Устройство для непрерывного измерения изменения электропроводности деионизированной воды в резервуаре

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области обеспечения надежной работы реактора, в частности, к устройству для непрерывного измерения изменения электропроводности деионизированной воды в резервуаре.
Уровень техники.
Аномальное изменение уровня электропроводности деионизированной воды в реакторной системе влияет на нормальную эксплуатацию реактора, и, следовательно, является важным контролируемым параметром процесса работы реактора. Некоторые резервуары для воды реактора могут быть не герметизированы, и длительный прямой контакт между водой в реакторе и окружающим воздухом приводит к постепенному увеличению электропроводности воды. При заполнении реакторной системы водой из указанных резервуаров возникают колебания электропроводности деионизированной воды в системе реактора, что в серьезных случаях приводит к срабатыванию сигнализации. Таким образом, необходимо выяснить закономерность и механизм влияния изменения электропроводности воды в резервуарах на систему реактора, и кроме того, определить методику контроля уровня электропроводности в резервуарах и эффективно повысить надежность эксплуатации реактора.
Например, в патенте на изобретение CN 108744622 (МПК B01D 24/28, C02F 1/00, C02F 1/68. Water purifying device and method / WANG JINGHUA - №201810899116.1, опубл. 06.11.2018, [1]) раскрыто устройство для очистки воды, в состав которого входят: резервуар для воды с впускным и выпускным отверстиями, которые находятся на боковой поверхности указанного резервуара, накопительный резервуар, расположенный со стороны выпускного отверстия резервуара для воды, узлы очистки для подачи воды из резервуара для воды в накопительный резервуар, которые выполняют функцию очистки воды, силовые элементы, которые подают воду из указанного накопительного резервуара в резервуар для воды через впускное отверстие для циркуляции.
Аналогом [1] достигается растворение примесей в воде и очистка воды от вредных веществ. Однако данное изобретение предназначено только для самых распространенных примесей в бытовой воде, а очищаемая вода циркулирует в условиях открытых резервуаров. Поэтому невозможно обеспечить эффективный контроль электропроводности воды в водяном резервуаре. Кроме того, в устройстве не предусмотрено устройство для отбора проб, что не позволяет провести измерение уровня электропроводности воды.
В качестве прототипа к заявляемому техническому решению выбран пробоотборник (CN 108760402 (МПК G01N 1/14. Sampling mechanism applied to water tank water quality detection / ZHU CUIBANG - №201810950269.4, опубл. 06.11.2018, [2]) включающий трубку для отбора проб, водяной насос, электромагнитный клапан, соединительный механизм и вертикальную капельную трубку.
У прототипа [2] отбор проб воды совершают из закрытого оборудования, при этом нет вторичного загрязнения воды отходами. Однако, во-первых, изобретение может реализовывать только функцию отбора проб и не может контролировать электропроводность воды в резервуаре. Во-вторых, изобретение оснащено водяным насосом и электромагнитным клапаном на трубке для отбора проб с движущимися частями, что усложняет операцию отбора пробы.
Решаемой технической проблемой является необходимость создания устройства для непрерывного измерения изменения электропроводности деионизированной воды в резервуаре, у которого нет вторичного загрязнения воды в резервуаре. При этом конструкция должна быть простой, а монтаж удобным. Размер открытого отверстия в верхней части резервуара для воды и скорость очистки должны быть регулируемыми, что позволяет точно моделировать фактическое положение резервуара для воды в системе реактора. При этом система отбора проб должна осуществлять непрерывное измерение пробы воды в различных частях резервуара, результаты измерений должны быть точны и надежны.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является повышение эффективности и точности измерения изменения электропроводности деионизированной воды в резервуаре.
Другими полезными эффектами являются:
- все конструктивные элементы данного устройства, соприкасающиеся с водой выполнены из нержавеющей стали марки 304 или других материалов, не влияющих на качество воды, и не вызывают вторичного загрязнения воды в резервуаре;
- регулирование размера верхнего отверстия корпуса резервуара позволяет управлять скоростью воздуха, поступающего в резервуар, при этом можно точно моделировать фактическое состояние резервуара в системе реактора;
- модульная конструкция устройства повышает удобство монтажа и регулирования;
- требуемые уровни чистоты и проводимости деионизированной воды обеспечиваются использованием ионообменной смолы для очистки деионизированной воды;
- обводные трубы для насоса и фильтра с ионообменной смолой позволяют осуществлять регулирование скорости очистки деионизированной воды в системе путем регулирования открытия каждого клапана системы очистки, при этом можно точно моделировать фактическое состояние резервуара системы реактора;
- для измерительной системы предусмотрено несколько ответвлений отбора проб с клапанами, что позволяет осуществлять отдельное непрерывное измерение электропроводности в разных местах в резервуаре;
- за вторым датчиком электропроводности воды на коллекторе отбора проб предусмотрен участок перевернутого U-образного трубопровода, защищающий второй датчик электропроводности воды от попадания воздуха по коллектору отбора проб, что обеспечивает точные и надежные результаты измерений.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что устройство для непрерывного измерения изменений электропроводности деионизированной воды в резервуаре содержит корпус резервуара, с которым соединены водоприемная труба с клапаном V01, водоотводная труба с клапаном V08 и ответвления отбора проб, при этом устройство содержит приборные клапаны отбора проб VC01, VC02, VC03, VC04, VC05, VC06, первый датчик электропроводности воды, второй датчик электропроводности воды. При этом все ответвления отбора проб соединены друг с другом и с коллектором отбора проб. При этом на коллекторе отбора проб установлен приборный клапан отбора проб VC06 и второй датчик электропроводности воды, причем на каждом из ответвлений отбора проб, и на корпусе резервуара также установлен приборный клапан отбора проб. При этом коллектор отбора проб имеет участок перевернутой U-образной трубы, расположенный после второго датчика электропроводности воды.
В частном случае водоприемная труба с клапаном V01 находится на верхней части корпуса резервуара, при этом водоотводная труба с клапаном V08 находится на дне корпуса резервуара. При этом корпус резервуара содержит конструктивные элементы регулирования площади открытия верхнего отверстия для приема воды.
Устройство может содержать фильтр с ионообменной смолой и обводную трубу фильтра с ионообменной смолой. При этом фильтр с ионообменной смолой соединен с корпусом резервуара, причем первый датчик электропроводности воды находится на обводной трубе фильтра с ионообменной смолой для непрерывного измерения электропроводности воды в процессе очистки.
Устройство может содержать фильтр, водяной насос, расходомер и обводную трубу водяного насоса. При этом корпус резервуара последовательно соединен с фильтром, насосом, фильтром с ионообменной смолой и расходомером, образуя контур. При этом между фильтром и насосом установлен клапан V02. Между насосом и фильтром с ионообменной смолой установлены клапаны V03 и V05. При этом водяной насос и клапан V03 параллельно соединены с обводной трубой водяного насоса и клапаном V04. При этом клапан V05, фильтр с ионообменной смолой и расходомер параллельно соединены с обводной трубой фильтра с ионообменной смолой и клапаном V06. При этом между расходомером и корпусом резервуара установлен клапан V07.
Краткое описание чертежей.
На фигуре показана схема установки для непрерывного измерения изменений электропроводности деионизированной воды в резервуаре. Перечень ссылочных обозначений:
1 - корпус резервуара; 2 - водоприемная труба; 3 - водоотводная труба; 4 - фильтр; 5 - водяной насос; 6 - фильтр с ионообменной смолой; 7 - расходомер; 8 - обводная труба водяного насоса; 9 - обводная труба фильтра с ионообменной смолой; 10 - первый датчик электропроводности воды; 11 -второй датчик электропроводности воды; 12 - ответвление отбора пробы; 13 - коллектор отбора проб; V08 - клапан водоотводной трубы; V02, V03, V04, V05, V06, V07 - клапаны системы очистки; VC01, VC02, VC03, VC04, VC05, VC06 - приборные клапаны отбора проб.
Осуществление технического решения.
Как показано на фигуре, заявляемое техническое решение характеризует устройство для непрерывного измерения изменения проводимости деионизированной воды в резервуаре, включая систему водяного резервуара, систему очистки и измерительную систему.
Система водяного резервуара содержит: корпус резервуара 1, водоприемную трубу 2, водоотводную трубу 3. Водоприемная труба 2 с клапаном V01 находится на верхней части корпуса резервуара 1. Водоотводная труба 3 с клапаном V08 находится на дне корпуса резервуара 1. Корпус резервуара 1 содержит конструктивные элементы регулирования площади открытия верхнего отверстия для приема воды.
Система очистки включает в себя: фильтр 4, водяной насос 5, фильтр с ионообменной смолой 6, расходомер 7, обводную трубу водяного насоса 8. Корпус резервуара 1 последовательно соединен с фильтром 4, насосом 5, фильтром с ионообменной смолой 6 и расходомером 7, образуя контур. Между фильтром 4 и насосом 5 установлен клапан V02, между насосом 5 и фильтром с ионообменной смолой 6 установлены клапаны V03 и V05. Насос 5 и клапан V03 параллельно соединены с обводной трубой водяного насоса 8 и клапаном V04. Клапан V05, фильтр с ионообменной смолой 6 и расходомер 7 параллельно соединены с обводной трубой фильтра с ионообменной смолой 9 и клапаном V06. Между расходомером 7 и корпусом резервуара 1 установлен клапан V07. Система очистки предназначена для реализации очистки деионизированной воды при ее циркуляции. Деионизированная вода выходит из нижней части боковой поверхности корпуса резервуара 1, последовательно проходит через фильтр 4, насос 5, фильтр с ионообменной смолой 6 и расходомер 7, и после этого поступает обратно в верхнюю часть корпуса резервуара 1 по трубопроводу, при этом реализуются циркуляция и очистка.
Ответвления отбора проб 12 соединены с корпусом резервуара 1, при этом все ответвления отбора проб 12 соединены между собой и с коллектором отбора проб 13. На коллекторе отбора проб 13 установлен приборный клапан отбора проб VC06. На каждом из ответвлений отбора проб 12 и на корпусе резервуара 1 установлен соответствующий приборный клапан отбора проб VC01-VC05.
Система измерения включает в себя первый датчик электропроводности воды 10 и второй датчик электропроводности воды 11. Первый датчик электропроводности воды 10 расположен на обводной трубе фильтра с ионообменной смолой 9 для непрерывного измерения электропроводности воды в процессе очистки. Второй датчик электропроводности воды 11 расположен на коллекторе отбора проб 13. Деионизированная вода выводится из разных частей корпуса 1 по ответвлениям отбора проб 12. При открытии соответствующего приборного клапана отбора проб VC01 - VC06 деионизированная вода через ответвления отбора проб 12 поступает в коллектор отбора проб 13. При этом второй датчик электропроводности воды 11 измеряет электропроводность воды. Система измерения предназначена для измерения электропроводности деионизированной воды в разных частях устройства.
Коллектор отбора проб 13 имеет участок перевернутой U-образной трубы, расположенный после второго датчика электропроводности воды 11, защищающий второй датчик электропроводности воды 11 от попадания воздуха по коллектору отбора проб 13, что обеспечивает точные и надежные результаты измерений.
Описание работы.
На первом этапе закачивают деионизированную воду в резервуар 1 до заданного уровня.
На втором этапе, насосом 5 деионизированную воду из резервуара 1 последовательно подают через фильтр 4, и обводную трубу фильтра с ионообменной смолой 9. Затем вода обратно поступает в корпус резервуара 1 по обратному трубопроводу. При этом осуществляется измерение электропроводности деионизированной воды с использованием первого датчика электропроводности воды 10.
На третьем этапе закрывают верхнее отверстие резервуара 1 и в зависимости от показаний расходомера 7 регулируют степень открытия клапанов V04, V05, V06 для контроля расхода деионизированной воды через фильтр с ионообменной смолой 6, чтобы скорость работы системы очистки соответствовала требованиям испытания, до того момента, когда показание первого датчика электропроводности воды 10 достигает значения, требуемого испытанием.
На четвертом этапе выключают насос 5, открывают соответствующий приборный клапан на ответвлениях отбора проб 12, соответствующий желаемой позиции измерения в соответствии с требованиями. Затем открывают приборный клапан отбора проб VC06 на коллекторе отбора проб 13, после чего деионизированная вода из резервуара 1 поступает в соответствующее ответвление отбора проб 12, затем в коллектор отбора проб 13 и выходит через второй датчик электропроводности воды 11. На этом этапе измеряют значение электропроводности воды в одном месте резервуара 1.
На пятом этапе, в соответствии с требованиями испытания открывают соответствующий приборный клапан в заданное время и получают значение электропроводности деионизированной воды в разных местах резервуара 1 в разное время. После этого получают закон изменения электропроводности деионизированной воды в корпусе резервуара 1 с течением времени.
Выше приведено подробное описание настоящей полезной модели, содержащее ссылки на чертежи. При этом настоящее техническое решение не ограничивается приведенными выше примерами осуществления. Дополнения и изменения, в том числе изменение размеров, могут быть внесены без изменения сущности в пределах объема знаний специалиста с навыками в данной области техники. Подробно не описанные сведения могут быть приняты из предшествующего уровня техники.