CN114414277B - 一种浸没试验系统装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浸没试验系统装置及试验方法，所述的系统装置包括浸没仓、压力调节单元、第一加热单元、第二加热单元以及控制单元，所述的压力调节单元连接所述的浸没仓，所述的第一加热单元设置于所述浸没仓的外壁，所述的第二加热单元设置于所述浸没仓的底部，所述的控制单元分别电性连接所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元。本发明结构简单，投入小，解决了加热冲击及不稳定的问题，并实现了浸没仓体积扩大的同时保证系统的均匀性及稳定性。

Description

一种浸没试验系统装置及试验方法

技术领域

本发明属于浸没试验技术领域，涉及设备的浸没试验，尤其涉及一种浸没试验系统装置及试验方法。

背景技术

设备鉴定(EQ)用于建立并保持证据以证明核安全相关设备设计寿期内在各种正常、预期运行事件以及事故工况下，能可靠地履行设计所要求的安全功能。设备鉴定可以看作是对产品设计、选材和制造工艺流程等环节的一种验证过程。三代核电设计时，考虑一回路在发生大破口事故(LOCA)后，部分冷却水快速流出变成蒸汽，导致核电厂内部分厂房温度、压力急剧升高，同时其余冷却水在一定的时间内将部分安装位置较低的设备逐渐淹没。根据鉴定要求，部分设备需要经历浸没试验，来证明在淹没后规定的时间内(最长达一年)能够执行其安全功能。

目前，浸没试验系统主要采用蒸汽加热的方式，即通过持续不间断输入饱和或过热蒸汽保证温度，而蒸汽发生系统投入大且维护成本高，所以浸没装置通常与其它试验系统共用蒸汽源，所以容易出现汽流不稳定造成浸没溶液温度波动，且高温蒸汽引起的紊态流动容易造成设备的额外不利损伤。此外，现有浸没系统试验仓体积较小无法实现多设备或者大设备进行试验，如果按同样机理扩大试验仓规模，将会引起内部温度分布均匀性差的问题，不满足试验需要。同时现有浸没试验系统无法实现自动调温调压的功能，在长时间浸没试验的情况下，会增加人因失误造成试验失败的风险，同时对人员和资源造成极大的压力和浪费。

CN101726563A提供了一种试验设备，包括：容器、用于车辆部件的设置在该容器中的流体；支撑件，所述支撑件至少部分地设置在容器内且至少部分地沉浸在流体中；多个密封件试样，所述多个密封件试样由对应于车辆部件的预定密封材料制成，其中，所述多个密封件试样设置成由所述支撑件支撑，且沉浸在所述流体中；和用于容器的空气供给源，所述空气供给源使得容器内的流体充气。

CN103383340A公开了原油油船货油舱涂层浸没试验装置，所述的装置包含恒温水浴箱和安置于恒温水浴箱内的冷凝回流式浸没试验容器，浸没试验容器内装有试验溶液；浸没试验容器由玻璃容器和玻璃上盖构成；玻璃容器的顶部安置有一个用于吊挂试验样板的悬垂挂架；玻璃上盖设有一与冷凝回流管底端连通的开口；冷凝回流管的顶端为排气口，冷凝回流管的管壁外均匀缠绕有与水冷机组相接的冷却水管。

浸没试验通常是设备鉴定的最后一个考核环节，考核结果直接决定该设备是否能够通过鉴定并给核电厂供货，且各方已付出巨大的时间和财务成本，所以试验至关重要，鉴于此，需要一套新的适用于核级设备鉴定的浸没试验系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种浸没试验系统装置及试验方法，结构简单，投入小，解决了现有系统存在的加热冲击及不稳定的问题，并实现了浸没仓体积扩大的同时保证系统的均匀性及稳定性，可以完全满足三代核电站浸没试验要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种浸没试验系统装置，所述的系统装置包括浸没仓、压力调节单元、第一加热单元、第二加热单元以及控制单元，所述的压力调节单元连接所述的浸没仓，所述的第一加热单元设置于所述浸没仓的外壁，所述的第二加热单元设置于所述浸没仓的底部，所述的控制单元分别电性连接所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元；

所述的浸没仓内放置待测设备并注入浸没溶液，控制单元电性控制所述的压力调节单元对所述浸没仓内的压力进行调节，所述的控制单元电性控制第一加热单元和/或第二加热单元进行加热，使得浸没仓内的浸没溶液自动循环。

本发明提供的一种浸没试验系统装置，采用冗余性+多样性的设计，保证系统可靠性，通过控制单元实现自动控制，具有投入小、加热稳定和易控制的优点，避免了紊流冲击，降低了维护成本低；实现自动控制压缩空气自动注入或蒸汽排出以保证压力稳定；系统装置结构简单、投入小，解决了现有系统存在的加热冲击及不稳定的问题，并实现了浸没仓体积扩大的同时保证系统的均匀性及稳定性，可以完全满足三代核电站浸没试验要求。

需要说明的是，本发明提供的浸没试验系统装置，可满足大尺寸设备测试的需要，同时保证了模拟的环境更符合核级设备鉴定浸没试验要求，避免了对设备的不利损伤，增强了系统装置的稳定性，降低了成本投入。本发明的系统装置可满足核级设备鉴定浸没试验的要求，适用性广泛，可用于模拟核电厂发生设计基准事故时的水淹工况。

作为本发明一个优选技术方案，所述浸没仓的外壁设置有液位测量元件，所述的浸没仓内设置有至少一个测压元件与至少一个测温元件。

优选地，所述的浸没仓内设置至少一层试验腔室，所述的至少一层试验腔室内分别独立地设置至少一个测压元件与至少一个测温元件。

优选地，所述浸没仓的顶部设置泄压阀。

优选地，所述的浸没仓为立式压力容器。

优选地，所述浸没仓的直径为1～3m，例如可以是1m、1.2m、1.5m、2m、2.2m、2.5m、2.8m或3m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述浸没仓的高度为1.5～3.5m，例如可以是1.5m、2m、2.2m、2.5m、2.8m、3m、3.2m或3.5m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述浸没仓的底部设置有进气口，所述浸没仓的顶部设置有出汽口，所述的进气口与出汽口分别连接所述的压力调节单元。

作为本发明一个优选技术方案，所述的压力调节单元包括进气模块与出汽模块，所述的进气模块连接所述浸没仓的底部，所述的出汽模块连接所述浸没仓的顶部，所述的进气模块与出汽模块分别电性连接所述的控制单元。

优选地，所述的进气模块包括依次连接的空气源储罐、进气管道与回流管道，所述的进气管道连接所述浸没仓的进气口，所述的进气管道上沿气体流动方向依次设置有第一电动调节阀与第一电动截止阀，所述的第一电动调节阀电性连接所述的控制单元，所述的回流管道伸入浸没仓内，并延伸至所述浸没仓的顶部；

优选地，所述的进气管道还设置有第一手动阀与第二手动阀，所述的第一手动阀位于空气源储罐与第一电动调节阀之间的管段，所述的第二手动阀位于第一电动截止阀与浸没仓之间的管段。

优选地，所述的出汽模块包括排汽管道，所述的排汽管道连接所述浸没仓的出汽口，所述的排汽管道上沿气体流动方向依次设置有第二电动截止阀与第二电动调节阀，所述的第二电动调节阀电性连接所述的控制单元；

优选地，所述排汽管道上还设置有第三手动阀，所述的第三手动阀位于浸没仓与第二电动截止阀之间的管段。

作为本发明一个优选技术方案，所述的第一加热单元包括至少一组第一加热组件与第一管道，所述的至少一组第一加热组件与第一管道分散设置于所述浸没仓的外壁，所述的第一加热组件通过第一管道与所述的浸没仓循环连接，所述的第一加热组件电性连接所述的控制单元。

优选地，所述至少一个第一加热组件与第一管道悬挂设置于所述浸没仓的外壁。

优选地，所述的第一加热组件与所述的第一管道进行法兰连接。

优选地，所述的第二加热单元包括至少一个第二加热组件，所述的至少一个第二加热组件分散设置于所述浸没仓的底部，所述的第二加热组件伸入所述的浸没仓内，所述的第二加热组件电性连接所述的控制单元。

需要说明的是，本发明对于第一加热组件与第二加热组件的型号和规格等不作具体要求或特殊限定，示例性地，第一加热组件与第二加热组件独立地采用电加热器，当然可以理解的是能够实现加热浸没溶液的其他样式的加热装置同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的加热装置同样可以用于本发明中。

作为本发明一个优选技术方案，所述的系统装置还包括强制循环单元，所述的强制循环单元包括循环泵与第二管道，所述的循环泵通过第二管道循环连接所述的浸没仓。

优选地，所述第二管道的一端连接浸没仓底部，另一端连接浸没仓的上方，所述的循环泵抽取浸没仓底部的浸没溶液，并由第二管道输送至浸没仓的上方。

作为本发明一个优选技术方案，所述的系统装置还包括加药及注水单元，所述的加药及注水单元包括加药模块、注水模块与第三管道，所述的加药模块通过第三管道连接所述的浸没仓，所述的第三管道外接支管，所述的支管连接所述的注水模块。

作为本发明一个优选技术方案，所述的控制单元包括数控模块与存储模块，所述的存储模块用于数据采集与分析，所述的存储模块采集温度信息与压力信息并传输至数控模块，所述的数控模块反馈控制所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元。

优选地，所述的存储模块包括温度传感组件与压力传感组件，所述的温度传感组件分别电性连接所述的第一加热单元与第二加热单元，所述的压力传感组件分别电性连接所述的进气模块与出汽模块。

需要说明的是，本发明中压力传感组件采集浸没仓内的压力信息并传送至存储模块，存储模块将压力信息传送至数控模块，所述的数控模块反馈控制压力调节单元进行压力调节，温度传感组件采集浸没仓内的温度信息并传送至存储模块，存储模块分别将温度信息传送至数控模块，数控模块反馈控制第一加热单元或第二加热单元进行加热。

第二方面，本发明提供了一种浸没试验方法，所述的浸没试验方法采用第一方面所述的浸没试验系统装置进行浸没试验，所述的浸没试验方法包括：

将待测设备置于浸没仓内，并向浸没仓内注入浸没溶液，采用第一加热单元与第二加热单元加热至预设值，随后控制单元自动控制所述的压力调节单元对所述浸没仓进行压力调节，并自动控制第一加热单元和/或第二加热单元进行加热，使得所述浸没仓内的浸没溶液自动循环。

作为本发明一个优选技术方案，所述的浸没试验方法具体包括以下步骤：

(Ⅰ)将待测设备置于浸没仓内，计算浸没溶液的浓度与液位，利用加药及注水单元向浸没仓中注入浸没溶液至目标液位；

(Ⅱ)手动控制第一加热单元与第二加热单元加热至预设值，随后控制单元的存储模块根据温度传感组件中的温度信息，反馈控制第一加热组件和/或第二加热组件进行加热，使得所述浸没仓内的浸没溶液自动循环；

(Ⅲ)进气模块向浸没仓内通入空气，存储模块根据压力传感组件的压力信号，反馈控制进气模块和/或出汽模块，以保持浸没仓内的压力；

(Ⅳ)试验结束后，对待测设备进行检查或拆件。

作为本发明一个优选技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述的注入浸没溶液包括：利用注水模块向浸没仓内注入水，进行加热，随后再采用加药模块向浸没仓内注入药剂至目标液位。

优选地，所述初始加热水的温度为50～70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、63℃、65℃或70℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述注入药剂前对药剂进行加热，加热后的药剂温度为50～70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、63℃、65℃或70℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的药剂包括硼酸、磷酸三钠或氢氧化钠中的任一种或至少两种的组合。

优选地，步骤(Ⅱ)中，当存储模块控制第一加热组件进行加热时，浸没溶液自动流入第一管道中，经加热后再回流至浸没仓内进行循环流动，当存储模块控制第二加热组件进行加热时，浸没溶液在浸没仓内进行自循环。

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述的反馈控制进气模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制进气模块的进气量。

优选地，步骤(Ⅲ)中，所述的反馈控制出汽模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制出汽模块进行排汽和/或控制出汽模块的排汽量。

优选地，所述的浸没试验方法还包括：采用强制循环单元内的循环泵将浸没仓底部的浸没溶液抽出，并由第二管道输送至浸没仓的上方，使得浸没溶液的强制循环流动。

所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种浸没试验系统装置及试验方法，通过控制单元实现自动控制，具有投入小、加热稳定和易控制的优点，避免了紊流冲击，降低了维护成本低；实现自动控制压缩空气自动注入或蒸汽排出以保证压力稳定；系统装置结构简单、投入小，解决了现有系统存在的加热冲击及不稳定的问题，并在扩大了浸没仓体积的同时保证系统的均匀性及稳定性，可以完全满足三代核电站浸没试验要求。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的浸没试验系统装置的结构示意图；

图2为本发明应用例1提供的温度与压力曲线示意图。

其中，1-浸没仓；2-第一电加热器；3-第二电加热器；4-循环泵；5-第一管道；6-第二管道；7-空气源储罐；8-第一手动阀；9-第一电动调节阀；10-第一电动截止阀；11-第二手动阀；12-第三手动阀；13-第二电动截止阀；14-第二电动调节阀；15-加药模块；16-注水模块；17-第三管道；18-泄压阀；19-回流管道；20-进气管道；21-排汽管道。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种浸没试验系统装置，所述的系统装置包括浸没仓1、压力调节单元、第一加热单元、第二加热单元以及控制单元，所述的压力调节单元连接所述的浸没仓1，所述的第一加热单元设置于所述浸没仓1的外壁，所述的第二加热单元设置于所述浸没仓1的底部，所述的控制单元分别电性连接所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元。

所述的浸没仓1内放置待测设备并注入浸没溶液，控制单元电性控制所述的压力调节单元对所述浸没仓1内的压力进行调节，所述的控制单元电性控制第一加热单元和/或第二加热单元进行加热，使得浸没仓1内的浸没溶液自动循环。

本发明提供的浸没试验系统装置，可满足大尺寸设备测试的需要，同时保证了模拟的环境更符合核级设备鉴定浸没试验要求，避免了对设备的不利损伤，增强了系统装置的稳定性，降低了成本投入。本发明的系统装置可满足核级设备鉴定浸没试验的要求，适用性广泛，可用于模拟核电厂发生设计基准事故时的水淹工况。

进一步地，所述浸没仓1的外壁设置有液位测量元件，所述的浸没仓1内设置有至少一个测压元件与至少一个测温元件。

所述的浸没仓1内设置至少一层试验腔室，所述的至少一层试验腔室内分别独立地设置至少一个测压元件与至少一个测温元件。浸没仓1的外部配置就地显示并带远传功能的液位测量仪元件，同时设置多个可拆配密封孔的法兰用于待测设备的线缆贯穿。同时，为了更好的测量浸没仓1内浸没溶液温度及分布情况，在试验仓内沿竖直方向均匀布置了至少一层试验腔室，每层试验腔室设置至少两个温度测点。

所述的浸没仓1为立式压力容器，设计参数为1～1.2MPa/250℃，所述浸没仓1的直径为1～3m，所述浸没仓1的高度为1.5～3.5m，浸没仓1的顶部为圆形封头并可打开及关闭。所述浸没仓1的顶部设置泄压阀18。当浸没仓1内的空气压力升高超过规定值时，通过向系统装置外排放空气来防超压。所述浸没仓1的底部设置有进气口，所述浸没仓1的顶部设置有出汽口，所述的进气口与出汽口分别连接所述的压力调节单元。

进一步地，所述的压力调节单元包括进气模块与出汽模块，所述的进气模块连接所述浸没仓1的底部，所述的出汽模块连接所述浸没仓1的顶部，所述的进气模块与出汽模块分别电性连接所述的控制单元。

所述的进气模块包括依次连接的空气源储罐7、进气管道20与回流管道19，所述的进气管道20连接所述浸没仓1的进气口，所述的进气管道20上沿气体流动方向依次设置有第一手动阀8、第一电动调节阀9、第一电动截止阀10与第二手动阀11，所述的第一电动调节阀9电性连接所述的控制单元，所述的回流管道19伸入浸没仓1内并延伸至所述浸没仓1的顶部。

所述的出汽模块包括排汽管道21，所述的排汽管道21用于连接所述浸没仓1的出汽口，所述的排汽管道21上沿气体流动方向依次设置有第三手动阀12、第二电动截止阀13与第二电动调节阀14，所述的第二电动调节阀14电性连接所述的控制单元。

本发明中压力调节单元主要通过进气模块和出汽模块配合控制来保证浸没仓1的压力始终满足试验要求。进气模块的进气管道20上设置第一手动阀8、第一电动调节阀9、第一电动截止阀10与第二手动阀11，并通过法兰进行连接，与浸没仓1底部进气口连接，内部设置回流管道19到达浸没仓1顶部。第一电动调节阀9与第一电动截止阀10的初始状态为常关，由控制单元根据目标压力进行相应动作，包括打开或者按比例打开以进行补气操作。第一手动阀8与第二手动阀11的初始状态为常开，通常在检修时关闭；出汽模块的排汽管道21上沿气体流动方向依次设置有第三手动阀12、第二电动截止阀13与第二电动调节阀14，并通过法兰进行连接，排汽管道21与浸没仓1顶部的出汽口连接。第二电动调节阀14与第二电动截止阀13的初始状态为常关，由控制单元根据目标压力进行相应动作以进行排汽，包括打开或者按比例打开，第三手动阀12的初始状态为常开，通常在检修时关闭。

进一步地，所述的第一加热单元包括至少一组第一加热组件与第一管道5，所述的至少一组第一加热组件与第一管道5分散设置于所述浸没仓1的外壁，所述的第一加热组件通过第一管道5与所述的浸没仓1循环连接，所述的第一加热组件电性连接所述的控制单元。所述至少一个第一加热组件与第一管道5悬挂设置于所述浸没仓1的外壁。所述的第一加热组件与所述的第一管道5进行法兰连接。第一加热单元运行时，利用第一加热组件所在第一管道5上下温度不同，第一管道5管与浸没仓1内温度不同，所产生的压头引发浸没仓1内外的自循环流动，并同时可设置内部扩散管共同保证浸没仓1内浸没溶液的温度均匀性。所述的第一管道5上设置有第一隔离阀与第二隔离阀，所述的第一加热组件位于第一隔离阀与第二隔离阀之间。

所述的第二加热单元包括至少一个第二加热组件，所述的至少一个第二加热组件分散设置于所述浸没仓1的底部，所述的第二加热组件伸入所述的浸没仓1内，所述的第二加热组件电性连接所述的控制单元。

本发明中的第二加热单元包括至少一组第二加热组件，且第二加热组件的加热段伸入浸没仓1的底部，电气构件的部分置于浸没仓1的外部，通常为第一加热组件的维修或者更换时使用，利用第二加热组件附近与周围温度不同，浸没仓1底部与上部温度不同，引发浸没仓1内部的自热循环流动，保证浸没溶液的温度均匀性。本发明中的第一加热组件与第二加热组件独立地采用电加热器。

进一步地，所述的系统装置还包括强制循环单元，所述的强制循环单元包括循环泵4与第二管道6，所述的循环泵4通过第二管道6循环连接所述的浸没仓1。所述第二管道6的一端连接浸没仓1底部，另一端连接浸没仓1的上方，所述的循环泵4抽取浸没仓1底部的浸没溶液，并由第二管道6输送至浸没仓1的上方。所述的第二管道6上设置有第三隔离阀与第四隔离阀，所述的循环泵4位于所述第三隔离阀与第四隔离阀之间。本发明中的强制循环单元为作为补充功能，备用应急，由循环泵4及前后的隔离阀组成，通过第二管道6将循环泵4的两端与浸没仓1上部和底部连接，需要时可人工定期强制外循环，对浸没溶液的温度均匀性进行调整。

本发明借鉴核电站设计常用的冗余及多样性原则，对试验系统装置的热源采用多重冗余设计，通过采用不同加热技术路线和多组加热组件分散布置为浸没试验系统装置提供热量，极大的提高了系统装置的可靠性。

进一步地，所述的系统装置还包括加药及注水单元，所述的加药及注水单元包括加药模块15、注水模块16与第三管道17，所述的加药模块15通过第三管道17连接所述的浸没仓1，所述的第三管道17外接支管，所述的支管连接所述的注水模块16。本发明中的加药及注水单元中的加药模块15，可按照要求配置相应比例的化学溶液，与浸没仓1通过第三管道17连接，中间采用隔离阀隔开，注水模块16可提供满足要求的去离子水，与浸没仓1通过管道连接，中间采用隔离阀隔开。

进一步地，所述的控制单元包括数控模块与存储模块，所述的存储模块用于数据采集与分析，所述的存储模块采集温度信息与压力信息并传输至数控模块，所述的数控模块反馈控制所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元。

所述的存储模块包括温度传感组件与压力传感组件，所述的温度传感组件分别电性连接所述的第一加热单元与第二加热单元，所述的压力传感组件分别电性连接所述的进气模块与出汽模块。所述的压力传感组件将浸没仓1的压力信息传送至数控模块，所述的数控模块反馈控制所述的压力调节单元进行压力调节，所述的温度传感组件将浸没仓1的温度信息传送至数控模块，所述的数控模块反馈控制第一加热单元或第二加热单元进行加热。

本发明中存储模块将压力信息传送至数控模块，所述的数控模块反馈控制压力调节单元进行压力调节，存储模块分别将温度信息传送至数控模块，数控模块反馈控制第一加热单元或第二加热单元进行加热。本发明中的控制单元采用西门子微型PLC具有灵活性和可扩展性，实现了紧凑设计下的高性能，采用精准性较高的PID程序型人工智能进行温度控制，配合压力控制及温度控制闭环控制，并配备存储模块用于数据存储及查询。

本发明中的浸没仓1用于待测设备的放置和提供试验的环境条件。压力调节单元由进气模块和出汽模块组成，进气模块用于根据试验温度及压力变化自动提供压缩空气，出汽模块用于根据试验温度及压力变化自动排出汽体。本发明包括第一加热单元作为主加热系统、第二加热单元作为备用加热系统以及一套强制循环单元作为应急系统，三套系统采用不同的设计方式及不同的安装位置，互为备用并避免共因失效，用于根据浸没仓1的温度变化要求，提供热源维持系统装置的温度及压力，并保证浸没仓1内的温度分布均匀性。控制单元主要由PLC控制系统及存储模块组成，PLC控制用于实现整个系统的温度及压力的自动调节，存储模块用于操控及数据监视、存储。加药及注水单元用于提供试验所需的不同化学溶液及浸没去离子水。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种浸没试验方法，所述的浸没试验方法采用一个具体实施方式所述的浸没试验系统装置进行浸没试验，所述的浸没试验方法具体包括以下步骤：

(1)将待测设备置于浸没仓1内，计算浸没溶液的浓度与液位，利用注水模块16向浸没仓1内注入水，进行加热至50～70℃，随后再采用加药模块15向浸没仓1内注入药剂至目标液位，注入药剂前对药剂进行加热，加热后的药剂温度为50～70℃，能够防止药剂注入到浸没仓1后变冷导致化学成分析出，药剂包括硼酸、磷酸三钠或氢氧化钠中的任一种或至少两种的组合；

(2)手动控制第一加热单元与第二加热单元加热至预设值，随后控制单元的存储模块根据温度传感组件中的温度信息，反馈控制第一加热组件和/或第二加热组件进行加热，使得所述浸没仓1内的浸没溶液自动循环；

(3)进气模块向浸没仓1内通入空气，存储模块根据压力传感组件的压力信号，反馈控制进气模块和/或出汽模块，以保持浸没仓1内的压力；

(4)试验结束后，对待测设备进行检查或拆件。

步骤(2)中，当存储模块控制第一加热组件进行加热时，浸没溶液自动流入第一管道5中，经加热后再回流至浸没仓1内进行循环流动，当存储模块控制第二加热组件进行加热时，浸没溶液在浸没仓1内进行自循环。

步骤(3)中，所述的反馈控制进气模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制进气模块的进气量。

步骤(3)中，所述的反馈控制出汽模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制出汽模块进行排汽和/或控制出汽模块的排汽量。

进一步地，所述的浸没试验方法还包括：采用强制循环单元内的循环泵4将浸没仓1底部的浸没溶液抽出，并由第二管道6输送至浸没仓1的上方，使得浸没溶液的强制循环流动。

实施例1

本实施例提供了一种浸没试验系统装置，如图1所示，包括浸没仓1、压力调节单元、第一加热单元、第二加热单元、控制单元、加药及注水单元与强制循环单元。

浸没仓1为立式压力容器，设计参数为1MPa/250℃，浸没仓1的直径为2m，浸没仓1的高度为2.2m，浸没仓1的顶部为圆形封头并可打开及关闭，浸没仓1的顶部设置泄压阀18，浸没仓1的底部设置有进气口，浸没仓1的顶部设置有出汽口。浸没仓1的外壁设置有液位测量元件，浸没仓1内沿竖直方向均匀布置了四层试验腔室，每层试验腔室设置四个测点，共十二个溶液温度测点，浸没仓1内设置有两个测压元件。

控制单元包括数控模块与存储模块，存储模块包括压力传感组件与温度传感组件。

压力调节单元包括进气模块与出汽模块。进气模块包括依次连接的空气源储罐7、进气管道20与回流管道19，空气源储罐7通过进气管道20连接浸没仓1的进气口，进气管道20上沿气体流动方向依次设置有第一手动阀8、第一电动调节阀9、第一电动截止阀10与第二手动阀11，第一电动调节阀9电性连接压力传感组件，回流管道19伸入浸没仓1内并延伸至浸没仓1的顶部。出汽模块包括排汽管道21，排汽管道21连接浸没仓1的出汽口，排汽管道21上沿气体流动方向依次设置有第三手动阀12、第二电动截止阀13与第二电动调节阀14，所第二电动调节阀14电性连接压力传感组件。

第一加热单元包括四组法兰连接的第一电加热器2与第一管道5，分散悬挂于浸没仓1的外壁，第一电加热器2通过第一管道5与浸没仓1循环连接，第一电加热器2电性连接温度传感组件。第一管道5上设置有第一隔离阀与第二隔离阀，第一电加热器2位于第一隔离阀与第二隔离阀之间，第一管道5一端连接浸没仓1的下部，另一端连接浸没仓1的中上部，第一管道5采用DN65管。

第二加热单元包括四个第二电加热器3，分散设置于浸没仓1的底部，第二电加热器3伸入浸没仓1内，第二电加热器3电性连接温度传感组件。

强制循环单元包括循环泵4与第二管道6，循环泵4通过第二管道6循环连接浸没仓1。第二管道6的一端连接浸没仓1底部，另一端连接浸没仓1的上方，抽取浸没仓1底部的浸没溶液，并由第二管道6输送至浸没仓1的上方。第二管道6上设置有第三隔离阀与第四隔离阀，循环泵4位于第三隔离阀与第四隔离阀之间。

加药及注水单元包括加药模块15、注水模块16与第三管道17，加药模块15通过第三管道17连接浸没仓1，第三管道17外接支管，并通过支管连接注水模块16。

应用例1

本应用例采用实施例1提供的浸没试验系统装置对设备进行浸没试验，具体包括以下步骤：

(1)打开浸没仓1顶盖，按照试验要求将待测设备尽可能模拟核电厂实际安装方式进行安装，安装完成后关闭试验仓，并进行浸没仓1的气密性测试；

(2)预先计算好要求的浸没溶液的浓度及液位，通过注水模块16向浸没仓1注入去离子水，并加热到50℃，在加药模块15中配置满足要求的硼酸并加热至50℃，随后再将加热后的药剂注入浸没仓1直至目标液位；

(3)手动控制第一电加热器2与第二电加热器3加热至155℃，随后控制单元的存储模块根据温度传感组件中的温度信息，反馈控制第一电加热器2和第二电加热器3进行加热，过程中无需干预，使得所述浸没仓1内的浸没溶液自动循环，进而使得浸没仓1内温度按照图2所示的温度曲线运行；

(4)进气模块向浸没仓1内通入空气，存储模块根据压力传感组件的压力信号，反馈控制进气模块的进气量，并控制出汽模块进行排汽，进而使得浸没仓1内的压力按照图2所示的压力曲线运行，过程中无需干预；

(4)直至试验结束后，打开浸没仓1顶盖，对待测设备进行检查并拆件，全部试验完成。

本发明中通过PLC控制单元控制浸没仓1外置挂耳式第一电加热器2，以及底部第二电加热器3的输出功率的方式来维持温度及压力，恒温时波动≤2℃，主要利用自然循环流动保证浸没溶液的温度均匀性，最大偏差≤3℃，满足核电浸没试验对于温度控制的要求，以外置挂耳式第一电加热器2为主，底部第二电加热器3为辅，同时配合多组电加热器分散布置，设计充分考虑了冗余性及多样性，大大提高了系统的可靠性，满足核电浸没试验要求长期持续进行的需要。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于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，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种浸没试验系统装置，其特征在于，所述的系统装置包括浸没仓、压力调节单元、第一加热单元、第二加热单元、强制循环单元以及控制单元，所述的压力调节单元连接所述的浸没仓，所述的第一加热单元设置于所述浸没仓的外壁，所述的第二加热单元设置于所述浸没仓的底部，所述的控制单元分别电性连接所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元；

所述的压力调节单元包括进气模块与出汽模块，所述的进气模块连接所述浸没仓的底部，所述的出汽模块连接所述浸没仓的顶部，所述的进气模块与出汽模块分别电性连接所述的控制单元；

所述的第一加热单元包括至少一组第一加热组件与第一管道，所述的至少一组第一加热组件与第一管道分散设置于所述浸没仓的外壁，所述的第一加热组件通过第一管道与所述的浸没仓循环连接，所述的第一加热组件电性连接所述的控制单元；所述至少一个第一加热组件与第一管道悬挂设置于所述浸没仓的外壁；所述的第一加热组件与所述的第一管道进行法兰连接；所述的第二加热单元包括至少一个第二加热组件，所述的至少一个第二加热组件分散设置于所述浸没仓的底部，所述的第二加热组件部分伸入所述的浸没仓内，所述的第二加热组件电性连接所述的控制单元；

所述的强制循环单元包括循环泵与第二管道，所述的循环泵通过第二管道循环连接所述的浸没仓；所述第二管道的一端连接浸没仓底部，另一端连接浸没仓的上方，所述的循环泵抽取浸没仓底部的浸没溶液，并由第二管道输送至浸没仓的上方；

所述的浸没仓内放置待测设备并注入浸没溶液，控制单元电性控制所述的压力调节单元对所述浸没仓内的压力进行调节，所述的控制单元电性控制第一加热单元和/或第二加热单元进行加热，使得浸没仓内的浸没溶液自动循环，用于模拟核电厂发生设计基准事故时的水淹工况。

2.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述浸没仓的外壁设置有液位测量元件，所述的浸没仓内设置有至少一个测压元件与至少一个测温元件；

所述的浸没仓内设置至少一层试验腔室，所述的至少一层试验腔室内分别独立地设置至少一个测压元件与至少一个测温元件；

所述浸没仓的顶部设置泄压阀；

所述的浸没仓为立式压力容器；

所述浸没仓的直径为1~3m；

所述浸没仓的高度为1.5~3.5m；

所述浸没仓的底部设置有进气口，所述浸没仓的顶部设置有出汽口，所述的进气口与出汽口分别连接所述的压力调节单元。

3.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的进气模块包括依次连接的空气源储罐、进气管道与回流管道，所述的进气管道连接所述浸没仓的进气口，所述的进气管道上沿气体流动方向依次设置有第一电动调节阀与第一电动截止阀，所述的第一电动调节阀电性连接所述的控制单元，所述的回流管道伸入浸没仓内，并延伸至所述浸没仓的顶部；

所述的进气管道还设置有第一手动阀与第二手动阀，所述的第一手动阀位于空气源储罐与第一电动调节阀之间的管段，所述的第二手动阀位于第一电动截止阀与浸没仓之间的管段；

所述的出汽模块包括排汽管道，所述的排汽管道连接所述浸没仓的出汽口，所述的排汽管道上沿气体流动方向依次设置有第二电动截止阀与第二电动调节阀，所述的第二电动调节阀电性连接所述的控制单元；

所述排汽管道上还设置有第三手动阀，所述的第三手动阀位于浸没仓与第二电动截止阀之间的管段。

4.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的系统装置还包括加药及注水单元，所述的加药及注水单元包括加药模块、注水模块与第三管道，所述的加药模块通过第三管道连接所述的浸没仓，所述的第三管道外接支管，所述的支管连接所述的注水模块。

5.根据权利要求1所述的系统装置，其特征在于，所述的控制单元包括数控模块与存储模块，所述的存储模块用于数据采集与分析，所述的存储模块采集温度信息与压力信息并传输至数控模块，所述的数控模块反馈控制所述的压力调节单元、第一加热单元与第二加热单元；

所述的存储模块包括温度传感组件与压力传感组件，所述的温度传感组件分别电性连接所述的第一加热单元与第二加热单元，所述的压力传感组件分别电性连接进气模块与出汽模块。

6.一种浸没试验方法，其特征在于，所述的浸没试验方法采用权利要求1-5任一项所述的浸没试验系统装置进行浸没试验，所述的浸没试验方法包括：

将待测设备置于浸没仓内，并向浸没仓内注入浸没溶液，采用第一加热单元与第二加热单元加热至预设值，随后控制单元自动控制所述的压力调节单元对所述浸没仓进行压力调节，并自动控制第一加热单元和/或第二加热单元进行加热，使得所述浸没仓内的浸没溶液自动循环。

7.根据权利要求6所述的浸没试验方法，其特征在于，所述的浸没试验方法具体包括以下步骤：

（Ⅰ）将待测设备置于浸没仓内，计算浸没溶液的浓度与液位，利用加药及注水单元向浸没仓中注入浸没溶液至目标液位；

（Ⅱ）手动控制第一加热单元与第二加热单元加热至预设值，随后控制单元的存储模块根据温度传感组件中的温度信息，反馈控制第一加热组件和/或第二加热组件进行加热，使得所述浸没仓内的浸没溶液自动循环；

（Ⅲ）进气模块向浸没仓内通入空气，存储模块根据压力传感组件的压力信号，反馈控制进气模块和/或出汽模块，以保持浸没仓内的压力；

（Ⅳ）试验结束后，对待测设备进行检查或拆件。

8.根据权利要求7所述的浸没试验方法，其特征在于，步骤（Ⅰ）中，所述的注入浸没溶液包括：利用注水模块向浸没仓内注入水，进行加热，随后再采用加药模块向浸没仓内注入药剂至目标液位；

初始的加热水的温度为50~70℃；

所述注入药剂前对药剂进行加热，加热后的药剂温度为50~70℃；

所述的药剂包括硼酸、磷酸三钠或氢氧化钠中的任一种或至少两种的组合；

步骤（Ⅱ）中，当存储模块控制第一加热组件进行加热时，浸没溶液自动流入第一管道中，经加热后再回流至浸没仓内进行循环流动，当存储模块控制第二加热组件进行加热时，浸没溶液在浸没仓内进行自循环；

步骤（Ⅲ）中，所述的反馈控制进气模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制进气模块的进气量；

步骤（Ⅲ）中，所述的反馈控制出汽模块包括：存储模块根据压力传感组件的压力信号，控制出汽模块进行排汽和/或控制出汽模块的排汽量；

所述的浸没试验方法还包括：采用强制循环单元内的循环泵将浸没仓底部的浸没溶液抽出，并由第二管道输送至浸没仓的上方，使得浸没溶液强制循环流动。