CN111766041B - 一种箱体出口管道流阻测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种箱体出口管道流阻测试方法，属于水箱出口管道流阻测量技术领域。本发明包括：测量获取箱体容积随箱体液位的变化率和箱体液位之间的关系；测量获取箱体疏水过程中液位随时间的变化率和时间之间的关系；计算得到箱体任一液位下出口管道内的流量值；测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系；计算得到箱体任一液位下出口管道的进出口压头差；根据箱体任一液位下出口管道内的流量值和出口管道的进出口压头差，计算得到箱体任一液位下出口管道内的流阻。本发明操作简单，能够准确高效地测量计算出箱体出口管道流阻。

Description

一种箱体出口管道流阻测试方法
技术领域
本发明涉及水箱出口管道流阻测量技术领域，尤其涉及一种箱体出口管道流阻测试方法。
背景技术
三代核电技术所使用的非能动堆芯补水箱是带有半球状上、下封头的立式圆柱箱，共两个，布置在安全壳内高于直接注入管线和压力容器接口标高的位置，进口与热段相连，出口与反应堆压力容器相连。承担安全功能，在正常补水不可用或不足的反应堆冷却剂失水（LOCA）和非LOCA事故期间，给反应堆冷却剂系统提供补给和硼化。
安全分析要求堆芯补水箱的注射流量需保持在一定的流量范围内，因此其出口管道的流阻必须处于一定范围内。调试期间需要执行试验测量其出口管道流阻，验证管道实际流阻满足设计要求。管道流阻通常根据流经管道流体流量和管道前后压差计算得出。由于设计原因，在三代核电非能动堆芯补水箱出口管道上无法直接测量流量。而且，堆芯补水箱出口管道流阻设计裕量小，试验要求高，因此需要设计出一套特殊的试验方法间接测量流量并计算管道流阻。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种箱体出口管道流阻测试方法，其操作简单，能够准确高效地测量计算出箱体出口管道流阻。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种箱体出口管道流阻测试方法，包括：
测量获取箱体容积随箱体液位的变化率和箱体液位之间的关系；
测量获取箱体疏水过程中液位随时间的变化率和时间之间的关系；
计算得到箱体任一液位下出口管道内的流量值；
测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系；
计算得到箱体任一液位下出口管道的进出口压头差；
根据箱体任一液位下出口管道内的流量值和出口管道的进出口压头差，计算得到箱体任一液位下出口管道内的流阻。
本方法的原理：箱体容积随箱体液位变化率和箱体液位之间的关系曲线为箱体的固有曲线，只与箱体形状有关，通过试验测量可准确得出，然后再通过试验测量获取液位随时间的变化率和时间的关系曲线，即可计算出箱体任一液位下出口管道内的流量值。而流阻可根据流量和管道进出口压头差计算得到，所以接着通过试验测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系曲线，并根据已知的箱体液位零点标高和热段液位零点标高计算得到出口管道进出口压头差，最后可计算出箱体任一液位下出口管道内的流阻。
作为本发明优选，测量获取补水箱容积随箱体液位的变化率和箱体液位之间的关系，以及测量获取补水箱疏水过程中液位随时间的变化率和时间之间的关系的具体方法为：
在补水箱底部出口管道上安装临时高精度累积流量计；
将箱体充水到85%-95%液位，并在箱体上部连接压力恒定的临时压空；
以1Hz的频率采集临时累积流量计数据和箱体上正式液位仪表数据；
通过补水箱底部出口管道进行疏水，实时采集时间、流量、液位数据，直到箱体液位到0%；
根据采集的数据得到箱体任一液位下的dv/dl和dl/dt，其中，v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间。
作为本发明优选，箱体任一液位下出口管道内的流量值计算公式为：Q=（dv/dl）*（dl/dt），其中，v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间。
作为本发明优选，测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系的具体方法为：
在箱体正式液位仪表上安装临时高精度压差表用于测量箱体液位；
将反应堆疏水到热段底部；
将箱体充水到80%，并打开箱体入口隔离阀；
以1Hz的频率采集临时高精度差压表数据、箱体液位以及反应堆冷却剂系统热段液位数据；
开启箱体出口隔离阀将箱体内水排放至反应堆压力容器，实时采集时间、液位、压差数据，直到反应堆冷却剂系统热段液位到达100%。
作为本发明优选，箱体任一液位下出口管道的进出口压头差的计算公式为：△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，其中，箱体内液位和热段内液位为测量过程中同一时刻的数据。
作为本发明优选，箱体任一液位下出口管道内的流阻的计算公式为：R=△H/Q²，其中，△H为箱体任一液位下出口管道的进出口压头差，Q为箱体任一液位下出口管道内的流量值；△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，箱体内液位和热段内液位为测量过程中同一时刻的数据；Q=（dv/dl）*（dl/dt），v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间。
本发明的优点是：操作简单，能够准确高效地测量计算调试启动期间核电厂堆芯补水箱出口管道流阻。
附图说明
图1为本发明获取补水箱容积随箱体液位变化率和箱体液位之间关系的测量结构示意图；
图2为本发明获取箱体内液位和热段内液位之间的关系的测量结构示意图。
1-箱体；2-临时高精度累积流量计；3-临时压空；4-正式液位仪表；5-临时高精度压差表；6-反应堆压力容器；7-热段；8-热段液位表。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
一种核电厂非能动堆芯补水箱出口管道流阻测量方法，包括：
如图1所示，在箱体1底部出口管道上安装临时高精度累积流量计2；
将箱体充水到90%液位，并在箱体上部连接压力恒定的临时压空3；
采用临时数据采集系统以1Hz的频率采集临时累积流量计数据，采用电厂正式数据处理和显示系统以1Hz的频率采集箱体上正式液位仪表4和温度仪表数据；
通过箱体底部出口管道进行疏水，实时采集时间、流量、液位和温度数据，直到箱体液位到0%；
根据采集的数据得到箱体任一液位下补水箱容积随箱体液位的变化率dv/dl，以及补水箱疏水过程中液位随时间的变化率dl/dt，其中，v为箱体容积，可根据箱体充水量及临时高精度累积流量计的流量值相减计算得出；l为箱体液位，通过正式液位仪表测得；t为疏水时间，采集系统计时得到。
计算得到箱体任一液位下出口管道内的流量值：Q=（dv/dl）*（dl/dt）。
如图2所示，在箱体正式液位仪表4上并联安装临时高精度压差表5用于测量箱体液位；
将反应堆疏水到热段底部；
将箱体充水到80%，并打开箱体入口隔离阀；
采用临时数据采集系统以1Hz的频率采集临时高精度差压表数据，采用电厂正式数据处理和显示系统以1Hz的频率采集箱体液位、温度以及反应堆冷却剂系统热段液位数据；
开启箱体出口隔离阀将箱体内水排放至反应堆压力容器6，实时采集时间、液位、压差和温度数据，直到反应堆冷却剂系统热段液位到达100%，以获取箱体内液位和热段内液位之间的关系，其中热段7内的液位通过热段液位表8测得。
计算箱体任一液位下出口管道的进出口压头差：△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，其中，箱体内液位和热段内液位为测量过程中同一时刻的数据。
最后，计算箱体任一液位下出口管道内的流阻：R=△H/Q²。
本方法的原理：根据流阻计算公式R=△H/Q²，分别获取△H和Q。首先，Q=dv/dt=（dv/dl）*（dl/dt），其中，箱体容积随箱体液位变化率和箱体液位之间的关系曲线为箱体的固有曲线，只与箱体形状有关，通过试验测量可准确得到箱体任一液位下的dv/dl，然后再通过试验测量获取液位随时间的变化率和时间的关系曲线，以得到箱体任一液位和疏水时间的关系dl/dt，即可计算出箱体任一液位下出口管道内的流量值（dv/dl）*（dl/dt）。而△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，其中箱体液位零点标高和热段液位零点标高为已知量，只需通过试验测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系，即可计算出箱体任一液位下出口管道的进出口压头差。最后根据公式计算箱体任一液位下的输水管道的流阻即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种箱体出口管道流阻测试方法，其特征在于，包括：
测量获取箱体容积随箱体液位的变化率和箱体液位之间的关系，测量获取箱体疏水过程中液位随时间的变化率和时间之间的关系，具体方法为：
在箱体底部出口管道上安装临时高精度累积流量计；
将箱体充水到85%-95%液位，并在箱体上部连接压力恒定的临时压空；
以1Hz的频率采集临时累积流量计数据和箱体上正式液位仪表数据；
通过箱体底部出口管道进行疏水，实时采集时间、流量、液位数据，直到箱体液位到0%；
根据采集的数据得到箱体任一液位下的dv/dl和dl/dt，其中，v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间；
计算得到箱体任一液位下出口管道内的流量值：Q=（dv/dl）*（dl/dt），其中，v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间；
测量获取箱体内液位和热段内液位之间的关系，具体方法为：
在箱体正式液位仪表上安装临时高精度压差表用于测量箱体液位；
将反应堆疏水到热段底部；
将箱体充水到80%，并打开箱体入口隔离阀；
以1Hz的频率采集临时高精度差压表数据、箱体液位以及反应堆冷却剂系统热段液位数据；
开启箱体出口隔离阀将箱体内水排放至反应堆压力容器，实时采集时间、液位、压差数据，直到反应堆冷却剂系统热段液位到达100%；
计算得到箱体任一液位下出口管道的进出口压头差：△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，其中，箱体内液位和热段内液位为测量过程中同一时刻的数据；
根据箱体任一液位下出口管道内的流量值和出口管道的进出口压头差，计算得到箱体任一液位下出口管道内的流阻：R=△H/Q²，其中，△H为箱体任一液位下出口管道的进出口压头差，Q为箱体任一液位下出口管道内的流量值；△H=箱体液位零点标高+箱体内液位-热段液位零点标高-热段内液位，箱体内液位和热段内液位为测量过程中同一时刻的数据；Q=（dv/dl）*（dl/dt），v为箱体容积，l为箱体液位，t为疏水时间。
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