專利名稱:準確確定蒸汽發(fā)生器管板位置的方法
這個發(fā)明有關在核蒸汽發(fā)生器中使用一個渦流探頭準確確定把熱交換器管子均勻分隔開的管板上下邊緣之間位置的方法。
用渦流探頭來確定核蒸汽發(fā)生器的隔板及支撐板的位置，在先有技術中是人所共知的。有一個例子是有使用這樣一種探頭的方法，在歐洲書第84115488.3號中已公開，此專利是1983年12月30日申請的，并轉讓給西屋電氣公司。這種渦流探頭特別適用于檢修那種要求熱交換器的管子被選中的部分進行經(jīng)向擴張的核蒸汽發(fā)生器。為了充分了解使用探頭檢修這種蒸汽發(fā)生器的作用，就要知道有關檢修這種蒸汽發(fā)生器需解決的問題以及技術背景。
核蒸汽發(fā)生器一般包括一回路側，由反應堆芯來的經(jīng)加熱帶有放射性的水經(jīng)此處進入許多熱交換管，這些管子為U型或是直的。這種蒸汽發(fā)生器還包括二回路側，二回路包圍這些管子，把它們分隔開，并在其中循環(huán)流動非放射性的水，因而非放射性的蒸汽可由堆芯來的能量出口處得到。蒸汽發(fā)生器經(jīng)過管內流動的放射性的水傳熱至流動于管外的非放射性的水，為適應這種傳熱，多數(shù)平行布置的隔板及支撐板安裝在蒸汽發(fā)生器的二回路側，以便于把熱交換管子彼此之間均勻地分隔開。每一塊這種板有很多均勻間隔的孔(這些孔可以是通孔)，傳熱管可以穿過這些孔延伸下去。板上的孔互相之間應配準以便于熱交換管子可以彼此互相平行布置。為了增加熱交換管外表面與流經(jīng)二回路側的非放射性的水的熱接觸面，蒸汽發(fā)生器的隔板錯開布置，以使經(jīng)過二回路側的循環(huán)流動之水在一種彎彎曲曲流道中迂迥行進?？墒橇黧w經(jīng)過這種彎曲流動，有時可形成管子振動與隔板及支撐板孔之壁相撞，結果造成機械振動，使管子產(chǎn)生凹痕，并造成因可鎳管材晶體的破裂而致磨損傷痕，因可鎳管材是這些管子的典型材料，這種凹痕及磨損傷痕使管子的外表面因承受存在于流經(jīng)蒸汽發(fā)生器的二回路例非放射性水的鹽類及垢渣所造成的腐蝕而受損。最后熱交換器的管子與隔板及支撐板的管孔壁相撞造成格格的振動，使得這些管子受損直至破裂，使得流經(jīng)蒸汽發(fā)生器二回路的水受到放射性污染。
為了解決管子破壞性振動問題，在檢修過程中研制一種液壓擴張的芯棒，插入振動的管子中，為的是能在隔板及支撐板附近的管孔徑向地擴張，這種在管子中的徑向擴張可以減少或消除管子外壁和在管板上的孔或其他開口的壁(經(jīng)過這種孔可以裝入管子并延伸)之間的間隙。因此就可防止管子貼近管孔壁時可能發(fā)出的格格聲。然而成功地進行管子擴張在某種程度上是要靠調準液壓擴張芯棒軸向的合適位置。如果擴張芯棒之中心不是對準布有管子的板的中心線，則部分徑向膨賬的管壁可以在管板頂部或底部凸出，從而產(chǎn)生一種熱交換器因可鎳管晶體結構大的應變現(xiàn)象。經(jīng)驗表明管子產(chǎn)生應變的面積更易被腐蝕，而致結構衰變導致破裂。
為能適當?shù)陌仓靡簤簲U張芯棒而不產(chǎn)生破壞性的凸出部分，先有技術是使渦流探頭使用一對軸向布置的傳感線圈，當這些線圈連接成通常用的渦流電路時，兩線圈之間的電壓差可利用一個示波器連接于阻抗型的電橋，進行正確的測量。當線圈同步的布置于管板中心時，則產(chǎn)生零點的信號。遺憾的是這種零點信號的正確顯示依靠于經(jīng)過管板的管孔的幾何形狀要完全一致才行。如果管孔的邊是倒角狀態(tài)或傾斜的，而另一邊則不是這樣，測量不準確就產(chǎn)生誤差。進一步說這樣一種零點信號僅能對管板一邊的邊緣給予明確的指示(假定線圈相隔距離相等，管板的厚度也相等)。
所以，需要一種方法能使渦流探頭更正確的探測出蒸汽發(fā)生器管板兩端的邊緣，以便于液壓擴張芯棒可以正確地就位，容易使管子擴張。此外，鑒于因管子凸出而產(chǎn)生破壞性的結果，這就需要一種方法在管子擴張到凸出時，能用渦流探頭正確及方便地監(jiān)測出來，這樣，由于管子擴張凸出而產(chǎn)生的腐蝕問題，可以用套管或堵管的辦法防止。
本發(fā)明主要是有關移動地安置在管道上的渦流探頭的使用方法。探頭包括大致一樣的首線圈和尾線圈，連接在同一電位，在同一軸上移動，安置在最接近上述管道的一種金屬結構貼近的邊緣，這個方法包括如下步驟(a)把上述由首、尾線圈組成的渦流探頭經(jīng)過上述管道，貼近上述結構，基本平行于管道縱向軸線的線圈繞線圈旋轉方向轉動。(b)測量兩個線圈之間差動線圈電壓的變化比率，作為上述管道的首線圈縱向定位之用。(c)注明沿著上述管道縱向軸線安置的上述首線圈的位置，位于這個位置的上述差動線圈電流的變化比率可達到第一個最大值，并注明上述電壓的轉折點。(d)當兩個線圈之間基本沒有差動電流時，要把為首的線圈位置記下。
這里所說的較好的實施例介紹了一種使用渦流探頭精確確定結構邊緣位置的方法;這個方法通過探頭被移到靠近上述結構時，注出探頭線圈阻抗之變化比率來精確定位。在蒸汽發(fā)生器中許多的熱交換管子穿過一層或多層支撐板延伸，本發(fā)明的方法很適合正確確定相對于熱交換管子縱向軸線的管板頂部與底部邊緣的位置。正如早就指出的這種資料對于擴張管子以減少管子與支撐板的間隙，以及估價液壓管子擴張機成功有效地防止由支撐板包圍的這一面積的擴張都是非常有用的。
如上所述，本發(fā)明較好的方法包括以下步驟;渦流探頭經(jīng)過管子，經(jīng)過管板或其他結構周圍運動;檢測經(jīng)過線圈電流之變化比率，由此確定線圈沿管子縱向軸線的位置。線圈沿著管子縱向軸線的位置是由線圈的阻抗變化的比率首次出現(xiàn)最大值時加以標注。申請人早就根據(jù)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，當線圈中間平面平行于支撐板底層邊緣時，就出現(xiàn)過第一次最大阻抗值。
這個方法進一步記錄以下的步驟，探頭被移動經(jīng)過由管板圍繞的管子附近時，又出現(xiàn)第二次阻抗變化比率最大值。
這種方法更進一步使用一種渦流探頭，這種探頭包括兩個基本相同的繞同軸旋轉的線圈。如果使用這種探頭，基本相同的交流電通過每一個線圈，這些線圈的差動電流用作檢測任一個線圈在管道或管子中的縱向位置。當差動電流的變化比率達到第一次最大值時，要記下被檢測的線圈沿著管道或管子的縱向軸線方向上的位置，這一最大值再次表明，首線圈的中間平面平行于圍繞著管道或管子的管板或其他結構的邊緣。當指示為零時(指差動電流為零)，本發(fā)明的方法的實施例包括另一步，即記下首線圈沿著管道或管子縱向軸的位置。指示為零表示首線圈和尾線圈繞著管板中心線等距離地間隔開。最后一步是當?shù)诙尾顒与娏髯兓嚷蔬_最大值時，要加以標注。第二次顯示最大值時表明，尾線圈的平面現(xiàn)在平行于圍繞管道或管子的或其他結構隔板之邊緣。
本發(fā)明的方法的第二個實施例是特別能很好地適于決定一根管子的擴張范圍縱向限度是否超出圍繞管子的支撐板的長度。在這一實施例中一種比較高的頻率通過線圈之一(最適于首線圈)，同時一種較低頻率的線圈通過兩個線圈。然后首線圈和尾線圈經(jīng)過管子移動，經(jīng)過管子擴張之處以及圍繞的管板附近。檢測出首線圈阻抗的變化達到比較高的頻率電流。同時，可以檢測出在首線圈和尾線圈中較低頻率電流的差動電流變化率。管子擴張的長度及位置可以用標注沿著管子縱向軸線方向上的雙重頻率的首線圈的位置來確定。這時，首線圈經(jīng)過上述比較高的頻率電流的阻抗產(chǎn)生了極大的變化，其次經(jīng)過管子縱向軸線的結構長度及位置的確定是當?shù)诙晤l率的差動電流變化比率達到第一次最大值以及然后出現(xiàn)零點指示時，利用首線圈的雙重頻率來標注位置。最后，管子擴張的縱向限度及位置要與支撐板邊緣的縱向限度及位置相比較，由此來確定是否擴張部位位于支撐板管孔內。
更詳盡的了解本發(fā)明可以從選取一個較好的實施例來說明，給出范例并加以研究，并結合附圖加以理解。
圖1是一個核蒸汽發(fā)生器的斷面圖，表示這種蒸汽發(fā)生器所用的熱交換管子以及將這些管子彼此間等距離隔開的支撐板及隔板。
圖2A是在較好實施例中用于本發(fā)明方法的渦流探頭的局部斷面圖。
圖2B是用于連接圖2A的渦流探頭所用的電路示意圖。
圖3A表示圖2A的探頭達到圍繞熱交換管子的支撐板的底部邊緣。
圖3B及3C表示在渦流探頭靠近支撐板時，首線圈和尾線圈之間的差動電流的增加，從示波器顯示的兩個圖象，以及差動電流的組合波形的垂直分量中可見。
圖4A表示圖2A之渦流探頭具有與支撐板底部邊緣平行的首線圈所在的平面。
圖4B及4C表示當渦流探頭在圖4A位置時，在首線圈和尾線圈之間的差動電流如何達到最大值，兩圖分別表示示波器顯示的圖形以及組合波在垂直分量上的轉折點。
圖5A表示渦流探頭的首線圈差不多對準了支撐板的中心，以及尾線圈靠近支撐板的底部邊緣。
圖5B及5C以圖表示當渦流探頭在如圖5A的位置時，在首線圈和尾線圈之間降低差動電流的變化率及最大值，兩圖分別表示示波器所顯示的曲線及垂直組合波的垂直分量。
圖6A以圖表示圖2A之渦流探頭的首線圈和尾線圈對準了支撐板頂端及底部邊緣。
圖6B及6C以圖表示當探頭在圖6A的位置時，差動電流為零，兩個圖分別表示示波器所顯示圖形以及組合波的垂直分量。
圖7A表示周圍是支撐板的管孔內合適地形成管子擴張的一形式。
圖7B表示利用渦流探頭首、尾線圈之間的差動電流的組合波形的垂直分量來指出圖7A表示的支撐板邊緣沿著管子縱向軸線的位置。
圖7C以圖表示當在獨立操作形式時，利用渦流探頭首線圈所產(chǎn)生的阻抗曲線Z來確定圖7A中所示的管道擴張相對于支撐板的邊緣的位置。
圖1的幾個數(shù)字中，相同的數(shù)字表明相同的部件，本發(fā)明的方法特別適于對管子9被選中的管段的擴張，如圖所示在核蒸汽發(fā)生器1中管子可以是U形管。在對管子擴張的實用性正確評價之前，先了解這種蒸汽發(fā)生器1的基本結構及檢修問題還是有必要的。
核用蒸汽發(fā)生器1一般包括一個一回路側3，及一個二回路側5，在其中安置了大量的U形熱交換管9。用分離隔板19把一回路側3分成兩部分。由反應堆堆芯來的帶放射性的熱水流至一回路側3的右側部分，并如圖所示進入U形管9的進口，由這一點起帶放射性的熱水完全通過U形管9流過蒸汽發(fā)生器1的二回路側5，出口至一回路側左側3中，流經(jīng)出口17如圖所示。當熱水流經(jīng)U形管9內部時，非放射性的水由二回路側進口21流經(jīng)這些管子的外表面。管子將放射性的水的熱量傳給非放射性的水。為了使管子9和由進口21來的流經(jīng)這些管子的非放射性水的熱交換量增大，提供了大量的支撐板11及隔板13裝在蒸汽發(fā)生器1的本體上，為了均勻分隔開U形管9的管線，并使其互相平行布置，至這些管子之末端，每塊管板11及13上有大量鉆孔14，這些管子都能互相配準，所以管子9成平行布置，當這些管子插入這些管孔14時，管子之間的間隔都是均勻的。
如前所述，流經(jīng)蒸汽發(fā)生器1的二回路側5的水流產(chǎn)生之液體流可使U形管9之管線對著在支撐板11和隔板13上管孔14或其他孔發(fā)生振動。由于這種振動而產(chǎn)生之機械震動可使管壁9減弱抗腐蝕的能力，這就嚴重減弱管9的管壁。為了防止這種腐蝕而致管9的管壁變薄，本發(fā)明的方法可以正確的安置支撐板11及隔板13的邊緣，這樣管9的管壁可以利用液壓擴管芯棒密實的擴張，可以消除或至少減少管板11及13的管9及管孔14之間的間隙?，F(xiàn)在還可看到，本發(fā)明的方法也可用于決定這種管子擴張部分在管板11及13頂部及底部之邊緣是否被正確定位。本發(fā)明所用的方法的第二種用途是提供一種便利的及正確的方法可決定是否因為液壓擴張芯棒不恰當?shù)呐渲迷斐稍诠?的管壁上產(chǎn)生的凸出位于管板邊緣之外，或者使用過多的壓力在管9內壁上。這種凸出在管子上產(chǎn)生一種應變，使因可鎳作成的管壁9之晶體結構發(fā)生變位，使管子質量顯著地因被腐蝕而減弱。
圖2A以圖表示在較好的實施例中渦流探頭25用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。渦流探頭25包括一個普通的園柱形探頭體27，用尼龍或機械加工的Delrin
做成。探頭體27包括一個空心的及基本上是園柱體的內部件29，在其內有一電氣插座31裝在下端。探頭體27之上端包括一節(jié)螺絲，可以用一個頂端帽蓋，或者在頂端裝上前述的歐洲專利序號為841154883的液壓脹管芯棒來調節(jié)。探頭體27之底部包括一節(jié)螺紋，這節(jié)螺紋可接上一個連接器裝置將此探頭體27的一端與接至渦流電路的同軸電攬相連接。
渦流探頭25包括第一與第二敏感線圈37及39如圖所示。雖然線圈37及39的軸線最好是共同擴張的，但申請人相信本發(fā)明的方法在沒有這樣共同擴張的線圈也可執(zhí)行。雖然這樣的高精度，耗費要高些，但本發(fā)明仍能確定管板邊緣的位置。用于本說明書的線圈術語的來由是首線圈或尾線圈的確定指在檢測兩個線圈37及39之間的差動電流時，哪一個線圈首先插入由管板13上管孔14圍繞的管子9的部分為首線圈。以后可假定探頭25經(jīng)過管板13底部邊緣向上插，37就是首線圈。然而如果探頭完全插入管孔14圍繞的管子9部分，然后經(jīng)過管9拉回，則線圈39可成為首線圈。
現(xiàn)在轉向探討線圈37及39之具體結構，每個線圈約包括200匝，電阻約為12歐姆。申請人相信，如果首線圈37及尾線圈39兩者都是平板筒體形，長度顯著小于他們各自的半徑，則本發(fā)明的方法可以很好地實施。例如，當探頭體27的直徑為1.60厘米厚，線圈37及39包括一個長度最好等于或小于·15875厘米。這樣一種扁平狀線圈，集中了由線圈37及39沿著每個線圈的環(huán)形平面所產(chǎn)生的磁場線，接著在本發(fā)明的方法執(zhí)行過程中，又要考慮到管板11及13的底部與頂部之邊緣的問題。
進一步看，在兩個線圈之間的阻抗及感應電流最好選取一樣的，誤差在±1%或者少于此數(shù)。最好是線圈37及39的徑向邊緣下降一個短距離，低于探頭體27的外表面，這個在線圈37及39之間的徑向邊緣的小間隙以及探頭體27圓筒形外表面可用環(huán)氧樹脂填充，以防止線圈繞組的敏感作用，并使探頭體表面積所有點都能沖洗到。最后電氣插座31的端頭33a及33b連接于首線圈37的輸入端和輸出端，電氣插座31的端頭35a及35b(未示出)各連接到尾線圈39的輸入端和輸出端。
現(xiàn)參照圖2B，用過的最好渦流線圈45是一個MIE-12頻率多路掃描裝置，由華盛頓州衣薩庫的Zetec公司制造，這種渦流線圈電路包括一組試驗儀器47能接受不同頻率的交流電流至線圈37及39一端或二端的輸入線，并能引導這些線圈的輸出電流經(jīng)過一個感應電橋，或者其他校準線路。試驗器47的感應電橋的輸出端頭連接至示波器49。也經(jīng)由磁帶記錄器51連接至二通道的條帶記錄儀53，如圖所示。電氣插座31的端頭33a，33b及35a，35b(圖中未表示)經(jīng)過同軸電攬43連接至Zetec裝置，這樣首線圈37同時可用于“獨立”形式，也可用亍差動形式，與尾線圈39相連。雖然Zetec型裝置較好，但值得注意的是任何可產(chǎn)生單頻或多頻電流的渦流探頭線路也可用于執(zhí)行本發(fā)明的方法。
本發(fā)明一種比較好的實施例特別適用于正確確定準備擴張的隔板13的邊緣的位置。本發(fā)明的有特點的實施例表示于圖3A，3B及3C到圖6A，6B及6C。
現(xiàn)在以參考圖3A為例，以前已說過探頭25經(jīng)過熱交換管子9向上滑動，管子9用連接于以前所說的渦流探頭線路45上的首線圈37及尾線圈39擴張，這樣，具有相同電壓、頻率、以及相位的交流電可以經(jīng)這些線圈流動。盡管當探頭25向上滑動經(jīng)過管9時，在基本平的線圈37及39的平面最好是平行于管板13的底部與頂部平面16a及16b，但是本發(fā)明的方法也可以把線圈37，39的平面與16a，16b的表面不平行地安置。為了增大隔板13上的金屬與線圈37與39之間的電磁聯(lián)接，要調整渦流線路，以致使得較低頻率的交流電同時經(jīng)過線圈37及39。這種較低頻流的電流可使由線圈37及39所產(chǎn)生的磁場穿過管9的因可鎳壁，并在板13產(chǎn)生渦流，這些線圈中至少有一個線圈的徑向平面是靠近由板底部平面16a限位的管板13的邊緣，并且至少有一個線圈的徑向平面是靠近園柱孔14的壁。申請人發(fā)現(xiàn)為達到本發(fā)明的目的使用10千赫茲的頻率是有效的，雖然也可使用其他頻率。
當首線圈37差不多在如圖3A所示位置時，由經(jīng)過這個線圈交流電所產(chǎn)生之波動磁場開始在金屬板13產(chǎn)生渦流。這種渦流的產(chǎn)生開始改變首線圈37的阻抗，接著就改變經(jīng)過這個線圈電流的基本量，并可改變在正弦電壓曲線與這種電流曲線之間的相角。如前所述兩個線圈37，39之輸出電流連接到在渦流電路45內的電橋任一端。當在這些線圈中有一種不平衡阻抗發(fā)生時，差動交流電流將要經(jīng)過電橋，這可以用一種電壓及相位的變化曲線在示波器中顯示出來，如圖3B所示。
圖3B中電壓和相位變化曲線是一個利薩如圖形，包括垂直電壓分量及水平電壓分量，每個分量利用兩通道圖象記錄器53分別跟蹤。圖3B中電壓及相位變化曲線的垂直電壓分量，對于兩個電壓分量說起來較有參考價值。本發(fā)明的方法將按照垂直電壓分量來敘述，而不是水平電壓分量。圖3C表示電壓垂直分量E(V)、起著為沿傳熱管9縱向軸線“X”的首線圈37定位的作用。這種電壓垂直分量E(V)表示線圈37及39沿著管9移動時，線圈之間的電流差。當首線圈37所在位置以圖3A表示時，顯然在與渦流線路45相接的示波器49上可以清楚地表示出，剛剛開始作出利薩如圖形的頂半部的跡線(利薩如圖形是一種類似“8”字的曲線)如圖3B所示。在圖3C中顯然為本曲線垂直電壓分量E(V)正開始作一個基本為正弦波曲線的半波。在本發(fā)明出現(xiàn)以前，一般假想挑選如圖3B及3C所示的曲線，表示渦流探頭25的為首線圈的中間平面平行于平板結構的邊緣，探尋檢測。然而，本發(fā)明表示這種解釋是錯誤的，接著從討論中就可了解。
圖4A，4B及4C特別說明有關在本發(fā)明之后，關鍵的概念之一。如圖4所示當線圈37的中間平面平行于鄰近平板13的邊緣時，在垂直電壓E(V)曲線上有個轉折點產(chǎn)生。如圖4C所示，這個轉折點表示線圈37和39之間的阻抗差的變化比率(并產(chǎn)生了差動電流)已經(jīng)達到了局部最大值。值得指出的是在垂直分量上的這種轉折點，只有在示波器上顯示的“8”字形利薩如圖形是垂直定位時，才可看見，如圖4B所示。如圖，板13的厚度已知，那么本發(fā)明的方法在這點上就可說達到了目標。因為由上表面16b形成的管孔14的壁，可以通過軸線長度“X”把板的厚度表示出來，對應于垂直電壓E(V)曲線的轉折點。然而，在本發(fā)明較好的實施例中，檢測垂直電壓E(V)分量以及在示波器上線圈37及39之間的差動電流的波形檢測并沒有結束，直至探頭25首線圈37完全推過管9的周圍隔板13上的管孔14包圍的一段。如圖5A所示，當首線圈37在管9內行進到圖中位置時，利薩如圖形以及它的垂直電壓E(V)分量曲線假定形狀分別如圖5B及5C所示。垂直電壓E(V)曲線表示，當首線圈37及尾線圈39位于圖中這樣的位置時;他們之間的差動電流最大。申請人相信這個事實是在首線圈37中，交流電所產(chǎn)生的磁場線，有一個最大的電磁耦合于周圍板13，同時由交流電在尾線圈39中所產(chǎn)生的磁場線之間的干擾，對于板13說來是微不足道的。
當首、尾線圈37及39經(jīng)過隔板13的邊緣對稱配置，如圖6A所示時，在線圈37，39及板13之間的電磁耦合基本相同。因此經(jīng)過渦流線路45的電橋就沒有差動電流流動。正如圖6B及6C中的圖形及它的垂直電壓E(V)分量曲線所示，由于各自在垂直軸線上與零點相交，在這點沒有差動電流。圖形上的這種相交處稱為零點。如果線圈中間平面沿著探頭體27的縱向軸線間隔開的距離相當于板13的厚度，則在圖6B及6C中圖形零點表示首線圈37的中間平面平行于板13的頂端邊緣。
如果探頭25最后完全推過管9中被管板13上的管孔14圍繞的一段，利薩如圖形及這種曲線的垂直電壓E(V)分量兩者的外形將在所有材料中各自再現(xiàn)，唯一的差別在于曲線的極性。因此為了避免羅唆沒有專門講述這些曲線的外形。僅需指出當末尾線圈39與隔板頂部邊緣成一直線時，轉折點將在垂直電壓E(V)曲線上產(chǎn)生。這個轉折點可提供有用的資料，可以正確指示板13頂部邊緣的位置，這個轉折點與線圈37及39之間的距離與板厚是否一樣是無關的。
用有關本發(fā)明的方法的一個可取的實施例，來說明如何確定管子擴張是否正確地在隔板或支撐板邊緣內。在本發(fā)明的實施例中，探頭25包括首、尾線圈37及39，經(jīng)過熱交換管9滑動，與上述內容達到完全相同形式，唯一重要差別是，具有基本不同頻率的交流電至少傳導經(jīng)過一個這種線圈。特別值得一提的是一種具有相同電壓頻率相當?shù)偷慕涣麟?如10千赫茲)，同時傳導致首、尾線圈37及39，另一額外的頻率相當高的交流電至少通過一束線圈來傳導，經(jīng)過平衡，可供選擇傳導經(jīng)過的線圈，應是首線圈37。在較好的實施例中，這種額外的交流電的頻率為400及800千赫茲。傳導經(jīng)過首線圈37的第二種交流電的頻率高于用來檢測板13的邊緣的電流的頻率，這種做法為的是磁通線將要縮小至一點，在這一點利用集膚效應差不多完全與被擴張的管壁相接觸，并且不致于滲入管孔壁，以致使得管壁與隔板13上的金屬有效地接觸。
圖7A，7B及7C以圖表示本發(fā)明的各種變化，可用于決定管子擴張是否正確地定位于管板13上的管孔14的頂部及底部邊緣之間。圖7A表示正確定位于管9的徑向擴張外。要注意的是，擴張的中間部分即部分的擴張不包括在管9的傾斜的，過渡區(qū)域完全位于管板13上的管孔14的頂部與底部的邊緣之間。圖7B及圖7C表示沿著管子縱向軸線X的兩個線圈的差動電流的利薩如圖形的垂直電壓E(V)的分量，以及流經(jīng)為首線圈37的高頻率電流的阻抗“Z”的振幅。X1，X2部分表示管板13的厚度，以及沿著管子9的縱向軸線的位置。與此相似，在圖7C中，阻抗“Z”圖形的X3，X4部分表示在管9中徑向擴張的中間部位的長度及軸向位置。當管9在隔板13頂部和底部邊緣之間正確地擴張時，X3，X4部分則要沿管9縱向軸線“X”包括于X1，X2部分之內。然而沿著管9縱向軸線的一個讀數(shù)表示X3，X4部分下降在X1，X2部分任一處以外，則指出管9徑向擴張的中間部位并未完全貼近管板13的管孔14的孔壁，并表示這種部分擴張超出了管板13的頂部或底部邊緣。當任何部分鐘鈴形Z曲線的峰值下降到X1，X2部分任一點以外時，表示管孔產(chǎn)生了擴張凸出的情況。如前所述，這種管子凸出的情況常常是伴隨過量的晶體錯位應變而產(chǎn)生的，至少在管9靠近管板13處的那一部分是這樣的。造成管9更易于受流經(jīng)核蒸汽發(fā)生器中二回路側的水中的鹽類及垢渣的腐蝕。由此，如肯定檢測出有凸出情況存在時，則可提供預防檢修的機會，如裝套管或堵管，以便防止在管壁上由于金屬受腐蝕而產(chǎn)生任何問題。
應該指出，按照本發(fā)明的第二個實施例，使用了兩個線圈的渦流探頭，一個線圈的渦流探頭也可以使用。然而，一個線圈的探頭必將提供兩個基本是鐘形曲線，代替由兩個線圈探頭產(chǎn)生的基本正弦波。在特定條件下，在沿整個管的縱向軸線X方向的低頻電流的阻抗Z變化曲線，必將產(chǎn)生鐘形曲線。在曲線任一邊的轉折點要定出X1，X2部分，如果擴張部位已經(jīng)正確地定位，較高頻率阻抗的阻抗圖象必將包括鐘形曲線的頂部。
權利要求
1.使用一種在管道內能移動、安置的渦流探頭的方法，探頭包括連接于同一電位、并具有同一旋轉的基本相同的首線圈和尾線圈，用來定位在上述管道附近的金屬結構的近側邊緣，這種方法的特征在于(a)移動上述包括首線圈和尾線圈的渦流探頭經(jīng)過上述管道，并經(jīng)過管道附近的上述結構，線圈轉動軸的方向基本平行于管道縱向軸線的方向；(b)檢測兩個線圈之間的差動線圈電壓變化的比率，用來確定上述為首線圈在上述管道中的縱向位置；(c)注明上述首線圈沿著上述管道縱向軸線方向上的位置，在這位置上，管中上述差動電流變化的比率達到第一個最大值，在上述線圈電壓范圍內注明轉折點；(d)當在兩個線圈之間基本上沒有差動電流時，注明首線圈的位置。
2.按照權項1所述的方法，其特征在于上述管道就是一根管子。
3.按照權項1所述的方法，其特征在于上述的結構是鐵金屬。
4.按照權項1所述的方法，其特征在于上述的結構是指基本上由上述管道約束的金屬板。
5.按照權項1所述的方法，其特征在于上述管道是一根管子，上述的結構指的是一塊金屬板，它有一個與管子靠近的表面，基本上與上述管子的縱向軸線相互垂直。
6.按照權項1所述的方法，其特征在于上述首線圈和尾線圈是筒形的，每一個線圈有相同的圈數(shù)。
7.按照權項1所述的方法，其特征在于上述管道是一根管子，上述結構是一塊金屬板，金屬板有基本相同的厚度，有一個小孔，上述管子可以經(jīng)過這個孔延伸。
8.按照權項1所述的方法，其特征在于上述管板是由含鐵合金做成的。
9.使用一個渦流探頭的方法，這種探頭有一個交流電流經(jīng)的筒形線圈，用來確定至少部分地由管道約束的一塊導電板在管道附近邊緣的位置，其特征在于(a)移動上述探頭經(jīng)過上述管道，經(jīng)過上述板的附近，線圈轉動軸的方位平行于管道的縱向軸線方向;(b)檢測流經(jīng)上述線圈電流的變化的比率，用作沿著上述管道縱向軸線的方向對線圈定位;(c)注明線圈沿著上述管道縱向軸線的位置，是在電流變化的比率達到了第一個最大值時來定的。
10.按照權項9所述的方法，更進一步，其特征在于注明線圈沿著上述管道縱向軸線的位置，在線圈阻抗變化的比率達到第二個最大值時，可以確定上述管板的末端的邊緣的位置。
11.按照權項9所述的方法，其特征是包括如下步驟(a)第一種和第二種頻率的交流電經(jīng)過上述線圈，第一種頻率高于第二種頻率;(b)移動上述線圈，經(jīng)過上述管道，經(jīng)過上述擴張部分的附近和上述限定結構，使線圈轉動的軸線方向基本平行于管道的縱向軸線;(c)分別檢測上述第一種頻率上述電流的阻抗變化的比率，同時檢測上述第二種頻率上述電流的阻抗變化的比率;(d)當上述第一種頻率電流線圈阻抗開始超過正常阻抗值，然后又回到上述正常阻抗值時，通過注明線圈沿著上述管道縱向軸線的位置，可以確定上述管道要擴張的中間部分的位置和限度。(e)當上述第二種電流的上述阻抗的變化的比率達到第一個和第二個最大阻抗值時，通過注明線圈的位置，來確定上述結構經(jīng)過上述管道的縱向軸線的方向上的位置和限度。(f)比較上述要擴張的部位在中心部位的位置及限度，與上述結構的位置和限度。
12.按照權項11所述的方法，其特征在于上述第一種交流電流的上述頻率約在400到800千赫茲之間。
13.按照權項11所述的方法，其特征在于第二種交流電流的上述頻率約為5到15千赫茲之間。
14.按照權項11所述的方法，其特征在于上述第一種交流電的上述頻率約在400到800千赫茲之間，上述第二種交流電的上述頻率約在5到15千赫茲之間。
15.按照權項14所述的方法，其特征在于上述結構是一塊鐵合金板，上述管道是一根用鎳鉻和鐵合金做的管子，經(jīng)過上述管板上的孔而延伸下去。
專利摘要
使用一個有二個連接著的線圈組成的渦流探頭來確定環(huán)繞熱交換器中的一根管子的支撐板邊緣的位置。這種方法包括將渦流探頭在管板附近的管子內部移動的步驟。檢測出線圈阻抗的變化比率，來確定線圈沿著管子縱向軸線方向的位置。當流經(jīng)線圈的電流變化比率達到第一個最大值時，線圈的中間平面平行于支撐板的底部邊緣。這種方法特別適用于熱交換器管子要求擴張的部分，以便排除或減少管子與在支撐板上的，管子可由此穿過延伸的管孔之間的不必要的間隙。
文檔編號G01B7/14GK85101315SQ85101315
公開日1987年1月10日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者約翰·馬丁·德利格斯, 詹姆斯·陳君葉 申請人:西屋電器公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan