核電廠(chǎng)循環(huán)水系統穩態(tài)及瞬態(tài)計算工況研究

第29卷第23期中國給水排水Vol. 29 No. 232013年12月CHINA WATER & WASTEWATERDec. 2013核電廠(chǎng)循環(huán)水系統穩態(tài)及瞬態(tài)計算工況研究吳慶旺，齊文明(深圳中廣核工程設計有限公司，廣東深圳518000)摘要:核電廠(chǎng)循環(huán)水系統承擔著(zhù)向汽輪機凝汽器供應冷卻水的功能,對保證機組的正常穩定運行起著(zhù)重要作用,一旦循環(huán)水失去,會(huì )導致機組降功率或者停堆,將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失。通過(guò)分析核電廠(chǎng)循環(huán)水系統穩態(tài)、瞬態(tài)運行可能出現的各種工況,將各種工況逐個(gè)輸入軟件開(kāi)展模擬計算,輸出成果可以為系統控制、設備設計、設備采購、系統運行程序編制等提供依據,為系統和核電機組的可靠、經(jīng)濟運行提供重要保證。關(guān)鍵詞:循環(huán)水; 瞬態(tài);虹吸;混凝土蝸殼泵中圖分類(lèi)號: TU991文獻標識碼: C文章編號: 1000 - 4602(2013)23 -0096 -03Stable and Transient Phenomena of Circulating Water System in NuclearPower StationWU Qing-wang，QI W en-ming( China Nuclear Power Design Co. Ltd. < Shenzhen >，Shenzhen 518000 , China)Abstract: The function of a circulating water system is to supply cooling water to turbine condens-er water boxes. The system is very important for normal operatin of nuclear power units. Lack of circu-lating water could lead to reductions in power output or shut-down of nuclear power units, which couldcause huge economic loss. The stable and transient phenomena of circulating water system were analyzedand simulated by sofware. The results could provide guidelines for system control, equipment design andsystem operation programming, thereby ensuring the reliable operation of nuclear power units.Key words: circulating water;transient; siphon; concrete volute pump1核電廠(chǎng)循環(huán)水系統簡(jiǎn)介部件少、葉輪直徑大(可大于2.6 m)、轉動(dòng)慣量大、循環(huán)水系統通過(guò)循環(huán)水泵不斷向凝汽器供應冷單泵流量高(可達32 m'/s或更多,遠超過(guò)一般金屬卻用海(淡)水,經(jīng)過(guò)凝汽器換熱后的熱水再經(jīng)由管泵)的特點(diǎn),能適應直流核電廠(chǎng)循環(huán)水大流量的特道排到外?；蛘呃鋮s塔參與循環(huán)，直接排到外海的點(diǎn)。在凝汽器前水室通常設置有手動(dòng)排氣閥，后水稱(chēng)之為直流系統,排到冷卻塔參與循環(huán)的稱(chēng)之為二室設置有手動(dòng)排氣閥和虹吸破壞閥,虹吸破壞閥只次循環(huán)系統。能進(jìn)氣不能排氣。直流系統具有投資省、運行經(jīng)濟、汽輪機出力相為避免有閥系統操作切換復雜、系統運行維護對較高的優(yōu)勢。直流系統的典型配置通常包括取水要求高 、- -次性投資高、閥門(mén)運行易出故障的問(wèn)題，渠或隧洞、循環(huán)水泵站、循環(huán)水泵、循環(huán)水進(jìn)水管道、國內濱海核電廠(chǎng)循環(huán)水系統大多采用單元制、直流、凝汽器循環(huán)水排水管道、排水虹吸井等,其中循環(huán)無(wú)閥系統,該系統配置具有運行簡(jiǎn)便、穩定、可靠、操水泵是該系統的核心，核電廠(chǎng)循環(huán)水泵普遍采用混作部件少、易解中海k鷹蝕問(wèn)題的優(yōu)勢。凝土蝸殼泵,該泵由金屬葉輪和混凝土--體澆筑成2穩態(tài)、瞬中國煤化工資料HCNMHG型的蝸殼組成,具有效率高( > 90%)、與海水接觸為充分利八iam,達到節省循環(huán).96.www. watergasheat. com吳慶旺,等:核電廠(chǎng)循環(huán)水系統穩態(tài)及瞬態(tài)計算工況研究第29卷第23期水泵的揚程、從而節省運行費的目的,循環(huán)水系統通工況下,模擬潮位、管道布置、管道臟污程度對泵流常設計成利用虹吸的系統;而無(wú)閥的系統在發(fā)生各量、泵揚程、節點(diǎn)壓力的影響。計算目的:通過(guò)模擬種瞬態(tài)工況時(shí)，水錘現象將不受抑制的發(fā)生;此外，系統在穩 態(tài)運行工況下的流量、泵揚程、各節點(diǎn)壓力核電廠(chǎng)循環(huán)水系統未設置抽真空裝置;上述幾種因等數據,復核計算模型與水力計算書(shū)的一致性,確保素的疊加,更加加劇了循環(huán)水系統運行的復雜性,因計算模型可用。主要輸出:提供不同組合工況下泵此開(kāi)展循環(huán)水系統的穩態(tài)、瞬態(tài)計算是非常必要的。流量揚程、重要節點(diǎn)的壓力數據。通過(guò)循環(huán)水系統的穩態(tài)、瞬態(tài)研究,應能達到以3.3瞬態(tài)工況.下幾個(gè)目的:①計算系統在瞬態(tài)工況下可產(chǎn)生的水3.3.1啟泵錘壓力,提出緩解水錘效應的措施;②根據選定的緩參數組合:A+B +C +手動(dòng)排氣閥。工況說(shuō)明:解水錘效應的措施,計算系統在運行過(guò)程中出現的循環(huán)水泵啟動(dòng)工況下,虹吸閥不參與動(dòng)作,系統中僅最大水錘壓力,為循環(huán)水管道和凝汽器的本體結構有手動(dòng)排氣閥參與排氣,模擬泵流量、泵揚程、節點(diǎn)設計提供依據;③為虹吸破壞閥的選擇(數量、流通壓力、凝汽器內水位和氣體體積等隨啟泵時(shí)間的變面積、開(kāi)閥時(shí)間等)提供依據;④為循環(huán)水系統的邏化過(guò)程。計算目的:模擬計算系統從啟動(dòng)到建立穩輯控制提供依據,作為編制系統運行程序的輸人。態(tài)運行的時(shí)間,作為指導系統調試、運行的依據,此本研究重在分析循環(huán)水系統需要開(kāi)展穩態(tài)、瞬態(tài)研工況通常不會(huì )產(chǎn)生難以接受的水錘現象。主要輸究的各種計算工況,而各工況的具體計算方法可以出:泵流量、泵揚程、節點(diǎn)壓力、凝汽器內水位和氣體通過(guò)瞬態(tài)計算軟件來(lái)模擬,如Flowmaster軟件"。體積等隨啟泵時(shí)間的變化曲線(xiàn)。計算所需的資料:循環(huán)水泵循環(huán)水進(jìn)/排水管3.3.2停泵道凝汽器、排水虹吸井等布置資料;凝汽器冷卻水參數組合:A +B +C+D + E。工況說(shuō)明:循環(huán)管束長(cháng)度、管徑、管材、水阻資料;循環(huán)水泵特性曲線(xiàn)水泵停泵工況下,虹吸閥參與動(dòng)作,系統手動(dòng)排氣閥(4個(gè)象限) ;循環(huán)水泵/齒輪箱(如有)/電機等轉動(dòng)不參與動(dòng)作,此工況下,為減少計算量,通過(guò)試算,可慣量資料;循環(huán)水泵允許的最大反轉速度;對系統最以選取A B、C中最不利的部分參數組合代人模擬大水錘壓力的限制性要求;循環(huán)水系統水力計算書(shū)計算,虹吸閥的流通面積及開(kāi)閥時(shí)間是最重要的參(系統各部件水阻的資料) ;海水潮位數據,等等。數,流通面積太小、開(kāi)閥時(shí)間過(guò)長(cháng)都將導致系統大的3計算工況水錘或負壓水體汽化。計算目的:模擬計算系統從3.1計算參數穩態(tài)運行到停機的過(guò)程,觀(guān)察泵正/反轉流量、泵正/核電廠(chǎng)循環(huán)水系統應在下述參數中進(jìn)行合理組反轉速、節點(diǎn)壓力等參數,復核泵的設計可否承受最合、開(kāi)展計算。①參數A:海水潮位。至少選取百年大反轉轉速,作為泵采購的依據;如虹吸閥選取不一遇低潮位、 平均(低)潮位、百年- -遇高潮位,必要當,此工況可能會(huì )產(chǎn)生大的水錘現象,通過(guò)調整虹吸時(shí)可以選取千年一遇高潮位,分別開(kāi)展計算。②參閥參數通?？梢跃徑?。主要輸出:泵流量、泵揚程、數B:循環(huán)水管道的布置方案。通常情況下,每臺循節點(diǎn)壓力等隨停泵時(shí)間的變化曲線(xiàn)。環(huán)水泵對應的管道布置是不同的,管道長(cháng)度、標高各3.3.3失電后停泵6s 內重啟泵.不相同,要挑選最不利的管線(xiàn)開(kāi)展計算[2]。③參數參數組合:A+B+C+D+E.C:循環(huán)水管道凝汽器管束的臟污狀態(tài)。按照完全工況說(shuō)明:此工況為循環(huán)水系統最差的- -種工清潔、50%臟污、100%臟污(通過(guò)糙率n來(lái)體現)分況,主要考慮到因為某種意外循環(huán)水泵短時(shí)失電,而別開(kāi)展計算。④參數D:虹吸破壞閥的流通面積。如果直接跳閘,將導致機組隨之降功率或者停堆,而虹吸破壞閥可選用氣動(dòng)隔膜閥,按照不同的口徑如機組再次恢復滿(mǎn)功率運行需要相當長(cháng)的時(shí)間,對核DN100、DN150、DN200(轉換成流通面積)等分別開(kāi)電廠(chǎng)的安全穩定運行非常不利。因此,考慮到混凝展試算。⑤參數E:虹吸破壞閥的開(kāi)閥時(shí)間?？梢?，土蝸殼泵組的轉動(dòng)慣量足夠大,即使短時(shí)失電,此時(shí)在0.4~2 s之間分別試算。依靠泵組的慣性仍可:I向凝海跟每時(shí)供水,還可以中國煤化I3.2穩態(tài)工況 .參數組合:A+ B +C。工況說(shuō)明:系統穩態(tài)運行維持凝汽器的1HCNMH(并無(wú)立即跳閘的必要通常.JMONNM通常認為,在.●97●