一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置及其方法与流程

1.本发明属于核电站反应堆检修领域，具体涉及一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置及其方法。


背景技术：

2.田湾核电站一期工程为两台vver-1000型机组，反应堆为b-428型反应堆。单台机组现在装103套шэм-3型控制棒驱动机构，用于控制棒的上下移动以及将其固定在最上、最下或者中间某位置，通过位置指示器可以知道控制棒的位置信息，通过控制棒驱动机构将控制棒从堆芯插入或者提出可以实现功率启动、功率控制及停堆。在反应堆紧急停堆时，驱动机构断电，控制棒落到底部。控制棒驱动机构由电磁铁组件、耐压壳、移动组件、驱动杆及位置指示器五大部分组成。耐压壳作为控制棒驱动机构的重要组成部分，是由不锈钢08x18h10t制成的带法兰的套管，用于安置控制棒驱动机构的内、外部件，保证控制棒驱动机构在一回路参数下工作。耐压壳下部法兰与反应堆顶盖上的控制棒驱动机构接管相连接，上部通过端塞形成密闭的承压壳体。
3.机组解体大修时，在全部耐压壳回装、调平并密封后需依次对所有耐压壳进行水压试验，试验用介质为除盐水，试验压力为机组一回路水压试验压力24.5mpa。根据俄供《反应堆设备维修大纲》指导要求，耐压壳水压试验基本流程为：目视检查耐压壳水压试验用堵头和堵棒外表面有无机械损伤和异物附着；检查橡胶垫片可用性，将橡胶垫片安装到堵棒上，在橡胶垫片及其附近堵棒外表面涂抹凡士林；利用专用扳手将堵棒吊起并放入到耐压壳中，继续下放穿过上部组件顶盖直至支撑在水泥平台上；按要求打力矩，使橡胶垫圈胀开，拆除并吊走专用扳手，完成堵棒安装；向耐压壳中注入除盐水至距离耐压壳顶部约50mm处，在耐压壳头部密封面放置加强石墨垫圈，安装堵头并顺时针转到底，紧固螺栓并按要求打力矩，完成堵头与耐压壳间的密封；用高压软管连接堵头注水接头与水压试验介质升压系统；操作升压系统继续向耐压壳内补水至堵头排气接头出水，用堵帽密封排气接头；继续操作升压系统对耐压壳内介质升压至24.5
±
1.18mpa，保压10分钟，然后卸压至19.6
±
0.98mpa，保压以便检查，压力降低、泄漏和变形是不允许的；检查结束后开始降压到没有压力为止，拆除排气接头的堵帽，连接气管，打开升压系统上的排水阀门，打开气管阀门充气将耐压壳内的除盐水排放到现场地漏里；排完水后，拆除高压软管和气管，依次拆除堵头和堵棒，完成该坐标耐压壳水压试验。
4.分析《反应堆设备维修大纲》中对耐压壳水压试验的指导说明，完成水压试验需要堵头、堵棒及一套升压系统，但俄供设备只包含堵头和堵棒，缺少打压介质升压系统，不能实施耐压壳水压试验工作。此外，根据指导说明，耐压壳水压试验完成后将除盐水作为废水排放到现场地漏中，这样完成单台机组全部103根耐压壳水压试验势必会浪费大量除盐水并产生大量放射性废液，不符合环境保护理念。
5.为配合现有俄供耐压壳水压试验堵头和堵棒，完成耐压壳水压试验工作，并实现耐压壳水压试验介质的循环利用，节约现场除盐水资源，减少该项工作产生的放射性废液，
亟待开发一种耐压壳水压试验介质升压及循环系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置及其方法，解决了耐压壳水压试验工具缺失问题，并实现耐压壳水压试验介质的循环利用，节约现场除盐水资源，减少耐压壳水压试验工作产生的放射性废液。
7.实现本发明目的的技术方案：
8.一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置，所述装置包括：耐压壳、堵头、堵棒、手动增压泵、打压表座和储水箱，堵棒安装于耐压壳内，堵头密封安装于耐压壳上，打压表座分别与堵头、手动增压泵、储水箱连接，储水箱分别与耐压壳和打压表座连接。
9.所述打压表座包括：底部支撑板、总管线、进水接头、排水接头和通道，总管线安装在底部支撑板上，总管线起始端连接有进水接头，末端连接有排水接头，总管线上并联连通有相互独立的一通道和二通道。
10.所述储水箱包括：箱盖、箱体、集水接头和疏水接头，箱盖位于箱体上方，箱盖与箱体开合连接，箱盖上表面中心位置连接有集水接头，箱体底部连接有疏水接头。
11.所述打压表座的进水接头与手动增压泵的接头通过高压软管连接，打压表座的排水接头与储水箱的集水接头通过疏水软管连接，储水箱疏水接头与耐压壳通过注水软管连接。
12.所述一通道出口和二通道出口分别连接有一通道出水接头和二通道出水接头。
13.所述一通道出水接头和二通道出水接头分别与两根耐压壳打压堵头通过高压软管连接。
14.所述一通道入口和二通道入口分别连接有一通道隔离阀和二通道隔离阀。
15.所述一通道和二通道上分别安装有一通道压力表和二通道压力表，一通道压力表位于一通道隔离阀与一通道出水接头之间，二通道压力表位于二通道隔离阀与二通道出水接头之间。
16.所述总管线上连接有进水阀门和排水阀门，进水阀门位于进水接头下游，排水阀门位于排水接头上游。
17.所述一通道和二通道分别通过三通卡套接头与总管线连通。
18.所述总管线上连接有隔断阀，隔断阀位于连接一通道的三通卡套接头和连接二通道的三通卡套接头之间。
19.所述总管线、一通道和二通道通过管子支撑件安装在底部支撑板上。
20.所述箱盖内部安装有减压喷淋接头，减压喷淋接头为喇叭口形状，减压喷淋接头与集水接头相连通。
21.所述箱体内部靠上位置沿周向设置有环形凸台，过滤网板可拆卸放置在环形凸台上。
22.所述箱体外侧面设置有水位计，水位计上下均与箱体内部连通，下端连通箱体底部，上端位于略高于过滤网板的位置。
23.所述箱盖侧面间隔设有排气孔。
24.所述箱盖与箱体通过连接于箱盖底部的箱盖法兰和连接于箱体顶部的箱体法兰
相配合连接。
25.所述箱体位于箱体法兰的下方位置安装有快速搭扣，箱盖法兰与箱体法兰通过快速搭扣锁紧密封。
26.所述箱盖法兰端部位于快速搭扣对侧的位置上安装有销轴，箱盖法兰端部与箱体法兰对应端部通过销轴可旋转连接。
27.所述疏水接头上游连接有疏水阀门。
28.所述箱盖侧面连接有把手，箱体底部安装有滚轮。
29.一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用方法，所述方法包括以下步骤：
30.步骤(1)、耐压壳内密封安装堵棒，储水箱与耐压壳连接并向耐压壳注水；
31.步骤(2)、耐压壳上密封安装堵头，打压表座一通道出水接头与堵头连接，打压表座进水接头与手动增压泵连接，耐压壳水压试验介质升压；
32.步骤(3)、耐压壳内密封安装另一套堵棒，向耐压壳注水；
33.步骤(4)、耐压壳上密封安装另一套堵头，打压表座二通道出水接头与堵头连接，耐压壳水压试验介质升压；
34.步骤(5)、一通道耐压壳保压合格后，对一通道耐压壳进行泄压、排水；
35.步骤(6)、二通道耐压壳完成保压后，对二通道耐压壳进行泄压、排水；
36.步骤(7)、重复步骤(1)-步骤(6)，以两根耐压壳为一组进行其它耐压壳水压试验工作。
37.本发明的有益技术效果在于：
38.1、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置中打压表座设计有两个相互独立的通道，实现两根耐压壳同时进行升压、保压、排水中的任一工况而互不干涉，极大地提高了耐压壳水压试验的工作效率，节约了耐压壳水压试验工作占用的大修次关键路径时间；
39.2、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置中耐压壳水压试验介质升压及循环系统中所有连接接头均采用快速接头形式，节约管线拆装时间；
40.3、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置中储水箱将介质存放容器与过滤装置集成为一体，减小设备存放所占用的空间；
41.4、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置中储水箱减压喷淋接头采用喇叭口型设计，可有效降低耐压壳排出的除盐水和压缩空气的压力和流速。同时，减压喷淋接头起到喷淋的效果，使除盐水分散通过过滤网板，提高除盐水的过滤效率及过滤网板的使用率；
42.5、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置合理利用现场作业平台与耐压壳间的标高落差，储水箱向耐压壳注水实现非能动化，节约不必要的外部动力源的引入；
43.6、本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置设计从环保角度出发，实现水压试验介质的循环利用，单次机组解体大修节约除盐水约3.2m3，相应的减少放射性废液产量3.2m3。
附图说明
44.图1为耐压壳结构示意图；
45.图2为耐压壳水压试验专用工具安装示意图；
46.图3为本发明所提供的打压表座的俯视图
47.图4为图3的a-a视图；
48.图5为本发明所提供的储水箱的结构示意图；
49.图6为本发明所提供的储水箱向耐压壳注水示意图；
50.图7为本发明所提供的耐压壳水压试验介质升压示意图；
51.图8为本发明所提供的耐压壳水压试验介质向储水箱排水示意图。
52.图中：1-耐压壳；2-堵头；3-堵棒；4-上部组件顶盖；5-注水接头；6-排气接头；7-底部支撑板；8-进水接头；9-进水阀门；10-三通卡套接头；11-一通道隔离阀；12-一通道压力表；13-一通道出水接头；14-管子支撑件；15-隔断阀；16-二通道隔离阀；17-二通道压力表；18-二通道出水接头；19-排水阀门；20-排水接头；21-压力表接头；22-箱盖；23-箱体；24-集水接头；25-减压喷淋接头；26-排气孔；27-把手；28-箱盖法兰；29-箱体法兰；30-快速搭扣；31-销轴；32-环形凸台；33-过滤网板；34-水位计；35-疏水阀门；36-疏水接头；37-滚轮；38-工作平台；39-注水软管；40-手动增压泵；41-高压软管；42-压缩空气软管；43-疏水软管。
具体实施方式
53.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
54.如图1所示，为耐压壳结构示意图。
55.如图2所示，为耐压壳水压试验专用工具安装示意图。
56.如图6-8所示，本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置，包括：堵头2、堵棒3、手动增压泵40、打压表座、储水箱、高压软管41、注水软管39、疏水软管43，堵棒3安装于耐压壳1内，堵头2密封安装于耐压壳1上，打压表座分别与堵头2、手动增压泵40、储水箱连接，储水箱分别与耐压壳1和打压表座连接。
57.如图3-4所示，打压表座包括：底部支撑板7、总管线、进水接头8、进水阀门9、三通卡套接头10、一通道隔离阀11、一通道压力表12、一通道出水接头13、管子支撑件14、隔断阀15、二通道隔离阀16、二通道压力表17、二通道出水接头18、排水阀门19、排水接头20和压力表接头21，设置有两个相互独立的通道，用于耐压壳水压试验介质的注入和排出，并实现耐压壳水压试验介质保压和压力的连续监测。
58.底部支撑板7作为各零部件的支撑载体，便于整个打压表座的安放和搬运。底部支撑板7四个角采用圆弧设计，防止刮伤工作人员及其表面污染防护服。总管线通过若干管子支撑件14安装在底部支撑板7上，总管线上安装有进水接头8、进水阀门9、三通卡套接头10、隔断阀15、排水阀门19、排水接头20。
59.在本实施例中，分别在进水接头8与进水阀门9之间，以及排水阀门19与排水接头20之间安装管子支撑件14，用于将总管线稳定安装在底部支撑板7上。
60.进水接头8布置在总管线起始端，进水接头8通过高压软管41与手动增压泵40相连，是耐压壳进水及升压的总接头，采用快速接头形式，拆装方便，节约管线拆装时间。进水阀门9布置在进水接头8下游，是整个打压管线的总阀门，同时作为耐压壳水压试验后排水
的隔离边界，防止除盐水从进水接头8排出。
61.总管线上并联设置有两个相互独立的通道，分别是一通道和二通道，一通道和二通道分别通过三通卡套接头10与总管线连通。一通道和二通道通过若干管子支撑件14安装在底部支撑板7上。
62.在本实施例中，分别在一通道隔离阀11与一通道压力表12之间、一通道压力表12与一通道出水接头13之间、二通道隔离阀16与二通道压力表17之间、以及二通道压力表17与二通道出水接头18之间安装管子支撑件14，用于将一通道和二通道稳定安装在底部支撑板7上。
63.一通道隔离阀11布置在打压一通道入口处，用于控制打压一通道的通断，在一通道保压期间作为压力边界。二通道隔离阀16布置在打压二通道入口处，用于控制打压二通道的通断，在二通道保压期间作为压力边界。一通道压力表12和二通道压力表17分别通过压力表接头21布置在一通道隔离阀11、二通道隔离阀16下游，在一通道、二通道升压和保压过程中实时显示压力变化。一通道出水接头13和二通道出水接头18分别布置在一通道压力表12和二通道压力表17下游，一通道出水接头13和二通道出水接头18同样采用快速接头形式，分别与两根耐压壳打压堵头2通过高压软管41连接，同时进行两根耐压壳的水压试验。
64.隔断阀15布置在两个三通卡套接头10之间，将一通道、二通道有效隔断开，使一通道与二通道相互独立，实现一通道、二通道同时进行升压、保压、排水中的任一工况而互不干涉，极大地提高了耐压壳水压试验的工作效率。
65.排水阀门19布置在总管线末端，控制着两个通道的排水。排水接头20布置在排水阀门19下游，排水接头20也采用快速接头形式，通过疏水软管43与储水箱连接，可将耐压壳中的除盐水排往储水箱存放。
66.如图5所示，储水箱包括箱盖22、箱体23、集水接头24、减压喷淋接头25、排气孔26、把手27、箱盖法兰28、箱体法兰29、快速搭扣30、销轴31、环形凸台32、过滤网板33、水位计34、疏水阀门35、疏水接头36、滚轮37。
67.储水箱整体外观呈底部带滚轮的立方体金属筒状，主要由箱盖22和箱体23上下两大部分构成。储水箱在整个耐压壳水压试验介质升压及循环利用系统中主要实现介质的过滤、收集及重新向耐压壳充注的功能，是系统的重要组成部件。储水箱储水量设计值保证最大储存完成至少三根耐压壳水压试验所需的除盐水。
68.箱盖22上表面中心位置焊接有集水接头24，集水接头为快速接头形式，通过疏水软管43与打压表座排水接头20连接，收集耐压壳排出的除盐水。减压喷淋接头25位于箱盖22内部，与集水接头24相连通，设计为喇叭口形状，可有效降低耐压壳排出的除盐水和压缩空气的压力和流速。同时，减压喷淋接头25起到喷淋的效果，使除盐水分散通过布置在箱体23内部的过滤网板33，提高除盐水的过滤效率及过滤网板的使用率。
69.箱盖22侧面均布8个排气孔26，排气孔26呈舌型，有两方面的作用：一方面在储水箱接收耐压壳排出的除盐水过程中释放出进入储水箱的压缩空气；另一方面使储水箱内部与外界大气相通，在储水箱向耐压壳注水时便于除盐水自然注入耐压壳中。把手27焊接在箱盖22侧面，作为打开箱盖22和推动储水箱的把手。
70.箱盖22的底部焊接有箱盖法兰28，箱体23顶部焊接有箱体法兰29，箱盖法兰28与箱体法兰29相匹配，箱体23位于箱体法兰29的下方位置安装有快速搭扣30，箱盖法兰28与
箱体法兰29通过快速搭扣30锁紧密封，从而实现箱盖22与箱体23的锁紧，快速搭扣30的运用使储水箱开关盖简单便捷。箱盖法兰28端部位于快速搭扣30对侧的位置上布置销轴31，箱盖法兰28端部与箱体法兰29对应端部通过销轴31可旋转连接，箱盖法兰28一端可绕销轴31旋转至最大角度后定位在该位置而不会重新合盖，使箱盖22打开后无需取下，便于检查或更换过滤网板33。
71.箱体23内部靠上位置设置有环形凸台32，用于放置过滤网板33。过滤网板33可拆卸放置在环形凸台32上，为金属材质密目滤网加金属圈结构形式，具有较强的强度和过滤能力。过滤网板33外径略小于箱体23内径，使其与箱体23内壁间留有适量间隙，方便工作人员取出过滤网板33。
72.箱体23外侧面设置有一个水位计34，水位计34上下均与箱体23内部连通，下端连通箱体33底部，上端位于略高于过滤网板33位置。水位计34含有金属外壳，外壳上有水位指示刻度，显示储水箱内部水位高度。储水箱设计有最大储水量，最大储水水位低于过滤网板33所在高度，在水位计34指示刻度面板上设计有最大水位提醒标记。
73.疏水阀门35布置于箱体23底部，控制储水箱内过滤后的除盐水的出水流量。疏水接头36采用快速接头形式，便于注水软管39拆装。
74.箱体23底部安装有滚轮37，便于储水箱的移动。
75.手动增压泵40是采购的市面成品，用于对耐压壳水压试验介质进行匀速增压，其上自带的压力表可监测增压过程中的介质压力变化。
76.采用本发明提供的一种耐压壳水压试验介质升压及循环利用装置进行耐压壳水压试验的具体步骤如下：
77.步骤(1)、耐压壳内密封安装堵棒3，储水箱与耐压壳连接并向耐压壳注水
78.使用耐压壳水压试验堵棒专用工具将堵棒3吊至待试验的耐压壳内，按要求完成堵棒3与上部组件接管的密封。将注水软管39带母快速接头端接到储水箱疏水接头36上，另一端放到耐压壳内。缓慢打开储水箱疏水阀门35，由于将工作平台38设置于耐压壳上方，工作平台38与耐压壳产生标高落差，储水箱内的除盐水自然流入耐压壳中。待水位距离耐压壳顶部约50mm处时迅速关闭疏水阀门35，从耐压壳中取出注水软管39。储水箱向耐压壳注水示意图，如图5所示；
79.步骤(2)、耐压壳上密封安装堵头2，打压表座一通道出水接头13与堵头2连接，打压表座进水接头8与手动增压泵40连接，耐压壳水压试验介质升压
80.安装并密封耐压壳水压试验堵头2，将打压表座上一通道出水接头13和堵头2注水接头通过高压软管41连接。将手动增压泵40接头和打压表座上进水接头8连接。打开进水阀门9、一通道隔离阀11，关闭隔断阀15、二通道隔离阀16、排水阀门19。连续按压手动增压泵40的手柄，增压泵自带的水箱内除盐水会被压入耐压壳1中，向耐压壳1中补充剩余除盐水至堵头2的排气接头6有水溢出。增压泵自带水箱内除盐水消耗后可通过现场除盐水系统补充。用堵帽密封排气接头6后继续操作手动增压泵40将介质升压至24.5mpa，关闭一通道隔离阀11，对耐压壳进行保压。
81.步骤(3)、耐压壳内密封安装另一套堵棒3，向耐压壳注水
82.按照与步骤(1)相同的步骤，完成注水。
83.步骤(4)、耐压壳上密封安装另一套堵头2，打压表座二通道出水接头18与堵头2连
接，耐压壳水压试验介质升压
84.安装并密封耐压壳水压试验另一套堵头2，将二通道出水接头18和该堵头2注水接头通过高压软管41连接，打开隔断阀15、二通道隔离阀16。操作手动增压泵40向该耐压壳中补充剩余除盐水至堵头2排气接头6有水溢出，用堵帽密封排气接头6后继续操作手动增压泵40将介质升压至24.5mpa，关闭二通道隔离阀16，该耐压壳进行保压。两根耐压壳升压、保压操作互不干涉，提高工作效率。
85.耐压壳水压试验介质升压示意图，如图6所示。
86.步骤(5)、一通道耐压壳保压合格后，对一通道耐压壳进行泄压、排水
87.一通道耐压壳保压合格后，储水箱集水接头24与打压表座排水接头20通过疏水软管43相连，关闭进水阀门9，打开隔断阀15、排水阀门19，缓慢打开一通道隔离阀11完成泄压。拆除堵头2排气接头6堵帽，堵头2上的排气接头6通过压缩空气软管42连接到现场压空系统上。打开压空系统阀门，耐压壳内除盐水被压缩空气排挤到储水箱内，此时二通道隔离阀16保持关闭状态，不影响二通道相连的耐压壳保压。耐压壳水压试验介质向储水箱排水工作示意图如图7所示。
88.步骤(6)、二通道耐压壳完成保压后，对二通道耐压壳进行泄压、排水
89.二通道耐压壳完成保压后，可通过关闭隔断阀15，打开二通道隔离阀16的操作完成二通道耐压壳的排水工作，而不造成介质向一通道回流的问题。
90.步骤(7)、重复步骤(1)-步骤(6)，以两根耐压壳为一组进行其它耐压壳水压试验工作
91.上述步骤(1)-步骤(6)为一个循环，后续按照上述步骤(1)-步骤(6)，以两根耐压壳为一组进行其它耐压壳水压试验工作。
92.作业过程中除盐水存在一定的损耗，可定期通过现场除盐水系统向储水箱补充除盐水。所有耐压壳均完成水压试验后，将储水箱内水排放到现场地漏中。
93.耐压壳水压试验介质升压及循环利用系统的应用实现同时进行两根耐压壳水压试验工作，极大地提高了工作效率，减少该工作占用的大修次关键路径时间。此外，该系统设计上从环保角度出发，实现水压试验介质的循环利用，单次机组解体大修节约除盐水约3.2m3，相应的减少放射性废液产量3.2m3。
94.上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。