一种管道泄漏率模拟装置和系统的制作方法

本发明涉及核级管道检测领域，具体而言，涉及一种管道泄漏率模拟装置和系统。

背景技术：

1、压水堆核级管道的安全关系到核电站最基本的运行安全，而在长期工况环境下核级管道不可避免产生裂纹、夹杂、空洞等缺陷，并且在外加载荷和其他因素的作用之下，有些缺陷会逐渐形成穿透裂纹，造成管道内介质的泄漏。因而，通过对管道进行监测，建立泄漏率与裂缝尺寸的关系，可避免造成严重的事故。在泄漏过程中，管内的高温高压流体喷射到管外的低压环境中，管道内工质的压力、温度及裂缝的尺寸，如长度、宽度、深度、表面粗糙度等均影响泄漏流量的大小。因此通过实验方法模拟在不同的工质参数和预设裂缝尺寸下泄漏流量的大小对于建立准确的泄漏量预测模型具有重要意义。

2、目前的管道泄漏率模拟实验中采用的试验件装置大部分基于后端冷凝器管道设计，实验中泄漏的工质经裂缝模拟体试件喷出后进入后方的管道中进行冷却回收，增大了背压，与实际工况有偏差；另外还有实验装置基于开式系统设计，将泄漏的工质直接排放到周围环境中，导致无法模拟较大裂纹，也存在不安全性。

3、专利cn209908496u公开了一种裂缝模拟装置及堵漏评价仪器，裂缝模拟装置包括：两个棱柱体，多个金属块；两个棱柱体通过螺纹相对固定并形成内腔，金属块两两相对设置于内腔，两两相对的金属块之间形成流体通道以模拟裂缝，通过从外侧穿设棱柱体的调节杆固定并调节金属块在内腔的位置，以调节模拟的裂缝。该专利提出的裂缝模拟装置通过螺纹调整裂缝尺寸，无法抵抗高温高压流体的冲击，检测精度较低。

4、专利cn114592844a公开了一种储层裂缝的模拟装置及其应用，该模拟装置包括第一夹持板、第二夹持板以及用于连接第一夹持板和第二夹持板的弹性连接件，第一夹持板和第二夹持板的形状以及面积相同，且第一夹持板和第二夹持板对应设置；第一夹持板和第二夹持板的材料为储层的岩石；模拟装置的弹性模量为103-104mpa数量级，且弹性连接件的压缩极限高度＜1mm。该模拟装置在压裂液驱替的过程中实现裂缝的动态变化，主要涉及动态裂缝结构，未给出裂缝模拟装置设计启示。

5、鉴于以上技术问题，特推出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种管道泄漏率模拟装置和系统，提高检测精度，便于加工和拆装，适用于核级管道泄漏率的精确模拟。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种管道泄漏率模拟装置，包括裂缝模拟体，进气管道，裂缝模拟体连接进气管道，模拟工质由进气管道进入裂缝模拟体，并由裂缝模拟体喷出，通过检测喷出的工质流量，建立裂缝尺寸与泄漏率的关系；还包括过渡管道，过渡管道介于裂缝模拟体和进气管道之间，并且过渡管道与裂缝模拟体、进气管道形成模拟工质的贯穿流道，过渡管道将进气管道末端形成的圆形工质流道转变为长方形流道，防止模拟工质在裂缝模拟体自身形成的的流道上游产生分层。

3、进一步的，过渡管道的截面尺寸沿流道走向变化，过渡管道进口端与出口端的截面面积相同。

4、进一步的，裂缝模拟体包括裂缝本体、第一法兰以及第二法兰，裂缝本体两端分别插设于第一法兰和第二法兰，第二法兰限制裂缝本体在模拟工质冲击下的膨胀变形。

5、进一步的，还包括输出管道，输出管道连接裂缝模拟体的出口端，经裂缝模拟体喷出的模拟工质降压进入输出管道。

6、进一步的，裂缝模拟体还包括卡盘，卡盘一端封闭输出管道，另一端与第二法兰连接。

7、进一步的，裂缝模拟体还包括螺栓组，螺栓组依次穿过卡盘、第二法兰以及第一法兰。

8、进一步的，管道泄漏率模拟装置还包括第三法兰，第三法兰介于螺栓组与卡盘之间，限制螺栓紧固过程中卡盘的变形。

9、进一步的，裂缝模拟体还包括第一垫片和第二垫片，第一垫片和第二垫片分别介于裂缝本体与第一法兰之间、裂缝本体与第二法兰。

10、进一步的，裂缝模拟体还包括第三垫片，第三垫片位于第三法兰和卡盘之间。

11、进一步的，裂缝模拟体还包括卡环，卡盘与输出管道通过卡环连接。

12、进一步的，第一法兰、第二法兰、卡盘、第三法兰的中心设有与裂缝本体对应的通孔，彼此之间形成贯通的工质流路。

13、进一步的，第一法兰、第二法兰、卡盘、第三法兰对应设有多个固定孔，螺栓组通过固定孔将第一法兰、第二法兰、卡盘、第三法兰连接。

14、进一步的，过渡管道的出口端固定连接于第一法兰。

15、本发明提出的管道泄漏率模拟装置，实现了如下技术效果：

16、1、通过在进气管道和裂缝模拟体之间设置过渡管道，防止裂缝模拟体自身形成的的流道上游产生分层，提高模拟精度；

17、2、裂缝模拟体出气端连接常压输出管道，相较于传统设计，排放出的工质在常压状态下被回收，避免了喷射出的模拟工质在较长较细的管道中冷却产生较大背压，影响实验结果的准确性；

18、3、裂缝模拟体采用整体拼接式结构，便于拆装，通过更换裂缝本体，实现对不同裂缝尺寸的模拟，并且通过密封组件保证流道的密封性；

19、4、裂缝模拟体的设计考虑了模拟工质的特点，限制裂缝本体的膨胀变形，提高了实验结果的准确性。

20、本申请的另一方面还提出了一种管道泄漏率模拟系统，采用上述管道泄漏率模拟装置和水箱，水箱连接管道泄漏率模拟装置的出口。

21、进一步的，还包括工质预处理装置，将工质满足预定温度、压力条件。

22、本发明提出的管道泄漏率模拟系统，实现了如下技术效果：

23、1、通过在管道泄漏率模拟装置的出口设置水箱，进一步增大冷却回收空间，还可通过在水箱中增加喷淋装置来使喷出的工质被冷却回收。

24、2、采用的管道泄漏率模拟装置通过在进气管道和裂缝模拟体之间设置过渡管道，防止裂缝模拟体自身形成的的流道上游产生分层，提高模拟精度；

25、3、采用的管道泄漏率模拟装置中裂缝模拟体出气端连接常压输出管道，相较于传统设计，排放出的工质在常压状态下被回收，避免了喷射出的模拟工质在较长较细的管道中冷却产生较大背压，影响实验结果的准确性；

26、4、采用的管道泄漏率模拟装置中裂缝模拟体采用整体拼接式结构，便于拆装，通过更换裂缝本体，实现对不同裂缝尺寸的模拟，并且通过密封组件保证流道的密封性；

27、5、采用的管道泄漏率模拟装置中裂缝模拟体的设计考虑了模拟工质的特点，限制裂缝本体的膨胀变形，提高了实验结果的准确性。

技术特征：

1.一种管道泄漏率模拟装置，其特征在于，包括裂缝模拟体(100)，进气管道(200)，所述裂缝模拟体(100)连接所述进气管道(200)，模拟工质由所述进气管道(200)进入所述裂缝模拟体(100)，并由所述裂缝模拟体(100)喷出，通过检测喷出的工质流量，建立裂缝尺寸与泄漏率的关系；

2.根据权利要求1所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述过渡管道(300)的截面尺寸沿流道走向变化，所述过渡管道(300)进口端与出口端的截面面积相同。

3.根据权利要求1或2所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)包括裂缝本体(110)、第一法兰(120)以及第二法兰(130)，所述裂缝本体(110)两端分别插设于所述第一法兰(120)和所述第二法兰(130)，所述第二法兰(130)限制所述裂缝本体(110)在模拟工质冲击下的膨胀变形。

4.根据权利要求3所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，还包括输出管道(400)，所述输出管道(400)连接所述裂缝模拟体(100)的出口端，经所述裂缝模拟体(100)喷出的模拟工质降压进入所述输出管道(400)。

5.根据权利要求4所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)还包括卡盘(140)，所述卡盘(140)一端封闭所述输出管道(400)，另一端与所述第二法兰(130)连接。

6.根据权利要求5所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)还包括螺栓组(101)，所述螺栓组(101)依次穿过所述卡盘(140)、第二法兰(130)以及第一法兰(120)。

7.根据权利要求6所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述管道泄漏率模拟装置还包括第三法兰(150)，所述第三法兰(150)介于所述螺栓组(101)与所述卡盘(140)之间，限制螺栓紧固过程中所述卡盘(140)的变形。

8.根据权利要求7所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)还包括第一垫片(160)和第二垫片(170)，所述第一垫片(160)和所述第二垫片(170)分别介于所述裂缝本体(110)与所述第一法兰(120)、所述裂缝本体(110)与所述第二法兰(130)之间。

9.根据权利要求8所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)还包括第三垫片(180)，所述第三垫片(180)位于所述第三法兰(150)和所述卡盘(140)之间。

10.根据权利要求7-9任一项所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述裂缝模拟体(100)还包括卡环(190)，所述卡盘(140)与所述输出管道(400)通过所述卡环(190)连接。

11.根据权利要求10所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述第一法兰(120)、所述第二法兰(130)、所述卡盘(140)、所述第三法兰(150)的中心设有与所述裂缝本体(110)对应的通孔，彼此之间形成贯通的工质流路。

12.根据权利要求11所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述第一法兰(120)、所述第二法兰(130)、所述卡盘(140)、所述第三法兰(150)对应设有多个固定孔，所述螺栓组(101)通过所述固定孔将第一法兰(120)、所述第二法兰(130)、所述卡盘(140)、所述第三法兰(150)连接。

13.根据权利要求3所述的管道泄漏率模拟装置，其特征在于，所述过渡管道(300)的出口端固定连接于所述第一法兰(120)。

14.一种管道泄漏率模拟系统，其特征在于，采用权利要求1-13任一项所述的管道泄漏率模拟装置和水箱(500)，所述水箱(500)连接所述管道泄漏率模拟装置的出口。

15.根据权利要求14所述的管道泄漏率模拟系统，其特征在于，还包括工质预处理装置，将工质满足预定温度、压力条件。

技术总结
本申请提出了一种管道泄漏率模拟装置和系统，包括裂缝模拟体和进气管道，裂缝模拟体连接进气管道，模拟工质由进气管道进入裂缝模拟体，并由裂缝模拟体喷出，通过检测喷出的工质流量，建立裂缝尺寸与泄漏率的关系；还包括过渡管道，过渡管道介于裂缝模拟体和进气管道之间，并且过渡管道与裂缝模拟体、进气管道形成模拟工质的贯穿流道，过渡管道将进气管道末端形成的圆形工质流道转变为长方形流道，防止模拟工质在裂缝模拟体自身形成的的流道上游产生分层。本申请提出的管道泄漏率模拟装置提高了检测精度，便于加工和拆装，适用于核级管道泄漏率的精确模拟。

技术研发人员：宿昊,王艳苹,王春明,杨林民,毕勤成,刘诗华,宁庆坤,黄伟峰,弓振邦,张涛,王腾,赵金乐,陈丽,陆瑜滢,余顺利,郑修鹏,彭星铭,王骥骁,兰天宝,周航
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22