CN113567171B - 高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置、系统及方法，属于热量测量技术领域，包括第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器、主控制器、数据存储器等。本发明中，通过第一介质流入实时热量数据和第二介质流入实时热量数据来对应确定第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据，再将第一介质流出实时热量数据和第二介质流出实时热量数据分别与其对应的标准热量数据进行判断，可判定此时目标换热器存在故障的风险，对于目标换热器在工作过程中的换热效果是否持续正常，本申请可实现持续可靠、低成本、高精度的换热器工作性能的热量测试。
Description
技术领域
本发明属于热量测量技术领域，具体涉及高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置、系统及方法。
背景技术
能源安全是发展国民经济和保障国家安全的基础之一，是制约社会可持续发展与国家和平稳定的重大战略问题。化石能源是目前全球消耗的最主要能源，但随着人类的不断开采，化石能源的枯竭是不可避免的，大部分化石能源本世纪将被开采殆尽。核能作为一种清洁能源在国际上得到广泛使用。而高温气冷堆作为第四代反应堆系统，是一种石墨慢化氦气冷却的反应堆设计。采用耐高温的包覆颗粒核燃料，并用耐高温石墨作堆芯结构材料，因此允许反应堆冷却剂的出口温度达到750～950℃。高温气冷堆具有很大的负温度系数，而且堆芯热容量也大，因此在事故工况下温度上升缓慢，即使在失去氦气冷却的情况下堆芯结构也不至于熔化，增大了采取相应安全措施的裕度。高温气冷堆不仅可以用于发电，在反应堆冷却剂的出口温度提高到1000～1200℃时，还可将反应堆的高温工艺供热直接应用于炼钢、制氢、煤的液化或气化等工业生产中，达到综合利用的目的。
高温气冷堆核电站选用螺旋盘管式蒸发器。蒸汽发生器是联结并隔离一回路和二回路的核心换热设备，主要功能是将核反应堆堆芯产生的热量由一回路传输二回路，产生过热蒸汽推动汽轮机做功并通过发电机发电。高温气冷堆蒸发器采用了立式、直流逆流组件式设计结构，与反应堆压力容器成肩并肩式布置，与主氦风机一起放置在蒸发器承压壳体内。因此，高温气冷堆蒸汽发生器中的换热器结构至关重要。而核电蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，也是核电站最为关键的主要设备之一，蒸汽发生器与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且在进行热量交换时，还起着阻隔放射性载热剂的作用，对核电站安全至关重要。管壳式换热器作为最典型的间壁式换热器，在工业应用上有着悠久的历史，至今仍在换热器上占据主导地位。管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。
我司已研发有专利申请号为CN202110570842.0的一种带半“half”环管式折流引流结构的增材制造换热器，但是对于该换热器在工作过程中的换热效果（即换热器的第一介质与第二介质之间进行换热）是否持续正常，还未设计出相应持续可靠、低成本、高精度的换热器热量测试。
因此，现阶段需设计高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置、系统及方法，来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：现阶段对于换热器在工作过程中的换热效果是否持续正常，还未设计出相应持续可靠、低成本、高精度的换热器热量测试。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，包括第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器、主控制器、数据存储器；
所述第一介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的热量数据，记为第一介质流入实时热量数据；
所述第一介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的热量数据，记为第一介质流出实时热量数据；
所述第二介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的热量数据，记为第二介质流入实时热量数据；
所述第二介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的热量数据，记为第二介质流出实时热量数据；
所述数据存储器存储有目标换热器的标准换热性能参数，所述标准换热性能参数包括：当第一介质和第二介质流入时的热量数据确定时，经过目标换热器后，第一介质和第二介质流出时的热量数据也对应确定；
其中，当所述主控制器获取到所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据时，所述主控制器从所述数据存储器处获取分别与所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据一一对应的第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据；若所述主控制器获取的所述第一介质流出实时热量数据与所述第一介质流出标准热量数据不对应，或所述第二介质流出实时热量数据与所述第二介质流出标准热量数据不对应，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点。
进一步的，还包括计时器，所述计时器用于在第一介质开始流入时启动计时，所述计时器的计时数据记为实时计时数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质开始流入目标换热器时直到目标换热器实现稳定换热的计时数据，记为标准计时数据；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点时，所述主控制器启动所述计时器，若所述实时计时数据已达到或超过所述标准计时数据，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点。
进一步的，还包括第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器；
所述第一介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的流量数据，记为第一介质流入实时流量数据；
所述第一介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的流量数据，记为第一介质流出实时流量数据；
所述第二介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的流量数据，记为第二介质流入实时流量数据；
所述第二介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的流量数据，记为第二介质流出实时流量数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质和第二介质流入时的流量数据确定，并且第一介质和第二介质流出时的流量数据也确定；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点时，所述主控制器启动所述第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器，若所述第一介质流入实时流量数据、第一介质流出实时流量数据、第二介质流入实时流量数据、第二介质流出实时流量数据也分别与其对应的标准流量数据一致，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点。
进一步的，还包括热量检测器试验装置，所述热量检测器试验装置用于试验所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能是否故障；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点时，主控制器启动所述热量检测器试验装置，若所述热量检测器试验装置试验出所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能均正常，则所述主控制器判定此时目标换热器故障。
高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试系统，包括上述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，还包括通信单元和移动监控终端，所述主控制器通过所述通信单元与所述移动监控终端连接。
高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试方法，该方法采用上述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置进行热量测试。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本申请方案的一个实质创新点在于，通过第一介质流入实时热量数据和第二介质流入实时热量数据来对应确定第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据，再将第一介质流出实时热量数据和第二介质流出实时热量数据分别与其对应的标准热量数据进行判断，若其中一个参数出现不对应的情况，即可判定此时目标换热器存在故障的风险，但风险较低；对应设备的技术人员可以根据预警主动进行检修。对于目标换热器在工作过程中的换热效果是否持续正常，本申请可实现持续可靠、低成本、高精度的换热器工作性能的热量测试。由于换热器在正常工作时，从开始到实现稳定换热需要时间，所以如果在目标换热器没有稳定换热时进行相应的热量检测，对目标换热器的工作性能检测结果会造成较大的影响，所以，为了进一步提高检测结果的可靠性，应保证目标换热器已经到达稳定换热的标准时间。通过热量检测器试验装置对各个热量检测器硬件进行工作性能试验，若各个热量检测器均正常，则可判定此时目标换热器已经故障，若热量检测器出现工作性能异常，则可避免对目标换热器作出误判；从而实现可靠、低成本、高精度的换热器工作性能的热量测试。
附图说明
图1为本申请实施例的基本结构示意图。
图2为本申请实施例的涉及计时的结构示意图。
图3为本申请实施例的涉及流量结构示意图。
图4为本申请实施例的涉及试验装置结构示意图。
图5为本申请实施例的测试系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1所示，提出一种高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，包括第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器、主控制器、数据存储器；
所述第一介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的热量数据，记为第一介质流入实时热量数据；
所述第一介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的热量数据，记为第一介质流出实时热量数据；
所述第二介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的热量数据，记为第二介质流入实时热量数据；
所述第二介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的热量数据，记为第二介质流出实时热量数据；
所述数据存储器存储有目标换热器的标准换热性能参数，所述标准换热性能参数包括：当第一介质和第二介质流入时的热量数据确定时，经过目标换热器后，第一介质和第二介质流出时的热量数据也对应确定；
其中，当所述主控制器获取到所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据时，所述主控制器从所述数据存储器处获取分别与所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据一一对应的第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据；若所述主控制器获取的所述第一介质流出实时热量数据与所述第一介质流出标准热量数据不对应，或所述第二介质流出实时热量数据与所述第二介质流出标准热量数据不对应，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点（即，目标换热器存在故障的风险，但风险较低）。
上述方案中，通过第一介质流入实时热量数据和第二介质流入实时热量数据来对应确定第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据，再将第一介质流出实时热量数据和第二介质流出实时热量数据分别与其对应的标准热量数据进行判断，若其中一个参数出现不对应的情况，即可判定此时目标换热器存在故障的风险，但风险较低；对应设备的技术人员可以根据预警主动进行检修。对于目标换热器在工作过程中的换热效果是否持续正常，本申请可实现持续可靠、低成本、高精度的换热器工作性能的热量测试。
如图2所示，进一步的，还包括计时器，所述计时器用于在第一介质开始流入时启动计时，所述计时器的计时数据记为实时计时数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质开始流入目标换热器时直到目标换热器实现稳定换热的计时数据，记为标准计时数据；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点时，所述主控制器启动所述计时器，若所述实时计时数据已达到或超过所述标准计时数据，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点（即，目标换热器存在故障的风险，但风险中等）。
上述方案中，由于换热器在正常工作时，从开始到实现稳定换热需要时间，所以如果在目标换热器没有稳定换热时进行相应的热量检测，对目标换热器的工作性能检测结果会造成较大的影响，所以，为了进一步提高检测结果的可靠性，应保证目标换热器已经到达稳定换热的标准时间。
如图3所示，进一步的，还包括第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器；
所述第一介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的流量数据，记为第一介质流入实时流量数据；
所述第一介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的流量数据，记为第一介质流出实时流量数据；
所述第二介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的流量数据，记为第二介质流入实时流量数据；
所述第二介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的流量数据，记为第二介质流出实时流量数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质和第二介质流入时的流量数据确定，并且第一介质和第二介质流出时的流量数据也确定；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点时，所述主控制器启动所述第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器，若所述第一介质流入实时流量数据、第一介质流出实时流量数据、第二介质流入实时流量数据、第二介质流出实时流量数据也分别与其对应的标准流量数据一致，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点（即，目标换热器存在故障的风险，但风险较高）。
上述方案中，由于换热器在正常工作时，介质流入流出的流量如果不是统一确定的，也会使得换热器的换热测量结果不同，所以，为了进一步提高检测结果的可靠性，应保证目标换热器相应的介质流入流出的流量是统一确定的。
如图4所示，进一步的，还包括热量检测器试验装置，所述热量检测器试验装置用于试验所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能是否故障；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点时，主控制器启动所述热量检测器试验装置，若所述热量检测器试验装置试验出所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能均正常，则所述主控制器判定此时目标换热器故障。
上述方案中，通过热量检测器试验装置对各个热量检测器硬件进行工作性能试验，若各个热量检测器均正常，则可判定此时目标换热器已经故障，若热量检测器出现工作性能异常，则可避免对目标换热器作出误判；从而实现可靠、低成本、高精度的换热器工作性能的热量测试。
如图5所示，还提出一种高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试系统，包括上述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，还包括通信单元和移动监控终端，所述主控制器通过所述通信单元与所述移动监控终端连接。从而实现换热器热量测试的远程监控。
还提出一种高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试方法，该方法采用上述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置进行热量测试。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，其特征在于，包括第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器、主控制器、数据存储器；
所述第一介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的热量数据，记为第一介质流入实时热量数据；
所述第一介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的热量数据，记为第一介质流出实时热量数据；
所述第二介质流入热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的热量数据，记为第二介质流入实时热量数据；
所述第二介质流出热量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的热量数据，记为第二介质流出实时热量数据；
所述数据存储器存储有目标换热器的标准换热性能参数，所述标准换热性能参数包括：当第一介质和第二介质流入时的热量数据确定时，经过目标换热器后，第一介质和第二介质流出时的热量数据也对应确定；
其中，当所述主控制器获取到所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据时，所述主控制器从所述数据存储器处获取分别与所述第一介质流入实时热量数据和所述第二介质流入实时热量数据一一对应的第一介质流出标准热量数据和第二介质流出标准热量数据；若所述主控制器获取的所述第一介质流出实时热量数据与所述第一介质流出标准热量数据不对应，或所述第二介质流出实时热量数据与所述第二介质流出标准热量数据不对应，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点；
还包括计时器，所述计时器用于在第一介质开始流入时启动计时，所述计时器的计时数据记为实时计时数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质开始流入目标换热器时直到目标换热器实现稳定换热的计时数据，记为标准计时数据；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障初级可疑点时，所述主控制器启动所述计时器，若所述实时计时数据已达到或超过所述标准计时数据，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点；
还包括第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器；
所述第一介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流入时的流量数据，记为第一介质流入实时流量数据；
所述第一介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第一介质流出时的流量数据，记为第一介质流出实时流量数据；
所述第二介质流入流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流入时的流量数据，记为第二介质流入实时流量数据；
所述第二介质流出流量检测器用于检测目标换热器的第二介质流出时的流量数据，记为第二介质流出实时流量数据；
所述标准换热性能参数还包括：第一介质和第二介质流入时的流量数据确定，并且第一介质和第二介质流出时的流量数据也确定；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障中级可疑点时，所述主控制器启动所述第一介质流入流量检测器、第一介质流出流量检测器、第二介质流入流量检测器、第二介质流出流量检测器，若所述第一介质流入实时流量数据、第一介质流出实时流量数据、第二介质流入实时流量数据、第二介质流出实时流量数据也分别与其对应的标准流量数据一致，则所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点；
还包括热量检测器试验装置，所述热量检测器试验装置用于试验所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能是否故障；
当所述主控制器判定此时目标换热器为故障高级可疑点时，主控制器启动所述热量检测器试验装置，若所述热量检测器试验装置试验出所述第一介质流入热量检测器、第一介质流出热量检测器、第二介质流入热量检测器、第二介质流出热量检测器的工作性能均正常，则所述主控制器判定此时目标换热器故障。
2.高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置，还包括通信单元和移动监控终端，所述主控制器通过所述通信单元与所述移动监控终端连接。
3.高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器的换热器热量测试装置进行热量测试。
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