǎn)換成應變值記錄并顯示，從而實現(xiàn)對堆容器的應力應變測量。

堆容器；應力應變；設計；安裝及調(diào)試

0 綜述

CEFR堆容器設計和材料選擇的驗證實驗中，堆容器高溫應力應變測量是其中一項重要實驗；同時，也是CEFR后續(xù)運行過程中保證堆容器安全可靠運行而進行監(jiān)測和在役檢查的一個手段。CEFR堆容器高溫應力應變測量系統(tǒng)正確的設計、安裝及調(diào)試，對堆容器應力應變測量的結(jié)果、以及后續(xù)對堆容器的監(jiān)測和在役檢查都至關(guān)重要。

1 設計

CEFR堆容器應力應變測量系統(tǒng)主要是由79個帶有MI電纜高溫電阻應變片、35支精密K型熱電偶、信號電纜、補償電纜、測量儀和電腦幾部分組成。堆容器的應力應變參數(shù)測點共計30個，分別選取了支承頸與錐頂蓋過渡環(huán)相接處、錐頂蓋上封頭與主容器上筒節(jié)相接處等經(jīng)理論分析計算得到的理論應力較大的地方，如表1。

表1 CEFR堆容器測量系統(tǒng)參數(shù)測點清單

每個測點均采用一組或幾組兩片式應變花的形式布置，如圖（1）。

圖1

在高溫條件下，任何應變片都會產(chǎn)生熱輸出，必須對測量顯示值進行修正，修正方法是采取溫度補償?shù)姆绞?。在其?處測點布置了溫度補償片，溫度補償片和一支熱電偶分別安裝在這個與堆容器材質(zhì)一致的等溫塊上，該等溫塊與測點處同一溫度場，但不受堆容器應力變化影響，從而實現(xiàn)溫度補償?shù)淖饔谩?/p>

堆容器應力應變測量實驗要求從常溫下開始至升溫到運行工況下的高溫度全過程監(jiān)測堆容器的應力應變情況，所以要求應變片從低溫到高溫具有非常好的穩(wěn)定性和線性度，同時響應速度應盡可能快，綜合以上因素選擇了國外生產(chǎn)的AWH-8型高溫應變片 （如圖2），及與之配套使用的ISW-50型接線箱和TDS-303應力應變測量儀，測溫熱電偶則選取了精密級K型熱電偶來滿足測量要求。

圖2

2 安裝

CEFR堆容器應力應變測量系統(tǒng)的安裝按以下步驟和要求進行：

（1）利用經(jīng)緯度定位儀進行測點精確定位；

圖3

（2）對測點位置進行打磨，安裝面粗糙度應不大于Ra1.6、去除氧化層、涂料等，并用丙酮擦拭去除油污，清洗安裝表面至無磨屑、塵土等雜物；

（3）高溫應變片安裝前應對紅、綠、黑、白四根引線進行電阻值測量（如圖3），并記錄。高溫應變片的安裝采用專用焊機，焊接人員應具有熟練的點焊技能，保證16mm長的應變片基片上敏感柵兩側(cè)每側(cè)均勻點焊20點；

（4）高溫電纜采用壓片點焊在堆容器表面如圖2；

（5）拆除高溫電纜末端連接的補償電路板，使高溫電纜能經(jīng)法蘭導管（圖4）穿出堆容器進入堆坑通道，法蘭采用銀銅釬焊進行密封；

（6）恢復拆除的補償電路并進行紅、綠、黑、白四根引線的電阻值測量，測量結(jié)果與第（3）條測量值比對，無較大誤差出現(xiàn)為合格；

圖4

（7）信號電纜與補償線路板上的引線端接后再次進行測量如表2（部分測點記錄），測量結(jié)果與第（3）、（6）條測量值比對，無較大誤差出現(xiàn)為合格；

（8）信號電纜與ISW-50及TDS-303測量儀端接。

表2 安裝前、后應變片引線電阻值檢驗比對

456125.2 127.7 ＞200MΩ 125.9123.8 126.3 ＞200MΩ 123.1125.3 127.7 ＞200MΩ 126.0126.4 129.5 ＞200MΩ 126.6125.7 128.3 ＞200MΩ 125.4125.1 128.2 ＞200MΩ 125.3126.4 129.1 ＞200MΩ 126.7123.0 126.3 ＞200MΩ 123.2128.5 132. ＞200MΩ 128.2126.5 ＞200MΩ 126.9 ＞200MΩ 129.2 ＞200MΩ 128.1 ＞200MΩ 128.5 ＞200MΩ 130.2 ＞200MΩ 128.6 ＞200MΩ 126.5 ＞200MΩ 132.5 ＞200MΩ

安裝過程必須嚴格按照步驟和要求進行，每一個安裝步驟的完成都必須進行相應的安裝檢查和檢測，并對已安裝好的應變片、熱電偶和電纜導線等采取必要的保護措施，確保安裝過程中不出問題。

5 調(diào)試

1）熱電偶通道調(diào)試

熱電偶通道調(diào)試是采用標準信號發(fā)生器在熱電偶的接線端輸入標準的溫度信號，與TDS-303數(shù)據(jù)采集儀顯示的溫度值進行比對誤差和變差值應在允許范圍內(nèi)。熱電偶試驗通道允許誤差值Δ1：

式中：Δ1.1—— 標準信號發(fā)生器的熱電偶輸出精度引入誤差（±0.3℃）；

Δ1.2—— 精密K型熱電偶補償導線熱電勢允許值（±1.5℃）；

Δ1.3——TDS-303數(shù)據(jù)采集儀引入精度誤差（±0.35℃），試驗時已考慮熱電偶冷端溫度自動補償。

經(jīng)調(diào)試，35支熱電偶通道誤差均在通道允許誤差范圍內(nèi)。

2）TDS-303數(shù)據(jù)采集儀測量功能調(diào)試，包括：

（1）絕緣檢驗

（2）穩(wěn)定性調(diào)試

（3）靈敏度檢驗

（4）斷線檢驗

經(jīng)調(diào)試，驗證了TDS-303數(shù)據(jù)采集儀的測量功能正常。

3）CEFR堆容器應力應變測量系統(tǒng)進行初次堆容器應力應變測量，測量結(jié)果與堆容器水壓試驗過程中同條件下進行的常溫應力應變測量結(jié)果進行比對，無較大誤差值出現(xiàn)。

6 結(jié)論

CEFR堆容器應力應變測量系統(tǒng)設計、安裝及調(diào)試的完成，為后續(xù)堆容器應力應變測量提供了有力的保障。

鄧麗麗］