專利名稱:一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封用控制系統(tǒng)，具體涉及一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高溫氣冷堆是第四代核反應(yīng)堆的一種，堆芯出口溫度高達(dá)85(Γ1000攝氏度，采用氦氣作為冷卻劑。高溫氣冷堆具有熱效率高、燃耗轉(zhuǎn)換比高，本質(zhì)安全等優(yōu)點，是我國重點發(fā)展的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)技術(shù)之一。高溫氣冷堆一回路系統(tǒng)中，用于驅(qū)動冷卻劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動的風(fēng)機(jī)稱為主風(fēng)機(jī)。主風(fēng)機(jī)是氣冷堆的“心臟”部件，是保障核電運轉(zhuǎn)安全，控制冷卻介質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵部件。
高溫氣冷堆主風(fēng)機(jī)由蝸殼、葉輪、驅(qū)動電機(jī)、支撐系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)殼體組成。由于主風(fēng)機(jī)驅(qū)動的冷卻介質(zhì)(氦氣)帶有輻射性，因此為了避免帶有放射性的氦氣泄漏，主風(fēng)機(jī)中要實施對帶放射性的氦氣的密封。目前，主風(fēng)機(jī)主要有兩種結(jié)構(gòu):一種是軸封式結(jié)構(gòu)——即在葉輪和電機(jī)之間安裝軸封系統(tǒng)，另一種是屏蔽電機(jī)結(jié)構(gòu)——將驅(qū)動電機(jī)置于密封金屬筒體內(nèi)，使之被屏蔽套屏蔽起來。
高溫氣冷堆核電站的一回路冷卻劑循環(huán)風(fēng)機(jī)在采用機(jī)械密封作為軸封的時候，檢修時面臨泄壓的需求。氣冷堆的工作壓力約為常壓的數(shù)60-70倍，一旦泄壓，氣體的體積將膨脹為工作時體積的60-70倍，如此大量的帶有放射性的氣體儲藏困難。如果通過排放到大氣泄壓，一方面會導(dǎo)致昂貴的工作氣體(氦氣)大量流失浪費；另一方面排放前必須進(jìn)行嚴(yán)格凈化，致使運營成本大幅提高。如果通過加壓儲存方式泄壓，則需要較長時間，同時，也需要建造一個和核反應(yīng)堆類似容積的儲氣裝置，在重新啟動氣冷堆時，還要再逐步加壓，整個過程耗時長、難度大，泄壓檢修帶來的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。
為此發(fā)明了氣冷堆主風(fēng)機(jī)保壓檢修密封裝置，在檢修更換主風(fēng)機(jī)軸封時，反應(yīng)堆內(nèi)的壓力不降低。保壓檢修密封的專利申請?zhí)枮镃N201010168182.5，為確保保壓檢修密封裝置安全可靠地工作，需要相應(yīng)的檢測控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用流量控制的策略，并通過冗余配置來滿足核電系統(tǒng)高可靠性的要求，具有控制精度高，設(shè)備運行可靠的特點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，采用壓力控制，包括:
主供氣管道Α，其入口接第一高壓氦氣瓶100，出口接保壓檢修密封本體113，在主供氣管道A上自其入口到出口依次設(shè)置有第一遠(yuǎn)程壓力表101、第一截止閥103、第二截止閥104、第一單向閥105、第三截止閥107、第四截止閥108、近地遠(yuǎn)傳壓力表109、第一壓力傳感器111和第二壓力傳感 器112，在第一單向閥105和第三截止閥107之間有與主供氣管道A連通的第一保壓氣罐106，在第二壓力傳感器112和保壓檢修密封本體113之間有與主供氣管道A連通的備用管道D，備用管道D的另一端口敞開，其上設(shè)置有第一備用截止閥400和第二備用截止閥401 ；
第一冗余供氣管道B，其出口與第二截止閥104和第一單向閥105之間的主供氣管道A連通，在第一冗余供氣管道B上自其入口到出口依次設(shè)置有第五截止閥201、第一高壓增壓泵200、第一高壓氣瓶202、第二遠(yuǎn)程壓力表203、第三壓力傳感器204、第四壓力傳感器205和第三備用截止閥206，第四備用截止閥207。
還包括第二冗余供氣管道C，其出口與第四截止閥108和近地遠(yuǎn)傳壓力表109之間的主供氣管道A連通，在第二冗余供氣管道C上自其入口到出口依次設(shè)置有第六截止閥301、第二高壓增壓泵300、第二高壓氣瓶302，第三遠(yuǎn)程壓力表310、第五壓力傳感器303、第六壓力傳感器304、第五備用截止閥305、第六備用截止閥306、第二單向閥308和第七截止閥309，在第六備用截止閥306和第二單向閥308之間有與第二冗余供氣管道C連通的第二保壓氣罐307。
所述第一遠(yuǎn)程壓力表101與第一截止閥103之間有第七備用截止閥102。
還包括第二高壓氦氣瓶114，其出口處設(shè)置有第四遠(yuǎn)程壓力表115和壓力表截止閥，經(jīng)第八截止閥116和第五遠(yuǎn)程壓力表117后，與第七備用截止閥102和第一截止閥103之間的主供氣管道A連通，第五遠(yuǎn)程壓力表117上設(shè)置有壓力開關(guān)118。
系統(tǒng)的額定工作壓強(qiáng)為18 20MPa，第一保壓氣罐106的容積為所有管道容積的10倍，第二保壓氣罐307的容積為所有管道容積的10倍，第一高壓增壓泵200和第二高壓增壓泵300的輸入壓力為0.6MPa,輸出壓力為20MPa。
近地遠(yuǎn)傳壓力表109、第一壓力傳感器111和第二壓力傳感器112全部或者任意兩個的壓力值大于18MPa，則系統(tǒng)合格，否則系統(tǒng)不合格，打開第七備用截止閥102，啟用第一高壓氦氣瓶100。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點是:達(dá)到了核電系統(tǒng)對保壓檢修裝置的安全性和可靠性要求。
目前的機(jī)械密封裝置，還沒有出現(xiàn)兩級保壓檢修密封的設(shè)計結(jié)構(gòu)，僅僅在化工設(shè)備中，有一級保壓檢修密封結(jié)構(gòu)。其控制系統(tǒng)也是非核電級別，所以相對簡單。本發(fā)明涉及了兩級保壓檢修密封結(jié)構(gòu)，其控制系統(tǒng)按照核安全規(guī)則，設(shè)置了多級冗余、三取二的測量裝置。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，帶箭頭的實線表示氣體的傳輸路線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如附圖所示，本發(fā)明為一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，采用壓力控制，包括:
主供氣管道A，其入口接第一高壓氦氣瓶100，出口接保壓檢修密封本體113，在主供氣管道A上自其入口到出口依次設(shè)置有第一遠(yuǎn)程壓力表101、第一截止閥103、第二截止閥104、第一單向閥105、第三截止閥107、第四截止閥108、近地遠(yuǎn)傳壓力表109、第一壓力傳感器111和第二壓力傳感器112，在第一單向閥105和第三截止閥107之間有與主供氣管道A連通的第一保壓氣罐106，在第二壓力傳感器112和保壓檢修密封本體113之間有與主供氣管道A連通的備用管道D，備用管道D的另一端口敞開，其上設(shè)置有第一備用截止閥400和第二備用截止閥401 ；
第一冗余供氣管道B，其出口與第二截止閥104和第一單向閥105之間的主供氣管道A連通，在第一冗余供氣管道B上自其入口到出口依次設(shè)置有第五截止閥201、第一高壓增壓泵200、第一高壓氣瓶202、第二遠(yuǎn)程壓力表203、第三壓力傳感器204、第四壓力傳感器205和第三備用截止閥206，第四備用截止閥207 ；
第二冗余供氣管道C，其出口與第四截止閥108和近地遠(yuǎn)傳壓力表109之間的主供氣管道A連通，在第二冗余供氣管道C上自其入口到出口依次設(shè)置有第六截止閥301、第二高壓增壓泵300、第二高壓氣瓶302，第三遠(yuǎn)程壓力表310、第五壓力傳感器303、第六壓力傳感器304、第五備用截止閥305、第六備用截止閥306、第二單向閥308和第七截止閥309，在第六備用截止閥306和第二單向閥308之間有與第二冗余供氣管道C連通的第二保壓氣罐307。
本系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)為18 20MPa，第一保壓氣罐106和第二保壓氣罐307的容積為所有管道容積的10倍，第一高壓增壓泵200和第二高壓增壓泵300的輸入壓力為
0.6MPa,輸出壓力為2OMPa。
近地遠(yuǎn)傳壓力表109、第一壓力傳感器111和第二壓力傳感器112全部或者任意兩個的壓力值大于18MPa，則系統(tǒng)合格，否則系統(tǒng)不合格，打開第七備用截止閥102，啟用第一高壓氦氣瓶100。
在進(jìn)行檢修時，需要可靠的高壓氣體，氣體的壓力為20MPa，風(fēng)機(jī)正常工作的時候，系統(tǒng)不工作，此時保壓檢修密封處在非工作狀態(tài)。系統(tǒng)無泄漏。各個截止閥門處在關(guān)閉狀態(tài)，機(jī)械裝備有微量的氦氣泄漏，如果管道內(nèi)的壓力在一周內(nèi)升高到0.1MPa (相對壓強(qiáng))，此時，第一壓力傳感器111和第二壓力傳感器112發(fā)出信號，同時，近地遠(yuǎn)傳壓力表109配置的壓力表截止閥110也是打開狀態(tài)，近地遠(yuǎn)傳壓力表109也有壓力輸出，如果這三個量中有兩個以上的超過0.1MPa (相對壓強(qiáng))，則需要打開兩個第一備用截止閥400和第二備用截止閥401，如果接下來一周，發(fā)現(xiàn)在一周以內(nèi)仍然出現(xiàn)如此情況，則可以判定機(jī)械密封系統(tǒng)中的某個元件失效，需要對機(jī)械密封系統(tǒng)進(jìn)行檢修，此為檢修保壓密封的一個輔助功能。
下面介紹保壓檢修密封在進(jìn)修檢修密封的一個工作過程。
I)系統(tǒng)投入運行時，各個備用截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，只有某一路發(fā)生問題時，才將相互對應(yīng)的管路上的備用截止閥打開，同時，關(guān)閉對應(yīng)有問題管路的截止閥。
2)正常工作時，將第二高壓氦氣瓶114接入到主供氣管道A，打開氣瓶閥門，然后順序打開第八截止閥116，第一截止閥103、第二截止閥104、第一單向閥105、第三截止閥107、第四截止閥108進(jìn)入到保壓檢修密封本體113，開始工作，此時主供氣管道A的壓力為20MPa,各個壓力測量表的數(shù)值顯示也應(yīng)該是20MPa，第一遠(yuǎn)程壓力表101的讀數(shù)，由于第七備用截止閥102處在關(guān)閉狀態(tài)，其讀數(shù)此時和系統(tǒng)無關(guān)。在檢修密封工作時第一備用截止閥400和第二備用截止閥401處在關(guān)閉狀態(tài)，管路的壓力通過第一壓力傳感器111、第二壓力傳感器112以及近地遠(yuǎn)傳壓力表109，測量的壓力信號，如果有兩個以上(包括兩個)合格(設(shè)定的最低壓力數(shù)值為18MPa)，則認(rèn)為系統(tǒng)合格，如果壓力不合格，則啟用第一高壓氦氣瓶100，其中的氣體通過第一截止閥103、第二截止閥104、第一單向閥105、第三截止閥107、第四截止閥108進(jìn)入到工作管道，確保在檢修密封工作期間(也就是更換軸密封部件期間)系統(tǒng)的壓力達(dá)到要求。
3)第一冗余供氣管道B，在第二高壓氦氣瓶114和第一高壓氦氣瓶100的供氣能力不足，或者第四遠(yuǎn)程壓力表115、第一遠(yuǎn)程壓力表101的供氣壓力不能夠達(dá)到20MPa以上，第一壓力傳感器111、第二壓力傳感器112以及近地遠(yuǎn)傳壓力表109進(jìn)行如上的三取二判定，系統(tǒng)壓力小于18MPa時，投入工作。
4)第二冗余供氣管道C，當(dāng)主供氣管道A和第一冗余供氣管道B的供氣能力不足，或者管道出現(xiàn)泄漏，特別是長久備用儲存期間，某些密封件出現(xiàn)失效的情況下，開始工作，以確保系統(tǒng)的可靠性而設(shè)置。
5)靠近保壓檢修密封本體113的各個截止閥以及備用截止閥，根據(jù)核安全、以及人員安全需要，應(yīng)該采用電磁高壓閥，或者采用電磁先導(dǎo)高壓氣閥，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。
6)在系統(tǒng)中，靠近保壓檢修密封本體113的管道上，各個點的截止閥均采用了 2個，這是為了增加系統(tǒng)的可靠性，保證管道需要密封的情況下，能夠封住管道。
7)整個控制系統(tǒng)，設(shè)置了兩路冗余供氣管道，這樣設(shè)置三路，保證一路的管道設(shè)計，是為了滿足核電高安全，高可靠性的需求，同時，也是為了保證系統(tǒng)在地震、火災(zāi)等災(zāi)難情況下，系統(tǒng)能夠可靠工作的一個需求。達(dá)到核安全設(shè)計規(guī)定的要求。
權(quán)利要求
1.一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，采用壓力控制，其特征在于，包括: 主供氣管道(A)，其入口接第一高壓氦氣瓶(100)，出口接保壓檢修密封本體(113)，在主供氣管道(A)上自其入口到出口依次設(shè)置有第一遠(yuǎn)程壓力表(101)、第一截止閥(103)、第二截止閥(104)、第一單向閥(105)、第三截止閥(107)、第四截止閥(108)、近地遠(yuǎn)傳壓力表(109)、第一壓力傳感器(111)和第二壓力傳感器(112)，在第一單向閥(105)和第三截止閥(107)之間有與主供氣管道(A)連通的第一保壓氣罐(106)，在第二壓力傳感器(112)和保壓檢修密封本體(113)之間有與主供氣管道(A)連通的備用管道(D)，備用管道(D)的另一端口敞開，其上設(shè)置有第一備用截止閥(400)和第二備用截止閥(401)； 第一冗余供氣管道(B)，其出口與第二截止閥(104)和第一單向閥(105)之間的主供氣管道(A)連通，在第一冗余供氣管道(B)上自其入口到出口依次設(shè)置有第五截止閥(201)、第一高壓增壓泵(200)、第一高壓氣瓶(202)、第二遠(yuǎn)程壓力表(203)、第三壓力傳感器(204)、第四壓力傳感器(205)和第三備用截止閥(206)，第四備用截止閥(207)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二冗余供氣管道(C)，其出口與第四截止閥(108)和近地遠(yuǎn)傳壓力表(109)之間的主供氣管道(A)連通，在第二冗余供氣管道(C)上自其入口到出口依次設(shè)置有第六截止閥(301 )、第二高壓增壓泵(300)、第二高壓氣瓶(302)，第三遠(yuǎn)程壓力表(310)、第五壓力傳感器(303)、第六壓力傳感器(304)、第五備用截止閥(305)、第六備用截止閥(306)、第二單向閥(308)和第七截止閥(309)，在第六備用截止閥(306)和第二單向閥(308)之間有與第二冗余供氣管道(C)連通的第二保壓氣罐(307)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一遠(yuǎn)程壓力表(101)與第一截止閥(103)之間有第七備用截止閥(102)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二高壓氦氣瓶(114)，其出口處設(shè)置有第四遠(yuǎn)程壓力表(115)和壓力表截止閥，經(jīng)第八截止閥(116)和第五遠(yuǎn)程壓力表(117)后，與第七備用截止閥(102)和第一截止閥(103)之間的主供氣管道(A)連通，第五遠(yuǎn)程壓力表(117)上設(shè)置有壓力開關(guān)(118)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)的額定工作壓強(qiáng)為18 20MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一保壓氣罐(106)的容積為所有管道容積的10倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二保壓氣罐(307)的容積為所有管道容積的10倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一高壓增壓泵(200)和第二高壓增壓泵(300)的輸入壓力為0.6MPa，輸出壓力為20MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，其特征在于，近地遠(yuǎn)傳壓力表(109)、第一壓力傳感器(111)和第二壓力傳感器(112)全部或者任意兩個的壓力值大于18MPa，則系統(tǒng)合格，否則系統(tǒng)不合格，打開第七備用截止閥(102)，啟用第一高壓氦氣瓶(100)。
專利摘要
本發(fā)明為一種高溫氣冷堆保壓檢修密封控制系統(tǒng)，包括主供氣管道、第一冗余供氣管道、第二冗余供氣管道和排氣備用管道，主供氣管道入口接高壓氦氣瓶，出口接保壓檢修密封本體，自其入口到出口依次設(shè)置有若干壓力表和截止閥，以及保壓氣罐，基本冗余供氣管道入口接高壓氣瓶，出口與主供氣管道連通，在冗余供氣管道上自其入口到出口依次設(shè)置有若干壓力表和截止閥，冗余供氣管道有兩路，分別為冗余供氣管道和冗余供氣管道，第一冗余供氣管道的入口接增壓器，第二冗余供氣管道的入口接增壓器，系統(tǒng)的檢測采用了三取二、非相同工作原理的設(shè)計方式；本發(fā)明采用壓力控制策略，并通過冗余配置來滿足核電系統(tǒng)高可靠性的要求，具有控制精度高、設(shè)備運行可靠的特點。
文檔編號G21C17/003GKCN102243898SQ201110135046
公開日2013年9月4日 申請日期2011年5月24日
發(fā)明者索雙富, 李永健, 黃偉峰, 高志, 劉瑩, 劉向鋒, 王玉明 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (2),