CN105788679A - 反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及校准方法 - Google Patents

反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及校准方法，解决现有一条模拟泵路在强迫循环工况、自然循环工况及强迫循环和自然循环相互转换工况下进行流量分配方式和水力学特性模拟时，模拟效果并不准确的问题。本发明包括主泵模拟支路，以及与主泵模拟支路并联的备用泵模拟支路；所述备用泵模拟支路包括并联管道（1），设置在并联管道（1）上的第一阻力调节件（2）、第一止回阀（3）和第一流量计（4）。本发明具有能够完整准确地模拟各种情况下并联泵路的水力特性，且能够有效降低试验成本，并同时能有效增加模拟准确性的优点。

Description

反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及校准方法
技术领域
本发明涉及一种模拟系统，具体涉及反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及模拟方法。
背景技术
核动力反应堆一回路冷却水在强迫循环工况下主要依靠循环泵的驱动在回路中运行。从安全角度出发，在反应堆原型的设计中通常采用双泵制，即每条环路配备一台常用循环泵和一台备用泵。常用泵和备用泵并联而成的回路称为循环泵路。
核动力反应堆在研发过程中，需要开展大量系统级的热工水力试验。其中，反应堆一回路并联泵路的模拟对模拟一回路系统在自然循环工况、强迫循环工况以及两种工况相互转换过程中的热工水力学特性有重要影响。
在开展核动力反应堆系统试验时，需要对强迫循环及自然循环工况下反应堆一回路的运行进行模拟，其中，就包括对循环泵路的模拟。由于在自然循环和强迫循环工况下，原型泵路的流量分配方式及水力学特性完全不同，如何在模拟中兼顾两者，是准确模拟泵路，乃至整个反应堆一回路的关键。
在以往开展反应堆一回路热工水力试验时，考虑到备用泵在正常情况下不参与回路运转，通常选择用一条常用泵路来模拟并联泵路。在自然循环工况下，备用泵前端压力大于后端，流体可正向穿过备用泵和止回阀。由于设计的对称性，备用泵路具有与常用泵路相同的流量分配方式及水力学特性，此时用一条泵路进行模拟是可行的。但在强迫循环工况下，备用泵路后端压力大于前端，由于止回阀的作用，水无法回流穿过循环泵，此时备用泵路为死水区，而常用泵路中流体正常流动。在这种情况下，水流量分配方式及水力学特性采用一条泵路进行模拟时并不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统及模拟方法，解决现有一条模拟泵路在强迫循环工况、自然循环工况以及强迫循环和自然循环转换工况下进行流量分配方式及水力学特性模拟时，模拟效果并不准确的问题。
为了能有效达到更加准确的测量效果，通常做法是采用原型一样的结构，该结构虽然能有效达到测量准确的目的，但采用与原支路完全相同的结构，则会存在成本投入较高的问题。
为了能不仅仅达到模拟各种状况下的水力特征，同时还能达到有效降低成本、使模拟效果更加准确的目的，本发明采用一台循环泵，两个止回阀、两套阻力调节件、两套流量计以及必要的连接管道，可以有效完整地模拟自然循环工况、强迫循环工况及两种工况相互转换过程中反应堆原型并联泵路的水动力学特性。
本发明通过下述技术方案实现：
反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，主泵模拟支路，以及与主泵模拟支路并联的备用泵模拟支路；所述备用泵模拟支路包括并联管道，设置在并联管道上的第一阻力调节件、第一止回阀和第一流量计。
进一步，所述主泵模拟支路包括主管道，以及设置在主管道上的第二阻力调节件、主泵、第二止回阀和第二流量计。
本发明采用与原型相同的并联泵路结构，并联泵路的其中一条支路配置了泵和止回阀，另一条支路则采用阻力调节件来模拟泵与止回阀的形阻，采用简易止回阀来模拟止回阀的通断功能。为了能有效实现准确模拟的目的，本发明上述模拟系统的具体校准方法如下：
（1）在强迫循环工况下，调节主泵模拟支路上的阻力使其水力学特性与原型主泵支路相同；
（2）在自然循环工况下，根据原型备用泵支路和原型主泵支路的流量分配比例，通过阻力件调节备用泵模拟支路上的流体流量，使模拟的流量分配比例与原型的分配比例相同。
通过上述模拟系统的设置和校准后，本发明可以实现下述目的：
在强迫循环工况下，本发明的系统可以模拟：
（1）反应堆泵路原型中主泵支路运行，备用泵支路关闭的运行特性；
（2）强迫循环工况下主泵支路的水动力特性。
在自然循环工况下，本发明的系统可以模拟：
（1）反应堆泵路原型中主泵及备用泵支路均参与运行的运行特性；
（2）自然循环工况下主泵支路及备用泵支路的水动力特性；
（3）自然循环工况下主泵支路及备用泵支路的流量分配特性；
（4）基于简易止回阀的自动启闭功能，本系统还可模拟强迫循环工况和自然循环工况的相互转换过程中，泵路原型的动态水动力特性。
同时，本发明通过上述备用泵支路结构的设置，可采用具有正向导通、反相截断能力但阻力极小的简易止回阀模拟原型备用泵支路中止回阀的通断功能，在极大地节约了成本的同时有效保证模拟准确性。
综上可以看出，通过本发明的设置，不仅能够完整准确地模拟各种情况下并联泵路的水力特性，还能使试验成本下降，同时还能有效促使模拟准确性显著增加，效果十分显著。
更进一步地，所述第一阻力调节件、第一止回阀和第一流量计沿着并联管道内水流动方向顺次设置在该并联管道上。
所述第二阻力调节件、主泵、第二止回阀和第二流量计沿着主管道内水流动方向顺次设置在该主管道上。
优选地，所述第一阻力调节件和第二阻力调节件均为孔板式阻力调节阀。所述第一流量计和第二流量计均为文丘里流量计。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明能够完整准确地模拟各种情况下并联泵路的水力特性；
2、本发明能够有效降低试验成本，但同时能有效增加模拟准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-并联管道，2-第一阻力调节件，3-第一止回阀，4-第一流量计，5-主管道，6-第二阻力调节件，7-主泵，8-第二止回阀，9-第二流量计。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本发明反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，包括主泵模拟支路，以及与主泵模拟支路并联的备用泵模拟支路。
所述备用泵模拟支路包括并联管道1，设置在并联管道1上的第一阻力调节件2、第一止回阀3和第一流量计4。所述主泵模拟支路包括主管道5，以及设置在主管道5上的第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9。
本发明的模拟系统进行校准的方法如下：
（1）在强迫循环工况下，调节主泵模拟支路上的阻力使其水力学特性与原型主泵支路相同；
（2）在自然循环工况下，根据原型备用泵支路和原型主泵支路的流量分配比例，通过阻力件调节备用泵模拟支路上的流体流量，使模拟的流量分配比例与原型的分配比例相同。
在上述结构的设置，本发明不仅省略了原备用泵支路中的备用泵，并且备用泵模拟支路中还可采用相对原备用泵支路中止回阀而言更加简单、成本更低的简易止回阀替代，极大地节约了模拟系统的整体成本，同时模拟效果更加准确。
本实施例中具体校准方法为：
在强迫循环工况下，主泵7运行，在主泵模拟支路上，流体流经第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9。此时，由于主泵的运行，使泵路出口的压力高于泵路入口。因而在备用泵支路上，第一止回阀3后端压力将高于前端压力，第一止回阀3的截断功能生效，该备用泵模拟支路中的流体处于静止状态。通过调节第二阻力调节件6，有效调节主泵模拟支路上的流体水力学特性，使主泵模拟支路上的流体水力学特性与原型主泵支路相同。
在自然循环工况下，主泵7停转，此时流体在自然循环驱动力的作用下进入模拟并联泵路的入口。在主泵模拟支路中，流体流经第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9；此时，在备用泵模拟支路中，由于泵路前端压力大于后端，简易止回阀开启，流体流经第一阻力调节件2、第一止回阀3和第一流量计4。然后，根据原型的“流量分配比例”，有效调节好第一阻力调节件2的阻力大小，直至满足流量分配关系为止。
本发明中的原型的“流量分配比例”，即为自然循环工况下，原型备用泵支路和原型主泵支路的流量分配比例。
通过上述结构的设置和校准后，在强迫循环条件下，主泵模拟支路有流体流过，备用泵模拟支路则被简易止回阀截断。在自然循环工况下，主泵7停转，即可有效模拟原型泵在“卡死”状态下主泵支路的阻力特性；此时，主泵模拟支路和备用泵模拟支路均有流体流过，且阻力特性与流量分配方式与模拟原型完全一致。因而，本发明的系统可有效完成对强迫循环、自然循环以及强迫自然相互转换工况下反应堆原型泵路水力特性的模拟，模拟效果更加准确。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
所述第一阻力调节件2、第一止回阀3和第一流量计4沿着并联管道1内水流动方向顺次设置在该并联管道1上；
所述第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9沿着主管道5内水流动方向顺次设置在该主管道5上。
本实施例中流体在本发明中的流动状态为：
在强迫循环工况下，2主泵运行，在主泵模拟支路，流体依次流过第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9。此时在备用泵模拟支路中，第一止回阀3截断备用泵模拟支路出口的回流，使整个备用泵模拟支路的水处于静止状态。
在自然循环工况下，关闭主泵7，此时，流体进入模拟泵路后，在主泵模拟支路中，流体依次流过第二阻力调节件6、主泵7、第二止回阀8和第二流量计9。此时在备用泵模拟支路中，由于此时备用泵模拟支路的入口压力高于出口，第一止回阀3打开，流体依次流过第一阻力调节件2、第一止回阀3和第一流量计4。
实施例3
本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：本实施例中所述第一阻力调节件2和第二阻力调节件6均优选为孔板式阻力调节阀。所述第一流量计4和第二流量计9均为文丘里流量计。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，包括主泵模拟支路，以及与主泵模拟支路并联的备用泵模拟支路；所述备用泵模拟支路包括并联管道（1），设置在并联管道（1）上的第一阻力调节件（2）、第一止回阀（3）和第一流量计（4）。
2.根据权利要求1所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，所述第一阻力调节件（2）、第一止回阀（3）和第一流量计（4）沿着并联管道（1）内水流动方向顺次设置在该并联管道（1）上。
3.根据权利要求1或2所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，所述主泵模拟支路包括主管道（5），以及设置在主管道（5）上的第二阻力调节件（6）、主泵（7）、第二止回阀（8）和第二流量计（9）。
4.根据权利要求3所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，所述第一阻力调节件（2）和第二阻力调节件（6）均为孔板式阻力调节阀。
5.根据权利要求3所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，所述第一流量计（4）和第二流量计（9）均为文丘里流量计。
6.根据权利要求3所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统，其特征在于，所述第二阻力调节件（6）、主泵（7）、第二止回阀（8）和第二流量计（9）沿着主管道（5）内水流动方向顺次设置在该主管道（5）上。
7.采用权利要求1～6任一项所述的反应堆一回路并联泵路系统流体动力模拟系统进行校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在强迫循环工况下，调节主泵模拟支路上的阻力使其水力学特性与原型主泵支路相同；
（2）在自然循环工况下，根据原型备用泵支路和原型主泵支路的流量分配比例，调节备用泵模拟支路上的流体流量，使模拟的流量分配比例与原型的分配比例相同。
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