CN106383026B - 一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统及试验方法，包括蒸汽供应系统，所述蒸汽供应系统连接有减温减压系统，减温减压系统连接有稳压系统，稳压系统连接有测量系统和稳压器安全阀。采用本发明专利的技术后，可用于开展稳压器安全阀排量测试/检定试验，可准确获得阀门排量特性，为稳压器安全阀的设计改进和工程应用提供依据，满足核电厂的需求，从而保证核电厂运行安全；本发明的系统流程和设备得到了简化，使得系统建造周期短、运行操作简单，能够大幅提升测量准确性的同时降低了系统建造和运行的费用，提高了竞争力。

Description

一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统及试验方法

技术领域

本发明属于安全阀的热工试验研究领域，具体涉及一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统及试验方法。

背景技术

稳压器安全阀是核电站的重要安全设备，核电厂运行过程中，稳压器安全阀有着保证反应堆冷却剂系统压力边界完整性的作用，特殊情况下将介质通过该装置以蒸汽或水的方式释放，确保一回路不发生超压事故。

在稳压器安全阀的研发过程中以及工程应用前，其排量特性的测试/检定试验是必不可少的环节。试验的主要目的是研究目标工况条件下稳压器安全阀的排放能力，为安全阀结构优化和设计定型提供实验依据。为此，设计并建造一套测试/检定试验系统是实现稳压器安全阀研发和应用的必备条件之一。

较为典型的试验系统工艺流程为：小锅炉提供蒸汽，经过汽水分离容器后，进入蓄压容器。当容器压力满足要求后打开试验安全阀前端的阀门，通过高压蒸汽体积膨胀进行排量试验。然而，此类试验系统存在诸多不足：1)由于小型锅炉蒸汽供应能力有限，难以开展较大尺寸的阀门试验；2)整个系统较为复杂，容器体积要求较大，建造周期长、成本高；3)由于瞬态试验(喷放时间较短，通常只有几秒)难以保证阀前参数稳定(如蒸汽压力、干度)，因此对排量很难做到精确测量；4)(燃油)锅炉为试验系统的专有设备，燃料、水处理等设施必备，建造周期长、运行操作复杂，建造成本和日常维护费用高，间断的试验易导致锅炉系统老化和腐蚀严重。因此需要对该试验系统进行改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有对于稳压器安全阀进行测试/检定的试验系统结构复杂，使用和维护成本高，由于瞬态试验难以保证阀前参数稳定，不能精确测量，影响稳压器安全阀后续使用状态，提供了一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统及试验方法，该系统及方法的结构简单，原理简便，实现安全阀的设计指标和性能参数准确验证，为稳压器安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，从而使得稳压器安全阀在使用时符合要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，包括蒸汽供应系统，所述蒸汽供应系统连接有减温减压系统，减温减压系统连接有稳压系统，稳压系统连接有测量系统和稳压器安全阀。稳压器安全阀作为核电厂运行的重要部件，起着非常关键的作用，有着保证反应堆冷却剂系统压力边界完整性的作用，特殊情况下将介质通过该装置以蒸汽或水的方式释放，确保一回路不发生超压事故，所以对于稳压器安全阀的排量特性测试/检定试验工作是非常重要的，试验的主要目的是研究目标工况条件下稳压器安全阀的排放能力，为安全阀结构优化和设计定型提供实验依据，但是现有对于稳压器安全阀进行测试/检定的试验系统结构复杂，使用和维护成本高，由于瞬态试验难以保证阀前参数稳定，不能精确测量，影响稳压器安全阀后续使用状态，基于上述不足，本发明设计出了一套参数覆盖广、系统紧凑、测量精度高、易于操作和维护的试验系统，可应用于稳压器安全阀开展排量测试/检定试验，其实现安全阀的设计指标和性能参数准确验证，为稳压器安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，从而使得稳压器安全阀在使用时符合要求。

减温减压系统包括水箱、柱塞泵以及减温减压装置，柱塞泵设置在水箱和减温减压装置之间，且柱塞泵同时与水箱和减温减压装置连通，且减温减压装置同时与蒸汽供应系统和稳压系统连接。从锅炉中引出的主蒸汽的温度一般大于500℃，经减温减压装置后可达到目标参数即试验目标压力下的饱和蒸汽，从而满足使用要求。减温减压装置是现有结构，能够在市场上直接购买得到，蒸汽和水混合后在其中进行减温减压过程，水箱是用于盛装液体，在将主蒸汽引入时通过柱塞泵抽取水箱中的液体与主蒸汽混合后实现减温减压再进入汽水分离器，柱塞泵即为减温水泵。

减温减压装置的数量优选为两组且相互并列设置，通过调节两组并联的大小减温减压装置，可以实现不同压力流量条件下参数的精确控制，同时可实现输出蒸汽在过热状态与饱和状态间的快速调节。

稳压系统包括汽水分离器和波纹板，波纹板设置在汽水分离器的气体出口正上方，且汽水分离器与减温减压装置连通，波纹板与测量系统和稳压器安全阀连通。稳压系统设置有一个5m³的压力容器作为稳压器保证试验参数稳定，内置汽水分离器和波纹板将供给的蒸汽中含有的液滴进行分离，提供高品质的干饱和蒸汽用于试验测试/检定，从而使得检定结果更加精确，同时通过汽水分离器和波纹板实现两次分离，对于蒸汽中液滴分离更加透彻。利用波纹板其表面的凹凸状结构，能够大大增加接触面积，使得蒸汽中含有的液滴快速被分离。通过将汽水分离器、波纹板内置于稳压器中的设计，使系统简单紧凑，建造和维护成本更低。

测量系统包括流量计和测量装置，流量计与波纹板连通，且流量计和测量装置均与稳压器安全阀连通。流量计采用文丘里流量计，其用于测量封闭管道中单相稳定流体的流量，测量过程快速，测量结果准确，测量装置可实时在线测量蒸汽干度，保证稳压器安全阀阀前蒸汽干度符合试验要求，其能够在市场上直接采购。

稳压器安全阀连接有消音器。由于通过稳压器安全阀的喷放后蒸汽具有一定的速度和冲击力，甚至会产生音爆，造成噪音污染或者其它危害，本方案通过设置消音器，消除空气动力性噪声，减少噪音产生。

还配置了电气系统、仪表系统以及数采控制系统，这些都是现有结构，其中电气系统是用于试验系统中的各类泵、阀、仪表、电加热元件等用电设备的供电，确保系统正常运转；仪表系统是用于试验系统各设备、管线的热工参数的测量，包括温度、压力、流量、电流、电压等；数采控制系统是用于试验系统运行热工、电气数据采集、实时处理、记录以及系统运行控制等，尤其是对稳压器安全阀处喷放的气体量结合流量计等进行相应的采集从而计算出数据，计算的方法都是本领域常用的计算方法，此处不做重复叙述。

一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验方法，将主蒸汽引入减温减压装置，与水箱的给水混合后进入汽水分离器，经汽水分离器分离后的汽水进入波纹板进行二级分离，分离出的饱和蒸汽再通过流量计测量流量，并通过测量装置实时在线测量蒸汽干度，然后通过稳压器安全阀喷放，并最终经过消音器进行排放。通过上述方法，将作为汽源的过热蒸汽经减温减压装置后进入稳压器，通过稳压器内置的汽水分离器和波纹板，分离出高干度的饱和蒸汽，经流量计、干度计测量后通过稳压器安全阀，再通过消音器进行排放。与现有技术相比，本发明简化了系统流程和设备，使得系统建造周期短、运行操作简单，并将瞬态试验测试方法改进为稳态试验测试方法，在大幅提升测量准确性的同时降低了系统建造和运行的费用。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、采用本发明专利的技术后，可用于开展稳压器安全阀排量测试/检定试验，可准确获得阀门排量特性，为稳压器安全阀的设计改进和工程应用提供依据，满足核电厂的需求，从而保证核电厂运行安全；

2、本发明的系统流程和设备得到了简化，使得系统建造周期短、运行操作简单，能够大幅提升测量准确性的同时降低了系统建造和运行的费用，提高了竞争力。

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为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-蒸汽供应系统，2-减温减压装置，3-水箱，4-柱塞泵，5-汽水分离器，6-波纹板，7-稳压系统，8-流量计，9-测量装置，10-稳压器安全阀，11-消音器。

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，一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，其硬件设备包括从电站锅炉主蒸汽系统引出的蒸汽作为蒸汽供应系统1，所述蒸汽供应系统1连接有减温减压系统，减温减压系统包括水箱3、柱塞泵4以及减温减压装置2，柱塞泵4设置在水箱3和减温减压装置2之间，且柱塞泵4同时与水箱3和减温减压装置2连通，而且减温减压装置2的数量为两组且相互并列设置，并两组减温减压装置2同时与蒸汽供应系统1和稳压系统7连接，通过调节两组并联的大小减温减压装置2，可以实现不同压力流量条件下参数的精确控制，同时可实现输出蒸汽在过热状态与饱和状态间的快速调节，满足试验的要求。减温减压系统连接有稳压系统7，稳压系统7包括汽水分离器5和波纹板6，波纹板6设置在汽水分离器5的气体出口正上方，且汽水分离器5与减温减压装置2连通，波纹板6与测量系统和稳压器安全阀10连通，通过将汽水分离器5、波纹板6内置于稳压器中的设计，提供了高干度蒸汽的同时使系统紧凑简洁，建造和维护成本更低。稳压系统7连接有测量系统，测量系统包括流量计8和测量装置9，流量计8与波纹板6连通，且流量计8和测量装置9均与稳压器安全阀10连通。稳压器安全阀10连接有消音器11，完全能够满足稳压器安全阀10排量的准确试验，而且采用持续喷放的系统设计，大大提高了参数的稳定度和排量检测精度，为阀门设计优化提供了更准确的依据。

一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验方法，将从电站锅炉主蒸汽系统管线上引出主蒸汽，温度大于500℃，引入减温减压装置2，与柱塞泵4作为减温水泵取自水箱3的水混合后进入稳压器中内置的汽水分离器5，经汽水分离器5完成一级分离后的汽水进入波纹板6进行二级分离，分离出高干度的饱和蒸汽再通过文丘里流量计8测量流量，并通过测量干度的测量装置9实时在线测量蒸汽干度，然后通过试验件稳压器安全阀10喷放，并最终经过消音器11进行排放。本发明是以600MWe电站锅炉过热蒸汽为汽源，可用于稳压器安全阀排量测试/检定的试验系统，电站蒸汽容量大，参数稳定，可弥补国内现有试验系统的不足，开展较大尺寸的阀门试验以及较广的试验参数覆盖，并且实现能源利用，易于获得。作为汽源的过热蒸汽经减温减压装置后进入稳压器，通过稳压器内置的汽水分离器和波纹板，分离出高干度的饱和蒸汽，经流量计、干度计测量后通过稳压器安全阀，再通过消音器进行排放。与现有技术相比，本发明简化了系统流程和设备，使得系统的建造周期缩短、运行操作简单，利用控制和维护，并将瞬态试验测试方法改进为稳态试验测试方法，在大幅提升测量准确性的同时降低了系统建造和运行的费用，提高竞争力。

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 (5)

1.一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，包括蒸汽供应系统(1)，其特征在于，所述蒸汽供应系统(1)连接有减温减压系统，减温减压系统连接有稳压系统(7)，稳压系统(7)连接有测量系统和稳压器安全阀(10)；所述减温减压系统包括水箱(3)、柱塞泵(4)以及减温减压装置(2)，柱塞泵(4)设置在水箱(3)和减温减压装置(2)之间，且柱塞泵(4)同时与水箱(3)和减温减压装置(2)连通，且减温减压装置(2)同时与蒸汽供应系统(1)和稳压系统(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，其特征在于，所述减温减压装置(2)的数量为两组且相互并列设置。

3.根据权利要求2所述的一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，其特征在于，所述稳压系统(7)包括汽水分离器(5)和波纹板(6)，波纹板(6)设置在汽水分离器(5)的气体出口正上方，且汽水分离器(5)与减温减压装置(2)连通，波纹板(6)与测量系统和稳压器安全阀(10)连通。

4.根据权利要求3所述的一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，其特征在于，所述测量系统包括流量计(8)和测量装置(9)，流量计(8)与波纹板(6)连通，且流量计(8)和测量装置(9)均与稳压器安全阀(10)连通。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种测试或检定稳压器安全阀排量的试验系统，其特征在于，所述稳压器安全阀(10)连接有消音器(11)。