[發明專利]基于流固耦合分析計算的止回閥內泄漏流量的監測方法

有效

• 申請號: 201910089743.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109783972B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 高炳軍;董曉梅;余雛麟;董俊華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/14;G06F119/08;G06F119/04
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為基于流固耦合分析計算的止回閥內泄漏流量的監測方法，該方法建立待分析管道的幾何模型直接根據流動邊界條件進行流固耦合計算，通過對不同閥前主管道溫度、流量和閥后支管泄漏流體溫度工況的計算，采集不同內泄漏流量下的外壁溫度，建立閥門內泄漏外壁溫度特征參數、主管道溫度及流量、泄漏流體溫度與內泄漏流量之間復雜的閥門內泄漏量化預測模型。在設定的溫度監測部位設置熱電偶，根據不同圓周位置的溫度監測數據確定溫度特征參數，即可根據電廠提供的操作參數獲取止回閥內泄漏流量。該方法能用于核管道安注管線止回閥內泄漏流量的監測，解決了現有技術中核管道中止回閥內泄漏流量信息無法量化及無法準確評價等問題。

技術領域

本發明涉及管道止回閥內泄漏監測領域，特指一種基于流固耦合/溫度場分析的止回閥內泄漏流量的監測方法，尤其是適用于對核管道管線止回閥內泄漏流量的監測。

背景技術

近年來，在一些核電站中，由于熱分層引起的管道失效已有報道。一種典型的熱分層是由RCS(反應堆冷卻劑系統)向安注管線的湍流滲入以及支管止回閥內泄漏造成的。泄漏流量的準確確定對于由于安注管線的熱疲勞分析至關重要，而目前尚缺乏有效的泄漏監測手段。

目前關于工業現場閥門內泄漏的在線檢測的方法，主要有：壓降法、振動法和聲發射檢測法等。壓降法通過在閥門上下游各安裝一只壓力傳感器，若上游壓力顯著減小而下游壓力增加，則可確定閥門的密封性不夠好。缺點是需要打孔安裝壓力傳感器，它不是一種嚴格意義上的無損檢測方法，在實際應用中很難得到推廣應用。振動法是利用加速度傳感器檢測閥門內泄漏時引起的管道振動信號，缺點是其對閥門內泄漏和環境噪聲具有同等敏感度，抗干擾能力不強，在敲擊管道的情況下，系統也會判斷為閥門內泄漏，具有很高的不確定性。聲發射檢測法是通過閥門內泄漏產生的聲發射信號的時頻域特征，檢測過程比較快捷，且對閥門的完整性不會有什么影響；缺點在于當閥門發生內泄漏時，內部產生的聲發射信號成分十分的復雜，對于內泄漏的聲發射信號的有效識別比較困難，且聲發射信號的采樣頻率較高，這個特性不僅要求硬件設備具有很高的處理速度和較大的存儲空間，而且對于信號的分析處理、特征提取和診斷建模也有較大的影響。在中國專利申請號201611019372.4中公開了一種熱力系統閥門內泄漏流量監測方法，所述監測方法包括：將熱力系統管道劃分為多個微元管段，根據傳熱學原理對所述微元管段進行徑向和軸向建模，并利用迭代法沿工質流動方向求解；建立起溫度場與特征參數間的大樣本模型。然而，此種基于溫度的檢測方法中，對于系統的管、閥的布置要求較高，適用性較差。總之，現有的閥門內部泄漏檢查方法或者監測效果不佳，或者系統結構復雜、檢測設備投資大，均不適于對數量多、空間分布復雜的核管道閥門進行檢測。

由于核管道安注管線流體流動的特殊性，現有技術僅采用了泄漏流體的熱量傳遞確定單點管壁溫度關聯泄漏流量，這遠遠不能解決存在冷熱流體熱分層、湍流滲入、冷熱交替等復雜流體流動與傳熱現象的問題，針對上述現有技術方法中的缺點，本發明提出一種基于流固耦合/溫度場分析的核管道管線閥門內泄漏流量的監測方法，綜合考慮流體流動狀態相關的運行參數，基于流固耦合計算確定監測位置管道外壁溫度泄漏特征參數，可實現核管道止回閥泄漏流量的定量在線檢測，為核管道泄漏事故的及時發現與檢修提供方便，對管線的疲勞評價同樣具有重要的意義，且監測方法使用方便，可滿足工程計算要求。

發明內容

本發明目的在于針對核管道安注管線止回閥內泄漏流量定量監測的需求，提出了一種基于流固耦合分析計算的止回閥內泄漏流量的監測方法。該方法能用于核管道安注管線止回閥內泄漏流量的監測，解決了現有技術中核管道中止回閥內泄漏流量信息無法量化，管道內產生熱分層、冷熱交替等造成的熱疲勞無法準確評價等問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于流固耦合分析計算的止回閥內泄漏流量的監測方法，包括下述步驟：

第一步、建立待分析管道的幾何模型，并對流體域與固體域進行網格剖分，運用計算流體力學軟件進行流固耦合計算，得到閥前管道溫度場：