一种热交换器运行状态监测试验装置的制作方法

1.本发明涉及通用热交换器设备领域，具体为一种热交换器运行状态监测试验装置。


背景技术：

2.核电站用热交换器往往在高温高压、大温差、放射性等恶劣的环境下服役，这导致其在长期运行过程中容易出现部件失效、传热性能下降等问题，其中泄漏是导致热交换器性能退化和设备故障甚至失效最主要的因素。目前，我国大部分核电站还停留在对热交换器的基本运行数据进行采集和监测层面，对热交换器的失效预测、故障诊断等高层次、智能化的健康管理模式的开发和应用研究还十分欠缺。基于此需求开发了热交换器状态监测和健康管理系统，针对热交换器结垢和泄漏问题开展基于设备机理和大数据相结合的算法建模和预测等工作，通过获得设备结垢和泄漏程度及相应状态下的流动换热状态，并根据运维阈值预测维修时间或剩余寿命。
3.为了评估和验证开发的热交换器状态监测和健康管理算法系统软件各模块的可靠性，研制了热交换器运行状态监测试验装置，对典型的固定管板热交换器的流动、传热及阻力特性进行测试，获得可靠试验数据。
4.该试验装置测试的内容主要包括如下两个方面：
5.a)热交换器运行状态监测模块的测试验证数据：通过提供不同运行状态的试验数据，考察软件能否根据试验测得的冷热流体温度、流量和操作压力等运行参数，获得热交换器的实时换热性能。
6.b)热交换器泄漏失效监测模块的测试验证数据：通过提供不同泄漏形式及状态的试验数据，考察软件对热交换器法兰密封面泄漏、换热管与管板接头泄漏、换热管束泄漏情况的敏感程度，验证软件模型中泄漏程度与进出口压力、温度等参数的变化关系，评价软件对泄漏感知的灵敏度以及对泄漏量计算和预测的准确度。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种热交换器运行状态监测试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热交换器运行状态监测试验装置，包括试验回路和热交换器试验件；所述试验回路包括供热回路、测试双回路及冷却回路，所述热交换器试验件设置在测试双回路中；所述热交换器试验件包括支腿、下管箱、管束组件、上管箱以及壳体，所述支腿安装在下管箱上，下管箱、上管箱分别与壳体的两端相互对接，管束组件设置在壳体内部；在上管箱上设置有管侧入口接管，在下管箱上设置有管侧出口接管、管侧旁通接管；在壳体上设置有壳侧入口接管、壳侧出口接管以及壳侧旁通接管。
9.优选的，所述管束组件上设置有三通接头，与三通接头相对的壳体上设置有手孔。
10.优选的，所述测试双回路包括压力高的管程加热回路和压力低的壳程冷却回路，管程加热回路与供热回路相连，壳程冷却回路与冷却回路相连。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以有效的进行热交换器的流动、传热及阻力特性测试，获得可靠试验数据，用于评估和验证热交换器状态监测和健康管理算法软件各个模块的可靠性；研制的试验装置需具有较广的适用性，可直接用于各核电堆型不同形式热交换器运行状态的监测。
附图说明
12.图1为本发明的结构示意图；
13.图2为本发明的热交换器试验件正常运行工况示意图；
14.图3为本发明的热交换器试验件换热管束泄漏工况示意图；
15.图4为本发明的热交换器试验件法兰密封面泄漏工况示意图；
16.图5为本发明的热交换器试验件换热管与管板接头泄漏工况示意图；
17.图中标号：1、支腿；2、下管箱；3、管束组件；4、上管箱；5、管侧入口接管；6、管侧出口接管；7、壳侧入口接管；8、壳侧出口接管；9、壳侧旁通接管；10、管侧旁通接管；11、手孔；12、三通接头；13、壳体。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种热交换器运行状态监测试验装置，包括试验回路和热交换器试验件；所述试验回路包括供热回路、测试双回路及冷却回路，所述热交换器试验件设置在测试双回路中；所述热交换器试验件包括支腿1、下管箱2、管束组件3、上管箱4以及壳体13，所述支腿1安装在下管箱2上，下管箱2、上管箱4分别与壳体13的两端相互对接，管束组件3设置在壳体13内部；在上管箱4上设置有管侧入口接管5，在下管箱2上设置有管侧出口接管6、管侧旁通接管10；在管束组件3上设置有壳侧入口接管7、壳侧出口接管8以及壳侧旁通接管9。
22.进一步的，所述管束组件3上设置有三通接头12，与三通接头12相对的壳体13上设
置有手孔11。
23.进一步的，所述测试双回路包括压力高的管程加热回路和压力低的壳程冷却回路，管程加热回路与供热回路相连，壳程冷却回路与冷却回路相连。
24.工作原理：支腿1是热交换器试验件的支承，下管箱2、管束组件3以及上管箱4为设备的承压边界；管侧入口接管5、管侧出口接管6是热交换器管侧介质的进出口接管，用于提供设备正常运行工况下的管侧介质流通通道；壳侧入口接管7、壳侧出口接管8是热交换器壳侧介质的进出口接管，用于提供设备正常运行工况下的壳侧介质流通通道。壳侧旁通接管9、管侧旁通接管10分别是热交换器壳侧和管侧的介质旁通接管，通过不同的系统配置模拟设备的泄漏工况。手孔11在模拟换热管束泄漏时，通过手孔11操作换热管束上的三通接头12模拟管侧介质泄漏至壳侧。
25.供热回路由240kw热水锅炉、屏蔽泵、管壳式热交换器、稳压罐、调节阀及温度、流量和压力测量装置组成。冷却回路包括冷却塔、辅助板式热交换器、变频水泵及温度、流量和压力测量装置。测试双回路由热交换器试验件、变频屏蔽泵、两台辅助热交换器、稳压罐、水箱以及温度、流量和压力测量装置组成。
26.通过管侧旁通接管、壳侧旁通接管以及换热管束上的三通的组合使用，可以模拟热交换器试验件的正常运行工况以及各泄漏工况，具体如下：
27.封堵各旁通接管及换热管束的三通，热交换器试验件处于正常运行工况；介质的流通情况见下图2。
28.通过壳侧的手孔操作换热管束上的三通开启，使用金属编织软管与卡套相连，通过旁通管路最终使管侧介质通过壳侧旁通接管进入壳侧，实现换热管束泄漏工况的模拟，泄漏量由管路中的电动阀门控制；介质的流通情况见下图3。
29.管侧旁通接管开启，将管侧介质通过管路旁路至环境中，实现法兰密封面泄漏工况的模拟，泄漏量由管路中的电动阀门控制；介质的流通情况见下图4。
30.将管侧旁通接管与壳侧旁通接管相连，可实现换热管与管板接头泄漏工况的模拟，泄漏量由管路中的电动阀门控制；介质的流通情况见下图5。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。