CN111735648A - 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法 - Google Patents

压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111735648A
CN111735648A CN202010138530.8A CN202010138530A CN111735648A CN 111735648 A CN111735648 A CN 111735648A CN 202010138530 A CN202010138530 A CN 202010138530A CN 111735648 A CN111735648 A CN 111735648A
Authority
CN
China
Prior art keywords
loop
prototype
main evaporator
pressure
storage tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010138530.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111735648B (zh
Inventor
陈永东
倪利刚
吴晓红
程沛
于改革
宋嘉梁
李雪
董丹丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd filed Critical Hefei General Machinery Research Institute Co Ltd
Priority to CN202010138530.8A priority Critical patent/CN111735648B/zh
Publication of CN111735648A publication Critical patent/CN111735648A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111735648B publication Critical patent/CN111735648B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G01M99/002—Thermal testing
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/001—Mechanical simulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法。该测试系统包括：一回路，用于模拟核堆运行中的一回路，并将电加热所产生的热量通过主蒸发器比例样机传递给二回路；二回路，用于模拟核堆运行中的二回路，并通过主蒸发器比例样机吸收一回路热量来产生蒸汽；三回路，用于将二回路中蒸汽冷凝为水；四回路，用于将三回路中的水冷却并带走测试系统的热量。本发明提供的测试系统可实现压水堆主蒸发器比例样机的热工性能测试，占地面积小，运行成本低。

Description

压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法
技术领域
本发明属于核能发电领域，具体是涉及一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法。
背景技术
核电为一种清洁能源，我国核电利用比例远低于发达国家，提高核电利用有利于降低碳排放。主蒸发器是核能发电的核心设备之一，是一回路、二回路的枢纽，其将一回路中核变产生的能量传递给二回路的水，使二回路的水产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电。目前核电站所用的主蒸发器为U型管式换热器，随着材料、设计、制造、检验技术的不断发展，缠绕管换热器在石化领域取得了广泛的推广及应用，取得很好的效果，缠绕管换热器做为核电站的主蒸发器已得到理论认证，但要想成为核电的主蒸发器还需要进行大量的验证。其热工性能验证为核心，目前急需一套测试系统能够对压水堆主蒸发器进行热工性能测试，以验证其热工性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统。该测试系统可实现对压水堆主蒸发器比例样机的热工性能测试，占地面积小，运行成本低。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，包括：
一回路：用于模拟核堆运行中的一回路，并将电加热所产生的热量通过主蒸发器比例样机传递给二回路；
二回路：用于模拟核堆运行中的二回路，并通过主蒸发器比例样机吸收一回路热量来产生蒸汽；
三回路：用于将二回路中蒸汽冷凝为水；
四回路：用于将三回路中的水冷却带走热量。
进一步的技术方案：所述一回路包括依次连接的一回路储罐、一回路循环泵、一回路加热器、主蒸发器比例样机管程、一回路流量计以及第一流量调节阀，所述主蒸发器比例样机管程进口设有第一压力传感器以及第一温度传感器，所述主蒸发器比例样机管程出口设有第二压力传感器以及第二温度传感器；
所述二回路包括依次连接的二回路储罐、二回路循环泵、二回路流量计、主蒸发器比例样机壳程以及二回路冷凝器热侧，所述主蒸发器比例样机壳程进口设有第三压力传感器以及第三温度传感器，所述主蒸发器比例样机壳程出口设有第四压力传感器以及第四温度传感器，所述二回路冷凝器热侧出口设有第五温度传感器；
所述三回路包括依次连接的二回路冷凝器冷侧、三回路循环泵、三回路冷却器热侧以及第三流量调节阀，所述二回路冷凝器冷侧与三回路循环泵之间设有向三回路供水的三回路储罐，所述二回路冷凝器冷侧出口设有第六温度传感器；
所述四回路包括依次连接的三回路冷却器冷侧、四回路冷却塔、四回路储罐以及四回路循环泵，所述三回路冷却器冷侧出口设有第七温度传感器。
进一步的技术方案：所述一回路、二回路、三回路以及四回路上分别设有回路启闭阀门。
进一步的技术方案：所述一回路还包括连接一回路储罐进口、出口的第一支路，所述第一支路上设有第二流量调节阀；所述一回路储罐上设有一回路安全阀、一回路充压阀以及一回路系统压力传感器，所述一回路储罐出口连接有一回路排污支路，所述一回路排污支路上设有一回路排污阀。
进一步的技术方案：所述二回路储罐上连接有二回路系统压力传感器以及二回路稳压罐，所述二回路稳压罐上设有二回路安全阀以及二回路充压阀；所述二回路储罐出口连接有二回路排污支路，所述二回路排污支路上设有二回路排污阀。
进一步的技术方案：所述三回路还包括连接二回路冷凝器冷侧进口、出口的第二支路，所述第二支路上设有第四流量调节阀；所述三回路储罐上连接有三回路系统压力传感器以及三回路稳压罐，所述三回路稳压罐上设有三回路安全阀以及三回路充压阀；所述三回路储罐出口连接有三回路排污支路，所述三回路排污支路上设有三回路排污阀；所述三回路高点处设有三回路高点排空阀。
进一步的技术方案：所述四回路储罐出口连接有四回路排污支路，所述四回路排污支路上设有四回路排污阀。
进一步的技术方案：所述一回路电加热器为集束式电加热器；所述一回路循环泵、二回路循环泵、三回路循环泵以及四回路循环泵均为变频泵。
本发明的另一个目的是提供一种基于所述压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：
步骤1，测试准备：
向一回路储罐中充水至一回路储罐容积的45-55％，启动一回路循环泵，通过一回路中的循环水将一回路管道内的空气排净，然后关闭一回路循环泵，并用高压氮气将一回路压力增加至压水堆运行时的压力；
向二回路储罐中充水至二回路储罐容积的45-55％，启动二回路循环泵，通过二回路中的循环水将二回路管道内的空气排净，然后关闭二回路循环泵，并用高压氮气将二回路压力增加至压水堆运行时蒸汽所对应的饱和压力；
向三回路储罐中充水至三回路储罐容积的45-55％，启动三回路循环泵，并打开三回路管道上的三回路高点排空阀，通过三回路中的循环水将三回路管道内的空气排净，然后关闭三回路循环泵，并用高压氮气将三回路压力增加至二回路压力值；
向四回路储罐充水至满罐，启动四回路循环泵，通过四回路中的循环水将四回路管道内的空气排净，然后关闭四回路循环泵；
步骤2，开始测试：
开启四回路循环泵以及四回路冷却塔，开始运行四回路；然后开启三回路循环泵，开始运行三回路；接着开启一回路循环泵，开始运行一回路；待一回路流量达到测试流量并稳定后，开启一回路电加热器加热一回路中循环水，调节一回路电加热器输出功率控制一回路中循环水以一定的速度升温，直至达到设定温度；
一回路中循环水加热过程中开启二回路循环泵，二回路中循环水温度随着一回路中循环水温度升高而升高，最终在主蒸发器比例样机内汽化为蒸汽；在此过程中调节进入二回路冷凝器冷侧的三回路中循环水流量，控制二回路冷凝器热侧出口温度满足主蒸发器比例样机壳程进口温度要求；
当主蒸发器比例样机管程与壳程两侧流量及进口温度达到测试值后，控制一回路循环泵运行频率、一回路电加热器输出功率、二回路循环泵运行频率、进入二回路冷凝器冷侧的三回路中循环水流量以保持压水堆主蒸发器比例样机管程与壳程两侧流量及进口温度稳定，待主蒸发器比例样机管程与壳程两侧流量及进口温度等参数稳定一定时间后，每间隔一定时间，通过测控单元记录一组测试数据，即一次测试获得多组测试数据；
所述测试数据包括主蒸发器比例样机管程进口第一温度传感器测量的温度、主蒸发器比例样机管程进口第一压力传感器测量的压力、主蒸发器比例样机管程出口第二温度传感器测量的温度、主蒸发器比例样机管程出口第二压力传感器测量的压力、主蒸发器比例样机壳程进口第三温度传感器测量的温度、主蒸发器比例样机壳程进口第三压力传感器测量的压力、主蒸发器比例样机壳程出口第四温度传感器测量的温度、主蒸发器比例样机壳程出口第四压力传感器测量的压力、一回路流量计测量的主蒸发器比例样机管程的水流量、二回路流量计测量的主蒸发器比例样机壳程的水流量；
步骤3，测试结束：继续保持一回路、二回路、三回路以及四回路运行，然后关闭一回路电加热器，通过四回路冷却塔将测试系统热量带走，待测试系统各回路冷却至常温后，泄放一回路储罐、二回路储罐、三回路储罐内的氮气至常压，最后打开各回路的排污阀将各回路内的水排净。
优选的，步骤1中，当一回路压力增加至压水堆运行时的压力后，开启与一回路储罐(1)相并联的第一支路上的阀门，缓慢关闭一回路储罐(1)进口侧的阀门即关闭第一流量调节阀(12)，使得依次相连的一回路循环泵(3)、一回路加热器(4)、主蒸发器比例样机(7)管程、一回路流量计(10)和第一支路构成封闭的循环回路。
进一步的技术方案：在测试过程中通过所述一回路储罐上的一回路系统压力传感器监测的压力、所述二回路储罐上的二回路系统压力传感器监测的压力、所述三回路储罐上的三回路系统压力传感器监测的压力来确保测试系统在安全的压力下运行；同时在测试过程中通过二回路冷凝器冷侧出口端的第六温度传感器监测的温度、三回路冷却器冷侧出口端的第七温度传感器监测的温度来确保测试系统在安全的温度下运行。
本发明的有益效果在于：
1)本发明采用多回路循环结构，实现了压水堆主蒸发器比例样机在真实工作状态下的热工性能测试。
2)本发明一回路、二回路采用变频泵，通过调节变频泵的输出频率调节进入压水堆主蒸发器比例样机的流量，实现压水堆比例样机不同流量工作状态下的热工性能测试。
3)本发明采用一回路电加热器替代核电站堆芯来为测试系统提供热量，一回路电加热器开启关闭操作方便，加热功率调节灵活，热量调节响应快速，实现压水堆比例样机不同热负荷工作状态下的热工性能测试。
4)本发明采用二回路冷凝器替代核堆运行中的汽轮发电机组，在没有汽轮发电机组的情况下实现二回路中的蒸汽冷凝，从而实现系统压水堆主蒸发器两侧回路系统运行。
5)本发明在二回路和四回路之间设置三回路，三回路为二回路与四回路的衔接回路，用于将二回路主蒸发器产生的蒸汽冷凝为水，并通过四回路将蒸汽冷凝释放的热量带走。
6)本发明一回路储罐的进出口之间连接有第一支路，实验过程中一回路的循环水通过第一支路进入一回路循环泵，经一回路电加热器加热后进入主蒸发器比例样机，再回到第一支路，这样一回路循环水不进入一回路储罐，一回路储罐内的温度接近在常温状态，有利于系统安全，且节省能源；
7)本发明的三回路上，进入二回路冷凝器冷侧进出口处设有第二支路，三回路主路与第二支路上分别设置调节阀，通过主路调节阀与支路调节阀可与控制进入二回路冷凝器的冷水量，从而保证二回路蒸汽能够完全冷凝且准确控制冷凝水出口温度。
8)本发明三回路循环水采用大流量，以保证进入三回路冷却器的水温度维持在冷却塔可以接受的范围，进入二回路冷凝器的冷却水流量依据测试需要进行调节，流量调节范围可以从零到整个三回路循环水量；
9)三回路采用带压循环，当三回路冷却水进入二回路冷凝器冷侧水量很小导致二回路冷凝器冷侧出口的水温很高时，三回路的循环水仍保持液态，保证系统平稳运行。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
附图中标记的含义如下：
1-一回路储罐；2-一回路排污阀；3-一回路循环泵；4-一回路电加热器；5-第一压力传感器；6-第一温度传感器；7-主蒸发器比例样机；8-第二温度传感器；9-第二压力传感器；10-一回路流量计；11-第二流量调节阀；12-第一流量调节阀；13-一回路充压阀；14-一回路安全阀；15-一回路系统压力传感器；16-二回路排污阀；17-二回路循环泵；18-二回路流量计；19-第三温度传感器；20-第三压力传感器；21-第四温度传感器；22-第四压力传感器；23-二回路冷凝器；24-第五温度传感器；25-二回路系统压力传感器；26-二回路储罐；27-二回路安全阀；28-二回路充压阀；29-二回路稳压罐；30-三回路排污阀；31-三回路循环泵；32-三回路冷却器；33-第三流量调节阀；34-第四流量调节阀；35-第六温度传感器；36-三回路高点排空阀；37-三回路储罐；38-三回路系统压力传感器；39-三回路稳压罐；40-三回路安全阀；41-三回路充压阀；42-四回路排污阀；43-四回路循环泵；44-第七温度传感器；45-四回路冷却塔；46-四回路储罐。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，包括：
一回路：用于模拟核堆运行中的一回路，并将电加热所产生的热量通过主蒸发器比例样机7传递给二回路；
二回路：用于模拟核堆运行中的二回路，并通过主蒸发器比例样机7吸收一回路热量来产生蒸汽；
三回路：用于将二回路中蒸汽冷凝为水；
四回路：用于将三回路中的水冷却并带走热量。
所述一回路、二回路、三回路以及四回路上分别设有回路启闭阀门。
所述一回路包括依次连接的一回路储罐1、一回路循环泵3、一回路加热器4、主蒸发器比例样机7管程、一回路流量计10以及第一流量调节阀12，所述主蒸发器比例样机7管程进口设有第一压力传感器5以及第一温度传感器6，所述主蒸发器比例样机7管程出口设有第二压力传感器9以及第二温度传感器8；所述一回路还包括连接一回路储罐1进口、出口的第一支路，所述第一支路上设有第二流量调节阀11；所述一回路储罐1上设有一回路安全阀14、一回路充压阀13以及一回路系统压力传感器15，所述一回路储罐1出口连接有一回路排污支路，所述一回路排污支路上设有一回路排污阀2。
所述二回路包括依次连接的二回路储罐26、二回路循环泵17、二回路流量计18、主蒸发器比例样机7壳程以及二回路冷凝器23热侧，所述主蒸发器比例样机7壳程进口设有第三压力传感器20以及第三温度传感器19，所述主蒸发器比例样机7壳程出口设有第四压力传感器22以及第四温度传感器21，所述二回路冷凝器23热侧出口设有第五温度传感器24；所述二回路储罐26上连接有二回路系统压力传感器25以及二回路稳压罐29，所述二回路稳压罐29上设有二回路安全阀27以及二回路充压阀28；所述二回路储罐26出口连接有二回路排污支路，所述二回路排污支路上设有二回路排污阀16。
所述三回路包括依次连接的二回路冷凝器23冷侧、三回路循环泵31、三回路冷却器32热侧以及第三流量调节阀33，所述二回路冷凝器23冷侧与三回路循环泵之间设有向三回路供水的三回路储罐37，所述二回路冷凝器23冷侧出口设有第六温度传感器35；所述三回路还包括连接二回路冷凝器23冷侧进口、出口的第二支路，所述第二支路上设有第四流量调节阀34，所述第六温度传感器35设置在第二支路下游；所述三回路储罐37上连接有三回路系统压力传感器38以及三回路稳压罐39，所述三回路稳压罐39上设有三回路安全阀40以及三回路充压阀41；所述三回路储罐39出口连接有三回路排污支路，所述三回路排污支路上设有三回路排污阀30；所述三回路高点处设有三回路高点排空阀36。
所述四回路包括依次连接的三回路冷却器32冷侧、四回路冷却塔45、四回路储罐46以及四回路循环泵43，所述三回路冷却器32冷侧出口设有第七温度传感器44；所述四回路储罐46出口连接有四回路排污支路，所述四回路排污支路上设有四回路排污阀42。
所述一回路电加热器4为集束式电加热器，所述集束式电加热器在用于主蒸发器比例样机7热工性能测试过程中的优点是：电加热器工作过程中一回路循环水在加热器内部是流动的，加热效率高，电加热器内部无传热死角，循环水加热均匀，不存在局部过热现象，有利于系统安全平稳运行；
所述一回路循环泵3、二回路循环泵17、三回路循环泵31以及四回路循环泵43均为变频泵。
本发明所述主蒸发器比例样机7热工性能测试系统可以通过PLC进行测控，所述温度传感器、压力传感器、流量计所测量的数据均通过电脑实时采集并显示在电脑上；所述主蒸发器比例样机7热工性能测试系统采用的变频泵均通过变频器控制其运行，可通过电脑测控软件实现人工操作和自动运行两种工作模式；所述主蒸发器比例样机7热工性能测试系统采用的一回路电加热器4可控制其输出功率，其输出功率大小可通过电脑测控软件实现人工操作和自动运行两种工作模式。
一种基于所述压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：
步骤1，测试准备：
向一回路储罐1中充水至一回路储罐容积的45-55％，启动一回路循环泵3，通过一回路中的循环水将一回路管道内的空气排净，然后关闭一回路循环泵3，并用高压氮气将一回路及一回路储罐压力增加至压水堆运行时的压力，即通过一回路充压阀13向一回路储罐1内充入高压氮气，直至所需压力值，该压力值要高于一回路循环水热水运行过程中最高温度时的饱和压力值，以保证运行过程中一回路循环水不发生汽化；
向二回路储罐26中充水至二回路储罐容积的45-55％，启动二回路循环泵17，通过二回路中的循环水将二回路管道内的空气排净，然后关闭二回路循环泵17，并用高压氮气将二回路及二回路储罐压力升至压水堆运行时蒸汽所对应的饱和压力，即通过二回路充压阀28向二回路稳压罐29内充入高压氮气，直至所需压力值，该压力值为二回路运行过程中产生的蒸汽压力值，该压力值比一回路压力值低；
向三回路储罐37中充水至三回路储罐容积的45-55％，启动三回路循环泵31，并打开三回路管道上的三回路高点排空阀36，通过三回路中的循环水将三回路管道内的空气排净，然后关闭三回路循环泵31，并用高压氮气将三回路及三回路储罐压力增加至二回路压力值，即通过三回路充压阀41向三回路稳压罐39内充入高压氮气，直至所需压力值，该压力值足以保证系统运行过程中三回路内的循环水在二回路冷凝器中不被汽化；
向四回路储罐46充水至满罐，启动四回路循环泵43，通过四回路中的循环水将四回路管道内的空气排净，然后关闭四回路循环泵43。
需要说明的是，对于一回路、二回路、三回路和四回路来说，前述将该四个回路中的管道内的空气排净，是指将四个回路中的管道内的空气或者通过排气阀排除到大气中，或者排除到回路中的储罐中。
步骤2，开始测试：
开启四回路循环泵43以及四回路冷却塔45，开始运行四回路；然后开启三回路循环泵31，开始运行三回路；接着开启一回路循环泵3，开始运行一回路；待一回路流量达到测试流量并稳定后，开启一回路电加热器4加热一回路中循环水，调节一回路电加热器4输出功率控制一回路中循环水以一定的速度升温，直至达到设定温度；
一回路中循环水加热过程中开启二回路循环泵17，二回路中循环水温度随着一回路中循环水温度升高而升高，最终在主蒸发器比例样机7内汽化为蒸汽；在此过程中调节进入二回路冷凝器23冷侧的三回路中循环水流量，控制二回路冷凝器23热侧出口温度满足主蒸发器比例样机7壳程进口温度要求；
当主蒸发器比例样机7管程与壳程两侧流量及进口温度达到测试值后，控制一回路循环泵3运行频率、一回路电加热器4输出功率、二回路循环泵17运行频率、进入二回路冷凝器23冷侧的三回路中循环水流量以保持压水堆主蒸发器比例样机7管程与壳程两侧流量及进口温度稳定，待主蒸发器比例样机7管程与壳程两侧流量及进口温度等参数稳定一定时间后，每间隔一定时间，通过测控单元记录一组测试数据，即一次测试获得多组测试数据；
所述测试数据包括主蒸发器比例样机7管程进口第一温度传感器6测量的温度、主蒸发器比例样机7管程进口第一压力传感器5测量的压力、主蒸发器比例样机7管程出口第二温度传感器8测量的温度、主蒸发器比例样机7管程出口第二压力传感器9测量的压力、主蒸发器比例样机7壳程进口第三温度传感器19测量的温度、主蒸发器比例样机7壳程进口第三压力传感器20测量的压力、主蒸发器比例样机7壳程出口第四温度传感器21测量的温度、主蒸发器比例样机7壳程出口第四压力传感器测量22的压力、一回路流量计10测量的主蒸发器比例样机7管程的水流量、二回路流量计18测量的主蒸发器比例样机7壳程的水流量。
所述压水堆主蒸发器比例样机热工性能可以利用下述计算结果进行评价，具体计算过程：
Figure BDA0002398186790000101
Q：总的换热量，单位：KW
Qh：比例样机管程循环水放热量，单位：KW
Qc：比例样机壳程给水吸热量，单位：KW
Qh＝CPhmh(thi-tho)
Qc＝mc(Hco-Hci)
CPh：比例样机管程循环水定压比热容，单位：kJ/kg·K
mh：比例样机管程循环水流量，单位：kg/s
thi：比例样机管程进口温度，单位：℃
tho：比例样机管程出口温度，单位：℃
mc：比例样机壳程给水流量，单位：kg/s
Hci：比例样机壳程给水进口的焓值，单位：kJ/kg
Hco：比例样机壳程给水出口的焓值，单位：kJ/kg
在上述测试过程中通过所述一回路储罐1上的一回路系统压力传感器15监测的压力、所述二回路储罐26上的二回路系统压力传感器25监测的压力、所述三回路储罐37上的三回路系统压力传感器38监测的压力来确保测试系统在安全的压力下运行；同时在测试过程中通过二回路冷凝器23冷侧出口端的第六温度传感器35监测的温度、三回路冷却器32冷侧出口端的第七温度传感器44监测的温度来确保测试系统在安全的温度下运行。
在上述测试过程中，通过一回路流量计10测量的流量来控制一回路循环泵3的运行频率，实现一回路循环水量的调节；通过测量主蒸发器比例样机7管程进口第一温度传感器测量的温度控制一回路电加热器4的输出功率，实现一回路热负荷的调节；通过二回路流量计18测量的流量来控制二回路循环泵17的运行频率，实现二回路循环水量的调节；通过测量主蒸发器比例样机7壳程进口第三温度传感器19测量的温度及二回路冷凝器23热侧出口的第五温度传感器24测量的温度调节三回路流量调节阀33以控制进入二回路冷凝器23的冷却水量，实现二回路蒸汽冷凝的调节。
步骤3，测试结束：继续保持一回路、二回路、三回路以及四回路运行，然后关闭一回路电加热器4，通过四回路冷却塔45将测试系统热量带走，待测试系统各回路冷却至常温后，泄放一回路储罐1、二回路储罐26、三回路储罐37内的氮气至常压，最后打开各回路的排污阀将各回路内的水排净。

Claims (10)

1.一种压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于包括：
一回路：用于模拟核堆运行中的一回路，并将电加热所产生的热量通过主蒸发器比例样机(7)传递给二回路；
二回路：用于模拟核堆运行中的二回路，并通过主蒸发器比例样机(7)吸收一回路热量来产生蒸汽；
三回路：用于将二回路中的蒸汽冷凝为水；
四回路：用于将三回路中的水冷却并带走系统热量。
2.如权利要求1所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：
所述一回路包括依次连接的一回路储罐(1)、一回路循环泵(3)、一回路加热器(4)、主蒸发器比例样机(7)管程、一回路流量计(10)以及第一流量调节阀(12)，所述主蒸发器比例样机(7)管程进口设有第一压力传感器(5)以及第一温度传感器(6)，所述主蒸发器比例样机(7)管程出口设有第二压力传感器(9)以及第二温度传感器(8)；
所述二回路包括依次连接的二回路储罐(26)、二回路循环泵(17)、二回路流量计(18)、主蒸发器比例样机(7)壳程以及二回路冷凝器(23)热侧，所述主蒸发器比例样机(7)壳程进口设有第三压力传感器(20)以及第三温度传感器(19)，所述主蒸发器比例样机(7)壳程出口设有第四压力传感器(22)以及第四温度传感器(21)，所述二回路冷凝器(23)热侧出口设有第五温度传感器(24)；
所述三回路包括依次连接的二回路冷凝器(23)冷侧、三回路循环泵(31)、三回路冷却器(32)热侧以及第三流量调节阀(33)，所述二回路冷凝器(23)冷侧与三回路循环泵之间设有向三回路供水的三回路储罐(37)，所述二回路冷凝器(23)冷侧出口设有第六温度传感器(35)；
所述四回路包括依次连接的三回路冷却器(32)冷侧、四回路冷却塔(45)、四回路储罐(46)以及四回路循环泵(43)，所述三回路冷却器(32)冷侧出口设有第七温度传感器(44)。
3.如权利要求1所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：所述一回路、二回路、三回路以及四回路上分别设有回路启闭阀门；所述一回路电加热器(4)为集束式电加热器；所述一回路循环泵(3)、二回路循环泵(17)、三回路循环泵(31)以及四回路循环泵(43)均为变频泵。
4.如权利要求2所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：所述一回路还包括连接一回路储罐(1)进口、出口的第一支路，所述第一支路上设有第二流量调节阀(11)；所述一回路储罐(1)上设有一回路安全阀(14)、一回路充压阀(13)以及一回路系统压力传感器(15)，所述一回路储罐(1)出口连接有一回路排污支路，所述一回路排污支路上设有一回路排污阀(2)。
5.如权利要求2所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：所述二回路储罐(26)上连接有二回路系统压力传感器(25)以及二回路稳压罐(29)，所述二回路稳压罐(29)上设有二回路安全阀(27)以及二回路充压阀(28)；所述二回路储罐(26)出口连接有二回路排污支路，所述二回路排污支路上设有二回路排污阀(16)。
6.如权利要求2所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：所述三回路还包括连接二回路冷凝器(23)冷侧进口、出口的第二支路，所述第二支路上设有第四流量调节阀(34)；所述三回路储罐(37)上连接有三回路系统压力传感器(38)以及三回路稳压罐(39)，所述三回路稳压罐(39)上设有三回路安全阀(40)以及三回路充压阀(41)；所述三回路储罐(39)出口连接有三回路排污支路，所述三回路排污支路上设有三回路排污阀(30)；所述三回路高点处设有三回路高点排空阀(36)。
7.如权利要求2所述的压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统，其特征在于：所述四回路储罐(46)出口连接有四回路排污支路，所述四回路排污支路上设有四回路排污阀(42)。
8.一种基于权利要求2-7任一项所述压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，测试准备：
向一回路储罐(1)中充水至一回路储罐容积的45-55％，启动一回路循环泵(3)，通过一回路中的循环水将一回路管道内的空气排净，然后关闭一回路循环泵(3)，并用高压氮气将一回路压力增加至压水堆运行时的压力；
向二回路储罐(26)中充水至二回路储罐容积的45-55％，启动二回路循环泵(17)，通过二回路中的循环水将二回路管道内的空气排净，然后关闭二回路循环泵(17)，并用高压氮气将二回路压力增加至压水堆运行时蒸汽所对应的饱和压力；
向三回路储罐(37)中充水至三回路储罐容积的45-55％，启动三回路循环泵(31)，并打开三回路管道上的三回路高点排空阀(36)，通过三回路中的循环水将三回路管道内的空气排净，然后关闭三回路循环泵(31)，并用高压氮气将三回路压力增加至二回路压力值；
向四回路储罐(46)充水至满罐，启动四回路循环泵(43)，通过四回路中的循环水将四回路管道内的空气排净，然后关闭四回路循环泵(43)；
步骤2，开始测试：
开启四回路循环泵(43)以及四回路冷却塔(45)，开始运行四回路；然后开启三回路循环泵(31)，开始运行三回路；接着开启一回路循环泵(3)，开始运行一回路；待一回路流量达到测试流量并稳定后，开启一回路电加热器(4)加热一回路中循环水，调节一回路电加热器(4)输出功率控制一回路中循环水以一定的速度升温，直至达到设定温度；
一回路中循环水加热过程中开启二回路循环泵(17)，二回路中循环水温度随着一回路中循环水温度升高而升高，最终在主蒸发器比例样机(7)壳程内汽化为蒸汽；在此过程中调节进入二回路冷凝器(23)冷侧的三回路中循环水流量，控制二回路冷凝器(23)热侧出口温度以满足主蒸发器比例样机(7)壳程进口温度要求；
当主蒸发器比例样机(7)管程与壳程两侧流量及进口温度达到测试值后，控制一回路循环泵(3)运行频率、一回路电加热器(4)输出功率、二回路循环泵(17)运行频率、进入二回路冷凝器(23)冷侧的三回路中循环水流量以保持压水堆主蒸发器比例样机(7)管程与壳程两侧流量及进口温度稳定，待主蒸发器比例样机(7)管程与壳程两侧流量及进口温度等参数稳定一定时间后，每间隔一定时间，通过测控单元记录一组测试数据，即一次测试获得多组测试数据；
所述测试数据包括主蒸发器比例样机(7)管程进口第一温度传感器(6)测量的温度、主蒸发器比例样机(7)管程进口第一压力传感器(5)测量的压力、主蒸发器比例样机(7)管程出口第二温度传感器(8)测量的温度、主蒸发器比例样机(7)管程出口第二压力传感器(9)测量的压力、主蒸发器比例样机(7)壳程进口第三温度传感器(19)测量的温度、主蒸发器比例样机(7)壳程进口第三压力传感器(20)测量的压力、主蒸发器比例样机(7)壳程出口第四温度传感器(21)测量的温度、主蒸发器比例样机(7)壳程出口第四压力传感器测量(22)的压力、一回路流量计(10)测量的主蒸发器比例样机(7)管程的水流量、二回路流量计(18)测量的主蒸发器比例样机(7)壳程的水流量；
步骤3，测试结束：继续保持一回路、二回路、三回路以及四回路运行，然后关闭一回路电加热器(4)，通过四回路冷却塔(45)将测试系统热量带走，待测试系统各回路冷却至常温后，泄放一回路储罐(1)、二回路储罐(26)、三回路储罐(37)内的氮气至常压，最后打开各回路的排污阀将各回路内的水排净。
9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于：步骤1中，当一回路压力增加至压水堆运行时的压力后，开启与一回路储罐(1)相并联的第一支路上的阀门，缓慢关闭一回路储罐(1)进口的阀门即关闭第一流量调节阀(12)，使得依次相连的一回路循环泵(3)、一回路加热器(4)、主蒸发器比例样机(7)管程、一回路流量计(10)和第一支路构成封闭的循环回路。
10.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于：在测试过程中通过所述一回路储罐(1)上的一回路系统压力传感器(15)监测的压力、所述二回路储罐(26)上的二回路系统压力传感器(25)监测的压力、所述三回路储罐(37)上的三回路系统压力传感器(38)监测的压力来确保测试系统在安全的压力下运行；同时在测试过程中通过二回路冷凝器(23)冷侧出口端的第六温度传感器(35)监测的温度、三回路冷却器(32)冷侧出口端的第七温度传感器(44)监测的温度来确保测试系统在安全的温度下运行。
CN202010138530.8A 2020-03-03 2020-03-03 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法 Active CN111735648B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010138530.8A CN111735648B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010138530.8A CN111735648B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111735648A true CN111735648A (zh) 2020-10-02
CN111735648B CN111735648B (zh) 2022-04-08

Family

ID=72645973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010138530.8A Active CN111735648B (zh) 2020-03-03 2020-03-03 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111735648B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114198173A (zh) * 2021-11-04 2022-03-18 合肥通用机械研究院有限公司 一种全回热布雷顿循环与吸收式制冷集成的电冷联供系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660510A (en) * 1984-07-31 1987-04-28 Westinghouse Electric Corp. Model steam generator having a thermosyphon heating means
CN105652692A (zh) * 2016-03-23 2016-06-08 武汉理工大学 基于热发电的电厂仪控系统的半实物仿真平台及控制方法
CN106024079A (zh) * 2016-08-02 2016-10-12 合肥通用机械研究院 一种非能动余热排出循环性能测试系统以及测试方法
CN106548812A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 中国核动力研究设计院 一种换热器、反应堆模拟系统及其最大最小非能动运行能力的试验方法
CN209149828U (zh) * 2018-11-13 2019-07-23 中国舰船研究设计中心 一种多回路耦合的非能动余热排出系统试验装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660510A (en) * 1984-07-31 1987-04-28 Westinghouse Electric Corp. Model steam generator having a thermosyphon heating means
CN105652692A (zh) * 2016-03-23 2016-06-08 武汉理工大学 基于热发电的电厂仪控系统的半实物仿真平台及控制方法
CN106024079A (zh) * 2016-08-02 2016-10-12 合肥通用机械研究院 一种非能动余热排出循环性能测试系统以及测试方法
CN106548812A (zh) * 2016-11-25 2017-03-29 中国核动力研究设计院 一种换热器、反应堆模拟系统及其最大最小非能动运行能力的试验方法
CN209149828U (zh) * 2018-11-13 2019-07-23 中国舰船研究设计中心 一种多回路耦合的非能动余热排出系统试验装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈长兵: "蒸汽发生器综合试验台架", 《中国核科技报告》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114198173A (zh) * 2021-11-04 2022-03-18 合肥通用机械研究院有限公司 一种全回热布雷顿循环与吸收式制冷集成的电冷联供系统
CN114198173B (zh) * 2021-11-04 2023-10-13 合肥通用机械研究院有限公司 一种全回热布雷顿循环与吸收式制冷集成的电冷联供系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111735648B (zh) 2022-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112164482B (zh) 一种安全壳热工水力综合试验装置
CN209149828U (zh) 一种多回路耦合的非能动余热排出系统试验装置
CN111145921A (zh) 一种高温气冷堆核电站一回路热试系统及方法
CN111735648B (zh) 压水堆主蒸发器比例样机热工性能测试系统以及测试方法
US7970094B2 (en) Nuclear power plant and operation method thereof
CN212081701U (zh) 一种基于相变储能技术的梯级蓄热控温系统
CN114743697A (zh) 一种基于通海冷却无时限热管堆非能动余热排出系统
CN207350296U (zh) 一种用于调峰的电蓄热锅炉回热系统
CN211507135U (zh) 一种高温气冷堆核电站一回路热试系统
CN114165826B (zh) 一种热负荷较低时的热电联产机组的抽汽供热运行方法
CN206387296U (zh) 热电厂大容量中温相变储热放热系统
US11754281B2 (en) Test loop for simulating steam generator with or without axial economizer and test method thereof
CN209673696U (zh) 一种氢化镁燃料电池吸放h2热管理试验装置
CN107062970A (zh) 热电厂大容量中温相变储热放热系统及其储热放热方法
Covert et al. Effect of various control modes on the steady-state full and part load performance of a direct-cycle nuclear gas turbine power plant
CN215804753U (zh) 一种具有工质自除水功能的超临界二氧化碳发电机组
CN116413052A (zh) 一种直热式高温相变储热综合性能测试系统
CN113704959B (zh) 一种换热器式非能动安全壳冷却系统的模拟方法及系统
CN219064252U (zh) 一种耦合熔盐储热与蒸汽蓄热罐的抽汽蓄热调峰系统
CN216772823U (zh) 蒸汽循环系统
CN217465005U (zh) 一种加压储冷装置
CN115359933B (zh) 小型氟盐冷却高温堆燃料组件流动换热实验系统及方法
CN217481348U (zh) 一种储热增容式火电机组和电网
CN219828793U (zh) 一种锅炉发电系统
Yuan et al. Study on reactor residual heat removal method based on steam controllable discharge in station blackout accident

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant