一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電廠給水加熱系統(tǒng)是核電廠常規(guī)島重要的工藝系統(tǒng)，核電廠給水加熱系統(tǒng)中的 主要設(shè)備是給水加熱器，如圖1所示，給水加熱器是用于加熱給水的表面式換熱器，主要由 殼體10和U型換熱管20 (包括入水口 201和出水口 202)組成；殼體10構(gòu)成一密封殼體空 間，U型換熱管20設(shè)置在該殼體空間內(nèi)；在殼體10上設(shè)置有給水入口 101和給水出口 102 分別與U型換熱管20的入水口 201和出水口 202導(dǎo)通；在殼體10上設(shè)置有用于與核電廠 汽水分離再熱器30 ( W下簡(jiǎn)稱；MSR)連接的疏水入口 103、用于與汽輪機(jī)40連接的抽氣入 口 104 ;其中，MSR30向殼體空間注入的高溫疏水和汽輪機(jī)40向殼體空間注入的高溫蒸汽是 給水加熱器的兩個(gè)主要熱源；它們通過(guò)熱傳遞作用將熱量傳遞給U型換熱管20中的給水。
[0003] 由于核電廠給水加熱器存在超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的安全問(wèn)題，為了保證設(shè)備的安全運(yùn) 行，在核電廠給水加熱器殼體10上還設(shè)置有用于在殼體10內(nèi)部的壓力超過(guò)安全臨界壓力 值時(shí)及時(shí)向外排放工質(zhì)的安全排汽管道50 ;在安全排汽管道50上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)排汽量 的安全閥60。由于安全閥60的通流量決定了在工況發(fā)生（即給水加熱器超壓）時(shí)是否能 夠及時(shí)排出給水加熱器殼內(nèi)的工質(zhì)來(lái)給其降壓，即安全閥60的通流量對(duì)于保證核電廠的 安全穩(wěn)定運(yùn)行起著非常重要的作用，因此在給水加熱器安全閥60選型設(shè)計(jì)中，安全閥60通 流量的正確估算至關(guān)重要。
[0004] 目前，火電廠給水加熱器系統(tǒng)和設(shè)備形式與核電廠基本相同，二者的不同之處在 于火電廠給水加熱器的熱源主要來(lái)自汽輪機(jī)注入的熱蒸汽（如圖1所示，除去虛線框1所 示的部分，即為火電廠給水加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖）。目前，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)火電廠給水加熱器安 全閥通流量設(shè)計(jì)估算均遵循國(guó)內(nèi)外廣泛使用的美國(guó)肥I標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)國(guó)內(nèi)有少數(shù)火電廠也 采用國(guó)內(nèi)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；但是無(wú)論是采用美國(guó)肥I標(biāo)準(zhǔn)還是國(guó)內(nèi)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行給 水加熱器安全閥通流量設(shè)計(jì)估算時(shí)，安全閥通流量需滿足給水加熱器內(nèi)一根換熱管破裂2 個(gè)斷口的給水流量或10%額定給水流量?jī)烧弋?dāng)中較大值的排放要求，從而保證給水加熱器 不發(fā)生超壓致使設(shè)備損壞。
[0005] 但本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中技術(shù)方案的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存 在如下技術(shù)問(wèn)題：
[0006] 仍請(qǐng)參考圖1，核電廠給水加熱器相比于火電廠給水加熱器，其熱源增加了 "MSR 向殼體空間注入高溫疏水"送一項(xiàng)（即圖1中虛線框中的部分）；由于汽水分離再熱器30的 疏水進(jìn)入給水加熱器，疏水受到的壓力會(huì)減小而轉(zhuǎn)換為水蒸汽，又由于安全閥60基于通流 量選型的基礎(chǔ)是流體力學(xué)和工程熱力學(xué)的基本公式，而對(duì)于水蒸汽（特別是飽和水蒸汽） 由于其熱力學(xué)特性不同于理想氣體，使得其通流量計(jì)算具有特殊性；基于送一特殊性，在核 電廠給水加熱器實(shí)際應(yīng)用中還需要考慮疏水流量調(diào)節(jié)閥（設(shè)置在給水加熱器殼體10與汽 水分離再熱器30的連接管道上，用于調(diào)節(jié)疏水流量）失效造成給水加熱器殼內(nèi)超壓的情 況，而送一點(diǎn)是火電廠給水加熱器安全閥在通流量設(shè)計(jì)估算時(shí)所不需要考慮的?？梢?jiàn)，火電 廠給水加熱器安全閥通流量估算設(shè)計(jì)遵循肥I標(biāo)準(zhǔn)可滿足火電廠給水加熱器安全運(yùn)行的 安全閥選型需求，但不適用于核電廠給水加熱器安全閥選型。
[0007] 也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中存在，在核電廠給水加熱器安全閥選型上，缺乏有效可靠的 方法來(lái)選擇合適型號(hào)的安全閥W確保給水加熱器安全運(yùn)行的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn) 有技術(shù)中在核電廠給水加熱器安全閥選型上，缺乏有效可靠的方法來(lái)選擇合適型號(hào)的安全 閥W確保給水加熱器安全運(yùn)行的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)在核電廠給水加熱器安全閥通流量設(shè)計(jì)估 算方面，同時(shí)考慮與汽水分離再熱器相連管道上調(diào)節(jié)閥口故障失效全開(kāi)工況時(shí)的蒸汽流 量，W及根據(jù)肥I標(biāo)準(zhǔn)在換熱管破裂工況時(shí)進(jìn)入加熱器殼體中的給水流量，并基于送兩個(gè) 流量來(lái)確定出安全閥的通流量，基于此通流量設(shè)計(jì)合適的安全閥或選擇合適型號(hào)的安全 閥，基于此安全閥來(lái)維持給水加熱器壓力值處于安全壓力范圍內(nèi)，從而提高核電廠給水加 熱器的可靠性，提升核電廠運(yùn)行的安全性。
[0009] -方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法，核電廠的 給水加熱器包括殼體和換熱管；所述殼體上設(shè)置有與所述核電機(jī)廠的汽水分離再熱器連接 的具有疏水流量調(diào)節(jié)閥的疏水管道；所述汽水分離再熱器通過(guò)所述疏水管道為所述給水加 熱器提供疏水，W作為所述給水加熱器的熱源為所述換熱管中的給水加熱；所述殼體上還 設(shè)置有用于在所述殼體內(nèi)部壓力超過(guò)安全臨界壓力值時(shí)進(jìn)行排汽的排汽管道；所述排汽管 道上設(shè)置有用于控制調(diào)節(jié)排汽量的安全閥；所述方法包括步驟：
[0010] S1、基于所述疏水流量調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)的工況，計(jì)算獲得所述安全閥的第一 通流面積；
[0011] S2、基于所述換熱管破口的工況，計(jì)算獲得所述安全閥的第二通流面積；
[0012] S3、基于所述第一通流面積和第二通流面積，確定所述安全閥的通流量，并基于所 述通流量進(jìn)行安全閥選型。
[0013] 可選的，所述步驟S1具體包括步驟：
[0014] S11、基于所述汽水分離再熱器為所述給水加熱器提供疏水的疏水量，計(jì)算獲得所 述疏水流量調(diào)節(jié)閥的流動(dòng)系數(shù)；
[0015] S12、基于所述疏水流量調(diào)節(jié)閥的流動(dòng)系數(shù)，計(jì)算獲得當(dāng)所述疏水流量調(diào)節(jié)閥處于 全開(kāi)狀態(tài)時(shí)從所述汽水分離再熱器進(jìn)入到所述給水加熱器的蒸汽流量；
[0016] S13、基于所述蒸汽流量計(jì)算獲得所述安全閥的所述第一通流面積。
[0017] 可選的，所述步驟S2具體包括步驟：
[0018] S21、基于所述換熱管破口的工況，計(jì)算獲得從所述換熱管的破口處流入所述給水 加熱器的殼體中的給水流量；
[0019] S22、基于所述給水流量，計(jì)算獲得所述安全閥的所述第二通流面積。
[0020] 可選的，所述步驟S3具體包括步驟：
[0021] S31、根據(jù)所述給水加熱器的安全閥設(shè)計(jì)需求，確定所述安全閥排汽所要解決的工 況問(wèn)題；
[0022] S32、基于所要解決的工況問(wèn)題，對(duì)所述第一通流面積和所述第二通流面積進(jìn)行計(jì) 算處理，W確定所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進(jìn)行安全閥選型。
[0023] 可選的，所述步驟S32具體為：
[0024] 當(dāng)所述工況問(wèn)題為所述疏水流量調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)或所述換熱管破口引起所 述殼體內(nèi)部壓力超過(guò)所述安全臨界壓力值的問(wèn)題時(shí)，通過(guò)比較所述第一通流面積和所述第 二通流面積的大小，從所述第一通流面積和所述第二通流面積中確定出較大的通流面積為 所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進(jìn)行安全閥選型；W及
[00巧]當(dāng)所述工況問(wèn)題為所述疏水流量調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)且所述換熱管破口引起所 述殼體內(nèi)部壓力超過(guò)所述安全臨界壓力值的問(wèn)題時(shí)，通過(guò)所述第一通流面積與所述第二通 流面積相加得到通流面積和，并確定所述通流面積和為所述安全閥的通流量，并基于所述 通流量進(jìn)行安全閥選型。
[0026] 另一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種核電廠給水加熱器安全閥選型系統(tǒng)，核電 廠的給水加熱器包括殼體和換熱管；所述殼體上設(shè)置有與所述核電機(jī)廠的汽水分離再熱器 連接的具有疏水流量調(diào)節(jié)閥的疏水管道；所述汽水分離再熱器通過(guò)所述疏水管道為所述給 水加熱器提供疏水，W作為所述給水加熱器的熱源為所述換熱管中的給水加熱；所述殼體 上還設(shè)置有用于在所述殼體內(nèi)部壓力超過(guò)安全臨界壓力值時(shí)進(jìn)行排汽的排汽管道；所述排 汽管道上設(shè)置有用于控制排汽流量的安全閥；所述安全閥選型系統(tǒng)包括：
[0027] 第一計(jì)算模塊，用于基于所述疏水流量調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)的工況，計(jì)算獲得所 述安全閥的第一通流面積；
[0028] 第二計(jì)算模塊，用于基于所述換熱管破口的工況，計(jì)算獲得所述安全閥的第二通 流面積；
[0029] 第Η計(jì)算模塊，用于基于所述第一通流面積和第二通流面積，確定所述安全閥的 通流量，并基于所述通流量進(jìn)行安全閥選型。
[0030] 可選的，所述第一計(jì)算模塊，包括：
[0031] 第一計(jì)算單元，用于基于所述汽水分離再熱器為所述給水加熱器提供疏水的疏水 量，計(jì)算獲得所述疏水流量調(diào)節(jié)閥的流動(dòng)系數(shù)；
[0032] 第二計(jì)算單元，用于基于所述疏水流量調(diào)節(jié)閥的流動(dòng)系數(shù)，計(jì)算獲得當(dāng)所述疏水 流量調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)時(shí)從所述汽水分離再熱器進(jìn)入到所述給水加熱器的蒸汽流量；
[0033] 第Η計(jì)算單元，用于基于所述蒸汽流量計(jì)算獲得所述安全閥的所述第一通流面 積。
[0034] 可選的，所述第二計(jì)算模塊，包括：
[0035] 第四計(jì)算單元，用于基于所述換熱管破口的工況，計(jì)算獲得從所述換熱管的破口 處流入所述給水加熱器的殼體中的給水流量；
[0036] 第五計(jì)算單元，用于基于所述給水流量，計(jì)算獲得所述安全閥的所述第二通流面 積。
[0037] 可選的，所述第Η計(jì)算模塊，包括：
[0038] 第一確定單元，用于根據(jù)所述給水加熱器的安全閥設(shè)計(jì)需求，確定所述安全閥排 汽所要解決的工況問(wèn)題；
[0039] 第二確定單元，用于基于所要解決的工況問(wèn)題，對(duì)所述第一通流面積和所述第二 通流面積進(jìn)行計(jì)算處理，W確定所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進(jìn)行安全閥選型。<