CN201383351Y - 用于核电站的热分层消除设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于核电站的热分层消除设备，其包括连接稳压器(1)和主管道(3)的波动管(2)，波动管(2)上包有保温层(4)，在波动管(2)与保温层(4)之间设有加热装置。加热装置包括多根电热电缆(6)和给各电热电缆(6)供电的电源。加热装置还包括与电源连接的温度控制器，波动管(2)的下半管上装有温度传感器(8)。本实用新型可消除波动管内反应堆冷却剂热分层现象，从而以较低的经济代价解决波动管热分层带来的危害，可提高核电站安全性，而不需要对核岛厂房进行颠覆性的改造。此外，本实用新型简单实用，便于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于核电站的热分层消除设备，其在波动管和保温层之间设有用于消除波动管热分层的加热装置。
背景技术
众所周知，波动管是连接核电站反应堆主管道和稳压器的重要管道。但在运行过程中，波动管有时发生预料之外的位移和管道弯曲。经调查，这是因为设计中未考虑热分层引起的。在核电厂的运行过程中，由于稳压器中的冷却剂温度比主管道中的温度高，当缓慢波动时，来自主管道的冷却剂温度低、密度高，位于波动管水平管段截面的下部；来自稳压器的冷却剂温度高、密度低，位于波动管水平管段截面的上部。这就是所谓的稳压器波动管热分层现象。波动管内反应堆冷却剂的热分层会引起管壁温度分层，从而在波动管截面上产生总体弯曲应力和局部热应力，并使波动管产生非预期的大位移和支撑载荷。
由于热分层的影响，波动管水平管道的截面上产生不均匀的温度分布，带来如下的影响：(1)管道中的总体弯曲和变形与原设计中预计的总体弯曲和变形不一致，可能导致波动管支承件受到很大载荷，甚至引起管道永久变形；(2)由于热分层不断发生变化而引起的总体应力变化和局部应力变化使管道的疲劳寿命进一步降低。因此，热分层的缓解对于确保核电厂的安全和可靠运行具有重要意义。
在现有技术中，针对稳压器波动管热分层的改进方法集中在改变波动管水平管段倾斜角度以消除或减少热分层现象。存在以下解决方案：(1)增大主管道上波动管接管嘴与水平面夹角，例如，从原来的17′变为38°；(2)增大波动管坡度；(3)在靠近主管道热段处设置垂直波动管的管段；(4)增高稳压器与波动管的接管处(例如增高2.7m)。以上方式与改进前相比高度方向变化较大，以致要求对反应堆厂房的改动很大。且由于反应堆厂房内空间有限，提升波动管角度必然要求提升稳压器的布置高度，所以会造成反应堆厂房内布置的困难。再者，重新布置后必须重新建立主回路模型并进行全面的力学分析计算及地震响应谱分析，代价十分巨大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于核电站的热分层消除设备，其可消除波动管热分层现象而防止在波动管的上产生总体弯曲应力和局部热应力，进一步提高一回路系统的安全性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于核电站的热分层消除设备，包括连接稳压器和主管道的波动管，波动管上包有保温层，在波动管与保温层之间设有加热装置，加热装置用于对波动管内的下部流体进行加热以减小管道截面上下温差，消除波动管热分层现象。
作为本实用新型的进一步改进，加热装置包括多根电热电缆和给各电热电缆供电的电源，电热电缆沿波动管的轴线方向平行布置，并紧固在波动管的下半管上。
作为本实用新型的进一步改进，加热装置还包括与电源连接的温度控制器，波动管的下半管上装有温度传感器，该温度传感器用于监测波动管内的下部流体的温度，温度控制器与温度传感器连接并根据该温度传感器的所测温度控制电源的通断。
作为本实用新型的进一步改进，温度传感器为铠装铂电阻温度传感器。
作为本实用新型的进一步改进，电热电缆通过抱箍固定在波动管上，并且电热电缆与抱箍之间点焊以防止电热电缆滑动。
作为本实用新型的进一步改进，电热电缆为耐辐照高温电热电缆。
实施本实用新型可以得到以下有益效果：由于在波动管与保温层之间设有加热装置，所以不需要对厂房进行颠覆性的改造从而以较低的经济代价解决波动管热分层带来的危害，可提高核电站的安全性。此外，本实用新型简单实用，便于推广应用。
附图说明
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述，附图中：
图1为作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的示意图；
图2为作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的波动管与回路主管道的连接关系图；
图3为作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的波动管的横截面图；
图4为作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的波动管的正面图，其中为简明起见省略了保温层；
图5为用于表示作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的温度传感器的所在位置的图形；
图6为用于表示作为本实用新型的优选实施例的热分层消除设备的温度传感器的所在位置的截面图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型做具体说明。在压水堆核电站中，反应堆的作用是进行核裂变，将核能转化为热能。水作为冷却剂在反应堆中吸收核裂变产生的热能，成为高温高压水，然后沿管道进入蒸汽发生器，将热量传给另一回路的汽轮机工质(水)，使其变为饱和蒸汽，推动汽轮机而进行发电。被汽轮机工质冷却的冷却剂再由主泵打回到反应堆内重新加热，如此循环往复。
稳压器的作用是控制压力。稳压器上部为汽空间，下部为水空间。连接稳压器与主管道热段的管道称为波动管。如图1和2所示，作为本实用新型的优选实施例的用于核电站的热分层消除设备，包括连接稳压器1和主管道3的波动管2。
如图3所示，波动管2上包有保温层4。保温层4用于防止波动管2和电热电缆6上的热量向外界散发。在波动管2与保温层4之间设有加热装置。加热装置用于对波动管2内的下部流体进行加热以减小管道截面上下温差。即，通过在波动管2和保温层4之间设置加热装置进行伴热，从而提高底部壁温以减小上下温差。加热装置包括多根电热电缆6和给各电热电缆6供电的电源。电热电缆6沿波动管2的轴线方向平行布置，并紧固在波动管2的下半管上。优选的是，各电热电缆6等间隔配置。电热电缆6通过抱箍5固定在波动管2上。抱箍5通过螺钉7两端固定连接。并且电热电缆6与抱箍5之间点焊以防止电热电缆6滑动。应当清楚，对于电热电缆6的数量没有具体的限制。这样，通过在波动管2下半管和保温层4之间布置电热电缆6对波动管下半管流体进行加热，使波动管2下半管与上半管的流体温度趋于一致，从而消除热分层现象。优选的是，电热电缆采用耐辐照高温电热电缆。
另外，如图5和6，其中仅示出了波动管2。在本实用新型的一个实施例中，给电热电缆供电的电源由配电盘提供。该配电盘设有正常回路和备用回路两个相同的冗余系统。备用回路仅在正常回路出现故障时投入运行以维持波动管2不会出现热分层现象。在供电回路上装设有温度控制器。波动管2的下半管上装有温度传感器8。该温度传感器8用于监测波动管2内的下部流体的温度。温度控制器与温度传感器8连接并根据该温度传感器8的所测温度控制电源的通断。电热电缆6的电源线从保温层4的间隙中引出，并连接到温度控制器上。换句话说，温度控制器用于控制各电热电缆6的电源通断。温度传感器8设置在波动管2水平段的中间处。当然，温度传感器8也可以设置在其它适当的位置。而且温度传感器装设在波动管2的管道截面最底部以监测波动管2内下半管的流体的温度。优选的是，温度传感器8最好但不限于采用铠装铂电阻温度传感器，其固定方式与电热电缆6的固定方式相同，感温位置在管道截面最下方。温度传感器将波动管2下半管内流体的温度信号送入温度控制器中。同时由核电站仪控系统测出的稳压器1内流体温度T稳压器也被送到温度控制器中。温度控制器通过比较控制电热电缆6的电源通断，进而控制波动管2下半管内流体的温度。当温度传感器测出的温度值T达到高温限值(T2)时，温度控制器切断加热电缆6的电源供应；当管道温度降到低温限值(T1)时，加热电缆6重新恢复供电。温度传感器8检测到的温度信号同时被送入主控制室的报警系统中。当正常回路发生故障，即波动管2下半管内流体的温度低于其低温报警值(Tmin)或高于其高温报警值(Tmax)时，主控室的报警系统开始工作。此时，运行人员可手动切断正常回路而开启备用回路。正常回路时：低温限值T1＝T稳压器-10℃，高温限值T2＝T稳压器；备用回路时：T1＝T稳压器-15℃，T2＝T稳压器-5℃。低温报警值Tmin＝T稳压器-25℃；高温报警值Tmax＝T稳压器+10℃。
尽管本文已经对本实用新型作了具体描述，但是只要在波动管与保温层之间设置用于消除波动管热分层的加热装置，就落入本实用新型的保护范围。加热装置不限于电加热装置，还可以是蒸汽加热装置、辐射加热装置等本领域技术人员熟知的替换形式。应当理解的是，可在不脱离由所附权利要求限定的精神及其范围的情况下作出其它变型或更改。
Claims (6)
1.一种用于核电站的热分层消除设备，包括连接稳压器(1)和主管道(3)的波动管(2)，所述波动管(2)上包有保温层(4)，其特征在于，在所述波动管(2)与所述保温层(4)之间设有加热装置，所述加热装置用于对所述波动管(2)内的下部流体进行加热以减小管道截面上下温差而消除波动管热分层现象。
2.根据权利要求1所述的用于核电站的热分层消除设备，其特征在于，所述加热装置包括多根电热电缆(6)和给各电热电缆(6)供电的电源，所述电热电缆(6)沿所述波动管(2)的轴线方向平行布置，并紧固在所述波动管(2)的下半管上。
3.根据权利要求2所述的用于核电站的热分层消除设备，其特征在于，所述加热装置还包括与所述电源连接的温度控制器，所述波动管(2)的下半管上装有温度传感器(8)，该温度传感器(8)用于监测所述波动管(2)内的下部流体的温度，所述温度控制器与所述温度传感器(8)连接并根据该温度传感器(8)的所测温度控制所述电源的通断。
4.根据权利要求3所述的用于核电站的热分层消除设备，其特征在于，所述温度传感器为铠装铂电阻温度传感器。
5.根据权利要求3所述的用于核电站的热分层消除设备，其特征在于，所述电热电缆(6)通过抱箍(5)固定在所述波动管(2)上，并且所述电热电缆(6)与所述抱箍(5)之间点焊以防止所述电热电缆(6)滑动。
6.根据权利要求4所述的用于核电站的热分层消除设备，其特征在于，所述电热电缆(6)为耐辐照高温电热电缆(6)。
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