CN114235659B - 核岛水过滤器滤芯性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核岛水过滤器滤芯性能测试系统，可实现滤芯的流量压差特性、清洁度、耐高温性能测试，系统包括试验水箱、以及两端分别连接至试验水箱的实验回路；实验回路包括并联的第一回路、第二回路，第一回路的两端、第二回路的两端分别连接至试验水箱；第一回路上设有第一泵组、以及供待测滤芯安装的第一安装座；第二回路上设有第二泵组、以及供待测滤芯安装的第二安装座；第一泵组为变频试验泵组，第二泵组为定频试验泵组；第一回路上还设有位于第一泵组下游的三通，三通连接至第二回路上第二泵组的下游，以将经第一泵组流出的液体分流到第二回路；第一安装座的下游、以及第二安装座的下游设有旁管，旁管上设有供滤膜安装的第三安装座。
Description
技术领域
本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核岛水过滤器滤芯性能测试系统。
背景技术
核电站用核岛水过滤器滤芯主要用来去除以胶体形式存在于水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物，是保证核电站稳定运行的重要设备。目前，我国商业运行的压水堆核电站核岛水过滤器滤芯均为进口，为打破国外垄断因而开展了核岛水过滤器滤芯研发，而流量压差特性、清洁度、耐高温性是核岛水过滤器滤芯研发中核心性能参数，在研发过程中需要对滤芯的流量压差特性、清洁度、耐高温性进行反复测试，以保障研发滤芯的性能质量。
国内目前无能够模拟实现核电站全流量范围内核岛水过滤器滤芯流量压差特性、清洁度、耐高温性的试验台架，从而导致多种尺寸规格型号的水滤芯性能无法测试。对于核岛水过滤器滤芯而言，其使用工况流量大且流量范围宽(4m3/h-70m3/h)，介质为水。
现有技术仅有针对液压传动油滤芯测试的流量压差系统、耐高温系统，每隔系统实现一项测试。目前无专门用于核岛水过滤器滤芯流量压差、耐高温、清洁度的试验系统，更没有可以同时实现流量压差特性、清洁度、耐高温性能试验的系统，因而需要设计一款能够模拟实现核电站全流量工况且试验介质为水的滤芯流量压差特性、清洁度、耐高温性能测试试验系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核岛水过滤器滤芯性能测试系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核岛水过滤器滤芯性能测试系统，包括试验水箱、以及两端分别连接至所述试验水箱的实验回路；
所述实验回路包括并联的第一回路、第二回路，所述第一回路的两端、第二回路的两端分别连接至所述试验水箱；
所述第一回路上设有第一泵组、以及供待测滤芯安装的第一安装座；
所述第二回路上设有第二泵组、以及供待测滤芯安装的第二安装座；
所述第一泵组为变频试验泵组，所述第二泵组为定频试验泵组；
所述第一回路上还设有位于所述第一泵组下游的三通，所述三通连接至所述第二回路上所述第二泵组的下游，以将经所述第一泵组流出的液体分流到所述第二回路；
所述第一安装座的下游、以及所述第二安装座的下游还分别设有旁管，所述旁管上分别设有供滤膜安装的第三安装座。
优选地，所述第一回路还设有位于所述第一泵组和所述三通之间的第一净化过滤器，所述第二回路还设有位于所述第二泵组和所述三通与所述第二回路连接位置之间的第二净化过滤器。
优选地，所述第二回路上在所述第二净化过滤器和所述三通与所述第二回路连接位置之间设有单向阀。
优选地，所述实验回路还包括分别设置在所述第一回路、第二回路上的第一流量计、第二流量计，以分别测量流向所述第一安装座、第二安装座的流量。
优选地，所述第一安装座的上下游分别设有第一取样阀，以分别对所述第一安装座中的滤芯过滤前后的液体进行取样，所述第二安装座的上下游分别设有第二取样阀，以分别对所述第二安装座中的滤芯过滤前后的液体进行取样。
优选地，所述第一安装座的上下游之间、以及所述第二安装座的上下游之间分别设有压力变送器。
优选地，所述第一安装座、第二安装座与所述试验水箱之间还设有导液泵，以供所述第一安装座、第二安装座排液。
优选地，所述实验回路与所述试验水箱连接的一端设有第一电动调节阀，所述第一泵组的出口还设有与所述试验水箱连通的回流管，所述回流管上设有第二电动调节阀。
优选地，所述测试系统还包括用于对所述试验水箱内的液体加热的加热装置、用于测量所述试验水箱内的液体液位的液位检测装置、以及用于感测所述试验水箱内的液体温度的温度检测装置。
优选地，所述测试系统还包括用于对所述试验水箱内的液体制冷的制冷模组。
实施本发明的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，具有以下有益效果：本发明设计采用定频泵和变频泵并联，在变频泵出口设置回流回路，通过定频、变频、旁路调节组合，实现检测试验在不同流量下所需的紊流状态，可以覆盖核电站核岛水过滤器滤芯全流量工况的试验流量，可以模拟实现核电站全流量工况下核岛水过滤器滤芯流量压差特性、清洁度、耐高温性测试的试验系统。
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是本发明实施例中的核岛水过滤器滤芯性能测试系统原理示意图。
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，本发明一个优选实施例中的核岛水过滤器滤芯性能测试系统包括试验水箱1、以及两端分别连接至试验水箱1的实验回路2，试验水箱1内的液体的温度可以根据需要调节。
进一步地，实验回路2包括并联的第一回路21、第二回路22，第一回路21的两端、第二回路22的两端分别连接至试验水箱1。
第一回路21上设有第一泵组211、以及供待测滤芯安装的第一安装座212；第二回路22上设有第二泵组221、以及供待测滤芯安装的第二安装座222。进一步地，第一泵组211为变频试验泵组，第二泵组221为定频试验泵组。
进一步地，第一泵组211、第二泵组221采用立式多级离心泵，第一泵组211为变频泵，第二泵组221为恒定流量泵。第一泵组211满足中、小流量试验，大流量试验采用双泵并联。
第一回路21上还设有位于第一泵组211下游的三通213，三通213连接至第二回路22上第二泵组221的下游，以将经第一泵组211流出的液体分流到第二回路22。三通213为电动三通阀，采用T型电动三通球阀，用于第一泵组211出口小流量管路和中、大流量管路之间的切换。
优选地，第一安装座212的下游、以及第二安装座222的下游还分别设有旁管23，旁管23上分别设有供滤膜安装的第三安装座231，进一步地，为了节约成本，两旁管也可共用，让两第三安装座231接入到同一根旁管23。第三安装座231安装滤膜后作为管路滤膜过滤器，进一步地，管路滤膜过滤器采用平均孔径为≤0.8μm滤膜，上进下出安装滤膜。
本发明创新性的对核岛水过滤器滤芯流量压差特性试验、清洁度试验、耐高温性能试验进行了集成设计，实现了用一个系统完成3三项试验。
本发明解决了现有产品中无法模拟核电站全流量工况进行试验的缺点，实现了覆盖核电站全流量范围的核岛水过滤器滤芯流量压差特性、清洁度、耐高温性能检测，可检测流量范围为：4m3/h-70m3/h的核岛水过滤器滤芯。
本发明设计采用定频泵和变频泵并联，在变频泵出口设置回流回路的设计。通过定频、变频、旁路调节组合方法，实现检测试验在不同流量下所需的紊流状态，该设计可以覆盖核电站核岛水过滤器滤芯全流量工况的试验流量。实现了试验流量的连续可调，能够实现小流量(4～12m3/h)、中流量(12～45m3/h)、大流量(45～90m3/h)三种试验工况下的紊流状态试验，检测全流量工况流量范围的核岛水过滤器滤芯。
第一安装座212、第二安装座222上的滤芯可更换，可整体拆卸更换待测组件，第一安装座212、第二安装座222可通过软连接至回路中，可实现同一台位检测多种尺寸规格的过滤器。
核岛水过滤器滤芯性能测试系统可以用于模拟实现核电站全流量工况下核岛水过滤器滤芯流量压差特性、清洁度、耐高温性测试的试验系统。
第一回路21还设有位于第一泵组211和三通213之间的第一净化过滤器214，第二回路22还设有位于第二泵组221和三通213与第二回路22连接位置之间的第二净化过滤器223。净化过滤器采用多芯不锈钢净化过滤器，过滤精度不高于待测过滤器过滤精度的1/5，且精度≤0.1μm。
第二回路22上在第二净化过滤器223和三通213与第二回路22连接位置之间设有单向阀224，防止回流向第二净化过滤器223、第二泵组221。
实验回路2还包括分别设置在第一回路21、第二回路22上的第一流量计215、第二流量计225，以分别测量流向第一安装座212、第二安装座222的流量。优选地，流量计采用质量流量计。进一步地，在一些实施例中，第一安装座212、第二安装座222的上游分别设有进出口阀24。
优选地，在第一安装座212的上下游分别设有第一取样阀216，以分别对第一安装座212中的滤芯过滤前后的液体进行取样，第二安装座222的上下游分别设有第二取样阀226，以分别对第二安装座222中的滤芯过滤前后的液体进行取样。
根据核电厂设备有清洁度要求的特点，开创性提出了过滤器清洁度检测的系统回路，提出了在第一安装座212、第二安装座222上/下游设计有取样阀取样收集，在第一安装座212、第二安装座222下游设计有供管道滤膜安装的第三安装座231，利用第三安装座231中的滤膜截留收集，可实现核岛水过滤器滤芯测试时杂质截留收集和取样收集两种检测方式。
第一安装座212的上下游之间、以及第二安装座222的上下游之间分别设有压力变送器25和压差变送器26，以检测上下游之间的压差。
第一安装座212、第二安装座222与试验水箱1之间还设有导液泵27，以供第一安装座212、第二安装座222排液。导液泵27用于将被测的第一安装座212、第二安装座222壳体与管路中的液体排出。由于大流量被试产品与试验管路，在试验结束时会留存大量的试验液体，设计使用排水泵排放会更加方便。
实验回路2与试验水箱1连接的一端设有第一电动调节阀28，第一泵组211的出口还设有与试验水箱1连通的回流管29，回流管29上设有第二电动调节阀291，电动调节阀控制回路按设定流量运行。
在一些实施例中，测试系统还包括用于对试验水箱1内的液体加热的加热装置3、用于测量试验水箱1内的液体液位的液位检测装置4、以及用于感测试验水箱1内的液体温度的温度检测装置5。
测试系统还包括用于对试验水箱1内的液体制冷的制冷模组6，用于试验过程中试验水温的平衡，其安装于试验台架外围，为整个试验台架提供冷却水，以和加热装置3共同作用，将试验水箱1内的液体的温度控制在设定的范围内。
试验水箱1罐体采用双层隔热结构，上部为圆柱结构，底部采用锥形设计，锥角为不大于90°，试验水箱1有效容积不小于试验最大每分钟流量的三分之一，且满足试验回路介质一次充装量并有裕量。
加热装置3采用电加热管加热器，用于对试验水箱1内的水进行加热升温，设计最高加热水温为95℃。
根据被测试滤芯流量分三种试验管路：
小流量(4～12m3/h)滤芯试验回路流程为：试验水箱1→第一泵组211→三通213→第一流量计215→进出口阀24→第一安装座212→第三安装座231→试验水箱1。
中流量(12～45m3/h)滤芯试验回路流程为：试验水箱1→第一泵组211→三通213→第二流量计225→进出口阀24→第二安装座222→第三安装座231→试验水箱1。
大流量(45～90m3/h)滤芯试验回路流程为：试验水箱1→第一泵组211、第二泵组221通过三通213实现双泵并联→第二流量计225→进出口阀24→第二安装座222→第三安装座231→试验水箱1。
在试验开始前，为试验水箱1注入清水，试验水箱1达到所需液位后停止供水。
介质净化，通过试验泵组第一泵组211和第二电动调节阀291控制系统按设定流量运行，通过净化过滤器对试验水箱1中的清水进行净化，并通过制冷模组6和加热装置3，使试验水箱1内的液体介质温度稳定在(23±2)℃。
待水质洁净度和温度达到试验要求后，开展试验。
流量压差特性试验：
1.将不含过滤元件的第一安装座212、第二安装座222和不含滤膜的第三安装座231安装好，开启第一泵组211、第二泵组221，通过电动三通213和第二电动调节阀291将流量设置为待测滤芯额定流量的120％。通过制冷模组6和加热装置3，使介质温度稳定在(23±2)℃。保持第一安装座212、第二安装座222处压力变送器25读数稳定。
2.通过第一泵组211、第二泵组221、电动三通213和第二电动调节阀291将试验回路流量调整到额定流量的20％，通过压力变送器25记录第一安装座212、第二安装座222入口压力p1和出口压力p2，通过压差变送器26记录压差Δp，通过温度传感器记录试验水箱1内水的温度值。
3.把流量值逐步提高，每次提高量为额定流量的20％，重复第2步的操作步骤，直到流量达到额定流量的120％。
4.将充分浸湿的过滤元件安装到第一安装座212、第二安装座222中，启动第一泵组211、第二泵组221让回路流动几分钟，确保回路设备完全浸湿。
5.重复第2步和第3步操作步骤。
6.通过第一泵组211、第二泵组221、第二电动调节阀291调整试验回路流量到额定流量的40％，然后20％，通过压力变送器25记录第一安装座212、第二安装座222入口压力p1和出口压力p2，通过压差变送器26记录压差Δp，通过温度传感器记录温度值。
7.试验结束，关闭第一泵组211、第二泵组221，开启导液泵27，将第一安装座212、第二安装座222及相连管道中的介质排出到试验水箱1中。
清洁度试验：
1.将不含过滤元件的第一安装座212、第二安装座222和不含滤膜的第三安装座231安装好，开启第一泵组211、第二泵组221，通过电动三通213和第二电动调节阀291将流量设置为待测滤芯额定流量。保持第一安装座212、第二安装座222处压力变送器25读数稳定，冲洗回路。
2.将过滤元件安装到第一安装座212、第二安装座222中，将滤膜安装到第三安装座231中。
3.开启第一泵组211、第二泵组221，按待测滤芯产品额定流量运行，通过取样阀对第一安装座212、第二安装座222进/出口取样，每隔1min取样1次，每次取样量不小于1000毫升，总共取样不少于10次。
4.试验结束，关闭第一泵组211、第二泵组221，取出第一安装座212、第二安装座222中的滤膜后，开启导液泵27，将第一安装座212、第二安装座222及相连管道中的介质排出到试验水箱1中。
5.真空条件下采用平均孔径为0.8微米的网状膜过滤步骤3中样品。
6.通过显微计数记录第4步和第5步中滤膜上的颗粒和纤维数。颗粒和纤维数不超过数量限值，则清洁度合格。
耐高温试验：
1.将不含过滤元件的第一安装座212、第二安装座222和不含滤膜的第三安装座231安装好，开启第一泵组211、第二泵组221，通过电动三通213和第二电动调节阀291将流量设置为待测滤芯额定流量，通过净化过滤器冲洗回路。
2.通过第一安装座212、第二安装座222后取样阀进行取样，直到样品浊度测定法测得的洁净度满足试验要求。
3.将过滤元件安装在第一安装座212、第二安装座222中，通过第一泵组211和第二电动调节阀291，调节流量到待测滤芯产品的额定流量。
4.通过加热装置3，按升温速度不超过每分钟5℃，将试验回路介质温度调整到规定的测试温度下。
5.保持流量和温度不变，持续运行6小时。
6.试验结束，关闭第一泵组211、第二泵组221，开启导液泵27，将第一安装座212、第二安装座222及相连管道中的介质排出到试验水箱1中。
7.待冷却到室温后，取出过滤元件。
8.目视检查过滤元件及其密封件是否受损。并检测该过滤元件是否能通过完整性试验。若目视检查无受损，且能通过完整性试验检测，则耐高温合格。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
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 (7)
1.一种核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，包括试验水箱（1）、以及两端分别连接至所述试验水箱（1）的实验回路（2）；
所述实验回路（2）包括并联的第一回路（21）、第二回路（22），以及分别设置在所述第一回路（21）、第二回路（22）上的第一流量计（215）、第二流量计（225），所述第一回路（21）的两端、第二回路（22）的两端分别连接至所述试验水箱（1）；
所述第一回路（21）上设有第一泵组（211）、以及供待测滤芯安装的第一安装座（212），所述第一安装座（212）的上下游分别设有第一取样阀（216），以分别对所述第一安装座（212）中的滤芯过滤前后的液体进行取样，所述第一流量计（215）测量流向所述第一安装座（212）的流量；
所述第二回路（22）上设有第二泵组（221）、以及供待测滤芯安装的第二安装座（222），所述第二安装座（222）的上下游分别设有第二取样阀（226），以分别对所述第二安装座（222）中的滤芯过滤前后的液体进行取样，所述第二流量计（225）测量流向所述第二安装座（222）的流量；
所述第一泵组（211）为变频试验泵组，所述第二泵组（221）为定频试验泵组；
所述第一回路（21）上还设有位于所述第一泵组（211）下游的三通（213），所述三通（213）连接至所述第二回路（22）上所述第二泵组（221）的下游，以将经所述第一泵组（211）流出的液体分流到所述第二回路（22）；
所述第一安装座（212）的下游、以及所述第二安装座（222）的下游还分别设有旁管（23），所述旁管（23）上分别设有供滤膜安装的第三安装座（231）；
所述测试系统还包括用于对所述试验水箱（1）内的液体加热的加热装置（3）、用于测量所述试验水箱（1）内的液体液位的液位检测装置（4）、以及用于感测所述试验水箱（1）内的液体温度的温度检测装置（5）。
2.根据权利要求1所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述第一回路（21）还设有位于所述第一泵组（211）和所述三通（213）之间的第一净化过滤器（214），所述第二回路（22）还设有位于所述第二泵组（221）和所述三通（213）与所述第二回路（22）连接位置之间的第二净化过滤器（223）。
3.根据权利要求2所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述第二回路（22）上在所述第二净化过滤器（223）和所述三通（213）与所述第二回路（22）连接位置之间设有单向阀（224）。
4.根据权利要求1所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述第一安装座（212）的上下游之间、以及所述第二安装座（222）的上下游之间分别设有压力变送器（25）。
5.根据权利要求1所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述第一安装座（212）、第二安装座（222）与所述试验水箱（1）之间还设有导液泵（27），以供所述第一安装座（212）、第二安装座（222）排液。
6.根据权利要求1所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述实验回路（2）与所述试验水箱（1）连接的一端设有第一电动调节阀（28），所述第一泵组（211）的出口还设有与所述试验水箱（1）连通的回流管（29），所述回流管（29）上设有第二电动调节阀（291）。
7.根据权利要求1所述的核岛水过滤器滤芯性能测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括用于对所述试验水箱（1）内的液体制冷的制冷模组（6）。
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