CN114234048A - 核电站用保压型压缩空气储存与供应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，包括：压缩空气储存单元，用于储存压缩空气；进气单元，进气单元入口与供气单元连接，进气单元出口与压缩空气储存单元连接；出气单元，出气单元入口与压缩空气储存单元连接，出气单元出口与耗气用户的耗气单元连接；供气单元，供气单元入口与外来压缩空气供应管线连接，供气单元包括两个支路，分别与进气单元入口、耗气用户的耗气单元连接。本发明中的装置的有益效果如下：1)实现了外来压缩空气供应系统失效时压缩空气储存单元的保压功能，减小了设计压缩空气储存单元的体积，降低了设备直接采购成本，为提高压缩空气储存单元的设计裕量提供了条件；2)节约了房间空间。

Description

核电站用保压型压缩空气储存与供应装置
技术领域
本发明属于核电技术领域，具体涉及一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置。
背景技术
常规的核电站用压缩空气罐的配置方法如图1所示，由压缩空气罐1、止回阀2、截止阀3，以及相应管路组成压缩空气罐子系统(左侧虚框内)，右侧虚框内为压缩空气罐子系统所供气的耗气用户(以汽机旁路系统的大气排放阀为例)。正常运行时，压缩空气罐1及排放阀(耗气用户)4的供气均来自外来压缩空气供应管线6止回阀2实现外来压缩空气系统为压缩空气罐1和排放阀4单向供气，截止阀3为常开状态(用于检修)，排放阀4的供气管路与压缩空气罐1始终处于连通状态，压力保持相同。当压缩空气罐子系统正常运行时，外来压缩空气供应管线6压力高于或等于压缩空气罐1的压力，压缩空气罐1处于充气或满气状态，排放阀4的供气由外来压缩空气供应管线6提供。当外来压缩空气供应管线6压力降低或失效时，止回阀2关闭，排放阀4的供气由压缩空气罐1提供。
因图1的常规的核电站用压缩空气罐的配置方法中排放阀4与压缩空气罐1处于常连通状态，当外来压缩空气供应管线6压力降低时止回阀2关闭，排放阀4会优先消耗压缩空气罐1中存储的压缩空气，即常规配置不具备保压功能，会缩短压缩空气罐1的有效供气体积和供气时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，自动实现压缩空气储存单元的保压功能，提高压缩空气储存单元的有效供气体积或缩小压缩空气储存单元的设计容积，它不需要外界信号、动力，运行可靠性高，投资小，维护方便。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，包括：
压缩空气储存单元，用于储存压缩空气；
进气单元，进气单元入口与供气单元连接，进气单元出口与压缩空气储存单元连接，进气单元用于控制由供气单元向压缩空气储存单元进气的通断；
出气单元，出气单元入口与压缩空气储存单元连接，出气单元出口与耗气用户的耗气单元连接，出气单元用于控制由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气的通断；
供气单元，供气单元入口与外来压缩空气供应管线连接，供气单元包括两个支路，分别与进气单元入口、耗气用户的耗气单元连接，供气单元的两个支路分别用于控制由外来压缩空气供应管线向压缩空气储存单元、耗气用户的耗气单元供气的通断，出气单元的出口与供气单元与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接，通过进气单元、出气单元对压缩空气储存单元的入口、出口的通断控制，使得压缩空气储存单元自动保持正常供气压力，直至外来压缩空气供应管线的压力低于设定值自动改由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气。
优选的是，进气单元用于在外来压缩空气供应管线处于正常供气压力时，进气单元保持导通状态，其余压力范围进气单元保持关闭状态；
出气单元用于在外来压缩空气供应管线处于失效供气压力及以下时，出气单元保持导通状态，其余压力范围出气单元保持关闭状态。
优选的是，外来压缩空气供应管线的正常供气压力范围为0.86～1MPa绝对压力(abs)，外来压缩空气供应管线的失效供气压力范围为<0.68MPa绝对压力(abs)。
优选的是，与进气单元入口连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线处于正常供气压力低限及以上时，与进气单元入口连接的供气单元支路保持导通状态，其余压力范围与进气单元入口连接的供气单元支路保持关闭状态；
与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线处于失效供气压力及以下时，与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持关闭状态，其余压力范围与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持导通状态。
优选的是，进气单元包括：进气管线、设置于进气管线上的气开式截止阀，进气管线分别与供气单元、压缩空气储存单元连接，气开式截止阀与外来压缩空气供应管线连接，气开式截止阀用于根据外来压缩空气供应管线的压力，控制气开式截止阀的开关。
优选的是，进气单元还包括：设置于进气管线上的第一截止阀，第一截止阀位于气开式截止阀的下游。
优选的是，出气单元包括：出气管线、设置于出气管线上的气闭式截止阀，出气管线分别与压缩空气储存单元、耗气用户的耗气单元连接，气闭式截止阀与外来压缩空气供应管线连接，气闭式截止阀用于根据外来压缩空气供应管线的压力，控制气闭式截止阀的开关。
优选的是，出气单元还包括：设置于出气管线上的第二截止阀，第二截止阀位于气闭式截止阀的上游。
优选的是，供气单元包括的两个支路分别为第一支路、第二支路，第一支路包括：第一供气管线、设置于第一供气管线上的第一止回阀，第一供气管线的入口与外来压缩空气供应管线连接，第一供气管线的出口与进气单元入口连接；第二支路包括：第二供气管线、设置于第二供气管线上的第二止回阀，第二供气管线的入口与外来压缩空气供应管线连接，第二供气管线的出口与出气单元的出口与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接。
优选的是，所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，还包括：消音单元，与耗气用户的耗气单元的排放阀连接，消音单元用于消音。
优选的是，压缩空气储存单元为钢制压缩空气罐。
本实施例中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的有益效果如下：
1)创新的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置设计方案实现了外来压缩空气供应系统失效时压缩空气储存单元的保压功能，减小了设计压缩空气储存单元的体积，降低了设备直接采购成本，为进一步提高压缩空气储存单元的设计裕量提供了条件；
2)由于压缩空气储存单元体积的降低，节约了房间空间，优化了布置设计，带来的间接投资节约远大于压缩空气储存单元本身的投资节约，对电厂的布置优化和安全设计具有重要意义。
附图说明
图1是现有技术中的核电站用压缩空气罐的配置装置的结构示意图；
图2是本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的结构示意图。
图中：1-压缩空气罐；2-止回阀；3-截止阀；4-排放阀；5-压缩空气储存单元；6-外来压缩空气供应管线；7-第一止回阀；8-第二止回阀；9-第一截止阀；10-第二截止阀；11-气开式截止阀；12-气闭式截止阀；13-进气管线；14-出气管线；15-主蒸汽管道；16-供气管线；17-消音器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1
本实施例提供一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，包括：
压缩空气储存单元，用于储存压缩空气；
进气单元，进气单元入口与供气单元连接，进气单元出口与压缩空气储存单元连接，进气单元用于控制由供气单元向压缩空气储存单元进气的通断；
出气单元，出气单元入口与压缩空气储存单元连接，出气单元出口与耗气用户的耗气单元连接，出气单元用于控制由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气的通断；
供气单元，供气单元入口与外来压缩空气供应管线连接，供气单元包括两个支路，分别与进气单元入口、耗气用户的耗气单元连接，供气单元的两个支路分别用于控制由外来压缩空气供应管线向压缩空气储存单元、耗气用户的耗气单元供气的通断，出气单元的出口与供气单元与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接，通过进气单元、出气单元对压缩空气储存单元的入口、出口的通断控制，使得压缩空气储存单元自动保持正常供气压力，直至外来压缩空气供应管线的压力低于设定值自动改由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气。
本实施例中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的有益效果如下：
1)创新的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置设计方案实现了外来压缩空气供应系统失效时压缩空气储存单元的保压功能，减小了设计压缩空气储存单元的体积，降低了设备直接采购成本，为进一步提高压缩空气储存单元的设计裕量提供了条件；
2)由于压缩空气储存单元体积的降低，节约了房间空间，优化了布置设计，带来的间接投资节约远大于压缩空气储存单元本身的投资节约，对电厂的布置优化和安全设计具有重要意义。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，包括：
压缩空气储存单元5，用于储存保压的压缩空气；
进气单元，进气单元入口与供气单元连接，进气单元出口与压缩空气储存单元5连接，进气单元用于控制由供气单元向压缩空气储存单元5进气的通断；
出气单元，出气单元入口与压缩空气储存单元5连接，出气单元出口与耗气用户的耗气单元4连接，出气单元用于控制由压缩空气储存单元5向耗气用户的耗气单元供气的通断；
供气单元，供气单元入口与外来压缩空气供应管线6连接，供气单元包括两个支路，分别与进气单元入口、耗气用户的耗气单元连接，供气单元的两个支路分别用于控制由外来压缩空气供应管线6向压缩空气储存单元5、耗气用户的耗气单元供气的通断，出气单元的出口与供气单元与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接，通过进气单元、出气单元对压缩空气储存单元5的入口、出口的通断控制，使得压缩空气储存单元5自动保持正常供气压力，直至外来压缩空气供应管线6的压力低于设定值自动改由压缩空气储存单元5向耗气用户的耗气单元供气。
本实施例中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置自动实现压缩空气储存单元5的保压功能，提高压缩空气储存单元5的有效供气体积或缩小压缩空气储存单元5的设计容积，它不需要外界信号、动力，运行可靠性高，投资小，维护方便。
具体的，本实施例中的出气单元与耗气用户的耗气单元连接，耗气用户与主蒸汽管道15通过管线连接，投入工作时由排放阀4通过消音单元对外排放蒸汽，实现对主蒸汽管道15的泄压。具体的消音单元为消音器17。
优选的是，进气单元用于在外来压缩空气供应管线6处于正常供气压力时，进气单元保持导通状态，其余压力范围进气单元保持关闭状态；
出气单元用于在外来压缩空气供应管线6处于失效供气压力及以下时，出气单元保持导通状态，其余压力范围出气单元保持关闭状态；
优选的是，外来压缩空气供应管线6的正常供气压力范围为0.86～1MPa绝对压力(abs)，外来压缩空气供应管线6的失效供气压力范围为<0.68MPa绝对压力(abs)。
具体的，本实例中的外来压缩空气供应管线6由核电站压缩空气系统供气，设计中的运行压力为0.68MPa(abs)≤P≤1.0MPa(abs)，其中，正常供气压力运行为0.86MPa(abs)≤P≤1.0MPa(abs)，<0.68MPa(abs)时认为核电站压缩空气系统失效即为外来压缩空气供应管线的失效供气压力范围，应急供气压力范围为0.68MPa(abs)≤P<0.86MPa(abs)。
优选的是，与进气单元入口连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线6处于正常供气压力低限及以上时，与进气单元入口连接的供气单元支路保持导通状态，其余压力范围与进气单元入口连接的供气单元支路保持关闭状态；
与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线6处于失效供气压力及以下时，与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持关闭状态，其余压力范围与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持导通状态。
优选的是，进气单元包括：进气管线13、设置于进气管线13上的气开式截止阀11，进气管线13分别与供气单元、压缩空气储存单元5连接，气开式截止阀11与外来压缩空气供应管线6连接，气开式截止阀11用于根据外来压缩空气供应管线6的压力，控制气开式截止阀11的开关。
优选的是，进气单元还包括：设置于进气管线13上的第一截止阀9，第一截止阀9位于气开式截止阀11的下游。
优选的是，出气单元包括：出气管线14、设置于出气管线14上的气闭式截止阀12，出气管线14分别与压缩空气储存单元5、耗气用户的耗气单元连接，气闭式截止阀12与外来压缩空气供应管线6连接，气闭式截止阀12用于根据外来压缩空气供应管线6的压力，控制气闭式截止阀12的开关。
优选的是，出气单元还包括：设置于出气管线14上的第二截止阀10，第二截止阀10位于气闭式截止阀12的上游。
优选的是，供气单元包括的两个支路分别为第一支路、第二支路，第一支路包括：第一供气管线、设置于第一供气管线上的第一止回阀7，第一供气管线的入口与外来压缩空气供应管线6连接，第一供气管线的出口与进气单元入口连接；第二支路包括：第二供气管线16、设置于第二供气管线16上的第二止回阀8，第二供气管线16的入口与外来压缩空气供应管线6连接，第二供气管线16的出口与出气单元的出口与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接。
优选的是，所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，还包括：消音单元，与耗气用户的耗气单元的排放阀连接，消音单元用于消音。具体的，本实施例中的消音单元为消音器17。
优选的是，压缩空气储存单元5为钢制压缩空气罐。
如图2所示，具体的，本实施例中核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的进气单元、出气单元分别独立设置，进气管线13上设置常开的第一截止阀9，出气管线14上设置常开的第二截止阀10，第一截止阀9、第二截止阀10分别用于检修用，第一供气管线上设置有第一止回阀7，第二供气管线16上设置第二止回阀8，进气管线13上还设置有气开式截止阀11，出气管线14上还设置有气闭式截止阀12。气开式截止阀11为压力开关式截止阀，气闭式截止阀12为压力开关式截止阀。
气开式截止阀11、气闭式截止阀12均为带有气动执行机构的截止阀，气动执行机构根据供气压力的变化实现阀门的开启或关闭。进气管线13上的气开式截止阀11为失气关型，放气管线上的气关式截止阀为失气开型。
核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的工作方式为：
1)当外来压缩空气供应管线6的压力处于正常供气压力0.86MPa(abs)～1.0MPa(abs)时：气开式截止阀11处于打开状态，气闭式截止阀12为关闭状态，压缩空气罐充气直至达到满气，排放阀(耗气用户)4的供气来源于外来压缩空气供应管线6，不消耗压缩空气罐内的压缩空气；
2)当外来压缩空气供应管线6的供气压力0.68MPa(abs)≤P<0.86MPa(abs)时，气开式截止阀11关闭，气闭式截止阀12保持关闭状态，排放阀(耗气用户)4的供气仍来源于外来压缩空气供应管线6，压缩空气罐处于保压的备用状态；
3)当外来压缩空气供应管线6的压力<0.68MPa(abs)时(外来压缩空气供应管线6供气完全失去)，气开式截止阀11保持关闭，气闭式截止阀12打开，排放阀(耗气用户)4的供气来源于压缩空气储存单元5，压缩空气储存单元5处于放气的运行状态，且进气管线13、第二供气管线16分别由第一止回阀7、第二止回阀8与外来压缩空气供应管线6隔离。
4)气开式截止阀11、气闭式截止阀12的开启和关闭是由其气动执行机构的供气压力决定的，不同于一般气动阀门气动执行机构的充、放气(阀门开、关)由电磁阀或者电气转换器控制，本实施例中的气开式截止阀11、气闭式截止阀12的气动执行机构供气管和放气管为同一根管(双向)，供气由外来压缩空气供应管线6提供。气开式截止阀11设计为气开式(失气关)，开启压力设计为0.86MPa(abs)，当且仅当外来压缩空气管线管线6的压力≥0.86MPa(abs)时阀门开启，低于0.86MPa(abs)时由弹簧力使阀门关闭；气闭式截止阀12设计为气关式(失气开)，关闭压力设计为0.68MPa(abs)，当第二供气管线16压力≥0.68MPa(abs)时阀门处于关闭，当且仅当压力<0.68MPa(abs)时阀门开启由弹簧力使阀门开启。
本实施例中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的有益效果如下：
1)创新性的为压缩空气罐配置了压力开关式截止阀，实现了压缩空气罐的保压功能；
2)压力开关式截止阀无需外配仪控信号等控制接口，完全由压缩空气的压力变化控制阀门开、关，完全的机械结构设计，接口少，可靠性高；
3)创新的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置设计方案减小了设计压缩空气储存单元5的体积，降低了设备直接采购成本，为进一步提高压缩空气储存单元5的设计裕量提供了条件；
4)由于压缩空气储存单元5体积的降低，节约了房间空间，优化了布置设计，带来的间接投资节约远大于压缩空气储存单元5本身的投资节约，对电厂的布置优化和安全设计具有重要意义。
对比例1
如图1所示，本对比例中的常规的核电站用压缩空气罐的配置中，排放阀(耗气用户)4执行机构的工作压力按0.45MPa(abs)考虑，压缩空气罐1为排放阀(耗气用户)4供气时通过排放阀4自带减压阀降压后进入气动执行机构，该压缩空气的放气过程为等温膨胀放气过程。
等温膨胀放气过程为：
PV＝const (1)
所以常规压缩空气罐的配置方法则有：
P1V1＝P2(ΔV+V1) (2)
其中：
P1：压缩空气罐放气起始压力，0.68MPa(abs)
P2：气动头工作压力，0.45MPa(abs)
V1：压缩空气罐的容积，7.5m3
ΔV：有效供气容积
同样，按照本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的配置方法则有：
P′1V′1＝P2(ΔV′+V′1) (3)
P′1：本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的压缩空气罐放气起始压力，0.86MPa(abs)
P2：气动头工作压力，0.45MPa(abs)
Δ′1：本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的压缩空气罐的容积
ΔV′：本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置的压缩空气罐有效供气容积
采用相同的有效供气容积进行比较，即令：
ΔV′＝ΔV (4)
结合式子(2)(3)可以得出：
Figure BDA0003406815170000111
得到：
Figure BDA0003406815170000112
即：采用本发明实施例2中的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置后，压缩空气罐的设计容积仅为常规配置方法的压缩空气罐的56.1％，实施例2中的设计容积减小了近一半。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，包括：
压缩空气储存单元，用于储存压缩空气；
进气单元，进气单元入口与供气单元连接，进气单元出口与压缩空气储存单元连接，进气单元用于控制由供气单元向压缩空气储存单元进气的通断；
出气单元，出气单元入口与压缩空气储存单元连接，出气单元出口与耗气用户的耗气单元连接，出气单元用于控制由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气的通断；
供气单元，供气单元入口与外来压缩空气供应管线连接，供气单元包括两个支路，分别与进气单元入口、耗气用户的耗气单元连接，供气单元的两个支路分别用于控制由外来压缩空气供应管线向压缩空气储存单元、耗气用户的耗气单元供气的通断，出气单元的出口与供气单元与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接，通过进气单元、出气单元对压缩空气储存单元的入口、出口的通断控制，使得压缩空气储存单元自动保持正常供气压力，直至外来压缩空气供应管线的压力低于设定值自动改由压缩空气储存单元向耗气用户的耗气单元供气。
2.根据权利要求1所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，进气单元用于在外来压缩空气供应管线处于正常供气压力时，进气单元保持导通状态，其余压力范围进气单元保持关闭状态；
出气单元用于在外来压缩空气供应管线处于失效供气压力及以下时，出气单元保持导通状态，其余压力范围出气单元保持关闭状态。
3.根据权利要求2所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，外来压缩空气供应管线的正常供气压力范围为0.86～1M Pa绝对压力，外来压缩空气供应管线的失效供气压力范围为<0.68MPa绝对压力。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，
与进气单元入口连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线处于正常供气压力低限及以上时，与进气单元入口连接的供气单元支路保持导通状态，其余压力范围与进气单元入口连接的供气单元支路保持关闭状态；
与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路用于在外来压缩空气供应管线处于失效供气压力及以下时，与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持关闭状态，其余压力范围与耗气用户的耗气单元连接的供气单元支路保持导通状态。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，进气单元包括：进气管线、设置于进气管线上的气开式截止阀，进气管线分别与供气单元、压缩空气储存单元连接，气开式截止阀与外来压缩空气供应管线连接，气开式截止阀用于根据外来压缩空气供应管线的压力，控制气开式截止阀的开关。
6.根据权利要求5所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，进气单元还包括：设置于进气管线上的第一截止阀，第一截止阀位于气开式截止阀的下游。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，出气单元包括：出气管线、设置于出气管线上的气闭式截止阀，出气管线分别与压缩空气储存单元、耗气用户的耗气单元连接，气闭式截止阀与外来压缩空气供应管线连接，气闭式截止阀用于根据外来压缩空气供应管线的压力，控制气闭式截止阀的开关。
8.根据权利要求7所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，出气单元还包括：设置于出气管线上的第二截止阀，第二截止阀位于气闭式截止阀的上游。
9.根据权利要求1～3、6、8任意一项所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，供气单元包括的两个支路分别为第一支路、第二支路，第一支路包括：第一供气管线、设置于第一供气管线上的第一止回阀，第一供气管线的入口与外来压缩空气供应管线连接，第一供气管线的出口与进气单元入口连接；第二支路包括：第二供气管线、设置于第二供气管线上的第二止回阀，第二供气管线的入口与外来压缩空气供应管线连接，第二供气管线的出口与出气单元的出口与耗气用户的耗气单元之间的连接管线连接。
10.根据权利要求1～3、6、8任意一项所述的核电站用保压型压缩空气储存与供应装置，其特征在于，还包括：消音单元，与耗气用户的耗气单元的排放阀连接，消音单元用于消音。
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