一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置的制作方法

1.本发明涉及核电设备技术领域，尤其涉及一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置。

背景技术：

2.蒸汽发生器是实现核电站一、二回路热量交换的关键设备，其工作性能和运行可靠性直接关系到整个核电站的安全性、经济性、可靠性。目前，对蒸汽发生器安全高效运行影响最大的组件是蒸发器传热管，由于工作条件恶劣，且压力温度等级较高，传热管在运行一段时间后很容易发生降质甚至破损。全球在运核电机组中，每年都有大半的蒸汽发生器发生传热管破损现象，为了避免传热管破损对蒸汽发生器运行造成不可挽回的损失，在机组大修期间需要对满足蒸汽发生器传热管堵管准则的传热管进行堵管处理。
3.核电厂蒸汽发生器的传热管在经在役检查后会发现有部分传热管存在缺陷已经不能满足正常使用要求，根据传热管堵管准则，需要对有缺陷的传热管进行及时封堵，这个过程称为堵管。在实施堵管的过程中，堵头耗材、堵管装置、堵管方法等是决定堵管工艺效果的关键性因素。目前核电厂蒸发器在堵管过程中用到堵头(耗材)，需要将堵头通过机械堵管的形式安装于相应规格尺寸的传热管管口处，这种从堵头研制到机械堵管的整体称为堵管工艺，为了判断堵管工艺的可靠性需要对被测对象即进行了机械堵管操作的传热管和附属部分管板进行考核性试验，称之为堵管工艺考核，考核试验根据标准分为压力温度瞬态试验、热冲击试验、热疲劳试验、腐蚀试验等多种。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，该装置针对堵管工艺考核中的压力和温度同时大范围循环开展试验研究，对堵管工艺的有效性进行试验验证，根据结果对堵管技术进行优化改良。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，包括柱塞泵、回热装置、预热装置、试验容器、冷却器、稳压装置和小循环水箱，所述柱塞泵的出口连接所述回热装置的冷端，所述回热装置的冷端出口连接所述预热装置，所述预热装置的出口连接所述试验容器，所述试验容器的出口连接所述回热装置的热端，所述回热装置的热端出口连接所述冷却器的热端，所述冷却器的热端出口分为稳压支路和回水支路，所述稳压支路连接所述稳压装置，所述回水支路连接所述小循环水箱，所述小循环水箱连接所述柱塞泵的入口。
7.作为一种可实施的方式，还包括大开放水箱，所述大开放水箱连接所述小循环水箱以提供循环补水。
8.作为一种可实施的方式，所述大开放水箱连接所述柱塞泵的入口，用于确保当所述小循环水箱中介质温度升高时，直接通过所述大开放水箱向整个回路提供较低温度的介质，从而对所述试验容器进行加速降温。
9.作为一种可实施的方式，所述回热装置包括回热器、回热电磁阀、旁通电磁阀，所述回热器的冷端入口连接所述柱塞泵的出口，所述回热器的热端入口连接所述试验容器的出口，所述回热电磁阀安装在所述回热器的热端出口，并与所述冷却器的热端入口连接，所述旁通电磁阀安装在回热器旁通管路上，用于切断所述回热器的回热功能。
10.作为一种可实施的方式，所述预热装置包括电加热器、预热器、预热安全阀，所述电加热器与所述预热器连接，所述预热器的入口连接所述回热器冷端的出口，上端出口附近连接所述预热安全阀。
11.作为一种可实施的方式，所述电加热器为交流式电加热棒，用于为系统提供热源。
12.作为一种可实施的方式，所述电加热器与所述预热器通过法兰的形式进行连接。
13.作为一种可实施的方式，所述试验容器包括可拆卸连接的容器上法兰、容器下法兰，所述容器下法兰具有腔体，所述腔体内设有堵管模拟体，所述试验容器的入口连接所述预热器的出口。
14.作为一种可实施的方式，所述容器上法兰和所述容器下法兰通过紧固件进行连接，通过金属缠绕垫密封。
15.作为一种可实施的方式，所述容器上法兰上部开有用于监测每根所述堵管模拟体管侧压力的小孔，所述容器上法兰下部焊有用于连接所述堵管模拟体的螺纹接头，所述堵管模拟体通过螺纹连接的形式与所述容器上法兰相连并浸泡在所述腔体内的介质中。
16.作为一种可实施的方式，所述稳压装置包括稳压器、稳压安全阀、稳压器液位监测表，所述稳压器内部上端充有氮气下端设有介质水；所述稳压器上端安装所述稳压安全阀，所述稳压器上下端侧面开孔安装所述稳压器液位监测表。
17.作为一种可实施的方式，所述稳压器为柱型结构，用于缓解系统压力的快速波动，电动截止阀安装在所述稳压器的入口端，用于连通或切断所述稳压器。
18.作为一种可实施的方式，所述冷却器和所述小循环水箱之间设有电动调节阀，所述电动调节阀用于调节整个系统回路的压力值。
19.作为一种可实施的方式，所述电动调节阀的入口连接所述冷却器的热端出口，所述电动调节阀的出口连接所述小循环水箱。
20.作为一种可实施的方式，所述小循环水箱上端开有溢流孔，所述小循环水箱和所述大开放水箱之间设有手动球阀。
21.与现有技术相比，本发明提供的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置具有以下有益效果：
22.本发明提供的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置能够用于当压力和温度同时大范围循环情况下对传热管堵管工艺的有效性进行验证性评价，从而优化新研发堵头的结构、改良现有的堵管装置、改进常规的堵管方法。
23.进一步地，本试验装置设有未含柱塞泵旁通支路的主回路形式，防止了泵出口压力循环变化造成的流量改变，进而稳定了整个系统的换热性能。
24.进一步地，本试验装置设有自带电磁阀的回热装置，可以通过设置定点温度自动进行回热电磁阀和旁通电磁阀的开关切换，进而实现选择性的投入或切断回热器的回热功能。
25.进一步地，本试验装置设有蛇形预热器，介质逐级流过每一根电加热棒进行逐渐
升温，在保证均匀受热的前提下，大幅降低了整个系统的水容器，提升了整个试验装置的最大升降温速率。
26.进一步地，本试验装置设有可以同时容纳五根试验件的试验容器，并且每一根试验件都有独立的压力监测点，可以适时采集、记录每根试验件二次侧的压力值。
27.进一步地，本试验装置设有套管式冷却器，可以将回热器出口的介质冷却到一定温度，防止小循环水箱内部水温过高对柱塞泵的运行性能造成影响。
28.进一步地，本试验装置设有能缓解压力快速波动的稳压装置，通过稳压器内液位的变化对氮气造成的压缩来改变整个系统末端的压力值，进而实现稳压的功能，稳压器的液位可以通过测得的差压值推倒求出。
29.进一步地，本试验装置设有电动截止阀和电动调节阀，电动截止阀可以远程实现投入或隔离稳压器，电动调节阀能够根据pid反馈调节自动开大关小控制背压值，进而实现压力匀速循环的目的。
30.进一步地，本试验装置设有小循环水箱和大开放水箱，通过两个水箱的供水回路切换，以满足不同温度循环范围的试验需求。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
32.图1为本发明实施例所提供的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置的整体示意图；
33.图2为本发明实施例所提供的回热装置侧视图；
34.图3为本发明实施例所提供的回热装置正视图；
35.图4为本发明实施例所提供的预热装置示意图；
36.图5为本发明实施例所提供的试验容器示意图；
37.图6为本发明实施例所提供的稳压装置示意图。
38.附图标记说明：
39.1.柱塞泵；2.回热装置；3.预热装置；4.试验容器；5.冷却器；6.稳压装置；7.电动截止阀；8.电动调节阀；9.小循环水箱；10.大开放水箱；201.回热器；202.回热电磁阀；203.旁通电磁阀；301.电加热器；302.预热器；303.预热安全阀；401.容器上法兰；402.容器下法兰；403.堵管模拟体；601.稳压器；602.稳压安全阀；603.稳压器液位监测表。
具体实施方式
40.下面通过具体实施方式进一步详细说明。
41.如图1至图6所示，本发明提供了一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，包括柱塞泵1、回热装置2、预热装置3、试验容器4、冷却器5、稳压装置6、小循环水箱9和大开放水箱10。本装置是针对开展压力温度瞬态试验而设计并搭建的一套试验装置。
42.如图1所示，柱塞泵1的入口连接着小循环水箱9和大开放水箱10(小循环水箱9与
大开放水箱10并联接到柱塞泵1的入口)，小循环水箱9以及大开放水箱10的出水口都装有手动球阀，根据试验最低循环温度的要求手动切换至两者其一为整个系统提供循环水，即手动球阀用于选择性为小循环水箱9补充循环所需介质。大开放水箱10连接柱塞泵1的入口用于确保当小循环水箱9中介质温度升高时，可以直接通过大开放水箱10向整个回路提供较低温度的介质，从而实现对试验容器4进行加速降温的作用。柱塞泵1为三级变频柱塞泵，主要为介质水提供循环驱动力，柱塞泵1的出口连接着回热装置2的冷端，回热装置2根据不同的温度变化速率要求投入或切断余热回收利用功能。回热装置2的冷端出口连接着预热装置3，预热装置3根据不同的温度变化速率要求基于反馈调节原理自动改变内部加热功率大小。预热装置3的出口连接着试验容器4，试验容器4中装有5根堵管模拟体403，试验过程中最高(低)循环压力、最高(低)循环温度是否满足要求，取决于试验容器4内压力温度的变化范围。试验容器4的出口连接着回热装置2的热端，回热装置2的热端出口连接着冷却器5的热侧，循环水经冷却器5中的冷却水冷却换热后散掉多余热量至接近环境温度。冷却器5的出口分为两个支路，一条支路为稳压支路，连接着电动截止阀7和稳压装置6，稳压装置6用于缓解整个系统压力的快速波动，电动截止阀7用于远程投入使用或隔离切断稳压装置6；另一条支路为回水支路，连接着电动调节阀8和小循环水箱9，电动调节阀8根据不同的压力变化速率要求基于反馈调节原理自动改变开度大小，循环水最终经电动调节阀8减压后回到小循环水箱9完成循环。大开放水箱10为小循环水箱9提供循环补水，小循环水箱9开有溢流口，防止水箱中的水从水箱顶部涌出。
43.优选地，小循环水箱9内的介质为去离子水，用于为整个系统提供水源，介质水在柱塞泵1的作用下流经整个系统最终循环回小循环水箱9；大开放水箱10内的介质为去离子水，用于向小循环水箱9提供补水，并且在降温阶段向整个系统提供更低温度的循环水。
44.如图2和图3所示，回热装置2包括回热器201、回热电磁阀202、旁通电磁阀203，回热器201的结构形式为管套管换热器，内管介质为冷流体，外管介质为热流体，流体流向为逆流布置；回热电磁阀202为常开式电磁阀，安装在回热器热端出口上，旁通电磁阀203为常闭式电磁阀，安装在回热器旁通上。升温阶段时，回热电磁阀202开启，旁通电磁阀203关闭，通过回热器201的余热回收利用功能减少电加热功率的消耗；降温阶段时，旁通电磁阀203开启，回热电磁阀202分阶段的开启或关闭，通过降低或切断回热器201的回热能力增加降温速率。
45.如图4所示，预热装置3包括电加热器301、预热器302、预热安全阀303，电加热器301的结构形式为交流式电加热棒，加热棒内部设有加热电阻，电阻发热后将热量传导至金属外套管，外套管通过对流换热的形式最终将热量传递给预热器302中的介质，进而为整个系统提供热源。预热器302的结构形式为蛇形管换热器，与电加热器301通过法兰的形式进行连接，介质顺序流过每根电加热棒的金属外套管进行逐级升温，在预热器302的出口附近装有预热安全阀303，当预热器302超压时，预热安全阀303内部的弹簧会起跳完成泄压。
46.如图5所示，试验容器4包括容器上法兰401、容器下法兰402、堵管模拟体403，容器下法兰402具有腔体，堵管模拟体403安装在腔体中。容器上法兰401和容器下法兰402通过螺栓螺母紧固件进行连接，密封形式采用金属缠绕垫密封。容器上法兰401的上部开有用于监测每根堵管模拟体403管侧压力的小孔，容器上法兰401的下部焊有用于连接堵管模拟体403的螺纹接头，堵管模拟体403通过螺纹连接的形式与容器上法兰401相连并浸泡在容器
下法兰402内腔体的介质中，整个试验容器4用于为堵管模拟体提供压力温度循环的试验环境。
47.如图6所示，稳压装置6包含稳压器601、稳压安全阀602、稳压器液位监测表603。稳压器601的结构形式为立式柱形压力容器，容器内上部为氮气下部为水，氮气的强可压缩性可以有效缓解整个系统压力的快速波动。稳压器601的上端装有稳压安全阀602，当稳压器601超压时，稳压安全阀602内部的弹簧会起跳完成泄压，稳压器液位监测表603为差压变送器，可以根据测得的差压值带入公式推导求得液位值，并适时对液位进行监测。
48.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，任何熟悉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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，包括柱塞泵(1)、回热装置(2)、预热装置(3)、试验容器(4)、冷却器(5)、稳压装置(6)和小循环水箱(9)，所述柱塞泵(1)的出口连接所述回热装置(2)的冷端，所述回热装置(2)的冷端出口连接所述预热装置(3)，所述预热装置(3)的出口连接所述试验容器(4)，所述试验容器(4)的出口连接所述回热装置(2)的热端，所述回热装置(2)的热端出口连接所述冷却器(5)的热端，所述冷却器(5)的热端出口分为稳压支路和回水支路，所述稳压支路连接所述稳压装置(6)，所述回水支路连接所述小循环水箱(9)，所述小循环水箱(9)连接所述柱塞泵(1)的入口。2.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，还包括大开放水箱(10)，所述大开放水箱(10)连接所述小循环水箱(9)以提供循环补水。3.根据权利要求2所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述大开放水箱(10)连接所述柱塞泵(1)的入口，用于确保当所述小循环水箱(9)中介质温度升高时，直接通过所述大开放水箱(10)向整个回路提供较低温度的介质，从而对所述试验容器(4)进行加速降温。4.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述回热装置(2)包括回热器(201)、回热电磁阀(202)、旁通电磁阀(203)，所述回热器(201)的冷端入口连接所述柱塞泵(1)的出口，所述回热器(201)的热端入口连接所述试验容器(4)的出口，所述回热电磁阀(202)安装在所述回热器(201)的热端出口，并与所述冷却器(5)的热端入口连接，所述旁通电磁阀(203)安装在回热器旁通管路上，用于切断所述回热器(201)的回热功能。5.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述预热装置(3)包括电加热器(301)、预热器(302)、预热安全阀(303)，所述电加热器(301)与所述预热器(302)连接，所述预热器(302)的入口连接所述回热器(201)冷端的出口，上端出口附近连接所述预热安全阀(303)。6.根据权利要求5所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述电加热器(301)为交流式电加热棒，用于为系统提供热源。7.根据权利要求5所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述电加热器(301)与所述预热器(302)通过法兰的形式进行连接。8.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述试验容器(4)包括可拆卸连接的容器上法兰(401)、容器下法兰(402)，所述容器下法兰(402)具有腔体，所述腔体内设有堵管模拟体(403)，所述试验容器(4)的入口连接所述预热器(302)的出口。9.根据权利要求8所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述容器上法兰(401)和所述容器下法兰(402)通过紧固件进行连接，通过金属缠绕垫密封。10.根据权利要求8所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述容器上法兰(401)上部开有用于监测每根所述堵管模拟体(403)管侧压力的小孔，所述容器上法兰(401)下部焊有用于连接所述堵管模拟体(403)的螺纹接头，所述堵管模拟体(403)通过螺纹连接的形式与所述容器上法兰(401)相连并浸泡在所述腔体内的介质中。11.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述稳压装置(6)包括稳压器(601)、稳压安全阀(602)、稳压器液位监测表(603)，所述稳压
器(601)内部上端充有氮气下端设有介质水；所述稳压器(601)上端安装所述稳压安全阀(602)，所述稳压器(601)上下端侧面开孔安装所述稳压器液位监测表(603)。12.根据权利要求11所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述稳压器(601)为柱型结构，用于缓解系统压力的快速波动，电动截止阀(7)安装在所述稳压器(601)的入口端，用于连通或切断所述稳压器(601)。13.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述冷却器(5)和所述小循环水箱(9)之间设有电动调节阀(8)，所述电动调节阀(8)用于调节整个系统回路的压力值。14.根据权利要求13所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述电动调节阀(8)的入口连接所述冷却器(5)的热端出口，所述电动调节阀(8)的出口连接所述小循环水箱(9)。15.根据权利要求1所述的用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，其特征在于，所述小循环水箱(9)上端开有溢流孔，所述小循环水箱(9)和所述大开放水箱(10)之间设有手动球阀。

技术总结

本发明提供了一种用于堵管工艺考核的压力温度瞬态试验装置，包括柱塞泵、回热装置、预热装置、试验容器、冷却器、稳压装置和小循环水箱，柱塞泵的出口连接回热装置的冷端，回热装置的冷端出口连接预热装置，预热装置的出口连接试验容器，试验容器的出口连接回热装置的热端，回热装置的热端出口连接冷却器的热端，冷却器的热端出口分为稳压支路和回水支路，稳压支路连接稳压装置，回水支路连接小循环水箱，小循环水箱连接柱塞泵的入口。本发明提供的装置针对堵管工艺考核中的压力和温度同时大范围循环开展试验研究，对堵管工艺的有效性进行试验验证，根据结果对堵管技术进行优化改良。根据结果对堵管技术进行优化改良。根据结果对堵管技术进行优化改良。