[发明专利]基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法

说明书

本发明为基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法，该方法建立待分析管道的几何模型直接根据流动边界条件进行流固耦合计算，通过对不同阀前主管道温度、流量和阀后支管泄漏流体温度工况的计算，采集不同内泄漏流量下的外壁温度，建立阀门内泄漏外壁温度特征参数、主管道温度及流量、泄漏流体温度与内泄漏流量之间复杂的阀门内泄漏量化预测模型。在设定的温度监测部位设置热电偶，根据不同圆周位置的温度监测数据确定温度特征参数，即可根据电厂提供的操作参数获取止回阀内泄漏流量。该方法能用于核管道安注管线止回阀内泄漏流量的监测，解决了现有技术中核管道中止回阀内泄漏流量信息无法量化及无法准确评价等问题。

技术领域

本发明涉及管道止回阀内泄漏监测领域，特指一种基于流固耦合/温度场分析的止回阀内泄漏流量的监测方法，尤其是适用于对核管道管线止回阀内泄漏流量的监测。

背景技术

近年来，在一些核电站中，由于热分层引起的管道失效已有报道。一种典型的热分层是由RCS(反应堆冷却剂系统)向安注管线的湍流渗入以及支管止回阀内泄漏造成的。泄漏流量的准确确定对于由于安注管线的热疲劳分析至关重要，而目前尚缺乏有效的泄漏监测手段。

目前关于工业现场阀门内泄漏的在线检测的方法，主要有：压降法、振动法和声发射检测法等。压降法通过在阀门上下游各安装一只压力传感器，若上游压力显著减小而下游压力增加，则可确定阀门的密封性不够好。缺点是需要打孔安装压力传感器，它不是一种严格意义上的无损检测方法，在实际应用中很难得到推广应用。振动法是利用加速度传感器检测阀门内泄漏时引起的管道振动信号，缺点是其对阀门内泄漏和环境噪声具有同等敏感度，抗干扰能力不强，在敲击管道的情况下，系统也会判断为阀门内泄漏，具有很高的不确定性。声发射检测法是通过阀门内泄漏产生的声发射信号的时频域特征，检测过程比较快捷，且对阀门的完整性不会有什么影响；缺点在于当阀门发生内泄漏时，内部产生的声发射信号成分十分的复杂，对于内泄漏的声发射信号的有效识别比较困难，且声发射信号的采样频率较高，这个特性不仅要求硬件设备具有很高的处理速度和较大的存储空间，而且对于信号的分析处理、特征提取和诊断建模也有较大的影响。在中国专利申请号201611019372.4中公开了一种热力系统阀门内泄漏流量监测方法，所述监测方法包括：将热力系统管道划分为多个微元管段，根据传热学原理对所述微元管段进行径向和轴向建模，并利用迭代法沿工质流动方向求解；建立起温度场与特征参数间的大样本模型。然而，此种基于温度的检测方法中，对于系统的管、阀的布置要求较高，适用性较差。总之，现有的阀门内部泄漏检查方法或者监测效果不佳，或者系统结构复杂、检测设备投资大，均不适于对数量多、空间分布复杂的核管道阀门进行检测。

由于核管道安注管线流体流动的特殊性，现有技术仅采用了泄漏流体的热量传递确定单点管壁温度关联泄漏流量，这远远不能解决存在冷热流体热分层、湍流渗入、冷热交替等复杂流体流动与传热现象的问题，针对上述现有技术方法中的缺点，本发明提出一种基于流固耦合/温度场分析的核管道管线阀门内泄漏流量的监测方法，综合考虑流体流动状态相关的运行参数，基于流固耦合计算确定监测位置管道外壁温度泄漏特征参数，可实现核管道止回阀泄漏流量的定量在线检测，为核管道泄漏事故的及时发现与检修提供方便，对管线的疲劳评价同样具有重要的意义，且监测方法使用方便，可满足工程计算要求。

发明内容

本发明目的在于针对核管道安注管线止回阀内泄漏流量定量监测的需求，提出了一种基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法。该方法能用于核管道安注管线止回阀内泄漏流量的监测，解决了现有技术中核管道中止回阀内泄漏流量信息无法量化，管道内产生热分层、冷热交替等造成的热疲劳无法准确评价等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于流固耦合分析计算的止回阀内泄漏流量的监测方法，包括下述步骤：

第一步、建立待分析管道的几何模型，并对流体域与固体域进行网格剖分，运用计算流体力学软件进行流固耦合计算，得到阀前管道温度场：