一种炉体压力自动调节系统的制作方法

1.本发明属于核燃料元件制造领域，具体涉及一种炉体压力自动调节系统。


背景技术：

2.中核北方核燃料元件有限公司建设有国内唯一的一条核燃料元件生产线，其中，还原炉为该生产线上的一台关键设备，其主要作用是将adu(重铀酸铵)粉末转换为uo2粉末，还原炉工作温度约700℃，炉内气氛为氢气、氮气，还原炉在工作状态下需要保持在一定的微正压压力范围内。炉压是一项重要的工艺参数，也是国家核安全局批复的一项运行限值。还原炉炉压是否稳定直接决定了还原炉是否在安全运行状态。如炉压过高，可能会导致炉内氢气泄漏到空气中，到达一定浓度后而没有及时处理，一旦遇到明火，将会发生爆炸。炉压过低，可能会到导致空气进入到还原炉内，与炉内的氢气发生反应，产生内爆，危及到人员及设备的安全。
3.在实际运行时，一般还原炉进气流量保持基本不变，通过调节尾气流量，使炉压稳定在一定范围内。但由于炉压受多种因素影响且是动态变化的，因此，还原炉需要一种自动调节炉压的方式。
4.循环泵共有三个出口，分别经过水喷射器、旁通截止阀、旁通气动隔膜阀，其中旁通截止阀的开度一般是固定的，因此，通过调节气动隔膜阀开度可进而间接调整水喷射器流量，从而达到调节炉压的目的。
5.整套调节系统比较复杂。根据实际使用情况来看，原有的炉压调节系统主要存在以下问题：1.该种炉压调节方式为间接调节，响应速度较慢，无法满足炉压异常波动时的调节需要。2.调节范围较小，气动隔膜阀阀杆行程较小，偶尔会有超出气动隔膜阀调整范围的情况，需要人工调整旁路截止阀进行控制。3.调节精度较差，炉压波动范围较大，无法完全保证炉压始终在工艺范围内。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于：改进原有的炉压调节方式，设计出一种新型的炉压调节方式，降低炉压波动范围，缩短炉压调节响应时间，扩大炉压调节范围，将炉压稳定控制在工艺范围内。
7.本发明的技术方案如下：一种炉体压力自动调节系统，包括还原炉，还原炉上安装有压力变送器，还原炉连接水喷射器，水喷射器连接循环水槽，循环水槽连接循环泵，循环泵连接水喷射器；
8.压力变送器连接变频器，变频器连接循环泵，从而控制循环泵的转速。
9.还原炉通过尾气管路连接水喷射器。
10.压力变送器通过电缆连接变频器。
11.变频器通过电缆连接循环泵。
12.水喷射器通过管路连接循环水槽。
13.循环水槽通过管路连接循环泵。
14.循环泵通过管路连接水喷射器。
15.本发明的显著效果在于：
16.(1)炉压更加稳定，波动范围更小。
17.改进前炉压波动范围一般为
±
0.5kpa，改进后，炉压波动范围一般为
±
0.05kpa，仅为改进前的十分之一。
18.(2)炉压调节响应时间更短。
19.当还原炉遇到其它特殊情况如进出料不均匀时，可能会使炉压出现较大波动，经过改进，炉压调节相应时间更短。当突然出现幅度超过0.5kpa的波动时，改进前响应时间一般超过20秒，而改进后的响应时间仅为5秒左右，响应时间缩短四倍。
20.(3)炉压调节范围更广。
21.改进前，由于气动隔膜阀调节范围较小，经常超出气动隔膜阀的调节范围的情况，需要岗位操作人员调节截止阀，使炉压控制在范围内。
22.改进后，循环泵转速可在0～2950r/min范围内根据炉压检测情况无级变速，调节范围非常大，可满足在异常情况下的炉压稳定。
23.(4)未再出现炉压超限情况。
24.改进前，由于炉压不易控制，经常出现超出内控范围，导致报警的情况，存在安全隐患。
25.改进后，由于炉压调节准确可靠，没有出现一次超出内控范围和工艺范围的情况，设备的本质安全度得到了明显提高。
附图说明
26.图1是uo2芯块磨削渣泥处理装置示意图；
27.图中：1还原炉，2压力变送器，3变频器，4循环泵，5水喷射器，6循环水槽
具体实施方式
28.一种炉体压力自动调节系统，包括还原炉1，还原炉1上安装有压力变送器2，还原炉1通过尾气管路连接水喷射器5，水喷射器5通过管路连接循环水槽6，循环水槽6通过管路连接循环泵4，循环泵4通过管路连接水喷射器5；
29.压力变送器2通过电缆连接变频器3，变频器3通过电缆连接循环泵4，从而控制循环泵4的转速；
30.变频器3需选用具有模拟量输入和pid控制功能的变频器，在变频器3内设置好控制参数和控制模式后，变频器3接收到压力变送器传送过来的电流信号，将电流信号转化成压力值，再根据已经设定好的压力值，进行自动pid运算，根据运算结果调节变频器3输出三相交流电频率。
31.循环泵4根据变频器不同频率的三相交流电,实现电机无级增大或减小，使循环泵4出口管道的循环水流量和压力发生变化。在循环泵4出口一定流量和压力的循环水作用下，水喷射器5产生负压，调节还原炉尾气流量，最终达到稳定调节还原炉炉内压力的目的。
32.炉压调节过程：当还原炉实际炉压值低于设定值时，变频器进行pid运算，降低其
输出三相交流电的频率，循环泵4转速下降，循环泵4出口管道循环水流量降低，水喷射器5内负压降低，尾气出口流量降低，使还原炉炉压逐渐回升。当还原炉实际炉压值大于设定值时，变频器3进行pid运算，提高其输出三相交流电的频率，循环泵4转速上升，循环泵4出口管道循环水流量提高，水喷射器5内负压增大，尾气出口流量提高，使还原炉炉压逐渐下降。


技术特征：
1.一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：包括还原炉(1)，还原炉(1)上安装有压力变送器(2)，还原炉(1)连接水喷射器(5)，水喷射器(5)连接循环水槽(6)，循环水槽(6)连接循环泵(4)，循环泵(4)连接水喷射器(5)；压力变送器(2)连接变频器(3)，变频器(3)连接循环泵(4)，从而控制循环泵(4)的转速。2.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：还原炉(1)通过尾气管路连接水喷射器(5)。3.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：压力变送器(2)通过电缆连接变频器(3)。4.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：变频器(3)通过电缆连接循环泵(4)。5.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：水喷射器(5)通过管路连接循环水槽(6)。6.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：循环水槽(6)通过管路连接循环泵(4)。7.根据权利要求1所述的一种炉体压力自动调节系统，其特征在于：循环泵(4)通过管路连接水喷射器(5)。

技术总结
一种炉体压力自动调节系统，包括还原炉，还原炉上安装有压力变送器，还原炉连接水喷射器，水喷射器连接循环水槽，循环水槽连接循环泵，循环泵连接水喷射器。改进原有的炉压调节方式，设计出一种新型的炉压调节方式，降低炉压波动范围，缩短炉压调节响应时间，扩大炉压调节范围，将炉压稳定控制在工艺范围内。将炉压稳定控制在工艺范围内。将炉压稳定控制在工艺范围内。


技术研发人员：王海泊 吕会 方璐 武岳 刑岩 刘少东 孙旭辉 李银些 郭丞 刘亚华
受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司
技术研发日：2020.11.13
技术公布日：2021/9/17