某核電廠1&2回路絕熱損失測量

摘要：核電廠1&2回路是提供蒸汽輪機的蒸汽動力源的重要通道，內(nèi)部介質(zhì)溫度超過300℃，主設(shè)備、主管道、主蒸汽管道是核島保溫最不利部位，對其熱保溫表面溫度和熱損失的測量，是驗證保溫質(zhì)量是否符合技術(shù)要求的重要手段。測量工作在熱態(tài)功能試驗窗口進行，通過與主控室共享實時介質(zhì)溫度、壓力數(shù)據(jù)，同時實地測量熱損失通量、絕熱表面溫度和環(huán)境溫度，通過計算判斷測溫點熱損失是否在允許范圍。

關(guān)鍵詞：熱損失;測量;溫度

1.目的

工藝絕熱工程安裝檢查只能從外觀和制作、安裝工藝層面判斷絕熱施工質(zhì)量，但功能性質(zhì)量如何，安裝階段無法判斷。為了驗證絕熱工程安裝完工后是否符合絕熱效率功能性質(zhì)量，需要在符合運行工況的熱態(tài)功能試驗期間，對核島部分熱保其它溫部位進行表面溫度和熱損失的測量。

該文章為后續(xù)核電廠絕熱效果評價提供一種方法參考。

2.名詞解釋

熱態(tài)功能試驗

利用主冷卻劑泵和穩(wěn)壓器將核蒸汽供應相關(guān)系統(tǒng)升溫升壓，在從冷態(tài)到熱態(tài)停堆狀態(tài)的整個溫度和壓力范圍內(nèi)驗證有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的功能響應、耐久性和安全性，以保證它們能按設(shè)計要求運行所進行的工作。

3.測量范圍和部位

3.1?檢查內(nèi)容：

保溫表面溫度的測量是驗證無熱橋或保溫層無缺失;

損失通量的測量。

3.2?檢查部位：

主蒸汽系統(tǒng);

反應堆主系統(tǒng)部分的輔助系統(tǒng);

主回路管道和設(shè)備（不包括反應堆容器）。

（共39個測量點，業(yè)主或設(shè)計方指定）

3.3?測量點部位原則要求：

測量點應在現(xiàn)場進行勘察以確定正常測量區(qū)域和特殊測量區(qū)域;

保溫支撐環(huán)產(chǎn)生的熱橋造成表面溫度有時超過60℃的區(qū)域應被視為特殊區(qū)域;

區(qū)域一旦確定，應在最熱點進行測量;

在測量點準備工作中，為避免測量時諸如不可達等突發(fā)不利狀況，應適當設(shè)置備用測量點并納入統(tǒng)一規(guī)劃。

業(yè)主方或設(shè)計方提出測量需求部位和數(shù)量要求，如某核電廠提出進行隨機檢查的最少測量點數(shù)目39個：

3.3.1?主蒸汽系統(tǒng)管道6個測量點

標高+20m垂直截面上有2個;

標高+16m水平截面上有4個（其中2個在管道上表面，2個在管道下表面）。

3.3.2?輔助系統(tǒng)管道（RCP系統(tǒng)）4個測量點

2個在永久保溫上;

2個在可拆卸保溫上。

3.3.3?蒸汽發(fā)生器每臺4個共12個測量點

1個在上封頭;

2個在二次側(cè)筒體保溫上（1個在永久保溫，1個在可拆卸保溫）;

1個在一次側(cè)可拆卸保溫上。

3.3.4?穩(wěn)壓器3個測量點

1個在上封頭;

2個在筒體上（1個在永久保溫，1個在可拆卸保溫）。

3.3.5?主回路9個測量點

每個環(huán)路上有3個測量點，即每個段上各有1個測量點。

3.3.6?波動管2個測量點

1個在永久保溫上;

1個在可拆卸保溫上。

3.3.7?主泵殼每臺1個共3個測量點

在上述文字描述的基礎(chǔ)上，為了使測量點位置在實測方案文件描繪體現(xiàn)得更清晰，可引入圖形表述。例如主泵殼測量點圖形表述和主管道測量點圖形表述：

4.測量方法

進行測量前，從主控制室監(jiān)測一回路系統(tǒng)溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)（在±5℃內(nèi)波動），且輔助系統(tǒng)溫度達到所要求的值。穩(wěn)定狀態(tài)即試驗進程處于熱態(tài)功能試驗P/T曲線穩(wěn)壓平臺狀態(tài)下進行。

4.1?主要用到的幾個公式：

裸管直徑?d：mm;

保溫厚度?e：mm;

外徑膨脹長度?D：m;

期望的內(nèi)部溫度?Tfo：℃;

期望的環(huán)境溫度?Tao：℃;

保證的熱損失值?Qg：W/m?or?W/m2;

記錄時間?hh：mm：ss

流體實際溫度?Tf：℃;

環(huán)境溫度?Ta：℃;

保溫表面溫度?℃;

每米實際熱損失值?Qp：W/m;

每平方米實際熱損失值?Qs：W/m2;

（其中d、e、D、Tfo、Tao、Qg為設(shè)計指定工況數(shù)據(jù)，其余為實測數(shù)據(jù)）

4.2測量的重點在于Qs

Qs實測是在熱態(tài)功能試驗期間進行，部分測量環(huán)境溫度甚至達到45℃，且處于高噪聲、高震動、高清潔度環(huán)境。測量操作的核心要求就是要“準而快”。

QS測量點已繪制測量點圖，并提前實地在測量物體上標記出測量位置

計算公式預代入計算

當達到熱平衡時，才能進行第一次測量。按大致均勻的一分鐘時間間隔，進行一組至少5次的測量讀數(shù)。記錄下的測試值應為幾組測量值的算術(shù)平均值。

4.3?流體實際溫度Tf的讀取源

管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)溫度，通過測量點附近的溫度或壓力探頭數(shù)據(jù)讀取或計算。探頭數(shù)據(jù)在主控室大屏實時顯示，熱損失測量人員通過對講機或島內(nèi)電話與操控員實時取得溫壓數(shù)據(jù)并記錄。

測量點與探頭的對應關(guān)系，通過系統(tǒng)流程圖，就近選取與測量點流體參數(shù)相近處的探頭。在測量實施之前，應與主控室核實探頭信息，保證測量點探頭與主控室大屏探頭數(shù)據(jù)選取的對應關(guān)系準確性。首選測溫探頭，若無合適的測溫探頭可使用就近壓力探頭讀取壓力數(shù)據(jù)后換算成溫度。一般可以通過焓熵計算軟件選取飽和狀態(tài)進行換算（見圖4.1，表4.1）。

4.4?設(shè)計指定Qg值的單位換算

若測量點分布在設(shè)備上，則該測量點設(shè)計指定的保證熱損失值Qg單位為W/m2，如測量點分布在管道上，則該測量點設(shè)計指定的保證熱損失值Qg單位為W/m，數(shù)據(jù)有設(shè)計預設(shè)給定。由于現(xiàn)場實測，熱流計測量以㎡計熱能散失，所以當于管道測量點時，需將㎡計熱能散失換算為m計熱能散失，即Qs和Qp換算。以便為計算偏離保證條件△%統(tǒng)一單位。至于熱損失所在區(qū)域包含半可拆卸金屬盒的點時，其保證值要比永久保溫的熱損失保證值提高20%，此種情況在設(shè)計指定損失值時已考慮到。

4.5?參數(shù)溫度的測量

環(huán)境溫度Ta的測量，取距離熱流計1米處環(huán)境同時讀數(shù)。

保溫表面溫度的測量，在環(huán)境溫度為40℃的情況下，設(shè)備允許表面溫度為60℃，采用點溫計。有時，在可拆卸保溫盒或保溫附件部位，被保溫的設(shè)備表面溫度會局部超高，但是這種局部溫度超高不應引起土建的溫度高于70℃。

4.6?偏離保證條件△%的判斷

測量、換算和計算的最終目標就是對△%的判斷。對于測量值結(jié)果，15%的公差（15%標準偏差）為可接受，任何大于15%的正偏差都表示測量結(jié)果不可接受。

5.風險源及防護

5.1?熱位移測量

熱損失測量時間窗口同時在進行熱位移測量，熱位移測量需要在其測量點部位拆除絕熱形成裸露。該部位會影響周圍的環(huán)境溫度失真，同時也易造成人員接觸性燙傷，需要將裸露部分臨時恢復。

5.2?登高作業(yè)

穩(wěn)壓器、蒸發(fā)器等均有高處測量點，且多為格柵板平臺。測量工作需要多人配合，且攜帶工具資料也較多，人員跌落和工具墜落風險較高，同時維持廠房內(nèi)環(huán)境核清潔水平。

5.3?甲醛、熱輻射、表面燙傷

保溫層首次耐受運行高溫，產(chǎn)生甲醛等有害氣體彌撒在核反應堆廠房。廠房內(nèi)熱輻射炙烤中暑，金屬保溫外殼表面熱流計操作時的燙傷都是高風險源。進島實測前要經(jīng)過安全交的和培訓，攜帶甲醛測量儀，配備防護服，防毒面罩，防燙手套等，遵守運行隔離規(guī)則。

6.結(jié)論

熱損失測量結(jié)果滿足要求，標志著核電廠主回路絕熱工作的完成并符合交工條件，是保證熱能利用率和內(nèi)部環(huán)境溫度重要的一個環(huán)節(jié)?？偟恼f來，熱損失測量工作，既注重技能操作，更注重任務的組織。在該項工作開展前的組織策劃、培訓演練、溝通統(tǒng)一工作是整項工作耗用時間最多的環(huán)節(jié)。

該文章主要總結(jié)了熱損失測量的準備工作、測量方式和部位、計算方法和結(jié)論驗證，可為后續(xù)核電廠絕熱效果評價提供一種方法參考，以便從最終效果層面進一步驗證絕熱質(zhì)量是否達標。

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作者簡介：韋佳玲，女，中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司，工程師，本科，主要從事暖通技術(shù)管理工作。