核電站穩壓器水封裝置及核電站穩壓器的製作方法

2024-03-29 17:15:05

本發明涉及核電站穩壓器技術領域，特別涉及一種核電站穩壓器水封裝置及核電站穩壓器。

背景技術：

核電站穩壓器是核電站中重要的壓力安全設備，主要是用於對一迴路主系統進行壓力和容積的調節和控制，以防止冷卻劑水在一迴路中汽化，以保證一迴路主系統壓力邊界完整性。而在核電站一迴路正常運行時，為了減緩一迴路中金屬設備老化速率，通常會通過向容控箱中充入氫氣的辦法，使得一迴路冷卻劑中的氫氣含量達到一定的濃度，以抑制水輻照生成氧，進而減緩一迴路水及水中雜質與金屬的化學反應速率(氧含量的增加會加速金屬的化學反應速率)，但是，由於一迴路冷卻劑中的氫氣可以通過與核電站穩壓器連通的穩壓器安全閥洩漏出去，因此，需在核電站穩壓器設置水封以避免氫氣洩漏。

現有的核電站穩壓器主要採用U型管冷水封結構進行水封，該U型管冷水封結構設置在穩壓器上封頭與安全閥相連的工藝管道之間。在穩壓器啟動和運行期間，穩壓器內的飽和水蒸汽在U型管冷水封結構內冷凝，當冷凝水液面高於U型管內壁上表面的最低點，水密封建立完成。

但是，該U型管冷水封結構設置在穩壓器外部，其內部儲存的冷凝水溫度低，當穩壓器安全閥開啟後，安全閥下遊的排放管線將承受較高的水力載荷，同時，U型管冷水封結構還將佔用較多的穩壓器外部布置空間，不利於核電站設備的整體排布設計。

技術實現要素：

為了解決現有的U型管冷水封結構內部冷凝水溫度低，會造成安全閥下遊的排放管線將承受較高的水力載荷，且佔用較多的穩壓器外部布置空間的問題，本發明實施例提供了一種核電站穩壓器水封裝置及核電站穩壓器。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種核電站穩壓器水封裝置，包括：穩壓器上封頭、穿插設置在所述穩壓器上封頭上的穩壓器安全閥接管、用於連接穩壓器安全閥和所述穩壓器安全閥接管的安全閥工藝管、以及設置在所述穩壓器上封頭內側表面上且罩住所述穩壓器安全閥接管一端埠的集水罩，所述集水罩上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入所述穩壓器安全閥接管的開口，

所述集水罩用於收集穩壓器內部的飽和水蒸汽進入到所述安全閥工藝管或者所述穩壓器安全閥接管中冷凝形成的冷凝水，並配合收集到的冷凝水水封所述穩壓器安全閥接管的一端埠。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述集水罩包括：

底板、用於連接所述底板和所述穩壓器上封頭內側表面的圍板，所述圍板包括：兩個側板以及一個連接兩個側板的中段板。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述中段板與所述底板之間的夾角範圍為95度～100度，兩個側板向所述中段板方向延長相交所形成的夾角範圍為15度～25度。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述圍板的厚度範圍為15～25mm，所述底板的厚度範圍為15～25mm。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述集水罩整體衝壓製備而成或者拼焊製備而成。

在本發明實施例上述的水封裝置中，還包括：設置在所述穩壓器上封頭的外側表面且環繞所述穩壓器安全閥接管四周的保溫層。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述保溫層的厚度範圍為250～300mm。

在本發明實施例上述的水封裝置中，所述安全閥工藝管與未處於所述保溫層的保溫範圍的所述穩壓器安全閥接管的總長範圍為450～500mm。

在本發明實施例上述的水封裝置中，還包括：設置在所述穩壓器上封頭內側表面上且用於連接所述集水罩與所述穩壓器上封頭的堆焊層。

另一方面，本發明實施例提供了一種核電站穩壓器，包括如上所述的水封裝置。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過穩壓器上封頭、穿插設置在穩壓器上封頭上的穩壓器安全閥接管、用於連接穩壓器安全閥和穩壓器安全閥接管的安全閥工藝管、以及設置在穩壓器上封頭內側表面上且罩住穩壓器安全閥接管一端埠的集水罩，構成核電站穩壓器水封裝置。其中，集水罩上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管的開口，穩壓器內部的飽和水蒸汽會從開口進入到穩壓器安全閥接管中，進而進入到安全閥工藝管中；由於安全閥工藝管和伸出穩壓器外的穩壓器安全閥接管與外界環境接觸，通過與外界環境進行熱交換，使得進入其中的飽和水蒸汽冷凝成冷凝水，並回流進入集水罩中；隨著集水罩中收集到的冷凝水的增多，可以水封穩壓器安全閥接管與穩壓器內部汽相連通的一端埠，使得穩壓器內部汽相中的氫氣不會通過穩壓器安全閥洩漏出去。而且，由於集水罩設置在穩壓器內部，節省了穩壓器外部的布置空間。此外，由於集水罩收集到的冷凝水也處於穩壓器內部，減少了與外界環境進行熱交換，其水溫相對較高，為高溫水密封，能有效降低穩壓器安全閥開啟後下遊排放管線承受的水力載荷。另外，該核電站穩壓器水封裝置結構簡單、製造方便、實用性強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例一提供的一種核電站穩壓器水封裝置的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一提供的一種集水罩結構示意圖；

圖3是本發明實施例一提供的一種集水罩結構示意圖；

圖4是本發明實施例一提供的一種集水罩結構示意圖；

圖5是本發明實施例一提供的一種核電站穩壓器水封裝置的結構示意圖；

圖6是本發明實施例一提供的一種核電站穩壓器水封裝置的結構示意圖；

圖7是本發明實施例一提供的一種核電站穩壓器水封裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

本發明實施例提供了一種核電站穩壓器水封裝置，參見圖1，該水封裝置可以包括：

穩壓器上封頭1、穿插設置在穩壓器上封頭1上的穩壓器安全閥接管2、用於連接穩壓器安全閥和穩壓器安全閥接管2的安全閥工藝管3、以及設置在穩壓器上封頭1內側表面上且罩住穩壓器安全閥接管2一端埠的集水罩4，該集水罩4上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管2的開口40。

集水罩4用於收集穩壓器內部的飽和水蒸汽進入安全閥工藝管3或者穩壓器安全閥接管2中冷凝形成的冷凝水，並配合收集到的冷凝水水封穩壓器安全閥接管2的一端埠。

需要說明的是，核電站穩壓器在正常工作時，其內部是分為汽相和液相，與穩壓器下封頭接觸的液相與核電站一迴路中的冷卻劑連通，與穩壓器上封頭1接觸的汽相主要飽和水蒸汽，也包含由核電站一迴路冷卻劑中滲透出來的氫氣，為了防止穩壓器內部的氫氣通過穩壓器安全閥洩漏，需要對連通穩壓器和穩壓器安全閥的通道進行水封。

在本實施例中，穩壓器安全閥接管2穿插設置在穩壓器上封頭1上，其一端伸出穩壓器上封頭1(即穩壓器安全閥接管2的安全端)，其另一端與穩壓器內部的汽相連通(可以與穩壓器上封頭1對接焊縫連接)。穩壓器安全閥接管2伸出穩壓器的一端與連接穩壓器安全閥的安全閥工藝管3連接(可以採用對接焊縫連接)，穩壓器安全閥接管2與穩壓器內部汽相連通的一端被設置在穩壓器上封頭1內側表面的集水罩4罩住，而且集水罩4上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管2的開口40。這樣當核電站開始正常工作時，穩壓器內部的飽和水蒸汽會從開口40進入到穩壓器安全閥接管2中，進而進入到安全閥工藝管3中，由於安全閥工藝管3和伸出穩壓器外的穩壓器安全閥接管2與外界環境接觸，通過與外界環境的熱交換(包括熱傳導和熱輻射)，使得進入其中的飽和水蒸汽冷凝成冷凝水，並回流進入集水罩4中，隨著集水罩4中收集到的冷凝水的增多，可以水封穩壓器安全閥接管2與穩壓器內部汽相連通的一端埠，使得穩壓器內部的氫氣與穩壓器安全閥隔離，進而使得穩壓器內部汽相中的氫氣不會通過穩壓器安全閥洩漏出去。

而且，由於集水罩4設置在穩壓器內部，節省了穩壓器外部的布置空間。此外，由於集水罩4收集到的冷凝水也處於穩壓器內部，其與外界環境進行熱交換而損失的熱能相對較少，且與穩壓器內部高溫汽相接觸，水溫相對較高(冷凝水與穩壓器內部的汽相溫差小於30度)，為高溫水密封，能有效降低穩壓器安全閥開啟後下遊排放管線承受的水力載荷。此外，該核電站穩壓器水封裝置結構簡單、製造方便、實用性強。

具體地，參見圖2，該集水罩4可以包括：底板42、以及用於連接底板42和穩壓器上封頭1內側表面的圍板41，參見圖3，該圍板41可以包括：兩個側板411以及一個兩個側板411的中段板412。

在本實施例中，圍板41包括兩個側板411以及一個兩個側板411的中段板412，沒有圍住底板42的四周，而是設置了供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管2的開口40。在實際應用中，集水罩4傾斜設置，圍板41上開設的開口40傾斜向上設置，而中段板412則傾斜向下設置，集水罩4收集到的冷凝水會先從集水罩4傾斜向下的部分開始累積，直至漫過集水罩4罩住的穩壓器安全閥接管2的一端埠(即穩壓器安全閥接管2與穩壓器內部汽相連通的一端埠)，形成水封。此外，參見圖3，中段板412的橫截面可以為圓弧狀或者直線，優選為圓弧狀。

進一步的，參見圖4，中段板412與底板42之間的夾角a1的範圍為95度～100度，優選為98度。參見圖3，兩個側板411向中段板412方向延長相交所形成的夾角a2的範圍為15度～25度。

在本實施例中，集水罩4的中段板412與底板42之間的夾角a1大於90度，兩個側板411向中段板412方向延長相交所形成銳角夾角a2，集水罩4的儲水容量隨著集水罩4中收集到的冷凝水水位的升高而快速增大，這樣有利於集水罩4中的冷凝水快速達到水封液位，進而加快核電站穩壓器水封裝置的水封速度。

進一步地，參見圖4，圍板41的厚度h1的範圍為15～25mm，優選為20mm，底板42的厚度h2的範圍為15～25mm，優選為20mm。

進一步地，集水罩4可以整體衝壓製備而成，也可以拼焊形成(即將圍板41和底板42焊接在一起)。在本實施例中，為了減小了集水罩4上的焊縫，減少穩壓器在役檢查工作量，降低在役檢查的難度，集水罩4優選採用由奧氏體不鏽鋼整體衝壓而成。

具體地，參見圖1，該核電站穩壓器水封裝置還可以包括：設置在穩壓器上封頭1的外側表面且環繞穩壓器安全閥接管2四周的保溫層5。

在本實施例中，保溫層5可以有效減少穩壓器內部與外界環境的熱傳導，維持穩壓器內部溫度的穩定性，也可以維持集水罩4中冷凝水溫度的穩定，防止集水罩4中的冷凝水與穩壓器內部汽相之間的溫差過大，能有效降低穩壓器安全閥開啟後下遊排放管線承受的水力載荷。

進一步地，保溫層5的厚度範圍可以為250～300mm，優選為280mm。在實際應用中，保溫層5的厚度可以根據實際需要設定。

進一步地，安全閥工藝管3與未處於保溫層5的保溫範圍的穩壓器安全閥接管2的總長範圍可以為450～500mm，優選為480mm。

在本實施例中，來自穩壓器內部的飽和水蒸汽，會在安全閥工藝管3或者未處於保溫層5的保溫範圍的穩壓器安全閥接管2中，與外界環境進行熱交換，形成水封所需的冷凝水，因此，控制安全閥工藝管3與未處於保溫層5的保溫範圍的穩壓器安全閥接管2的總長，可以在一定程度上控制集水罩4中冷凝水的收集速度，因此，設置適合的總長，有利於集水罩4快速收集到所需的冷凝水，同時，又不會佔用過多的穩壓器外部的布置空間。在實際應用中，可以通過調節安全閥工藝管3的長度，來調節集水罩4中冷凝水的收集速度。

具體地，參見圖1，該核電站穩壓器水封裝置還可以包括：設置在穩壓器上封頭1內側表面上且用於連接集水罩4與穩壓器上封頭1的堆焊層6。

在本實施例中，集水罩4可以通過焊接在堆焊層6上，來與穩壓器上封頭1內側表面連接。

下面，結合附圖1、5、6、7，簡述一下核電站穩壓器水封裝置的工作過程。

當核電站穩壓器開始正常工作時，穩壓器內部的飽和水蒸汽通過集水罩4上設置的開口40，進入到穩壓器安全閥接管2和安全閥工藝管3中，並與外界環境進行熱交換，從而冷凝形成冷凝水，在穩壓器安全閥接管2或安全閥工藝管3中形成的冷凝水會倒流回集水罩4中，由集水罩4收集儲存，參見圖5所示示例。

參見圖6和圖7所示示例，隨著集水罩4中儲存的冷凝水持續增加，冷凝水會漫過穩壓器安全閥接管2與穩壓器內部汽相連通的一端埠，形成水密封，完成對穩壓器內部的氫氣與穩壓器安全閥隔離，進而防止了穩壓器內部汽相中的氫氣通過穩壓器安全閥洩漏出去。

本發明實施例通過穩壓器上封頭、穿插設置在穩壓器上封頭上的穩壓器安全閥接管、用於連接穩壓器安全閥和穩壓器安全閥接管的安全閥工藝管、以及設置在穩壓器上封頭內側表面上且罩住穩壓器安全閥接管一端埠的集水罩，構成核電站穩壓器水封裝置。其中，集水罩上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管的開口，穩壓器內部的飽和水蒸汽會從開口進入到穩壓器安全閥接管中，進而進入到安全閥工藝管中；由於安全閥工藝管和伸出穩壓器外的穩壓器安全閥接管與外界環境接觸，通過與外界環境進行熱交換，使得進入其中的飽和水蒸汽冷凝成冷凝水，並回流進入集水罩中；隨著集水罩中收集到的冷凝水的增多，可以水封穩壓器安全閥接管與穩壓器內部汽相連通的一端埠，使得穩壓器內部汽相中的氫氣不會通過穩壓器安全閥洩漏出去。而且，由於集水罩設置在穩壓器內部，節省了穩壓器外部的布置空間。此外，由於集水罩收集到的冷凝水也處於穩壓器內部，減少了與外界環境進行熱交換，其水溫相對較高，為高溫水密封，能有效降低穩壓器安全閥開啟後下遊排放管線承受的水力載荷。另外，該核電站穩壓器水封裝置結構簡單、製造方便、實用性強。

實施例二

本發明實施例提供了一種核電站穩壓器，該核電站穩壓器包括實施例一所述的水封裝置。

在本實施例中，水封裝置的結構已在實施例一中做了詳細說明，這裡不在贅述。

本發明實施例通過穩壓器上封頭、穿插設置在穩壓器上封頭上的穩壓器安全閥接管、用於連接穩壓器安全閥和穩壓器安全閥接管的安全閥工藝管、以及設置在穩壓器上封頭內側表面上且罩住穩壓器安全閥接管一端埠的集水罩，構成核電站穩壓器水封裝置。其中，集水罩上開設有供穩壓器內部的飽和水蒸汽進入穩壓器安全閥接管的開口，穩壓器內部的飽和水蒸汽會從開口進入到穩壓器安全閥接管中，進而進入到安全閥工藝管中；由於安全閥工藝管和伸出穩壓器外的穩壓器安全閥接管與外界環境接觸，通過與外界環境進行熱交換，使得進入其中的飽和水蒸汽冷凝成冷凝水，並回流進入集水罩中；隨著集水罩中收集到的冷凝水的增多，可以水封穩壓器安全閥接管與穩壓器內部汽相連通的一端埠，使得穩壓器內部汽相中的氫氣不會通過穩壓器安全閥洩漏出去。而且，由於集水罩設置在穩壓器內部，節省了穩壓器外部的布置空間。此外，由於集水罩收集到的冷凝水也處於穩壓器內部，減少了與外界環境進行熱交換，其水溫相對較高，為高溫水密封，能有效降低穩壓器安全閥開啟後下遊排放管線承受的水力載荷。另外，該核電站穩壓器水封裝置結構簡單、製造方便、實用性強。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。