CN107270270A - 紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，包括储水箱，储水箱通过管道依次经过高速离心泵、立式预热器、调节管路后进入到蒸汽发生器的二次侧给水入口，蒸汽发生器的二次侧蒸汽出口通过管道经过冷凝器后回到储水箱。本发明通过在高速离心泵的输出管路上设置一个大流量调节支路和小流量调节支路的方式，实际运行中根据流量范围，控制气动开关阀进行选择，每个支路上均设置适应于多级节流孔板，其目的增大离心泵出口与紧凑式蒸汽发生器二次侧出口蒸汽的压差，至少大于0.4MPa以上，从而避免紧凑式蒸汽发生器二次侧出现流动不稳定性现象，实现二次侧给水流量的稳定控制。

Description

紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置
技术领域
本发明涉及紧凑式蒸汽发生器二次侧给水流量、给水温度、蒸汽压力的准确、稳定控制领域，具体涉及紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置。
背景技术
紧凑式蒸汽发生器目前已在核动力装置和其他工业领域得到了广泛应用。与传统饱和式自然循环蒸汽发生器相比具有结构紧凑、高效、负荷跟踪反应快的优势，但在外部扰动下，过热蒸汽压力变化快，给水流量如果不能快速跟踪负荷的变化，蒸汽品质便无法达到设计要求。同时反应堆冷却剂蓄热量大，在快速工况变化时，如果紧凑式蒸汽发生器给水量不与反应堆的热功率匹配，不仅无法保证蒸汽品质，还可能使反应堆及一回路参数无法稳定。尤其对于低功率条件下，紧凑式蒸汽发生器二次侧会发生流动不稳定性现象，影响系统安全。
通常对于紧凑式蒸汽发生器的研发和设计中，需要针对蒸汽发生器二次侧的两相流动阻力、传热特性和流动不稳定性开展实验研究，对于采用紧凑式蒸汽发生器的核动力装置和工业系统，需要开展实验获得系统的整体运行特性。对于紧凑式蒸汽发生器设备或系统的实验研究，都需要对紧凑式蒸汽发生器二次侧的给水流量、给水温度和蒸汽压力的精确、稳定控制，保证给水流量跟踪负荷的匹配变化，蒸汽品质满足设计要求以及避免发生流动不稳定性现象。
发明内容
本发明的目的在于提供紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，解决现有技术中的控制装置存在的参数控制不精准、控制范围较小的问题，保证紧凑式蒸汽发生器二次侧给水流量、给水温度、蒸汽压力的准确、稳定控制，避免发生流动不稳定性现象。
本发明通过下述技术方案实现：
紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，包括储水箱，储水箱通过管道依次经过高速离心泵、立式预热器、调节管路后进入到蒸汽发生器的二次侧给水入口，蒸汽发生器的二次侧蒸汽出口通过管道经过冷凝器后回到储水箱，其中所述的调节管路包括并联的大流量调节支路和小流量调节支路，大流量调节支路的最大流量为小流量调节支路最大流量的8～10倍，其中大流量调节支路包括依次串联的第一气动开关阀、第一多级节流孔板、第一文丘里流量计，小流量调节支路包括依次串联的第二气动开关阀、第二多级节流孔板、第二文丘里流量计。本发明通过在高速离心泵的输出管路上设置一个大流量调节支路和小流量调节支路的方式，实际运行中根据流量范围，控制气动开关阀进行选择，每个支路上均设置适应于多级节流孔板，其目的在于增大离心泵出口与紧凑式蒸汽发生器二次侧出口蒸汽的压差，至少大于0.4MPa以上，从而避免紧凑式蒸汽发生器二次侧出现流动不稳定性现象，实现二次侧给水流量的稳定控制。实际运行中根据给水流量大小，调节立式预热器的加热功率，控制给水温度在设定范围内。
所述高速离心泵的输出管路上还通过一个气动调节阀连接至高速离心泵的输入端。
所述蒸汽发生器的二次侧给水入口上还设置有第一气动流量调节阀。二次侧给水流量可通过第一气动流量调节阀进行调节，二次侧蒸汽压力可通过蒸汽压力调节阀进行调节，保证实现中对蒸汽发生器二次侧蒸汽品质的要求，一般要求不小于1.5MPa。
所述蒸汽发生器的二次侧蒸汽出口与冷凝器之间的设置有蒸汽压力调节阀。
冷凝器的输出管道依次经过冷凝压力调节阀、第二气动流量调节阀回流至储水箱。冷凝器能够将高温高压蒸汽冷凝成单相水，根据实验需求，改变冷凝器冷却水流量，控制冷凝温度，凝水管线上布置有凝水压力调节阀，目的是提高冷凝器壳侧压力，强化冷凝器传热能力，通过第二气动流量调节阀，控制凝水流量和冷凝器内凝水液位。
在所述储水箱上设置有手动截止阀。储水箱为整个回路的水源，布置高度必需大于离心泵吸入口，避免离心泵发生气蚀，保证离心泵的运行安全，补水箱布置9根交流电加热棒，分为三组独立运行，根据实际实验需求，控制电加热棒投入数量，对储水箱水温进行调节，储水箱设置有磁翻板液位计，时刻监测储水箱液位，保证完全淹没电加热棒。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，通过在高速离心泵的输出管路上设置一个大流量调节支路和小流量调节支路的方式，实际运行中根据流量范围，控制气动开关阀进行选择，每个支路上均设置适应于多级节流孔板，其目的增大离心泵出口与紧凑式蒸汽发生器二次侧出口蒸汽的压差，至少大于0.4MPa以上，从而避免紧凑式蒸汽发生器二次侧出现流动不稳定性现象，实现二次侧给水流量的稳定控制；
2、本发明紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，冷凝器能够将高温高压蒸汽冷凝成单相水，根据实验需求，改变冷凝器冷却水流量，控制冷凝温度，凝水管线上布置有凝水压力调节阀，目的是提高冷凝器壳侧压力，强化冷凝器传热能力，通过第二气动流量调节阀，控制凝水流量和冷凝器内凝水液位；
3、本发明紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，在实验过程中精确、稳定控制紧凑式蒸汽发生器二次侧给水流量、给水温度和蒸汽压力，满足实验研究任务的需求。
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为本发明结构原理示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-高速离心泵，2-气动调节阀，3-第一气动开关阀，4-第一多级节流孔板，5-第一文丘里流量计，6-第二气动开关阀，7-第二多级节流孔板，8-第二文丘里流量计，9-第一气动流量调节阀，10-蒸汽压力调节阀，11-冷凝器，12-冷凝压力调节阀，13-第二气动流量调节阀，14-，15-手动截止阀，16-手动截止阀，17-立式预热器，18-蒸汽发生器。
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，本发明紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，包括储水箱14，储水箱14为整个回路的水源，布置高度必需大于离心泵吸入口，避免离心泵发生气蚀，保证离心泵的运行安全，补水箱布置9根交流电加热棒，分为三组独立运行，根据实际实验需求，控制电加热棒投入数量，对储水箱14水温进行调节，储水箱14设置有磁翻板液位计，时刻监测储水箱14液位，保证完全淹没电加热棒，储水箱14上设置有手动截止阀15，储水箱14与高速离心泵1的管道上还安装有手动截止阀16，储水箱14通过管道依次经过高速离心泵1、立式预热器17、调节管路后进入到蒸汽发生器18的二次侧给水入口，调节管路包括并联的大流量调节支路和小流量调节支路，大流量调节支路的最大流量为小流量调节支路最大流量的8～10倍，其中大流量调节支路包括依次串联的第一气动开关阀3、第一多级节流孔板4、第一文丘里流量计5，小流量调节支路包括依次串联的第二气动开关阀6、第二多级节流孔板7、第二文丘里流量计，大流量调节支路的最大流量为0.3t/h～1.0t/h，小流量调节支路的最大流量为0.05t/h～0.3t/h，在实际运行中，根据流量范围，控制第一气动开关阀3和第二气动开关阀6进行选择，第一多级节流孔板4和第二多级节流孔板7的级数可以在较大的范围内变化，如级数为4～10级，其目的是增大离心泵出口与紧凑式蒸汽发生器二次侧出口蒸汽的压差，至少大于0.4MPa以上，从而避免紧凑式蒸汽发生器二次侧出现流动不稳定性现象，实现二次侧给水流量的稳定控制；蒸汽发生器18的二次侧给水入口上还设置有第一气动流量调节阀9，二次侧给水流量可通过第一气动流量调节阀9进行调节，二次侧蒸汽压力可通过蒸汽压力调节阀10进行调节，保证实现中对蒸汽发生器二次侧蒸汽品质的要求，一般要求不小于1.5MPa，预热器17为直接加热管式结构，采用功率为30kW的模块化电源进行加热，能够实现5kW/s的功率升降速率。对实验中最大流量1t/h工况，可实现2.14℃/s的升温速率，满足实验中对给水温度变化速率的要求；蒸汽发生器18的二次侧蒸汽出口通过管道经过冷凝器11后回到储水箱14，高速离心泵1的输出管路上还通过一个气动调节阀2连接至高速离心泵1的输入端；冷凝器11的输出管道依次经过冷凝压力调节阀12、第二气动流量调节阀13回流至储水箱14。
在实验过程中，通过调节冷凝器冷却水流量、储水箱14电加热棒功率以及预热器功率等方式控制紧凑式蒸汽发生器二次侧给水温度，在支路上设置多级节流孔板，增大了离心泵出口与紧凑式蒸汽发生器二次侧出口蒸汽的压差，避免了紧凑式蒸汽发生器二次侧发生流量振荡现象，蒸汽压力调节阀与给水流量调节阀协同控制，使得蒸汽品质与给水流量变化满足实验要求，通过凝水压力调节阀提高冷凝器壳侧压力0.3～1.0MPa，强化了冷凝器11传热能力，从而减小了冷凝器设备传热面积和体积要求。
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 (7)

1.紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于：包括储水箱(14)，储水箱(14)通过管道依次经过高速离心泵(1)、立式预热器(17)、调节管路后进入到蒸汽发生器(18)的二次侧给水入口，蒸汽发生器(18)的二次侧蒸汽出口通过管道经过冷凝器(11)后回到储水箱(14)，其中所述的调节管路包括并联的大流量调节支路和小流量调节支路，大流量调节支路的最大流量为小流量调节支路最大流量的8～10倍，其中大流量调节支路包括依次串联的第一气动开关阀(3)、第一多级节流孔板(4)、第一文丘里流量计(5)，小流量调节支路包括依次串联的第二气动开关阀(6)、第二多级节流孔板(7)、第二文丘里流量计(8)。
2.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，所述高速离心泵(1)的输出管路上还通过一个气动调节阀(2)连接至高速离心泵(1)的输入端。
3.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，所述蒸汽发生器(18)的二次侧给水入口上还设置有第一气动流量调节阀(9)。
4.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，所述蒸汽发生器(18)的二次侧蒸汽出口与冷凝器(11)之间的设置有蒸汽压力调节阀(10)。
5.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，冷凝器(11)的输出管道依次经过冷凝压力调节阀(12)、第二气动流量调节阀(13)回流至储水箱(14)。
6.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，在所述高速离心泵(1)与蒸汽发生器(18)的连接管道上还安装立式预热器(17)。
7.根据权利要求1所述的紧凑式蒸汽发生器二次侧热工参数稳定控制装置，其特征在于，高速离心泵(1)与蒸汽发生器(18)的二次侧给水入口之间的大流量调节支路上设置有第一多级节流孔板(4)，小流量调节支路上设置有第二多级节流孔板(7)。
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