CN103489492A - 一种非能动水位试验装置及试验方法 - Google Patents

一种非能动水位试验装置及试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电厂水位检测技术领域，具体涉及一种非能动水位试验装置及试验方法。压力容器内底部设置有电加热器A；压力容器侧面与压力调节箱下部连接，在管路上设置连通阀B；压力调节箱内底部设置有电加热器B；差压变送器B的一端连接在连通阀B与压力调节箱之间，另一端及压力变送器均连接在压力调节箱顶部；压力容器顶部与压力调节箱上部连接；压力容器顶部与水位调节箱上部连接，在该段管路上设置有压力平衡阀A；水位调节箱顶部设置有隔离阀；水位调节箱上部设置有外部补水管线；水位调节箱下部与压力容器的侧面连接，在该段管路上设置有连通阀A。本发明可灵活方便地实现不同压力条件下水位的上升和下降并降低对设备的要求。

Description

一种非能动水位试验装置及试验方法
技术领域
本发明属于核电厂水位检测技术领域，具体涉及一种非能动水位试验装置及试验方法。
背景技术
在先进的压水堆核电厂中，大多数都采用了新型的探测器测量反应堆压力容器水位，这种探测器直接插入反应堆压力容器内进行测量。在这种探测器型式试验中，需要模拟压力容器内的工作环境进行一些瞬态试验，包括水位上升、下降等。传统的试验装置都需要高压泵打水来实现水位的上升，对设备要求高，价格昂贵，对不同压力条件下的上升速率的控制存在困难，且很难实现连续多压力平台试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非能动水位试验装置及试验方法，以灵活方便地实现不同压力条件下的水位的上升和下降并降低对设备的要求。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种非能动水位试验装置，该装置包括压力容器、电加热器A、外部补水管线、连通阀B、电加热器B、压力调节箱、压力平衡阀A、水位调节箱、连通阀A、差压变送器B、压力变送器和隔离阀；
所述压力容器为圆筒状封闭结构，在压力容器内底部设置有电加热器A；压力容器的侧面通过管路与压力调节箱的下部连接，并且在管路上设置连通阀B；压力调节箱为圆筒状封闭结构，在压力调节箱内底部设置有电加热器B；差压变送器B的一端连接在连通阀B与压力调节箱之间的管路上，差压变送器B的另一端及压力变送器均连接在压力调节箱的顶部；压力容器的顶部通过管路与压力调节箱的上部连接；压力容器的顶部通过管路与水位调节箱的上部连接，且在该段管路上设置有压力平衡阀A，水位调节箱为圆筒状封闭结构；在水位调节箱的顶部设置有隔离阀；在水位调节箱的上部设置有外部补水管线；水位调节箱的下部通过管路与压力容器的侧面连接，且在该段管路上设置有连通阀A。
所述压力容器的材料为奥氏体不锈钢。
所述压力容器的下端焊接有LOCA模拟阀B；在压力容器的侧面与压力调节箱下部连接的管路上，且在压力容器与连通阀B之间设置有LOCA模拟阀A。
所述水位调节箱和压力调节箱的底部安装标高高于压力容器顶部标高。
所述压力调节箱的顶部焊接有排汽阀；在压力调节箱的顶部，且压力调节箱与压力变送器之间的管路上焊接有安全阀。
在压力容器顶部与压力调节箱上部连接的管路上设置有压力平衡阀B。
所述隔离阀连接有真空泵。
所述压力容器的上部与差压变送器A的一端连接，差压变送器A的另一端连接在连通阀A与压力容器之间的管路上。
所述水位调节箱的下部设置有排水阀。
一种基于非能动水位试验装置的非能动水位试验方法，包括如下步骤：
（1）当执行压力容器水位上升和下降动态模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A、压力平衡阀A、压力平衡阀B、LOCA模拟阀A和LOCA模拟阀B、排水阀、排汽阀，打开连通阀B，压力容器充满水，压力调节箱充入水且不能充满；水位调节箱为空；
步骤二：通过电加热器A和电加热器B同时加热压力容器和压力调节箱中的水，压力容器和压力调节箱升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：打开排水阀，排空水位调节箱，关闭排水阀：打开隔离阀，通过真空泵抽掉水位调节箱中的空气，关闭隔离阀和真空泵；
步骤四：模拟压力容器水位下降：关闭连通阀B，然后打开连通阀A，压力容器中的水在压差作用下迅速排入水位调节箱；水位下降速度通过连通阀A的开度控制，即下降速度随着连通阀A的开度增大而增大；水位下降过程通过差压变送器测量；
步骤五：模拟压力容器水位上升：在水位下降过程结束后，打开压力平衡阀A，水位调节箱中的水在重力作用下流回压力容器，实现水位上升；水位上升速度通过连通阀A的开度控制，即上升速度随着连通阀A的开度增大而增大；水位上升过程通过差压变送器测量；
（2）当执行LOCA事故模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A、压力平衡阀A、压力平衡阀B、LOCA模拟阀A和LOCA模拟阀B、排汽阀，打开连通阀B，压力容器充满水，压力调节箱充入水且不能充满；
步骤二：通过电加热器A和电加热器B同时加热压力容器和压力调节箱中的水，压力容器和压力调节箱升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：执行LOCA模拟：
A.若执行主回路热段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀A，压力容器中的水在压力作用下由LOCA模拟阀A迅速流出，压力容器内出现汽水混合物；
B.若执行主回路冷段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀B，压力容器中的水在压力作用下由LOCA模拟阀B迅速流出，压力容器内出现汽水混合物；
（3）当执行压力容器补水时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A、压力平衡阀A、排水阀，打开隔离阀；
步骤二：执行压力容器补水：打开外部补水管线，水通过外部补水管线流入水位调节箱，当水位调节箱充满水时关闭外部补水管线和隔离阀；
步骤三：打开压力平衡阀A和连通阀A，水位调节箱中的水在重力作用下注入压力容器；待压力容器中充满水后，关闭连通阀A、压力平衡阀A。
本发明所取得的有益效果为：
本发明所述非能动水位试验装置及试验方法，通过设置水位调节箱和相关的管系阀门，利用重力和压差实现了高温高压条件下连续多平台的水位变化，简化了设备，提高了效率。
附图说明
图1为本发明所述非能动水位试验装置结构图；
图中：1、试验水位探测器；2、压力容器；3、电加热器A；4、LOCA模拟阀B；5、外部补水管线；6、LOCA模拟阀A；7、连通阀B；8、电加热器B；9、压力调节箱；10、安全阀；11、排汽阀；12、压力平衡阀B；13、压力平衡阀A；14、真空泵；15、排水阀；16、水位调节箱；17、连通阀A；18、差压变送器A；19、差压变送器B；20、压力变送器；21、隔离阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明所述非能动水位试验装置包括压力容器2、电加热器A3、LOCA模拟阀B4、外部补水管线5、LOCA模拟阀A6、连通阀B7、电加热器B8、压力调节箱9、安全阀10、排汽阀11、压力平衡阀B12、压力平衡阀A13、真空泵14、排水阀15、水位调节箱16、连通阀A17、差压变送器A18、差压变送器B19、压力变送器20和隔离阀21。
压力容器2为圆筒状封闭结构，在压力容器2内底部设置有电加热器A3；压力容器2材料为钢材，如奥氏体不锈钢；试验水位探测器1通过压力容器2顶部的孔插入压力容器2内部，且试验水位探测器1的下端高于电加热器A3的上端；在压力容器2下端焊接有LOCA模拟阀B4；压力容器2的侧面通过管路与压力调节箱9的下部连接，并且在管路上依次设置有LOCA模拟阀A6、连通阀B7；压力调节箱9为圆筒状封闭结构，在压力调节箱9内底部设置有电加热器B8；在压力调节箱9的顶部焊接有安全阀10和排汽阀11；差压变送器B19的一端连接在连通阀B7与压力调节箱9之间的管路上，差压变送器B19的另一端连接在安全阀10与压力调节箱9之间的管路上；压力变送器20连接在安全阀10与压力调节箱9之间的管路上；压力容器2的顶部通过管路与压力调节箱9的上部连接，且在该管路上设置有压力平衡阀B12；压力容器2的顶部通过管路与水位调节箱16的上部连接，且在该段管路上设置有压力平衡阀A13，水位调节箱16为圆筒状封闭结构；水位调节箱16的上部焊接有真空泵14；在真空泵14与水位调节箱16之间的管路上设置有隔离阀21；在水位调节箱16的上部设置有外部补水管线5；水位调节箱16的下部通过管路与压力容器2的侧面连接，且在该段管路上设置有连通阀A17；差压变送器A18的一端连接在连通阀A17与压力容器2之间的管路上，差压变送器A18的另一端连接在压力容器2的上部；水位调节箱16的下部设置有排水阀15。
所述隔离阀21、排水阀15、压力平衡阀A13、连通阀A17、压力平衡阀B12、安全阀10、排汽阀11、LOCA模拟阀A6、连通阀B7、LOCA模拟阀B4均可以选用电动阀、电磁阀或气动阀；
所述水位调节箱16和压力调节箱9的底部安装标高应高于压力容器2顶部标高。
基于上述非能动水位试验装置的非能动水位试验方法包括如下步骤：
（1）当执行压力容器2水位上升和下降动态模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A17、压力平衡阀A13、压力平衡阀B12、LOCA模拟阀A6和LOCA模拟阀B4、排水阀15、排汽阀11，打开连通阀B7，压力容器2充满水，压力调节箱9充入水且不能充满；水位调节箱16为空；
步骤二：通过电加热器A3和电加热器B8同时加热压力容器2和压力调节箱9中的水，压力容器2和压力调节箱9升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：打开排水阀15，排空水位调节箱16，关闭排水阀15：打开隔离阀21，通过真空泵14抽掉水位调节箱16中的空气，关闭隔离阀21和真空泵14；
步骤四：模拟压力容器2水位下降：关闭连通阀B7，然后打开连通阀A17，压力容器2中的水在压差作用下迅速排入水位调节箱16；水位下降速度通过连通阀A17的开度控制，即下降速度随着连通阀A17的开度增大而增大；水位下降过程通过差压变送器18测量；
步骤五：模拟压力容器2水位上升：在水位下降过程结束后，打开压力平衡阀A13，水位调节箱16中的水在重力作用下流回压力容器2，实现水位上升；水位上升速度通过连通阀A17的开度控制，即上升速度随着连通阀A17的开度增大而增大；水位上升过程通过差压变送器18测量；
（2）当执行LOCA事故模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A17、压力平衡阀A13、压力平衡阀B12、LOCA模拟阀A6和LOCA模拟阀B4、排汽阀11，打开连通阀B7，压力容器2充满水，压力调节箱9充入水且不能充满；
步骤二：通过电加热器A3和电加热器B8同时加热压力容器2和压力调节箱9中的水，压力容器2和压力调节箱9升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：执行LOCA模拟：
A.若执行主回路热段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀A6，压力容器2中的水在压力作用下由LOCA模拟阀A6迅速流出，压力容器2内出现汽水混合物；
B.若执行主回路冷段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀B4，压力容器2中的水在压力作用下由LOCA模拟阀B4迅速流出，压力容器2内出现汽水混合物；
（3）当执行压力容器2补水时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A17、压力平衡阀A13、排水阀15，打开隔离阀21；
步骤二：执行压力容器2补水：打开外部补水管线5，水通过外部补水管线5流入水位调节箱16，当水位调节箱16充满水时关闭外部补水管线5和隔离阀21；
步骤三：打开压力平衡阀A13和连通阀A17，水位调节箱16中的水在重力作用下注入压力容器2；待压力容器2中充满水后，关闭连通阀A17、压力平衡阀A13。

Claims (10)

1.一种非能动水位试验装置，其特征在于：该装置包括压力容器（2）、电加热器A（3）、外部补水管线（5）、连通阀B（7）、电加热器B（8）、压力调节箱（9）、压力平衡阀A（13）、水位调节箱（16）、连通阀A（17）、差压变送器B（19）、压力变送器（20）和隔离阀（21）；
所述压力容器（2）为圆筒状封闭结构，在压力容器（2）内底部设置有电加热器A（3）；压力容器（2）的侧面通过管路与压力调节箱（9）的下部连接，并且在管路上设置连通阀B（7）；压力调节箱（9）为圆筒状封闭结构，在压力调节箱（9）内底部设置有电加热器B（8）；差压变送器B（19）的一端连接在连通阀B（7）与压力调节箱（9）之间的管路上，差压变送器B（19）的另一端及压力变送器（20）均连接在压力调节箱（9）的顶部；压力容器（2）的顶部通过管路与压力调节箱（9）的上部连接；压力容器（2）的顶部通过管路与水位调节箱（16）的上部连接，且在该段管路上设置有压力平衡阀A（13），水位调节箱（16）为圆筒状封闭结构；在水位调节箱（16）的顶部设置有隔离阀（21）；在水位调节箱（16）的上部设置有外部补水管线（5）；水位调节箱（16）的下部通过管路与压力容器（2）的侧面连接，且在该段管路上设置有连通阀A（17）。
2.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述压力容器（2）的材料为奥氏体不锈钢。
3.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述压力容器（2）的下端焊接有LOCA模拟阀B（4）；在压力容器（2）的侧面与压力调节箱（9）下部连接的管路上，且在压力容器（2）与连通阀B（7）之间设置有LOCA模拟阀A（6）。
4.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述水位调节箱（16）和压力调节箱（9）的底部安装标高高于压力容器（2）顶部标高。
5.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述压力调节箱（9）的顶部焊接有排汽阀（11）；在压力调节箱（9）的顶部，且压力调节箱（9）与压力变送器（20）之间的管路上焊接有安全阀（10）。
6.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：在压力容器（2）顶部与压力调节箱（9）上部连接的管路上设置有压力平衡阀B（12）。
7.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述隔离阀（21）连接有真空泵（14）。
8.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述压力容器（2）的上部与差压变送器A（18）的一端连接，差压变送器A（18）的另一端连接在连通阀A（17）与压力容器（2）之间的管路上。
9.根据权利要求1所述的非能动水位试验装置，其特征在于：所述水位调节箱（16）的下部设置有排水阀（15）。
10.一种基于非能动水位试验装置的非能动水位试验方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）当执行压力容器（2）水位上升和下降动态模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A（17）、压力平衡阀A（13）、压力平衡阀B（12）、LOCA模拟阀A（6）和LOCA模拟阀B（4）、排水阀（15）、排汽阀（11），打开连通阀B（7），压力容器（2）充满水，压力调节箱（9）充入水且不能充满；水位调节箱（16）为空；
步骤二：通过电加热器A（3）和电加热器B（8）同时加热压力容器（2）和压力调节箱（9）中的水，压力容器（2）和压力调节箱（9）升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：打开排水阀（15），排空水位调节箱（16），关闭排水阀（15）：打开隔离阀（21），通过真空泵（14）抽掉水位调节箱（16）中的空气，关闭隔离阀（21）和真空泵（14）；
步骤四：模拟压力容器（2）水位下降：关闭连通阀B（7），然后打开连通阀A（17），压力容器（2）中的水在压差作用下迅速排入水位调节箱（16）；水位下降速度通过连通阀A（17）的开度控制，即下降速度随着连通阀A（17）的开度增大而增大；水位下降过程通过差压变送器（18）测量；
步骤五：模拟压力容器（2）水位上升：在水位下降过程结束后，打开压力平衡阀A（13），水位调节箱（16）中的水在重力作用下流回压力容器（2），实现水位上升；水位上升速度通过连通阀A（17）的开度控制，即上升速度随着连通阀A（17）的开度增大而增大；水位上升过程通过差压变送器（18）测量；
（2）当执行LOCA事故模拟时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A（17）、压力平衡阀A（13）、压力平衡阀B（12）、LOCA模拟阀A（6）和LOCA模拟阀B（4）、排汽阀（11），打开连通阀B（7），压力容器（2）充满水，压力调节箱（9）充入水且不能充满；
步骤二：通过电加热器A（3）和电加热器B（8）同时加热压力容器（2）和压力调节箱（9）中的水，压力容器（2）和压力调节箱（9）升温升压，达到预定的温度压力；
步骤三：执行LOCA模拟：
A.若执行主回路热段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀A（6），压力容器（2）中的水在压力作用下由LOCA模拟阀A（6）迅速流出，压力容器（2）内出现汽水混合物；
B.若执行主回路冷段LOCA模拟：打开LOCA模拟阀B（4），压力容器（2）中的水在压力作用下由LOCA模拟阀B（4）迅速流出，压力容器（2）内出现汽水混合物；
（3）当执行压力容器（2）补水时，其包括如下步骤：
步骤一：配置系统初始状态：关闭连通阀A（17）、压力平衡阀A（13）、排水阀（15），打开隔离阀（21）；
步骤二：执行压力容器（2）补水：打开外部补水管线（5），水通过外部补水管线（5）流入水位调节箱（16），当水位调节箱（16）充满水时关闭外部补水管线（5）和隔离阀（21）；
步骤三：打开压力平衡阀A（13）和连通阀A（17），水位调节箱（16）中的水在重力作用下注入压力容器（2）；待压力容器（2）中充满水后，关闭连通阀A（17）、压力平衡阀A（13）。
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