CN206672499U - 一种压水堆控制棒流致振动实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于核电能源技术领域的一种压水堆控制棒流致振动实验装置。该实验装置主要由高位水箱、离心式给水泵、缓冲段、控制棒流振动实验段、变频器、测量系统、水净化系统及管路构成；其中，控制棒流致振动实验段分别与高位水箱、平衡孔板流量计和离心式给水泵连接；本实用新型与现有实验装置相比，具有全尺度、可视化、流水孔可拆卸的优点，并采用非接触式直观测量的方式，解决了控制棒流致振动结构复杂难于测量的问题。

Description

一种压水堆控制棒流致振动实验装置

技术领域

本实用新型属于核电能源技术领域，特别涉及一种压水堆控制棒流致振动实验装置。

背景技术

核电站安全壳内部具有严格的封闭性，上腔室内部的控制棒导向筒和控制棒组件的结构和安装方式较为复杂，核电厂员工和核电专业的学生无法对控制棒组件进行直观的了解。而目前，广泛用于教学演示的模型多为塑料或泡沫制成的静态模型，无法实现各运行过程的动态模拟。目前的控制棒流致振动实验装置多为缩比尺寸装置和非可视化测量装置，对实验结果的准确度存在一定欠缺并无法直观观察测量过程。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前的控制棒流致振动实验装置多为缩比尺寸装置和非可视化测量装置，对实验结果的准确度存在一定欠缺并无法直观观察测量过程的不足，提出一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，所述实验装置主要由高位水箱、离心式给水泵、缓冲段、控制棒流振动实验段、变频器、测量系统、水净化系统及管路构成；其中，控制棒流致振动实验段分别与高位水箱2、LZF1平衡孔板流量计和GSB3离心式给水泵连接；高位水箱还分别连接FM5阀门、FM4排污阀门、FM3阀门、JSB2净化水给水泵和LZF4平衡孔板流量计连接；LZF4平衡孔板流量计通过GSB3离心式给水泵与控制棒流致振动实验段1的底部纵向流进口连接；FM1阀门与GSB1离心式给水泵串联，FM2阀门与GSB2离心式给水泵串联，两个串联回路再并联到一段公共给水管道上；公共给水管道上接出一路经LZF1平衡孔板流量计后接入实验段1顶部的纵向流管道入口；LZF2平衡孔板流量计和LZF3平衡孔板流量计并联后一端连接在控制棒流致振动实验段1的中部出水口，另一端分别连接到FM1阀门、FM2阀门并联后的公共给水管道上；高位水箱2、FM5阀门、JSB1净化水给水泵、FM6阀门、去离子净化系统4、FM7阀门、去离子水箱3和JSB2净化水给水泵串联成回路作为水净化系统。

所述控制棒流致振动实验段采用上下两段可拆卸结构，由外部壳体、控制棒导向筒和控制棒组件组成；整体实验装置的所有部件均有钢架支持；外部壳体上部设置多个可视化视窗，便于观测和非接触式测量仪器的使用；控制棒组件下部的控制棒导向筒的8个方形流水孔采用可替换钢板制作，能够实现更替孔径大小的多种实验工况。

所述控制棒流致振动实验装置以去离子水作为实验段内的工质，各给水泵与变频器相连，实验段内的工质通过各变频水泵强迫循环。

所述LZF平衡孔板流量计由一个流量计和一个阀门构成。

所述缓冲段包含各给水泵前后软连接和纵向进、出水口换流段；缓冲段的设置减少了给水泵自身运行过程中对实验造成的振动干扰和不稳定流动对测量段的流动干扰。

本实用新型的有益效果是实验段采用局部可视化构造，整体高度采用全尺度搭建，实现了实时观测实验过程、有效减少缩比装置误差的优点；内部控制棒导向筒下部8个流水孔的设计采用拆卸结构，实现了灵活更换多种流水孔尺寸，实现不同工况有效切换的效果。可视化视窗的设计可以实现激光等非接触式测量，有效解决了控制棒组件复杂结构测量困难的困扰。

附图说明

图1为压水堆控制棒流致振动实验装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提出一种压水堆控制棒流致振动实验装置，下面结合附图予以说明。

图1所示为压水堆控制棒流致振动实验装置结构示意图。所述实验装置主要由高位水箱、离心式给水泵、缓冲段、控制棒流振动实验段、变频器、测量系统、水净化系统及管路构成；所述控制棒流致振动实验装置以去离子水作为实验段内的工质，变频器与各给水泵与变频器相连，实验段内的工质通过各变频水泵强迫循环。其中，控制棒流致振动实验段分别与高位水箱2、LZF1平衡孔板流量计(由一个流量计和一个阀门构成)和GSB3离心式给水泵连接；高位水箱还分别连接FM5阀门、FM4排污阀门、FM3阀门、JSB2净化水给水泵和LZF4平衡孔板流量计连接；LZF4平衡孔板流量计通过GSB3离心式给水泵与控制棒流致振动实验段1的底部纵向流进口连接；FM1阀门与GSB1离心式给水泵串联，FM2阀门与GSB2离心式给水泵串联，两个串联回路再并联到一段公共给水管道上；公共给水管道上接出一路经LZF1平衡孔板流量计后接入实验段1顶部的纵向流管道入口；LZF2平衡孔板流量计和LZF3平衡孔板流量计并联后一端连接在控制棒流致振动实验段1的中部出水口，另一端分别连接到FM1阀门、FM2阀门并联后的公共给水管道上；高位水箱2、FM5阀门、JSB1净化水给水泵、FM6阀门、去离子净化系统4、FM7阀门、去离子水箱3和JSB2净化水给水泵串联成回路作为水净化系统。

其中，控制棒流致振动实验段采用上下两段可拆卸结构，由外部壳体、控制棒导向筒和控制棒组件组成；整体实验装置的所有部件均有钢架支持；外部壳体上部设置多个可视化视窗，便于观测和非接触式测量仪器的使用；控制棒组件下部的控制棒导向筒的8个方形流水孔采用可替换钢板制作，能够实现更替孔径大小的多种实验工况。

所述缓冲段包含各给水泵前后软连接和纵向进、出水口换流段；缓冲段的设置减少了给水泵自身运行过程中对实验造成的振动干扰和不稳定流动对测量段的流动干扰。

压水堆控制棒流致振动实验装置的用水经过去离子净化系统后作为工质液体存入高位水箱中，在给水泵的动力驱动下，高位水箱中的工质经过进水回路，进入实验段，工质冲刷控制棒振动后，经实验段出口流出，最后回到高位水箱。实验段进水系统共包含三部分:横向进水、底部纵向进水及缓冲段和顶部回流进水。其中横向进水由与LZF2平衡孔板流量计和LZF3平衡孔板流量计并联后连接在控制棒流致振动实验段1的中部给水口给水管路、给水泵担任，底部纵向进水及顶部回流进水采用给水泵和公用给水总管。由变频器与各给水泵相连接，实现横向流进水和纵向流进水流量的调节，最终满足多种流速的实验工况。进水管路设置4个平衡孔板流量计，实时监测进水管路的流量。本实验装置主要采用不锈钢材料进行搭建，控制棒采取1：1全尺度模型建立实验段，在实验段上设置部分可视化视窗，能够进行可视化测量和非接触式测量。在教学和实验过程中，采用大流量变频水泵进行动力给水驱动，实现多个横向流和纵向流进水口搅浑，能够更加真实的模拟多种流场工况，进行多种工况下的教学演示和实验测量。

本实用新型与现有实验装置相比，具有全尺度、可视化、流水孔可拆卸的优点，并采用非接触式直观测量的方式，解决了控制棒流致振动结构复杂难于测量的问题。

本实验装置的具体工作方式：

1.确定实验设备和各个阀门状态：根据不同工况确定管路阀门的开启和闭合状态，检查管路和设备的外观安全，检查变频和测量装置的用电安全。

2.向净水设备中加入水，通过去离子和净水水箱，将净化后的工质经净化系统水泵注入高位水箱中。

3.变流量工况实验：将水泵变频器依次打开，调整功率至所需数值，等待给水泵的给水流动稳定，然后进行观测和测量控制棒的振动情况。

4.变流水孔工况实验：将实验段内控制棒导向筒下部的可拆卸流水孔板进行更换，然后启动变频器和给水泵，待工质流场稳定后，进行观测和控制棒的振动测量。

5.测量装置：可使用激光等非接触式测量设备进行实验段内流场和振动的测量，测量装置在实验进行之前需安装完毕。

6.可视化视窗可以有效进行实验观察和流场及振动测量，可拆卸流水孔板能实现快速变工况实验。

7.实验结束后，关闭电源，拆卸设备，进行实验段和高位水箱的排污，检查设备安全。

Claims (5)

1.一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，所述实验装置主要由高位水箱、离心式给水泵、缓冲段、控制棒流振动实验段、变频器、测量系统、水净化系统及管路构成；其中，控制棒流致振动实验段分别与高位水箱(2)、LZF1平衡孔板流量计和GSB3离心式给水泵连接；高位水箱还分别连接FM5阀门、FM4排污阀门、FM3阀门、JSB2净化水给水泵和LZF4平衡孔板流量计连接；LZF4平衡孔板流量计通过GSB3离心式给水泵与控制棒流致振动实验段(1)的底部纵向流进口连接；FM1阀门与GSB1离心式给水泵串联，FM2阀门与GSB2离心式给水泵串联，两个串联回路再并联到一段公共给水管道上；公共给水管道上接出一路经LZF1平衡孔板流量计后接入实验段(1)顶部的纵向流管道入口；LZF2平衡孔板流量计和LZF3平衡孔板流量计并联后一端连接在控制棒流致振动实验段(1)的中部出水口，另一端分别连接到FM1阀门、FM2阀门并联后的公共给水管道上；高位水箱(2)、FM5阀门、JSB1净化水给水泵、FM6阀门、去离子净化系统(4)、FM7阀门、去离子水箱(3)和JSB2净化水给水泵串联成回路作为水净化系统。

2.根据权利要求1所述一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，所述控制棒流致振动实验段采用上下两段可拆卸结构，由外部壳体、控制棒导向筒和控制棒组件组成；整体实验装置的所有部件均有钢架支持；外部壳体上部设置多个可视化视窗，便于观测和非接触式测量仪器的使用；控制棒组件下部的控制棒导向筒的8个方形流水孔采用可替换钢板制作，能够实现更替孔径大小的多种实验工况。

3.根据权利要求1所述一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，所述控制棒流致振动实验装置以去离子水作为实验段内的工质，各给水泵与变频器相连，实验段内的工质通过各变频水泵强迫循环。

4.根据权利要求1所述一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，所述LZF平衡孔板流量计由一个流量计和一个阀门构成。

5.根据权利要求1所述一种压水堆控制棒流致振动实验装置，其特征在于，缓冲段包含各给水泵前后软连接和纵向进、出水口换流段；缓冲段的设置减少了给水泵自身运行过程中对实验造成的振动干扰和不稳定流动对测量段的流动干扰。