CN115370967A - 一种核电站应急机组用燃油系统降压装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种核电站应急机组用燃油系统降压装置及使用方法，包括垂直设置的主空气管段，所述主空气管段的顶部设置有弯头，所述弯头连接有U型封气段，所述U型封气段的端头设置有入口，所述U型封气段与弯头的连接处设置有过渡圆弧段；所述主空气管段的底部设置有U型存油段，所述U型存油段的外侧壁连接有出口管，所述出口管的端头设置出口，U型存油段的端口与主空气管段之间设置有集气回流段。本发明结构紧凑、合理，操作方便，整个装置未采用任何动作部件，仅通过流道设计，结构简单，无部件功能损坏的可能，大大提高装置的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及核电组管路系统技术领域，尤其是一种核电站应急机组用燃油系统降压装置及使用方法。
背景技术
在已投运的核电站，应急机组的作用不可或缺，可检修的窗口期较为短暂，也导致了必要的燃油降压技改项目实施困难。
燃油系统降压措施，一般都需通过设置中间油箱，并配合电动/气动阀门，或自力式浮球阀，补充中间油箱的油量才达到降压作用。系统设计及控制较为复杂。
中间油箱的设置，可以起到降低供油压力作用，但实施工作量大，且占用空间大，在技改项目实施中，对相关管路及系统布置需重新调整，从而带来施工周期较长，不能满足给定的检修窗口期要求。
设置电动/气动阀门，或自力式浮球阀，因含有运动部件，需进行复杂的可靠性认证试验，并经过相关抗震、老化等核级鉴定，投入的资金及时间成本难以估量，目前暂无相关方面的研究和鉴定。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种核电站应急机组用燃油系统降压装置及使用方法，从而去除一切动作部件及外部输入能(电动、气动等)，仅利用液体自身的特性，有效提高系统运行平稳性、可靠性，并能自平衡调节，无需初始状态设置等特点，依据核电行业相关标准进行核级相关鉴定，可应用于核级场合。
本发明所采用的技术方案如下：
一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，包括垂直设置的主空气管段，所述主空气管段的顶部设置有弯头，所述弯头连接有U型封气段，所述U型封气段的端头设置有入口，所述U型封气段与弯头的连接处设置有过渡圆弧段；所述主空气管段的底部设置有U型存油段，所述U型存油段的外侧壁连接有出口管，所述出口管的端头设置出口，U型存油段的端口与主空气管段之间设置有集气回流段，所述集气回流段通过回流接口与主空气管段连接，所述回流接口的截面呈喇叭口结构。
其进一步技术方案在于：
所述入口和出口的结构相同。
所述入口和出口的截面均呈“凸”字型结构。
U型封气段的管径截面小于主垂直空气段的管径截面，并确保存在1：4-1：10的比例关系。
所述集气回流段呈直角形结构布置。
所述集气回流段呈逐渐向上的导流直角结构布置。
所述集气回流段的管径小于主空气管段和U型存油段的管径。
主空气管段的长度跟降压数值成比例关系。
所述出口管的截面呈圆弧结构。
一种核电站应急机组用燃油系统降压装置的使用方法，包括如下操作方法：
第一步：准备工作，将降压装置安装至油箱底部，并接入动力；
第二步：工作时，入口处进入燃油，在U型结构底部自然形成封气液面，使得下部的主空气管段内气体不会通过U型结构而向上游油箱逃逸；
第三步：当继续进入管道的燃油，可以在垂直的主空气管段中自由下落，进入装置最底部管道，形成一段液柱，而主空气管段的气体仍得以保持在管内；
第四步：最后进入装置底部水平管道的燃油通过大截面降速，将混入燃油的少量空气静置分离，逃逸至上部，并通过集气回流段返回补充到主空气管段中，而底部的供油口可以正常供油；
第五步：当燃油进入减压装置达到平衡，燃油会自然停止流动，而出口处压力将自然减小至目标值，只有当系统后方设备使用燃油时，系统将按使用燃油量，自然进行补油流动。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，不增加任何控制要求，不采用任何动作部件，仅通过流道设计，到达系统降压自平衡功能，结构简单，无部件功能损坏的可能，大大提高装置的可靠性。
本发明采用特殊的流道设计，无需初始化设置，运行时液体自行进入后自动达到平衡状态，无需维护。
本发明仅有流道结构，无电机、软件类部件，在核级鉴定方面，无需进行EMC试验和V&V软件认证，仅需进行功能试验、抗震计算即可，可应用于核级场合。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A部的局部放大图。
图3为图1中B部的局部放大图。
图4为本发明模拟试验的状态图。
其中：1、入口；2、U型封气段；3、主空气管段；4、集气回流段；5、U型存油段；6、出口；7、出口管；
201、过渡圆弧段；
301、弯头；
401、回流接口。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图4所示，本实施例的核电站应急机组用燃油系统降压装置，包括垂直设置的主空气管段3，主空气管段3的顶部设置有弯头301，弯头301连接有U型封气段2，U型封气段2的端头设置有入口1，U型封气段2与弯头301的连接处设置有过渡圆弧段201；主空气管段3的底部设置有U型存油段5，U型存油段5的外侧壁连接有出口管7，出口管7的端头设置出口6，U型存油段5的端口与主空气管段3之间设置有集气回流段4，集气回流段4通过回流接口401与主空气管段3连接，回流接口401的截面呈喇叭口结构。
入口1和出口6的结构相同，起到相同的封空气作用，确保系统的稳定。
入口1和出口6的截面均呈“凸”字型结构。
U型封气段2的管径截面小于主垂直空气段3的管径截面，并确保存在1：4-1：10的比例关系。
本实施例可以采用的比例关系是1：4或者1：6或者1：10，保证流体分层下流，与空气柱内空气流动尽可能减少影响。
集气回流段4呈直角形结构布置。
集气回流段4呈逐渐向上的导流直角结构布置，减少空气损失和压力平衡。
集气回流段4的管径小于主空气管段3和U型存油段5的管径。
主空气管段3的长度跟降压数值成比例关系。
主空气管段3的长度跟降压数值0.3bar要求，设置Xm(按计算)，可根据降压要求进行设计修改，适应不同工况。
出口管7的截面呈圆弧结构。
本实施例的核电站应急机组用燃油系统降压装置的使用方法，包括如下操作方法：
第一步：准备工作，将降压装置安装至油箱底部，并接入动力；
第二步：工作时，入口1处进入燃油，在U型结构底部自然形成封气液面，使得下部的主空气管段3内气体不会通过U型结构而向上游油箱逃逸；
第三步：当继续进入管道的燃油，可以在垂直的主空气管段3中自由下落，进入装置最底部管道，形成一段液柱，而主空气管段3的气体仍得以保持在管内；
第四步：最后进入装置底部水平管道的燃油通过大截面降速，将混入燃油的少量空气静置分离，逃逸至上部，并通过集气回流段4返回补充到主空气管段3中，而底部的供油口可以正常供油；
第五步：当燃油进入减压装置达到平衡，燃油会自然停止流动，而出口6处压力将自然减小至目标值，只有当系统后方设备使用燃油时，系统将按使用燃油量，自然进行补油流动。
本发明的具体结构、功能和原理如下：
主要包括U型封气段2、主空气管段3、U型存油段5、集气回流段4等。
减压装置安装在油箱底部，接入至动力设备，上部系统设置有阀门。使用时，可直接打开阀门，首先入口1处的U型结构，通过自流进入的燃油，在U型结构底部自然形成封气液面，使得下部的主空气管段3内气体不会通过U型结构而向上游油箱逃逸。然后当继续进入管道的燃油，可以在垂直的主空气管段3中自由下落，进入装置最底部管道，形成一段液柱，而主空气管段3的气体仍得以保持在管内。最后进入装置底部水平管道的燃油通过大截面降速，可以将混入燃油的少量空气静置分离，逃逸至上部，并通过集气回流段4，返回补充到主空气管段3，而底部的供油口可以正常供油，同时回流接口401呈喇叭口结构，确保回流空气顺利导出和主空气段燃油不会进入回流管。当燃油进入减压装置达到平衡，燃油会自然停止流动，而出口处压力，将自然减小至目标值，只有当系统后方设备使用燃油时，系统将按使用燃油量，自然进行补油流动。通过这样一套可自平衡的装置，可以有限起到出口降压作用，从而解决核级机组因特殊工作环境下的高压油泵柱塞间隙的燃油渗漏现象。
U型结构的设计，在封气液面高度的选择上，经过理论计算及实验验证，确定有效的尺寸，在结构尺寸上合理优化，提高安装便捷性。
主垂直空气段直径尺寸设计，除需保证液体自上而下自由流动外，还需确保空气平稳保持在主管路内，不会被过快流速的液体冲击过多的带入液面以下，保证了整体空气柱高度稳定，也直接影响装置运行的减压效果。
装置下部U型存油段5、集气回流段4的组合结构，为装置最终功能的稳定运行，起到关键作用。在底部U型存油段5，须将液体流速大为降低，保证在流经此段管道的停留时间，足以将混入液体内的极少空气，全部上升并分离导入上部的集气柱内，此部分空气可直接导入至主空气管段内，保证了装置内空气总量。
本发明依据核电行业相关标准进行功能试验、可靠性试验、环境试验、抗震计算，可应用于核级场合。
本发明的优点是：在已商运的核电站中，可不改动系统设备布置，有效降低柴油机高压油泵入口燃油静压，解决核级机组因特殊工作环境下的高压油泵柱塞间隙的燃油渗漏现象。
该装置依据核电行业相关标准进行功能试验、抗震计算、应力分析，保证了核电站机组的可靠性，并大大降低了技改的成本，具有非常高的经济效益，可应用于核电站安全级系统中。
如图1-图3所示，本发明的结构由上部的U型结构及下部的U型结构组成，各自起到将中间主空气管段3的空气封存而不排出损失，在结构尺寸上有深层次的讲究，通过理论流体力学、气动阻力、满管流研究，设计出目标减压要求的结构尺寸，并须通过试验验证的方式，确定功能的有效性和可靠性。
如图4所示，本发明在目标设计减压需要下，完成功能测试，从液体流动状态测试情况看，符合设计要求，达到的效果较为理想，说明符合理论计算结构。
底部U型存油段5内液体流动速度降速明显，混入液体内的极少空气，全部上升并分离导入上部的集气柱内，回流导入至主空气管段内，确保了装置内空气总量，保证了装置减压目标值的稳定性。
通过实际的模拟装置测试，测量数据与理想计算值相符，达到设计效果。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：包括垂直设置的主空气管段(3)，所述主空气管段(3)的顶部设置有弯头(301)，所述弯头(301)连接有U型封气段(2)，所述U型封气段(2)的端头设置有入口(1)，所述U型封气段(2)与弯头(301)的连接处设置有过渡圆弧段(201)；所述主空气管段(3)的底部设置有U型存油段(5)，所述U型存油段(5)的外侧壁连接有出口管(7)，所述出口管(7)的端头设置出口(6)，U型存油段(5)的端口与主空气管段(3)之间设置有集气回流段(4)，所述集气回流段(4)通过回流接口(401)与主空气管段(3)连接，所述回流接口(401)的截面呈喇叭口结构。
2.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述入口(1)和出口(6)的结构相同。
3.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述入口(1)和出口(6)的截面均呈“凸”字型结构。
4.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：U型封气段(2)的管径截面小于主垂直空气段(3)的管径截面，并确保存在1:4-1:10的比例关系。
5.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述集气回流段(4)呈直角形结构布置。
6.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述集气回流段(4)呈逐渐向上的导流直角结构布置。
7.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述集气回流段(4)的管径小于主空气管段(3)和U型存油段(5)的管径。
8.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：主空气管段(3)的长度跟降压数值成比例关系。
9.如权利要求1所述的一种核电站应急机组用燃油系统降压装置，其特征在于：所述出口管(7)的截面呈圆弧结构。
10.一种利用权利要求1所述的核电站应急机组用燃油系统降压装置的使用方法，其特征在于：包括如下操作方法：
第一步：准备工作，将降压装置安装至油箱底部，并接入动力；
第二步：工作时，入口(1)处进入燃油，在U型结构底部自然形成封气液面，使得下部的主空气管段(3)内气体不会通过U型结构而向上游油箱逃逸；
第三步：当继续进入管道的燃油，可以在垂直的主空气管段(3)中自由下落，进入装置最底部管道，形成一段液柱，而主空气管段(3)的气体仍得以保持在管内；
第四步：最后进入装置底部水平管道的燃油通过大截面降速，将混入燃油的少量空气静置分离，逃逸至上部，并通过集气回流段(4)返回补充到主空气管段(3)中，而底部的供油口可以正常供油；
第五步：当燃油进入减压装置达到平衡，燃油会自然停止流动，而出口(6)处压力将自然减小至目标值，只有当系统后方设备使用燃油时，系统将按使用燃油量，自然进行补油流动。
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