一種核電站msr的大流量氣體流體試驗系統的製作方法
2023-05-01 10:58:06
一種核電站msr的大流量氣體流體試驗系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，包括：試驗件，用於模擬MSR殼程；風機系統，為試驗件提供流動的空氣以模擬蒸汽；管路系統，連接風機系統和試驗件；測量系統，包括安裝在管路系統上的煙霧發生器以及檢測試驗件工況的測量裝置。發明的試驗件用於模擬MSR殼程，通過風機系統產生壓縮空氣來模擬蒸汽從而為試驗件提供模擬氣體，測量系統中的測量裝置可測量試驗機的壓降，而煙霧發生器產生的煙霧顆粒隨壓縮空氣進入試驗件，由測量系統檢測空氣在試驗件內部的流動狀態以及分布均勻性，從而為實際產品性能的可靠性提供參考依據。本發明可應用於核電站MSR的試驗。
【專利說明】一種核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及核電試驗領域，特別是涉及一種核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統。
【背景技術】
[0002]CAP1400大型壓水堆核電站是我國自主設計的、具有自主智慧財產權的核電站，目前需要依據該型核電站的技術條件自主設計適用的汽水分離再熱器(MSR)。蒸汽殼程壓降和分布均勻性是影響MSR性能的重要指標，因CAP1400 MSR是國內首次自主設計的MSR新產品，結構上與以往核電站MSR的產品有極大的差異，所以為了完全保證產品性能的可靠性，需要充分掌握這兩個性能指標的規律。
[0003]然而，國內尚未有用於檢測MSR中上述兩個性能指標的試驗系統，雖然國外有公開部分MSR的試驗系統，但是仍存在若干的缺點:
(1)壓降使用傳統的U型管測量，即在試驗件的殼體上開孔，用導管引出氣體通入U型管，使U型管形成液位高度差，直接肉眼觀察液面刻度讀數。此方法有測量點布置多、導管數量多、U型管佔用空間大、讀數誤差大、無法實時記錄數據等缺點；
(2)試驗件無法直接觀察氣體在內部的流動狀態以及分布均勻性，只能通過測量壓力分布間接評估，準確性低。
【發明內容】
[0004]為了克服上述技術問題，本發明的目的在於提供一種保證產品性能可靠性的大流量氣體流體試驗系統。
[0005]本發明所採用的技術方案是:
一種核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，包括:
試驗件，設有一個進口和一個出口，用於模擬MSR殼程；
風機系統，為試驗件提供流動的空氣以模擬蒸汽；
管路系統，通過管道和管件連接風機系統和試驗件；
測量系統，包括安裝在管路系統上的煙霧發生器以及檢測試驗件工況的測量裝置。測量系統均接入上位計算機的數據採集系統中，由計算機記錄、保存各測量參數。
[0006]作為上述技術方案的進一步改進，所述試驗件由透明的PMMA有機玻璃製成，整個殼體實現完全透明。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述測量裝置包括安裝在試驗件進、出口的壓力變送器及壓差傳感器。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述測量裝置包括粒子成像測速系統，用於測量試驗件內氣體流動與分布情況。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述粒子成像測速系統包括雷射器和成像相機，所述雷射器與成像相機由同步控制器控制，所述同步控制器連接至上位計算機中。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進，所述測量裝置包括安裝在管路系統上的溫度計和流量計，所述流量計位於煙霧發生器的上風向。
[0011]作為上述技術方案的進一步改進，所述管路系統的管道和管件均由透明有機玻璃製成，使空氣的流動可視化。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進，所述風機系統包括通過管道依次連接的離心風機、空氣儲罐和乾燥機。
[0013]作為上述技術方案的進一步改進，所述試驗件設有換熱區域和汽水分離區域，所述換熱區域內設有可拆裝的換熱件，所述汽水分離區域設有可拆裝的分離件。
[0014]本發明的有益效果是:本發明的試驗件用於模擬MSR殼程，通過風機系統產生帶一定壓頭的空氣來模擬蒸汽從而為試驗件提供模擬氣體，測量系統中的測量裝置可測量試驗件的壓降，而煙霧發生器產生的煙霧顆粒隨空氣進入試驗件，由測量系統檢測空氣在試驗件內部的流動狀態以及分布均勻性，從而為實際產品性能的可靠性提供參考依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。
[0016]圖1是本發明的系統原理圖；
圖2是試驗件的結構示意圖；
圖3是試驗件的側視圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統,包括:
試驗件I，僅設有一個進口和一個出口，用於模擬MSR殼程；
風機系統，為試驗件I提供流動的空氣以模擬蒸汽；
管路系統，通過管道和管件連接風機系統和試驗件I ;
測量系統，包括安裝在管路系統上的煙霧發生器2以及檢測試驗件I工況的測量裝置。煙霧發生器2能產生粒子，隨流動的空氣進入試驗件I中，起示蹤作用，測量裝置均接入上位計算機7的數據採集系統中，由計算機記錄、保存各測量參數。
[0018]在本實施例中，試驗件I由透明的PMMA有機玻璃製成，整個殼體完全透明，可由肉眼直接觀察氣體在內部的流動情況，亦可由測量裝置從外部直接記錄、檢測試驗件I內部氣體的流動情況和分布情況。
[0019]優選的，測量裝置包括安裝在試驗件I進、出口的壓力變送器3，用於測量試驗件I的壓降，壓力變送器3能就地讀數並接入數據採集系統中。另外試驗件I進、出口也同時配備安裝壓差傳感器，直接輸出壓力差值。
[0020]測量裝置還包括粒子成像測速系統，用於測量試驗件I內氣體流動與分布情況。粒子成像測速系統通過拍照成像的技術，在試驗件I外部對透明的試驗件I內部空氣的狀況進行測量、記錄。粒子成像測速系統包括雷射器4和成像相機5，雷射器4與成像相機5由同步控制器6控制，同步控制器6連接至上位計算機7中。雷射器4放置於試驗件I 一偵牝與之配套的成像相機5放置於試驗件I另一側並垂直於雷射器4產生的片光源方向，雷射器4的雷射照射到試驗件I表面並將透明的試驗件I內部的空氣流動和分布情況顯示出來，同時由成像相機5拍攝記錄並上傳至計算機。
[0021]在本實施例中，測量裝置還包括安裝在管路系統上的溫度計8和流量計9，流量計9位於煙霧發生器2的上風向，溫度計8位於煙霧發生器2的下風向，兩者主要用於測量空氣參數，保證空氣參數在所需範圍內。流量計9和溫度計8都能就地讀數並接入數據採集系統。
[0022]作為優選的，管路系統的管道和管件均由透明有機玻璃製成，使空氣的流動可視化。管道和管件的連接均採用法蘭連接，使管路拆裝簡易，也有利於重複利用。
[0023]作為優選的，風機系統包括通過管道依次連接的離心風機10、空氣儲罐11和乾燥機12。離心風機10能夠提供足夠的壓頭，使空氣有足夠的動力，克服管路和試驗件I的阻力而流動；同時離心風機10能夠提供足夠的流量，當流量達到一定值以後，空氣的流動狀態即能模擬蒸汽的真實流動狀態，測量的試驗數據就有意義。空氣儲罐11和乾燥機12分別用於穩定空氣壓力和消除空氣中的水分，使空氣的參數更穩定，儘量消除系統誤差。
[0024]如圖2和圖3所示，試驗件I設有換熱區域和汽水分離區域，換熱區域內設有可拆裝的換熱件13，汽水分離區域設有可拆裝的分離件14，換熱件13與分離件14的可拆裝設計可以根據不同的工況和不同的核電項目需求替換不同阻力的部件，使試驗件I與實物等效。
[0025]本實施例是按照實物以一定縮小比例製作試驗件1，模擬MSR的殼程結構，換熱區域和汽水分離區域不能按照實物的結構直接縮小，需要採用技術手段將其簡化等效，其簡化等效的原則是保證試驗件I與實物有相似的阻力特性。簡化等效的主要手段是:(I)換熱區域:實物為數千根帶翅片的換熱管，如直接縮小，翅片加工難度大且小尺度效應將增大試驗誤差，因此採用成陣列的少量圓棒來等效實物換熱管的阻力，並設計為可從側面沿軸向抽出的拆卸方式，如圖3所示，方便根據不同工況或不同項目的需求替換阻力不同的部件。(2)汽水分離區域:實物是波紋板沿軸向並列排布的區域，能將蒸汽中的水分離出來；因為試驗時觀察氣體流動狀態需要投入示蹤粒子，若仍用波紋板將會把示蹤粒子也分離出來，所以試驗件I中的分離件14使用柵格板並列排布，阻力也與實物等效；柵格板也可從側面沿軸向抽出，便於替換。
[0026]試驗系統的主要工作流程如下:
(I)測量壓降:打開截止閥I 15、截止閥II 16、截止閥III 17、截止閥IV 18，關閉截止閥VI 19 (旁路開關，正常工作時不用);打開離心風機10，通過調節截止閥IV 18來控制空氣流量，流量通過流量計9測量；系統穩定後壓力變送器3記錄進出口的壓降。
[0027](2)觀察氣體流動狀態:測量壓降後關閉離心風機10，將壓力變送器3拆下並把儀表接口堵上，重新打開離心風機10，開啟煙霧發生器2，待穩定後將雷射器4發出的片光源照射需要觀察的截面，在適當的位置擺放專用相機拍照。
[0028]整個工作過程中，所有測量數據都能實時顯示在計算機中，並記錄保存。
[0029]以上所述只是本發明優選的實施方式，其並不構成對本發明保護範圍的限制。
【權利要求】
1.一種核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於，包括: 試驗件，設有一個進口和一個出口，用於模擬MSR殼程； 風機系統，為試驗件提供流動的空氣以模擬蒸汽； 管路系統，通過管道和管件連接風機系統和試驗件； 測量系統，包括安裝在管路系統上的煙霧發生器以及檢測試驗件工況的測量裝置。
2.根據權利要求1所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述試驗件由透明有機玻璃製成。
3.根據權利要求1所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述測量裝置包括安裝在試驗件進、出口的壓力變送器及壓差傳感器。
4.根據權利要求1所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述測量裝置包括粒子成像測速系統，用於測量試驗件內氣體流動與分布情況。
5.根據權利要求4所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述粒子成像測速系統包括雷射器和成像相機，所述雷射器與成像相機由同步控制器控制，所述同步控制器連接至上位計算機中。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述測量裝置包括安裝在管路系統上的溫度計和流量計。
7.根據權利要求1或2或3或4或5所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述管路系統的管道和管件均由透明有機玻璃製成。
8.根據權利要求1所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述風機系統包括通過管道依次連接的離心風機、空氣儲罐和乾燥機。
9.根據權利要求1所述的核電站MSR的大流量氣體流體試驗系統，其特徵在於:所述試驗件設有換熱區域和汽水分離區域，所述換熱區域內設有可拆裝的換熱件，所述汽水分離區域設有可拆裝的分離件。
【文檔編號】G01M9/00GK104236844SQ201410476818
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】黃俊雄, 莊東填 申請人:東方電氣(廣州)重型機器有限公司