一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，包括自吸式文丘里水洗器、數據采集系統，其特征在于：還包括空氣供應回路、蒸汽供應回路、氣體混合配送回路、進口取樣段、自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路、出口取樣段，空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合后接氣體混合配送回路的進口，氣體混合配送回路的出口接進口取樣段，進口取樣段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性測量回路。
【專利說明】一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統。
【背景技術】
[0002]反應堆發生堆芯熔融的嚴重事故時，大量的放射性物質會釋放到安全殼中，造成安全殼內壓力升高，當其內部壓力超過安全限值時,安全殼過濾排放系統將通過主動卸壓的方式將安全殼內的氣體進行洗滌和過濾后排放到環境中，達到防止安全殼超壓，盡可能的減少釋放到環境中放射性物質的目的，因此安全殼過濾排放系統性能的優劣對于嚴重事故下核電站的安全性是至關重要的。
[0003]由于文丘里水洗器具有結構簡單、過濾效率高的優點，近年來已在核電廠安全殼過濾排放系統的設計中逐漸引起了人們的關注，并得到了一定的應用。但由核電非能動安全的需求，在安全殼過濾排放系統中無法采用目前在普通工業領域應用較成熟的文丘里水洗器，而需要具有特殊設計的自吸式文丘里水洗器。這種自吸式文丘里水洗器要能夠在不需要外部動力的條件下實現安全殼排氣中的放射性氣溶膠、碘和甲基碘的有效過濾。由于核電的特殊性，當核電站發生嚴重事故時，大量放射性物質的釋放將會威脅人類的生存環境，因此，在發生嚴重事故時，排放系統對放射性物質的過濾效率成為驗證系統可靠性和安全性的重要標準，以致于在應用到安全殼過濾排放系統中的任何一套文丘里水洗器或其它過濾裝置都必須經過嚴格的測試，但不能在實際的嚴重事故中來檢驗設備的可靠性，為此就需要一套能模擬各種事故條件下安全殼內高溫高壓高濕大氣環境的系統，采用該系統來測試自吸式文丘里水洗器的性能，目前，國內外還未有公開發表的文獻提及能用于測試自吸式文丘里水洗器性能的實驗系統。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，能夠模擬各種事故條件下安全殼內大氣環境，有效檢驗自吸式文丘里水洗器的性能。
[0005]實現本發明目的的技術方案:
[0006]一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，包括自吸式文丘里水洗器、數據采集系統，其特征在于:還包括空氣供應回路、蒸汽供應回路、氣體混合配送回路、進口取樣段、自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路、出口取樣段，空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合后接氣體混合配送回路的進口，氣體混合配送回路的出口接進口取樣段，進口取樣段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性測量回路。
[0007]氣體混合配送回路包括氣體混合配送管路(65 )、混合罐(32 )，氣體混合配送管路(65 )接混合罐(32 )的進口，設有3個配送接口管(31)，3個配送接口管(31)分別用于配送碘、有機碘、氣溶膠，配送接口管(31)的端部位于氣體混合配送管路(65)內。
[0008]自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路包括水泵(51)、平衡水箱(54)，水泵(51)的進口接自吸式文丘里水洗器(37)，水泵(51)的出口通過管路(64)接平衡水箱(54)，管路(64)上設有調節閥(52)、渦輪流量計(53)，平衡水箱(54)通過給水管路(56)接自吸式文丘里管(38)喉部的給水槽(40)，平衡水箱的上部通過橋管(55)與自吸式文丘里水洗器(37)的上部連通；平衡水箱設有液位計(58)，文丘里水洗器設有液位計(57)。
[0009]還設有金屬纖維過濾器(43)，自吸式文丘里水洗器(37)頂部的出口通過三通閥
(41)接金屬纖維過濾器(43)的進口，三通閥(41)的另一接口與出口總管(66)相連通，金屬纖維過濾器(43)的出口經截止閥(44)與出口總管(66)相連通；出口取樣段包括3個出口取樣接口管(46)，3個出口取樣接口管(46)分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，出口取樣接口管(46)的端部位于出口總管(66)的外端部內。
[0010]混合罐(32)的出口經倒U形管路(47)接自吸式文丘里水洗器(37)的進口 ；進口取樣段包括3個進口取樣接口管(33)，3個進口取樣接口管(33)分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，進口取樣接口管(33)的端部位于倒U形管路(47)的進口端部內。
[0011]空氣供應回路結構為，空壓機(I)、儲氣罐(4)、過濾器(7)、空氣預熱器(18)依次連接，空氣預熱器(18)的出口與氣體混合配送管路(65)相連通；過濾器(7)設有3級過濾單元，過濾器(7)與空氣預熱器(18)之間的連接管路為3個并聯的供氣管路，3個供氣管路管徑各不相同。
[0012]蒸汽供應回路結構為，鍋爐(19)接蒸汽過熱器(29)，蒸汽過熱器(29)的出口與氣體混合配送管路(65)相連通；鍋爐(19)與蒸汽過熱器(29)之間的連接管路為2個并聯的供氣管路，2個供氣管路管徑不相同。
[0013]配送接口管(31)端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相同；進口取樣接口管
(33)的端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相反。
[0014]混合罐(32 )內設有2個隔板(62 )和I個孔板(63 )，2個隔板(62 )上下交錯設置，2個隔板(62)位于孔板(63)的下方。
[0015]金屬纖維過濾器(43)底部的回流口經回流閥(45)接自吸式文丘里水洗器(37)；自吸式文丘里水洗器(37 )和金屬纖維過濾器(43 )采用法蘭方式與外接管路相連。
[0016]本發明具有的有益效果:
[0017]本發明包括空氣供應回路、蒸汽供應回路、氣體混合配送回路、進口取樣段、自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路、出口取樣段，空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合后接氣體混合配送回路的進口，氣體混合配送回路的出口接進口取樣段，進口取樣段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性測量回路。本發明能夠模擬各種事故條件下安全殼內大氣環境，有效檢驗自吸式文丘里水洗器的過濾性能和引射特性。
[0018]本發明氣體混合配送回路設有3個配送接口管(31)，3個配送接口管(31)分別用于配送碘、有機碘、氣溶膠，能夠模擬事故條件下安全殼內的碘、有機碘、氣溶膠環境，氣體混合配送回路的混合罐能保證配送物質的充分混合，改變配送物質，還可以模擬事故條件下安全殼內的其它大氣環境。
[0019]引射量是衡量自吸式文丘里水洗器引射性能的重要參數，也是衡量水洗器過濾性能優劣的重要參數。通過本發明的自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路，可實現吸液量(引射量)間接測量，自吸式文丘里水洗器的給水管路(56)上無需安裝流量計等阻力部件，通過吸液量與泵流量的平衡得到吸液量值，即通過水泵(51)的出口管路(64)上的渦輪流量計(53)測得吸液量，有效保證吸液量測量的真實性。通過本發明的自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路，能夠完成自吸式文丘里水洗器引射量的準確測量，包括喉部不同淹沒深度及喉部不同流速下的引射量測量，還可進行不同結構的文丘里水洗器的引射特性和阻力特性的試驗研究。
[0020]本發明金屬纖維過濾器(43)和自吸式文丘里水洗器(37)通過三通閥(41)連接，改變三通閥(41)的閥位改變氣體走向，從而可以完成自吸式文丘里水洗器單獨過濾性能測試或文丘里水洗器和金屬纖維過濾器二者串聯情況下的性能測試。
[0021 ] 本發明能夠滿足空氣與蒸汽不同配比條件下的混合氣供應需求，并且可以通過調節蒸汽過熱器(29)及空氣預熱器(18)的加熱功率改變混合氣溫度，在較大范圍內模擬事故條件下安全殼內的大氣環境。本發明空氣供應回路和蒸汽供應回路分別有多條不同管徑的供應管線，可以保證蒸汽流量和空氣流量的準確測量，同時滿足空氣和蒸汽不同流量的配比需求，測量精度可達到0.5級。
[0022]本發明混合罐(32)的出口經倒U形管路(47)接自吸式文丘里水洗器(37)的進口，可以有效防止自吸式文丘里水洗器內的化學溶液倒流至空氣和蒸汽供應回路；混合罐
(32)內設有2個隔板(62)和I個孔板(63)，可以保證配送物質與氣體的充分混合。本發明配送接口管(31)端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相同；進口取樣接口管(33)的端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相反，更有助于配送物質、取樣。金屬纖維過濾器(43)下部裝有回流閥(45)，回流閥(45)可以保證滯留在金屬纖維過濾器內的水分順利回流至水洗器內。本發明自吸式文丘里水洗器(37)和金屬纖維過濾器(43)采用法蘭方式與外接管路相連，方便更換過濾設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的整體結構示意圖；
[0024]圖2是配送接口區域的局部放大圖；
[0025]圖3是混合罐區域的局部放大圖；
[0026]圖4是進口取樣段區域的局部放大圖；
[0027]圖5是自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路部分的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，實驗系統由自吸式文丘里水洗器、空氣供應回路、蒸汽供應回路、氣體混合配送回路、進口取樣段、自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路、出口取樣段及相應的數據采集系統構成，空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合后接氣體混合配送回路的進口，氣體混合配送回路的出口接進口取樣段，進口取樣段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性測量回路。
[0029]如圖1所示，空氣供應回路由空壓機1、儲氣罐4、過濾器7、空氣預熱器18依次連接構成，空壓機I通過膨脹節2與止回閥3連接，止回閥3的另一端接儲氣罐4的入口，儲氣罐4上部有安全閥6，下部裝有疏水閥5，儲氣罐4的出口接過濾器7，過濾器7的出口接減壓閥8。減壓閥后接有DN25、DN50、DN80三條并聯的不同管徑的供氣管路，每條供氣管路上都配備有相應的截止閥9、12、15、質量流量計10、13、16和調節閥11、14、17，三條供氣管路最終匯和成一條管線與空氣預熱器18連接。空氣預熱器18的出口與氣體混合配送管路65相連通(即空氣供應回路的出口接氣體混合配送回路的進口)。其中膨脹節2的作用為減小振動，止回閥3可以防止空氣倒流至空壓機I。過濾器7設有三級過濾單元，其過濾精度分別為3 μ m，I μ m和0.0l μ m，采用三個不同精度的過濾器可以出去氣體中攜帶的固體顆粒和微細油滴，保證空氣的純凈度，避免氣溶膠測量過程中因氣體中所攜帶的固體顆粒而影響氣溶膠過濾效率的準確性。減壓閥8可以調節空氣壓力，以滿足不同壓力條件下空氣的需求。所述三條不同管徑的供氣管路可以根據需要單獨工作，以在較大范圍內調節空氣流量。空氣預熱器18可以加熱空氣，以滿足對不同溫度條件下空氣的需求，同時在空氣預熱器后的管路采用保溫材料包裹，防止熱量散失。空氣供應回路提供各種壓力、溫度、流量的空氣，用于模擬各種條件下安全殼內的空氣環境。
[0030]如圖1所示，蒸汽供應回路包括鍋爐19、蒸汽過熱器29，鍋爐19通過截止閥20與調節閥21連接，調節閥21另一端與減壓閥22連接，減壓閥22另一端接有DN50和DN80兩條并聯的不同管徑的蒸汽供應管路，蒸汽供應管路上都配備有相應的截止閥23、26、質量流量計24、27、調節閥25、28，兩條蒸汽供應管路的出口匯合與蒸汽過熱器29入口連接，蒸汽過熱器29的出口與空氣預熱器18的出口匯合成一條管線(即空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合)。蒸汽過熱器29的出口與氣體混合配送管路65相連通(即蒸汽供應回路的出口接氣體混合配送回路的進口)。蒸汽過熱器29用于產生微過熱蒸汽以去除鍋爐所產生飽和蒸汽中夾帶的液滴，同時保證蒸汽與空氣混合后不發生冷凝，以避免凝液對氣溶膠、碘和甲基碘取樣過程造成的影響。所述減壓閥22用于調節蒸汽壓力，上述兩條不同管徑的蒸汽供應管路可以單獨運行，以滿足對不同蒸汽流量的需求，蒸汽過熱器29用以進一步加熱蒸汽，使鍋爐產生的蒸汽微過熱，保證蒸汽與空氣混合后不發生冷凝。所述回路還有疏水閥48、49，用于預熱管道時，排出因蒸汽冷凝產生的冷凝水，同時整個系統用保溫材料包裹防止熱量散失。蒸汽供應回路提供各種壓力、溫度、流量的蒸汽，用于模擬各種條件下安全殼內的蒸汽環境。
[0031]如圖1所示，氣體混合配送回路包括氣體混合配送管路65、混合罐32，氣體混合配送管路65接混合罐32的進口，圖2為配送接口區域59的局部放大圖，如圖2所示，設有3個配送接口管31，3個配送接口管31分別用于配送碘、有機碘、氣溶膠，配送接口管31的端部位于氣體混合配送管路65內，配送接口管31端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相同。氣體混合配送管路65上設有止回閥30，用以防止配送物質向蒸汽及空氣供應回路流動，防止配送物質對兩條供應回路上儀表的損壞。圖3為混合罐區域61的局部放大圖，如圖3所示，混合罐32內設有2個隔板62和I個孔板63，2個隔板62上下交錯設置，2個隔板62位于孔板63的下方，其中隔板62用以改變氣流進入混合罐后的流動方向，使配送物質與氣體發生充分攪混，保證氣體與配送物質的均勻混合，最后經孔板63的均流作用離開混合罐32。氣體混合配送回路可模擬事故條件下安全殼內的碘、甲基碘、氣溶膠環境，用于自吸式文丘里水洗器及金屬纖維過濾器過濾性能的測試。
[0032]如圖1所示，混合罐32的出口經倒U形管路47接自吸式文丘里水洗器37的進口；圖4是進口取樣段區域60的局部放大圖，如圖4所示，進口取樣段包括3個進口取樣接口管33，3個進口取樣接口管33分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，進口取樣接口管33的端部位于倒U形管路的進口端部內，進口取樣接口管33的端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相反。如圖1所示，倒U形管路47上還設有止回閥34、膨脹節35和截止閥36。倒U型水封管47可以起到隔離作用，倒U型的頂端要高于2倍的自吸式文丘里水洗器37內液位，防止自吸式文丘里水洗器37內的化學溶液倒流進入混合罐32及蒸汽和空氣供應回路，以免化學溶液對測量儀器的腐蝕和損壞。
[0033]如圖1所示，還設有金屬纖維過濾器43，自吸式文丘里水洗器37頂部的出口通過三通閥41接金屬纖維過濾器43的進口，三通閥41的另一接口與出口總管66相連通，金屬纖維過濾器43的出口經截止閥44與出口總管66相連通；金屬纖維過濾器43底部的回流口經回流閥45接自吸式文丘里水洗器37。出口取樣段包括3個出口取樣接口管46，3個出口取樣接口管46分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，出口取樣接口管46的端部位于出口總管66的外端部內。金屬纖維過濾器43還外接截止閥42、44。三通閥41有兩個作用，第一個作用是在驗證自吸式文丘里水洗器37自身單獨去除能力時隔離金屬纖維過濾器43，第二個作用是在驗證設備整體性能時，保證自吸式文丘里水洗器37和金屬纖維過濾器43的串聯運行。自吸式文丘里水洗器37和金屬纖維過濾器43采用法蘭方式與外接管路，可以方便拆卸；如果需對其它過濾設備的性能進行測試，則只需將過濾設備以法蘭連接方式接入實驗回路即可，即采用法蘭連接方式可以方便更換過濾設備。
[0034]圖5是自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路部分39的局部放大圖，如圖5所示，自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路包括水泵51、平衡水箱54，水泵51的進口接自吸式文丘里水洗器37，水泵51的出口通過管路64接平衡水箱54，管路64上設有調節閥52、渦輪流量計53，平衡水箱54通過給水管路56接自吸式文丘里管38喉部的給水槽40，其中給水槽40的作用是保證給水能夠均勻的分配到喉部各個小孔，平衡水箱的上部通過橋管55與自吸式文丘里水洗器37的上部連通，使二者氣空間壓力相等，從而保證文丘里喉部內外背壓相同；平衡水箱設有液位計58，文丘里水洗器設有液位計57，分別用于觀測平衡水箱和文丘里水洗器的液位。給水管路56的流量即為文丘里的引射量，然而如果在給水管路56上加閥門或流量計，雖然可以直接得到引射量，但會使給水管路56的流動阻力增大，從而影響引射量測量的真實性，因此，給水管路56上并未設任何閥門和流量計，文丘里的引射量通過間接的方法測量。在正常實驗時，保持自吸式文丘里水洗器37和平衡水箱54的初始液位相同，如果調節閥52及水泵51關閉，則平衡水箱54內的水由于自吸式文丘里管38的引射作用而逐漸減少，平衡水箱54的液位降低，為了保持平衡水箱54液位不變，啟動泵51，通過調節閥52調節進入平衡水箱54的水流量，當平衡水箱54液位保持不變并且與自吸式文丘里水洗器37的液位相同時，就表示由水泵51所補充到平衡水箱54內的水量恰好與通過給水管路56進入自吸式文丘里管38的水流量相同，也就是說，渦輪流量計53的讀數即為自吸式文丘里管38的引射量，同時改變自吸式文丘里水洗器37內液位可以測量喉部不同淹沒條件下文丘里的引射量。為了減小流動阻力，管線采用大直徑的管子，并且管長要盡量短。
[0035]本發明數據采集系統包括相應的溫度、壓力及流量的測量儀表，數據采集板，計算機及將測量儀表與數據采集板相連的導線等，此為現有技術。在實驗過程中，各測量儀表將相應的溫度、壓力及流量等信號轉化為電信號，傳輸給數據采集板，數據采集板接收并記錄下相應的信號，并將電信號轉化為溫度、壓力及流量的實際值顯示于計算機屏幕上。
【權利要求】
1.一種自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，包括自吸式文丘里水洗器(37)、數據采集系統，其特征在于:還包括空氣供應回路、蒸汽供應回路、氣體混合配送回路、進口取樣段、自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路、出口取樣段，空氣供應回路的出口和蒸汽供應回路的出口匯合后接氣體混合配送回路的進口，氣體混合配送回路的出口接進口取樣段，進口取樣段的出口接自吸式文丘里水洗器，自吸式文丘里水洗器外接引射特性測量回路。
2.根據權利要求1所述的自 吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:氣體混合配送回路包括氣體混合配送管路(65 )、混合罐(32 )，氣體混合配送管路(65 )接混合罐(32 )的進口，設有3個配送接口管(31)，3個配送接口管(31)分別用于配送碘、有機碘、氣溶膠，配送接口管(31)的端部位于氣體混合配送管路(65)內。
3.根據權利要求2所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:自吸式文丘里水洗器引射特性測量回路包括水泵(51)、平衡水箱(54)，水泵(51)的進口接自吸式文丘里水洗器(37)，水泵(51)的出口通過管路(64)接平衡水箱(54)，管路(64)上設有調節閥(52)、渦輪流量計(53)，平衡水箱(54)通過給水管路(56)接自吸式文丘里管(38)喉部的給水槽(40 )，平衡水箱的上部通過橋管(55 )與自吸式文丘里水洗器(37 )的上部連通；平衡水箱設有液位計(58)，文丘里水洗器設有液位計(57)。
4.根據權利要求3所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:還設有金屬纖維過濾器(43)，自吸式文丘里水洗器(37)頂部的出口通過三通閥(41)接金屬纖維過濾器(43)的進口，三通閥(41)的另一接口與出口總管(66)相連通，金屬纖維過濾器(43)的出口經截止閥(44)與出口總管(66)相連通；出口取樣段包括3個出口取樣接口管(46)，3個出口取樣接口管(46 )分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，出口取樣接口管(46 )的端部位于出口總管(66)的外端部內。
5.根據權利要求4所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:混合罐(32)的出口經倒U形管路(47)接自吸式文丘里水洗器(37)的進口 ；進口取樣段包括3個進口取樣接口管(33 )，3個進口取樣接口管(33 )分別用于取樣碘、有機碘、氣溶膠，進口取樣接口管(33)的端部位于倒U形管路(47)的進口端部內。
6.根據權利要求5所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:空氣供應回路結構為，空壓機(I)、儲氣罐(4)、過濾器(7)、空氣預熱器(18)依次連接，空氣預熱器(18)的出口與氣體混合配送管路(65)相連通；過濾器(7)設有3級過濾單元，過濾器(7)與空氣預熱器(18)之間的連接管路為3個并聯的供氣管路，3個供氣管路管徑各不相同。
7.根據權利要求6所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:蒸汽供應回路結構為，鍋爐(19)接蒸汽過熱器(29)，蒸汽過熱器(29)的出口與氣體混合配送管路(65)相連通；鍋爐(19)與蒸汽過熱器(29)之間的連接管路為2個并聯的供氣管路，2個供氣管路管徑不相同。
8.根據權利要求7所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:配送接口管(31)端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相同；進口取樣接口管(33)的端部為彎管，彎曲方向與氣體流動方向相反。
9.根據權利要求8所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:混合罐(32)內設有2個隔板(62)和I個孔板(63),2個隔板(62)上下交錯設置，2個隔板(62)位于孔板(63)的下方。
10.根據權利要求9所述的自吸式文丘里水洗器性能實驗系統，其特征在于:金屬纖維過濾器(43)底部的回流口經回流閥(45)接自吸式文丘里水洗器(37);自吸式文丘里水洗器(37)和金屬纖維過 濾器(43)采用法蘭方式與外接管路相連。
【文檔編號】G01M99/00GK103900842SQ201410108324
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月22日 優先權日:2014年3月22日
【發明者】谷海峰, 孫中寧, 王軍龍, 周艷民, 閻昌琪, 曹夏昕, 孫立成 申請人:哈爾濱工程大學