CN107013784A - 凝结水锤抑制装置及抑制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业生产技术领域，尤其是涉及一种凝结水锤抑制装置及抑制系统。凝结水锤抑制装置，包括：筒体、第一抑制元件和第二抑制元件；所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分别设置在所述筒体的两端，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件用于抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。以缓解了现有技术中存在的只能针对某一特定位置的凝结水锤起到一定的抑制作用的技术问题。

Description

凝结水锤抑制装置及抑制系统

技术领域

本发明涉及工业生产技术领域，尤其是涉及一种凝结水锤抑制装置及抑制系统。

背景技术

由于管内汽液直接接触凝结具有高效的传热传质特性，而被广泛运用在能源、化工、核能以及军事工业等工业领域。但是当蒸汽在管内发生凝结时，管道内汽液两相流动不稳定，随着汽液相界面波动幅值增大，蒸汽被封闭在过冷水中，形成独立汽泡并且迅速凝结。由于汽液密度差较大，独立汽泡所处区域会形成负压或真空状态，在压差和凝结的双重作用下，过冷水被瞬间加速流向该负压区，引起巨大的压力波动，即发生凝结水锤。

凝结水锤广泛存在于各种工业场合中，例如在核反应堆系统中，当回路发生破口事故或失水事故时，安注系统的过冷水迅速注入蒸汽回路中，汽液两相在管路内混合流动，极易产生凝结水锤现象；在泄压系统中，当向抑压池中注入蒸汽时蒸汽流量较小，过冷水就会回流进入蒸汽管路中，引起凝结水锤振动；潜艇系统中的余热蒸汽排入海洋过程中，当蒸汽质量流率较小时，蒸汽与水在管内直接接触发生凝结，也会在管内出现凝结水锤现象。

凝结水锤具有很大的振荡强度，会冲击和破坏管路及管路中的相关设备，严重影响系统的安全运行，同时凝结水锤也会产生显著的噪声。因此，抑制甚至消除凝结水锤产生对于相关的工业应用具有重要的意义。

现有技术中只能针对某一特定位置的两相水锤起到一定的抑制作用。但是凝结水锤具有随机性，当蒸汽量一定时，产生的位置随机变化；而且，在不同蒸汽量下，水锤发生的位置以及强度也不同。因此，能够找到一种有效地抑制甚至消除多工况下凝结水锤在不同位置产生的方法，对于相关的工业应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝结水锤抑制装置，以缓解现有技术中存在的只能针对某一特定位置的两相水锤起到一定的抑制作用的技术问题。

本发明提供的一种凝结水锤抑制装置，包括：筒体、第一抑制元件和第二抑制元件；

所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分别设置在所述筒体的两端。

进一步地，所述第一抑制元件包括第一抑制板；

所述第一抑制板上设置有第一抑制孔和多个第二抑制孔，所述第一抑制孔设置在所述第一抑制板的中心，多个所述第二抑制孔沿所述第一抑制孔的周向均匀排布。

进一步地，所述第一抑制元件还包括连接板；

所述连接板与所述第一抑制板一体化设置，且所述连接板用于固定凝结水锤抑制装置的位置。

进一步地，所述第二抑制元件为第二抑制板；

所述第二抑制板为半圆形板，或第二抑制板上设置有第三抑制孔和多个第四抑制孔，所述第三抑制孔设置在所述第二抑制板中心，多个所述第四抑制孔沿所述第三抑制孔的周向均匀排布。

进一步地，所述第三抑制孔和所述第四抑制孔为三角形孔，所述第一抑制孔、第二抑制孔的总数与第三抑制孔、第四抑制孔的总数均不少7个。

一种抑制系统，具有上述的凝结水锤抑制装置，包括蒸汽管路、水流管路、连接件和水箱；

所述蒸汽管路、水流管路和水箱依次连通，所述凝结水锤抑制装置设置在所述蒸汽管路和所述水流管路连通处，所述连接件用于将所述凝结水锤抑制装置与蒸汽管路和所述水流管路连接。

进一步地，所述连接件包括第一法兰和第二法兰；

所述第一法兰设置在所述蒸汽管路与所述水流管路连通的一端，所述第二法兰设置在所述水流管路与所述蒸汽管路连通的一端，所述连接板设置所述第一法兰和所述第二法兰之间，所述第一法兰和所述第二法兰用于将连接板固定。

进一步地，所述筒体向所述水流管路方向延伸，且所述筒体的外径比所述水流管路的内径小2mm。

进一步地，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件之间的间距大于6倍的所述水流管路的直径。

进一步地，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件的流通面积为所述水流管路直径的0.4～0.5倍。

本发明提供的一种凝结水锤抑制装置，包括：筒体、第一抑制元件和第二抑制元件；所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分别设置在所述筒体的两端,所述第一抑制元件和所述第二抑制元件用于抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。当蒸汽流经凝结水锤抑制装置时，可以有效抑制独立汽泡的产生，抑制凝结水锤的产生，而且可以降低水锤发生时回击水的水量和速度，降低凝结水锤的强度；并且，通过第一抑制元件和第二抑制元件的设置，可以抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。以缓解现有技术中存在的只能针对某一特定位置的两相水锤起到一定的抑制作用的技术问题。

一种抑制系统，具有上述的凝结水锤抑制装置，包括蒸汽管路、水流管路、连接件和水箱；

所述蒸汽管路、水流管路和水箱依次连通，所述凝结水锤抑制装置设置在所述蒸汽管路和所述水流管路连通处，所述连接件用于将所述凝结水锤抑制装置与蒸汽管路和所述水流管路连接。所产生的有益效果与凝结水锤抑制装置的有益效果相同，在此并不做过渡的赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的剖视图；

图2为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的立体图；

图3为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的第二抑制元件的一种实施方式的主视图；

图4为本发明实施例提供的一种抑制系统的主视图；

图5为本发明实施例提供的一种抑制系统的局部放大图。

图标：100-筒体；200-第一抑制元件；300-第二抑制元件；400-蒸汽管路；500-水流管路；600-连接件；700-水箱；210-连接板；220-第一抑制板；221-第一抑制孔；222-第二抑制孔；310-第三抑制孔；320-第四抑制孔；610-第一法兰；620-第二法兰。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的剖视图。如图1所示，本发明提供的一种凝结水锤抑制装置，包括：筒体100、第一抑制元件200和第二抑制元件300；

所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300分别设置在所述筒体100的两端。

其中，第一抑制元件200和第二抑制元件300与筒体100的连接方式可以为多种，例如：第一抑制元件200、第二抑制元件300均与筒体100固定连接，或第一抑制元件200、第二抑制元件300和筒体100一体成型；第一抑制元件200和第二抑制元件300还可与筒体100可拆卸连接，例如：在第一抑制元件200上设置多个连接孔，在筒体100的一侧上设置有凸起，通过凸起与连接孔的卡接，实现第一抑制元件200与筒体100的可拆卸连接，第二抑制元件300可以安装在套筒上，在套筒的内壁上设置有外螺纹，在筒体100远离第一抑制元件200的一端设置有内螺纹，通过套筒与筒体100的连接将第二抑制元件300可拆卸的设置在筒体100的一端。

其中，筒体100可以为可伸缩式，例如：筒体100包括第一子筒和第二子筒，第一子筒和第二子筒之间通过螺纹连接，通过第一子筒和第二子筒之间的旋转来调节筒体100的长度。

本实施例中，凝结水锤抑制装置包括：筒体100、第一抑制元件200和第二抑制元件300；所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300分别设置在所述筒体100的两端,所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300用于抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。当蒸汽流经凝结水锤抑制装置时，可以有效抑制独立汽泡的产生，抑制凝结水锤的产生，而且可以降低水锤发生时回击水的水量和速度，降低凝结水锤的强度；并且，通过第一抑制元件200和第二抑制元件300的设置，可以抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。以缓解现有技术中存在的只能针对某一特定位置的两相水锤起到一定的抑制作用的技术问题。

图2为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的立体图。如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一抑制元件200包括第一抑制板220；

所述第一抑制板220上设置有第一抑制孔221和多个第二抑制孔222，所述第一抑制孔221设置在所述第一抑制板220的中心，多个所述第二抑制孔222沿所述第一抑制孔221的周向均匀排布。

其中，第一抑制孔221的大小不小于第二抑制孔222的大小。

本实施例中，第一抑制板220上设置有第一抑制孔221和多个第二抑制孔222，第一抑制孔221设置在第一抑制板220的中心，多个第二抑制孔222沿第一抑制孔221的周向均匀排布。这样，可以更好的起到均流效果，使得蒸汽通过第一抑制元件200后，成为一个个小汽泡，加快凝结速率，抑制大的独立汽泡的形成。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一抑制元件200还包括连接板210；

所述连接板210与所述第一抑制板220一体化设置，且所述连接板210用于固定凝结水锤抑制装置的位置。

其中，连接板210上可以设置有多个连接孔。

本实施例中，第一抑制元件200还包括连接板210；连接板210与第一抑制板220一体化设置，且连接板210用于固定凝结水锤抑制装置的位置。在使用时，需要通过连接板210与连接件600进行连接，以使凝结水锤抑制装置固定，从而使凝结水锤抑制装置产生作用。

图3为本发明实施例提供的一种凝结水锤抑制装置的第二抑制元件的一种实施方式的主视图。如图3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，所述第二抑制元件300为第二抑制板；

所述第二抑制板为半圆形板，或第二抑制板上设置有第三抑制孔310和多个第四抑制孔320，所述第三抑制孔310设置在所述第二抑制板中心，多个所述第四抑制孔320沿所述第三抑制孔310的周向均匀排布。

本实施例中，第二抑制板为半圆形板的形式时，在发生凝结水锤时，水流管路500上半部存在负压区，水流速较高，造成了较大的振荡强度，选择此种半圆形板，可以更大程度地降低回流水的速度，减小凝结水锤的振荡强度。第二抑制板上设置有第三抑制孔310和多个第四抑制孔320，第三抑制孔310设置在第二抑制板中心，多个第四抑制孔320沿第三抑制孔310的周向均匀排布。起到的有益效果与第一抑制孔221和多个第二抑制孔222的相同，不再赘述。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述第三抑制孔310和所述第四抑制孔320为三角形孔，所述第一抑制孔221、第二抑制孔222的总数与第三抑制孔310、第四抑制孔320的总数均不少7个。

本实施例中，第三抑制孔310和所述第四抑制孔320为三角形孔，同样会达到均流的效果，第一抑制孔221、第二抑制孔222的总数与第三抑制孔310、第四抑制孔320的总数均不少7个，这样可以有效的保障流通的面积。

图4为本发明实施例提供的一种抑制系统的主视图。如图4所示，一种抑制系统，具有上述的凝结水锤抑制装置，包括蒸汽管路400、水流管路500、连接件600和水箱700；

所述蒸汽管路400、水流管路500和水箱700依次连通，所述凝结水锤抑制装置设置在所述蒸汽管路400和所述水流管路500连通处，所述连接件600用于将所述凝结水锤抑制装置与蒸汽管路400和所述水流管路500连接。

其中，凝结水锤抑制装置的使用与蒸汽管路400及水流管路500尺寸、结构和安装方式无关。蒸汽管路400及水流管路500可以为竖直、水平倾斜以及直管和弯管等形式。

本实施例中的抑制系统，包括依次连通的蒸汽管路400、水流管路500、连接件600和水箱700；凝结水锤抑制装置设置在蒸汽管路400和水流管路500连通处，连接件600用于将凝结水锤抑制装置与蒸汽管路400和水流管路500连接。这样，凝结水锤抑制装置的设置可以有效抑制蒸汽管路400和水流管路500接触时水锤的产生。

图5为本发明实施例提供的一种抑制系统的局部放大图。如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步地，所述连接件600包括第一法兰610和第二法兰620；

所述第一法兰610设置在所述蒸汽管路400与所述水流管路500连通的一端，所述第二法兰620设置在所述水流管路500与所述蒸汽管路400连通的一端，所述连接板210设置所述第一法兰610和所述第二法兰620之间，所述第一法兰610和所述第二法兰620用于将连接板210固定。

本实施例中，第一法兰610和第二法兰620分别设置在蒸汽管路400和水流管路500的连通端，连接板210设置在第一法兰610和第二法兰620之间，这样可以将连接板210固定在蒸汽管路400和水流管路500之间，以使凝结水锤抑制装置设置在蒸汽管路400和水流管路500之间。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述筒体100向所述水流管路500方向延伸，且所述筒体100的外径比所述水流管路500的内径小2mm。

本实施例中，筒体100的外径比水流管路500的内径小2mm。在筒体100及凝结水锤抑制装置安装的过程中受到的阻力小，便于安装。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300之间的间距大于6倍的所述水流管路500的直径。

本实施例中，由于凝结水锤本身具有随机性，发生的位置不易确定，因此安装第一抑制元件200和第二抑制元件300可以抑制凝结水锤在更广泛的距离内产生。优选的第一抑制元件200和第二抑制元件300的间距不小于管路直径的6倍无量纲长度。在使用前，可以根据具体的工作状况，选用凝结水锤抑制装置的筒体100长度，以提高抑制效果。例如，当蒸汽压较高时，蒸汽流过第一抑制元件200后，蒸汽流动状态基本没有受影响，此时可以增加筒体100的长度，避免蒸汽在流经第二抑制元件300后仍存在大的汽团。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一抑制元件200和所述第二抑制元件300的流通面积为所述水流管路500直径的0.4～0.5倍。

本实施例中，第一抑制元件200和第二抑制元件300的流通面积为水流管路500直径的0.4～0.5倍。本实施例中，当蒸汽从蒸汽管路400中流入到抑制元件时：一方面，第一抑制元件200和第二抑制元件300使得蒸汽的通流面积减小，凝结水锤抑制装置上游蒸汽压增加，水位降低，蒸汽在上游不易形成独立汽泡；并且抑制元件具有良好的均流效果，蒸汽经过抑制元件后，形成了多个小汽泡，增大了汽液接触面积，加快了凝结速率，有效避免了独立大汽泡的形成；抑制元件可以降低水锤发生时回击水的水量和速度，可以有效地降低水的冲击力。

蒸汽压力较低，蒸汽量较小时，蒸汽与水凝结引起的水锤，有可能发生在第一抑制元件200处，此时第一抑制元件200可以有效的抑制独立汽泡的产生，并且降低下游水流管路500内水的回击速度以及水量，减小水锤的强度；而第二抑制元件300可以进一步降低水锤发生时回击水的水量。

当蒸汽压力较高时，蒸汽量较多，当蒸汽流经第一抑制元件200后，仍然存在较大的汽团，此时仍然容易在第一抑制元件200下水流管路500内水游发生凝结水锤，此时第二抑制元件300可以有效地抑制水锤的产生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种凝结水锤抑制装置，其特征在于，包括：筒体、第一抑制元件和第二抑制元件；

所述第一抑制元件和所述第二抑制元件分别设置在所述筒体的两端；

所述第一抑制元件和所述第二抑制元件用于抑制不同蒸汽量下的凝结水锤在多个位置的产生。

2.根据权利要求1所述的凝结水锤抑制装置，其特征在于，所述第一抑制元件包括第一抑制板；

所述第一抑制板上设置有第一抑制孔和多个第二抑制孔，所述第一抑制孔设置在所述第一抑制板的中心，多个所述第二抑制孔沿所述第一抑制孔的周向均匀排布。

3.根据权利要求2所述的凝结水锤抑制装置，其特征在于，所述第一抑制元件还包括连接板；

所述连接板与所述第一抑制板一体化设置，且所述连接板用于固定凝结水锤抑制装置的位置。

4.根据权利要求3所述的凝结水锤抑制装置，其特征在于，所述第二抑制元件为第二抑制板；

所述第二抑制板为半圆形板，或第二抑制板上设置有第三抑制孔和多个第四抑制孔，所述第三抑制孔设置在所述第二抑制板中心，多个所述第四抑制孔沿所述第三抑制孔的周向均匀排布。

5.根据权利要求4所述的凝结水锤抑制装置，其特征在于，所述第三抑制孔和所述第四抑制孔为三角形孔，所述第一抑制孔、第二抑制孔的总数与第三抑制孔、第四抑制孔的总数均不少7个。

6.一种抑制系统，具有如权利要求3-5任一项所述的凝结水锤抑制装置，其特征在于，包括蒸汽管路、水流管路、连接件和水箱；

所述蒸汽管路、水流管路和水箱依次连通，凝结水锤抑制装置设置在所述蒸汽管路和所述水流管路连通处，所述连接件用于将所述凝结水锤抑制装置与蒸汽管路和所述水流管路连接。

7.根据权利要求6所述的抑制系统，其特征在于，所述连接件包括第一法兰和第二法兰；

所述第一法兰设置在所述蒸汽管路与所述水流管路连通的一端，所述第二法兰设置在所述水流管路与所述蒸汽管路连通的一端，所述连接板设置所述第一法兰和所述第二法兰之间，所述第一法兰和所述第二法兰用于将连接板固定。

8.根据权利要求7所述的抑制系统，其特征在于，所述筒体向所述水流管路方向延伸，且所述筒体的外径比所述水流管路的内径小2mm。

9.根据权利要求8所述的抑制系统，其特征在于，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件之间的间距大于6倍的所述水流管路的直径。

10.根据权利要求9所述的抑制系统，其特征在于，所述第一抑制元件和所述第二抑制元件的流通面积为所述水流管路直径的0.4～0.5倍。