滤芯动态循环试验台架的制作方法

1.本实用新型涉及核电技术领域，尤其涉及一种用于模拟及测试核电站全流量工况下核岛水过滤器滤芯动态循环性能的试验台架。


背景技术：

2.核电站用的核岛水过滤器滤芯主要用来去除以胶体形式存在于水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物，是保证核电站稳定运行的重要设备。目前，我国商业运行的压水堆核电站核岛水过滤器滤芯均为进口，为打破国外垄断而开展了核岛水滤芯的研发，其中滤芯长时间运行的可靠性和可析出硅含量是核岛水过滤器滤芯研发中的重要性能参数，在研发过程中需要对滤芯长时间运行的可靠性和可析出硅含量进行多次测试，以保障滤芯的性能质量。
3.对于核岛水滤芯而言，其使用工况流量大且流量范围宽(4
‑
70m3/h)，试验介质为含硼水，所模拟的现场工况参数会影响滤芯长时间运行的可靠性和可析出硅含量以及其他化学元素含量的检测，而滤芯长时间运行的可靠性将影响机组安全性，可析出硅含量以及其他化学元素含量将影响堆芯的反应性。目前，国内仅有依据iso3968建立的小流量液压油滤芯流阻试验台架，其无法模拟核电站全流量工况进行试验，因此，目前并没有能够模拟实现核电站全流量范围内核岛水过滤器滤芯长时间运行可靠性和可析出硅含量及其他化学元素含量测试的动态循环试验台架，从而导致多种尺寸规格型号的核岛水滤芯性能无法测试。
4.因此，需要设计一款能够模拟实现核电站全流量工况且试验介质为含硼水的滤芯动态循环试验台架，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种能够模拟实现核电站全流量工况下滤芯性能检测的滤芯动态循环试验台架。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：提供一种滤芯动态循环试验台架，其包括试验系统，该试验系统包括过滤循环装置、流量调节装置、压差测量装置及取样装置；其中，过滤循环装置用于对水质进行净化并能使试验工质在其内流动，且其上设有待测过滤器；流量调节装置包括连接于所述待测过滤器的入口端的粗调管线及连接于所述待测过滤器的出口端的精调管线；压差测量装置分别连接于所述待测过滤器的入口端和出口端；取样装置其设于所述待测过滤器的入口端或/和出口端。
7.较佳地，所述滤芯动态循环试验台架还包括辅助系统，所述辅助系统包括与所述过滤循环装置相连的温控装置，所述温控装置用于调节所述过滤循环装置内工质的温度，因此可以根据滤芯不同运行工况的需求、泵不同运行工况下的温升速率来实现系统内试验工质温度的自动调节。
8.较佳地，所述过滤循环装置包括依次设置并通过管路相连通的试验水箱、主泵、除
污过滤器、电加热器及换热器，所述待测过滤器设于所述电加热器与所述换热器之间。
9.较佳地，所述粗调管线包括第一连接管及设于其上的压力调节阀，所述第一连接管的两端分别连接于所述待测过滤器的入口端及出口端。
10.较佳地，所述精调管线包括并联于所述待测过滤器的出口端与所述换热器之间的低流量管线及高流量管线。
11.较佳地，所述低流量管线包括第二连接管及设于其上第一流量计、第一流量调节阀，所述高流量管线包括第三连接管及设于其上第二流量计、第二流量调节阀，且所述第二流量计的量程高于所述第一流量计的量程。
12.较佳地，所述压差测量装置包括至少一个压差计，各所述压差计的两端分别连接于所述待测过滤器的入口端及出口端。
13.较佳地，所述取样装置包括至少两个取样机构，各所述取样机构分别设于所述待测过滤器的入口端及出口端。
14.较佳地，所述换热器设于所述试验水箱的上方且其一出口所连接的管路伸入所述试验水箱内。
15.较佳地，所述过滤循环装置还包括并联于所述除污过滤器两端的隔离管线，所述隔离管线上设有隔离阀，对水质进行净化时，所述隔离阀关闭且所述除污过滤器打开，测试时，所述隔离阀打开以将所述除污过滤器隔离。
16.较佳地，所述过滤循环装置还包括至少一个液位计，所述液位计安装于所述试验水箱以检测其液位。
17.较佳地，所述温控装置包括依次设置的冷冻水箱、循环泵、冷水机及温度传感器，所述冷水机、所述冷冻水箱分别连接于所述换热器，所述循环泵设于所述冷水机、所述冷冻水箱之间的管路上，所述温度传感器设于所述冷水机与所述换热器之间的管路上。
18.较佳地，所述辅助系统还包括供水装置，所述供水装置用于对所述冷冻水箱、所述试验水箱供水。
19.较佳地，所述供水装置包括与水源相连的第一供水管及第二供水管，所述第一供水管与所述冷冻水箱相连且其上设有冷却水进口隔离阀，所述第二供水管与所述试验水箱相连且其上设有供水隔离阀。
20.与现有技术相比，由于本实用新型的滤芯动态循环试验台架，首先，其流量调节装置包括连接于待测过滤器的入口端的粗调管线及连接于待测过滤器的出口端的精调管线，因此可以实现试验流量的连续调节以模拟电站一回路的全流量工况，其次，通过设于待测过滤器的入口端和出口端之间的压差测量装置来测量滤芯长期运行后的性能，再者，通过设于待测过滤器的入口端或/和出口端的取样装置，周期性的对试验回路中的工质进行取样，以检测试验回路中硅析出含量及其他化学元素析出含量。因此，本实用新型的滤芯动态循环试验台架不仅可以覆盖核电站全流量工况的试验流量，实现核电站全部规格(4＂
‑
16＂)滤芯的性能检测和可析出硅含量及其他化学元素析出含量的检测，还能实现试验回路长期连续、稳定运行。
附图说明
21.图1是本实用新型之滤芯动态循环试验台架的结构示意图。
22.图2是图1中试验系统处于净化状态的示意图。
23.图3是图1中滤芯动态循环试验台架处于试验状态的示意图。
具体实施方式
24.现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本实用新型所提供的滤芯动态循环试验台架1，主要适用于核岛水过滤器滤芯长期运行的性能检测和硅含量及其他化学元素析出含量的检测，但并不以此为限，还可以用于其他相类似的过滤元件或用于其他试验。
25.下面先参看图1所示，本实用新型所提供的滤芯动态循环试验台架1，其包括试验系统100及辅助系统200。其中，试验系统100主要用于待测过滤器滤芯的压差测试，以及用于试验回路工质的周期性取样以进行硅含量及其他化学元素含量的检测；辅助系统200主要用于对试验工质的温度进行调节以及提供水源。
26.结合图1
‑
2所示，试验系统100包括过滤循环装置110、流量调节装置120、压差测量装置130及取样装置140。其中，过滤循环装置110用于对系统水质进行净化并能够使加药后的试验工质在其回路内流动，同时其上设有待测过滤器115；流量调节装置120包括连接于待测过滤器115的入口端的粗调管线121及连接于待测过滤器115的出口端的精调管线122、123(见图2，详见后述)，通过粗调管线121、精调管线122、123来对系统流量进行调节，以模拟核电站全流量工况进行试验；压差测量装置130连接于待测过滤器115的入口端和出口端，用来对待测过滤器115的滤芯性能进行检测；取样装置140设于待测过滤器115的入口端或/和出口端，用于对试验回路中的试验工质进行周期性取样，以测量滤芯的可析出硅含量及析出的其他化学元素含量。
27.如图1所示，辅助系统200包括温控装置210及供水装置220，温控装置210用于调节过滤循环装置110内试验工质的温度，因此可以根据滤芯不同运行工况、泵不同运行工况下的温升速率来实现系统内工质温度的自动调节，供水装置220用于对过滤循环装置110、温控装置210提供水源。
28.下面结合图1
‑
3所示，所述过滤循环装置110具体包括依次设置并通过管路相连通的试验水箱111、主泵112、除污过滤器113、电加热器114、待测过滤器115以及换热器116；其中，主泵112为变频控制，待测过滤器115由壳体和滤芯组成，其壳体通过管路连接于电加热器114、换热器116之间，对系统水质进行净化过程中通过壳体使管路连通，当需要对滤芯进行测试时，才将滤芯安装于壳体内。
29.更具体地，除污过滤器113的至少一侧设有至少一个第一隔离阀1131，在一种优选方式中，于除污过滤器113的两侧各设置一个第一隔离阀1131，即，除污过滤器113的一端与主泵112之间的管路上设有一个第一隔离阀1131，其另一端与电加热器114之间的管路上设有另一个第一隔离阀1131，当然第一隔离阀1131的数量可根据需要增加。另外，除污过滤器113的两端还并联有一隔离管线117，该隔离管线117的一端连接于主泵112与第一隔离阀1131之间，其另一端连接于电加热器114与另一第一隔离阀1131之间，且该隔离管线117上设有第二隔离阀1171。当对系统水质进行净化时，第一隔离阀1131打开，同时隔离管线117上的第二隔离阀1171关闭，使系统水质流经除污过滤器113以进行净化，如图2所示；当净化完成后对滤芯进行测试时，第一隔离阀1131关闭，同时隔离管线117上的第二隔离阀1171打
开，使加药后的试验工质直接通过隔离管线117流入电加热器114，使除污过滤器113被隔离，如图3所示。
30.继续结合图1
‑
3所示，在本实用新型的一种具体实施方式中，试验水箱111安装于换热器116的下方，换热器116的一出口所连接的管路伸入试验水箱111内，使换热器116排出的水或试验工质可自动流入试验水箱111内，使过滤循环装置110的结构简化；试验水箱111的底部通过管路连接主泵112，并且试验水箱111还设有溢流管线，该溢流管线连接至过滤循环装置110的主循环管路，另外，试验水箱111上还安装有两个压差液位计118，两压差液位计118均用于检测试验水箱111的液位，两个压差液位计118的设置保证了系统长时间连续运行后液位监控的可靠性，当然，压差液位计118的数量并不限于两个，可根据需要灵活设置。
31.继续结合图1
‑
2所示，本实用新型中，所述粗调管线121包括第一连接管1211及设于其上的压力调节阀1212，第一连接管1211的一端连接于待测过滤器115的入口端与电加热器114之间，第一连接管1211的另一端连接于待测过滤器115的出口端与换热器116之间，因此，通过调节压力调节阀1212可实现对整个回路流量(4
‑
70m3/h)的粗调节，具体地，在设定主泵112的工作流量后，可在不改变设定流量的情况下，通过控制压力调节阀1212，给予回流管线(即第一连接管1211)较大的流量以实现低流量工况试验，或给予回流管线较小的流量以实现高流量工况试验，实现试验流量的连续调节。
32.另外，所述精调管线包括并联于待测过滤器115的出口端与换热器116之间的低流量管线122及高流量管线123。其中，低流量管线122包括第二连接管1221及设于其上第一流量计1222、第一流量调节阀1223，第二连接管1221的两端分别连接于待测过滤器115的出口端与换热器116的一入口，通过低流量管线122可以实现低流量范围内的精确调节。对应地，高流量管线123包括第三连接管1231及设于其上第二流量计1232、第二流量调节阀1233，第三连接管1231的一端连接于待测过滤器115的出口端，其另一端与第二连接管1221连接于换热器116的同一入口，且第二流量计1232的量程高于第一流量计1222的量程，该高流量管线123可以实现高流量范围内的精确调节。
33.结合以上描述，本实用新型通过粗调管线121、精调管线之低流量管线122、高流量管线123的设置，实现了试验系统100的试验流量的连续可调，且流量范围为4
‑
70m3/h，可以覆盖核电站全流量工况。
34.再次结合图1
‑
3所示，本实用新型中，所述压差测量装置130包括至少一个压差计，每一压差计的两端均分别连接于待测过滤器115的入口端及出口端，以测量测待测过滤器115的滤芯长期运行的性能变化。在一种具体实施方式中，设有两个压差计131、132，两压差计131、132并联于待测过滤器115的两端，可以避免长周期(为期数月)试验导致的监测仪表故障问题，保证试验系统100的稳定性和准确性。当然，压差计的数量并不限于两个，可根据需要灵活设置。
35.另外，所述取样装置140包括至少两个取样机构，各取样机构分别设于待测过滤器115的入口端或/和出口端。在一种具体实施方式中，设有两个取样机构141、142，其中一取样机构141设于待测过滤器115的入口端与电加热器114之间的任一位置，另一取样机构142设于待测过滤器115的出口端与低流量管线122、高流量管线123的连接点之间，当然，还可以设于待测过滤器115的出口端与换热器116之间的其他位置；通过在待测滤芯的上、下游
设置的取样机构141、142以对试验工质进行周期性取样，可保证析出硅含量和其他化学元素含量检测的准确性。
36.下面结合图1、图3所示，本实用新型中，温控装置210包括依次设置的冷冻水箱211、循环泵212、冷水机213及温度传感器214。其中，冷冻水箱211、冷水机213之间通过管路相连通，循环泵212设于冷水机213、冷冻水箱211之间的管路上；同时，冷水机213通过入口冷却管线连接于换热器116的另一入口，该入口区别于换热器116的和精调管线相连的入口，该入口冷却管线上还设有进口隔离阀215，并且温度传感器214也连接于该入口冷却管线上；冷冻水箱211通过出口冷却管线连接于换热器116的另一出口，该出口区别于换热器116的和试验水箱111相连的出口，并且出口冷却管线上还设有出口隔离阀216。冷冻水箱211、冷水机213、换热器116形成的一个循环系统，该循环系统内的水的流动由循环泵212提供动力，具体地，在循环泵212的作用下，冷冻水箱211内的水进入冷水机213处理后进入换热器116，并在换热器116内与试验工质进行热交换，吸收热量后的水流入冷冻水箱211，通过冷冻水箱211、冷水机213、换热器116所形成的循环系统，可以自动调节试验系统100回路内试验工质的温度，保证整个试验系统100内工质温度在规定范围内，由此可以根据滤芯不同运行工况需求、泵不同运行工况下的温升速率实现系统内工质温度的自动调节，并可以实现试验回路在高温下运行，以检测滤芯的耐高温性。
37.继续结合图1、图3所示，所述供水装置220包括与水源相连的第一供水管221及第二供水管222，第一供水管221连接于冷冻水箱211且其上设有冷却水进口隔离阀223，通过第一供水管221向冷冻水箱211供水，第二供水管222连接于试验水箱111且其上设有供水隔离阀224，通过第二供水管222向试验水箱111注水。
38.下面再次结合图1
‑
3所示，对本实用新型之滤芯动态循环试验台架1的工作原理及过程进行说明。
39.试验前，先为过滤循环装置110及温控装置210注入清水。如图1所示，将水源与供水装置220的接口连接好，然后打开冷却水进口隔离阀223以及供水隔离阀224，从而通过第一供水管221为冷冻水箱211、通过第二供水管222为试验水箱111注入清水，均达到所需液位后关闭冷却水进口隔离阀223、供水隔离阀224，停止供水。
40.然后对系统水质进行净化。如图2所示，先将除污过滤器113两侧的第一隔离阀1131开启，同时将隔离管线117上的第二隔离阀1171关闭，并根据试验流量，设置主泵112的参数后将其开启，再根据第一流量计1222、第二流量计1232的数值来调节第一流量调节阀1223、第二流量调节阀1233以及压力调节阀1212，直至系统流量参数达到要求。以核电站的16＂滤芯为例，其所需的试验流量为70m3/h，因此，先设置主泵112的流量为72m3/h，然后分别调节第一流量调节阀1223、第二流量调节阀1233以及压力调节阀1212直至第一流量计1222、第二流量计1232的数值为70m3/h，其他型号的滤芯根据其所需试验流量进行调节即可。本实用新型中，只使用了一台主泵112就可以覆盖核电站全流量工况的试验流量。调节完成后，试验水箱111内的水在主泵112的作用下依次流经除污过滤器113、电加热器114、待测过滤器115的壳体、换热器116，并最终回流至试验水箱111内，经除污过滤器113的净化直至系统水质达到试验水质要求，然后停止主泵112。
41.开始正式试验时，首先将待测过滤器115的滤芯安装进其壳体内，然后将先将除污过滤器113两侧的第一隔离阀1131关闭，同时将隔离管线117上的第二隔离阀1171开启，重
新启动主泵112，同时开启温控装置210的循环泵212、冷水机213、进口隔离阀215、出口隔离阀216，试验水箱111内的水在主泵112的作用下通过隔离管线117流入电加热器114、待测过滤器115的滤芯、换热器116，如图3所示，并通过电加热器114、换热器116以及温控装置210的使用，对试验水箱111内的水质进行加热/冷却直至达到试验温度要求。
42.接着，将提前配比好的化学试剂加入试验水箱111内，经过多次循环使试验系统内的试验工质混合均匀，在试验工质循环过程中，通过监测待测滤芯两侧的压差计131、132以检测滤芯长时间运行的性能变化，并在待测滤芯上、下游的取样机构141、142按照预设周期取样，例如按照每3天1次进行取样，以检测待测过滤器115的滤芯在工质中析出硅和其他化学元素的含量。
43.待到达规定试验时间后，依次关停主泵112和循环泵212，然后取出待测过滤器115的滤芯，并打开试验水箱111、冷冻水箱211以及各系统排水管道上的排液阀，将各水箱、系统管道内的水液排净。
44.最后，再次打开供水隔离阀224，连接水源为试验水箱111注入清水，并打开主泵112，对整个系统的设备和管路进行清洗，并将清洗后的水液经排水管道排出，关停主泵112，将系统各阀门恢复至初始状态，以待下一次试验。
45.综上，由于本实用新型的滤芯动态循环试验台架1，首先，其流量调节装置120包括连接于待测过滤器115的入口端的粗调管线121及连接于待测过滤器115的出口端的精调管线122、123，因此可以实现试验流量的连续调节以模拟电站一回路的全流量工况，其次，通过设于待测过滤器115的入口端和出口端之间的压差测量装置130来测量滤芯长期运行后的性能，再者，通过设于待测过滤器115的入口端或/和出口端的取样装置140，周期性的对试验回路中的试验工质进行取样，以检测试验回路中硅析出含量及其他化学元素析出含量。因此，本实用新型的滤芯动态循环试验台架1可以实现核电站全部规格(4＂
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16＂)核岛水过滤器滤芯长时间运行的性能检测和可析出硅含量及其他化学元素析出含量的检测，并能够完全模拟核电站一回路工质参数设计，工质成分、工作流量、工作温度、工作压力均与一回路一致，有助于实现核岛水过滤器的国产化，打破国外垄断，解决目前存在的供货周期长、价格昂贵、售后及服务响应周期较长等问题。
46.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。