CN104344926A - 过滤器的水头损失水力学试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过滤器的水头损失水力学试验装置及方法，包括：循环管，使工作流体循环；流入槽，暂时储存经循环管供给的工作流体；水槽，流入槽的工作流体通过分配部向水槽供给并储存在水槽并经过滤器向循环管排出；可装拆的中间阻隔体，横向配置于水槽的一部分，一次过滤通过投入部投入的异物；多个传感器，检测水槽的工作流体的温度和压力的变化；循环泵，设在循环管的一部分分支管的一侧，使工作流体循环；流量计，设在循环管，测定工作流体的流量；循环加热器，设在循环管，加热工作流体；数据取得部，接收多个传感器的检测结果、流量计的测定流量及循环加热器的测定温度并存储。本发明能评价多种因素和它们的复合性影响，能提高评价结果可靠性。

Description

过滤器的水头损失水力学试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种过滤器的水头损失水力学试验装置及方法（Hydraulics test device for head loss of filter and test method thereof），更详细地，涉及在对在核电站设置的紧急堆芯冷却***（ECCS，EmergencyCore Cooling System）的核反应堆建筑再循环集水槽的过滤器执行性能试验时能够对可能对过滤器的水头损失造成影响的水力学因素进行综合评价的过滤器的水头损失水力学试验装置及方法。

背景技术

一般来说，在核电站紧急堆芯冷却***的核反应堆建筑再循环集水槽设置的过滤器随着紧急运转时间增加，由于水头损失，而存在冷却水不容易循环的问题。由此，需要评价过滤器是否能够在紧急运转时间内使用，现有的奥尔登（ALDEN）公司、美国控件有限公司（CCI）、安良（ALION）公司、维埃（VUEZ）公司等公司通过构筑个别水头损失装置及水力学试验装置来评价过滤器的性能。

上述的个别水头损失装置是一种通过过滤器的小规模试验而在有限的环境下对过滤器的试片的过滤功能进行试验的装置。

上述水力学试验装置是一种对要设置过滤器的周边的水力学特性进行模拟的试验装置，而这种模拟也只能在有限的环境下进行。

因此，无法对影响过滤器的性能的现场的多种因素进行评价，只能对一部分因素进行评价，因此，存在评价的可靠性下降的问题。

上述多种因素非常多样，有异物的种类和组成比、流量、水的温度和压力、过滤器附近流路形态等，现有的试验装置只能对其中的一部分因素进行评价，尤其是位于朝向设置有过滤器的集水槽的流路的中间阻隔体能够直接减少异物的量，来减少过滤器的水头损失。该中间阻隔体也作为能影响过滤器的水头损失的一个因素，也需要考虑与影响水头损失的其他因素的复合性相关关系，但以往没有对这种复合性相关关系进行评价的事例。

发明内容

鉴于如上所述的问题，本发明所要解决的问题在于，提供一种能够对由更加多样的因素和这些因素的复合性相关关系产生的影响进行评价的过滤器的水头损失水力学试验装置及方法。

尤其，本发明所要解决的具体问题在于，提供一种能够对由工作流体的温度效果、中间阻隔体的效果及要设置过滤器的集水槽的形状产生的影响进行评价的过滤器的水头损失水力学试验装置及方法。

为了解决如上所述的问题，本发明提供一种过滤器的水头损失水力学试验装置，其特征在于，包括：

循环管，其用于使工作流体循环；

流入槽，其暂时储存通过上述循环管供给的上述工作流体；

水槽，上述流入槽的上述工作流体通过分配部向该水槽供给并储存在该水槽，通过过滤器向上述循环管排出上述工作流体；

能够装拆的中间阻隔体，其横向配置于上述水槽的一部分，用于对通过投入部投入的异物进行一次过滤；

多个传感器，用于对上述水槽的上述工作流体的温度变化和压力变化分别进行检测；

循环泵，其安装于上述循环管的一部分分支管的一侧，用于使上述工作流体循环；

流量计，其安装于上述循环管，用于测定上述工作流体的流量；

循环加热器，其安装于上述循环管，用于加热上述工作流体；以及

数据取得部，其接收上述多个传感器的检测结果、上述流量计的测定流量及上述循环加热器的测定温度并进行存储。

并且，本发明提供一种过滤器的水头损失试验方法，使工作流体循环，测定过滤器的两端的压力差，来对过滤器的水头损失进行试验，上述过滤器的水头损失水力学试验方法包括以下步骤：

步骤a），控制上述工作流体使其符合实际现场的压力及温度，并使上述工作流体循环；

步骤b），向循环的上述工作流体投入在实际现场产生的化学性异物及物理性异物的步骤；以及

步骤c），在投入异物后的上述工作流体到达上述过滤器之前，对上述异物进行一次过滤的步骤。

如上所述地构成的本发明的水头损失水力学试验装置及方法为了根据工作流体的温度来评价过滤器的水头损失，而具有能够控制工作流体的温度的单元，并且设置中间阻隔体来评价中间阻隔体对过滤器的水头损失造成的影响，还提供与实际要设置过滤器的集水槽的形状相同或类似的环境，来对基于集水槽的形状的过滤器的水头损失进行评价，从而能够对多种因素和这些因素的复合性影响进行评价，具有能够提高评价结果的可靠性的效果。

附图说明

图1是本发明的过滤器的水头损失水力学试验装置的优选实施例的结构图。

图2是对图1进行简化的框结构图。

图3是排出喷嘴的一实施结构图。

图4是中间阻隔体的一实施结构图。

附图标记的说明

110：流入槽       111：分配部

112：循环管       113：投入部

120：水槽         121：中间阻隔体

122～125：传感器  126：过滤器

130：循环泵       140：流量计

150：循环加热器   160：数据取得部

具体实施方式

以下，参照附图对如上所述地构成的本发明过滤器的水头损失水力学试验装置及方法的优选实施例进行详细说明。

图1是本发明的过滤器的水头损失水力学试验装置的优选实施例的结构图，图2是对图1进行简化的框结构图。

分别参照图1和图2，本发明的过滤器的水头损失水力学试验装置的优选实施例包括：流入槽110，其用于使通过循环管112循环的流体流入，上述循环管112用于使工作流体循环；水槽，其取得从上述流入槽110通过分配部（straighter）111均匀地供给的工作流体并进行储存，通过传感器122、123、124、125检测温度和压力，并通过所设置的过滤器126将工作流体通过上述循环管112排出；中间阻隔体121，其在上述水槽120的一部分在异物流入上述过滤器126之前对异物进行一次过滤；投入部113，其向上述水槽120的中间阻隔体121的前端投入异物；流量计140，其用于对借助循环泵130的压力在上述循环管112流动的工作流体的流量进行测定；循环加热器150，其用于对在上述循环管112流动的工作流体进行加热；以及数据取得部160，其用于存储上述传感器122、123、124、125的检测结果、流量计140的测定结果及对循环加热器150的加热温度进行检测而得的结果数据。

以下，对如上所述地构成的本发明的过滤器的水头损失水力学试验装置的优选实施例的结构和作用进行更为详细的说明。

首先，流入槽110与水槽120形成一体，用于暂时储存通过循环管112循环的工作流体，并均匀地向水槽120供给工作流体。并且优选地，由透明材质形成水槽120，以进行光学检查。

图3是***于上述流入槽110内的循环管112的末端即排出喷嘴114的结构图，通过在侧面形成的多个侧面孔115和在底面形成的底面孔116以多个方向供给工作流体，通过分配部111向水槽120工作流体。

上述分配部111安装于流入槽110与水槽120之间，使得向流入槽110供给的工作流体的流动方向朝向水槽120一侧，并且将流动最小化，从而能以均匀的流量向水槽120的截面部整体供给工作流体。

如上所述，通过投入部113向从流入槽110通过分配部111向水槽供给的工作流体投入可能对过滤器126的水头损失造成直接影响的异物。上述投入部113的位置位于分配部111与之后要说明的中间阻隔体121之间，可将上述投入部113制作成能够移动的形态，以确认不同投入位置所产生的影响。

上述异物包括在实际现场可能产生的化学性异物、物理性异物，优选地，通过试验取得上述化学性异物、物理性异物的成分和成分比，并投入根据其结果组合而成的异物。

投入上述异物后的工作流体将向水槽120的另一侧流动，此时，经由上述水槽的中央部的底面以规定的高度阻挡着的中间阻隔体121的同时，有一部分异物被过滤。

上述中间阻隔体121的高度为在水槽120的设置位置能够完全被工作流体浸渍的高度，通常，与工作流体相比密度高的异物会在离水槽120的底部近的位置移动，鉴于此，将上述中间阻隔体121配置成能过滤上述异物的一部分。

使得中间阻隔体121容易设置和分解，从而通过中间阻隔体121的设置状态和未设置状态下进行的评价，对中间阻隔体121对过滤器126的水头损失造成的影响进行评价。

图4是上述中间阻隔体121的优选实施例的结构图。

参照图4，上述中间阻隔体121包括垂直板121a和水平板121b，上述垂直板121a的下部侧阻挡上述水槽120的底面侧一部分，而上述水平板121b在上述垂直板121a的上部与水槽120的底面平行地突出。

优选地，上述水平板121b至少向上述流入槽110一侧即前端部侧突出，阻止由中间阻隔体121过滤后的异物流向后端部侧。

上述中间阻隔体121的设置位置后端的水槽120的底面由高度相互不同的部分形成，高度差之间具有缓慢的倾斜面。

并且，构成上述高度差低的底面部分水槽120的宽度更宽的结构。这种结构上的特征设计成与要设置上述过滤器126的实际贮水槽具有相同的结构，而这种结构可根据要设置过滤器126的实际环境进行变更。

即，上述水槽120的结构与实际核电站紧急堆芯冷却***的核反应堆建筑再循环集水槽的形状相同，因此，能够评价再循环集水槽的形状对过滤器126的水头损失造成的影响。

在上述水槽120安装有多个传感器122、123、124、125，这些传感器122、123、124、125在各自的位置上检测压力或温度，来评价温度差及压力差。尤其，传感器125检测过滤器126的前端和后端的压力差，能够直接检测过滤器126的水头损失程度。

上述过滤器126可设置于水槽120的侧面和底面中的某一方，而阀门V1、V2则选择分别设置于侧面或底面的过滤器126来进行评价。

透过上述过滤器126后的工作流体通过循环管121循环，此时的循环压力由循环泵130提供，或者借助上述水槽120的高度与之后要说明的循环加热器150的温度差引起的对流来提供上述循环压力。

即，上述循环泵130可位于由循环管112分支为两个之后的一侧分支管，借助安装于每个分支管的阀门V3、V4，能够采用利用循环泵130的方式或利用对流的方式。

此时，通过循环管112循环的工作流体的流速具有差异，在利用循环泵130时，以更快的速度循环，通过流速的差异对过滤器126的水头损失进行评价。

如上所述，借助循环泵130的作用在循环管112流动的工作流体的流量由流量计140进行检测，在流量计140后端安装的循环加热器150对工作流体进行加热之后使其流入上述流入槽110。

在使用比例积分微分控制（PID控制）方式，进行评价的期间，上述循环加热器150使工作流体的温度维持恒定，由此，能够基于工作流体温度的过滤器126的水头损失进行评价，并且能在将工作流体用作紧急堆芯冷却***的冷却水的核反应堆建筑再循环集水槽中维持符合实际环境的温度，从而提高评价结果的可靠性。

上述循环加热器150根据用于存储工作流体的温度测定结果的数据取得部160的控制来进行工作。上述数据取得部160存储上文所述的传感器122、123、124、125的检测结果，并控制循环泵130的工作。

与过滤器126的水头损失增加引起的上述传感器125所检测出的压力差异的增加相对应地，可阶段性地控制上述循环泵130，以提高上述循环泵130的转速。

这是为了使上述工作流体的流速维持恒定，本发明中，工作流体的温度、压力及流速能恒定地维持特定的值，因而能对基于温度、压力及流速等个别因素的过滤器126的水头损失进行评价，同时还能对这些温度、压力及流速等个别因素的复合性影响进行评价。

如上所述，以优选实施例为例对本发明进行了详细说明，但本发明并不局限于上述的实施例，而是能在权利要求书、发明内容及附图范围内进行各种变更并实施，而这也属于本发明。

Claims (7)

1.一种过滤器的水头损失水力学试验装置，其特征在于，包括：

循环管，其用于使工作流体循环；

流入槽，其暂时储存通过上述循环管供给的上述工作流体；

水槽，上述流入槽的上述工作流体通过分配部向该水槽供给并储存在该水槽，通过过滤器向上述循环管排出上述工作流体；

能够装拆的中间阻隔体，其横向配置于上述水槽的一部分，用于对通过投入部投入的异物进行一次过滤；

多个传感器，用于对上述水槽的上述工作流体的温度变化和压力变化分别进行检测；

循环泵，其安装于上述循环管的一部分分支管的一侧，用于使上述工作流体循环；

流量计，其安装于上述循环管，用于测定上述工作流体的流量；

循环加热器，其安装于上述循环管，用于加热上述工作流体；以及

数据取得部，其接收上述多个传感器的检测结果、上述流量计的测定流量及上述循环加热器的测定温度并进行存储。

2.根据权利要求1所述的过滤器的水头损失水力学试验装置，其特征在于，在上述水槽中，上述过滤器的周边部的底面比与上述流入槽相邻的部分的底面低，且底面的边界部缓慢倾斜。

3.根据权利要求1所述的过滤器的水头损失水力学试验装置，其特征在于，上述中间阻隔体还包括：

垂直板，其用于将上述水槽从底面以规定高度阻挡；以及

水平板，其从上述垂直板的上端沿水平方向突出，用于阻隔一次过滤后的上述异物流入水槽的后端部。

4.根据权利要求1所述的过滤器的水头损失水力学试验装置，其特征在于，上述数据取得部根据上述过滤器的水头损失的程度，阶段性地控制上述循环泵，以使上述循环泵的转速发生变化。

5.一种过滤器的水头损失水力学试验方法，使工作流体循环，测定过滤器的两端的压力差，来对过滤器的水头损失进行试验，上述过滤器的水头损失水力学试验方法的特征在于，包括以下步骤：

步骤a），控制上述工作流体使其符合实际现场的压力及温度，并使上述工作流体循环；

步骤b），向循环的上述工作流体投入在实际现场产生的化学性异物及物理性异物的步骤；以及

步骤c），在投入异物后的上述工作流体到达上述过滤器之前，对上述异物进行一次过滤的步骤。

6.根据权利要求5所述的过滤器的水头损失水力学试验方法，其特征在于，还包括根据上述过滤器的水头损失的程度来改变上述工作流体的流速的步骤。

7.根据权利要求5所述的过滤器的水头损失水力学试验方法，其特征在于，通过循环泵使上述工作流体的循环或者通过加热使上述工作流体对流。