第29卷第23期中國給水排水Vol. 29 No. 232013年12月CHINA WATER & WASTEWATERDec. 2013核電廠循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)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(shè)計有限公司，廣東深圳518000)摘要:核電廠循環(huán)水系統(tǒng)承擔(dān)著向汽輪機凝汽器供應(yīng)冷卻水的功能,對保證機組的正常穩(wěn)定運行起著重要作用,一旦循環(huán)水失去,會導(dǎo)致機組降功率或者停堆,將帶來巨大的經(jīng)濟損失。通過分析核電廠循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)運行可能出現(xiàn)的各種工況,將各種工況逐個輸入軟件開展模擬計算,輸出成果可以為系統(tǒng)控制、設(shè)備設(shè)計、設(shè)備采購、系統(tǒng)運行程序編制等提供依據(jù),為系統(tǒng)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號: TU991文獻標(biāo)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核電廠循環(huán)水系統(tǒng)簡介部件少、葉輪直徑大(可大于2.6 m)、轉(zhuǎn)動慣量大、循環(huán)水系統(tǒng)通過循環(huán)水泵不斷向凝汽器供應(yīng)冷單泵流量高(可達32 m'/s或更多,遠超過一般金屬卻用海(淡)水,經(jīng)過凝汽器換熱后的熱水再經(jīng)由管泵)的特點,能適應(yīng)直流核電廠循環(huán)水大流量的特道排到外海或者冷卻塔參與循環(huán)，直接排到外海的點。在凝汽器前水室通常設(shè)置有手動排氣閥，后水稱之為直流系統(tǒng),排到冷卻塔參與循環(huán)的稱之為二室設(shè)置有手動排氣閥和虹吸破壞閥,虹吸破壞閥只次循環(huán)系統(tǒng)。能進氣不能排氣。直流系統(tǒng)具有投資省、運行經(jīng)濟、汽輪機出力相為避免有閥系統(tǒng)操作切換復(fù)雜、系統(tǒng)運行維護對較高的優(yōu)勢。直流系統(tǒng)的典型配置通常包括取水要求高 、- -次性投資高、閥門運行易出故障的問題，渠或隧洞、循環(huán)水泵站、循環(huán)水泵、循環(huán)水進水管道、國內(nèi)濱海核電廠循環(huán)水系統(tǒng)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)無閥系統(tǒng),該系統(tǒng)配置具有運行簡便、穩(wěn)定、可靠、操水泵是該系統(tǒng)的核心，核電廠循環(huán)水泵普遍采用混作部件少、易解中海k鷹蝕問題的優(yōu)勢。凝土蝸殼泵,該泵由金屬葉輪和混凝土--體澆筑成2穩(wěn)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(jié)省循環(huán).96.www. watergasheat. com吳慶旺,等:核電廠循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)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(jié)省運行費的目的,循環(huán)水系統(tǒng)通工況下,模擬潮位、管道布置、管道臟污程度對泵流常設(shè)計成利用虹吸的系統(tǒng);而無閥的系統(tǒng)在發(fā)生各量、泵揚程、節(jié)點壓力的影響。計算目的:通過模擬種瞬態(tài)工況時，水錘現(xiàn)象將不受抑制的發(fā)生;此外，系統(tǒng)在穩(wěn) 態(tài)運行工況下的流量、泵揚程、各節(jié)點壓力核電廠循環(huán)水系統(tǒng)未設(shè)置抽真空裝置;上述幾種因等數(shù)據(jù),復(fù)核計算模型與水力計算書的一致性,確保素的疊加,更加加劇了循環(huán)水系統(tǒng)運行的復(fù)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展循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)計算是非常必要的。流量揚程、重要節(jié)點的壓力數(shù)據(jù)。通過循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)研究,應(yīng)能達到以3.3瞬態(tài)工況.下幾個目的:①計算系統(tǒng)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(yīng)的措施;②根據(jù)選定的緩參數(shù)組合:A+B +C +手動排氣閥。工況說明:解水錘效應(yīng)的措施,計算系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的循環(huán)水泵啟動工況下,虹吸閥不參與動作,系統(tǒng)中僅最大水錘壓力,為循環(huán)水管道和凝汽器的本體結(jié)構(gòu)有手動排氣閥參與排氣,模擬泵流量、泵揚程、節(jié)點設(shè)計提供依據(jù);③為虹吸破壞閥的選擇(數(shù)量、流通壓力、凝汽器內(nèi)水位和氣體體積等隨啟泵時間的變面積、開閥時間等)提供依據(jù);④為循環(huán)水系統(tǒng)的邏化過程。計算目的:模擬計算系統(tǒng)從啟動到建立穩(wěn)輯控制提供依據(jù),作為編制系統(tǒng)運行程序的輸人。態(tài)運行的時間,作為指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)試、運行的依據(jù),此本研究重在分析循環(huán)水系統(tǒng)需要開展穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)研工況通常不會產(chǎn)生難以接受的水錘現(xiàn)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(jié)點壓力、凝汽器內(nèi)水位和氣體通過瞬態(tài)計算軟件來模擬,如Flowmaster軟件"。體積等隨啟泵時間的變化曲線。計算所需的資料:循環(huán)水泵循環(huán)水進/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(shù)組合:A +B +C+D + E。工況說明:循環(huán)管束長度、管徑、管材、水阻資料;循環(huán)水泵特性曲線水泵停泵工況下,虹吸閥參與動作,系統(tǒng)手動排氣閥(4個象限) ;循環(huán)水泵/齒輪箱(如有)/電機等轉(zhuǎn)動不參與動作,此工況下,為減少計算量,通過試算,可慣量資料;循環(huán)水泵允許的最大反轉(zhuǎn)速度;對系統(tǒng)最以選取A B、C中最不利的部分參數(shù)組合代人模擬大水錘壓力的限制性要求;循環(huán)水系統(tǒng)水力計算書計算,虹吸閥的流通面積及開閥時間是最重要的參(系統(tǒng)各部件水阻的資料) ;海水潮位數(shù)據(jù),等等。數(shù),流通面積太小、開閥時間過長都將導(dǎo)致系統(tǒng)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(tǒng)從3.1計算參數(shù)穩(wěn)態(tài)運行到停機的過程,觀察泵正/反轉(zhuǎn)流量、泵正/核電廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)在下述參數(shù)中進行合理組反轉(zhuǎn)速、節(jié)點壓力等參數(shù),復(fù)核泵的設(shè)計可否承受最合、開展計算。①參數(shù)A:海水潮位。至少選取百年大反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,作為泵采購的依據(jù);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(dāng),此工況可能會產(chǎn)生大的水錘現(xiàn)象,通過調(diào)整虹吸時可以選取千年一遇高潮位,分別開展計算。②參閥參數(shù)通?？梢跃徑狻Ｖ饕敵?泵流量、泵揚程、數(shù)B:循環(huán)水管道的布置方案。通常情況下,每臺循節(jié)點壓力等隨停泵時間的變化曲線。環(huán)水泵對應(yīng)的管道布置是不同的,管道長度、標(biāo)高各3.3.3失電后停泵6s 內(nèi)重啟泵.不相同,要挑選最不利的管線開展計算[2]。③參數(shù)參數(shù)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)。按照完全工況說明:此工況為循環(huán)水系統(tǒng)最差的- -種工清潔、50%臟污、100%臟污(通過糙率n來體現(xiàn))分況,主要考慮到因為某種意外循環(huán)水泵短時失電,而別開展計算。④參數(shù)D:虹吸破壞閥的流通面積。如果直接跳閘,將導(dǎo)致機組隨之降功率或者停堆,而虹吸破壞閥可選用氣動隔膜閥,按照不同的口徑如機組再次恢復(fù)滿功率運行需要相當(dāng)長的時間,對核DN100、DN150、DN200(轉(zhuǎn)換成流通面積)等分別開電廠的安全穩(wěn)定運行非常不利。因此,考慮到混凝展試算。⑤參數(shù)E:虹吸破壞閥的開閥時間。可以，土蝸殼泵組的轉(zhuǎn)動慣量足夠大,即使短時失電,此時在0.4~2 s之間分別試算。依靠泵組的慣性仍可:I向凝海跟每時供水,還可以中國煤化I3.2穩(wěn)態(tài)工況 .參數(shù)組合:A+ B +C。工況說明:系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行維持凝汽器的1HCNMH(并無立即跳閘的必要通常.JMONNM通常認為,在.●97●