CN109540072B - 适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法，所述方法包括如下步骤：1)分别测量初始工况下，上压力表、下压力表的示数P1、P2下压力表的示数P1、P2；2)分别测量摇摆工况下，上压力表、下压力表的示数P3、P4；3)根据下述公式计算安注箱的摇摆角θ：
Figure DDA0001850707850000011
上式中，ΔP0＝P2‑P1，表示在初始工况下，上压力表、下压力表的示数差值；ΔP1＝P4‑P3，表示在摇摆工况下，上压力表、下压力表的示数差值。本发明可实时监测安注箱上下部的压力变化，来判断设备的摇摆幅值是否超过限制值的要求，测量参数可以远程显示并报警，其数据的具有准确性与可靠性。

Description

适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法
技术领域
本发明涉及核电专设安全设施技术领域，具体地指一种海洋核动力平台安注箱摇摆角度测量方法。
背景技术
非能动安全注射系统的安注箱作为核动力装置专设安全设施的重要设备之一，其功能是在一回路系统压力边界发生较大尺寸破口的事故工况下，通过压缩氮气与重力的作用将安注箱中贮存的去离子水迅速注射到堆芯，使堆芯得到充分冷却。因此，该设备的安全性与可靠性关系到整个核动力装置运行的安全性。目前，由于安注箱普遍应用于陆上核电站，具有较为成熟的技术与经验，但陆上核电站建造在稳定的陆基条件下，在反应堆正常运行过程中，安注箱不存在摇摆、倾斜等环境条件，因此，在安注箱的水位和压力测量方面大多采用液位计和压力表即可，且需要两个液位计和一个压力表进行测量，这样需要增加三个测量仪表的开孔。而海洋核动力平台与陆上核电站不同，它是运行在海洋环境条件下，因此需要考虑船舶在海上航行时受到的严酷海洋环境的影响，例如在海洋风、浪、流的作用下，会产生倾斜、摇摆、起伏等状态，这些不同的状态将会导致安注箱的水位测量时刻波动，不同于陆上核电站稳定不变，因此，需要根据海洋环境的特点提出一种适用于海洋核动力平台的 安注箱摇摆角度测量方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对海洋环境的特点，提供一种能够确保设备的相对稳定性和测量参数的正确性的适用于海洋核动力平台的 安注箱摇摆角度测量方法。
为实现上述目的，本发明所设计的适用于海洋核动力平台的 安注箱摇摆角度测量方法，其特殊之处在于，所述方法基于安注箱实现，所述安注箱包括安注箱壳体，所述安注箱壳体的侧面设置有与内腔连接的补水口，所述安注箱壳体的上、下两端分别设置有上封头和下封头，所述上封头与氮气入口接管相连接，接口处设置有上电动隔离阀和上压力表，所述下封头与安注箱排放管相连接，接口处设置有下电动隔离阀和下压力表；
所述方法包括如下步骤：
1)分别测量初始工况下，所述上压力表、下压力表的示数P1、 P2；
2)分别测量摇摆工况下，所述上压力表、下压力表的示数P3、 P4；
3)根据下述公式计算安注箱的摇摆角θ：
Figure GDA0002444920150000021
上式中，ΔP0＝P2-P1，表示在初始工况下，上压力表、下压力表的示数差值；ΔP1＝P4-P3，表示在摇摆工况下，上压力表、下压力表的示数差值。
优选地，所述步骤1)测量之前还包括步骤：将下电动隔离阀关闭，通过安注箱壳体的补水口向安注箱的内腔中充水直至水位达到预设值时停止补水；打开上电动隔离阀，通过氮气入口接管向安注箱的内腔中填充氮气，在氮气填充完毕后通过关闭上电动隔离阀，对安注箱上部压缩氮气密封并作为加压的动力，整个安注箱处于静止备用状态，即处于初始工况下。
优选地，所述安注箱壳体内腔中的补水水位预设值为内腔的下部三分之二，内腔的上部三分之一的空间充满压缩氮气。
优选地，所述步骤3)中安注箱的摇摆角θ的计算结果大于45°时，触发报警机制。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用数学及物理方法，测量初始状态下的压力差值与正常运行状态下的压力差值，通过两者得到的结果之比来计算设备的摇摆角度，该方法适用于船舶核动力装置在海洋环境条件下所有设备的摇摆角度测量。
2、本发明可实时监测安注箱上下部的压力变化，来判断设备的摇摆幅值是否超过限制值的要求，测量参数可以远程显示并报警，其数据的具有准确性与可靠性。
3、本发明相对于成熟陆上核电站的安注箱测量仪表，开孔数量减少，从而减小了设备泄漏的概率，而且陆上核电站的液位计测量方法不适用于海洋环境条件下水位时刻变化的测量。
4、本发明结构简单而紧凑，测量仪表与安注箱形成一体化，减少其他测量摇摆角度测量仪表，安装方便，节约空间，适用于海洋核动力平台空间有限的舱室条件。
附图说明
图1为本发明基于的测量装置在初始工况下的结构示意图。
图2为本发明基于的测量装置在摇摆工况下的结构示意图。
图中：上封头1，安注箱壳体2，下封头3，上电动隔离阀4，下电动隔离阀5，上压力表6，下压力表7，安注箱排放管8。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1、图2所示，本发明提出的一种适用于海洋核动力平台的 安注箱摇摆角度测量方法，基于测量装置实现，该测量装置用于测量安注箱在摇摆工况下的摇摆角度。测量装置包括安注箱壳体2，安注箱壳体2的侧面设置有与内腔连接的补水口，用于对安注箱充水，安注箱壳体2的上、下两端分别设置有上封头1和下封头3。上封头1与氮气入口接管相连接，用于向安注箱中充入所需的氮气，接口处设置有上电动隔离阀4和上压力表6，上压力表6用于测量安注箱上部氮气空间的压力，在氮气填充完毕后，通过关闭上电动隔离阀4进行氮封。下封头3与安注箱排放管8相连接，接口处设置有下电动隔离阀 5和下压力表7，通过关闭下电动隔离阀5对安注箱与接口系统进行隔离，下封头3通过下电动隔离阀5与安注箱排放管8相连接，安注箱排放管8用于提供安全注射的流道。下压力表7用于测量安注箱下封头与排放管8接口处的压力。
通过测量压力表6与压力表7的读数，将两个压力表的差值与初始两个压力表的差值之比即可计算得到安注箱的摇摆角度值。公式的推导过程如下：
P2＝P1+ρgH0
ΔP0＝P2-P1
Figure GDA0002444920150000041
P4＝P3+ρgH1
ΔP1＝P4-P3
Figure GDA0002444920150000042
Figure GDA0002444920150000043
Figure GDA0002444920150000044
上式中，
ρ：安注箱内水的密度；
g：重力加速度；
H0：在初始工况下，安注箱中最高液位与最低液位之差；
H1：在摇摆工况下，安注箱中最高液位与最低液位之差；
ΔP0：在初始工况下，下压力表7与上压力表6的差值；
ΔP1：在摇摆工况下，下压力表7与上压力表6的差值；
P1：在初始工况下，上压力表6的示数；
P2：在初始工况下，下压力表7的示数；
P3：在摇摆工况下，上压力表6的示数；
P4：在摇摆工况下，下压力表7的示数；
θ：摇摆角。
实施本方法的具体过程包括：
1)将下电动隔离阀5关闭，通过安注箱壳体2的补水口向安注箱的内腔中充水直至水位达到内腔三分之二高度时停止补水；打开上电动隔离阀4，通过氮气入口接管向安注箱的内腔中填充氮气，氮气充满安注箱壳体2内腔上部三分之一的空间，在氮气填充完毕后通过关闭上电动隔离阀4，对安注箱上部压缩氮气密封并作为加压的动力，整个安注箱处于静止备用状态，即处于初始工况下。
2)分别测量初始工况下，上压力表6、下压力表7的示数P1、P2并记录；
3)分别测量摇摆工况下，上压力表6、下压力表7的示数P3、P4并记录；测量数值可以远程传输至控制室显示，记录数据真实准确。
4)根据下述公式计算安注箱的摇摆角θ：
Figure GDA0002444920150000051
上式中，ΔP0＝P2-P1，表示在初始工况下，上压力表6、下压力表7的示数差值；ΔP1＝P4-P3，表示在摇摆工况下，上压力表6、下压力表7的示数差值。
5)步骤4)中计算得到的摇摆角θ在0°～45°的范围内，安注箱为正常状态，当摇摆角θ超过45°时，进行提示并触发远程报警信号。
最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法，其特征在于：所述方法基于测量装置实现，所述测量装置包括安注箱壳体(2)，所述安注箱壳体(2)的侧面设置有与内腔连接的补水口，所述安注箱壳体(2)的上、下两端分别设置有上封头(1)和下封头(3)，所述上封头(1)与氮气入口接管相连接，接口处设置有上电动隔离阀(4)和上压力表(6)，所述下封头(3)与安注箱排放管(8)相连接，接口处设置有下电动隔离阀(5)和下压力表(7)；
所述方法包括如下步骤：
1)分别测量初始工况下，所述上压力表(6)、下压力表(7)的示数P1、P2；
2)分别测量摇摆工况下，所述上压力表(6)、下压力表(7)的示数P3、P4；
3)根据下述公式计算安注箱的摇摆角θ：
Figure FDA0001850707820000011
上式中，ΔP0＝P2-P1，表示在初始工况下，上压力表(6)、下压力表(7)的示数差值；ΔP1＝P4-P3，表示在摇摆工况下，上压力表(6)、下压力表(7)的示数差值。
2.根据权利要求1所述的适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法，其特征在于：所述步骤1)测量之前还包括步骤：将下电动隔离阀(5)关闭，通过安注箱壳体(2)的补水口向安注箱的内腔中充水直至水位达到预设值时停止补水；打开上电动隔离阀(4)，通过氮气入口接管向安注箱的内腔中填充氮气，在氮气填充完毕后通过关闭上电动隔离阀(4)，对安注箱上部压缩氮气密封并作为加压的动力，整个安注箱处于静止备用状态，即处于初始工况下。
3.根据权利要求2所述的适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法，其特征在于：所述安注箱壳体(2)内腔中的补水水位预设值为内腔的下部三分之二，内腔的上部三分之一的空间充满压缩氮气。
4.根据权利要求1所述的适用于海洋核动力平台的安注箱摇摆角度测量方法，其特征在于：所述步骤3)中安注箱的摇摆角θ的计算结果大于45°时，触发报警机制。
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