嶺澳核電站二期工程循環(huán)水泵選型分析

第21卷第11期廣東電力Vol. 21 No. 112008年11月GUANGDONG FLECTRIC POWERNov. 2008文章編號:007-290202080)1-0025-04嶺澳核電站二期工程循環(huán)水泵選型分析陳坤'，范如君2(1. 中廣核工程有限公司，廣東深圳518214; 2. 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州510635)摘要:近年來(lái)，混凝土蝸殼泵開(kāi)始在我國得到應用，鑒于目前我國相關(guān)領(lǐng)域應用經(jīng)驗不多的情況，以嶺澳核電站二期工程循環(huán)水萊的選型經(jīng)驗為基礎，對立式金屬混流泵和混凝土蝸殼泵的性能結構、方案選擇和泵房布置等方面進(jìn)行比較，分析了不同方案的特點(diǎn)以及嶺澳核電站二期工程循環(huán)水系統采用混凝土蝸殼泵一機兩泵方案的主要原因。關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統;嶺澳核電站;金屬混流泵;混凝土蝸殼泵;選型分析中圖分類(lèi)號: TM623文獻標志碼: BScheme Choice of Circulating Water Pumps for Ling' ao Nuclear Power Station Phase 11CHEN Kun'. FAN Ru-jun2(1. China Guangdong Nuclear Power Holding Co.，Ltd. , Shenzhen, Guangdong 518214, China; 2. Guangdong TechnicalCol. of Water Resources and Electric Engineering, Guangzhou 510635, China)Abstract: In recent years, concrete volute pumps have found applications in China. On account of the fact that the relatedapplication experience is not rich in China at present, with the experience of circulating pump choice of Ling ao NuclearPower Station Phase II, the differences between vertical metal mixed-flow pumps and concrete volute pumps are comparedfrom such aspects as performance, structure, scheme choice and pump house arrangement. The characteristics of differentschemes as well as the main reasons for selecting the scheme of two concrete volute pumps per unit for the circulating watersystem of Ling ao Nuclear Power Station Phase II are also analyzed.Key words; circulating water system; Ling' ao Nuclear Power Station; metal mixed-flow pump; concrete volute pump;scheme choice循環(huán)水泵是循環(huán)水系統的重要設備，其主要功站循環(huán)水系統中得到廣泛的應用。根據不同的葉輪能是向冷凝器提供冷卻水，保證汽輪機排汽在凝汽形狀可將葉片泵分為離心泵、軸流泵和混流泵，它器中不斷凝結，使凝汽器達到并維持所需要的真空們的適用范圍如圖1所示。度。循環(huán)水泵選型及方案配置是否合理將直接影響火電站循環(huán)水流量比較大，600 MW機組循環(huán)整個(gè)機組的熱經(jīng)濟性和安全性。水量在20m2/s以上，1000MW機組循環(huán)水量在隨著(zhù)單機容量的增大、蒸汽參數的提高，凝汽40 m'/s以上。核電站通常有更大的單機容量和循器所需要的冷卻水量相應增加，水泵流量也越來(lái)越環(huán)水量，如嶺澳核電站-期工程(簡(jiǎn)稱(chēng)嶺澳- -期)每大?；炷廖仛け脝螜C流量大，水力性能佳，防腐臺機組所需循環(huán)水量約揚程ht性能好，可靠性高，系統簡(jiǎn)單,維護量少，運行業(yè)為45 m'/s, 嶺澳核電.績(jì)良好，因而受到國內核電行業(yè)的青睞。站二期工程(簡(jiǎn)稱(chēng)嶺澳1循環(huán)水系統常用泵型及其特點(diǎn)中國煤化工離心泵葉片式水泵效率高，流量、揚程范圍寬，在電環(huán)水YHCNMHG-軸流泵電站流量q收稿日期: 20080410在15~20 m。根據其圈1水泵型譜圖26廣東電力第21卷流量、揚程特點(diǎn)，電站循環(huán)水泵常采用混流泵或低展受到極大的限制，國內無(wú)經(jīng)驗積累，相關(guān)領(lǐng)域幾速離心泵。離心泵與混流泵性能曲線(xiàn)如圖2所示。乎是一片白。近年來(lái)隨著(zhù)核電事業(yè)的發(fā)展，混凝土蝸殼泵開(kāi)始在我國得到應用。由于國內廠(chǎng)家沒(méi)有48r9-90該泵的設計制造經(jīng)驗，所需泵型不得不向國外采購，這在一定程度上限制了我國核電自主化的進(jìn)程。2|q-h下面結合嶺澳二期及其它核電循環(huán)水泵選型經(jīng)24-t 60005 500驗，對金屬混流泵和混凝土蝸殼泵的性能、結構和16q-P5000泵房布置等方面進(jìn)行比較，對兩類(lèi)泵型所對應的方案特點(diǎn)進(jìn)行分析并給出推薦意見(jiàn)。嶺澳二期每臺汽輪機組所需冷卻循環(huán)水總流量為64 m2/s，所需揚流量q/(m'51)程為16 m。(a)離心泵2.1水泵臺數的選擇在滿(mǎn)足一定流量的前提下，水泵臺數較少時(shí)便30q-n90號于維護管理，相應的水泵口徑大，效率較高，占地80面積小，因此水泵臺數不宜太多。根據嶺澳二期的2流量特點(diǎn)，初步擬定以下三種方案:一機兩泵方案18Hs00.(即一臺汽輪機組配兩臺循環(huán)水泵)、- -機三泵方案141000和一機四泵方案。10適用于嶺澳二期的泵型有離心泵和混流泵?；炷廖仛け玫倪M(jìn)、出水流道均由混凝土現場(chǎng)澆筑而6十23456卞成，它既可采用離心式葉輪又可采用混流式葉輪，(b)混流泵流量、揚程范圍寬，在核電和大型供排水工程中應用廣泛。金屬混流泵在常規火電站中有著(zhù)廣泛的使圍2離心泵與 混流泵性能曲線(xiàn)用業(yè)績(jì)。下面簡(jiǎn)要分析分別采用金屬混流泵和混凝從圖2可以看出，離心泵與混流泵的主要性能土蝸殼泵時(shí)，嶺澳二期循環(huán)水系統循環(huán)水泵的合理差別表現在以下幾個(gè)方面:配置方案。a)離心泵起動(dòng)功率低，其q- P曲線(xiàn)沿流量2.1.1金屬混流泵方案方向上升;混流泵起動(dòng)功率高，其q- P曲線(xiàn)沿流采用一機兩泵方案時(shí)，單泵流量32 m'/s,水量方向下降。泵揚程16m。該方案中循環(huán)水泵分別向凝汽器的b)離心泵的q-h曲線(xiàn)均勻下降，無(wú)拐點(diǎn);兩個(gè)半室單獨供水。本方案單泵流量過(guò)大，對淹沒(méi)混流泵的q- h曲線(xiàn)有拐點(diǎn)。深度和進(jìn)水池寬度、長(cháng)度、進(jìn)水流態(tài)提出了很高的c)離心泵有較好的抗汽蝕性能，但不能調葉要求，如果進(jìn)水池流態(tài)不理想，很容易出現汽蝕和片;混流泵(或軸流泵)具有葉片可調的優(yōu)點(diǎn)，但抗振動(dòng)。并且單泵質(zhì)量較大，需要采用雙基礎;水泵.汽蝕性能稍差。軸推力非常大，對電機要求很高;國內外沒(méi)有這類(lèi)大流量水泵的供貨業(yè)績(jì)和使用經(jīng)驗。因此，-機兩2電站循環(huán)水泵配置方案的選擇泵方案存在一-定的風(fēng)險。大型火力發(fā)電站和核電站的循環(huán)水量比較大，采用一機三泵方案時(shí)，單泵流量21 m2/s,揚循環(huán)水泵常采用金屬混流泵或混凝土蝸殼泵(離心程16m。該方案中循環(huán)水泵要向凝汽器的兩個(gè)半式葉片或混流式葉片)，混凝土蝸殼泵和立式金屬:工將3臺泵的流量均混流泵在單泵流量、流道形式、防腐性能、軸向受勻分H中國煤化工F慮檢修隔離的需力、土建結構和泵房布置等方面有較大的差異?；?要，CNMHG,單泵流量偏大，凝土蝸殼泵在國內的市場(chǎng)非常有限，長(cháng)期以來(lái)其發(fā)對淹沒(méi)深度及進(jìn)水池流態(tài)有較高的要求;水泵較第11期陳坤等:嶺澳核電站二期工程循環(huán)水泵選型分析27重，水推力大,需要采用雙基礎布置。統計資料表混凝土蝸殼泵時(shí)，一機兩泵方案是最佳方案。明，一機三泵方案初期投資比-機兩泵和-一機四泵2.2水泵結構形 式的選擇方案低，但其管路聯(lián)接復雜，系統可靠性低，單泵臥式泵通常安裝在最高水位下(或根據必須汽流量偏大，使用業(yè)績(jì)不夠豐富。蝕余量確定)，其特點(diǎn)是安裝維護容易，機組造價(jià)采用一機四泵方案時(shí)，單泵流量16 m'/s,揚便宜，泵房高度小;缺點(diǎn)是泵房面積大，泵室通常程16m。該方案中循環(huán)水泵兩兩并聯(lián)后分別向凝需要設計成干室，通風(fēng)散熱條件差，需要考慮防汽器的兩個(gè)半室單獨供水。-機四泵方案中單泵流洪、防潮。量小，這類(lèi)泵型有廣泛的供貨業(yè)績(jì)和豐富的使用經(jīng)立式泵葉輪通常布置在最低水位以下，電機布驗;水泵淹沒(méi)深度小，進(jìn)水池寬度小;水泵較輕，置在最高水位以上，土建結構復雜，安裝維護復水推力小，可以采用單基礎布置，簡(jiǎn)化了土建結雜;優(yōu)點(diǎn)是泵房占地面積小，電機層高程較高，通構，便于安裝檢修。一機四泵方案占地面積比一機風(fēng)條件好。兩泵和一機三泵方案略大。核電站廠(chǎng)房布置緊湊，泵房占地面積不宜太一機四泵方案在常規火電和核電工程有成熟的大，進(jìn)水流道不宜太寬，因此采用立式水泵有利于使用業(yè)績(jì)，有豐富的設計經(jīng)驗可供借鑒，因此采用廠(chǎng)房布置。金屬混流泵時(shí)，一機四泵方案是推薦方案。3泵型結構及泵房結構比較2.1.2混凝土蝸殼泵方案混凝土蝸殼泵的結構形式完全不同于立式金屬立式金屬混流泵與混凝土蝸殼泵在流道形式、泵，主要體現在進(jìn)水流道、出水流道、受力方式以土建結構及軸向受力等方面有很大的差別，這些差及相應的土建結構等方面。一機三泵方案中要將3別不僅體現在泵型結構上，同時(shí)也體現在泵房結構臺泵的流量均勻分配給凝汽器兩個(gè)半室，其管路復上。二者典型泵房剖面圖如圖3所示。雜，降低了系統的可靠性，因此暫不考慮- -機三泵方案。以下簡(jiǎn)要分析采用混凝土蝸殼泵時(shí)一機兩泵方案和一機四泵方案的特點(diǎn)。采用- -機兩泵方案時(shí)，單泵流量32 m'/s，揚程16 m。該方案中每臺泵向凝汽器的兩個(gè)半室單獨供水，無(wú)需設置閥門(mén)，供水系統為簡(jiǎn)單可靠的無(wú)閥系統。由于所采用的肘形進(jìn)水流道及蝸殼出水流道有良好的整流作用，從而減小了水泵的淹沒(méi)深度，保證了良好的出水流態(tài)，水泵效率高;水泵的重力及水推力無(wú)需電機承擔，減輕了電機推力軸承(a)混凝上蝸殼泵(b)金屬混流泵的負荷。大亞灣核電站、嶺澳一期和歐洲大多數核圈3立式金 屬混流泵與混凝土蝸殼泵典型泵房剖面圖電站均采用一機兩泵方案，其運行業(yè)績(jì)非常出色。采用一機四泵方案時(shí)，單泵流量16 m'/s，揚立式金屬混流泵常采用喇叭口進(jìn)水，進(jìn)水流態(tài)程16m。一機四泵方案單泵流量小，水泵淹沒(méi)深較肘形進(jìn)水流道差;混流泵抗汽蝕性能比離心泵度小;水泵臺數多，占地面積大; 4臺泵向凝汽器差，通常需要較大的淹沒(méi)深度;水泵重量及水推力兩個(gè)半室供水，需要將水泵兩兩并聯(lián)，管路系統必均需電機承擔;大流量、高揚程的水泵對電機提出需設置閥門(mén)。較高的要求。一機四泵方案初期投資比一機兩泵方案高，且混凝土蝸殼泵采用有整流作用的肘形進(jìn)水流施工周期長(cháng)，維護成本高。大亞灣核電站、嶺澳一道， 流態(tài)較好.所雲海沿深唐小;由于采用了蝸殼期都是采用一機兩泵配置，在設計、采購管理、施出水中國煤化工輪也可采用混流式工安裝、運行維護等方面均積累了成熟的經(jīng)驗。一葉輪。YHC N MH凝土蝸殼泵實(shí)際上機兩泵方案為無(wú)閥系統，系統可靠性高。因此采用就是離心泵，它具有啟動(dòng)功率小、抗汽蝕性能強、28廣東電力第21卷q- h曲線(xiàn)均勻無(wú)拐點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn);當采用混流式葉片差，后期維護工作量大;水泵臺數多，占地面積時(shí)，它具有混流泵的特點(diǎn)。水泵重量及水推力不需大;管路中設置有閥門(mén)，增加了故障發(fā)生概率。要電機承擔，減小了電機軸承受力。由于混凝土蝸混凝土蝸殼泵的一機兩泵方案在設計、管理、殼泵進(jìn)、出水流道由混凝土構成，抗腐蝕性能非常采購和運行維護等方面有豐富的經(jīng)驗?；炷廖仛ず?，因此在以海水作為冷卻介質(zhì)的電站中得到了較泵的可靠性高，其不可用率僅為0.02%，能充分為廣泛的應用。保證機組長(cháng)期安全、穩定運行。鑒于核電廠(chǎng)單機容量大，可靠性要求高，嶺澳二期在充分借鑒國內核4循環(huán)水 系統方案分析電循環(huán)水泵運行經(jīng)驗的基礎上，選用了混凝土蝸殼綜上所述，循環(huán)水系統可采用金屬混流泵和混泵的一機兩泵配置方案，確保機組長(cháng)期、安全、穩凝土蝸殼泵，相應的有一機四泵方案(金屬混流泵)定運行。和一機兩泵方案(混凝土蝸殼泵)，如果都采用進(jìn)口參考文獻:水泵，兩者的初期投資接近。技術(shù)上這兩套方案均[1]姜乃昌，水泵及水泵站[M].北京:中國建筑工業(yè)出版可行，但又各具特色:社，2006.a)采用混凝土蝸殼泵的一機兩泵方案，管路[2]皮積瑞.農田水利與泵站工程[M].北京:中國水利水電出版無(wú)閥門(mén)，系統簡(jiǎn)單、可靠;泵的水力性能好，防腐社，1993.性能出色。但設備不易國產(chǎn)化;土建與機電接口[3]丘傳忻.泵站[M].北京:中國水利水電出版社，2004.多，施工周期長(cháng);設備需要國外采購，費用高。b)采用金屬混流泵的一-機四泵方案，水泵流量和電機功率小，設備易于國產(chǎn)化;水泵臺數多，作者簡(jiǎn)介:陳坤(1973-)，男，湖北大悟人。機械工程師，工學(xué)調度靈活;土建結構簡(jiǎn)單，且機電與土建接口少，碩士，從事流體工程及控制研究工作。E-mail: ckmaser安裝簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是設備金屬部件多，防腐性能@126. com.吟吟吟吟今吟呤呻吟吟吟吟吟吟咯吟吟咖吟咖今(上接第4頁(yè))個(gè)或少數幾個(gè)振蕩模式強相關(guān)，因而可根據相關(guān)因喪7 IEEE 36節點(diǎn)系統各PSS配置策略下的阻尼比%子矩陣，先把系統分成若干子塊，各子塊獨立設計G1. G8 GI、 G3. G7.PSS，或對各機作單機無(wú)窮大等值后，獨立設計振蕩模式未加PSS G1 加PSS加PSS G8 加PSSPSS,然后在全系統中校驗。本地模式13.803.893.7926. 46多機系統PSS配置是一個(gè)尚在進(jìn)一步研究中本地模式26.296.376.7022. 07的課題，尤其對PSS的設計及其參數的選擇，在本地模式35. 645.6319.0727.97本文中只就K.變化帶來(lái)的影響有所探討，還應當本地模式411.7211.71 11.7129.05在此領(lǐng)域作深人的比較、分析和研究。本地模式54.754.968.6712. 76參考文獻: .區城間模式6 1. 09.5. 416.7712. 11[1]倪以信，陳壽孫，張寶霖。動(dòng)態(tài)電力系統的理論和分析[M].b)強相關(guān)機組分析結果表明，現有PSS配置北京:清華大學(xué)出版社，2002.情況以各模式的強相關(guān)機組為基礎依據，若不為強[2]于霞.綜合智能型電力系統穩定器的研究[].電網(wǎng)技術(shù)，2000， 24(9); 14-17.相關(guān)機組，則可控性和可觀(guān)性都不佳，引人PSS[3]魏偉.交直流并聯(lián)系統穩定器與附加控制器協(xié)調控制設計[J].難以發(fā)揮作用。廣東電力，2007, 20(8); 23- 26, 46.c)系統潮流計算結果不同，同一PSS加在同[4]昆德，電力系統穩定與控制[M].北京:中國電力出版一位置上，產(chǎn)生的效果也不同。因此，PSS 與系統社，2001.的協(xié)調配置需要隨系統各種狀態(tài)變化而變換。中國煤化工d)一般情況下，一個(gè)振蕩模式常與一臺發(fā)電作者簡(jiǎn)fYH電氣工程助教，工學(xué)項士CNMHG漢及城市電網(wǎng)安全方機或少數幾臺發(fā)電機強相關(guān)，而某一臺機組只與一面的研究工作。 Email; nancy@cgu odou cn,