岭澳核电站二期工程循环水泵选型分析

第21卷第11期广东电力Vol. 21 No. 112008年11月GUANGDONG FLECTRIC POWERNov. 2008文章编号:007-290202080)1-0025-04岭澳核电站二期工程循环水泵选型分析陈坤'，范如君2(1. 中广核工程有限公司，广东深圳518214; 2. 广东水利电力职业技术学院，广州510635)摘要:近年来，混凝土蜗壳泵开始在我国得到应用，鉴于目前我国相关领域应用经验不多的情况，以岭澳核电站二期工程循环水莱的选型经验为基础，对立式金属混流泵和混凝土蜗壳泵的性能结构、方案选择和泵房布置等方面进行比较，分析了不同方案的特点以及岭澳核电站二期工程循环水系统采用混凝土蜗壳泵一机两泵方案的主要原因。关键词:循环水系统;岭澳核电站;金属混流泵;混凝土蜗壳泵;选型分析中图分类号: TM623文献标志码: 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循环水泵是循环水系统的重要设备，其主要功站循环水系统中得到广泛的应用。根据不同的叶轮能是向冷凝器提供冷却水，保证汽轮机排汽在凝汽形状可将叶片泵分为离心泵、轴流泵和混流泵，它器中不断凝结，使凝汽器达到并维持所需要的真空们的适用范围如图1所示。度。循环水泵选型及方案配置是否合理将直接影响火电站循环水流量比较大，600 MW机组循环整个机组的热经济性和安全性。水量在20m2/s以上，1000MW机组循环水量在随着单机容量的增大、蒸汽参数的提高，凝汽40 m'/s以上。核电站通常有更大的单机容量和循器所需要的冷却水量相应增加，水泵流量也越来越环水量，如岭澳核电站-期工程(简称岭澳- -期)每大。混凝土蜗壳泵单机流量大，水力性能佳，防腐台机组所需循环水量约扬程ht性能好，可靠性高，系统简单,维护量少，运行业为45 m'/s, 岭澳核电.绩良好，因而受到国内核电行业的青睐。站二期工程(简称岭澳1循环水系统常用泵型及其特点中国煤化工离心泵叶片式水泵效率高，流量、扬程范围宽，在电环水YHCNMHG-轴流泵电站流量q收稿日期: 20080410在15~20 m。根据其圈1水泵型谱图26广东电力第21卷流量、扬程特点，电站循环水泵常采用混流泵或低展受到极大的限制，国内无经验积累，相关领域几速离心泵。离心泵与混流泵性能曲线如图2所示。乎是一片白。近年来随着核电事业的发展，混凝土蜗壳泵开始在我国得到应用。由于国内厂家没有48r9-90该泵的设计制造经验，所需泵型不得不向国外采购，这在一定程度上限制了我国核电自主化的进程。2|q-h下面结合岭澳二期及其它核电循环水泵选型经24-t 60005 500验，对金属混流泵和混凝土蜗壳泵的性能、结构和16q-P5000泵房布置等方面进行比较，对两类泵型所对应的方案特点进行分析并给出推荐意见。岭澳二期每台汽轮机组所需冷却循环水总流量为64 m2/s，所需扬流量q/(m'51)程为16 m。(a)离心泵2.1水泵台数的选择在满足一定流量的前提下，水泵台数较少时便30q-n90号于维护管理，相应的水泵口径大，效率较高，占地80面积小，因此水泵台数不宜太多。根据岭澳二期的2流量特点，初步拟定以下三种方案:一机两泵方案18Hs00.(即一台汽轮机组配两台循环水泵)、- -机三泵方案141000和一机四泵方案。10适用于岭澳二期的泵型有离心泵和混流泵。混凝土蜗壳泵的进、出水流道均由混凝土现场浇筑而6十23456卞成，它既可采用离心式叶轮又可采用混流式叶轮，(b)混流泵流量、扬程范围宽，在核电和大型供排水工程中应用广泛。金属混流泵在常规火电站中有着广泛的使围2离心泵与 混流泵性能曲线用业绩。下面简要分析分别采用金属混流泵和混凝从图2可以看出，离心泵与混流泵的主要性能土蜗壳泵时，岭澳二期循环水系统循环水泵的合理差别表现在以下几个方面:配置方案。a)离心泵起动功率低，其q- P曲线沿流量2.1.1金属混流泵方案方向上升;混流泵起动功率高，其q- P曲线沿流采用一机两泵方案时，单泵流量32 m'/s,水量方向下降。泵扬程16m。该方案中循环水泵分别向凝汽器的b)离心泵的q-h曲线均匀下降，无拐点;两个半室单独供水。本方案单泵流量过大，对淹没混流泵的q- h曲线有拐点。深度和进水池宽度、长度、进水流态提出了很高的c)离心泵有较好的抗汽蚀性能，但不能调叶要求，如果进水池流态不理想，很容易出现汽蚀和片;混流泵(或轴流泵)具有叶片可调的优点，但抗振动。并且单泵质量较大，需要采用双基础;水泵.汽蚀性能稍差。轴推力非常大，对电机要求很高;国内外没有这类大流量水泵的供货业绩和使用经验。因此，-机两2电站循环水泵配置方案的选择泵方案存在一-定的风险。大型火力发电站和核电站的循环水量比较大，采用一机三泵方案时，单泵流量21 m2/s,扬循环水泵常采用金属混流泵或混凝土蜗壳泵(离心程16m。该方案中循环水泵要向凝汽器的两个半式叶片或混流式叶片)，混凝土蜗壳泵和立式金属:工将3台泵的流量均混流泵在单泵流量、流道形式、防腐性能、轴向受匀分H中国煤化工F虑检修隔离的需力、土建结构和泵房布置等方面有较大的差异。混.要，CNMHG,单泵流量偏大，凝土蜗壳泵在国内的市场非常有限，长期以来其发对淹没深度及进水池流态有较高的要求;水泵较第11期陈坤等:岭澳核电站二期工程循环水泵选型分析27重，水推力大,需要采用双基础布置。统计资料表混凝土蜗壳泵时，一机两泵方案是最佳方案。明，一机三泵方案初期投资比-机两泵和-一机四泵2.2水泵结构形 式的选择方案低，但其管路联接复杂，系统可靠性低，单泵卧式泵通常安装在最高水位下(或根据必须汽流量偏大，使用业绩不够丰富。蚀余量确定)，其特点是安装维护容易，机组造价采用一机四泵方案时，单泵流量16 m'/s,扬便宜，泵房高度小;缺点是泵房面积大，泵室通常程16m。该方案中循环水泵两两并联后分别向凝需要设计成干室，通风散热条件差，需要考虑防汽器的两个半室单独供水。-机四泵方案中单泵流洪、防潮。量小，这类泵型有广泛的供货业绩和丰富的使用经立式泵叶轮通常布置在最低水位以下，电机布验;水泵淹没深度小，进水池宽度小;水泵较轻，置在最高水位以上，土建结构复杂，安装维护复水推力小，可以采用单基础布置，简化了土建结杂;优点是泵房占地面积小，电机层高程较高，通构，便于安装检修。一机四泵方案占地面积比一机风条件好。两泵和一机三泵方案略大。核电站厂房布置紧凑，泵房占地面积不宜太一机四泵方案在常规火电和核电工程有成熟的大，进水流道不宜太宽，因此采用立式水泵有利于使用业绩，有丰富的设计经验可供借鉴，因此采用厂房布置。金属混流泵时，一机四泵方案是推荐方案。3泵型结构及泵房结构比较2.1.2混凝土蜗壳泵方案混凝土蜗壳泵的结构形式完全不同于立式金属立式金属混流泵与混凝土蜗壳泵在流道形式、泵，主要体现在进水流道、出水流道、受力方式以土建结构及轴向受力等方面有很大的差别，这些差及相应的土建结构等方面。一机三泵方案中要将3别不仅体现在泵型结构上，同时也体现在泵房结构台泵的流量均匀分配给凝汽器两个半室，其管路复上。二者典型泵房剖面图如图3所示。杂，降低了系统的可靠性，因此暂不考虑- -机三泵方案。以下简要分析采用混凝土蜗壳泵时一机两泵方案和一机四泵方案的特点。采用- -机两泵方案时，单泵流量32 m'/s，扬程16 m。该方案中每台泵向凝汽器的两个半室单独供水，无需设置阀门，供水系统为简单可靠的无阀系统。由于所采用的肘形进水流道及蜗壳出水流道有良好的整流作用，从而减小了水泵的淹没深度，保证了良好的出水流态，水泵效率高;水泵的重力及水推力无需电机承担，减轻了电机推力轴承(a)混凝上蜗壳泵(b)金属混流泵的负荷。大亚湾核电站、岭澳一期和欧洲大多数核圈3立式金 属混流泵与混凝土蜗壳泵典型泵房剖面图电站均采用一机两泵方案，其运行业绩非常出色。采用一机四泵方案时，单泵流量16 m'/s，扬立式金属混流泵常采用喇叭口进水，进水流态程16m。一机四泵方案单泵流量小，水泵淹没深较肘形进水流道差;混流泵抗汽蚀性能比离心泵度小;水泵台数多，占地面积大; 4台泵向凝汽器差，通常需要较大的淹没深度;水泵重量及水推力两个半室供水，需要将水泵两两并联，管路系统必均需电机承担;大流量、高扬程的水泵对电机提出需设置阀门。较高的要求。一机四泵方案初期投资比一机两泵方案高，且混凝土蜗壳泵采用有整流作用的肘形进水流施工周期长，维护成本高。大亚湾核电站、岭澳一道， 流态较好.所雲海沿深唐小;由于采用了蜗壳期都是采用一机两泵配置，在设计、采购管理、施出水中国煤化工轮也可采用混流式工安装、运行维护等方面均积累了成熟的经验。一叶轮。YHC N MH凝土蜗壳泵实际上机两泵方案为无阀系统，系统可靠性高。因此采用就是离心泵，它具有启动功率小、抗汽蚀性能强、28广东电力第21卷q- h曲线均匀无拐点等优点;当采用混流式叶片差，后期维护工作量大;水泵台数多，占地面积时，它具有混流泵的特点。水泵重量及水推力不需大;管路中设置有阀门，增加了故障发生概率。要电机承担，减小了电机轴承受力。由于混凝土蜗混凝土蜗壳泵的一机两泵方案在设计、管理、壳泵进、出水流道由混凝土构成，抗腐蚀性能非常采购和运行维护等方面有丰富的经验。混凝土蜗壳好，因此在以海水作为冷却介质的电站中得到了较泵的可靠性高，其不可用率仅为0.02%，能充分为广泛的应用。保证机组长期安全、稳定运行。鉴于核电厂单机容量大，可靠性要求高，岭澳二期在充分借鉴国内核4循环水 系统方案分析电循环水泵运行经验的基础上，选用了混凝土蜗壳综上所述，循环水系统可采用金属混流泵和混泵的一机两泵配置方案，确保机组长期、安全、稳凝土蜗壳泵，相应的有一机四泵方案(金属混流泵)定运行。和一机两泵方案(混凝土蜗壳泵)，如果都采用进口参考文献:水泵，两者的初期投资接近。技术上这两套方案均[1]姜乃昌，水泵及水泵站[M].北京:中国建筑工业出版可行，但又各具特色:社，2006.a)采用混凝土蜗壳泵的一机两泵方案，管路[2]皮积瑞.农田水利与泵站工程[M].北京:中国水利水电出版无阀门，系统简单、可靠;泵的水力性能好，防腐社，1993.性能出色。但设备不易国产化;土建与机电接口[3]丘传忻.泵站[M].北京:中国水利水电出版社，2004.多，施工周期长;设备需要国外采购，费用高。b)采用金属混流泵的一-机四泵方案，水泵流量和电机功率小，设备易于国产化;水泵台数多，作者简介:陈坤(1973-)，男，湖北大悟人。机械工程师，工学调度灵活;土建结构简单，且机电与土建接口少，硕士，从事流体工程及控制研究工作。E-mail: ckmaser安装简单。其缺点是设备金属部件多，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页)个或少数几个振荡模式强相关，因而可根据相关因喪7 IEEE 36节点系统各PSS配置策略下的阻尼比%子矩阵，先把系统分成若干子块，各子块独立设计G1. G8 GI、 G3. G7.PSS，或对各机作单机无穷大等值后，独立设计振荡模式未加PSS G1 加PSS加PSS G8 加PSSPSS,然后在全系统中校验。本地模式13.803.893.7926. 46多机系统PSS配置是一个尚在进一步研究中本地模式26.296.376.7022. 07的课题，尤其对PSS的设计及其参数的选择，在本地模式35. 645.6319.0727.97本文中只就K.变化带来的影响有所探讨，还应当本地模式411.7211.71 11.7129.05在此领域作深人的比较、分析和研究。本地模式54.754.968.6712. 76参考文献: .区城间模式6 1. 09.5. 416.7712. 11[1]倪以信，陈寿孙，张宝霖。动态电力系统的理论和分析[M].b)强相关机组分析结果表明，现有PSS配置北京:清华大学出版社，2002.情况以各模式的强相关机组为基础依据，若不为强[2]于霞.综合智能型电力系统稳定器的研究[].电网技术，2000， 24(9); 14-17.相关机组，则可控性和可观性都不佳，引人PSS[3]魏伟.交直流并联系统稳定器与附加控制器协调控制设计[J].难以发挥作用。广东电力，2007, 20(8); 23- 26, 46.c)系统潮流计算结果不同，同一PSS加在同[4]昆德，电力系统稳定与控制[M].北京:中国电力出版一位置上，产生的效果也不同。因此，PSS 与系统社，2001.的协调配置需要随系统各种状态变化而变换。中国煤化工d)一般情况下，一个振荡模式常与一台发电作者简fYH电气工程助教，工学项士CNMHG汉及城市电网安全方机或少数几台发电机强相关，而某一台机组只与一面的研究工作。 Email; nancy@cgu odou cn,