[发明专利]适用于热工水力闭式试验回路的动态除氧系统

说明书

技术领域

本发明涉及热工水力试验研究领域，具体地，涉及一种适用于热工水力闭式试验回路动态除氧系统。

背景技术

在热工水力试验回路中，溶解氧的存在是造成设备管道腐蚀的主要原因之一，它与管道系统的金属材料发生氧化反应而腐蚀回路，特别对于高温高压热工水力回路系统而言，高温高压的特殊要求使得管道和设备的壁厚相当大，但溶解氧的腐蚀作用会逐渐减小管道和设备的壁厚，管道和设备的机械强度就可能逐渐满足不了试验要求，所以降低和控制回路工质中的溶解氧含量是非常必要的。同时，如果去离子水中含有大量的溶解氧，在管道中由于压力温度的变化可能析出，从而影响流体的热工水力特性和试验数据的可信性。因此，降低和控制去离子水中的溶解氧含量，一方面可以保证回路管道系统及其关键设备的使用寿命；另一方面可以保证热工水力试验研究的正常进行，除氧已成为热工水力试验回路的重要工艺。

对于热工水力闭式试验回路而言，除氧有两个重要的内容，包括储水箱除氧和回路管道除氧。对于前者，可采用热力除氧的方法；对于后者，难以直接采用热力除氧或其它除氧方法。为排除闭式回路管道中的溶解氧，要求把回路管道中所有的流体排放到储水箱进行热力除氧，同时储水箱中的水可进入到回路管道中。储水罐属于补水系统，由于补水用的柱塞泵额定流量远小于闭式回路的屏蔽泵，如果只依靠柱塞泵的驱动，对于稳压器、换热器和大口径管道而言，流速很小，设备或管道的局部区域可能形成死水区，无法把回路管道中的所有流体排放到储水箱中。因此，动态除氧时，屏蔽泵和柱塞泵需要同时开启，热工水力试验回路采用闭式和开式的混合模式，如何添加设计少量的除氧连接管线从而使该混合模式能正常运行，采用何种的控制流程来启动运行试验回路的动态除氧，这都是热工水力闭式试验回路除氧工艺必须解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于热工水力闭式试验回路动态除氧系统，该除氧系统采用闭式和开式混合运行模式把热工水力闭式试验回路中所有的去离子水循环排放到储水箱进行热力除氧，实现了以动态除氧的方法彻底排出热工水力闭式试验回路中的溶解氧，实现了从试验回路启动到试验前准备状态的平滑过渡。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：适用于热工水力闭式试验回路的除氧系统，包括热工水力闭式试验回路，所述热工水力闭式试验回路连接有动态除氧系统，动态除氧系统包括储水箱、柱塞泵以及柱塞泵进口换热器，柱塞泵进口换热器设置在储水箱和柱塞泵之间，且柱塞泵进口换热器同时与储水箱和柱塞泵连通，储水箱和柱塞泵均与热工水力闭式试验回路连接。动态除氧连接管线包括了稳压器波动管接口到储水箱连接管线、柱塞泵出口到稳压器顶部连接管线以及柱塞泵进口换热器。为实现上述的发明目的，本发明采用电加热的方式对储水箱进行热力除氧，采用闭式和开式混合运行模式把热工水力闭式试验回路中所有的去离子水循环排放到储水箱进行热力除氧。动态除氧连接管线的系统流程为：储水箱中的水经柱塞泵出口到稳压器顶部连接管线注入到稳压器中，经稳压器波动管流出的去离子水分为两路，一路经稳压器波动管接口到储水箱连接管线流到储水箱，另一路在屏蔽泵的驱动下经闭式回路回流到稳压器波动管接口。

热工水力闭式试验回路包括屏蔽泵、流量计A、预热器、试验本体、换热器以及稳压器，且屏蔽泵、流量计A、预热器、试验本体以及换热器依次连通，换热器和屏蔽泵同时与稳压器连通，稳压器同时与储水箱和柱塞泵连通；储水箱和稳压器之间设置有截止阀D、流量计B以及背压阀，且截止阀D、流量计B以及背压阀依次连通，截止阀D与稳压器连通，背压阀与储水箱连通；柱塞泵和稳压器之间设置有截止阀C，截止阀C的分别与柱塞泵的出口和稳压器的顶部连通，截止阀C的连通管道从稳压器顶部插入到稳压器最低液位以下，截止阀C连通有截止阀A，截止阀A一端与截止阀C连通，另一端同时与屏蔽泵、流量计A以及柱塞泵连通。在稳压器波动管接口道储水箱连接管线上设置了截止阀、流量计和背压阀，分别用于隔离连接管线、测量管线流量以及控制混合运行模式时闭式回路压力。柱塞泵进口换热器的作用为降低柱塞泵的进口温度，防止在柱塞泵中发生空化。

稳压器同时连通有稳压器排气阀和稳压器排水阀，且稳压器排气阀设置在稳压器排水阀的上方；稳压器连通有氮气供应装置；储水箱连通有去离子水供应装置；储水箱中设置有加热元件；储水箱和柱塞泵之间设置有气动调节阀，且气动调节阀同时与储水箱和柱塞泵连通；试验本体和换热器之间设置有高位排气阀，且高位排气阀同时与试验本体和换热器连通。排气阀是用于排出气体，排水阀是用于排出多余的水分。储水箱的去离子水经过加热元件进行加热。