CN113026893A - 燃料水池快速排水装置及燃料水池快速排水方法 - Google Patents

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CN113026893A CN202110317629.9A CN202110317629A CN113026893A CN 113026893 A CN113026893 A CN 113026893A CN 202110317629 A CN202110317629 A CN 202110317629A CN 113026893 A CN113026893 A CN 113026893A
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王刚
南夏瑜
徐念
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Abstract

本发明公开了一种燃料水池快速排水装置及燃料水池快速排水方法，燃料水池快速排水装置包括排水管、排水控制阀、抽气器以及抽气管；排水管的第一端用于伸进燃料水池内；排水控制阀连接在排水管的第二端上，控制排水管的通断或调节排水管的排水流量；抽气管连接在排水管的第二端和抽气器之间；抽气器通过抽气管将排水管内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管，建立倒虹吸。本发明通过抽气器对排水管抽气形成倒虹吸，以虹吸效应将燃料水池内的水排出，实现快速在线换水，无需在燃料水池边进行抽气，避免了向燃料水池内引入异物的风险，无人员坠落风险及燃料水池内作业风险，保证PTR系统冲洗试验、冷却泵性能试验、净化试验等试验顺利进行。

Description

燃料水池快速排水装置及燃料水池快速排水方法
技术领域
本发明涉及核电站调试技术领域，尤其涉及一种用于核电站的燃料水池快速排水装置及燃料水池快速排水方法。
背景技术
在执行EPR机组(Evolutionary power reactors，欧洲先进压水堆核电站)PTR系统(Fuel pool cooling and purification system，燃料水池冷却和净化系统)调试期间，经常面临燃料水池悬浮物超标，导致泵前滤网频繁堵塞，试验无法进行下去的问题。
针对上述问题，现有采用的解决方法是在燃料水池水质变差后，使用潜水泵将燃料水池的水抽出，然后重新往燃料水池注入新的除盐水。该方法效率低、耗时长，执行一次燃料水池换水操作，需要耗时7天左右；作业风险高，燃料水池内部装满燃料格架，吊装潜水泵进燃料水池抽水容易碰坏水池内的贵重设备；排水性能不可靠，使用期间经常出现烧泵的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现核电站中燃料水池在线换水、稳定可靠的燃料水池快速排水装置及燃料水池快速排水方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种燃料水池快速排水装置，包括排水管、排水控制阀、抽气器以及抽气管；
所述排水管的第一端用于伸进燃料水池内；所述排水控制阀连接在所述排水管的第二端上，控制所述排水管的通断或调节所述排水管的排水流量；
所述抽气管连接在所述排水管的第二端和所述抽气器之间；所述抽气器通过所述抽气管将所述排水管内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管，建立倒虹吸。
优选地，所述排水管为钢丝软管。
优选地，所述排水管为DN100钢丝软管。
优选地，所述排水管由至少两根钢丝软管连接形成；相邻的两根所述钢丝软管的对接处设有密封连接组件；
所述密封连接组件包括穿设在两根所述钢丝软管的对接端内的硬管、包裹在两根所述钢丝软管的对接端外的网纹管、缠绕在所述网纹管上将其箍紧在所述钢丝软管上的金属丝；
所述硬管的外周缠绕有纸胶带并涂覆有密封胶，将所述硬管和钢丝软管的对接端之间的缝隙进行密封。
优选地，所述抽气器包括抽气筒、阀门组件、设置在所述抽气筒内并可沿所述抽气筒上下运动的活塞、设置在所述抽气筒上并连接以带动所述活塞上下运动的手柄；
所述抽气筒上设有抽气接口，所述抽气接口通过所述阀门组件连接所述抽气管。
优选地，所述阀门组件包括三通接头、防止气体从所述抽气筒排至所述抽气管内的第一单向阀、用于所述抽气筒内气体排出的第二单向阀、用于控制所述抽气接口通断的球阀；
所述三通接头以其中一接头连接所述抽气接口，所述第一单向阀和所述第二单向阀分别水平连接和竖向连接所述三通接头的另外两个接头上；所述球阀连接在所述第一单向阀和所述抽气管之间。
优选地，所述阀门组件还包括连接在所述球阀和所述抽气管之间的卡套螺纹接头。
优选地，所述燃料水池快速排水装置还包括配合在所述排水管的第二端上的连接组件；所述排水管通过所述连接组件与所述排水控制阀和抽气管连接。
优选地，连接管、连接在所述连接管侧面并与其相连通的支管；
所述排水管的第二端紧密配合在所述连接管的第一端上，所述连接管的相对的第二端通过螺纹配合与所述排水控制阀连接；
所述支管通过卡套接头与所述抽气管连接。
优选地，所述连接管的第一端为宝塔接头。
优选地，所述连接管的侧面还设有至少一根固定支棒；所述固定支棒的轴向与所述连接管的轴向相对垂直。
优选地，所述连接组件包括轴向相接的连接管和连接法兰；
所述排水管的第二端紧密配合在所述连接管上；所述连接法兰与所述排水控制阀上的法兰配合连接；
所述连接管远离所述连接法兰的一端为宝塔接头；所述连接管靠近所述连接法兰的一端上设有与所述抽气管连接的支管。
优选地，所述燃料水池快速排水装置还包括工装小车或移动支架；所述排水控制阀及抽气器均安装在所述工装小车或移动支架上。
本发明还提供一种燃料水池快速排水方法，采用以上任一项所述的燃料水池快速排水装置，所述燃料水池快速排水方法包括以下步骤：
S1、将排水管的第一端伸进燃料水池内并位于液面下方；
S2、在排水控制阀处于关闭状态下，操作抽气器，将所述排水管内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管，建立倒虹吸；
S3、断开所述抽气器和所述排水管的连通，结束抽气；
S4、打开所述排水控制阀，所述燃料水池内的水在虹吸效应下通过所述排水管和排水控制阀排出。
优选地，所述燃料水池快速排水方法还包括以下步骤：
S5、打开除盐水贮存和分配系统的补水阀，为所述燃料水池补水，调节所述排水控制阀的开度，使所述燃料水池的液位动态平衡。
本发明的燃料水池快速排水装置，以抽气器、排水控制阀和排水管连接，通过抽气器对排水管抽气形成倒虹吸，以虹吸效应将燃料水池内的水排出，实现对燃料水池进行快速的在线换水。该装置可以布置在燃料厂房外，只需通过排水管伸进燃料水池内，无需在燃料水池边进行抽气，避免了向燃料水池内引入异物的风险，无人员坠落风险及燃料水池内作业风险，保证PTR系统冲洗试验、冷却泵性能试验、净化试验、撇沫试验等试验顺利进行。
以专用的抽气器对排水管进行抽气，解决现有采用的抽气机抽气效率低的问题，无需用电，使用更加方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明第一实施例的燃料水池快速排水装置的结构示意图；
图2是图1中排水管的一个实施例的结构示意图；
图3是图1中连接组件的结构示意图；
图4是本发明第二实施例的燃料水池快速排水装置的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明第一实施例的燃料水池快速排水装置，可包括排水管10、排水控制阀20、抽气器30以及抽气管40。
排水管10具有相对的第一端和第二端；排水管10的第一端用于伸进燃料水池内，以将燃料水池内的水排出；排水管10的第二端远离燃料水池。排水控制阀20连接在排水管10的第二端上，控制排水管10的通断或调节排水管10的排水流量。抽气管40连接在排水管10的第二端和抽气器30之间。抽气器30远离燃料水池，通过抽气管40将排水管10内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管10，建立倒虹吸。
其中，排水管10优选钢丝软管，进一步优选PVC透明钢丝软管，便于观察排水管10内进水情况。排水管10的排水流量应与燃料水池最大补水流量匹配(最大补水流量108m3/h)，实现燃料水池液位动态平衡，稳定可靠，不会中途停止。基于伯努利方程计算，一根DN100(公称直径100mm)的虹吸管，在不考虑沿程阻力和局部水头损失的情况下，最大排水流量可达到427.85m3/h，排水能力是潜水泵的14.26倍，满足快速排水的要求。因此，本实施例中，排水管10优选DN100钢丝软管，实现大流量快速排水且能与最大补水流量匹配。
排水管10的长度根据排水控制阀20和抽气管40与燃料水池的布置距离设置，其可以是整体的一钢丝软管形成，也可以由至少两根钢丝软管依次连接形成。
对于由多根钢丝软管连接形成的排水管10，其中每相邻的两根钢丝软管的对接处应具有足够的密封度及强度，保证排水前的抽气效果以及避免排水时对接处脱开出现漏水问题。如图2所示，为实现对接处的密封度及强度，相邻的两根钢丝软管11的对接处设有密封连接组件，密封连接组件有效解决了两根钢丝软管11之间没有固定点问题。密封连接组件可包括硬管12、网纹管13及金属丝14等。
其中，硬管12可以是铁管等金属管，直径稍小于钢丝软管11的内径；两根钢丝软管11的对接端分别套设在硬管12的两端上，使得硬管12穿设在两根钢丝软管11的对接端内，将两根钢丝软管11的对接端连接在一起。为保证钢丝软管11紧密贴合在硬管12上，硬管12的外周缠绕有纸胶带(未图示)，且还涂抹有密封胶，将硬管12和钢丝软管11的对接端之间的缝隙进行密封且贴合牢固。
网纹管13包裹在两根钢丝软管11的对接端外，将两根钢丝软管11的对接端包覆在内。网纹管13预先剖开，在侧面形成一开缝，网纹管13通过开缝从钢丝软管11侧面套设其上进行包裹。网纹管13因为与钢丝软管11均为塑料等制成，两者能够紧密贴合在一起，具有足够强度的摩擦力。金属丝缠绕在网纹管13上将其箍紧在钢丝软管11上，避免网纹管13脱开。
排水管10和排水控制阀20、抽气器30等的连接为可拆卸方式，方便根据排水管10的更换、收纳等。
本发明中，抽气器30区别于常规的用电抽气机。如图1中所示，抽气器30包括抽气筒31、阀门组件、活塞(未图示)以及手柄32。抽气筒31外设置支架33对其进行支撑及结构增强；活塞设置在抽气筒31内并可沿抽气筒31上下运动；手柄32设置在抽气筒31上并连接活塞，带动活塞上下运动，实现抽气和排气。
抽气筒31上设有抽气接口34，该抽气接口34位于抽气筒31的下端处。当转动手柄32带动活塞从抽气筒31内下端向上端运动时，气体从抽气接口34进入抽气筒31内；当转动手柄32带动活塞从抽气筒31内上端向下端运动时，抽气筒31内的气体从抽气接口34排出。
抽气接口34通过阀门组件连接抽气管40。
阀门组件包括三通接头35、第一单向阀36、第二单向阀37以及球阀38。三通接头35以其中一接头连接抽气接口34上，另外两个接头分别用于连接第一单向阀36和第二单向阀37。在三通接头35的另外两个接头上，第一单向阀36水平连接在其中一接头上，防止气体通过以从抽气筒31排至抽气管40内；第二单向阀37竖向连接在另外一接头上，用于抽气筒31内气体通过排出。球阀38连接在第一单向阀36和抽气管40之间，用于控制抽气接口34的通断，隔离抽气器30和排水管10。
抽气管40优选采用抗负压塑料软管。
对应地，阀门组件还包括连接在球阀38和抽气管40之间的卡套螺纹接头39。其中，球阀38采用外牙式迷你球阀，卡套螺纹接头39为卡套转外锥螺纹接头，与球阀38螺纹连接。
抽气器30整体可固定在一底座310上，形成一个整体模块，方便抽气器30的搬运或固定安装。
进一步地，本发明的燃料水池快速排水装置还包括配合在排水管10的第二端上的连接组件50；排水管10通过连接组件50与排水控制阀20和抽气管40连接。
如图1、3所示，本实施例中，连接组件50包括连接管51和支管52，支管52连接在连接管51的侧面并与连接管51相连通。
连接管51具有相对的第一端和第二端。排水管10的第二端紧密配合在连接管51的第一端上；连接管51的该第一端为宝塔接头，利于穿进排水管10内并用铁丝紧固。连接管51和排水管10的第二端之间还缠绕有纸胶带，将两者之间的缝隙填充，实现密封。纸胶带的缝隙处涂抹有密封胶；密封胶可多次重复涂抹，以将纸胶带上的裂纹进行覆盖，并与纸胶带形成密封介质，可以完好的实现缝隙覆盖，密封效果好。
连接管52的第二端设有外螺纹511，通过螺纹配合与排水控制阀20连接。
支管52的轴向与连接管51的轴向相对垂直，用于通过卡套接头53与抽气管40连接。支管52的管径与抽气管40的管径对应设置，卡套接头53配合在支管52和抽气管40的对接处，将两者密封连接。
连接管51的侧面还设有至少一根固定支棒54；固定支棒54的轴向与连接管51的轴向相对垂直。固定支棒54的设置，利于转动连接组件50将其拧紧在排水控制阀20上，或者在转动排水控制阀20将其与连接组件50连接时，起到固定连接组件50的作用。
如图4所示，本发明第二实施例的燃料水池快速排水装置，包括排水管、排水控制阀20、抽气器30、抽气管及连接组件50。排水管及抽气管参考图1所示的排水管10和抽气管40，且排水控制阀20、抽气器30、抽气管及连接组件50各结构的连接形式参考上述图1所示第一实施例，在此不再赘述。
不同于上述第一实施例，在本实施例中，连接组件50包括轴向相接且相连通的连接管51＇和连接法兰52＇。
排水管的第二端紧密配合在连接管51＇上；连接管51＇远离连接法兰52＇的一端为宝塔接头，利于穿进排水管内。连接管51＇和排水管的第二端之间还缠绕有纸胶带，将两者之间的缝隙填充，实现密封。纸胶带的缝隙处涂抹有密封胶；密封胶可多次重复涂抹，以将纸胶带上的裂纹进行覆盖，并与纸胶带形成密封介质，可以完好的实现缝隙覆盖，密封效果好。
连接法兰52＇与排水控制阀20上的法兰21配合连接。连接管51＇靠近连接法兰52＇的一端上设有支管53＇，用于与抽气管连接，连通连接组件50和抽气管；抽气管和连接组件50的连接参考图1所示。支管53＇的管径与抽气管的管径对应设置。支管53＇通过卡套接头与抽气管40密封连接。
进一步地，本实施例的燃料水池快速排水装置还包括工装小车60。连接组件50与排水控制阀20连接成一体，排水控制阀20及抽气器30均安装在工装小车60，将以上各结构集成为一体，方便移动。
工装小车60也可由移动支架代替，实现相同的作用。
可以理解地，上述第一实施例的燃料水池快速排水装置也可包括工装小车60或移动支架，将排水控制阀20及抽气器30等集成为一体，方便移动。
本发明的燃料水池快速排水装置用于核电站中燃料水池的快速排水，参考图1及图4，通过燃料水池快速排水装置实现的燃料水池快速排水方法可包括以下步骤：
S0、将排水控制阀20置于厂房外排水渠上方，无需在燃料厂房的20米平台上或在燃料水池边；连接组件50连接在排水控制阀20上，抽气器30临近排水控制阀20布置并与连接组件50通过抽气管40连接。或者，将集成有排水控制阀20、连接组件50及抽气器30等的工装小车60或移动支架移动至厂房外排水渠上方，无需在燃料厂房的20米平台上或在燃料水池边。
排水管10的第二端连接在连接组件50上。
S1、将排水管10的第一端伸进燃料水池内并位于液面下方。
S2、在排水控制阀20处于关闭状态下，操作抽气器30，将排水管10内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管10，建立倒虹吸。
具体地，该步骤中，当排水控制阀20的初始状态处于关闭时，无需进行开关动作，直接操作抽气器30进行抽气；当排水控制阀20的初始状态处于打开时，关闭排水控制阀20操作抽气器30进行抽气。
操作抽气器30，上下摇动手柄32带动活塞上下运动。排水管10内的空气被抽进抽气筒31内，然后通过第二单向阀37排出抽气筒31至外部环境中。
当燃料水池内的水进入排水管10内并越过排水管10最高点流至排水控制阀20时，说明抽气完成。
S3、断开抽气器30和排水管10的连通，结束抽气。
其中，将阀门组件中的球阀38关闭，断开抽气器30和抽气管40的连接，即断开抽气器30和排水管10的连通。
S4、打开排水控制阀20，燃料水池内的水在虹吸效应下通过排水管10和排水控制阀20排出。
由于排水控制阀20置于厂房外排水渠上方，排出的水直接向下进入排水渠。
S5、打开除盐水贮存和分配系统(SED，Demineralized water storage anddistribution system)的补水阀，为燃料水池补水，调节排水控制阀20的开度，使燃料水池的液位动态平衡，实现稳定的最大流量在线换水。
在实际应用中，以DN100PVC透明钢丝软管作为排水管10为例，摇动抽气器30的手柄32三百下后，可以将DN100PVC透明钢丝软管内的水位提升5.5米，并建立满管虹吸。在排水管10内水位提升5.5米后，使用抽气器30继续进行抽气，按压手柄32并不会显得吃力，证明杠杆长度设置合理。停止抽气后，水位不会回落到燃料水池，证明装置各点的密封性良好。
将排水控制阀20全开，虹吸排水实现了对燃料水池的快速排水，通过测量燃料水池水位在一小时内的下降高度，得出装置的平均排水速率为147m3/h，比SED最大补水流量108m3/h大，可以实现燃料水池的最大流量在线换水，保证燃料水池水质长期处于合格状态，有效的解决了由于燃料水池悬浮物超标导致PTR试验无法执行的问题。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种燃料水池快速排水装置，其特征在于，包括排水管、排水控制阀、抽气器以及抽气管；
所述排水管的第一端用于伸进燃料水池内；所述排水控制阀连接在所述排水管的第二端上，控制所述排水管的通断或调节所述排水管的排水流量；
所述抽气管连接在所述排水管的第二端和所述抽气器之间；所述抽气器通过所述抽气管将所述排水管内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管，建立倒虹吸。
2.根据权利要求1所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述排水管为钢丝软管。
3.根据权利要求2所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述排水管为DN100钢丝软管。
4.根据权利要求1所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述排水管由至少两根钢丝软管连接形成；相邻的两根所述钢丝软管的对接处设有密封连接组件；
所述密封连接组件包括穿设在两根所述钢丝软管的对接端内的硬管、包裹在两根所述钢丝软管的对接端外的网纹管、缠绕在所述网纹管上将其箍紧在所述钢丝软管上的金属丝；
所述硬管的外周缠绕有纸胶带并涂覆有密封胶，将所述硬管和钢丝软管的对接端之间的缝隙进行密封。
5.根据权利要求1所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述抽气器包括抽气筒、阀门组件、设置在所述抽气筒内并可沿所述抽气筒上下运动的活塞、设置在所述抽气筒上并连接以带动所述活塞上下运动的手柄；
所述抽气筒上设有抽气接口，所述抽气接口通过所述阀门组件连接所述抽气管。
6.根据权利要求5所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述阀门组件包括三通接头、防止气体从所述抽气筒排至所述抽气管内的第一单向阀、用于所述抽气筒内气体排出的第二单向阀、用于控制所述抽气接口通断的球阀；
所述三通接头以其中一接头连接所述抽气接口，所述第一单向阀和所述第二单向阀分别水平连接和竖向连接所述三通接头的另外两个接头上；所述球阀连接在所述第一单向阀和所述抽气管之间。
7.根据权利要求6所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述阀门组件还包括连接在所述球阀和所述抽气管之间的卡套螺纹接头。
8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述燃料水池快速排水装置还包括配合在所述排水管的第二端上的连接组件；所述排水管通过所述连接组件与所述排水控制阀和抽气管连接。
9.根据权利要求8所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述连接组件包括连接管、连接在所述连接管侧面并与其相连通的支管；
所述排水管的第二端紧密配合在所述连接管的第一端上，所述连接管的相对的第二端通过螺纹配合与所述排水控制阀连接；
所述支管通过卡套接头与所述抽气管连接。
10.根据权利要求9所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述连接管的第一端为宝塔接头。
11.根据权利要求9所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述连接管的侧面还设有至少一根固定支棒；所述固定支棒的轴向与所述连接管的轴向相对垂直。
12.根据权利要求8所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述连接组件包括轴向相接的连接管和连接法兰；
所述排水管的第二端紧密配合在所述连接管上；所述连接法兰与所述排水控制阀上的法兰配合连接；
所述连接管远离所述连接法兰的一端为宝塔接头；所述连接管靠近所述连接法兰的一端上设有与所述抽气管连接的支管。
13.根据权利要求1-7任一项所述的燃料水池快速排水装置，其特征在于，所述燃料水池快速排水装置还包括工装小车或移动支架；所述排水控制阀及抽气器均安装在所述工装小车或移动支架上。
14.一种燃料水池快速排水方法，其特征在于，采用权利要求1-13任一项所述的燃料水池快速排水装置，所述燃料水池快速排水方法包括以下步骤：
S1、将排水管的第一端伸进燃料水池内并位于液面下方；
S2、在排水控制阀处于关闭状态下，操作抽气器，将所述排水管内部的空气抽出，使燃料水池内的水进入排水管，建立倒虹吸；
S3、断开所述抽气器和所述排水管的连通，结束抽气；
S4、打开所述排水控制阀，所述燃料水池内的水在虹吸效应下通过所述排水管和排水控制阀排出。
15.根据权利要求14所述的燃料水池快速排水方法，其特征在于，所述燃料水池快速排水方法还包括以下步骤：
S5、打开除盐水贮存和分配系统的补水阀，为所述燃料水池补水，调节所述排水控制阀的开度，使所述燃料水池的液位动态平衡。
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