核电厂循环水系统稳态及瞬态计算工况研究

第29卷第23期中国给水排水Vol. 29 No. 232013年12月CHINA WATER & WASTEWATERDec. 2013核电厂循环水系统稳态及瞬态计算工况研究吴庆旺，齐文明(深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳518000)摘要:核电厂循环水系统承担着向汽轮机凝汽器供应冷却水的功能,对保证机组的正常稳定运行起着重要作用,一旦循环水失去,会导致机组降功率或者停堆,将带来巨大的经济损失。通过分析核电厂循环水系统稳态、瞬态运行可能出现的各种工况,将各种工况逐个输入软件开展模拟计算,输出成果可以为系统控制、设备设计、设备采购、系统运行程序编制等提供依据,为系统和核电机组的可靠、经济运行提供重要保证。关键词:循环水; 瞬态;虹吸;混凝土蜗壳泵中图分类号: TU991文献标识码: C文章编号: 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核电厂循环水系统简介部件少、叶轮直径大(可大于2.6 m)、转动惯量大、循环水系统通过循环水泵不断向凝汽器供应冷单泵流量高(可达32 m'/s或更多,远超过一般金属却用海(淡)水,经过凝汽器换热后的热水再经由管泵)的特点,能适应直流核电厂循环水大流量的特道排到外海或者冷却塔参与循环，直接排到外海的点。在凝汽器前水室通常设置有手动排气阀，后水称之为直流系统,排到冷却塔参与循环的称之为二室设置有手动排气阀和虹吸破坏阀,虹吸破坏阀只次循环系统。能进气不能排气。直流系统具有投资省、运行经济、汽轮机出力相为避免有阀系统操作切换复杂、系统运行维护对较高的优势。直流系统的典型配置通常包括取水要求高 、- -次性投资高、阀门运行易出故障的问题，渠或隧洞、循环水泵站、循环水泵、循环水进水管道、国内滨海核电厂循环水系统大多采用单元制、直流、凝汽器循环水排水管道、排水虹吸井等,其中循环无阀系统,该系统配置具有运行简便、稳定、可靠、操水泵是该系统的核心，核电厂循环水泵普遍采用混作部件少、易解中海k鹰蚀问题的优势。凝土蜗壳泵,该泵由金属叶轮和混凝土--体浇筑成2稳态、瞬中国煤化工资料HCNMHG型的蜗壳组成,具有效率高( > 90%)、与海水接触为充分利八iam,达到节省循环.96.www. watergasheat. com吴庆旺,等:核电厂循环水系统稳态及瞬态计算工况研究第29卷第23期水泵的扬程、从而节省运行费的目的,循环水系统通工况下,模拟潮位、管道布置、管道脏污程度对泵流常设计成利用虹吸的系统;而无阀的系统在发生各量、泵扬程、节点压力的影响。计算目的:通过模拟种瞬态工况时，水锤现象将不受抑制的发生;此外，系统在稳 态运行工况下的流量、泵扬程、各节点压力核电厂循环水系统未设置抽真空装置;上述几种因等数据,复核计算模型与水力计算书的一致性,确保素的叠加,更加加剧了循环水系统运行的复杂性,因计算模型可用。主要输出:提供不同组合工况下泵此开展循环水系统的稳态、瞬态计算是非常必要的。流量扬程、重要节点的压力数据。通过循环水系统的稳态、瞬态研究,应能达到以3.3瞬态工况.下几个目的:①计算系统在瞬态工况下可产生的水3.3.1启泵锤压力,提出缓解水锤效应的措施;②根据选定的缓参数组合:A+B +C +手动排气阀。工况说明:解水锤效应的措施,计算系统在运行过程中出现的循环水泵启动工况下,虹吸阀不参与动作,系统中仅最大水锤压力,为循环水管道和凝汽器的本体结构有手动排气阀参与排气,模拟泵流量、泵扬程、节点设计提供依据;③为虹吸破坏阀的选择(数量、流通压力、凝汽器内水位和气体体积等随启泵时间的变面积、开阀时间等)提供依据;④为循环水系统的逻化过程。计算目的:模拟计算系统从启动到建立稳辑控制提供依据,作为编制系统运行程序的输人。态运行的时间,作为指导系统调试、运行的依据,此本研究重在分析循环水系统需要开展稳态、瞬态研工况通常不会产生难以接受的水锤现象。主要输究的各种计算工况,而各工况的具体计算方法可以出:泵流量、泵扬程、节点压力、凝汽器内水位和气体通过瞬态计算软件来模拟,如Flowmaster软件"。体积等随启泵时间的变化曲线。计算所需的资料:循环水泵循环水进/排水管3.3.2停泵道凝汽器、排水虹吸井等布置资料;凝汽器冷却水参数组合:A +B +C+D + E。工况说明:循环管束长度、管径、管材、水阻资料;循环水泵特性曲线水泵停泵工况下,虹吸阀参与动作,系统手动排气阀(4个象限) ;循环水泵/齿轮箱(如有)/电机等转动不参与动作,此工况下,为减少计算量,通过试算,可惯量资料;循环水泵允许的最大反转速度;对系统最以选取A B、C中最不利的部分参数组合代人模拟大水锤压力的限制性要求;循环水系统水力计算书计算,虹吸阀的流通面积及开阀时间是最重要的参(系统各部件水阻的资料) ;海水潮位数据,等等。数,流通面积太小、开阀时间过长都将导致系统大的3计算工况水锤或负压水体汽化。计算目的:模拟计算系统从3.1计算参数稳态运行到停机的过程,观察泵正/反转流量、泵正/核电厂循环水系统应在下述参数中进行合理组反转速、节点压力等参数,复核泵的设计可否承受最合、开展计算。①参数A:海水潮位。至少选取百年大反转转速,作为泵采购的依据;如虹吸阀选取不一遇低潮位、 平均(低)潮位、百年- -遇高潮位,必要当,此工况可能会产生大的水锤现象,通过调整虹吸时可以选取千年一遇高潮位,分别开展计算。②参阀参数通常可以缓解。主要输出:泵流量、泵扬程、数B:循环水管道的布置方案。通常情况下,每台循节点压力等随停泵时间的变化曲线。环水泵对应的管道布置是不同的,管道长度、标高各3.3.3失电后停泵6s 内重启泵.不相同,要挑选最不利的管线开展计算[2]。③参数参数组合:A+B+C+D+E.C:循环水管道凝汽器管束的脏污状态。按照完全工况说明:此工况为循环水系统最差的- -种工清洁、50%脏污、100%脏污(通过糙率n来体现)分况,主要考虑到因为某种意外循环水泵短时失电,而别开展计算。④参数D:虹吸破坏阀的流通面积。如果直接跳闸,将导致机组随之降功率或者停堆,而虹吸破坏阀可选用气动隔膜阀,按照不同的口径如机组再次恢复满功率运行需要相当长的时间,对核DN100、DN150、DN200(转换成流通面积)等分别开电厂的安全稳定运行非常不利。因此,考虑到混凝展试算。⑤参数E:虹吸破坏阀的开阀时间。可以，土蜗壳泵组的转动惯量足够大,即使短时失电,此时在0.4~2 s之间分别试算。依靠泵组的惯性仍可:I向凝海跟每时供水,还可以中国煤化I3.2稳态工况 .参数组合:A+ B +C。工况说明:系统稳态运行维持凝汽器的1HCNMH(并无立即跳闸的必要通常.JMONNM通常认为,在.●97●