一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法与流程

本发明涉及能源化工领域中的实验程序控制领域，具体涉及一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法。

背景技术：

失水事故是压水堆安全分析中的设计基准事故，是设计过程和许可证申请程序中的关注重点。失水事故意味着高温高压流体以临界流的形式在破口处形成快速高能释放，释放速率决定失水事故序列和安全应对措施。为正确预测和计算破口处的临界流量大小，需要在堆外热工实验中开展临界流实验。开展临界流实验时，为精细控制破口喷放时间，一般在主喷放管道上安装快速开关阀门，能在短时间内实现阀门的全启和全闭动作，即在阀门前后高压差条件下实现阀门的顺利开启，以及在达到喷放时间后快速截断高速流体。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法，解决现有技术中在临界流实验时快速开关阀使用寿命短的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多阀组联动的临界流实验控制系统，包括喷放主管，在喷放主管的上游安装有一个喷放孔板，在喷放主管的下游设置有两个串联的第一快速开关阀、第二快速开关阀，还包括一个调压支管，调压支管包括一个连接在喷放孔板与第一快速开关阀之间的第一减压阀，第一减压阀串联第一截止阀后连接至第一快速开关阀与第二快速开关阀之间的喷放主管上。本发明的技术方案通过在喷放主管上给第一快速开关阀并联一个调压支管，直接解决了现有技术中实验时喷放主管压力过大的问题；当喷放主管的压强增大时，通过调压支管就可以直接减小第一快速开关阀受到的冲击，将部分压力通过调压支管分流至第二快速开关阀，使得第一快速开关阀和第二快速开关阀分担喷放主管的正向压力，大大提高了第一快速开关阀的使用寿命。

在所述第一快速开关阀与第二快速开关阀之间的喷放主管上还连接有串联的第二减压阀、第二截止阀。进一步的，通过在第一快速开关阀与第二快速开关阀之间的喷放主管上安装泄压支路的方式，可以有效减小喷放主管上的压力，保证实验的安全性。

一种多阀组联动的临界流实验控制方法，其特征在于包括以下步骤：

实验前：第一快速开关阀、第二快速开关阀处于关闭状态；第一减压阀串联第一截止阀处于关闭状态。打开第一截止阀，位于第一快速开关阀和第二快速开关阀之间的b点压力开始逐步上升，至b点压力升至第一快速开关阀和喷放孔板之间点a压力的一半时，关闭第一截止阀；若b点压力超过a点压力2/3，则打开第二截止阀，使b点压力重新低于a点压力的2/3。待b点压力介于a点压力的1/2和2/3之间时，全部关闭第一截止阀和第二截止阀。

实验时：通道测控系统对第一快速开关阀、第二快速开关阀同时给出全开指令，第一快速开关阀和第二快速开关阀同时动作，并同时触发喷放时间计时；当时间达到用户给定的喷放时间后，计时终止；

实验结束：给第二快速开关阀发送关闭信号，延迟一段时间后，再给第一快速开关阀关闭信号，完成实验。

本发明的另一个目的是提供一种控制方法来解决现有技术中的快速开关阀容易受到冲击而损坏的问题，通过喷放主管线采用多台快速开关阀串联，再并联两路压力调节支路，可有效调节每台开关阀的前后压差，分担每台阀门的静止工作载荷；采用阀门联动控制技术，以阀门同时打开开启临界流实验，而阀门关闭基于延迟策略，从而将单台阀门所受的力进行有效分散，以降低高速流体对单台阀门的冲击作用。

所述步骤实验结束时，延迟的时间＝第一快速开关阀从全开到关闭一半的时间。进一步讲，通过这样的延迟时间设置，保证第二快速开关阀先开始关动作，在第二快速开关阀行程进行到一半时，第一快速开关阀再开始关动作，由于第二快速开关阀先动作使流通面积变小，首先承受一部分流体的冲击作用力，接着第一快速开关阀动作后承受另一部分流体的冲击力，因此通过使用多阀组临界流实验控制序列，可以使阀门在临界流的实验过程中有效分担流体的冲击力，延长阀门的使用周期。

本发明的第三个目的是提供一种方法解决现有技术中的快速开关阀开启压差下降的问题。通过利用调压支管上的第一减压阀和第一截止阀以及泄压支管上的第二减压阀和第二截止阀，调整第一开关阀和第二开关阀之间的压力位于第一开关阀阀前压力的一半至三分之二，从而使第一开关阀的前后压差为额定压差的三分之一至二分之一，使第二开关阀的前后压差为额定压差的二分之一至三分之二，从而将第一开关阀的压力分担到第一开关阀和第二开关阀两个阀门上，降低了单个阀门的开启压差，更利于第一开关阀的顺利开启。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法，当喷放主管的压强增大时，通过调压支管就可以直接减小第一快速开关阀受到的冲击，将部分压力通过调压支管分流至第二快速开关阀，使得第一快速开关阀和第二快速开关阀分担喷放主管的正向压力，大大提高了第一快速开关阀的使用寿命，通过在第一快速开关阀与第二快速开关阀之间的喷放主管上安装泄压支路的方式，可以有效减小喷放主管上的压力，保证实验的安全性；

2、本发明一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法，通过喷放主管线采用多台快速开关阀串联，再并联两路压力调节支路，可有效调节每台开关阀的前后压差，分担每台阀门的静止工作载荷；采用阀门联动控制技术，以阀门同时打开开启临界流实验，而阀门关闭基于延迟策略，从而将单台阀门所受的力进行有效分散，以降低高速流体对单台阀门的冲击作用；

3、本发明一种多阀组联动的临界流实验控制系统及方法，通过延迟时间的设置，保证第二快速开关阀先开始关动作，在第二快速开关阀行程进行到一半时，第一快速开关阀再开始关动作，由于第二快速开关阀先动作使流通面积变小，首先承受一部分流体的冲击作用力，接着第一快速开关阀动作后承受另一部分流体的冲击力，因此通过使用多阀组临界流实验控制序列，可以使阀门在临界流的实验过程中有效分担流体的冲击力，延长阀门的使用周期。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明原理示意图；

图2为本发明的控制方法流程图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-喷放孔板，2-第一快速开关阀，3-第二快速开关阀，4-第一减压阀，5-第一截止阀，6-第二减压阀，7-第二截止阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种多阀组联动的临界流实验控制系统，包括喷放主管，在喷放主管的上游安装有一个喷放孔板1，在喷放主管的下游设置有两个串联的第一快速开关阀2、第二快速开关阀3，还包括一个调压支管，调压支管包括一个连接在喷放孔板1与第一快速开关阀2之间的第一减压阀4，第一减压阀4串联第一截止阀5后连接至第一快速开关阀2与第二快速开关阀3之间的喷放主管上；在第一快速开关阀2与第二快速开关阀3之间的喷放主管上还连接有串联的第二减压阀6、第二截止阀7，第二减压阀6与第二截止阀7构成泄压支管。

如图2所示本发明的一种多阀组联动的临界流实验控制方法，包括以下步骤：实验前：第一快速开关阀2、第二快速开关阀3处于关闭状态，第一减压阀(4)串联第一截止阀(5)处于关闭状态；打开第一截止阀(5)，位于第一快速开关阀(2)和第二快速开关阀(3)之间的b点压力开始逐步上升，至b点压力升至第一快速开关阀(2)和喷放孔板(1)之间点a压力的一半时，关闭第一截止阀(5)；若b点压力超过a点压力2/3，则打开第二截止阀(7)，使b点压力重新低于a点压力的2/3。待b点压力介于a点压力的1/2和2/3之间时，全部关闭第一截止阀(5)和第二截止阀(7)。实验时：通道测控系统对第一快速开关阀2、第二快速开关阀3同时给出全开指令，第一快速开关阀2和第二快速开关阀3同时动作，并同时触发喷放时间计时；当时间达到用户给定的喷放时间后，计时终止；实验结束：给第二快速开关阀3发送关闭信号，延迟一段时间，延迟的时间＝第一快速开关阀2从全开到关闭一半的时间再给第一快速开关阀2关闭信号，完成实验，通过这样的延迟时间设置，保证第二快速开关阀3先开始关动作，在第二快速开关阀3行程进行到一半时，第一快速开关阀2再开始关动作；由于第二快速开关阀3先开使流通面积变小，首先承受一部分流体的冲击作用力，接着第一快速开关阀2动作后随另一部分流体的冲击力，因此通过使用多阀组临界流实验控制序列，可以使阀门在临界流的实验过程中有效分担流体的冲击力，延长阀门的使用周期。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。