一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置

摘要

本发明公开了一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，通过在自然循环系统和稳压器的连接管上增加双向文丘里流量计和高精度快速响应节流调节装置，可以抑制自然循环系统发生压降震荡流动不稳定，提高两相自然循环系统的自然循环能力，解决相比强迫循环系统，自然循环系统驱动力较弱，更容易出现压降震荡、密度波等流动不稳定性的问题。本发明的优点是：抑制了汽液两相自然循环系统流动的不稳定，便于自然循环系统流动传热、临界热流密度研究；在现有设备上改进方便易行，不需要更换全套设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制汽液两相自然循环系统，具体涉及一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置。

背景技术

汽液两相加热系统中，因汽液两相含汽率变化，浮力或者流体体积变化，会导致流量、温度以及压力等参数震荡，汽液两相系统发生流动不稳定性。汽液两相系统发生流动不稳定性现象，对设备和其安全造成有害影响。对核反应堆而言，流动不稳定性不仅会降低其运行性能，还会危及反应堆的安全。因此如何避免核反应堆系统发生流动不稳定性是反应堆安全的一个重要研究方向。

自然循环是靠回路下部的热源和上部的冷源之间的温差引起的密度差所产生的驱动压头循环。因为自然循环不需要泵、风机等能动设备，所以其在工业系统得到了越来越广泛的应用，尤其是核反应堆系统事故工况下堆芯的衰变热量安全导出。相比强迫循环系统，自然循环系统驱动力较弱，更容易出现压降震荡、密度波等流动不稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是相比强迫循环系统，自然循环系统驱动力较弱，更容易出现压降震荡、密度波等流动不稳定性，目的在于提供一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，解决相比强迫循环系统，自然循环系统驱动力较弱，更容易出现压降震荡、密度波等流动不稳定性的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，包括两相自然循环系统和稳压器，还包括在稳压器到两相自然循环系统的连接管上依次设置高精度快速响应节流调节装置和双向文丘里流量计，双向文丘里流量计还通过压力降型震荡流动不稳定性控制器与高精度快速响应节流调节装置连接。

所述双向文丘里流量计采用具有双向、小流量、实时的测量功能的双向文丘里流量计。当两相自然循环系统出现压降震荡流动不稳定时，两相自然循环系统的流体流向稳压器，这时连接管上的流量为正向流量。流体流向稳压器后，稳压器的压力上升并大于两相自然循环系统的压力，于是流体从稳压器流回两相自然循环系统，此时的流量为负向流量。并且正向流量和负向流量都比较小，因此双向文丘里流量计采用具有双向、小流量、实时的测量功能的双向文丘里流量计。

一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法，包括依次循环进行的以下步骤：

A、双向文丘里流量计采集稳压器到两相自然循环系统的连接管上的流量信号并发送给压力降型震荡流动不稳定性控制器；

B、压力降型震荡流动不稳定性控制器对双向文丘里流量计输入的流量信号进行分析；

C、压力降型震荡流动不稳定性控制器根据步骤B所分析的结果输出控制信号到高精度快速响应节流调节装置；

D、高精度快速响应节流调节装置根据从压力降型震荡流动不稳定性控制器接受的控制信号动作，调节流量。

所述步骤B中的流量信号进行分析方法是：

B1、检测双向文丘里流量计第一段时间△t₁内的最大流量值F_max1以及最小流量值F_min1，检测第一段时间△t₁后的第二段时间△t₂内的最大流量值F_max2以及最小流量值F_min2；

B2、将F_max1与F_max2或F_min1与F_min2进行比较；

B3、若F_max1>F_max2或者F_min1<F_min2，表明两相自然循环系统与稳压器之间的波动流量逐渐减小，自然循环流量可以趋于稳定，自然循环系统没有出现压力降型震荡流动不稳定，若F_max1<F_max2或者F_min1>F_min2，表明两相自然循环系统与稳压器之间的波动流量逐渐增大，自然循环流量开始发散，自然循环系统出现压力降型震荡流动不稳定。

所述步骤C中输出控制信号的方法是：若压力降型震荡流动不稳定性控制器的分析结果为两相自然循环系统未出现流动不稳定，压力降型震荡流动不稳定性控制器不发送控制信号给高精度快速响应节流调节装置；如果压力降型震荡流动不稳定性控制器的分析结果为两相自然循环系统出现流动不稳定，压力降型震荡流动不稳定性控制器发送控制信号给高精度快速响应节流调节装置。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，抑制了汽液两相自然循环系统流动的不稳定，便于自然循环系统流动传热、临界热流密度研究；

2、本发明一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，在现有设备上改进方便易行，不需要更换全套设备。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-两相自然循环系统，2-稳压器，3-双向文丘里流量计，4-节流调节装置，5-压力降型震荡流动不稳定性控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法和装置，包括两相自然循环系统1和稳压器2，还包括在稳压器2到两相自然循环系统1的连接管上依次设置高精度快速响应节流调节装置4和双向文丘里流量计3，所述高精度快速响应节流调节装置4为电控阀门，双向文丘里流量计3还通过压力降型震荡流动不稳定性控制器5与高精度快速响应节流调节装置4连接，所述压力降型震荡流动不稳定性控制器5为iMX.8。所述双向文丘里流量计3采用具有双向、小流量、实时的测量功能的双向文丘里流量计3。当两相自然循环系统出现压降震荡流动不稳定时，两相自然循环系统1的流体流向稳压器2，这时连接管上的流量为正向流量。流体流向稳压器2后，稳压器2的压力上升并大于两相自然循环系统1的压力，于是流体从稳压器2流回两相自然循环系统1，此时的流量为负向流量。并且正向流量和负向流量都比较小，因此双向文丘里流量计采用具有双向、小流量、实时的测量功能的双向文丘里流量计。

实施例2

一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法，包括依次循环进行的以下步骤：

A、双向文丘里流量计3采集稳压器2到两相自然循环系统1的连接管上了流量信号并发送给压力降型震荡流动不稳定性控制器5；

B、压力降型震荡流动不稳定性控制器5对双向文丘里流量计3输入的流量信号进行分析；

C、压力降型震荡流动不稳定性控制器5根据步骤B所分析的结果输出控制信号到高精度快速响应节流调节装置4；

D、高精度快速响应节流调节装置4根据从压力降型震荡流动不稳定性控制器5接受的控制信号动作，调节流量。

所述步骤B中的流量信号进行分析方法是：

B1、检测第一段时间△t₁＝5s内的最大流量值F_max1＝5L以及最小流量值F_min1＝1L，检测第一段时间△t₁后的第二段时间△t₂＝5s内的最大流量值F_max2＝4.5L以及最小流量值F_min2＝2L；

B2、将F_max1与F_max2或F_min1与F_min2进行比较；

B3、F_max1>F_max2或者F_min1<F_min2，表明两相自然循环系统1与稳压器2之间的波动流量逐渐减小，自然循环流量可以趋于稳定，自然循环系统没有出现压力降型震荡流动不稳定，压力降型震荡流动不稳定性控制器5不发送控制信号给高精度快速响应节流调节装置4。

实施例3

本实施例与实施例2的区别仅在于，B1、检测第一段时间△t₁＝5s内的最大流量值F_max1＝5L以及最小流量值F_min1＝1L，检测第一段时间△t₁后的第二段时间△t₂＝5s内的最大流量值F_max2＝6.5L以及最小流量值F_min2＝2L；F_max1<F_max2或者F_min1>F_min2，表明两相自然循环系统1与稳压器2之间的波动流量逐渐增大，自然循环流量开始发散，自然循环系统出现压力降型震荡流动不稳定，压力降型震荡流动不稳定性控制器5发送控制信号给高精度快速响应节流调节装置4。

实施例4

本实施例与实施例2的区别仅在于，B1、检测第一段时间△t₁＝5s内的最大流量值F_max1＝5L以及最小流量值F_min1＝1L，检测第一段时间△t₁后的第二段时间△t₂＝5s内的最大流量值F_max2＝6.5L以及最小流量值F_min2＝0.5L；F_max1<F_max2或者F_min1>F_min2，表明两相自然循环系统1与稳压器2之间的波动流量逐渐增大，自然循环流量开始发散，自然循环系统出现压力降型震荡流动不稳定，压力降型震荡流动不稳定性控制器5发送控制信号给高精度快速响应节流调节装置4。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。