一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统

摘要

本发明公开的是一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统，包括依次连通的蒸汽发生装置、蒸汽减压阀、喷雾头，还包括冷凝器，喷雾头设置在冷凝器内部，蒸汽减压阀与喷雾头之间的连接管道上设置有压力测量装置。本发明的效果在于：可以以低成本的方式模拟汽轮机的耗汽过程，解决反应堆热工水力系统试验中二回路模拟的难题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种耗汽模拟装置，具体涉及到了一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统。

背景技术

在压水堆式核反应堆通常由一回路和二回路组成。因此，在反应堆热工水力系统试验中，需要分别模拟反应堆的两条回路。反应堆一回路的主要功能是通过冷却剂的循环流动，将堆芯核裂变产生的大量热能通过蒸汽发生器传热管不断地传递给二回路。而二回路（蒸汽发生器二次侧）的饱和水在吸收一回路给予的热能后发生相变，生成大量蒸汽。这些蒸汽被导入汽轮机后对外做功。做功后的蒸汽称为乏汽，乏汽被换热器冷却为冷凝水，由循环泵送回蒸汽发生器二次侧，完成热力循环。

一回路模拟的关键是对堆芯核释热的模拟，常用带有核热耦合控制程序的电加热装置来模拟。二回路模拟的关键则是对二回路冷却剂从“蒸汽—冷凝水”的整个热力循环过程的模拟，其中最重要的是对蒸汽在汽轮机中的耗汽过程的模拟。耗汽过程是指高焓值蒸汽在汽轮机中膨胀做功，推动叶轮旋转，而自身转变为低焓值蒸汽，并最终转变为过冷水的过程。由于真实的汽轮机结构复杂，造价昂贵，一般试验中不可能采用。有鉴于此，本专利设计了一种替代性的试验系统来模拟汽轮机的耗汽过程，以此达到低成本模拟真实的汽轮机耗汽过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统，达到低成本模拟真实的汽轮机耗汽过程，通过节流阀和冷凝器的联合工作来模拟蒸汽在汽轮机中的耗汽过程，解决反应堆热工水力系统试验中二回路模拟的难题。

为解决上述缺点，本发明的技术方案如下：

一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统，包括依次连通的蒸汽发生装置、蒸汽减压阀、喷雾头，还包括冷凝器，喷雾头设置在冷凝器内部，蒸汽减压阀与喷雾头之间的连接管道上设置有压力测量装置。

该试验系统中的主要设备为蒸汽减压阀和冷凝器。在真实的反应堆中，蒸汽从蒸汽发生器的二次侧产生，通过主蒸汽管道进入汽轮机。在本发明提供的试验系统中，蒸汽从蒸汽发生器二次侧流出后，进入主蒸汽管道，在主蒸汽管道上设置蒸汽减压阀，蒸汽通过减压阀被节流降压，成为低压蒸汽。低压蒸汽通过阀后的主蒸汽管道进入冷凝器。冷凝器中布置数量足够的换热管，换热管中通冷却水。进入冷凝器的低压蒸汽在换热管壁遇冷凝结，同时将热量传递给管程的冷却水。冷凝器壳层中，在换热管壁凝结的饱和水受重力作用滴落至下部换热管壁后继续通过管壁向管程冷却水传热。最终，进入冷凝器的低压蒸汽成为具有欠热的过冷水，汇集到冷凝器的下部。在冷凝器的底部开孔连出水管，可将过冷水导出，进行后续加压降温过程。本专利所提出的试验系统仅模拟耗汽过程，故不对后续过程做更多描述。

利用蒸汽减压阀和冷凝器的联合工作来模拟蒸汽在汽轮机中的耗汽过程。汽轮机中蒸汽通过克服叶轮转动的阻力来做功来，蒸汽减压阀中蒸汽克服节流阻力做功，从耗汽的角度而言是完全等效的。冷凝器则充当凝汽器的作用，将减压后的蒸汽转变为过冷水。由于蒸汽减压阀和冷凝器结构简单，价格低廉，有效降低了模拟试验的运行成本。同时，由于蒸汽减压阀和冷凝器的安装和使用均极为方便，试验的可靠性得到了有效提升。

蒸汽减压阀采用具有自动调节开度功能的蒸汽减压阀，当蒸汽减压阀的出口压力被设定后，阀门会根据阀后压力的波动自行调节开度，从而实现阀后压力的恒定控制。

优选的，所述冷凝器内设置有换热管，换热管位于喷雾头下方。

优选的，所述换热管为盘管式换热管。

优选的，所述换热管为S形换热管。

优选的，冷凝器底部设置有出水管，在出水管上设置有温度测量装置。

本发明的效果在于：可以以低成本的方式模拟汽轮机的耗汽过程，解决反应堆热工水力系统试验中二回路模拟的难题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

其中，图中附图标记对应的零部件名称为：

1、蒸汽减压阀，2、压力测量装置，3、喷雾头，4、冷凝器，5、换热管，6、温度测量装置，7、蒸汽发生装置。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种模拟二回路汽轮机耗汽的试验系统，包括依次连通的蒸汽发生装置7、蒸汽减压阀1、喷雾头3，还包括冷凝器4，喷雾头3设置在冷凝器4内部，蒸汽减压阀1与喷雾头3之间的连接管道上设置有压力测量装置2。

该试验系统中的主要设备为蒸汽减压阀和冷凝器。在真实的反应堆中，蒸汽从蒸汽发生器的二次侧产生，通过主蒸汽管道进入汽轮机。在本发明提供的试验系统中，蒸汽从蒸汽发生器二次侧流出后，进入主蒸汽管道，在主蒸汽管道上设置蒸汽减压阀，蒸汽通过减压阀被节流降压，成为低压蒸汽。低压蒸汽通过阀后的主蒸汽管道进入冷凝器。冷凝器中布置数量足够的换热管，换热管中通冷却水。进入冷凝器的低压蒸汽在换热管壁遇冷凝结，同时将热量传递给管程的冷却水。冷凝器壳层中，在换热管壁凝结的饱和水受重力作用滴落至下部换热管壁后继续通过管壁向管程冷却水传热。最终，进入冷凝器的低压蒸汽成为具有欠热的过冷水，汇集到冷凝器的下部。在冷凝器的底部开孔连出水管，可将过冷水导出，进行后续加压降温过程。本专利所提出的试验系统仅模拟耗汽过程，故不对后续过程做更多描述。

利用蒸汽减压阀和冷凝器的联合工作来模拟蒸汽在汽轮机中的耗汽过程。汽轮机中蒸汽通过克服叶轮转动的阻力来做功来，蒸汽减压阀中蒸汽克服节流阻力做功，从耗汽的角度而言是完全等效的。冷凝器则充当凝汽器的作用，将减压后的蒸汽转变为过冷水。由于蒸汽减压阀和冷凝器结构简单，价格低廉，有效降低了模拟试验的运行成本。同时，由于蒸汽减压阀和冷凝器的安装和使用均极为方便，试验的可靠性得到了有效提升。

蒸汽减压阀采用具有自动调节开度功能的蒸汽减压阀，当蒸汽减压阀的出口压力被设定后，阀门会根据阀后压力的波动自行调节开度，从而实现阀后压力的恒定控制。

优选的，所述冷凝器内设置有换热管5，换热管位于喷雾头3下方。

优选的，所述换热管5为盘管式换热管。

优选的，所述换热管5为S形换热管。

本试验装置的具体操作实施方式为：首先，启动加热设备，使蒸汽发生器中产生饱和蒸汽。饱和蒸汽从蒸汽发生器的顶部接管流出后，进入本发明提供的试验系统。蒸汽首先进入主蒸汽管道，并在通过主蒸汽管道上设置的蒸汽减压阀时被节流降压，蒸汽减压阀后压力由蒸汽减压阀的开度决定。由于减压阀可通过自动调节开度保持阀后压力恒定，因此在试验开始前即可根据汽轮机乏汽压力对蒸汽减压阀出口压力进行设置。降压后蒸汽的实际压力可由蒸汽减压阀后的压力测量装置实测得到。低压蒸汽随后进入冷凝器，并由喷雾头喷洒在换热管外壁面上。换热管内通有冷却水，低压蒸汽在换热管外壁遇冷凝结，将热量传递给管程的冷却水。冷凝器壳层中，在换热管壁凝结的饱和水受重力作用滴落至下部换热管壁后继续通过管壁向管程冷却水传热。最终，进入冷凝器的低压蒸汽成为具有欠热的过冷水，汇集到冷凝器的下部。在冷凝器的底部开孔连出水管，可将过冷水导出，在出水管上设置温度测量装置，可实测过冷水的温度，为后续的降温增压过程提供输入。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。