核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统技术方案

核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统由平衡器2、导流管3、冷凝器4、引压管5、压力阀6、回流管7、引压管8、差压变送器9、引压管10等组成。在稳压器1内设置一个平衡器2，平衡器2通过引压管8与差压变送器9的正压腔连接，稳压器1底部通过引压管10与差压变送器9的负压腔连接。稳压器1顶部通过导流管3与冷凝器4顶部入口连接，冷凝器4底部出口通过回流管7与压力阀6入口连接，压力阀6出口通过回流管7回入到稳压器1内，并且回流管7的出口位于平衡器2上方。这种水位测量系统的有益之处在于：由冷凝器4和压力阀6所组成的压力反馈方法控制平衡器2参考水位的恒定，以防止当稳压器1工作压力低于水饱和压力时，平衡器2内的水发生汽化而使水位指示不正确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属核反应堆测量领域，涉及一种轻水型核反应堆稳压器的水位测量系统，具体地说，涉及依靠核反应堆稳压器压力控制的差压式水位测量系统中平衡器液位恒定的一种水位测量系统。
技术介绍
稳压器是轻水型核反应堆四大主设备之一，其功能是稳定一回路的工作压力，使核反应堆处于稳定的工作状态。稳压器是一个具有一定蒸汽空间的水压力容器，水和蒸汽均处于高压饱和状态，其水位是核反应堆运行的重要监控参数，水位测量系统需要满足以下3个要求：(1)正确指示稳压器中的水位，尤其是在事故状态下能指示正确水位；(2)测量系统具有长期可靠性，至少在核反应堆设计寿命内不会发生机械性故障；(3)维修方便，至少不需要工作人员经常进入核反应堆大厅进行维修。至今，测量核反应堆压力容器水位技术有差压式水位测量系统(李西安，原子能科学技术，2013，47(4)，634-636)，电接点水位计(邓天勇，船电技术，2005，(1)，57-59)，物性水位计(何鹏等，中国专利技术专利申请，2013，201210441471.7)，热电偶水位计(王文然等，核电子学与探测技术，1997，17(3)，168-171)等等。差压式水位测量在运行和维修两方面同时具有强烈优势，仍是目前不可替代的水位测量方法。然而，这种测量方法也存在缺陷，当核反应堆压力下降时，可导致差压式水位测量系统中平衡器内水的汽化而使参考水位下降。这样，水位指示完全可以向相反的方向指示。这种情况可以在失水事故(如美国三里岛2号机组事故)，余热排出(如冷停堆)(熊国华，核动力工程，33(6)，96-100)等状态下发生，严重时可以导致核反应堆堆芯熔化的严重事故。差压式水位测量系统的改进方法主要有：(1)测量系统的改进：在压力壳2套回路中，每套水位测量系统设计3台差压变送器，分别用于主循环泵不运行、自然循环和一回路3台主循环泵任何一种组合状态下的水位测量，提供压力壳内两相流的空泡份额数；(2)饱和水和饱和蒸汽的密度补偿：对压力容器中水的密度ρw和水蒸汽的密度ρv实现补偿；(3)参考端水密度补偿：平衡器到差压变送器正压室有较大的温度梯度，用电阻温度计测量参考端各点温度，以补偿参考端水密度ρref；(4)平衡器结构：在事故状态下，平衡器内的水会汽化，差压变送器正压室压力下降出现假水位。在引压管线上安装隔离器、冷凝器、冷却平衡器或双平衡器来克服平衡器汽化。本专利技术了一种由冷凝器和压力阀所组成的压力反馈方法控制平衡器参考水位的恒定，以防止当稳压器工作压力低于水饱和压力时，平衡器内的水发生汽化而使水位指示不正确，使这种水位测量系统在正常和事故状态下都能正确指示水位。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种核反应堆稳压器的水位测量系统，它由平衡器2、导流管3、冷凝器4、引压管5.压力阀6、回流管7、引压管8、差压变送器9、引压管10等组成。在稳压器1内设置一个平衡器2，平衡器2通过引压管8与差压变送器9的正压腔连接，稳压器1底部通过引压管10与差压变送器9的负压腔连接。稳压器1顶部通过导流管3与冷凝器4顶部入口连接，冷凝器4底部出口通过回流管7与压力阀6入口连接，压力阀6出口通过回流管7回入到稳压器1内，并且回流管7的出口位于平衡器2上方。因平衡器2在稳压器1内，则平衡器2的工作温度与稳压器1一致。因冷凝器4在稳压器1外，则冷凝器4的工作温度要低于稳压器1工作温度。一般地，当稳压器1工作温度200-350℃时，冷凝器4的工作温度比稳压器1要低20-40℃。压力阀6是由阀体11、阀瓣12、弹簧13、导杆14、导杆螺纹15、进压口16、压力室17、压力板18、阀头19组成。阀瓣12插入阀体11，对阀体11中的流体起开闭作用，阀瓣12连接着导杆14，导杆14末端有导杆螺纹15，压力板18下压弹簧13，弹簧13、导杆14、导杆螺纹15、压力板18等被装在阀头19内的压力室17，阀头19顶端有一进压口16，可以将压力导入到压力室17内。来自于引压管5的压力通过进压口16进入压力室17，压力室17的压力与稳压器1工作压力相等。导杆螺纹15可以调节压力阀6的压力设定值，该设定值在1.55-16.6MPa可选。本专利技术的有益之处在于：由冷凝器4和压力阀6所组成的压力反馈方法控制平衡器2参考水位的恒定，以防止当稳压器1工作压力低于水饱和压力时，平衡器2内的水发生汽化而使水位指示不正确。附图说明图1是核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统图。图2是压力阀6结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术加以详细说明。实施例1：参见图1，核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统，由平衡器2、导流管3、冷凝器4、引压管5、压力阀6、回流管7、引压管8、差压变送器9、引压管10等组成。在稳压器1内设置一个平衡器2，平衡器2通过引压管8与差压变送器9的正压腔连接，稳压器1底部通过引压管10与差压变送器9的负压腔连接。稳压器1顶部通过导流管3与冷凝器4顶部入口连接，冷凝器4底部出口通过回流管7与压力阀6入口连接，压力阀6出口通过回流管7回入到稳压器1内，并且回流管7的出口位置于平衡器2上方。因平衡器2在稳压器1内，则平衡器2的工作温度与稳压器1一致。因冷凝器4在稳压器1外，则冷凝器4的工作温度要低于稳压器1工作温度。一般地，当稳压器1工作温度200-350℃时，冷凝器4的工作温度比稳压器1要低20-40℃。当稳压器1的工作压力高于压力阀6的压力设定值时，压力阀6处于关闭状态，反之，压力阀6处于开启状态。上述水位测量系统的测量原理是：平衡器2中的水位作为参考水位保持恒定，稳压器1中的水位作为可变水位，这两个水位分别通过引压管8和引压管10引入差压变送器9的正压腔室和负压腔室。差压变送器9正压腔室的压力为：P+＝P+ρrefgH(1)这里：P为稳压器1内压力，ρref为平衡器水密度，g为重力加速度，H为平衡器2水位高度。差压变送器9的负压腔室连接在压力容器的底部，其压力为：P-＝P+ρwgh+ρvg(H-h)(2)这里：h为稳压器水位高度，ρw为稳压器水密度，ρv为稳压器水蒸汽密度。这样，差压变送器9的压力差为：ΔP＝P+-P-＝(ρref-ρv)gH-(ρw-ρv)gh(3)则，稳压器水位指示为：h=ρref-ρvρw-ρvH-ΔP(ρw-ρv)g---(4)]]>由于平衡器2在稳压器1内，平衡器2中的水密度ρref与稳压器1中的水密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统，由平衡器(2)、导流管(3)、冷凝器(4)、引压管(5)、压力阀(6)、回流管(7)、引压管(8)、差压变送器(9)、引压管(10)等组成，在稳压器(1)内设置一个平衡器(2)，平衡器(2)通过引压管(8)与差压变送器(9)的正压腔连接，稳压器(1)底部通过引压管(10)与差压变送器(9)的负压腔连接，稳压器(1)顶部通过导流管(3)与冷凝器(4)顶部入口连接，冷凝器(4)底部出口通过回流管(7)与压力阀(6)入口连接，压力阀(6)出口通过回流管(7)回入到稳压器(1)内，并且回流管(7)的出口位置于平衡器(2)上方。

【技术特征摘要】
1.核反应堆稳压器压力反馈式水位测量系统，由平衡器(2)、导流管(3)、冷凝器(4)、引
压管(5)、压力阀(6)、回流管(7)、引压管(8)、差压变送器(9)、引压管(10)等组成，在稳压器(1)
内设置一个平衡器(2)，平衡器(2)通过引压管(8)与差压变送器(9)的正压腔连接，稳压器(1)底
部通过引压管(10)与差压变送器(9)的负压腔连接，稳压器(1)顶部通过导流管(3)与冷凝器(4)
顶部入口连接，冷凝器(4)底部出口通过回流管(7)与压力阀(6)入口连接，压力阀(6)出口通过
回流管(7)回入到稳压器(1)内，并且回流管(7)的出口位置于平衡器(2)上方。
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【专利技术属性】
技术研发人员：包家立，
申请(专利权)人：杭州蛇杖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33