核電廠高壓安注泵水力特性對全流量試驗的影響分析

肖書勇 章勇 孫慶 劉星

【摘 要】論文介紹了某核電廠CPR1000機組，高壓安注泵水力特性發(fā)生的明顯變化，通過定量計算其對全流量試驗結果的影響，提前制定干預方案，試驗中對閥門進行調(diào)整，并根據(jù)實際的測量儀表精度對驗收準則校正，最終使得試驗結果滿意。

【Abstract】This paper introduces the obvious change of hydraulic characteristics of high pressure injection pump of CPR1000 unit in a nuclear power plant. Through the quantitative calculation of its effect on the results of the full flow test， the intervention scheme is formulated in advance. The valve is adjusted in the test， and the acceptance criterion is corrected according to the accuracy of the actual measuring instrument. In the end， the test results are satisfactory.

【關鍵詞】核電廠；高壓安注泵；水力特性；全流量；驗收準則

【Keywords】 nuclear power plant； high-pressure injection pump；hydraulic characteristic； full flow； acceptance criteria

【中圖分類號】TM623 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）11-0157-02

1 高壓安注系統(tǒng)及RIS010試驗簡介

1.1 高壓安注系統(tǒng)簡介

如圖1所示，高壓安注系統(tǒng)主要由高壓安注泵（#1/#2/#3，其中#1泵為A列，#2/#3泵為B列，三臺泵并聯(lián)布置）、換料水貯存箱、硼水注入罐、硼水注入緩沖罐、硼水注入罐再循環(huán)泵及其相應管道、閥門和儀表組成[1]。

1.2 RIS010試驗簡介

RIS010試驗分為兩部分，一般按照順序執(zhí)行：

①A部分：直接注入冷管段，分別啟動3臺泵，從換料水貯存箱取水，通過硼水注入管后，通往三個環(huán)路冷管段，如有任一泵不滿足驗收準則（后附圖2虛線范圍內(nèi)），可通過#37/#38/#39閥門開度調(diào)節(jié)[2]。②B部分：同時注入冷管段和熱管段，分別啟動三臺泵，從換料水貯存箱取水，同時通往三個環(huán)路冷管段和對應環(huán)路熱管段；如有任一臺泵不滿足驗收準則，可通過#43/#44（A列）或#45/#55（B列）閥門開度調(diào)節(jié)。

2 #3泵新舊芯包水力特性差異對試驗結果的影響

2.1 #3泵新舊芯包水力特性差異

某核電廠換料大修，為處理#3泵運行振動高，更換了該泵。因為廠家改型，新芯包首級葉輪口環(huán)直徑由原來的120mm變?yōu)?37mm，導致全流量時揚程接近設計標準（730～810m）上限，超出現(xiàn)場#1/#2/#3泵逾50m。由于新舊泵水力特性的差異，需估算新泵RIS010試驗的結果，并確定是否滿足要求。

2.2 對試驗結果影響的定量計算

將離心泵Q-H特性曲線方程簡化為：

其中，為關死點量程，將新泵兩個已知點（Q、H）值代入（1）式中求得，a=-1.0139，b=-0.0413，H0=1，857.99[3]。

從換料水貯存箱液面到反應堆水池液面整個管路使用伯努利方程為：

其中，kl為管阻系數(shù)，P1為換料水貯存箱液面壓力，P2為反應堆水池液面壓力，ΔH為兩者高度差。根據(jù)上一輪大修試驗數(shù)據(jù)，代入（2）式，分別求得試驗A、B部分管阻系數(shù)，。

試驗時，P1≈P2，由（1）（2）式得關于（ΔH，Q）的等式方程

（b-kl）Q2+aQ+H0-ΔH=0 （3）

根據(jù)（3）式求得試驗A、B部分，在不同ΔH下的新泵流量QA，QB。上輪大修ΔH=3.86，#3泵試驗A部分流量143.5 m3/h，B部分流量135.7 m3/h；對新泵，ΔH=3.86時測算，試驗A部分流量145.97m3/h，B部分流量138.42 m3/h。

根據(jù)測算結果，并對照驗收準則：①試驗A部分：新泵流量較舊泵變大，略微超過曲線A虛線范圍；②試驗B部分：新泵流量較舊泵變大，如冷熱段比例不變或變化較小，試驗結果在驗收曲線范圍內(nèi)。

根據(jù)以上結論，制定試驗干預方案：①試驗A部分，調(diào)小冷管段入口閥門開度，預計調(diào)整流量為1～2m3/h；②上述調(diào)整后，執(zhí)行試驗B部分，#3泵結果預計在驗收準則內(nèi)；但上輪大修#2泵結果接近驗收準則虛線，如超出，則需調(diào)整對應閥門開度；③通過上述計算，認為新泵可滿足RIS010試驗要求。

3 RIS010試驗過程與結果

試驗執(zhí)行A部分，首先啟動#3泵，其流量148m3/h，超出驗收準則最大虛線，數(shù)次調(diào)小#37/#38/#39閥門開度，流量（145.5m3/h）仍超出。

其后，根據(jù)現(xiàn)場的流量計、變送器及采集板卡實際精度，均小于驗收準則虛線的計算精度，根據(jù)（4）式對驗收準則虛線校正

其中，ε1=0.706%，#403流量計精度；ε2=0.5%，流量變送器誤差；ε3=0.25%，采集板卡精度；Qmax=60m3/h，流量計量程。

根據(jù)曲線A，Q=145.5m3/h時，代入（4）式，可得ΔQ=2.1m3/h，較原虛線的誤差值（3m3/h）變小。根據(jù)校正后曲線A（圖2所示曲線），#3泵試驗結果在驗收準則內(nèi)，試驗結果滿意。

執(zhí)行試驗B部分，#1/#2/#3泵試驗結果均在驗收準則范圍，結果滿意。

4 結語

高壓安注泵首級葉輪換型，導致水力特性發(fā)生明顯變化，對全流量試驗造成顯著影響。利用離心泵Q-H特性曲線方程、伯努利方程定量計算泵水力特性變化的影響，由于泵出廠的試驗管路與電廠有差異，離心泵Q-H特性曲線方程進行了簡化，測算結果與實際試驗有一定差異，但仍為提前制定干預方案提供了重要參考。試驗中，通過調(diào)整閥門，根據(jù)實際測量儀表精度對驗收準則校正，最終新泵試驗結果滿意。

本文介紹了高壓安注泵水力特性變化對全流量試驗影響的定量計算，并提供了驗收曲線的校正方法，對后續(xù)同類試驗執(zhí)行具有指導意義。

【參考文獻】

【1】陳濟東.大亞灣核電站系統(tǒng)及運行[M].北京：原子能出版社，1995.

【2】葉 明，張燕曉.核電站高壓安注泵流量檢查試驗[J].硅谷 ，2011 （22）：28-29.

【3】田嘉猷.離心泵的QH特性曲線方程[J]. 建筑技術通訊：給水排水，1986 （2） ：38-41.