一种核电厂给水加热器安全阀选型方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电厂给水加热器安全阀选型方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 核电厂给水加热系统是核电厂常规岛重要的工艺系统，核电厂给水加热系统中的 主要设备是给水加热器，如图1所示，给水加热器是用于加热给水的表面式换热器，主要由 壳体10和U型换热管20 (包括入水口 201和出水口 202)组成；壳体10构成一密封壳体空 间，U型换热管20设置在该壳体空间内；在壳体10上设置有给水入口 101和给水出口 102 分别与U型换热管20的入水口 201和出水口 202导通；在壳体10上设置有用于与核电厂 汽水分离再热器30 ( W下简称；MSR)连接的疏水入口 103、用于与汽轮机40连接的抽气入 口 104 ;其中，MSR30向壳体空间注入的高温疏水和汽轮机40向壳体空间注入的高温蒸汽是 给水加热器的两个主要热源；它们通过热传递作用将热量传递给U型换热管20中的给水。
[0003] 由于核电厂给水加热器存在超过设计压力的安全问题，为了保证设备的安全运 行，在核电厂给水加热器壳体10上还设置有用于在壳体10内部的压力超过安全临界压力 值时及时向外排放工质的安全排汽管道50 ;在安全排汽管道50上设置有用于调节排汽量 的安全阀60。由于安全阀60的通流量决定了在工况发生（即给水加热器超压）时是否能 够及时排出给水加热器壳内的工质来给其降压，即安全阀60的通流量对于保证核电厂的 安全稳定运行起着非常重要的作用，因此在给水加热器安全阀60选型设计中，安全阀60通 流量的正确估算至关重要。
[0004] 目前，火电厂给水加热器系统和设备形式与核电厂基本相同，二者的不同之处在 于火电厂给水加热器的热源主要来自汽轮机注入的热蒸汽（如图1所示，除去虚线框1所 示的部分，即为火电厂给水加热系统的结构图）。目前，国内外大多数火电厂给水加热器安 全阀通流量设计估算均遵循国内外广泛使用的美国肥I标准，在我国国内有少数火电厂也 采用国内电力行业标准；但是无论是采用美国肥I标准还是国内电力行业标准，在进行给 水加热器安全阀通流量设计估算时，安全阀通流量需满足给水加热器内一根换热管破裂2 个断口的给水流量或10%额定给水流量两者当中较大值的排放要求，从而保证给水加热器 不发生超压致使设备损坏。
[0005] 但本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存 在如下技术问题：
[0006] 仍请参考图1，核电厂给水加热器相比于火电厂给水加热器，其热源增加了 "MSR 向壳体空间注入高温疏水"送一项（即图1中虚线框中的部分）；由于汽水分离再热器30的 疏水进入给水加热器，疏水受到的压力会减小而转换为水蒸汽，又由于安全阀60基于通流 量选型的基础是流体力学和工程热力学的基本公式，而对于水蒸汽（特别是饱和水蒸汽） 由于其热力学特性不同于理想气体，使得其通流量计算具有特殊性；基于送一特殊性，在核 电厂给水加热器实际应用中还需要考虑疏水流量调节阀（设置在给水加热器壳体10与汽 水分离再热器30的连接管道上，用于调节疏水流量）失效造成给水加热器壳内超压的情 况，而送一点是火电厂给水加热器安全阀在通流量设计估算时所不需要考虑的。可见，火电 厂给水加热器安全阀通流量估算设计遵循肥I标准可满足火电厂给水加热器安全运行的 安全阀选型需求，但不适用于核电厂给水加热器安全阀选型。
[0007] 也就是说，现有技术中存在，在核电厂给水加热器安全阀选型上，缺乏有效可靠的 方法来选择合适型号的安全阀W确保给水加热器安全运行的技术问题。
【发明内容】
[0008] 本申请实施例通过提供一种核电厂给水加热器安全阀选型方法及系统，解决了现 有技术中在核电厂给水加热器安全阀选型上，缺乏有效可靠的方法来选择合适型号的安全 阀W确保给水加热器安全运行的技术问题，通过在核电厂给水加热器安全阀通流量设计估 算方面，同时考虑与汽水分离再热器相连管道上调节阀口故障失效全开工况时的蒸汽流 量，W及根据肥I标准在换热管破裂工况时进入加热器壳体中的给水流量，并基于送两个 流量来确定出安全阀的通流量，基于此通流量设计合适的安全阀或选择合适型号的安全 阀，基于此安全阀来维持给水加热器压力值处于安全压力范围内，从而提高核电厂给水加 热器的可靠性，提升核电厂运行的安全性。
[0009] -方面，本申请实施例提供了一种核电厂给水加热器安全阀选型方法，核电厂的 给水加热器包括壳体和换热管；所述壳体上设置有与所述核电机厂的汽水分离再热器连接 的具有疏水流量调节阀的疏水管道；所述汽水分离再热器通过所述疏水管道为所述给水加 热器提供疏水，W作为所述给水加热器的热源为所述换热管中的给水加热；所述壳体上还 设置有用于在所述壳体内部压力超过安全临界压力值时进行排汽的排汽管道；所述排汽管 道上设置有用于控制调节排汽量的安全阀；所述方法包括步骤：
[0010] S1、基于所述疏水流量调节阀处于全开状态的工况，计算获得所述安全阀的第一 通流面积；
[0011] S2、基于所述换热管破口的工况，计算获得所述安全阀的第二通流面积；
[0012] S3、基于所述第一通流面积和第二通流面积，确定所述安全阀的通流量，并基于所 述通流量进行安全阀选型。
[0013] 可选的，所述步骤S1具体包括步骤：
[0014] S11、基于所述汽水分离再热器为所述给水加热器提供疏水的疏水量，计算获得所 述疏水流量调节阀的流动系数；
[0015] S12、基于所述疏水流量调节阀的流动系数，计算获得当所述疏水流量调节阀处于 全开状态时从所述汽水分离再热器进入到所述给水加热器的蒸汽流量；
[0016] S13、基于所述蒸汽流量计算获得所述安全阀的所述第一通流面积。
[0017] 可选的，所述步骤S2具体包括步骤：
[0018] S21、基于所述换热管破口的工况，计算获得从所述换热管的破口处流入所述给水 加热器的壳体中的给水流量；
[0019] S22、基于所述给水流量，计算获得所述安全阀的所述第二通流面积。
[0020] 可选的，所述步骤S3具体包括步骤：
[0021] S31、根据所述给水加热器的安全阀设计需求，确定所述安全阀排汽所要解决的工 况问题；
[0022] S32、基于所要解决的工况问题，对所述第一通流面积和所述第二通流面积进行计 算处理，W确定所述安全阀的通流量，并基于所述通流量进行安全阀选型。
[0023] 可选的，所述步骤S32具体为：
[0024] 当所述工况问题为所述疏水流量调节阀处于全开状态或所述换热管破口引起所 述壳体内部压力超过所述安全临界压力值的问题时，通过比较所述第一通流面积和所述第 二通流面积的大小，从所述第一通流面积和所述第二通流面积中确定出较大的通流面积为 所述安全阀的通流量，并基于所述通流量进行安全阀选型；W及
[00巧]当所述工况问题为所述疏水流量调节阀处于全开状态且所述换热管破口引起所 述壳体内部压力超过所述安全临界压力值的问题时，通过所述第一通流面积与所述第二通 流面积相加得到通流面积和，并确定所述通流面积和为所述安全阀的通流量，并基于所述 通流量进行安全阀选型。
[0026] 另一方面，本申请实施例还提供了一种核电厂给水加热器安全阀选型系统，核电 厂的给水加热器包括壳体和换热管；所述壳体上设置有与所述核电机厂的汽水分离再热器 连接的具有疏水流量调节阀的疏水管道；所述汽水分离再热器通过所述疏水管道为所述给 水加热器提供疏水，W作为所述给水加热器的热源为所述换热管中的给水加热；所述壳体 上还设置有用于在所述壳体内部压力超过安全临界压力值时进行排汽的排汽管道；所述排 汽管道上设置有用于控制排汽流量的安全阀；所述安全阀选型系统包括：
[0027] 第一计算模块，用于基于所述疏水流量调节阀处于全开状态的工况，计算获得所 述安全阀的第一通流面积；
[0028] 第二计算模块，用于基于所述换热管破口的工况，计算获得所述安全阀的第二通 流面积；
[0029] 第Η计算模块，用于基于所述第一通流面积和第二通流面积，确定所述安全阀的 通流量，并基于所述通流量进行安全阀选型。
[0030] 可选的，所述第一计算模块，包括：
[0031] 第一计算单元，用于基于所述汽水分离再热器为所述给水加热器提供疏水的疏水 量，计算获得所述疏水流量调节阀的流动系数；
[0032] 第二计算单元，用于基于所述疏水流量调节阀的流动系数，计算获得当所述疏水 流量调节阀处于全开状态时从所述汽水分离再热器进入到所述给水加热器的蒸汽流量；
[0033] 第Η计算单元，用于基于所述蒸汽流量计算获得所述安全阀的所述第一通流面 积。
[0034] 可选的，所述第二计算模块，包括：
[0035] 第四计算单元，用于基于所述换热管破口的工况，计算获得从所述换热管的破口 处流入所述给水加热器的壳体中的给水流量；
[0036] 第五计算单元，用于基于所述给水流量，计算获得所述安全阀的所述第二通流面 积。
[0037] 可选的，所述第Η计算模块，包括：
[0038] 第一确定单元，用于根据所述给水加热器的安全阀设计需求，确定所述安全阀排 汽所要解决的工况问题；
[0039] 第二确定单元，用于基于所要解决的工况问题，对所述第一通流面积和所述第二 通流面积进行计算处理，W确定所述安全阀的通流量，并基于所述通流量进行安全阀选型。<