[發明專利]一種高能管斷裂甩擊行為的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201811399213.0
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109524136B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 柳軍;郭曉強;劉清友;姜乃斌;劉鎮嘉;李建
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種高能管斷裂甩擊行為的試驗裝置，它包括控制模塊、加熱模塊（1）、補水模塊（2）、變頻水泵（3）和試驗模塊，試驗模塊包括防護鋼板箱（4）、壓力罐（5）和高能管，壓力罐（5）和高能管均設置于防護鋼板箱（4）內，高能管包括直管段（6）和彎管段（7），直管段（6）和彎管段（7）之間設置有耐高溫金屬修復劑，直管段（6）上設置有限制其甩動的限制件（8）；它還公開了試驗方法。本發明的有益效果是：能夠測得管道甩擊時管道的動力學響應，驗證理論模型、修正理論分析結果；能夠研究限制件對高能管斷裂甩擊行為的影響機理，基于防甩限制件參數對高能管雙端斷裂甩擊行為的影響規律，提出高能管斷裂防甩控制措施。

技術領域

本發明涉及一種高能管斷裂甩擊行為的試驗裝置及方法。

背景技術

主蒸汽管道和主給水管道是核電站常規島中的主要部件，在核電站中起到動脈和靜脈的作用。這些類型的管道最高正常運行溫度超過93oC、最高正常運行壓力超過1.9MPa，因而被稱為高能管。高能管在長期服役過程中由于內部缺陷、管道老化，疲勞應力或遭遇地震等因素作用，易于產生破裂，管道一旦發生破裂（尤其是雙端斷裂），管道中輸送的介質將迅速噴放，形成巨大的噴射力。在噴射力的作用下，破裂管道將會發生甩動，對管道周邊的儀器儀表、構筑物以及人員造成破壞和損傷，后果極為嚴重。例如：1979年3月28日，美國賓夕法尼亞州的三里島核電站2號機組，由于管道內蒸汽壓力過高導致管道破裂，引起失水事故，致使堆芯熔化，產生核泄漏。1986年12月9日，美國賓夕法尼亞州薩里核電站2號機組，其凝結水管線上的一個18英寸彎頭在運行時突然破裂，造成4死4傷的嚴重后果。2004年8月9日，日本美濱核電站3號機組汽輪機廠房內的凝氣管A回路發生了爆管，管內噴出的高溫高壓蒸汽導致5人死亡、6人受傷。因此如何預防和控制高能管的甩擊破壞是核電安全運行的重要保障。

目前，國內外學者對高能管破裂情況下由于流體噴射產生的甩擊行為開展了一定的研究，并取得了一定的成果，但仍存在以下幾點不足之處：

（1）針對高能管甩擊噴射力的計算方法，研究者主要采用ANSI/ANSI-58.2規范中的計算方法，該方法主要基于國外80年代開展的實驗而來，其計算精度無法滿足現有工況，并且國內還未見高能管破裂甩擊噴射力實驗研究的報道；（2）針對高能管甩擊理論方面的研究，大多數的研究把復雜的高能管簡化為懸臂直管，與高能管的實際結構差別較大，且主蒸汽管道內部流體的壓力和溫度的對甩擊行為的影響也未能充分考慮；（3）高能管雙端斷裂甩擊行為研究主要集中于國外，高能管雙端斷裂甩擊理論和防甩技術長期被國外壟斷，國內還未形成自己的技術標準。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種高能管斷裂甩擊行為的試驗裝置及方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種高能管斷裂甩擊行為的試驗裝置，它包括控制模塊、加熱模塊、補水模塊、變頻水泵和試驗模塊，所述試驗模塊包括防護鋼板箱、壓力罐和高能管，壓力罐和高能管均設置于防護鋼板箱內，高能管包括直管段和彎管段，直管段和彎管段之間設置有耐高溫金屬修復劑，直管段法蘭連接到壓力罐上，直管段上設置有限制其甩動的限制件，限制件為U型件，直管段與彎管段連接處的正下方放置有壓力傳感器A，直管段上設置有壓力傳感器B、溫度傳感器B和位移傳感器，所述補水模塊與加熱模塊的入口端連接，加熱模塊的出口端與變頻水泵的吸水口經管道連接，變頻水泵的排水口經管道與壓力罐的下端部連通；所述控制模塊包括計算機和PLC控制器，計算機與PLC控制器連接，所述溫度傳感器B、壓力傳感器A和壓力傳感器B均與PLC控制器分別經信號線連接。

所述的補水模塊為水箱。

所述的加熱模塊包括加熱罐、加熱棒和電源，所述加熱罐內設置有溫度傳感器A和液位傳感器，溫度傳感器A與PLC控制器經信號線連接，加熱罐內豎向布置有多根加熱棒，電源的輸出端口經導線與加熱棒連接，加熱罐的上下端部分別開設有出水端和入口端，出口端與變頻水泵的吸水口連接。

所述補水模塊與加熱罐之間連接有補水泵。