CN208184796U - 百万千瓦级核电机组疏水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及百万千瓦级核电站的汽轮机蒸汽系统的技术领域，公开了一种百万千瓦级核电机组疏水箱，用于存放疏水；所述百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧开设有水侧接口，气侧开设有气侧接口；所述百万千瓦级核电机组疏水箱包括：测量筒，设置于所述百万千瓦级核电机组疏水箱的外侧；所述测量筒的两端开口分别与所述水侧接口和所述气侧接口贯通连接，且所述测量筒的两端开口分别位于所述疏水水面的两侧；以及导波雷达液位计，设置于所述测量筒中，用于采集所述疏水的水位。由于测量筒的容积要远小于百万千瓦级核电机组疏水箱的容积，故测量筒中疏水水位的变化不会对设置在测量筒中的导波雷达液位计造成过大冲击，提高了导波雷达液位计的使用寿命。

Description

百万千瓦级核电机组疏水箱

技术领域

本实用新型涉及百万千瓦级核电站的汽轮机蒸汽系统的技术领域，特别是涉及一种百万千瓦级核电机组疏水箱。

背景技术

一般核电站在运行时都需要使用到汽轮机，而疏水箱作为汽轮机的重要组件，能够加大汽轮机的运行效率。为了实时掌握疏水箱的工作状况，一般需要在疏水箱中设置导波雷达液位计以精准获取疏水箱中的疏水水位。

传统的运行在核电机组中的疏水箱一般在同一时刻要承受大量的水汽交换，这就使得疏水箱内的水位波动较大，而导波雷达液位计为细长杆结构，这就使得设置在疏水箱中的导波雷达液位计要承受较大的冲击力，极易损坏。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的疏水箱中导波雷达液位计易损坏的问题，提供一种百万千瓦级核电机组疏水箱。

一种百万千瓦级核电机组疏水箱，用于存放疏水；所述百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧开设有水侧接口，气侧开设有气侧接口；所述百万千瓦级核电机组疏水箱包括：

测量筒，设置于所述百万千瓦级核电机组疏水箱的外侧；所述测量筒的两端开口分别与所述水侧接口和所述气侧接口贯通连接，且所述测量筒的两端开口分别位于所述疏水水面的两侧；以及

导波雷达液位计，设置于所述测量筒中，用于采集所述疏水的水位。

在其中一个实施例中，所述测量筒的轴向方向垂直于所述疏水水面。

在其中一个实施例中，所述测量筒和所述导波雷达液位计均为多个，并且每一所述测量筒中固定设置有一个所述导波雷达液位计；每个所述测量筒的两端开口分别与所述水侧接口和所述气侧接口贯通连接。

在其中一个实施例中，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括水侧连接管和气侧连接管；所述测量筒的两端开口包括第一开口和第二开口，所述水侧连接管分别与所述水侧接口和所述第一开口贯通连接，所述气侧连接管分别与所述气侧接口和所述第二开口贯通连接；

其中，所述气侧连接管上设置有气侧隔离阀；所述水侧连接管上设置有水侧隔离阀。

在其中一个实施例中，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括连接管支承架，所述连接管支撑架一侧与地面固定连接，另一侧对所述连接管进行支承。

在其中一个实施例中，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括测量筒支承架，所述测量筒支撑架一端与地面固定连接，另一端对所述测量筒进行支承。

在其中一个实施例中，所述连接管的壁厚大于3.5毫米。

在其中一个实施例中，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括气侧法兰、顶面法兰、水侧法兰和底面法兰；所述测量筒具有相对的顶面和底面；所述第一开口开设于所述顶面上，所述第二开口开设于所述底面上；

其中，所述水侧连接管包括水侧连接端和底面连接端，所述水侧连接端与所述水侧接口通过所述水侧法兰连接，所述底面连接端与所述底面接口通过所述底面法兰连接；以及

所述气侧连接管包括气侧连接端和顶面连接端，所述气侧连接端与所述气侧接口通过所述气侧法兰连接，所述顶面连接端与所述顶面接口通过所述顶面法兰连接。

在其中一个实施例中，所述气侧法兰远离所述气侧的平面与所述顶面法兰远离所述顶面的平面平齐。

在其中一个实施例中，所述水侧连接端的轴向长度比所述底面连接端的轴向长度小。

附图说明

图1为一个实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图；

图2为另一实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图；

图3为一实施例中支承架的结构示意图；

图4为一具体实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图；

图5为图4中连接管的管道应力分析模型；

图6为图4中箱体和测量筒瞬态工况模型；

图7为低液位时箱体液位及三个测量筒液位之间的瞬态响应曲线；

图8为高液位时箱体液位及三个测量筒液位之间的瞬态响应曲线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请中在百万千瓦级核电机组疏水箱的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

图1为一个实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种百万千瓦级核电机组疏水箱10，用于存放疏水，其中，疏水所在的一侧为水侧，气体所在的一侧为气侧，且在该水侧开设有水侧接口101，在该气侧开设有气侧接口102。该百万千瓦级核电机组疏水箱10还包括测量筒103和导波雷达液位计104。

具体地，测量筒103可以设置在百万千瓦级核电机组疏水箱10的外侧。测量筒103两端具有开口(图中未示出)，且该两端开口分别与水侧接口和气侧接口贯通连接。进一步地，该两端开口分别设置在疏水水面的两侧。进一步地，导波雷达液位计104可以固定设置在测量筒103中，以采集疏水水位。

上述实施例中，由于测量筒的两端分别和百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧及气侧连通，且测量筒的两端开口位于疏水水面的两侧，这就使得测量筒与百万千瓦级核电机组疏水箱共同构成了一个连通器。根据连通器原理，测量筒中的疏水水位应该与百万千瓦级核电机组疏水箱中的疏水水位一致，故通过采集测量筒中的疏水水位即可对应获取到百万千瓦级核电机组疏水箱中的疏水水位。

由于测量筒的容积要远小于百万千瓦级核电机组疏水箱的容积，故测量筒中疏水水位的变化不会对设置在测量筒中的导波雷达液位计造成过大冲击，提高了导波雷达液位计的使用寿命。并且，传统的导波雷达液位计在安装时只能通过百万千瓦级核电机组疏水箱上的气侧接口或水侧接口进行安装，而导波雷达液位计一般较长，这就需要较大的安装空间，而在上述实施例中的百万千瓦级核电机组疏水箱中，导波雷达液位计是安装在测量筒中的，安装空间更为灵活。不仅如此，由于百万千瓦级核电机组疏水箱一般是靠近地面进行安装，故对于传统的百万千瓦级核电机组疏水箱而言，在对导波雷达液位计进行检修时，只能从气侧接口取出，不易操作。然而，在上述实施例中的百万千瓦级核电机组疏水箱中，由于导波雷达液位计是设置在位于百万千瓦级核电机组疏水箱外侧的测量筒中，故拆修更为简便。

基于上述实施例，在一些实施例中，百万千瓦级核电机组疏水箱和测量筒之间可以是通过连接管贯通连接。具体地，图2为另一实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图，如图2所示，测量筒103的顶面上可以开设有第一开口1030，且在底面上开设有第二开口1031。进一步地，在测量筒103的顶面与百万千瓦级核电机组疏水箱的气侧之间设置有气侧连接管104，且该气侧连接管104的一端(也即顶面连接端)与第一开口1030连通，另一端(也即气侧连接端)与气侧接口102连通。也即，通过气侧连接管104，百万千瓦级核电机组疏水箱的气侧与测量筒的顶端相连通。同样地，在测量筒103的底面与百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧之间还可以设置有水侧连接管105，且该水侧连接管105的一端(也即底面连接端)与第二开口1031连通，另一端(也即水侧连接端)与水侧接口101连通。也即，通过水侧连接管104，百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧与测量筒的底端相连通。在一些实施例中，考虑到连接管在实际安装和使用过程中需要承受较大的载荷，故可以设置水侧连接端的轴向长度比底面连接端的轴向长度小。

进一步地，还可以在水侧连接管105靠近水侧接口101的一端上设置第一水侧隔离阀1050，在水侧连接管105靠近第二开口1031的一端上设置第二水侧隔离阀1051。同样地，也可以在气侧连接管104靠近气侧接口102的一端上设置第一气侧隔离阀1040，在气侧连接管104靠近第一开口1030的一端上设置第二气侧隔离阀1041。

在上述实施例中，通过在水侧连接管和气侧连接管的两端各设置一个隔阀可以保证密封性，并且也便于后续对测量筒或者导波雷达液位计的检修。而考虑到百万千瓦级核电机组疏水箱中的疏水温度较高，连接管和隔离阀都需要工作在高温环境下，且为了使得测量筒能尽快跟踪百万千瓦级核电机组疏水箱内的液位变化，故隔离阀的类型可以选用流阻较小的闸阀，具体型号可以为Z61W-100P。同时，为了保证连接管的强度，其壁厚可以不小于3.5mm。

请继续参阅图2，在一些实施例中，气侧连接管104可以通过气侧法兰106与百万千瓦级核电机组疏水箱的气侧连通，同时，可以通过顶面法兰107与测量筒103的顶面连通。另一方面，水侧连接管105可以通过水侧法兰108与百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧连通，同时，可以通过底面法兰109与测量筒103的底面连通。

根据上述实施例中的百万千瓦级核电机组疏水箱，在一些实施例中，为了保证测量筒103的垂直安装精度，可以设置测量筒103的轴向方向垂直于疏水水面。另一方面，为了保证测量筒103的水平安装精度，可以设置顶面法兰107远离测量筒103顶面的一面与气侧法兰106远离百万千瓦级核电机组疏水箱气侧的一面相平齐。

在一些实施例中，为了保证连接管(也即气侧连接管和水侧连接管)和测量筒的安装强度，可以设置支承架对连接管和测量筒进行支撑。图3为一实施例中支承架的结构示意图，如图3所示，基于上述实施例中的百万千瓦级核电机组疏水箱，还可以进一步包括连接管支承架110，其中，连接管支承架110的一侧可以与地面固定连接，另一侧可以分别对气侧连接管以及水侧连接管行支承。在另一些实施例中，百万千瓦级核电机组疏水箱还可以包括测量筒支承架111，该测量筒支承架111可以分别与地面以及测量筒连接，以对测量筒进行支承。

在一些实施例中，百万千瓦级核电机组疏水箱还可以设置有多个测量筒及导波雷达液位计，每个测量筒的两端开口可以分别和水侧接口以及气侧接口贯通连接，且每个测量筒中均可以设置一个导波雷达液位计，以实时采集各个测量筒中的疏水水位。通过设置多组测量筒以及导波雷达液位计，可以采集通过采集各个测量筒中的疏水水位以更精确的得出百万千瓦级核电机组疏水箱中的疏水水位，同时，通过观察和比较各个测量筒中的水位读数，也可以实时掌握各个测量筒及其中导波雷达液位计的工作状态，也即，可以通过设置多组测量筒以及导波雷达液位计来实现相互校准的功能。

图4为一具体实施例中百万千瓦级核电机组疏水箱的结构示意图。如图4所示，本实施例提供一具体的百万千瓦级核电机组疏水箱40，可以包括箱体41、连接管42、测量筒43和导波雷达液位计44。其中，导波雷达液位计44置在测量筒43中，测量筒43设置在箱体41的外侧，且通过连接管42与箱体41贯通连接。

具体地，箱体41的气侧开设有三个法兰接口(图中未示出)，水侧开设有两个DN25接口(图中未示出)，其中，箱体41水侧的一个DN25接口可以连接一个三通(图中未示出)，且通过该三通连接取样接口和就地液位计。箱体41气侧的法兰接口可以与测量筒的一端贯通连接，底部的DN25接口可以连接一个三通，并将该三通的一个接口与上述测量筒的另一端贯通连接。

进一步地，连接管42可以包括水侧连接管421和气侧连接管422，且水侧连接管421的两端可以分别设置有一个水侧隔离阀(图中未示出)，同样地，在气侧连接管422的两端可以分别设置一个气侧隔离阀(图中未示出)。通过设置水侧隔离阀和气侧隔离阀，可以方便后续对测量筒和导波雷达液位计的检修。进一步地，测量筒43上还可以设置有排污阀、相应的管堵以及排污回收装置(图中未示出)，以在方便导波雷达液位计校验的同时，保证百万千瓦级核电机组疏水箱在运行状态下的整体密封性。

进一步地，考虑到疏水在连接管内的流动性较差，因此可以使用0Cr18Ni9不锈钢管材，连接管的管道设计压力可以为8.5MPa，设计温度311℃，且0Cr18Ni9材料许用应力为84MPa。

根据DL5054直管外径最小壁厚计算公式：

根据规范取相应了修正系数和附加厚度进行计算，最小壁厚为3.50mm，考虑到直管壁厚负偏差，设计选用Φ32×4mm不锈钢管道。

根据GB50316管道水平跨度的强度计算准则为：

其中

将参数代入以上式2和式3，求得根据强度准则计算的水平跨距为6.6m

根据GB50316管道水平跨距的刚度计算准则为：

连接管42的许用挠度取3mm，计算刚度条件的最小跨距为3.0m。

综合强度和刚度条件，连接管42的现场水平跨距要求不大于3m。

进一步地，测量筒43的内部空间根据导波雷达液位计44的工作空间确定，测量筒43的壁厚、封头、管嘴等按照GB150进行设计。测量筒43材质选用与连接管42相同的0Cr18Ni9，测量筒43的顶部接口为法兰。

以下使用CAESAR II对连接管42进行应力分析，假定管道为梁单元模型，各个隔离阀、测量筒、箱体为刚性件，弯头三通等管件通过应力增大系数来体现，以确认管道的一次应力及二次应力符合规范要求，判定准则选用ASME B31.1，根据设计走向和尺寸建立三维模型如图5所示。分别计算OPE/SUS/EXP工况，输出一二次应力，结果如下表1：

表1，管道应力分析结果

从表中可以看出，连接管的一二次应力均在规范要求范围内。由此可以得出结论：连接管即不会因持续载荷发在屈服失效，也不会因为交变热应力而发生疲劳破坏。

进一步地，可以使用PIPENET进行建模，如图6所示，将各个隔离阀、管件等作为附加阻力件，假定疏水阀关闭且加热蒸汽全部变成凝结水进入箱体的特殊瞬态工况，进行模拟，观察测量筒内液位对箱体的跟踪情况。

图7、图8为特殊瞬态工况下箱体液位及三个测量筒液位变化关系。根据仿真结果可以得出结论：在特殊瞬态工况下，三个测量筒对箱体液位跟踪存在延迟，管道越长，延迟现象越明显。

具体地，三个测量筒与箱体在瞬态工况下的最大液位差约为15mm，到达相同液位的最大时间差约为1s，考虑到箱体内液面呈波浪状态，导波雷达液位计测量的误差极可能越过15mm，所以测量筒在瞬态工况下的液位延迟是可以接受的。

从上述模拟结果中可以知道，三个测量筒瞬态工况下的液位偏差小于5mm。而通常当3个导波雷达液位计信号差大于100mm时才需要进行强制纠偏，故5mm的瞬态液位偏差可接受。同时由于建模时为了保守起见，所选用的管道比实际情况要长，计算流阻较实际大，在实际情况下测量筒的动态响应要优于以上结果。并且，由于实际工作过程中疏水阀处于开启状态，箱体内液位的变化会比仿真结果慢，因此测量筒的实际响应情况要优于仿真采用的瞬态工况。

在一些实施例中，还可以根据连接管的走向设置支承架(图中未示出)，进一步地，还可以设置连接管的水平跨距不大于2m，以避免连接管承重过大而损坏。考虑到测量筒处为集中载荷，故可以在测量筒出单独设置一个支承架(图中未示出)以对测量筒进行支承。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种百万千瓦级核电机组疏水箱，用于存放疏水；所述百万千瓦级核电机组疏水箱的水侧开设有水侧接口，气侧开设有气侧接口；其特征在于，所述百万千瓦级核电机组疏水箱包括：

测量筒，设置于所述百万千瓦级核电机组疏水箱的外侧；所述测量筒的两端开口分别与所述水侧接口和所述气侧接口贯通连接，且所述测量筒的两端开口分别位于所述疏水水面的两侧；以及

导波雷达液位计，设置于所述测量筒中，用于采集所述疏水的水位。

2.根据权利要求1所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述测量筒的轴向方向垂直于所述疏水水面。

3.根据权利要求1所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述测量筒和所述导波雷达液位计均为多个，并且每一所述测量筒中固定设置有一个所述导波雷达液位计；每个所述测量筒的两端开口分别与所述水侧接口和所述气侧接口贯通连接。

4.根据权利要求1所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括水侧连接管和气侧连接管；所述测量筒的两端开口包括第一开口和第二开口，所述水侧连接管分别与所述水侧接口和所述第一开口贯通连接，所述气侧连接管分别与所述气侧接口和所述第二开口贯通连接；

其中，所述气侧连接管上设置有气侧隔离阀；所述水侧连接管上设置有水侧隔离阀。

5.根据权利要求4所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括连接管支承架，所述连接管支撑架一侧与地面固定连接，另一侧对所述连接管进行支承。

6.根据权利要求4所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括测量筒支承架，所述测量筒支撑架一端与地面固定连接，另一端对所述测量筒进行支承。

7.根据权利要求4所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述连接管的壁厚大于3.5毫米。

8.根据权利要求4所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述百万千瓦级核电机组疏水箱还包括气侧法兰、顶面法兰、水侧法兰和底面法兰；所述测量筒具有相对的顶面和底面；所述第一开口开设于所述顶面上，所述第二开口开设于所述底面上；

其中，所述水侧连接管包括水侧连接端和底面连接端，所述水侧连接端与所述水侧接口通过所述水侧法兰连接，所述底面连接端与所述底面接口通过所述底面法兰连接；以及

所述气侧连接管包括气侧连接端和顶面连接端，所述气侧连接端与所述气侧接口通过所述气侧法兰连接，所述顶面连接端与所述顶面接口通过所述顶面法兰连接。

9.根据权利要求8所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述气侧法兰远离所述气侧的平面与所述顶面法兰远离所述顶面的平面平齐。

10.根据权利要求8所述的百万千瓦级核电机组疏水箱，其特征在于，所述水侧连接端的轴向长度比所述底面连接端的轴向长度小。