AP1000主控制室应急居留系统压力试验系统及方法与流程

本发明属于ap1000核电设备测试技术领域，具体涉及一种ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统及方法。

背景技术：

结合图1所示，在ap1000主控制室应急居留系统中，首次采用总容积达到43m³的气体设备作为应急气源，并且通过核级管道和非核级管道进行连接形成完整系统。其中，气体设备由四个单组设备1并联组成，每个单组设备1包括八个气体储存罐。这样，在主控制室被隔离的情况，主控制室应急居留系统通过输出储存在气体设备中的压缩空气，为主控制室提供至少72小时的应急压缩空气和非能动热陷，从而保证主控制室内操作人员的安全。

目前，在对传统核电站中相应的应急居留系统进行运行前的试验时，通常是首先在进行现场设备安装前，借助专用设备对气体设备和管路进行独立试验，然后在现场完成气体设备和管路的焊接固定后，通过专用焊缝检测设备对气体设备和管路之间的连接焊缝进行检测即可。

但是，在ap1000主控制室应急居留系统的安装测试过程中，不仅对主控制室应急居留系统中的气体储存罐、核级管道以及非核级管道有承压试验要求，而且还对气体设备与各个管道之间的连接焊缝有承压要求。因此，如果继续采用上述方法进行检测，则无法获知系统的整体承压能力，以及无法直接确定气体设备与管路之间连接焊缝的承压能力，导致系统正常运行时可能存在漏气的风险和安全隐患。

技术实现要素：

为了解决采用现有方法对ap1000核电站中的应急居留系统进行试验时，无法获知系统的整体承压能力，可能存在漏气风险和安全隐患的问题，本发明提出了一种ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统。

该试验系统，包括气源、快充单元、增压单元以及排气单元；所述气源的出口同时与所述快充单元的进口和所述增压单元的进口连接；所述快充单元和所述增压单元并联连接，并且所述快充单元的出口与应急居留系统的进口连接，所述增压单元的出口与应急居留系统的备用进口连接；所述排气单元与应急居留系统的出口端管路连接，并且在应急居留系统的出口位置设有压力表。

优选的，所述快充单元包括快充管和第一阀门；所述快充管的一端与所述气源连接，另一端通过所述第一阀门与应急居留系统的进口连接。

优选的，所述增压单元包括增压装置、第二阀门和第三阀门；所述第二阀门的进口与所述气源连接，出口与所述增压装置的进口连接；所述第三阀门的进口与所述增压装置的出口连接，出口与应急居留系统的备用进口连接。

进一步优选的，所述第三阀门采用温控阀，并且与热电偶匹配使用；所述热电偶与气体设备中的气体储存罐连接。

优选的，所述排气单元采用阻性消音器，并且通过排气阀门与应急居留系统中的核级管线连接。

优选的，该试验系统还包括控制单元，所述控制单元位于所述增压单元和应急居留系统的备用进口之间；所述控制单元包括流量阀、排气阀、安全阀以及压力表和流量计；其中，所述流量阀和所述流量计串联连接，并且所述流量阀的进口与增压装置的出口连接，所述流量计的出口与应急居留系统的备用进口连接。

一种ap1000主控制室应急居留系统压力试验方法，包括以下步骤：

步骤s1，试验系统连接；首先，根据设计要求将应急居留系统中的气体设备、非核级管线以及核级管线进行连接；然后，将所述气源、所述快充单元、所述增压单元以及所述排气单元与应急居留系统进行连接，并且通过压力表对应急居留系统的出口进行封堵；

步骤s2，进行快充操作；关闭第二阀门，开启气源和第一阀门，通过应急居留系统的进口向气体设备、非核级管线以及核级管线中进行快速充气，直至应急居留系统达到第一压力值；

步骤s3，进行增压操作和保压操作；关闭第一阀门，开启第二阀门、第三阀门和增压装置，通过应急居留系统的备用进口向气体设备、非核级管线以及核级管线中进行增压充气，直至应急居留系统达到试验压力值；然后，关闭气源、第三阀门和增压装置，进行保压操作；

步骤s4，进行排气操作；关闭第一阀门和第三阀门，开启排气阀门，将应急居留系统中的高压气体通过排气单元排出；

其中，所述第一压力值为应急居留系统设计压力值的80％～90％。

优选的，在所述步骤s3中，分三个梯次进行增压操作和保压操作；其中，三个梯次的压力值分别与应急居留系统的设计压力、核级管线的设计压力以及非核级管线的设计压力相对应。

进一步优选的，在所述步骤s3中，进行增压操作时，增压速率为每小时压力变化为最高试验压力值的10％以下。

进一步优选的，在所述步骤s3中，进行增压操作时，通过所述第三阀门控制充气速度，将气体设备中气体储存罐的温度控制在15℃～35℃。

采用本发明ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统，对ap1000主控制室应急居留系统进行压力试验时，具有以下有益效果：

1、在本发明中，通过ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统将现有技术中对气体设备和管道进行的安装前独立压力试验调整至安装后的整体压力试验。这样，不仅省去了安装前对气体设备和管道的独立承压试验操作，而且通过安装后的整体承压试验可以更加直观的准确的反映应急居留系统的实际承压能力，而不需要像现有技术中通过对焊接质量的检查来侧面反映焊缝的承压能力，从而保证应急居留系统实际运行中的安全性和稳定性。

2、在本发明中，将核电站中压空与仪表空气系统的高能压空泵作为气源，这样可以直接利用现有设备进行压力试验，减少外界设备的使用，降低成本，并且对现场试验环境进行优化。

3、在本发明中，通过设置快充单元和增压单元，并且首先借助快充单元对系统进行快速压力建立，然后切换至增压单元进行压力的提升操作。这样，不仅可以快速完成前期压力的建立，提高试验效率，解决大容积充气速率慢的问题，而且可以保证后期升压过程的安全性以及压力变化的稳定性，避免出现剧烈的压力波动对系统设备造成破坏。

4、在本发明中，针对压力试验容积大的情况，在进行增压操作和保压操作过程中，采用分梯次进行，并且将增压速率控制在每小时最高试验压力的10％以下。这样，不仅可以使整个应急居留系统中空气压力的稳定增加，保证整个系统内压力的一致性，避免出现大的压力波动，造成局部高压，而对设备造成破坏和对试验过程造成安全隐患，而且可以避免出现气体储存罐的温度过快上升，防止由于系统内部存在较大的温度差而引起气体快速流动和压力不均的现象，进而避免对试验过程的稳定性和精准度造成影响。

附图说明

图1为ap1000主控制室应急居留系统中单组设备的外形结构示意图；

图2为采用本发明ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统对应急居留系统进行压力试验时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步介绍。

结合图2所示，本发明的ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统，包括气源2、快充单元3、增压单元4以及排气单元5。气源2的出口通过三通同时与快充单元3的进口和增压单元4的进口连接。快充单元3和增压单元4并联连接，并且快充单元3的出口与应急居留系统6的进口61连接，增压单元4的出口与应急居留系统6的备用进口62连接。排气单元5与应急居留系统6的出口63处的管路连接，并且在应急居留系统6的出口63位置设有压力表71，用于监测应急居留系统6中的气体压力值。

快充单元3，包括快充管31和第一阀门32。快充管31的一端与气源2连接，另一端通过第一阀门32与应急居留系统6的进口61连接。其中，快充管31采用低阻导热直管，提高充气速度，降低气体摩擦产生的热量。

增压单元4，包括增压装置41、第二阀门42和第三阀门43。其中，第二阀门42的进口与气源2连接，出口与增压装置41的进口连接。第三阀门43的进口与增压装置41的出口连接，出口与应急居留系统6的备用进口62连接。通过第二阀门42控制气源2与增压装置41之间的通断，借助增压装置41对气源2的输出气体进行升压操作，并通过第三阀门43将高压气体输送至应急居留系统6中，提升应急居留系统6中的气体压力。

在本实施例中，增压装置41采用气动增压泵，例如型号为hpu-60的气动增压泵。这样，可以直接利用核电站现场已有的空气系统作为动力源，从而减少额外设备的投入使用量，降低施工成本，提高施工效率。同样，也可以根据不同现场工况选用电动增压泵。

优选的，在本实施例中，第三阀门43采用温控阀，并且与热电偶匹配使用。其中，热电偶与单组设备1中的气体储存罐连接，用于检测和采集气体储存罐的温度变化，进而控制第三阀门43的开口量，对增压过程中高压气体进入应急居留系统6的速度进行调节。

在本实施例中，排气单元5采用阻性消音器，并且通过排气阀门51与应急居留系统6中的核级管线连接。这样，借助阻性消音器进行高压气体的排放，不仅可以降低排气过程产生的噪音污染，提高对环境的保护，而且可以对高压气体的排放速度进行限制，避免排气速度剧烈变化而出现负压，提高对系统的保护。

本发明的ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统，还包括控制单元8，位于增压单元4和应急居留系统6的备用进口62之间，用于对进入应急居留系统6的高压气体进行压力和流量的调节，保证增压过程的安全性和稳定性。

控制单元8，包括流量阀81、排气阀82、安全阀83以及压力表84和流量计85。其中，流量阀81和流量计85串联连接，并且流量阀81的进口与增压装置41的出口连接，流量计85的出口通过第三阀门43与应急居留系统6的备用进口62连接。排气阀82、安全阀83以及压力表84分布在流量阀81和流量计85之间，用于调节和检测进入应急居留系统6中高压气体的压力和速度。

采用本发明的ap1000主控制室应急居留系统压力试验系统，对ap1000主控制室应急居留系统进行压力试验的步骤为：

步骤s1，进行试验系统的连接。首先，根据设计要求，在安装现场完成应急居留系统6中单组设备、非核级管线以及核级管线之间的焊接固定和安装。然后，将气源2、快充单元3、增压单元4以及排气单元5与应急居留系统6进行连接，并且在急居留系统6的出口63位置安装压力表71，用于进行封堵出口63以及监测系统压力。

在本发明中，首先根据设计要求进行应急居留系统的安装，然后再进行试验操作。这样，在完成试验操作后，不再需要对应急居留系统进行任何拆装操作，从而保证试验结果对应急居留系统在后期正常运行状况体现的准确度，提高应急居留系统实际运行的安全性和稳定性。

在本实施例中，气源2直接采用ap1000核电站中压空与仪表空气系统的高能压空泵。这样，不仅可以直接利用现有设备，通过输送管道引入高压空气，从而减少对外界设备的采购，降低成本，而且可以大大简化现场设备的使用量和占地空间，优化现场施工流程，提高施工效率。

此外，在本实施例中，由于整个应急居留系统的总容积达到43m³以上，因此，在应急居留系统中的气体储存罐的进口位置上同时设有压力表，用于监测应急居留系统中不同位置的气体压力，保证整个应急居留系统中气体压力的一致性和稳定性。

步骤s2，进行快充操作。关闭第二阀门42，开启气源2和第一阀门32，通过应急居留系统6的进口61向单组设备、非核级管线以及核级管线中进行快速充气，直至应急居留系统6达到第一压力值。

其中，将第一压力值设置为应急居留系统设计压力值的80％～90％，根据设计要求应急居留系统的设计压力值为27.58mppa，即第一压力值为22mpa～25mpa。同时，在本实施例中，将气源2选用压空与仪表空气系统中的高能压空泵，而高能压空泵的额定压力为24mpa。这样，可以在气源2的额定压力下进行长时间的连续工作，从而保证快充操作的顺利完成。

步骤s3，进行增压操作和保压操作。当完成快充操作，充入气体压力达到并稳定在24mpa时，关闭第一阀门32，开启第二阀门42、第三阀门43和增压装置41，通过应急居留系统6的备用进口62向单组设备、非核级管线以及核级管线中进行增压充气，直至应急居留系统6达到要求的试验压力值。然后，关闭气源2、第三阀门43和增压装置41，进行保压操作。

优选的，在本发明中，采用分梯次进行增压操作和保压操作。根据smenc设计标准和b31.1b设计标准，主控制室应急居留系统中的核级管线的试验压力值为30.4mpa～32.2mpa，非核级管线的试验压力值为33.1mpa～41.4mpa。这样，将第一梯次增压操作的压力值设定为应急居留系统的设计压力值27.58mpa，将第二梯次增压操作的压力值设定为核级管线的设计压力值30.4mpa～32.2mpa，将第三梯次增压操作的压力值设定为非核级管线的设计压力值33.1mpa～41.4mp，并且在达到每一梯次的压力值后，均进行一定时长的保压操作。

这样，通过分梯次进行增压操作和保压操作，不仅可以实现对应急居留系统中每一压力设计要求的承压试验，提高试验的精准度，而且采用分梯次增压操作可以使应急居留系统中气体压力稳定缓慢的增加，保证试验过程的安全性和稳定性。

进一步优选的，根据整个应急居留系统的储气量(43m³)以及气体储存罐和管路的承压能力，在每个梯次的增压操作过程中，通过控制单元8对充气速率进行调节和控制，将应急居留系统的增压速率控制在每小时为最高试验压力的10％以下，即将增压速率控制在4mpa/h以下。这样，不仅可以避免增压速率过快而出现压力波动，造成试验准确性下降，而且可以避免出现局部高压，产生压力冲击对设备和管路造成破坏，保证充压操作过程的安全性。

同时，在整个增压操作过程中，根据热电偶对气体储存罐温度的检测，对第三阀门43的开启量进行自动调节，将单组设备1中气体储存罐的温度控制在15℃～35℃，避免由于气体储存罐内气体温度过高而出现气体快速流动以及压力不均的情况，从而保证应急居留系统内气压的稳定性。

步骤s4，进行排气操作。完成各个梯次的压力试验后，关闭第一阀门32和第三阀门43，开启排气阀门51，将应急居留系统6中的高压气体通过排气单元5排出。