一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及核電技術領域，尤其涉及一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系 統。
【背景技術】
[0002] 核電廠給水加熱系統是核電廠常規島重要的工藝系統，核電廠給水加熱系統中的 主要設備是給水加熱器，如圖1所示，給水加熱器是用于加熱給水的表面式換熱器，主要由 殼體10和U型換熱管20 (包括入水口 201和出水口 202)組成；殼體10構成一密封殼體空 間，U型換熱管20設置在該殼體空間內；在殼體10上設置有給水入口 101和給水出口 102 分別與U型換熱管20的入水口 201和出水口 202導通；在殼體10上設置有用于與核電廠 汽水分離再熱器30 ( W下簡稱；MSR)連接的疏水入口 103、用于與汽輪機40連接的抽氣入 口 104 ;其中，MSR30向殼體空間注入的高溫疏水和汽輪機40向殼體空間注入的高溫蒸汽是 給水加熱器的兩個主要熱源；它們通過熱傳遞作用將熱量傳遞給U型換熱管20中的給水。
[0003] 由于核電廠給水加熱器存在超過設計壓力的安全問題，為了保證設備的安全運 行，在核電廠給水加熱器殼體10上還設置有用于在殼體10內部的壓力超過安全臨界壓力 值時及時向外排放工質的安全排汽管道50 ;在安全排汽管道50上設置有用于調節排汽量 的安全閥60。由于安全閥60的通流量決定了在工況發生（即給水加熱器超壓）時是否能 夠及時排出給水加熱器殼內的工質來給其降壓，即安全閥60的通流量對于保證核電廠的 安全穩定運行起著非常重要的作用，因此在給水加熱器安全閥60選型設計中，安全閥60通 流量的正確估算至關重要。
[0004] 目前，火電廠給水加熱器系統和設備形式與核電廠基本相同，二者的不同之處在 于火電廠給水加熱器的熱源主要來自汽輪機注入的熱蒸汽（如圖1所示，除去虛線框1所 示的部分，即為火電廠給水加熱系統的結構圖）。目前，國內外大多數火電廠給水加熱器安 全閥通流量設計估算均遵循國內外廣泛使用的美國肥I標準，在我國國內有少數火電廠也 采用國內電力行業標準；但是無論是采用美國肥I標準還是國內電力行業標準，在進行給 水加熱器安全閥通流量設計估算時，安全閥通流量需滿足給水加熱器內一根換熱管破裂2 個斷口的給水流量或10%額定給水流量兩者當中較大值的排放要求，從而保證給水加熱器 不發生超壓致使設備損壞。
[0005] 但本申請發明人在實現本申請實施例中技術方案的過程中，發現上述技術至少存 在如下技術問題：
[0006] 仍請參考圖1，核電廠給水加熱器相比于火電廠給水加熱器，其熱源增加了 "MSR 向殼體空間注入高溫疏水"送一項（即圖1中虛線框中的部分）；由于汽水分離再熱器30的 疏水進入給水加熱器，疏水受到的壓力會減小而轉換為水蒸汽，又由于安全閥60基于通流 量選型的基礎是流體力學和工程熱力學的基本公式，而對于水蒸汽（特別是飽和水蒸汽） 由于其熱力學特性不同于理想氣體，使得其通流量計算具有特殊性；基于送一特殊性，在核 電廠給水加熱器實際應用中還需要考慮疏水流量調節閥（設置在給水加熱器殼體10與汽 水分離再熱器30的連接管道上，用于調節疏水流量）失效造成給水加熱器殼內超壓的情 況，而送一點是火電廠給水加熱器安全閥在通流量設計估算時所不需要考慮的。可見，火電 廠給水加熱器安全閥通流量估算設計遵循肥I標準可滿足火電廠給水加熱器安全運行的 安全閥選型需求，但不適用于核電廠給水加熱器安全閥選型。
[0007] 也就是說，現有技術中存在，在核電廠給水加熱器安全閥選型上，缺乏有效可靠的 方法來選擇合適型號的安全閥W確保給水加熱器安全運行的技術問題。

【發明內容】

[0008] 本申請實施例通過提供一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法及系統，解決了現 有技術中在核電廠給水加熱器安全閥選型上，缺乏有效可靠的方法來選擇合適型號的安全 閥W確保給水加熱器安全運行的技術問題，通過在核電廠給水加熱器安全閥通流量設計估 算方面，同時考慮與汽水分離再熱器相連管道上調節閥口故障失效全開工況時的蒸汽流 量，W及根據肥I標準在換熱管破裂工況時進入加熱器殼體中的給水流量，并基于送兩個 流量來確定出安全閥的通流量，基于此通流量設計合適的安全閥或選擇合適型號的安全 閥，基于此安全閥來維持給水加熱器壓力值處于安全壓力范圍內，從而提高核電廠給水加 熱器的可靠性，提升核電廠運行的安全性。
[0009] -方面，本申請實施例提供了一種核電廠給水加熱器安全閥選型方法，核電廠的 給水加熱器包括殼體和換熱管；所述殼體上設置有與所述核電機廠的汽水分離再熱器連接 的具有疏水流量調節閥的疏水管道；所述汽水分離再熱器通過所述疏水管道為所述給水加 熱器提供疏水，W作為所述給水加熱器的熱源為所述換熱管中的給水加熱；所述殼體上還 設置有用于在所述殼體內部壓力超過安全臨界壓力值時進行排汽的排汽管道；所述排汽管 道上設置有用于控制調節排汽量的安全閥；所述方法包括步驟：
[0010] S1、基于所述疏水流量調節閥處于全開狀態的工況，計算獲得所述安全閥的第一 通流面積；
[0011] S2、基于所述換熱管破口的工況，計算獲得所述安全閥的第二通流面積；
[0012] S3、基于所述第一通流面積和第二通流面積，確定所述安全閥的通流量，并基于所 述通流量進行安全閥選型。
[0013] 可選的，所述步驟S1具體包括步驟：
[0014] S11、基于所述汽水分離再熱器為所述給水加熱器提供疏水的疏水量，計算獲得所 述疏水流量調節閥的流動系數；
[0015] S12、基于所述疏水流量調節閥的流動系數，計算獲得當所述疏水流量調節閥處于 全開狀態時從所述汽水分離再熱器進入到所述給水加熱器的蒸汽流量；
[0016] S13、基于所述蒸汽流量計算獲得所述安全閥的所述第一通流面積。
[0017] 可選的，所述步驟S2具體包括步驟：
[0018] S21、基于所述換熱管破口的工況，計算獲得從所述換熱管的破口處流入所述給水 加熱器的殼體中的給水流量；
[0019] S22、基于所述給水流量，計算獲得所述安全閥的所述第二通流面積。
[0020] 可選的，所述步驟S3具體包括步驟：
[0021] S31、根據所述給水加熱器的安全閥設計需求，確定所述安全閥排汽所要解決的工 況問題；
[0022] S32、基于所要解決的工況問題，對所述第一通流面積和所述第二通流面積進行計 算處理，W確定所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進行安全閥選型。
[0023] 可選的，所述步驟S32具體為：
[0024] 當所述工況問題為所述疏水流量調節閥處于全開狀態或所述換熱管破口引起所 述殼體內部壓力超過所述安全臨界壓力值的問題時，通過比較所述第一通流面積和所述第 二通流面積的大小，從所述第一通流面積和所述第二通流面積中確定出較大的通流面積為 所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進行安全閥選型；W及
[00巧]當所述工況問題為所述疏水流量調節閥處于全開狀態且所述換熱管破口引起所 述殼體內部壓力超過所述安全臨界壓力值的問題時，通過所述第一通流面積與所述第二通 流面積相加得到通流面積和，并確定所述通流面積和為所述安全閥的通流量，并基于所述 通流量進行安全閥選型。
[0026] 另一方面，本申請實施例還提供了一種核電廠給水加熱器安全閥選型系統，核電 廠的給水加熱器包括殼體和換熱管；所述殼體上設置有與所述核電機廠的汽水分離再熱器 連接的具有疏水流量調節閥的疏水管道；所述汽水分離再熱器通過所述疏水管道為所述給 水加熱器提供疏水，W作為所述給水加熱器的熱源為所述換熱管中的給水加熱；所述殼體 上還設置有用于在所述殼體內部壓力超過安全臨界壓力值時進行排汽的排汽管道；所述排 汽管道上設置有用于控制排汽流量的安全閥；所述安全閥選型系統包括：
[0027] 第一計算模塊，用于基于所述疏水流量調節閥處于全開狀態的工況，計算獲得所 述安全閥的第一通流面積；
[0028] 第二計算模塊，用于基于所述換熱管破口的工況，計算獲得所述安全閥的第二通 流面積；
[0029] 第Η計算模塊，用于基于所述第一通流面積和第二通流面積，確定所述安全閥的 通流量，并基于所述通流量進行安全閥選型。
[0030] 可選的，所述第一計算模塊，包括：
[0031] 第一計算單元，用于基于所述汽水分離再熱器為所述給水加熱器提供疏水的疏水 量，計算獲得所述疏水流量調節閥的流動系數；
[0032] 第二計算單元，用于基于所述疏水流量調節閥的流動系數，計算獲得當所述疏水 流量調節閥處于全開狀態時從所述汽水分離再熱器進入到所述給水加熱器的蒸汽流量；
[0033] 第Η計算單元，用于基于所述蒸汽流量計算獲得所述安全閥的所述第一通流面 積。
[0034] 可選的，所述第二計算模塊，包括：
[0035] 第四計算單元，用于基于所述換熱管破口的工況，計算獲得從所述換熱管的破口 處流入所述給水加熱器的殼體中的給水流量；
[0036] 第五計算單元，用于基于所述給水流量，計算獲得所述安全閥的所述第二通流面 積。
[0037] 可選的，所述第Η計算模塊，包括：
[0038] 第一確定單元，用于根據所述給水加熱器的安全閥設計需求，確定所述安全閥排 汽所要解決的工況問題；
[0039] 第二確定單元，用于基于所要解決的工況問題，對所述第一通流面積和所述第二 通流面積進行計算處理，W確定所述安全閥的通流量，并基于所述通流量進行安全閥選型。<