核電廠輔助蒸汽壓力變送器波動的影響說明

　    改進(jìn)型四環(huán)路壓水堆核電機(jī)組輔助蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)在某些情況下偶爾會出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定的情況。為了確定短時(shí)間壓力波動是否影響常規(guī)島用戶的正常運(yùn)行，文章對下游用戶的運(yùn)行特點(diǎn)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析。通過計(jì)算比較用戶與輔助蒸汽的換熱量，理論驗(yàn)證了當(dāng)常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力下降到非常小值 0.45MPa 時(shí)，也能夠滿足下游長期用戶的使用需求。

改進(jìn)型壓水堆機(jī)組（簡稱 CPR1000）的輔助蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（簡稱 STR）和電鍋爐系統(tǒng)（簡稱 XCA）是輔助蒸汽的生產(chǎn)者，生產(chǎn)出額定參數(shù)的飽和蒸汽提供給輔助蒸汽分配系統(tǒng)（簡稱 SVA）。在正常運(yùn)行時(shí) SVA 輔助蒸汽壓力穩(wěn)定，但是當(dāng)輔助蒸汽的生產(chǎn)者由 XCA 切換到 STR（或 STR 切換到 XCA），或者設(shè)備本身存在故障時(shí)，將導(dǎo)致產(chǎn)汽壓力不穩(wěn)定。

為了確定 SVA 蒸汽壓力波動期間是否滿足下游用戶的正常使用，需要確定輔助蒸汽管道壓力允許波動的范圍。只要壓力有波動期間控制在此范圍內(nèi)可以保證用戶運(yùn)行。

在后續(xù)理論計(jì)算中使用的物理符號的意義和單位的說明如下：

Qs 為通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量，kg/h；P1 為調(diào)節(jié)閥前蒸汽壓力，MPa；KV 為調(diào)節(jié)閥計(jì)算流量系數(shù)；CV 為調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)；K 為 1+0.0013Tsh，其中 Tsh 為蒸汽過熱溫度，℃（飽和蒸汽的 K 取 1）；CV1 為蒸汽壓力1.2MPa 時(shí) SES202VV 的 CV 值；CV2 為蒸汽壓力 1.2MPa時(shí) STR015VV 的 CV 值；Qa1 為正常流入 SES 的輔助蒸汽流量，kg/s；Qb1 為正常流入 STR 除氧器的輔助蒸汽流量，kg/s；Qq 為輔助蒸汽凝結(jié)成水釋放的汽化潛熱量；Qn 為凝結(jié)水降溫所釋放的熱量；Qq1 為正常輔助蒸汽向SES 系統(tǒng)釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2 為正常輔助蒸汽向 STR 除氧器所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；C 為水的比熱容，4.2×103J/（kg·℃）；m 為水的質(zhì)量；Δt 為水下降溫度；Qn1 為正常輔助蒸汽凝結(jié)水溫度降低對 SES 釋放的熱量，kJ/s；Qn2 為正常工況輔助蒸汽凝結(jié)水溫度降低對 STR 除氧器所釋放的熱量，kJ/s；Q 為輔助蒸汽與用戶的總換熱量；QA 為輔助蒸汽凝結(jié)盛水所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qb 為輔助蒸汽凝結(jié)成水后溫度下降釋放的熱量，kJ/s；Qv1 為蒸汽在 0.45MPa 下 SES202VV的 CV 值；Qv2 為蒸汽在 0.45MPa 下 STR015VV 的 CV 值；Qq1為蒸汽非常低壓力下與SES換熱器釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2 為蒸汽非常低壓力下與 STR 除氧器釋放的汽化潛熱量，kJ/s。 1 輔助蒸汽分配系統(tǒng)根據(jù)用戶分布的不同，SVA 可以分為常規(guī)島部分和核島部分，常規(guī)島部分輔助蒸汽為參壓力 1.2MPa，溫度 188.8℃的飽和蒸汽；核島部分為壓力 0.45MPa，溫度 147.9℃的飽和蒸汽。其中核島輔助蒸汽是由常規(guī)島輔助蒸汽經(jīng)過減壓閥降壓后得到，在兩部分管道上設(shè)置有壓力變送器測量進(jìn)行壓力監(jiān)測。

2 輔助蒸汽壓力允許波動非常大范圍

常規(guī)島部分輔助蒸汽用戶包括除氧器系統(tǒng)（ADG），STR 自身的除氧器，熱水分配系統(tǒng)（SES）換熱器，汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)（CET），輔助給水系統(tǒng)（ASG）的汽動泵。其中 ADG 和 CET 只有在機(jī)組啟動前期用到輔助蒸汽，在主蒸汽具備供應(yīng)條件后轉(zhuǎn)為即轉(zhuǎn)為使用主蒸汽；ASG 汽動泵也在設(shè)備定期試驗(yàn)的時(shí)候使用輔助蒸汽；只有 SES 換熱器和 STR 除氧器作為長期用戶在運(yùn)行時(shí)需要一直用到輔助蒸汽；核島部分輔助蒸汽用戶包括 ASG儲水箱，三廢系統(tǒng)。這二者在機(jī)組功率運(yùn)行后根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)不定期使用輔助蒸汽，使用的蒸汽量和時(shí)間根據(jù)用戶需求而定，平時(shí)需要保持輔助蒸汽連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊，SVA 管道設(shè)計(jì)非常大壓力為1.4MPa，為保證設(shè)備安全管道壓力非常大值不能超過1.4MPa；0.45MPa 蒸汽是通過 1.2MPa 部分降壓后得到，為保證核島部分輔助蒸汽的正常供應(yīng)，1.2MPa 的輔助蒸汽壓力波動非常小值不超過 0.45MPa。即常規(guī)島輔助蒸汽壓力波動的允許范圍為 0.45 ～ 1.4MPa。 3 輔助蒸汽壓力波動對常規(guī)島用戶的影響根據(jù)以上描述，常規(guī)島輔助蒸汽部分只有 SES 換熱和 STR 除氧器兩個長期用戶。二者通過調(diào)節(jié)閥 SES-202VV，STR015VV 來各自控制進(jìn)入用戶的輔助蒸汽量。當(dāng)輔助蒸汽壓力高時(shí)可以通過調(diào)節(jié)閥門的作用降低進(jìn)汽壓力，壓力升高對戶的影響不大。在此驗(yàn)證，當(dāng)常規(guī)島輔助蒸汽壓力下降到非常小值 0.45MPa 時(shí)，這兩個用戶是否能夠正常運(yùn)行。

3.1 正常壓力下常規(guī)島用戶與輔助蒸汽的換熱量

在機(jī)組正常工況下，SES202VV、STR015VV 運(yùn)行數(shù)據(jù)如表 1 所示。

輔助蒸汽在與用戶的換熱過程為首先由飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水，釋放出汽化潛熱，飽和水在換熱器內(nèi)與用戶繼續(xù)換熱而溫度下降飽和蒸汽通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量公式：

輔助蒸汽與用戶換熱器經(jīng)過換熱后的非常終凝結(jié)水溫度未知，不考慮凝結(jié)水溫度下降所釋放的熱量，可以看出 ＞ Q1， ＞ Q2，即當(dāng) SVA 壓力為 0.45MPa時(shí)，輔助蒸汽與 SES 換熱器和 STR 除氧器的汽化潛熱的放熱量就大于正常運(yùn)行期間二者的熱量需求。由此可見，常規(guī)島部分輔助蒸汽部分管道在壓力下降到非常小值0.45MPa 時(shí)，也能夠滿足下游 SES 和 STR 除氧器這兩個長期用戶的使用需求。

4 結(jié)束語

根 據(jù) CPR1000 核電機(jī)組 SVA 系統(tǒng)用戶運(yùn)行需求 和 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn)， 輔 助 蒸 汽 的 壓 力 波 動 允 許 范 圍 是0.45 ～ 1.4MPa。文章經(jīng)過理論驗(yàn)證得出，當(dāng)常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力在此區(qū)間波動時(shí)，也能夠滿足 SES 換熱器和 STR 除氧器這兩個長期用戶的正常運(yùn)行，為現(xiàn)場采取緊急人工干預(yù)的時(shí)機(jī)提供了更好運(yùn)行效率。