CN106500980B - 以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验系统，包括供水装置，所述供水装置连接有蓄能装置和稳压装置，且蓄能装置和稳压装置相互连通，稳压装置连接有排放装置，排放装置和稳压装置之间设置有稳压器安全阀，且稳压器安全阀同时与排放装置和稳压装置连接。本发明可用于开展饱和水、过冷水、饱和蒸汽到饱和水等多种工况下稳压器安全阀动作性能测试/验证，可获得多种工况下稳压器安全阀动作性能特性，为安全阀的设计改进和工程应用提供依据。解决现有无法对稳压器安全阀动作性能进行试验检测，导致其性能无法满足使用要求的问题。

Description

以水为工质的稳压器安全阀动作性能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，具体涉及一种以水为工质的稳压器安全阀动作性能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。

介于稳压器安全阀的重要作用，在设计和研发过程中必须开展验证试验，研究不同条件下安全阀的动作性能，包括整定压力、排放压力、回座压力、开启时间、开启高度、阀门动作的重复性、密封性能、阀门机械特性等参数，为安全阀结构优化和设计定型提供实验依据，确保其性能满足设计要求。而稳压器安全阀由于工作条件复杂，事故工况下其排放工质可能是饱和水，也可能是过冷水，甚至饱和蒸汽转变到饱和水等复杂情况。因此，设计并建造一套测试/检定试验系统是实现安全阀研发和应用的必备条件之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有稳压器安全阀由于工作条件复杂，事故工况下其排放工质可能是多种水质的复杂情况，没有为稳压器安全阀动作性能进行试验检测，导致其性能无法满足使用要求，提供了一种以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验系统，该系统用于测试稳压器安全阀水工质条件下动作性能，验证安全阀的设计指标和性能参数，为安全阀的设计改进以及工程应用提供依据。

本发明通过下述技术方案实现：

以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验系统，包括供水装置，所述供水装置连接有蓄能装置和稳压装置，且蓄能装置和稳压装置相互连通，稳压装置连接有排放装置，排放装置和稳压装置之间设置有稳压器安全阀，且稳压器安全阀同时与排放装置和稳压装置连接。稳压器安全阀作为核电站的重要安全设备，起着非常重要的作用，而稳压器安全阀由于工作条件复杂，事故工况下其排放工质可能是饱和水，也可能是过冷水，甚至饱和蒸汽转变到饱和水等复杂情况，现有技术却没有为稳压器安全阀动作性能进行试验检测，导致其性能无法满足使用要求，甚至在使用中引发安全事故，本方案针对稳压器安全阀复杂的工况要求，设计出了一套可开展饱和水、过冷水、饱和蒸汽到饱和水等多种工况下稳压器安全阀动作性能测试系统及相应试验方法，该系统及方法通过蓄能装置为系统提供能量输出，稳压装置用于保证试验件安全阀阀前参数稳定，利用多组相应的电气、仪表、数采控制系统，保证系统运行控制及试验数据采集，使得稳压器安全阀的动作性能能够得到准确的试验，便于稳压器安全阀满足各自工作条件下的使用。

蓄能装置包括蓄能器一和蓄能器二，蓄能器一和蓄能器二相互并列设置并均与稳压装置连通。两个压力容器作为蓄能装置，为系统提供能量输出。其内置给水换热器，可以在试验过程中安全的补水，保证试验持续开展。蓄能器一和蓄能器二的内部均设置有电加热元件，用于加热介质达到目标工况。

稳压装置为稳压器，且稳压器与蓄能器一和蓄能器二并列设置，蓄能器一和蓄能器二均与稳压器内部连通，稳压器与稳压器安全阀连接。一个压力容器作为稳压装置，用于保证试验件安全阀阀前参数稳定。稳压器的内部也设置有电加热元件，用于加热介质达到目标工况。

还包括给水阀门组，所述给水阀门组设置在供水装置与蓄能装置和稳压装置之间，且给水阀门组同时与供水装置、稳压器、蓄能器一和蓄能器二连接，给水阀门组用于控制稳压器、蓄能器一和蓄能器二的给水状况，便于调节；给水阀门组和供水装置之间设置有水泵，水泵同时与给水阀门组和供水装置连接；蓄能装置上方设置有调节阀组，且调节阀组同时与蓄能器一、蓄能器二和稳压器连接，调节阀组是用于对蓄能器一、蓄能器二和稳压器中工质进行调节，满足试验需求。同时系统还配备了相应的电气、仪表、数采控制系统，保证系统运行控制及试验数据采集。这些部件都是现有部件，能够在市场上直接购买得到，系统也配备了物理紧急断电按钮，可在程序故障情况下快速关闭电加热元件以防止系统超压，同时为每一台压力容器配备了安全阀，进一步提升装置的安全性。

排放装置包括消音器、缓冲容器和冷凝器，缓冲容器和消音器均与稳压器连通，冷凝器与缓冲容器连接，在冷凝器中设置有换热器，冷凝器下方设置有称重装置；消音器和稳压器之间、缓冲容器和稳压器之间均设置有稳压器安全阀，稳压器安全阀分别与对应的消音器、缓冲容器或稳压器连接。缓冲容器和冷凝器用于水工质试验条件下的排放，消音器用于蒸汽工质条件下的排放。

以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验方法，包括以下步骤：

(1)将供水装置中的水注入蓄能器一、蓄能器二和稳压器中，达到预定液位后关闭给水阀门组；

(2)启动电加热元件，当蓄能器一、蓄能器二和稳压器中的压力达到目标值一后，关闭调节阀组，稳压器中的电加热元件进行低功率加热，以维持稳压器的压力和温度，当蓄能器一、蓄能器二压力继续上升到目标值二后，其对应的电加热元件进行低功率加热，维持蓄能器压力温度稳定；

(3)根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组中相应尺寸的阀门，将蓄能器一或蓄能器二中的蒸汽、过冷水或饱和水进入稳压器中；

(4)在步骤(3)中当达到稳压器安全阀一起跳压力后稳压器安全阀一开启，饱和水或过冷水进入缓冲容器和冷凝器，经过换热器冷却后排放，由电子秤进行称重以测量安全阀排量；

(5)在步骤(3)中当稳压器安全阀二达到额定压力后稳压器安全阀二开启，工质经消音器后进行排放。

通过上述方法表明，以缓冲容器和冷凝器等装置作为喷放的封闭空间，避免高温高压蒸汽直接喷放对人员、设备等造成损害，提高系统运行安全性，同时喷放工质可经冷凝后收集称重，获得安全阀在该条件下的排量，本发明能够在饱和水、过冷水、饱和蒸汽到饱和水等多种工况下进行稳压器安全阀动作性能测试，验证安全阀的设计指标和性能参数，为安全阀的设计改进以及工程应用提供依据，而且测试结果准确，能够满足核电厂设备运行使用，解决现有无法对稳压器安全阀动作性能进行试验检测，导致其性能无法满足使用要求的问题。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明可用于开展饱和水、过冷水、饱和蒸汽到饱和水等多种工况下稳压器安全阀动作性能测试/验证，可获得多种工况下稳压器安全阀动作性能特性，为安全阀的设计改进和工程应用提供依据。

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-供水装置，2-水泵，3-给水阀门组，4-蓄能器一，5-蓄能器二，6-稳压器，7-截止阀一，8-截止阀二，9-截止阀三，10-调节阀组，11-截止阀四，12-截止阀五，13-截止阀六，14-截止阀七，15-截止阀八，16-稳压器安全阀二，17-消音器，18-电加热元件一，19-电加热元件二，20-电加热元件三，21-截止阀九，22-截止阀十，23-稳压器安全阀一，24-缓冲容器，25-冷凝器，26-换热器，27-截止阀十一，28-称重装置，29-安全阀一，30-安全阀二，31-安全阀三。

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，以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验系统，其硬件结构包括采用水箱来供水的供水装置1，所述供水装置1连接有蓄能装置和稳压装置，蓄能装置包括蓄能器一4和蓄能器二5，蓄能器一4和蓄能器二5相互并列设置并均与稳压装置连通，稳压装置为稳压器6，且稳压器6与蓄能器一4和蓄能器二5并列设置，蓄能器一4和蓄能器二5均与稳压器6内部连通，稳压器6连接有排放装置，排放装置包括消音器17、缓冲容器24和冷凝器25，缓冲容器24和消音器17均与稳压器6连通，冷凝器25与缓冲容器24连接，在冷凝器25中设置有换热器26，冷凝器25下方设置有称重装置28，称重装置28优选电子称。排放装置和稳压器6之间设置有稳压器安全阀，稳压器6与稳压器安全阀连接，稳压器安全阀数量为两个，设置在消音器17和稳压器6之间的稳压器安全阀为稳压器安全阀二16，设置在缓冲容器24和稳压器6之间的稳压器安全阀为稳压器安全阀一23，稳压器安全阀分别与对应的消音器17、缓冲容器24或稳压器6连接。还包括用于控制给水的给水阀门组3，所述给水阀门组3设置在供水装置1与蓄能装置和稳压装置之间，且给水阀门组3同时与供水装置1、稳压器6、蓄能器一4和蓄能器二5连接。给水阀门组3和供水装置1之间设置有水泵2，水泵2同时与给水阀门组3和供水装置1连接，水泵2优选为减温水泵这种柱塞泵。在蓄能装置上方设置有调节阀组10，且调节阀组10同时与蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6连接。蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6中均设置有电加热元件，将设置在蓄能器一4中的电加热元件命名为电加热元件一18，设置在蓄能器二5中的电加热元件命名为电加热元件二19，设置在稳压器6中的电加热元件命名为电加热元件三20，系统中还设置有11个截止阀，作为切断或调节以及节流用，分别命名为截止阀一7、截止阀二8、截止阀三9、截止阀四11、截止阀五12、截止阀六13、截止阀七14、截止阀八15、截止阀九21、截止阀十22和截止阀十一27，截止阀一7和截止阀三9设置在蓄能器一4和稳压器6之间，用于对蓄能器一4和稳压器6之间的管路进行控制，截止阀二8设置在蓄能器二5和调节阀组10之间，截止阀四11设置在蓄能器一4和调节阀组10之间，截止阀五12、截止阀六13和截止阀七14设置在蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6之间，控制的管路不需经过调节阀组10，截止阀八15设置在稳压器6和稳压器安全阀二16之间，截止阀九21和截止阀十22设置在稳压器6和稳压器安全阀一23之间，截止阀十一27则设置在冷凝器25和电子称之间，系统还配备了物理紧急断电按钮，可快速切断电加热元件，防止系统超压，且为蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6分别配置了安全阀一29、安全阀二30和安全阀三31，安全阀一29与蓄能器一4连接，安全阀二30与蓄能器二5连接，安全阀三31与稳压器6连接，在系统达到警戒压力而无干预操作时，相应的安全阀会开启，降低系统压力，防止设备损坏及安全事故。

以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验方法，根据工质水的状态，以饱和水、过冷水、饱和蒸汽到饱和水为例：

开展饱和水工况试验时，如图1所示，去离子水箱中的水经柱塞泵注入蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6中，达到预定液位后关闭柱塞泵和给水阀门组3。启动电加热元件一18、电加热元件二19和电加热元件三20，保持蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6三个压力容器中温度和压力缓慢平稳上升。当压力达到目标值，即目标压力一后，关闭调节阀组10，电加热元件20进行低功率加热，以维持稳压器的压力温度。当蓄能器一4、蓄能器二5压力继续上升到目标值，即目标压力二后，电加热元件一18、电加热元件二19进行低功率加热，维持蓄能器的压力温度稳定。根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组10中相应尺寸的阀门，此时蓄能器一4、蓄能器二5中蒸汽进入稳压器6中，稳压器6压力随之上升，达到稳压器安全阀一23的阀门起跳压力后稳压器安全阀一23开启，饱和水通过稳压器安全阀一23喷放进入缓冲容器24和冷凝器25，经过换热器26冷却后可通过截止阀十一27排放，由电子秤进行称重以测量安全阀排量。

开展过冷水工况试验时，去离子水箱中的水经柱塞泵注入蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6中，达到预定液位后关闭柱塞泵和给水阀门组3，此时蓄能器一4、蓄能器二5为正常液位，稳压器6为满液位。开启截止阀五12、截止阀六13使蓄能器一4下部和稳压器6上部连通，蓄能器二5保持隔离，此时开启电加热元件一18、电加热元件二19和电加热元件三20，保持三个压力容器中温度和压力缓慢平稳上升。当稳压器6的压力达到目标值即目标压力一后，电加热元件三20进行低功率加热，以维持稳压器6的压力温度，此时稳压器内为欠饱和状态。当蓄能器二5压力达到目标值即目标压力二后，电加热元件二19进行低功率加热，以维持蓄能器二5的压力稳定。根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组10中相应尺寸的阀门，此时蓄能器二5中蒸汽进入蓄能器一4使其压力上升，蓄能器一4中过冷水进入稳压器6上部使稳压器压力升高，达到稳压器安全阀一23的额定压力后稳压器安全阀一23开启，过冷水通过稳压器安全阀一23喷放进入缓冲容器24和冷凝器25，经过换热器26冷却后可通过截止阀十一27排放，由电子秤进行称重以测量安全阀排量。

开展饱和蒸汽与饱和水转变的工况试验时，去离子水箱中的水经柱塞泵注入蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6中，达到预定液位后关闭柱塞泵和给水阀门组3，此时蓄能器一4、蓄能器二5为正常液位，稳压器6接近满液位。使蓄能器一4、蓄能器二5和稳压器6分别隔离，此时开启电加热元件一18、电加热元件二19和电加热元件三20，保持三个压力容器中温度和压力缓慢平稳上升。当蓄能器一4和稳压器6压力达到目标值即目标压力一后，电加热元件一18、电加热元件三20进行低功率加热，以维持稳压器的压力温度。开启截止阀五12、截止阀七14使蓄能器一4下部和稳压器6下部连通。当蓄能器二5压力继续上升达到目标值即目标压力二后，电加热元件二19进行低功率加热，以维持蓄能器二5的压力稳定。根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组10中相应尺寸的阀门，此时蓄能器二5中蒸汽进入蓄能器一4使其压力上升，蓄能器一4中饱和水进入稳压器6下部使稳压器压力升高，达到稳压器安全阀二16的额定压力后稳压器安全阀二16开启，工质经消音器17后进行排放。

通过上述试验，能够对稳压器安全阀进行准确的测量，可实现饱和水、过冷水、饱和蒸汽与饱和水转变等不同目标工况下安全阀的动作性能测试/验证，从而使得稳压器安全阀满足核电厂的需求。

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 (1)

1.以水为工质的稳压器安全阀动作性能试验方法，其特征在于，

包括供水装置(1)、蓄能器一(4)、蓄能器二(5)、稳压器(6)、给水阀门组(3)、电加热元件、调节阀组(10)、稳压器安全阀一(23)、缓冲容器(24)、冷凝器(25)、换热器(26)、电子秤(28)、稳压器安全阀二(16)、消音器(17)；

所述蓄能器一(4)和蓄能器二(5)相互并列设置，稳压器(6)与蓄能器一(4)和蓄能器二(5)并列设置，蓄能器一(4)和蓄能器二(5)均与稳压器(6)内部连通，稳压器(6)与稳压器安全阀连接；给水阀门组(3)设置在供水装置(1)与蓄能装置和稳压装置之间，且给水阀门组(3)同时与供水装置(1)、稳压器(6)、蓄能器一(4)和蓄能器二(5)连接；缓冲容器(24)和消音器(17)均与稳压器(6)连通，冷凝器(25)与缓冲容器(24)连接，在冷凝器(25)中设置有换热器(26)，冷凝器(25)下方设置有称重装置(28)；其中设置在消音器(17)和稳压器(6)之间的稳压器安全阀为稳压器安全阀二(16)，设置在缓冲容器(24)和稳压器(6)之间的稳压器安全阀为稳压器安全阀一(23)；

包括以下步骤：

(1)将供水装置(1)中的水注入蓄能器一(4)、蓄能器二(5)和稳压器(6)中，达到预定液位后关闭给水阀门组(3)；

(2)启动电加热元件，当蓄能器一(4)、蓄能器二(5)和稳压器(6)中的压力达到目标值一后，关闭调节阀组(10)，稳压器(6)中的电加热元件进行低功率加热，以维持稳压器(6)的压力和温度，当蓄能器一(4)、蓄能器二(5)压力继续上升到目标值二后，其对应的电加热元件进行低功率加热，维持蓄能器压力温度稳定；

(3)根据实验要求的升压速率，选择开启调节阀组(10)中相应尺寸的阀门，将蓄能器一(4)或蓄能器二(5)中的蒸汽、过冷水或饱和水进入稳压器(6)中；

(4)在步骤(3)中当达到稳压器安全阀一起跳压力后稳压器安全阀一(23)开启，饱和水或过冷水进入缓冲容器(24)和冷凝器(25)，经过换热器(26)冷却后排放，由电子秤(28)进行称重以测量安全阀排量；

(5)在步骤(3)中当稳压器安全阀二(16)达到额定压力后稳压器安全阀二(16)开启，工质经消音器(17)后进行排放。