核電廠(chǎng)核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)流量整定

田崇喜

【摘 要】核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是核電站重要的一回路輔助系統(tǒng)。本文介紹實(shí)際調(diào)試過(guò)程中流量預(yù)整定試驗(yàn)的原理和方法，希望對(duì)相關(guān)人員有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】設(shè)備冷卻水系統(tǒng);流量預(yù)整定試驗(yàn);孔板

中圖分類(lèi)號(hào)： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）04-0283-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.110

Flow setting of nuclear island equipment cooling water system in nuclear power plant

TIAN Chong-xi

（CNNC Nuclear Power Operation and Management Co.，Ltd.，Zhejiang Haiyan 314300，China）

【Abstract】The nuclear island equipment cooling water system is an important primary auxiliary system in nuclear power plant. This paper introduces the principle and method of flow pre-setting experiment in the actual debugging process， and hopes to have reference to relevant personnel.

【Key words】Equipment cooling water system; Flow Pre-Operational Test; Orifice

0 前言

核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)與核安全相關(guān)的系統(tǒng)。它的主要功能是：（1）冷卻各種核島熱交換器;（2）經(jīng)過(guò)由安全廠(chǎng)用水系統(tǒng)冷卻的熱交換器將熱負(fù)荷傳遞至最終熱阱——海水;（3）在核島熱交換器和海水之間形成屏障，防止放射性流體不可控制地釋放到海水中，避免每個(gè)核島熱交換器由于海水冷卻而產(chǎn)生腐蝕污垢等問(wèn)題。它的安全功能體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1）在正常運(yùn)行和事故工況下與安全廠(chǎng)用水系統(tǒng)一起，把熱量從重要的與安全有關(guān)的房間、系統(tǒng)和設(shè)備傳遞到最終熱阱——海水;

2）當(dāng)被冷卻的熱交換器可能受污染時(shí)，防止放射性流體不可控制地釋放到海水中。[1]

1 核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和調(diào)試試驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)介

核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的安全系列，一個(gè)公用環(huán)路，這個(gè)公用環(huán)路可由兩列安全系列中的任一系列供水，在兩個(gè)機(jī)組之間還有設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的公共部分。

核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的布置根據(jù)用戶(hù)分布情況，采用“母管—分支—母管”的布局。每個(gè)設(shè)冷水用戶(hù)單獨(dú)對(duì)應(yīng)一條分支管線(xiàn)，所有分支管線(xiàn)集中到供水和回水母管上。

核電站的調(diào)試是整個(gè)工程建設(shè)四大階段（核電站設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建造安裝和調(diào)試）之一，是電站投入正式商業(yè)運(yùn)行前的最后一個(gè)重要階段，是在整個(gè)核電站建造完成后，使安裝好的系統(tǒng)和部件運(yùn)轉(zhuǎn)，并驗(yàn)證其性能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和有關(guān)安全、運(yùn)行準(zhǔn)則的過(guò)程。核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試的目的是驗(yàn)證設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝、系統(tǒng)功能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范書(shū)要求，為后續(xù)的裝料、臨界、功率運(yùn)行做好準(zhǔn)備。該系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是為用戶(hù)提供流量和溫度合適的冷卻水。其主要通過(guò)三個(gè)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證此功能：泵性能試驗(yàn)、流量預(yù)調(diào)整試驗(yàn)和熱交換器性能試驗(yàn)。泵性能試驗(yàn)用于驗(yàn)證泵能夠?yàn)檎麄€(gè)管路提供充足的總流量和壓頭;流量預(yù)整定試驗(yàn)在泵性能試驗(yàn)之后，在總流量滿(mǎn)足的前提下通過(guò)對(duì)孔板的調(diào)節(jié)，使分配到各個(gè)用戶(hù)的流量都滿(mǎn)足要求。流量的預(yù)整定有三種形式：通過(guò)節(jié)流孔板預(yù)調(diào)整、通過(guò)蝶式調(diào)節(jié)閥預(yù)調(diào)整及核取樣系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)流量檢查。因此，通過(guò)對(duì)核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)流量的預(yù)調(diào)整可以達(dá)到以下目的：1）預(yù)調(diào)系統(tǒng)冷卻水流量;2）檢查與其它系統(tǒng)相關(guān)的流量報(bào)警。

2 流量預(yù)整定試驗(yàn)分析

由于系統(tǒng)采用“母管—分支—母管”的布局，各用戶(hù)之間為并聯(lián)關(guān)系。單純依靠各支管管徑的粗細(xì)只能保證一個(gè)大概的流量范圍，要想精確地分配流量，就需依靠各支管上的孔板或調(diào)節(jié)閥。那么系統(tǒng)是如何通過(guò)孔板來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)流量的呢？

2.1 孔板調(diào)節(jié)流量的原理

此種方法是通過(guò)節(jié)流孔板的形阻壓降來(lái)整定流過(guò)的設(shè)冷水流量。公式如下：

2.2 流量預(yù)整定試驗(yàn)原因

因?yàn)榭装逶谠O(shè)計(jì)時(shí)，輸入的管路中其它設(shè)備的阻尼系數(shù)為設(shè)計(jì)預(yù)估值，與這些設(shè)備的實(shí)際阻尼系數(shù)往往不一致。這就需要通過(guò)流量預(yù)整定試驗(yàn)測(cè)出管路實(shí)際的體積流量和總壓降，然后重新修正孔板的孔徑。

流量預(yù)整定試驗(yàn)即是通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流孔板的孔徑和調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，確保在各種模式下各個(gè)用戶(hù)都能獲得合適的冷卻水流量。單個(gè)用戶(hù)的流量調(diào)節(jié)相對(duì)簡(jiǎn)單，本試驗(yàn)的難點(diǎn)是對(duì)整個(gè)管網(wǎng)調(diào)節(jié)時(shí)各用戶(hù)之間的流量會(huì)相互干擾，一個(gè)用戶(hù)的流量變化了，其余用戶(hù)的流量也會(huì)跟著變化。

2.3 流量預(yù)整定的試驗(yàn)方法

流量預(yù)整定首先只對(duì)通過(guò)系統(tǒng)最大用戶(hù)安全殼噴淋熱交換器的冷卻流量進(jìn)行預(yù)整定，然后通過(guò)與安全殼噴淋熱交換器并聯(lián)來(lái)預(yù)調(diào)整其他每個(gè)熱交換器的流量。要整定的流量是預(yù)先確定的，以便能在設(shè)冷系統(tǒng)正常運(yùn)行工況下提供足夠的流量，同時(shí)應(yīng)將流量盡可能整定到額定值。

流量預(yù)整定試驗(yàn)可分三階段進(jìn)行：

（1）進(jìn)行A系列熱交換器的流量預(yù)整定（然后進(jìn)行B系列熱交換器的流量預(yù)整定）;

（2）進(jìn)行兩個(gè)系列共用熱交換器的流量預(yù)整定;

（3）進(jìn)行兩個(gè)堆共用熱交換器的流量預(yù)整定。

試驗(yàn)中可通過(guò)調(diào)節(jié)閥、孔板或者串聯(lián)安裝的孔板和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)用戶(hù)流量。

在流量預(yù)整定試驗(yàn)中，孔板所在流道的閥門(mén)可能未全開(kāi)，會(huì)有一定的節(jié)流作用，導(dǎo)致此流道流量減小。若某一流道流量過(guò)小，執(zhí)行人員應(yīng)首先對(duì)此因素進(jìn)行排查。同時(shí)，其他流道對(duì)某一特定流道也可能存在干擾，用戶(hù)流量不滿(mǎn)足要求可能是由于其它某一用戶(hù)流量偏差過(guò)大的干擾造成的，尤其是小流量用戶(hù)受大流量用戶(hù)的影響很大。此時(shí)可先將大流量用戶(hù)的流量調(diào)整到合適范圍內(nèi)，消除大流量用戶(hù)的干擾對(duì)本用戶(hù)的干擾，再根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。

在排除以上兩個(gè)因素后，若該孔板所在的流道流量還是不能滿(mǎn)足要求，那就需要重新加工該孔板，應(yīng)該是該孔板的孔徑不適用于此流道，孔徑不符合要求也分兩方面的原因：

（1）制造原因：即加工的孔板的孔徑與設(shè)計(jì)值不符，偏大或偏小都會(huì)導(dǎo)致流量不滿(mǎn)足要求，此時(shí)需對(duì)孔板重新加工。

（2）設(shè)計(jì)原因：即孔板本身設(shè)計(jì)的孔徑就不能適應(yīng)此流道，在此孔徑下達(dá)不到要求的流量。排除其他因素后若流量仍過(guò)大，需更換孔徑小的孔板，若流量小于額定值，則需對(duì)孔板進(jìn)行擴(kuò)孔。

由于設(shè)備冷卻水泵本身有最小流量限制，而有些用戶(hù)的流量很小，因此在做流量預(yù)整定試驗(yàn)時(shí)不可能讓每個(gè)用戶(hù)都單獨(dú)運(yùn)行。我們可以先將安全殼噴淋系統(tǒng)熱交換器這個(gè)大流量用戶(hù)調(diào)整到理想值，然后讓其它用戶(hù)挨個(gè)與其一起運(yùn)行，每將一個(gè)用戶(hù)調(diào)整到理想值，則將其隔離。然后再投入下一個(gè)用戶(hù)，將其調(diào)整好之后，再隔離，再投下一個(gè)用戶(hù)，直到所有用戶(hù)都調(diào)整到理想值為止。

2.4 流量預(yù)整定試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)防措施

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)所有用戶(hù)中除非再生下泄熱交換器通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量外，其余均通過(guò)節(jié)流孔板進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果不滿(mǎn)足時(shí)，往往需要對(duì)孔板孔徑進(jìn)行調(diào)整，而孔徑的微小變化，對(duì)流量影響很大，往往很難一次就將孔板的孔徑調(diào)整好，并且為防止將孔徑調(diào)整過(guò)大而報(bào)廢掉，開(kāi)始時(shí)往往擴(kuò)的比較保守，但是孔徑的反復(fù)調(diào)整加工耗時(shí)很長(zhǎng)。另外擴(kuò)孔時(shí)候需要經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)部分隔離并疏水，往往時(shí)間較長(zhǎng)，完成后還需重新沖水排氣后才能投運(yùn)。

同時(shí)，在進(jìn)行流量預(yù)整定試驗(yàn)時(shí)，要防止跑水，注意檢查各個(gè)管道上的孔板已經(jīng)安裝到位并且要注意孔板安裝有流向要求，方向不對(duì)亦無(wú)法達(dá)到流量調(diào)整要求。并且用戶(hù)流量調(diào)整到位后還要注意將流量調(diào)節(jié)閥定位鎖定。

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)用戶(hù)較多，調(diào)試期間很難做到所有的用戶(hù)一起參與調(diào)試，為了避免某些用戶(hù)狀態(tài)未到位而影響到調(diào)試進(jìn)程，流量預(yù)整定試驗(yàn)分成幾個(gè)階段執(zhí)行，這樣就能確保調(diào)試的順利完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)核電廠(chǎng)核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)調(diào)試中難度最大的流量預(yù)整定試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，針對(duì)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，分析了試驗(yàn)過(guò)程中存在的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，提高了試驗(yàn)完成質(zhì)量，節(jié)省相應(yīng)的時(shí)間。本系統(tǒng)為核島其他系統(tǒng)設(shè)備提供冷卻水，該系統(tǒng)調(diào)試的順利推進(jìn)可以為其他核島重要系統(tǒng)調(diào)試的開(kāi)展提供保證。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《設(shè)備冷卻水系統(tǒng)手冊(cè)》中國(guó)核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院 2008年2月.