CN111627577B - 能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法，包括设置在环境箱中的能动设备，所述环境箱用于模拟失水事故环境下的环境工况，还包括主回路、切换回路，所述主回路、切换回路、能动设备三者串联，所述主回路用于模拟回路压差和温差，所述切换回路用于检测能动设备的动作切换能力。当环境箱内建立起失水事故环境后，一直待命的能动设备克服回路压差、温差启动工作并稳定运行，验证安全相关的能动设备在该环境工况下带压差启动及稳定运行能力，保证具备启动辅助安全系统的能力；通过切换回路，可以试验出能动设备的切换动作能力，验证失水事故后辅助安全系统是否正常工作防止堆芯熔融。

Description

能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及核级设备试验技术领域，具体涉及能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法。

背景技术

在核电厂为提高安全性设置有余热排出系统、安全注射系统等辅助安全系统。当一回路系统破裂或主蒸汽管道破裂，发生失水事故时，这些安全系统启动，且安全系统向堆芯或一回路注水，防止熔堆，保持堆芯的完整性。作为失水事故环境(LOCA)下起到向堆芯注入冷却剂作用的能动设备，能动设备在LOCA条件下的工作性能及可靠性决定了整个核电站的安全水平。

根据核电厂辅助安全系统设置要求，该系统能动设备需要在LOCA环境中启动并维持堆芯注水能力。但是，以往核级能动设备鉴定及性能评价，仅考验能动设备的电动执行机构(或称电装)经历LOCA环境试验前后的耐受程度(绝缘电阻变化)，无法鉴定或评价能动设备在事故环境下的动作能力，不能保证能动设备在事故中执行规定功能的能力。

发明内容

本发明目的在于提供能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法，以解决现有技术中不能鉴定或评价能动设备在事故环境下的动作能力的问题，实现客观评价能动设备在失水事故环境下的切换动作性能及稳定运行能力。

本发明通过下述技术方案实现：

能动设备事故环境下性能评价的试验系统，包括设置在环境箱中的能动设备，所述环境箱用于模拟失水事故环境下的环境工况，还包括主回路、切换回路，所述主回路、切换回路、能动设备三者串联，所述主回路用于模拟回路压差和温差，所述切换回路用于检测能动设备的动作切换能力。

目前能动设备的测试性能中，不能测试能动设备在失水事故下的启动能力、以及稳定运行后能动设备的切换动作能力，在失水事故环境下，不能确保安全系统正常工作，带来极大的安全隐患。本发明提供一种能动设备时光环境下性能评价的试验系统，试验系统中，失水事故环境模拟发生系统是现有技术，本领域的技术人员能够根据公开的资料实现失水事故的环境模拟，本申请中失水事故环境模拟系统主要是环境箱，将能动设备放置在环境箱中，通过改变环境箱内部的环境工况，模拟能动设备处于失水时的情形；根据堆芯基准失水事故环境曲线，改变环境箱内的压力和温度，模拟出准确的环境工况；通过主回路建立起回路压差和温差，能动设备启动时需要克服回路压差和温差，进而检测能动设备的启动性能，在失水事故下，启动性能是非常重要的，若能动设备不能启动，则安全系统不能正常运行；通过切换回路测试能动设备的切换动作能力，切换回路对应能动设备不同流量输出，不同流量通过不同的切换回路，进而测试出能动设备内部的切换动作性能；本发明的试验系统是基于失水事故环境模拟上，增加了能动设备的启动且稳定运行的测试回路，待能动设备稳定运行后，通过切换回路实现能动设备的切换动作能力，能够真实的模拟关键设备的运行工况，客观评价安全相关的能动设备在失水事故环境下切换动作性能、稳定运行能力，验证失水事故后辅助安全系统是否正常工作防止堆芯熔融发生，除此之外，改变堆芯基准失水事故环境曲线，能够适应性针对不同机组的安全相关能动设备进行性能评价，本申请的应用范围得到极大的提高。

优选的，所述切换回路包括N个旁通回路，任意两个旁通回路相互并联；其中N≥2。即N个旁通回路用于测量能动设备的切换动作能力，每个旁通回路代表着能动设备切换动作的难度，通过不同旁通回路之间的切换速度，可反映出能动设备的灵敏度。

优选的，所述旁通回路包括流量计、旁通节流阀，所述流量计和旁通节流阀串联，旁通节流阀用于调节流量，使旁通回路对应能动设备的不同输出流量，流量计可以反映流量的大小，有助于提高或者减小通过流量的大小。

优选的，所述旁通回路的数量是两个。

优选的，所述主回路包括加热器、稳压器，所述能动设备位于加热器和稳压器之间。加热器调节回路的温度，进而实现回路温度与能动设备所处环境温度不一致，使得回路存在温差，稳压器配合环境箱，使回路中存在压差，准确的模拟环境工况；除此之外，通过加热器和稳压器还可以调节温差值和压差值的大小，试验出能动设备在不同程度下的启动能力和稳定运行性能，得出能动设备启动的极限温差和极限压差，为能动设备的运行和改性提供保障。

优选的，所述加热器和能动设备之间、稳压器和能动设备之间均设置有控制节流阀。控制节流阀可以确保温差和压差的稳定建立，以及能动设备启动测试的顺利进行。

优选的，还包括设置在切换回路和稳压器之间的节流阀。节流阀实现切换动作能力试验的正常进行，以及防止突发状况时的安全保障。

优选的，还包括设置在环境箱内的若干个进汽管、出汽管、供水喷头，通过进汽管和出汽管模拟环境箱内的温度与压力，所述供水喷头用于模拟失水情形。进汽管和出汽管控制环境箱内的汽体的进与出，进而模拟失水事故环境下的温度与压力，供水喷头用于对环境箱内部供水，模拟失水情形。

能动设备事故环境下性能评价试验方法，包括以下步骤：

(a)控制环境箱的进汽和出汽，启动供水喷头，建立失水事故环境下的环境工况；

(b)通过加热器和稳压器，建立回路压差和温差；

(c)启动能动设备，测试能动设备能否克服回路压差和温差启动工作并稳定运行；

(d)通过切换回路，测试能动设备的切换动作性能。

本方法可以测试不同压差和温差下能动设备的启动以及稳定运行的能力，通过切换回路能够试验出能动设备的切换动作能力，能准确模拟失水事故环境下的温差和压差进而具有极高的准确性和可靠性。

优选的，步骤d中，通过切换不同旁通回路，不同旁通回路对应能动设备输出不同流量，通过不同旁通回路标志着能动设备执行不同预定动作，进而测试能动设备的切换动作能力。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法，失水事故环境模拟系统根据堆芯基准失水事故环境曲线，控制进汽与出汽实现模拟环境箱内温度与压力，以模拟安全相关能动设备在失水事故环境下的环境工况；除此之外，改变堆芯基准失水事故环境曲线，可以适应不用机组的安全相关能动设备的性能测试。

2、本发明能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法，当环境箱内建立起失水事故环境后，一直待命的能动设备克服回路压差、温差启动工作并稳定运行，验证安全相关的能动设备在该环境工况下带压差启动及稳定运行能力，保证具备启动辅助安全系统的能力；还可以试验出能动设备在不同温差和压差下的启动性能和稳定运行的能力。

3、本发明能动设备事故环境下性能评价的试验系统及试验方法，通过切换回路，可以试验出能动设备的切换动作能力，验证失水事故后辅助安全系统是否正常工作防止堆芯熔融。

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为本发明具体实施例的能动设备事故环境下性能评价试验系统的示意图。

附图标记及对应零部件名称：1-环境箱，2-能动设备，3-流量计，4-旁通节流阀，5-加热器，6-稳压器。

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1：

如图1所示，能动设备事故环境下性能评价的试验系统，包括设置在环境箱1中的能动设备2，所述环境箱1用于模拟失水事故环境下的环境工况，还包括主回路、切换回路，所述主回路、切换回路、能动设备2三者串联，所述主回路用于模拟回路压差和温差，所述切换回路用于检测能动设备2的动作切换能力。本系统工作时，首先通过环境箱1模拟失水事故时的环境工况，通过控制环境箱1的进汽和出汽，调整环境箱1内的温度和压力，能动设备2放置环境箱1内，实现能动设备2在失水事故时的工作情形。然后调整主回路的零部件，模拟出回路压差和温差，压差和温差稳定后，启动能动设备2，试验能动设备2能否克服压差和温差启动，然后观察能动设备2在回路压差和温差下是否可稳定运行，待能动设备2稳定运行的能力测试完毕后，通过切换回路，试验能动设备2在失水事故环境下，能动设备2进行不同动作时的切换动作能力，直至试验结束。基于现有失水事故环境的模拟系统之上，增设了安全相关能动设备的试验支路，模拟能动设备的运行工况包括温度场、流场；通过试验系统的运用，可以客观的鉴定评价能动设备在失水事故环境下的切换动作性能、启动、稳定运行能力，避免能动设备不能正常运行，进而导致堆芯熔融的情况发生。

实施例2：

如图1所述的能级设备事故环境下性能评价的试验系统，在实施例1的基础上，

所述切换回路包括N个旁通回路，任意两个旁通回路相互并联；其中N≥2；进一步的，所述旁通回路包括流量计3、旁通节流阀4，所述流量计3和旁通节流阀4串联。本实施例中所述旁通回路的数量是两个，两个旁通回路并联。

所述主回路包括加热器5、稳压器6，所述能动设备2位于加热器5和稳压器6之间。所述加热器5和能动设备2之间、稳压器6和能动设备2之间均设置有控制节流阀。还包括设置在切换回路和稳压器6之间的节流阀。加热器5、稳压器6、能动设备2三者之间通过管道连接；进一步，稳压器6通过管道与主回路相连，稳压器6、能动设备2、旁通回路三者通过三个管道相连，三个管道交于一点，所述节流阀设置在连通旁通回路的管道上；除此之外，还包括连接稳压器6的管道上还设置有节流阀。

还包括设置在环境箱1内的若干个进汽管、出汽管、供水喷头，通过进汽管和出汽管模拟环境箱1内的温度与压力，所述供水喷头用于模拟失水情形。本实施例中，出汽管和进汽管的数量均是两个，供水喷头设置在环境箱1顶部内壁上。

实施例3：

一种能动设备事故环境下性能评价试验方法，包括以下步骤：

(a)控制环境箱1的进汽和出汽，启动供水喷头，建立失水事故环境下的环境工况，通过进汽管和出汽管调整环境箱1内部的汽体，进而调节环境箱1内部的温度和压力，温度和塔压力的调节是根据堆芯堆芯基准失水事故环境曲线进行的；(b)通过加热器5和稳压器6，建立回路压差和温差；(c)待回路中压差和温差稳定下来后，启动能动设备2，测试能动设备2能否克服回路压差和温差启动工作，且能动设备2能否在此时压差和温差下稳定运行，直至能动设备2稳定运行一端时间后，结束稳定运行性能试验；(d)通过切换回路，测试能动设备2的切换动作性能，两个旁通回路用于测试不同流量，进而测试能动设备2的切换动作能力。

优选的，步骤d中，通过切换不同旁通回路，进而测试能动设备2的切换动作能力。

本试验方法在以往核级设备失水事故环境下性能评价系统的基础上，创造性地融合了安全相关能动设备的切换动作能力及稳定运行性能评价系统，利用该系统可真实地模拟失水事故环境，并在规定的环境工况下进行能动设备的功能试验包括切换动作能力、稳定运行性能试验，验证其性能是否满足其规定功能——在基准事故环境工况下启动辅助安全系统运行的能力。

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.能动设备事故环境下性能评价的试验系统，包括设置在环境箱(1)中的能动设备(2)，所述环境箱(1)用于模拟失水事故环境下的环境工况，其特征在于，还包括主回路、切换回路，所述主回路、切换回路、能动设备(2)三者串联，所述主回路用于模拟回路压差和温差，所述切换回路用于检测能动设备(2)的动作切换能力；所述切换回路包括N个旁通回路，任意两个旁通回路相互并联；其中N≥2；所述旁通回路包括流量计(3)、旁通节流阀(4)，所述流量计(3)和旁通节流阀(4)串联；所述主回路包括加热器(5)、稳压器(6)，所述能动设备(2)位于加热器(5)和稳压器(6)之间。

2.根据权利要求1所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统，其特征在于，所述旁通回路的数量是两个。

3.根据权利要求1所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统，其特征在于，所述加热器(5)和能动设备(2)之间、稳压器(6)和能动设备(2)之间均设置有控制节流阀。

4.根据权利要求1所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统，其特征在于，还包括设置在切换回路和稳压器(6)之间的节流阀。

5.根据权利要求1所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统，其特征在于，还包括设置在环境箱(1)内的若干个进汽管、出汽管、供水喷头，通过进汽管和出汽管模拟环境箱(1)内的温度与压力，所述供水喷头用于模拟失水情形。

6.基于权利要求1至5中任一所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)控制环境箱(1)的进汽和出汽，启动供水喷头，建立失水事故环境下的环境工况；

(b)通过加热器(5)和稳压器(6)，建立回路压差和温差；

(c)启动能动设备(2)，测试能动设备(2)能否克服回路压差和温差启动工作并稳定运行；

(d)通过切换回路，测试能动设备(2)的切换动作性能。

7.根据权利要求6所述的能动设备事故环境下性能评价的试验系统的试验方法，其特征在于，步骤(d)中，通过切换不同旁通回路，进而测试能动设备(2)的切换动作能力。

Images