一种具备报警功能的爆破片保护装置的制作方法

文档序号:19089289发布日期:2019-11-08 23:45
一种具备报警功能的爆破片保护装置的制作方法

本实用新型属于核反应堆蒸汽发生器泄压保护技术领域,具体涉及一种具备报警功能的爆破片保护装置。



背景技术:

蒸汽发生器是钠冷快堆主热传输系统的关键设备。在钠冷快堆运行过程中,蒸汽发生器长期运行在高温、高压、高流速液体冲刷以及钠环境的恶劣工况下,可能发生水蒸汽管路的泄漏事故。泄漏一旦发生,水和钠将发生剧烈的钠水反应,放出大量的热,使得钠水反应区附近温度、压力急剧升高,造成泄漏的扩大和蔓延,不仅对蒸汽发生器造成破坏,严重时会威胁钠冷快堆的正常运行。

由于钠水反应是一个快速释放氢气、急速升压的爆炸反应,因此,在钠水反应发生瞬间,快速释放掉超压以及反应物,是防止灾害扩大的有效措施。目前,各国针对此事故工况采用的控制技术均相同,即安装爆破片装置实现钠水反应发生时的超压泄放,但针对具体的技术方案和技术要求有差异。

同时,爆破片装置虽然能够实现超压泄放,但却无法为操作人员以及蒸汽发生器的主防护系统提供即时的报警信号。当爆破片保护系统爆破时,操作人员仅能依靠诸如蒸汽发生器运行参数变化、泄放物收集罐监控参数变化等被动方法确定爆破片的动作,据此判断蒸汽发生器内发生了钠水反应。这种情况容易引发因响应延迟导致的事故应急不够迅速,存在事故扩大化的潜在风险。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种具备报警功能的爆破片保护装置,当蒸汽发生器中发生钠水反应,引起设备超压后,爆破片保护装置能够及时爆破,快速泄压,以实现二回路主冷却系统压力边界的完整性,防止灾害扩大化,同时发出报警信号。

为达到以上目的,本实用新型采用的技术方案是一种具备报警功能的爆破片保护装置,用于钠冷快堆中的蒸汽发生器内发生钠水反应时的泄压保护,其中,包括设置在由顶盖和外壳密封连接构成的空腔的内部的接管;所述接管的底端的接管入口连接在所述外壳的底端的底座上,用于连通所述蒸汽发生器,作为钠水反应时所述蒸汽发生器的内部气体压力的泄放通道;所述接管的顶端通过一块可更换的爆破片实现密封;所述顶盖顶端靠近所述爆破片上方的位置设有与外部的报警系统相连的高速响应热电偶、钠泄漏探测器、高温导线端子、超高温压力变送器中的任意一个或任意几个;所述外壳上还设有用于连通泄压设备的泄压出口,所述爆破片能够在所述内部气体压力达到设定值时发生爆破,使得气体经过所述接管进入所述空腔,并经所述泄压出口进入所述泄压设备;当所述高速响应热电偶探测到的温度达到设定温度时、或者当钠水反应的反应物接触所述钠泄漏探测器时、或者当钠水反应的反应物接触所述高温导线端子时、或者当所述超高温压力变送器探测到的压力达到设定压力时所述报警系统会发出报警信号;所述空腔内填充氩气。

进一步,所述顶盖底端设有第一上法兰,所述外壳顶端设有第一下法兰,所述顶盖和所述外壳通过所述第一上法兰和所述第一下法兰密封连接构成所述空腔。

进一步,在所述接管的顶端设有第二下法兰和第二上法兰,所述爆破片通过所述第二下法兰和所述第二上法兰密封设置在所述接管的顶端。

进一步,所述爆破片通过焊接密封设置在夹持器上,构成爆破片装置,所述爆破片装置通过所述第二下法兰和所述第二上法兰密封设置在所述接管的顶端;所述爆破片装置和所述第二下法兰之间通过第二锥形垫圈实现密封,或者通过所述第二锥形垫圈和金属圈实现双重密封,所述金属圈为0型金属圈或C型金属圈;所述爆破片装置和所述第二上法兰之间可通过金属垫圈密封或不做密封。

进一步,所述第一上法兰和所述第一下法兰之间通过第一锥形垫圈实现密封;在所述第一锥形垫圈外围的所述第一上法兰和所述第一下法兰的螺栓连接位置,设有平垫圈,实现所述第一上法兰和所述第一下法兰之间的进一步密封,所述螺栓穿过所述平垫圈连接所述第一上法兰和所述第一下法兰。

进一步,在所述第二下法兰和所述第二上法兰之间设有中间法兰,三个法兰通过螺栓连接,所述爆破片设置在所述第二上法兰和所述中间法兰之间;所述中间法兰与所述爆破片的边缘相接触的部分设有环槽,通过所述环槽与所述爆破片的凸起部分的被压限实现所述爆破片对所述接管的顶端密封;或者在所述中间法兰与所述爆破片之间设置金属垫圈实现所述爆破片对所述接管的顶端密封。

进一步,所述中间法兰与所述第二下法兰之间通过第四锥形垫圈实现密封。

进一步,所述第一上法兰和所述第一下法兰之间通过第三锥形垫圈实现密封。

进一步,还包括设置在所述底座上的低点排钠管,所述低点排钠管用于外部容器与所述第一上法兰和所述第一下法兰密封连接构成空腔的连通,排出所述空腔内的液态钠。

本实用新型的有益效果在于:

1.能够在蒸汽发生器内发生大钠水反应,引起设备超压后,极速泄压,防止事故扩大化。

2.具备报警功能的爆破片保护装置加工和维护费用低,易于维修和更换。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中所述的A型具备报警功能的爆破片保护装置的示意图;(图中箭头为气体泄流方向)

图2是本实用新型具体实施方式中所述的B型具备报警功能的爆破片保护装置的示意图;(图中箭头为气体泄流方向)

图中:1-底座,2-铭牌,3-爆破片标牌,4-外壳,5-第一下法兰,6-第一锥形垫圈,7-第一上法兰,8-顶盖,9-螺栓,10-螺母,11-垫片,12-第二上法兰,13-爆破片装置,14-第二锥形垫圈,15-第二下法兰,16-接管,17-爆破片,18-顶盖吊钩,19-泄压出口,20-低点排钠管,21-接管入口,22-平垫圈,23-第三锥形垫圈,24-第四锥形垫圈,25-中间法兰,26-钠泄漏探测器,27-高温导线端子,28-高速响应热电偶,29-超高温压力变送器,30-报警系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

本实用新型提供的一种具备报警功能的爆破片保护装置,用于钠冷快堆中的蒸汽发生器的泄压保护,包括外壳4、顶盖8、接管16、爆破片17、钠泄漏探测器26、高温导线端子27、高速响应热电偶28、超高温压力变送器29、报警系统30等部件。

如图1、图2所示,顶盖8为筒状,顶端密封,底端设有第一上法兰7;外壳4顶端设有第一下法兰5,底端设有底座1。顶盖8和外壳4通过第一上法兰7和第一下法兰5密封连接构成空腔。

接管16竖直设置在顶盖8和外壳4密封连接构成的空腔的内部;接管16的底端的接管入21连接在外壳4的底端的底座1上,用于连通蒸汽发生器,使得接管16作为蒸汽发生器内发生钠水反应时的内部气体压力的泄放通道;接管16的顶端密封设置一块爆破片17;外壳4上还设有用于连通泄压设备的泄压出口19;爆破片17是一个圆形薄片,泄压过程中,爆破片17能够在内部气体压力达到设定值(爆破片的上限容许值)时发生爆破,使得气体经过接管16进入空腔,并经泄压出口19进入泄压设备。

在接管16的顶端设有第二下法兰15和第二上法兰12,第二下法兰15与接管16的顶端之间为密封连接,爆破片17通过第二下法兰15和第二上法兰12密封设置在接管16的顶端。

在底座1上还设置有低点排钠管20,低点排钠管20用于外部容器与第一上法兰7和第一下法兰5密封连接构成空腔的连通,排出在泄压过程中进入到空腔内的液态钠。

顶盖8外表面的顶盖吊钩18在爆破片保护装置安装和检修时用于起吊设备。

在顶盖8顶端靠近爆破片17上方的位置设有与外部的报警系统30相连的钠泄漏探测器26、高温导线端子27、高速响应热电偶28、超高温压力变送器29中的任意一个或者任意几个,当选择这四种探测装置中的任意几个时,可以通过这几种不同的探测装置提供的报警信号实现多重报警。在爆破片保护装置的空腔内填充氩气,空腔是指爆破片保护装置中除了接管16内部空间以外的其他空间,也就是爆破片17的非承压侧。钠泄漏探测器26、高温导线端子27、高速响应热电偶28、超高温压力变送器29中的任意一个或多个使得报警系统30发出报警信号,都表示爆破片17发生了爆破。在实际使用时,为了提高系统可靠性,可在爆破片17的非承压侧布置多个钠泄漏探测器26、高温导线端子27、高速响应热电偶28、超高温压力变送器29,同时使这些钠泄漏探测器26、高温导线端子27、高速响应热电偶28、超高温压力变送器29并联连入报警系统30。

四种探测装置的报警原理如下:

钠泄漏探测器26,

爆破片保护装置在未爆破时,爆破片17的非承压侧空间内为氩气,处于不导电状态,此时钠泄漏探测器26处于备用状态,报警系统30不报警。当钠水反应发生并引起超压时,爆破片保护装置的爆破片爆破,高温钠水反应产物将通过泄放通道泄放,使得非承压侧空间处于导电状态。针对这种情况,在爆破片17的非承压侧设置一个或多个钠泄漏探测器26,一旦钠水反应发生并引起超压泄放,高温钠水反应产物喷出并接触钠泄漏探测器26,利用钠的导电性,报警电路将导通,报警系统30发生报警信号。

高温导线端子27,

爆破片保护装置在未爆破时,爆破片17的非承压侧空间内为氩气,处于不导电状态,此时高温导线端子27为断开状态,报警系统30不报警。当钠水反应发生并引起超压时,爆破片保护装置的爆破片17爆破,高温钠水反应产物通过爆破片保护装置的泄放通道泄放,使得爆破片17的非承压侧的空间处于导电状态。针对这种情况,在爆破片17的非承压侧设置一个或多个高温导线端子27,其后连接报警电路。一旦钠水反应发生并引起超压泄放,高温钠水反应产物喷出并接触高温导线端子27,报警电路将导通,报警系统30发生报警信号。

高速响应热电偶28,

爆破片保护装置在未爆破时,爆破片17的非承压侧温度为一稳定值(常温或250℃,根据爆破片保护装置安装的环境,不同环境下温度有所差别),报警系统30不报警。当钠水反应发生并引起超压时,爆破片保护装置的爆破片17爆破,高温钠水反应产物(约500℃)将通过爆破片保护装置的泄放通道泄放,使得爆破片17的非承压侧温度瞬间迅速升高。针对这种情况,在爆破片17的非承压侧设置一个或多个高速响应热电偶28,其后连接温度采集及报警系统30。当系统采集到有某个或多个高速响应热电偶28温度瞬间升高时,报警系统30即输出报警信号;

超高温压力变送器29,

超高温压力变送器29在工作时,超高温介质压力通过耐超高温的高粘度高温充灌液将超高温介质压力传递到压力、差压变送器本体,实现了压力传递和测量。该结构具有测量精度高、响应时间短、可靠性高等特点。爆破片保护装置在未爆破时,爆破片17的非承压侧压力为稳定值(0.05MPa或常压,根据爆破片保护装置安装的环境,不同环境下压力有所差别),报警系统30不报警。当钠水反应发生并引起超压时,爆破片保护装置的爆破片17爆破,高温钠水反应产物将通过爆破片保护装置的泄放通道泄放,使得爆破片17的非承压侧压力瞬间迅速升高。针对这种情况,在爆破片17的非承压侧设置一个或多个超高温压力变送器29,其后连接压力采集及报警系统30。当系统采集到有压力变送器瞬间升高时,报警系统30即输出报警信号。

此外,根据实际需要,本实用新型所提供的具备报警功能的爆破片保护装置包括A型和B型,具体区别如下:

A型具备报警功能的爆破片保护装置,如图1所示,

爆破片17通过焊接密封设置在夹持器上,构成爆破片装置13,爆破片装置13通过第二下法兰15和第二上法兰12密封设置在接管16的顶端;爆破片装置13和第二下法兰15之间通过第二锥形垫圈14实现密封,或者通过第二锥形垫圈14和金属圈实现双重密封,金属圈为0型金属圈或C型金属圈;爆破片装置13和第二上法兰12之间可通过金属垫圈密封或不做密封。

第一上法兰7和第一下法兰5之间通过第一锥形垫圈6实现密封;在第一锥形垫圈6外围的第一上法兰7和第一下法兰5的螺栓连接位置,设有平垫圈22,实现第一上法兰7和第一下法兰5之间的进一步密封,螺栓穿过平垫圈22连接第一上法兰7和第一下法兰5。

待爆破片17爆破后,可整体更换爆破片装置13,勿需切割管道。

B型具备报警功能的爆破片保护装置,如图2所示,

在第二下法兰15和第二上法兰12之间设有中间法兰25,三个法兰通过螺栓连接,爆破片17设置在第二上法兰12和中间法兰25之间;中间法兰25与爆破片17的边缘相接触的部分设有环槽,通过环槽与爆破片17的凸起部分的被压限实现爆破片17对接管16的顶端密封;或者在中间法兰25与爆破片17之间设置金属垫圈实现爆破片17对接管16的顶端密封。

中间法兰25与第二下法兰15之间通过第四锥形垫圈24实现密封。

第一上法兰7和第一下法兰5之间通过第三锥形垫圈23实现密封。

待爆破片17爆破后,可直接更换爆破片17,勿需切割管道。

本实用新型所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本实用新型的技术创新范围。

再多了解一些
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