CN109307123B - 基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，该装置安装在蒸汽管道后方，包括水平管路、法兰、动态压力传感器、信号分析系统、泄压阀和数据连接线。动态压力传感器有多个，安装在水平管路的下方，并沿水平管路的长度方向等间距分布，用于检测水平管路的长度方向上的不同位置的压力信号。信号分析系统对这些压力信号进行分析处理，根据压力特性对管路内凝结水锤强度和发生位置进行预测，并在凝结水锤发生之前开启泄压阀，从而实现对凝结水锤的有效预防。该装置根据需要可以增减动态压力传感器和泄压阀的数量，安装方式简单，效果好，压力传感器和泄压阀不会对管路内的流体流动产生影响。

Description

基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法
技术领域
本发明涉及流体管道技术领域，尤其涉及一种基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法。
背景技术
汽液直接接触凝结由于具有高效的传热传质特性而广泛应用于各种工业领域中，如核反应堆以及舰船的余热排出系统。但是汽液直接接触凝结过程中有可能产生严重的凝结水锤现象。凝结水锤引起的巨大压力波动会严重冲击和破坏管路及相关设备，影响系统安全运行。因此研究凝结水锤的形成过程以及由此引起的压力波动对于设备的安全运行有着十分重要的意义。
现有技术中对于管路内凝结水锤位置和强度预测的方案较少，因为当蒸汽和过冷水温度发生变化时，凝结水锤的发生位置也会发生变化。所以能够找到一种有效地预测不同工况下凝结水锤位置和强度的方法，并对水锤进行抑制或削弱，对于相关的工业应用具有重要的意义。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，以解决现有技术不能有效预测和抑制管路内不同位置发生的凝结水锤的问题。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，所述凝结水锤强度削弱装置安装在蒸汽管道后方，包括：水平管路(1)、法兰(2)、动态压力传感器(3)、信号分析系统(4)、泄压阀(5)和数据连接线(6)；
所述法兰(2)连接在所述水平管路(1)的进口处，用于连接所述蒸汽管道；
所述动态压力传感器(3)有多个，安装在所述水平管路(1)的下方，并沿所述水平管路(1)的长度方向等间距分布，用于检测所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号；
所述泄压阀(5)有多个，安装在所述水平管路(1)的上方，并沿所述水平管路(1)的长度方向等间距分布，用于释放所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力；
所述动态压力传感器(3)和所述泄压阀(5)均通过数据连接线(6)连接到所述信号分析系统(4)中，所述信号分析系统(4)接收所述动态压力传感器(3)检测到的压力信号和控制所述泄压阀(5)的开闭状态；
所述方法包括：
各动态压力传感器检测所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号，并将所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号发送给所述信号分析系统；
所述信号分析系统4对所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号进行分析处理，当发现存在负压区时，输出控制信号以打开负压值最大的两个动态压力传感器(3)之间的泄压阀(5)以释放压力。
进一步地，所述动态压力传感器(3)通过螺纹与所述水平管路(1)连接。
进一步地，所述泄压阀(5)通过螺纹与所述水平管路(1)连接。
进一步地，各动态压力传感器(3)间的间距不大于所述水平管路(1)管道内径的6倍。
进一步地，所述动态压力传感器(3)的探头高度与所述水平管路(1)的内壁处于同一平面内。
进一步地，所述泄压阀(5)在没有预测水锤发生时处于关闭状态，开启后0.1秒自动关闭。
进一步地，所述水平管路(1)的长度大于所述水平管路(1)的内径的20倍。
进一步地，所述动态压力传感器(3)的数量不少于4个。
与现有技术相比，本发明提供的基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，装置安装在蒸汽管道后方，包括水平管路、法兰、动态压力传感器、信号分析系统、泄压阀和数据连接线。动态压力传感器有多个，安装在水平管路的下方，并沿水平管路的长度方向等间距分布，用于检测水平管路的长度方向上的不同位置的压力信号。信号分析系统对这些压力信号进行分析处理，根据压力特性对管路内凝结水锤强度和发生位置进行预测，并在凝结水锤发生之前开启泄压阀，从而实现对凝结水锤的有效预防。该装置根据需要可以增减动态压力传感器和泄压阀的数量，安装方式简单，效果好，压力传感器和泄压阀不会对管路内的流体流动产生影响。
附图说明
图1为本发明实施例的基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法中装置的结构示意图。
图2为本发明实施例的基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法中装置的侧视图及测点位置示意图。
图3为一次凝结水锤事件中压力振荡信号及流型为弹状流时的压力信号示意图。
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，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供的基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，装置安装在蒸汽管道后方。结合图1和图2所示，该装置包括水平管路1、法兰2、动态压力传感器3、信号分析系统4、泄压阀5和数据连接线6。
法兰2连接在水平管路1的进口处，用于连接蒸汽管道。动态压力传感器3有多个，安装在水平管路1的下方，并沿水平管路1的长度方向等间距分布，用于检测水平管路1的长度方向上的不同位置的压力信号。泄压阀5也有多个，安装在水平管路1的上方，并沿水平管路1的长度方向等间距分布，用于释放水平管路1的长度方向上的不同位置的压力。动态压力传感器3和泄压阀5均可通过螺纹与水平管路1连接。
动态压力传感器3和泄压阀5均通过数据连接线6连接到信号分析系统4中，信号分析系统4接收动态压力传感器3检测到的压力信号和控制泄压阀5的开闭状态。
凝结水锤的形成过程经历分层流、波状流、弹状流和汽泡破碎四种流型，而弹状流的溃灭直接影响到水锤的强度，在流型处于弹状流时，会存在一个负压区，并且负压最大值的大小直接影响到凝结水锤的强度。通过测量水平管路1不同位置处的压力信号，通过信号分析系统4对压力信号进行分析处理，可以利用压力特性实现对凝结水锤强度和发生位置的预测，并在凝结水锤发生之前开启泄压阀5，从而对凝结水锤进行有效预防。
本发明实施例中，水平管路1的长度大于该水平管路1的内径的20倍。在凝结水锤发生前，根据需要，可在水平管路1下方沿水平管路1的长度方向等间距分布安装不少于4个动态压力传感器3和不少于3个泄压阀5，每个泄压阀5处于两个动态压力传感器3之间。
根据凝结水锤形成特性，凝结水锤即将产生时会在弹状流时形成一个负压区，并且压力会逐渐减小。因此，可以通过各动态压力传感器3对水平管路1的长度方向上的不同位置的压力进行测量，然后将测量得到的各位置的压力信号发送给信号分析系统4进行分析处理。信号分析系统4发现类似图3中的负压区时，判断此时所述水平管路(1)的内部流型为弹状流，凝结水锤即将产生，同时，根据负压最大值的情况还可判断出凝结水锤将会发生在负压值最大的两个动态压力传感器3之间，从而判断出凝结水锤即将发生的位置，然后输出控制信号以打开负压值最大的两个动态压力传感器3之间的泄压阀5以释放压力，以达到减弱凝结水锤强度的目的。具体实施时，各动态压力传感器3间的间距应不大于水平管路1管道内径的6倍，同时动态压力传感器3间的间距越小，对凝结水锤发生位置的预测也越准确。动态压力传感器3的探头高度与水平管路1的内壁应处于同一平面内，以保证动态压力传感器3不影响管路内流体流动。本装置安装方式简单，效果好，泄压阀5安装在水平管路1管壁上方，在没有预测水锤发生时处于关闭状态，不会影响管路内流体流动。同时，由于水锤弹状流持续时间一般为0.1秒左右，故泄压阀5在开启后0.1秒自动关闭，不会影响管路内其他流体。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于压力振荡特性的凝结水锤预测及削弱装置的方法，其特征在于，凝结水锤强度削弱装置安装在蒸汽管道后方，包括：水平管路(1)、法兰(2)、动态压力传感器(3)、信号分析系统(4)、泄压阀(5)和数据连接线(6)；
所述法兰(2)连接在所述水平管路(1)的进口处，用于连接所述蒸汽管道；
所述动态压力传感器(3)有多个，安装在所述水平管路(1)的下方，并沿所述水平管路(1)的长度方向等间距分布，用于检测所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号；
所述泄压阀(5)有多个，安装在所述水平管路(1)的上方，并沿所述水平管路(1)的长度方向等间距分布，用于释放所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力；
所述动态压力传感器(3)和所述泄压阀(5)均通过数据连接线(6)连接到所述信号分析系统(4)中，所述信号分析系统(4)接收所述动态压力传感器(3)检测到的压力信号和控制所述泄压阀(5)的开闭状态；
所述方法包括：
各动态压力传感器检测所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号，并将所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号发送给所述信号分析系统；
所述信号分析系统(4)对所述水平管路(1)的长度方向上的不同位置的压力信号进行分析处理，当发现存在负压区时，输出控制信号以打开负压值最大的两个动态压力传感器(3)之间的泄压阀(5)以释放压力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态压力传感器(3)通过螺纹与所述水平管路(1)连接。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泄压阀(5)通过螺纹与所述水平管路(1)连接。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各动态压力传感器(3)间的间距不大于所述水平管路(1)管道内径的6倍。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态压力传感器(3)的探头高度与所述水平管路(1)的内壁处于同一平面内。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泄压阀(5)在没有预测水锤发生时处于关闭状态，开启后0.1秒自动关闭。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平管路(1)的长度大于所述水平管路(1)的内径的20倍。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态压力传感器(3)的数量不少于4个。
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