CN104236942B - 过滤器性能检测方法、装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过滤器性能检测方法，包括：通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度，并通过加热器或冷却器调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内；待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内通过循环泵输运循环一段时间并通过过滤器后，从加药口将化学试剂添加至试验回路内，以生成化学沉淀物；通过循环泵将化学沉淀物运送至过滤器；测量过滤器的压降，根据压降判断过滤器的性能是否合格。与现有技术相比，本发明的检测方法简单地实现了对过滤器性能的检测，设计合理，且测量准确度高。本发明同时公开了一种过滤器性能检测装置及系统。

Description

过滤器性能检测方法、装置及其系统

技术领域

本发明涉及仪器检测技术领域，更具体地涉及一种核电厂安全壳地坑过滤器的性能检测方法、检测装置及其检测系统。

背景技术

核电厂LOCA事故后核岛内会产生大量的保温碎片，混凝土、涂漆等颗粒碎片，在长期再循环冷却堆芯阶段核岛内各种材料及化学介质相互作用还会产生大量的化学沉淀物。这些杂质碎片最终传输到安全壳地坑过滤器，覆盖在地坑过滤器滤网表面形成碎片床，与过滤器滤网孔联合形成一个屏障，将较大的杂质碎片拦截住，这样通过过滤器的较清洁的冷却水继续用于冷却堆芯，在核岛内形成这样一个封闭的循环冷却过程。

因此，为了保证过滤器在长期再循环过程中的安全性和稳定性，在将其投入使用之前，一般需要在模拟的运行环境下对其进行试验，以检测过滤器的过滤性能。

但现有的过滤器性能检测方法及检测装置一般比较复杂、设计不够合理，且测量准确度也较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种过滤性能检测方法，以简单地实现对过滤器性能的检测，设计合理和测量准确度高。

本发明的另一目的是提供一种过滤器性能检测装置，该检测装置结构简单、设计合理、设备可靠、性能稳定且测量准确度高。

本发明的再一目的是提供一种过滤器性能检测系统，该检测系统结构简单、设计合理、设备可靠、性能稳定、测量准确度高，且可实现对过滤器性能检测的模拟过程进行实时监控及记录试验数据，为试验人员提供足够的分析数据。

为实现上述目的，本发明提供了一种过滤器性能检测方法，包括：

通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度，并通过加热器或冷却器调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内；

待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，从加药口将化学试剂添加至试验回路内，以生成化学沉淀物；

通过循环泵将化学沉淀物运送至过滤器；

测量过滤器的压降，根据压降判断过滤器的性能是否合格。

与现有技术相比，本发明的检测方法先通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度以满足试验要求，再从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内，待其循环一段时间并通过过滤器后，再从加药口加入化学试剂以生成化学沉淀物，该化学沉淀物经过循环泵的搅混、运送至过滤器沉淀，此时测量过滤器的压降，通过该压降便能判断出过滤器的性能是否合格，且在上述整个试验过程中，加热器或冷却器会实时监测试验回路内的温度变化，并及时调节以使得试验回路内的温度满足试验要求(如升温使用加热器，降温使用冷却器)；即，本发明的检测方法简单地实现了对过滤器性能的检测，设计合理，且测量准确度高。

较佳地，通过循环泵将化学沉淀物运送至过滤器之前还包括：

从取样口取出试验回路中的物质进行检验。

相应地，本发明还提供了一种过滤器性能检测装置，包括：

加热器，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

冷却器，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

加料口，用于添加纤维、颗粒杂质或两者的混合物至试验回路内；

过滤器，与加料口连接；

加药口，与过滤器连接，用于待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，添加化学试剂至试验回路内，以生成化学沉淀物；

循环泵，与加药口连接，用于将化学沉淀物运送至过滤器，测量过滤器的压降，并根据压降判断过滤器的性能是否合格；以及

稳压器，与循环泵连接，用于稳定试验回路内的压力；

其中，加热器、冷却器、加料口、过滤器、加药口、循环泵以及稳压器之间通过试验回路连接。

与现有技术相比，本发明的检测装置先启动循环泵以为整个试验回路提供介质流动的动力源，通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度以满足试验要求，再从加料口添加纤维、颗粒杂质或两者的混合物至试验回路内，待其循环一段时间并通过过滤器后，再从加药口加入化学试剂以生成化学沉淀物，该化学沉淀物经过循环泵的搅混、运送至过滤器沉淀，此时测量过滤器的压降，通过该压降便能判断出过滤器的性能是否合格，且在上述整个试验过程中，加热器或冷却器会实时监测试验回路内的温度变化，并及时调节以使得试验回路内的温度满足试验要求(如升温使用加热器，降温使用冷却器)；即，本发明的检测装置简单地实现了对过滤器性能的检测，结构简单、设计合理、设备可靠、性能稳定且测量准确度高。

具体地，过滤器包括具有透光性的视窗及滤网单元，滤网单元用于沉积所述纤维、颗粒杂质、两者的混合物或化学沉淀物，视窗用于观察滤网单元上所述纤维、颗粒杂质、两者的混合物或化学沉淀物的沉积情况。

具体地，循环泵包括并列设置的主泵和辅泵，主泵和辅泵的入口处均设置有隔离阀，出口处均设置有止回阀。

较佳地，该检测装置还包括调节阀，调节阀的一端连接主泵和辅泵的隔离阀，调节阀的另一端连接主泵和辅泵的止回阀。

较佳地，该检测装置还包括：

取样口，与冷却器连接，用于取出试验回路中的物质以进行检验。

较佳地，该检测装置还包括：

容积调节器，设置于加料口和取样口之间，用于调节试验回路内的容积。

较佳地，该检测装置还包括设置于试验回路上的多个检测仪表。

具体地，检测仪表为压力变送器、差压变送器、温度变送器、在线PH计及流量计。

相应地，本发明还提供了一种过滤器性能检测系统，包括工业机及如上所述的过滤器性能检测装置，工业机用于实时采集和记录检测仪表的检测结果，以供试验人员分析。

与现有技术相比，本发明的检测系统通过工业机实时采集和记录检测仪表的检测结果，实现了对过滤器性能检测的模拟过程进行实时监控及记录试验数据，为试验人员提供了足够的分析数据，且该检测系统结构简单、设计合理、设备可靠、性能稳定、测量准确度高。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明过滤器性能检测方法的主要流程图。

图2为本发明过滤器性能检测方法一实施例的流程图。

图3为本发明过滤器性能检测装置一实施例的结构框图。

图4为图3的结构原理图。

图5为本发明过滤器性能检测装置另一实施例的结构框图。

图6为本发明过滤器性能检测系统的结构框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1，本发明过滤器性能检测方法主要包括以下步骤：

S101，通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度，并通过加热器或冷却器调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；即，加料之前，根据试验要求(可能是要求是室温下进行，也可能是在另一预设温度下进行)需要采用加热器或冷却器将试验回路内的温度设定为一预设温度(如27℃)，且在试验的过程中，随着时间的变化，试验回路的温度也会不断变化，通过加热器或冷却器实时监测试验回路内的温度，并实时调节以使其达到试验要求，如需升温时采用加热器，需降温时采用冷却器；

S102，从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内；

S103，待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，从加药口将化学试剂添加至试验回路内，以生成化学沉淀物；

S104，通过循环泵将化学沉淀物运送至过滤器；

S105，测量过滤器的压降，根据压降判断过滤器的性能是否合格。具体地，过滤器差压通过设置在过滤器的滤网单元上下游(或者：流体通过过滤器的进口和出口)的差压变送器来获得通过过滤器的差压(或称：压降)。其中，过滤器的滤网单元上下游分别设置差压变送器的进口端、出口端，通过差压变送器测量过滤器进出口的压降数据(或称差压数据)。

与现有技术相比，本发明的检测方法先从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内，待其循环一段时间并通过过滤器后，再从加药口加入化学试剂以生成化学沉淀物，该化学沉淀物经过循环泵的搅混、运送至过滤器沉淀，此时测量过滤器的压降，通过该压降便能判断出过滤器的性能是否合格，且在上述整个试验过程中，加热器或冷却器会实时监测试验回路内的温度变化，并及时调节以使得试验回路内的温度满足试验要求(如升温使用加热器，降温使用冷却器)；即，本发明的检测方法简单地实现了对过滤器性能的检测，设计合理，且测量准确度高。

再请参考图2，在本发明的一实施例中，该检测方法具体包括：

S201，通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度，并通过加热器或冷却器调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

S202，从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至试验回路内；

S203，待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，从加药口将化学试剂添加至试验回路内，以生成化学沉淀物；

S204，通过循环泵将化学沉淀物运送至过滤器；

S205，从取样口取出试验回路中的物质进行检验；物质包括细小纤维、颗粒杂质、化学沉淀物、硼酸及氢氧化钠溶液等，对该物质进行检验，可以验证过滤器的拦截能力以及试验回路内对化学试剂的反应能力；

S206，测量过滤器的压降，根据压降判断过滤器的性能是否合格。

需要说明的是，在图1及图2所描述的方法中，在进行步骤S101、S201之前，均会先启动循环泵一段时间，以为整个试验回路提供介质流动的动力源；并在上述检测方法中，还会采用一稳压器实现试验回路内压力的稳定，且会采用一具有透光性的观察视窗来实时观测化学沉淀物等在过滤器上的沉积情况，同时还会在试验回路上设置多种检测仪表，以监测试验回路内的流体参数(包括温度、压力、压差、流量计、PH计等)，还会采用一容积调节器来调节整个试验回路内的容积。此外，试验过程中纤维、颗粒或两者者的混合物是逐渐被滤网拦截的，因滤网本身有孔，大的碎片(指纤维、颗粒或两者的混合物)首先被拦截，小碎片(如化学沉淀物)可能经过多个循环逐渐被拦截。

另外，需要说明的是，试验时首先投入颗粒、再投入纤维，或者是两者的混合物，最后再投入化学试剂(药剂)，每次投入一种物质(或混合物)或某种物质(或混合物)的一部分(根据试验要求分批次投放)，间隔5个循环周期(约3.5h)或10个循环周期(约7h)或其他时间(n个循环周期)，在进行下一步的操作(如分批次投放)。整个试验一个全周期30～60天。

相应地，本发明还提供了一种过滤器性能检测装置，请参考图3及图4，该检测装置包括：

加热器，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

冷却器，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

加料口，用于添加纤维、颗粒杂质或两者的混合物至试验回路内；

过滤器，与加料口连接；

加药口，与过滤器连接，用于待纤维、颗粒杂质或两者的混合物在试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，添加化学试剂至试验回路内，以生成化学沉淀物；

循环泵，与加药口连接，用于将化学沉淀物运送至过滤器，测量过滤器的压降，并根据压降判断过滤器的性能是否合格；

稳压器V102，与循环泵连接，用于稳定试验回路内的压力；

加热器E101，与循环泵连接，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；具体地，加热器形式为管道式电加热器，分为壳体部分、加热部分和控制部分；壳体部分配备安全阀，以防回路压力超过预设值；加热部温度控制范围为：常温～150℃；控制部分配备有如下仪器：功率调节器、温控仪、快熔、热电偶、空开、按钮和指示灯等；

冷却器E102，与加热器E101连接，用于设定试验回路内的初始温度，并调节试验回路内的实时温度，以使得实时温度满足试验要求；

取样口，与冷却器E102连接，用于取出试验回路中的物质以进行检验，从而验证过滤器的拦截能力以及试验回路内对化学试剂的反应能力；

容积调节器V103，设置于加料口和取样口之间，用于调节试验回路内的容积达到试验要求值；以及

多个检测仪表，设置于试验回路上；

其中，加料口、过滤器、加药口、循环泵、稳压器、加热器E101、冷却器E102、取样口及容积调节器之间通过试验回路连接。

具体地，如图4所示，过滤器包括具有透光性的视窗V101及滤网单元。该视窗具有良好的透光性，透过该视窗可清晰地观察沉积于滤网单元上的纤维碎片、颗粒杂质碎片、两者的混合物以及化学沉淀物的沉积情况。该视窗能耐受150℃下硼酸及氢氧化钠溶液的浸蚀，热膨胀系数小，温度在0～150℃之间变化，滤网单元边缘间隙几乎无改变，且具有良好的抗蠕变特性，在150℃下长期运行，该视窗的形状无任何改变。而滤网单元则选用具有代表性的过滤单元，如滤网板。

具体地，检测仪表包括设置于加料口处的液位计LI601，设置于视窗上方的压力变送器PI302，设置于视窗过滤器模块进、出口的差压变送器DPI401，设置于视窗下游的压力变送器PI303、温度变送器TI101及在线PH计PHI101，设置于泵出口处的压力变送器PI301，设置于加热器E101上的温度变送器TI102以及设置于主循环回路上的流量计FI501。此外，在图4中，还包括多种阀门，如在加料口附近的截止阀V13～15，加药口处的球阀V17，球阀V17与地沟之间的球阀V16，泵102左右两侧的球阀V19及止回阀V02，泵101左右两侧的球阀V18及止回阀V01，泵101下方的截止阀V03等，图中相同的图标为具有相同功能阀门，故在此不再赘述。

具体地，循环泵包括并列设置的主泵P101及辅泵P102，主泵P101及辅泵P102的入口处均设置有隔离阀V18、V19，出口处设置有止回阀V01、V02。该检测装置还包括调节阀V03，调节阀V03的一端连接主泵P101和辅泵P102的隔离阀V18、V19，调节阀V03的另一端连接主泵P101和辅泵P102的止回阀V01、V02。

需要说明的是，由图3及图4所示的装置所构成的试验回路，可以完全试下如下功能：模拟LOCA事故后安全壳内溶液的特性，模拟事故后地坑过滤器的碎片负荷，模拟事故后安全壳内介质温度的进程，且可不间断地运行60天以上。

且上述装置所构成的试验回路主要包括以下四个：

(1)主循环回路

由加料口、两台循环泵P101、P102、加热器E101、取样口、视窗V101、滤网单元、监测仪表、阀门及管道附件等组成，可实现回路升温运行、恒温运行，与自来水管道配合还可实现回路正向冲洗、反向冲洗等功能。

循环泵是回路介质流动的动力源，部分功率因损耗而转化为流体内能；流体介质经加热器，内能再次被提高，实现回路温度的控制。回路管道外侧均包有保温棉等隔热材料，以降低主循环回路能耗。

循环泵可以通过变频器进行控制，通过调节旁路阀V03和加热器E101的前置阀V04来控制管路阻力特性，以此实现对试验回路流量的调节和控制。

实际上，加药口设置可根据不同条件进行选择：设置在循环泵前，加入化学药剂后可以通过泵的输送实现搅混、传输；设置在泵后，可以模拟化学药剂缓慢的作用过程。此外，加药口同时也可以作为补水管线入口，通过小型循环泵向试验回路补水或添加化学试剂。

(2)冷却回路

通过冷却器与循环加热回路并联，冷却回路入口与自来水管道相连，出口与排水回路相连。该回路入口处设有两道隔离阀，启动该回路时，第一道阀门全开，通过调节第二道阀门的开度完成对冷却剂流量的控制，以此实现对主回路的冷却。

(3)旁通回路

由泵P101、P102及调节阀V03构成，每台泵入口处设置有一道隔离阀V18、V19，出口处设置有止回阀V01、V02，通过调节调节阀V03的开度，可实现对流体旁通流量的调节。

(4)排水回路

排水回路由两道疏水阀V16、V06及排水管线构成，其中排水管线为耐热橡胶管，可实现高温下(如高温150℃)流体的疏导和排放，同时该管线具有耐酸碱性和耐腐蚀性、抗氧化性等功能。

开启两道疏水阀后，即可启动该回路，实现对主回路杂质水的排放。

与现有技术相比，该检测装置具有以下优点：

1、动力设备(循环泵)采用一台运行、一台备用的冗余设计和布置，试验回路可在高温下连续运行2个月以上；

2、采用可视化视窗设计，可经受高温、强碱腐蚀等恶劣工况，具有优良的抗蠕变特性，既达到了对试验过程中实时观察、监控的目的，又保证了试验精度；

3、采用加热器和冷却器联动配合，能够及时调整回路温度，具有良好的响应效果；

4、设置了加料口、加药口及取样口，具有研究不同电厂输入及取样检测的功能；

5、采用了流量计(具有为具有电磁感应顶楼的电磁流量计)，能够适应含杂质及强碱环境下的流量检测，具有较高的精度；

6、试验回路设置隔热保温材料，有效地降低了能耗；

7、该检测装置结构简单、设计合理、设备可靠且性能稳定。

另外，需要说明的是，在本发明检测装置的其他实施例中，可根据试验要求选择是否需要容积调节器，如图5所示的检测装置中并未包括容积调节器。由于图5中的检测装置的其余部分的连接关系及其工作原理与图3中的一致，故在此不再赘述。

相应地，再请参考图6，本发明还提供了一种过滤器性能检测系统，包括工业机及如上所述的过滤器性能检测装置，工业机用于实时采集和记录检测仪表的检测结果，以供试验人员分析。由于检测装置部分已在前做了详细描述，故在此不再赘述。其中，图6中所示出的检测装置包括了容积调节器，当然在其他实施例中，可不包括。

与现有技术相比，本发明的检测系统通过工业机实时采集和记录检测仪表的检测结果，实现了对过滤器性能检测的模拟过程进行实时监控及记录试验数据，为试验人员提供了足够的分析数据，且该检测系统结构简单、设计合理、设备可靠、性能稳定、测量准确度高。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (11)

1.一种过滤器性能检测方法，其特征在于，包括：

通过加热器或冷却器设定试验回路内的初始温度，并通过所述加热器或冷却器调节所述试验回路内的实时温度，以使得所述实时温度满足试验要求；

从加料口将纤维、颗粒杂质或两者的混合物添加至所述试验回路内；

待所述纤维、颗粒杂质或两者的混合物在所述试验回路内循环一段时间并通过过滤器后，从加药口将化学试剂添加至所述试验回路内，以生成化学沉淀物；

通过循环泵将所述化学沉淀物运送至所述过滤器；

测量所述过滤器的压降，根据所述压降判断所述过滤器的性能是否合格。

2.如权利要求1所述的过滤器性能检测方法，其特征在于，通过循环泵将所述化学沉淀物运送至所述过滤器之前还包括：

从取样口取出所述试验回路中的物质进行检验。

3.一种过滤器性能检测装置，其特征在于，包括：

加热器，用于设定试验回路内的初始温度，并调节所述试验回路内的实时温度，以使得所述实时温度满足试验要求；

冷却器，用于设定所述试验回路内的初始温度，并调节所述试验回路内的实时温度，以使得所述实时温度满足试验要求；

加料口，用于添加纤维、颗粒杂质或两者的混合物至所述试验回路内；

过滤器，与所述加料口连接；

加药口，与所述过滤器连接，用于待所述纤维、颗粒杂质或两者的混合物在所述试验回路内循环一段时间并通过所述过滤器后，添加化学试剂至所述试验回路内，以生成化学沉淀物；

循环泵，与所述加药口连接，用于将所述化学沉淀物运送至所述过滤器，测量所述过滤器的压降，并根据所述压降判断所述过滤器的性能是否合格；以及

稳压器，与所述循环泵连接，用于稳定所述试验回路内的压力；

其中，所述加热器、冷却器、加料口、过滤器、加药口、循环泵以及稳压器之间通过所述试验回路连接。

4.如权利要求3所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，所述过滤器包括具有透光性的视窗及滤网单元，所述滤网单元用于沉积所述纤维、颗粒杂质、两者的混合物或所述化学沉淀物，所述视窗用于观察所述滤网单元上所述纤维、颗粒杂质、两者的混合物或所述化学沉淀物的沉积情况。

5.如权利要求4所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，所述循环泵包括并列设置的主泵和辅泵，所述主泵和辅泵的入口处均设置有隔离阀，出口处均设置有止回阀。

6.如权利要求5所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，该检测装置还包括调节阀，所述调节阀的一端连接所述主泵和辅泵的隔离阀，所述调节阀的另一端连接所述主泵和辅泵的止回阀。

7.如权利要求3至6任一项所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，该检测装置还包括：

取样口，与所述冷却器连接，用于取出所述试验回路中的物质以进行检验。

8.如权利要求7所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，该检测装置还包括：

容积调节器，设置于所述加料口和取样口之间，用于调节所述试验回路内的容积。

9.如权利要求8所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，该检测装置还包括设置于所述试验回路上的多个检测仪表。

10.如权利要求9所述的过滤器性能检测装置，其特征在于，所述检测仪表为压力变送器、差压变送器、温度变送器、在线PH计及流量计。

11.一种过滤器性能检测系统，其特征在于，包括工业机及如权利要求10所述的过滤器性能检测装置，所述工业机用于实时采集和记录所述检测仪表的检测结果，以供试验人员分析。