專利名稱：核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電站管道泄漏試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)核電站壓力管道發(fā)生泄漏時(shí)，高溫高壓流體從管道破口處向外噴射至低壓環(huán)境，流體壓力快速下降，工質(zhì)由單相過(guò)冷狀態(tài)迅速變?yōu)閮上酄顟B(tài)而且氣液相間存在明顯的熱力及動(dòng)力不平衡，同時(shí)工質(zhì)在破口末端變?yōu)榕R界流動(dòng)，其機(jī)理非常復(fù)雜。因此，有必要研究一種高壓流體穿透裂縫泄漏及臨界泄漏中的泄漏率定量試驗(yàn)方法和裝置，從而修正管道穿透性裂縫泄漏率的計(jì)算模型，并修正現(xiàn)有臨界泄漏模型編制的計(jì)算程序。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中裂縫流量與裂縫尺寸的定量計(jì)量存在很大的困難和不確定性的問(wèn)題，本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件與工程實(shí)際的需要，提供了一種核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，主要采用模擬裂縫尺寸的形式，建立流量和確定尺寸的關(guān)系，同時(shí)針對(duì)工程實(shí)際的真實(shí)裂縫進(jìn)行實(shí)際工況下的泄漏試驗(yàn)，能夠測(cè)定不同載荷下不同裂縫形式下的泄漏量。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，包括如下步驟:步驟一:用介質(zhì)生成裝置生成相應(yīng)的介質(zhì)；步驟二:通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)質(zhì)量；步驟三:從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)經(jīng)過(guò)加工有裂縫的試驗(yàn)段，進(jìn)入冷凝裝置，冷凝裝置將介質(zhì)冷卻并通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)質(zhì)量，將測(cè)出的介質(zhì)質(zhì)量與試驗(yàn)段輸入的介質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，如果二者結(jié)果相等或基本接近，則測(cè)量結(jié)果可信；否則，重復(fù)測(cè)量；步驟四:將試驗(yàn)段切開(kāi)，檢測(cè)裂紋的表面粗糙度和流道，并將檢測(cè)值作為泄漏率程序的輸入，比較泄漏率程序的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的差別。進(jìn)一步，如上所述的核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，其中，步驟一生成的介質(zhì)為欠熱液體、飽和液體、氣液兩相混合物、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽或超臨界流體。進(jìn)一步，如上所述的核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，其中，步驟三中試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)泄漏率小于20kg/h的情況下，采用溢流測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量；試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)泄漏率大于或等于20kg/h的情況下，采用直接冷凝測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量。一種應(yīng)用于上述核電站管道泄漏率試驗(yàn)方法的系統(tǒng)，包括介質(zhì)生成裝置和試驗(yàn)段測(cè)量裝置，其中，所述的介質(zhì)生成裝置包括介質(zhì)補(bǔ)充水箱，介質(zhì)補(bǔ)充水箱通過(guò)管路與預(yù)熱器連接，預(yù)熱器通過(guò)管路連接加工有裂縫的試驗(yàn)段的入口，在預(yù)熱器與試驗(yàn)段入口相連接的管路上設(shè)置用于測(cè)量試驗(yàn)段輸入介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)，試驗(yàn)段的出口與冷凝裝置相連接，冷凝裝置與用于測(cè)量試驗(yàn)段泄漏介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)相連接。進(jìn)一步，如上所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，在試驗(yàn)段的入口前側(cè)設(shè)置汽水混合器，介質(zhì)補(bǔ)充水箱通過(guò)一條管路與汽水混合器的冷水入口連接，所述的預(yù)熱器通過(guò)管路與汽水混合器的蒸汽入口連接，在與汽水混合器的冷水入口和蒸汽入口連接的管路上分別設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)。進(jìn)一步，如上所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，所述的冷凝裝置為冷凝器或冷凝水溢流箱。進(jìn)一步，如上所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其中，所述的冷凝水溢流箱包括設(shè)置在箱體下方的與試驗(yàn)段出口相連接的蒸汽分配管，蒸汽分配管上設(shè)置若干小孔；所述的蒸汽分配管的上方設(shè)有蛇形盤(pán)管冷凝器，在蛇形盤(pán)管冷凝器的上方設(shè)置用于降低介質(zhì)液面波動(dòng)和衰減冷凝噪聲的均流板；箱體的上部為溢流出口。更進(jìn)一步，所述的冷凝水溢流箱上部的溢流出口為能夠減小流面面積的傾斜縮口形狀。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件與工程實(shí)際的需要，主要采用模擬裂縫尺寸的形式，建立流量和確定尺寸的關(guān)系，能夠針對(duì)工程實(shí)際的真實(shí)裂縫進(jìn)行實(shí)際工況下的泄漏實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同載荷下不同裂縫形式下的泄漏量。


圖1為核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為試驗(yàn)段的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為采用溢流測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量的示意圖；圖4為采用直接冷凝測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量的示意圖；圖5為冷凝水溢流箱結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明所述的方法及系統(tǒng)主要涉及高壓流體穿透裂縫泄漏及臨界泄漏中的泄漏率定量試驗(yàn)。試驗(yàn)針對(duì)多工質(zhì)參數(shù)、多入口形式的管道裂紋泄漏率，可模擬入口截面形狀為橢圓形、菱形、矩形或圓形等幾何形狀；入口參數(shù)為欠熱液體、飽和液體、氣液兩相混合物、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽及超臨界流體的出口泄漏率，本發(fā)明的方法及系統(tǒng)能修正管道穿透性裂縫泄漏率的計(jì)算模型，修正現(xiàn)有的臨界泄漏模型編制計(jì)算程序。核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括介質(zhì)生成裝置I和試驗(yàn)段測(cè)量裝置2，其中，所述的介質(zhì)生成裝置I包括介質(zhì)補(bǔ)充水箱3，介質(zhì)補(bǔ)充水箱3通過(guò)管路與預(yù)熱器4連接，介質(zhì)補(bǔ)充水箱3與預(yù)熱器4連接的管路上設(shè)置過(guò)濾器7和柱塞泵5，預(yù)熱器4的前端設(shè)有質(zhì)量流量計(jì)6。預(yù)熱器4通過(guò)管路連接加工有裂縫的試驗(yàn)段11的入口，在預(yù)熱器4與試驗(yàn)段入口相連接的管路上設(shè)置用于測(cè)量試驗(yàn)段輸入介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)。為便于氣液兩相混合物的測(cè)量，圖1所示的實(shí)施例中在試驗(yàn)段11的入口前側(cè)設(shè)置汽水混合器10，介質(zhì)補(bǔ)充水箱3通過(guò)一條管路與汽水混合器10的冷水入口連接，所述的預(yù)熱器4通過(guò)管路與汽水混合器10的蒸汽入口連接，在與汽水混合器10的冷水入口和蒸汽入口連接的管路上分別設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)8、9。試驗(yàn)段11的出口與冷凝裝置12相連接，冷凝裝置12與用于測(cè)量試驗(yàn)段泄漏介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)13相連接。在介質(zhì)生成裝置的出口與介質(zhì)補(bǔ)充水箱3之間設(shè)有換熱器14。整個(gè)系統(tǒng)的各段管路上分別設(shè)置調(diào)節(jié)閥。使用上述系統(tǒng)進(jìn)行的核電站管道泄漏率試驗(yàn)包括如下步驟:步驟一:用介質(zhì)生成裝置生成相應(yīng)的介質(zhì)；步驟二:通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)質(zhì)量；步驟三:從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)經(jīng)過(guò)加工有裂縫的試驗(yàn)段，進(jìn)入冷凝裝置，冷凝裝置將介質(zhì)冷卻并通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)質(zhì)量，將測(cè)出的介質(zhì)質(zhì)量與試驗(yàn)段輸入的介質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，如果二者結(jié)果相等或基本接近，則測(cè)量結(jié)果可信；否則，重復(fù)測(cè)量；步驟四:將試驗(yàn)段切開(kāi)，檢測(cè)裂紋的表面粗糙度和流道，并將檢測(cè)值作為泄漏率程序的輸入，比較泄漏率程序的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的差別。泄漏率程序可采用現(xiàn)有文獻(xiàn)的公知計(jì)算模型自行編寫(xiě)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員屬于公知技術(shù)。試驗(yàn)段的結(jié)構(gòu)可以有多種形式，一種相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)可以如圖2所示，試驗(yàn)段包括兩個(gè)半圓柱形金屬試件15，兩個(gè)半圓柱形金屬試件的相對(duì)的矩形面17為噴砂粗化的金屬表面。所述的兩個(gè)半圓柱形金屬試件15除兩端以外的邊緣通過(guò)焊縫連接，在兩個(gè)半圓柱形金屬試件15之間形成用于模擬裂縫通道的間隙，兩個(gè)端口分別作為裂縫通道的流體入口和出口，在其中一個(gè)半圓柱形金屬試件上沿裂縫通道的長(zhǎng)度方向設(shè)有若干個(gè)用于布置壓力測(cè)量元件的取壓孔16和用于布置溫度測(cè)量元件的測(cè)溫孔?？煽刂屏芽p形狀、尺寸以及表面粗糙度，從而進(jìn)行多種真實(shí)裂縫參數(shù)條件下的泄漏試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)為小流量(泄漏率小于20kg/h)條件時(shí)，采用溢流測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。試驗(yàn)段11的出口與冷凝水溢流箱18相連接，冷凝水溢流箱18連接熱交換器19，冷凝水溢流箱18的溢流出口與用于測(cè)量試驗(yàn)段泄漏介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)13相連接，冷凝液最終通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入冷凝液收集箱20。試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)為大流量(泄漏率大于或等于20kg/h)條件時(shí)，采用直接冷凝測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。試驗(yàn)段11的出口與冷凝器21相連接，冷凝器21連接熱交換器19，冷凝器21的出口與用于測(cè)量試驗(yàn)段泄漏介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)13相連接，冷凝液最終通過(guò)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入冷凝液收集箱20。冷凝水溢流箱的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括設(shè)置在箱體22下方的與試驗(yàn)段出口相連接的蒸汽分配管23，蒸汽分配管23上設(shè)置若干小孔；所述的蒸汽分配23管的上方設(shè)有蛇形盤(pán)管冷凝器24，在蛇形盤(pán)管冷凝器24的上方設(shè)置均流板25 ;箱體22的上部為溢流出口26。試驗(yàn)段泄漏的蒸汽進(jìn)入蒸汽分配管23，蒸汽分配管23分為三路支管，蒸汽進(jìn)入箱體后分三路進(jìn)入支管，每一路分配支管上均勻布置若干小孔。蒸汽進(jìn)入溢流箱內(nèi)冷卻，由蛇形盤(pán)管冷凝器24作為冷源維持溢流箱整體的溫度水平在常溫范圍。蛇形盤(pán)管上部為均流板25，均流板25上設(shè)置若干孔洞，其主要作用為(I)降低蒸汽冷凝過(guò)程及工質(zhì)流動(dòng)過(guò)程的液面波動(dòng)，(2)衰減冷凝過(guò)程的的噪聲。溢流箱上部的溢流出口 26采用傾斜縮口形式減小溢流面面積提高測(cè)量精度，同時(shí)斜面有效防止不凝氣體積累。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，包括如下步驟: 步驟一:用介質(zhì)生成裝置生成相應(yīng)的介質(zhì)； 步驟二:通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)質(zhì)量； 步驟三:從介質(zhì)生成裝置流出的介質(zhì)經(jīng)過(guò)加工有裂縫的試驗(yàn)段，進(jìn)入冷凝裝置，冷凝裝置將介質(zhì)冷卻并通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)質(zhì)量，將測(cè)出的介質(zhì)質(zhì)量與試驗(yàn)段輸入的介質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，如果二者結(jié)果相等或基本接近，則測(cè)量結(jié)果可信；否則，重復(fù)測(cè)量; 步驟四:將試驗(yàn)段切開(kāi)，檢測(cè)裂紋的表面粗糙度和流道，并將檢測(cè)值作為泄漏率程序的輸入，比較泄漏率程序的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的差別。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟一生成的介質(zhì)為欠熱液體、飽和液體、氣液兩相混合物、飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽或超臨界流體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟三中試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)泄漏率小于20kg/h的情況下，采用溢流測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量；試驗(yàn)段泄漏的介質(zhì)泄漏率大于或等于20kg/h的情況下，采用直接冷凝測(cè)量方法測(cè)量冷凝后的介質(zhì)質(zhì)量。
4.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)方法的系統(tǒng)，包括介質(zhì)生成裝置(I)和試驗(yàn)段測(cè)量裝置(2)，其特征在于:所述的介質(zhì)生成裝置(I)包括介質(zhì)補(bǔ)充水箱(3)，介質(zhì)補(bǔ)充水箱(3)通過(guò)管路與預(yù)熱器(4)連接，預(yù)熱器(4)通過(guò)管路連接加工有裂縫的試驗(yàn)段(11)的入口，在預(yù)熱器(4 )與試驗(yàn)段入口相連接的管路上設(shè)置用于測(cè)量試驗(yàn)段輸入介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)(8、9)，試驗(yàn)段(11)的出口與冷凝裝置(12)相連接，冷凝裝置(12)與用于測(cè)量試驗(yàn)段泄漏介質(zhì)質(zhì)量的質(zhì)量流量計(jì)(13)相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:在試驗(yàn)段(11)的入口前側(cè)設(shè)置汽水混合器(10 )，介質(zhì)補(bǔ)充水箱(3 )通過(guò)一條管路與汽水混合器(10 )的冷水入口連接，所述的預(yù)熱器(4)通過(guò)管路與汽水混合器(10)的蒸汽入口連接，在與汽水混合器(10)的冷水入口和蒸汽入口連接的管路上分別設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)(9、8)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷凝裝置為冷凝器(21)或冷凝水溢流箱(18)。
7.如權(quán)利要求6所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷凝水溢流箱(18)包括設(shè)置在箱體(22)下方的與試驗(yàn)段出口相連接的蒸汽分配管(23)，蒸汽分配管(23)上設(shè)置若干小孔；所述的蒸汽分配管(23)的上方設(shè)有蛇形盤(pán)管冷凝器(24)，在蛇形盤(pán)管冷凝器(24)的上方設(shè)置用于降低介質(zhì)液面波動(dòng)和衰減冷凝噪聲的均流板(25);箱體的上部為溢流出口(26)。
8.如權(quán)利要求7所述的核電站管道泄漏率試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷凝水溢流箱上部的溢流出口(26)為能夠減小流面面積的傾斜縮口形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及核電站管道泄漏率的試驗(yàn)方法及系統(tǒng)，包括用介質(zhì)生成裝置生成相應(yīng)的介質(zhì)；通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量出介質(zhì)質(zhì)量；介質(zhì)經(jīng)混合器混合后從試驗(yàn)段處流出，冷凝裝置將介質(zhì)冷卻并通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)出的質(zhì)量與輸入的質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，如果二者結(jié)果相等或基本接近，則測(cè)量結(jié)果可信；否則，進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)；將試驗(yàn)段切開(kāi)，檢測(cè)裂紋的表面粗糙度和流道，并將檢測(cè)值作為泄漏率程序的輸入，比較泄漏率程序的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的差別。本發(fā)明采用模擬裂縫尺寸的形式，建立流量和確定尺寸的關(guān)系，能夠針對(duì)工程實(shí)際的真實(shí)裂縫進(jìn)行實(shí)際工況下的泄漏實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同載荷、不同裂縫形式下的泄漏量。
文檔編號(hào)G01M3/02GK103175658SQ20131006904
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者楊振東, 畢勤成, 王春明, 王艷蘋(píng), 楊林民, 王曉江, 于鳳云, 王宏杰, 李軍 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司, 西安交通大學(xué)