用于测量管区之间的间隙的方法和相关的间隙测量组件

摘要

用于测量热交换器的管区之间的间隙的方法包括以下步骤：在第一管(14)的所述管区中引入发射源串(22)；在第二管(16)的所述管区中使接收检测器(24)循环移动；当所述检测器在第二管(16)的所述管区中运动时记录由接收检测器(24)拾取的信号；估算第一管(14)和第二管(16)的各自管区之间的间隔。所述管区是以这样的方式排列的弓形部(10)，使得第一管(14)的弓形部的所述管区面向第二管(16)的弓形部的所述管区延伸，所述发射源串(22)的两个相对末端以这样的方式受到作用，使得在所述接收检测器(24)在第二管(16)的弓形部中循环移动时使所述串固定在第一管(14)的弓形部中。

说明书

本发明涉及用于测量热交换器的热交换管区之间的间隙的方法，其包括以下步骤：

-在第一管的所述管区中引入发射源串；

-在第二管的所述管区中使接收检测器循环移动；

-当检测器在第二管的所述管区中运动时记录由检测器拾取的信号；

-由记录的信号估算第一管和第二管的各管区之间的间隔。

该方法旨在检测在被制造出来后或使用一段时间后的热交换器的机械结构的尺寸以及评估在被制造出来后或使用一段时间后的热交换器的机械结构的完整性。

这样的方法能够在制造的最终阶段或使用期间进行对蒸汽发生器的管束的弓形部之间的间隙的测量，尽管其与不确定性有相关。该测量显示出制造或操作缺陷。能够进行该测量的组件被用作为无损检测工具。

用于测量热交换器的热交换管的管区之间的间隙的方法传统上通过探头类型的无损检测或通过可视方法进行，从参比管的外表面来测量管之间的距离。

从管的外表面进行的该测量方法难以适应于蒸汽发生器管。而对于蒸汽发生器，一组管束的管的外表面是难以接近的。因此所完成的测量是有缺陷的。使用该方法的操作也是繁重的。

为了使用于测量管之间的间隙的方法更容易，开发了将间隙测量组件引入热交换器管区成为可能的方案。

US 5,744,952描述了用于测量热交换器的两个直管之间的间隙的方法，包括在第一管中具高磁导率的铁氧体磁芯，在第二管中具有傅科电流(Foucault current)线圈。用线圈完成的测量使得确定线圈与铁氧体磁芯的距离成为可能。

然而，用于测量热交换器的热交换管区之间的间隙的方法不是完全符合要求的。测量方法对于蒸汽发生器的管状弓形部是不准确的。

本发明的一个目的是提出一种在制造的最终阶段或使用期间测量管状热交换器束的弓形管区之间的间隙的方法。

为此，本发明涉及用于测量上述类型的热交换器的热交换管的两个管区之间的间隙的方法，其中，所述管区是这样设置的弓形部，使得第一管的弓形部的所述管区面向第二管的弓形部的所述管区延伸，发射源串的两个相对末端受到作用，以使接收检测器在第二管的弓形部中循环移动期间将发射源串固定在第一管的弓形部中。

单独考虑或根据任意可能的技术结合，根据本发明的方法可以包括以下特征中的一个或多个：

-第一管和第二管的弓形部的所述管区在相同的平面内延伸，且基本上相互平行；

-设置发射源串以使发射源串贴着第一管的弓形部的凹侧面；

-发射源串包括定中心装置，设置发射源串以使第一管的弓形部中的发射器源串位于中心；

-在第一管的管区中引入发射源串的步骤包括以下操作：

-将接收检测器插入上移至第二管的弓形部的管区的入口，

-将发射源串插入第一管中，

-移动所述串直到第一发射源在接收检测器前面被检测到，

-移动所述串直到最后的发射源在接收检测器前面被检测到，

-作用于发射源串以将其固定在第一管中，

-当接收检测器运动经过第二管的管区时，记录由接收检测器收集的信号的步骤包括用于检测信号的操作，所述信号包括使得计算发射源和接收检测器之间的距离成为可能的物理数据和能够由对区分检测的发射源的物理数据进行的分析来推断的数据；

-用于记录信号的步骤包括对信号的测量采集的重现和重复操作，优选每移动1毫米至少进行一次测量采集；

-所述发射源串包括具有相同形状的多个发射源，所述多个发射源间隔足够距离使得在测量信号操作期间由一个发射源发射的物理数据不会干扰另一个发射源发射的物理数据；

-每个发射源由钕铁硼合金或任何其他导电材料或任何其他磁性材料制成；

-所述发射源串包括连接发射源的丝线；

-在第二管的所述管区中使接收检测器循环移动的步骤包括在第二管内以基本上恒定的速度移动接收检测器的操作；

-接收检测器包括具有用于测量傅科电流的探针类型传感器或用于测量漏通量的探针类型传感器的有源部件；

-接收检测器包括引导接收检测器且使接收检测器相对于第二管的弓形部定中心的部件；

-第一管和第二管的弓形部是在竖直平面内，第一管的弓形部位于第二管的上方或下方。

本发明还涉及用于测量热交换器的热交换管区之间的间隙的组件。用于测量管区之间的间隙的组件包括：发射源串，其能够被引入第一管的弓形部的管区；接收检测器，在接收检测器从第二管的弓形部的管区循环移动期间，接收检测器能够接收由发射源串发出的信号，第一管的弓形部的管区面向第二管的弓形部的管区而延伸；以及用于移动发射源串和接收检测器且使发射源串和接收检测器保持在某位置上的机构，其能够作用于发射源串的两个相对末端，使得当检测器在第二管的弓形部中循环移动时将发射源串固定在第一管的弓形部中。

单独考虑或根据任意可能的技术结合，根据本发明的用于测量间隙的组件可以包括以下特征中的一个或多个：

-发射源串包括具有相同形状的多个发射源，所述发射源发射信号，所述信号包括使得计算发射源和接收检测器之间的距离成为可能的物理数据和可以由对区分检测的发射源的物理数据进行的分析来推断的数据，所述发射源以足够距离间隔使得在测量信号操作期间由一个发射源发射的物理数据不会干扰另一个发射源发射的物理信号，发射源有利地通过丝线连接，以及有利地被设置在第一管的凹面侧或使用定中心装置设置在第一管的中心；

-接收检测器包括有源部件，其包括用于测量傅科电流的探针类型传感器或用于测量漏通量的探针类型传感器；

-接收检测器包括用于与第二管的直径相适应地引导和定中心的部件。

在阅读仅作为示例提供的如下描述以及参考附图时，会更好地理解本发明，其中：

-图1是热交换器，尤其是意图根据本发明的方法控制的管区的总体示意图，

-图2是根据本发明的用于测量热交换器的热交换管的管区之间的间隔的组件的侧面总体的截面示意图，以及

-图3是用于测量图2的间隙的组件的发射源串的总体前视图。

图1显示了蒸汽发生器类型的热交换器1。

热交换器1包括罐4和设置在罐4中的多个管束6。每个管束6包括大量的U型管，这些U型管具有直部和在每个直部末端的弓形部10。

使用特别设置在管的直部末端的隔离物12来排列弓形部10，以使第一管14的弓形部面向第二管16的弓形部延伸。第一管14的弓形部和第二管16的弓形部限定了它们之间的间隔18。

第一管14和第二管16的弓形部在相同的平面内延伸且基本上相互平行。

根据图1所示的实施方式，第一管14和第二管16的弓形部在相同的竖直面内延伸。第一管14的弓形部有利地在第二管16的弓形部的上方。供选择地，第一管14和第二管16的弓形部在具有水平分量和/或竖直分量的相同平面内延伸。

如图2中说明的，测量组件20旨在进行无损检测，以检测第一管14和第二管16的弓形部之间的间隙，尤其在制造的最终阶段或使用过程中。

用于测量间隙的组件20包括引入第一管14的发射源串22、在第二管16中循环移动的接收检测器24、以及移动串22和接收检测器24并且使其保持在某位置上的机构26。

用于检测间隙的组件20还包括意图在获得对第一管14和第二管16之间的间隙的测量期间记录由接收检测器24接收的信号的检测单元28。检测单元28也能够通过评估发射的物理数据的强度的降低来计算发射源串22和接收检测器24之间的距离。

如图3说明的，发射源串22包括多个彼此间隔分开的、基本上相同的发射源30。发射源串22还包括连接发射源30的丝线32，和沿所述丝线在每对相邻发射源30之间的隔离物34，优选是对磁场透明的隔离物。发射源30之间以如下方式分隔，使得一个源对另一个源的影响可以认定为忽略不计。

有利地，隔离物34是圆柱形的，典型地是圆形的，并且分为彼此相连(例如，铰接)的多个部分。隔离物34能够遵循弓形部的轮廓而不会在其内部堵塞，并且预设置多对发射源30保持在丝线上，以保持发射源30之间固定的距离。

供选择地，发射源串22包括能够相对于第一管14的弓形部设置发射源串22的定中心装置36。定中心装置36具有适配于发射源30和/或隔离物34的轮廓的外壳。定中心装置36能够紧贴第一管14的弓形部的凹侧面设置发射源30。供选择地，定中心装置36能够在第一管14的弓形部的中心设置发射源30。

每个发射源30发射能够由接收检测器24收集的信号。所述信号包括能够允许检测单元28计算发射源30和接收检测器24之间的间隔的物理数据和能够由区分检测的发射源30的物理数据的分析来推断的数据。

接收检测器24能够检测由每个发射源30发射的信号，并且在图2中说明的第二管16中延伸。

接收检测器24有利地被设置为面对第一管14。

接收检测器24包括用于引导且相对于第二管16的弓形部对检测器定中心的部件40和包括用于检测信号的传感器的有源部件42。

接收检测器24连接于移动机构26，有利地通过引导和定中心部件40连接于移动机构26。

用于引导和对接收器检测器定中心的部件40包括外壳，有利地为圆柱形的外壳，调整所述外壳以适应第二管16的弓形部的内轮廓。

用于移动和保持位置的机构26能够使接收检测器24在第二管16的弓形部中以基本上恒定的速度移动。也就是说，速度的变化，特别是由于摩擦力而导致的速度变化约为恒定速度的±10％。

用于移动和保持位置的机构26能够在第一管14中移动发射源串22且保持其位置。

用于移动和保持位置的机构26能够设置第一管14中的串22的第一末端，并且使其移动至少直到该末端离开第一管14的弓形部。串22的第一末端进一步适合于重新用于移动和保持位置的引入机构26。

供选择地，用于移动和保持位置的机构26能够使第一管14中第一引导类型的串部件循环移动，逐渐插入其中的第二发射源串22部件。

用于移动和保持位置的机构26能够将发射源串22置于第一管14的直部和/或弓形部中。

如图2说明的，用于移动和保持位置的机构26包括能够接收串22的两个末端并且使所述末端固定第一管14中的串22的固定机构。

用于移动和保持位置的机构26能够在接收检测器24在第二管16中循环移动期间，在串22的两个相对的末端起作用，并且将串22固定在第一管14的弓形部中。

供选择地，用于移动和保持位置的机构26包括用于当串22被引入第一管14的弓形部时将发射源串22的末端之一封阻在位置上的机构、和固定发射源串22的另一末端的机构。

用于移动和保持位置的机构26能够固定发射源串22的末端之一，并且在串22的另一个相对的末端上起作用，以便设置和固定第一管14的弓形部中的发射源串22，尤其在第二管16的弓形部中的接收检测器22循环移动期间。

用于移动和保持位置的机构26有利地包括用于移动串22的推拉类型元件和用于接收检测器24的推拉类型元件。

现在将描述用于测量热交换器1的热交换器管区之间的间隙的方法。

如图2说明的，方法包括以下步骤：

最初，将发射源串22引入第一管14。通过移动机构26使接收检测器24在第二管16中移动。在检测器运动经过第二管16区期间，检测单元28记录通过检测器的有源部件42收集的信号，检测单元28由记录的信号估算第一管14和第二管16的各自管区之间的分隔或间隙。

现在将概括这些不同的步骤。

首先，将接收检测器24上移至第二管16的弓形部的入口，以可检测到间隔物12为标志。接收检测器24检测到间隔物12，移动机构26尽可能靠近地设置接收检测器24。

然后，发射源串22插入第一管14。由移动机构26使其移动，直到第一发射源30a在接收检测器24面前被检测到。移动机构26移动串22，直到最后的发射源30b在接收检测器24面前被检测到。

移动机构26轻微作用于串22的末端，使得串22位于第一管14的弓形部中。移动机构26使发射源串22固定在第一管14的弓形部中。通过用于固定移动机构26的机构，保持串22的末端。固定机构对在第一管14的弓形部中固定串22的丝线32发挥作用。基本上等距地相对于第一管14的凹面或在第一管14的中心设置发射源30。

发射源串22固定在第一管14的弓形部，接收检测器24的移动机构26驱动第二管16的弓形部中的接收检测器24。

接收检测器24的运动以基本上恒定的速度进行。在用于记录由检测器24在其移动过程中收集的信号的步骤中，检测单元28记录包括发射源30的物理数据的信号，所述物理数据使其可以计算发射源30和接收检测器24之间的距离和可以由对区分检测的发射源30的物理数据进行的分析来推断的数据。在移动的过程中，接收检测器的有源部件42检测发射的物理信号的变化。该检测基于串22和对应的检测器24，其是磁场的变化或感应电流的变化。发射的物理数据的变化的分析区分了发射源30，列出它们并确定发射源30和接收检测器24之间的距离。

以预定的移动距离重现和重复对信号的测量采集。优选每移动1毫米至少重复一次对信号的测量采集，有利地，每移动1毫米重复多次对信号的测量采集。

对包括多个弓形部的样本或热交换器1的管束的所有弓形部10重复用于检测间隙的方法。

在第一种实施方式中，发射源串22是电导体串。通过形成感应磁场的电流来产生发射源串22的物理数据。每个发射源30优选由铜、铝或任何其他导电材料的合金制成。

接收检测器24的有源部件42是用于测量傅科电流的探针类型测量传感器。

接收检测器24检测的特性是指定的每个发射源30的感应电流的变化。与弓形部之间的间隙的检查一起，接收检测器24的检测有利地检查了表面状况和第二管16中的裂缝的存在。

此外，根据第一实施方式的用于测量热交换管的管区之间的方法共同检查了弓形部之间的间隙，检查了表面状况以及寻找了第二管16的弓形部中的裂缝。

在第二种实施方式中，发射源串22是磁体串。发射源串22的物理数据是磁场。每个发射源30优选由钕铁硼合金或其他磁性材料制成。

接收检测器24的有源部件42是用于测量漏通量的探针类型测量传感器。接收检测器24测量的特性是指定的每个发射源30的磁场的变化。

用于测量弓形部10之间的间隙的方法有效地检测了蒸汽发生器1的管束的弓形部10之间的距离。用于移动和保持位置的机构26毫无疑问地将发射源串22设置在第一管14的弓形部中，通过保持电压确保准确测量。

测量方法也使得在最终制造阶段和使用期间确定间隙成为可能，尽管具有不确定性。

用于测量弓形部10之间的间隙的方法提出了用于确定来自管14、16的弓形部内部的弓形部10的距离的方法，两者均以管的中心和管的凹面作为参照。

有利地，用于测量间隙的方法使用具有相同特征的发射源30，使得获得测量的重现性和低不确定性成为可能。

考虑用于测量间隙的方法作为用于在合理的时间内映射(mapping)热交换器1的所有管束的弓形部10之间的距离的手段。

用于测量间隙的方法不需要对热交换器1的任何修改就可以进行无损检测。