本发明属于流体阻断试验，具体涉及一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法。
背景技术：
1、流体阻断试验旨在确定止回阀关键性能参数，验证核电厂爆管失水事故工况下发生逆流后阀门紧急关断的能力，同时对阀门瞬间关闭所引起的管道压力波动水平作足够保守的预估。流体阻断试验中，需要用到爆管模拟装置，以实现失水喷放要求。传统的爆管模拟装置的基本原理是采用某种膜片，并将该膜片固定于进气道出口与高压供气管路之间，通过瞬时高压造成膜片破裂形成锤激波，从而达到冲击目的。然而，由于真实的爆管事故，初期失水喷放时间均在毫秒级左右，现有公开流体阻断试验技术中采用的爆管模拟装置均为常规的单膜片结构，动作时间缓慢且爆管时间难以控制，显然无法满足毫秒级的试验要求，亟待解决。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其对爆管压力及爆管时间的可控性更强，并具备使用简便快捷和构造紧凑合理的优点。
2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
3、一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：爆管模拟装置包括外管体以及位于外管体管腔内的压溃膜片，还包括爆破片，所述爆破片与压溃膜片沿外管体管腔依序布置，从而在爆破片与压溃膜片之间的一段外管体管腔之间形成密闭的调压腔，所述调压腔通过贯穿外管体管壁的流道连通压力气源或压力液源；
4、以固定压溃膜片的一端为外管体底端，沿所述外管体的轴向由底端向首端依序同轴布置压溃膜片、膜片压环、碟簧、弹簧底座及膜片支承圈；弹簧底座固定在外管体内壁处，而膜片支承圈固定在弹簧底座上；膜片支承圈上同轴向下延伸有外延管，外延管内壁构成爆破流道，外延管外壁同轴套设膜片压环；碟簧的顶端抵紧在弹簧底座上，碟簧的底端与膜片压环之间彼此抵靠，从而将膜片压环弹性的下压在压溃膜片的上表面处；
5、试验步骤如下：
6、令爆管模拟装置的进口端压力为p1、调压腔压力为p2、出口端压力为p3、碟簧预紧力为f、压溃膜片破裂压力为p、爆破片爆破压力为p′，其中p＝p′；
7、试验初期，调压腔内压力p2＝p，此时作用在爆破片上的压强p2-p3＝p，而作用在压溃膜片的压强为p1-p2＝p-p＝p；压溃膜片与爆破片均保持在稳定状态；
8、调节调压腔压力至p2＞p＝p′，爆破片发生爆破，p2＝p3＝0，作用在压溃膜片的压强为p1-p2＝p，压溃膜片轴向推动膜片压环动作，带动碟簧产生屈曲变形，直至碟簧动作至失效位置，此时弹簧力瞬间降为0，同时减弱环槽移动至膜片支承圈位置并产生局部塑形变形，压溃膜片发生破裂。
9、优选的，所述外管体的底端设置内翻边状的收口，进口环盖由下而上的固定在该收口处，且进口环盖与该收口配合共同夹紧压溃膜片的外缘。
10、优选的，膜片压环的外环面与收口之间存有配合缝隙，该配合缝隙处的压溃膜片上同轴凹设圆环状的槽口朝下的减弱环槽；当膜片压环的底部环面弹性的下压在压溃膜片上时，压溃膜片与进口环盖之间存有可供介质进入减弱环槽槽腔的预留通道。
11、优选的，所述膜片支承圈外形呈二段式的阶梯套筒状，膜片支承圈的大直径段构成与弹簧底座间螺纹配合的配合段，膜片支承圈的小直径段构成所述外延管；该大直径段的筒腔呈现上粗下细的喇叭孔状，从而与弹簧底座的上粗下细的喇叭孔状筒腔共同组合形成膨胀锥形流道结构。
12、优选的，弹簧底座的喇叭孔状筒腔为两段式的变径孔，包括位于上方的上喇叭段和与上喇叭段的底部孔径吻合的下喇叭段；在外管体的轴向截面上，所述大直径段的筒腔与爆破流道中心线呈55°夹角，弹簧底座处小喇叭孔的孔壁与爆破流道中心线呈35°夹角，大喇叭孔的孔壁与爆破流道中心线呈10°夹角。
13、优选的，所述碟簧为外开槽式构造；碟簧的环壁处径向凹设有t型槽，t型槽的两段槽深相等，且位于槽口处的外槽槽宽为位于槽底处的内槽槽宽的两倍，碟簧高度尺寸h与厚度尺寸h的比值h/h≥3，载荷位移曲线呈非线性负刚度特性。
14、优选的，所述压溃膜片为波形金属膜片。
15、优选的，外管体的顶端同轴设置出口环盖，出口环盖上同轴布置上压环从而将爆破片夹紧式的固定在出口环盖处。
16、本发明的有益效果在于：
17、1)、通过上述方案，本发明以爆破片作为主动破裂部，并以压溃膜片作为被动破裂部，从而实现了爆管可控效果；更为重要的是，通过设置中腔也即调节腔，工作时通过向调压腔充入高压介质，待调压腔升压至所需的试验压力即爆破片破裂压力时，同时打开爆破片破裂，调压腔升压力瞬间泄放至大气压，压差作用下压溃膜片随之发生位移，减弱环处产生局部塑形变形，压溃膜片发生破裂，爆管工况即产生，操作极为方便可靠。
18、至此，本发明具备了使用简便快捷和构造紧凑合理的优点，其对爆管压力及爆管时间的可控性更强，爆管时间的精确性也更高，可应用于各类爆管失水试验场合中。
19、2)、在上述结构的基础上，本发明还增设有碟簧，从而搭配前述的调节腔，进一步的实现了对爆管压力及毫秒级爆管时间等试验参数的精确控制目的。具体而言，由于碟簧的存在，一方面，在试验之前，碟簧可依靠本身的弹性力，确保了将膜片压环对压溃膜片的硬性抵压转变为相对柔性的弹性抵压，此时碟簧可实现整个膜片系统的力的自平衡效果，这为后续爆管数据的精确性提供了基础保证。另一方面，在试验时，压溃膜片产生形变并至最终破裂时，膜片压环受压上行，推动碟簧形变，使得碟簧由原本的抵压状态瞬间切换为失效状态，也即弹性力变为零；这能有效抛开因碟簧等的存在而对爆管试验的可能的影响性，从而更进一步的确保了后续爆管数据的精确性，成效显著。
20、3)、本发明所述的爆管模拟器，可根据不同试验阀门种类及试验参数要求合理选择中腔气体增压试验方法或液体增压试验方法，测试方法简单易行、灵活可变；同时装置所用的二级爆破片无固定结构形式要求及限制，可根据试验所需参数灵活调整选用。
21、4)、本发明的碟簧采用了外开槽膜片式结构，其与传统膜片碟簧采取截然不同的设计理念和使用环境，传统膜片碟簧设计时重点考虑如何防屈曲自复位以及使用寿命等特性，其高度h与厚度h的比值h/h通常小于2，其载荷位移曲线的使用范围也与本发明有所不同。本发明所设计的外开槽膜片式碟簧在使用过程中重点利用其过载失效不可恢复产生负刚度的载荷特性，其h/h≥3，其载荷位移曲线的使用范围进一步前移，且在进行一次试验弹簧失效后即进行更换，使用方便快捷。
22、5)、本发明的弹簧底座与膜片支承圈彼此筒腔配合构成二段式的膨胀锥形流道结构，可适用于饱和水和过冷水试验介质下闪蒸喷射流的爆管试验，减缓爆管产生的反向流体推力，可避免对整个试验管路造成破坏。
1.一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：爆管模拟装置包括外管体(10)以及位于外管体(10)管腔内的压溃膜片(20)，还包括爆破片(30)，所述爆破片(30)与压溃膜片沿外管体(10)管腔依序布置，从而在爆破片(30)与压溃膜片(20)之间的一段外管体(10)管腔之间形成密闭的调压腔，所述调压腔通过贯穿外管体(10)管壁的流道连通压力气源或压力液源；
2.根据权利要求1所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：所述外管体(10)的底端设置内翻边状的收口(11)，进口环盖(80)由下而上的固定在该收口(11)处，且进口环盖(80)与该收口(11)配合共同夹紧压溃膜片(20)的外缘。
3.根据权利要求2所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：膜片压环(40)的外环面与收口(11)之间存有配合缝隙，该配合缝隙处的压溃膜片(20)上同轴凹设圆环状的槽口朝下的减弱环槽(21)；当膜片压环(40)的底部环面弹性的下压在压溃膜片(20)上时，压溃膜片(20)与进口环盖(80)之间存有可供介质进入减弱环槽(21)槽腔的预留通道。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：所述膜片支承圈(70)外形呈二段式的阶梯套筒状，膜片支承圈(70)的大直径段构成与弹簧底座(60)间螺纹配合的配合段，膜片支承圈(70)的小直径段构成所述外延管(71)；该大直径段的筒腔呈现上粗下细的喇叭孔状，从而与弹簧底座(60)的上粗下细的喇叭孔状筒腔共同组合形成膨胀锥形流道结构。
5.根据权利要求4所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：弹簧底座(60)的喇叭孔状筒腔为两段式的变径孔，包括位于上方的上喇叭段和与上喇叭段的底部孔径吻合的下喇叭段；在外管体(10)的轴向截面上，所述大直径段的筒腔与爆破流道中心线呈55°夹角，弹簧底座(60)处小喇叭孔的孔壁与爆破流道中心线呈35°夹角，大喇叭孔的孔壁与爆破流道中心线呈10°夹角。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：所述碟簧(50)为外开槽式构造；碟簧(50)的环壁处径向凹设有t型槽(51)，t型槽(51)的两段槽深相等，且位于槽口处的外槽槽宽为位于槽底处的内槽槽宽的两倍，碟簧(50)高度尺寸h与厚度尺寸h的比值h/h≥3，载荷位移曲线呈非线性负刚度特性。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：所述压溃膜片(20)为波形金属膜片。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种基于流体阻断试验的爆管模拟装置的试验方法，其特征在于：外管体(10)的顶端同轴设置出口环盖(90)，出口环盖(90)上同轴布置上压环(91)从而将爆破片(30)夹紧式的固定在出口环盖(90)处。