余熱排出泵常壓下性能試驗(yàn)分析

曾斌　趙洋　王志華

摘要：余熱排出系統(tǒng)是保證核電廠正常運(yùn)行的重要系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行是保證核電站正常運(yùn)行的前提條件。余熱排出系統(tǒng)的主要功能是排出反應(yīng)堆堆芯余熱、一回路冷卻劑和設(shè)備的顯熱以及運(yùn)行主泵產(chǎn)生的熱量，將其溫度降低至冷停堆工況，維持冷卻劑溫度在冷停堆工況以便進(jìn)行換料和維修操作，在反應(yīng)堆停堆和啟動(dòng)過程中而主泵未投運(yùn)時(shí)保證一回路冷卻劑的強(qiáng)制循環(huán)。當(dāng)余熱排出系統(tǒng)在一回路開口半管水位運(yùn)行時(shí)，余熱排出泵有汽蝕的風(fēng)險(xiǎn)，為此驗(yàn)證泵的性能很有必要。

關(guān)鍵詞：余熱排出泵；汽蝕；防漩渦探測

中圖分類號(hào)TH38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2015）12-0086-01

1.概述

核安全的主要問題是要在任何情況下都能夠保證核燃料的持續(xù)冷卻，反應(yīng)堆的物理特性決定了核電廠需要設(shè)置余熱排出系統(tǒng)（RRA）。反應(yīng)堆停堆后，堆芯由于裂變產(chǎn)物的衰變，仍然會(huì)在很長一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)釋放出功率，加之反應(yīng)堆冷卻劑和設(shè)備的顯熱及主泵運(yùn)行產(chǎn)生的熱量，這些熱量都需要排出。停堆初期堆芯余熱仍由蒸汽發(fā)生器通過二回路以蒸汽的形式排放，當(dāng)二回路或蒸汽發(fā)生器不能再運(yùn)行時(shí)則由余熱排出系統(tǒng)來承擔(dān)。

1.1系統(tǒng)組成

余熱排出系統(tǒng)由兩臺(tái)泵、兩臺(tái)熱交換器及有關(guān)的管道、閥門和儀表組成。余熱排出系統(tǒng)從2號(hào)環(huán)路熱段吸水，經(jīng)兩列電動(dòng)隔離閥流入余熱排出泵的入口母管，兩臺(tái)余排泵并聯(lián)布置，驅(qū)動(dòng)冷卻劑流經(jīng)熱交換器及其旁路管線，并最終通過中壓安注的注入管線回到RCP的1號(hào)和3號(hào)環(huán)路冷段。

泵出口母管上設(shè)置了兩個(gè)卸壓閥組，用以避免一回路和余熱排出系統(tǒng)超壓。經(jīng)過兩臺(tái)熱交換器的流量分別由閥門RRA024VP和025VP控制，而通過RRA系統(tǒng)的總流量由熱交換器旁路管線上的閥門RRA013VP控制。為了保護(hù)RRA泵，在熱交換器下游設(shè)置了一條回到泵入口的最小流量循環(huán)管線。

1.2余排泵概述

余熱排出泵為臥式、單級(jí)離心泵，每臺(tái)泵都裝有由反應(yīng)堆冷卻劑潤滑的機(jī)械密封，冷卻劑由通過輔助熱交換器的RRI水冷卻，填料函也由RRI水直接冷卻。此泵配有異步電機(jī)，該電機(jī)經(jīng)受主蒸汽管道破裂或RCP小破口時(shí)事故并保持其功能。

本系統(tǒng)設(shè)有兩臺(tái)相同的泵，每臺(tái)泵的容量為系統(tǒng)總?cè)萘康囊话耄詽M足電站停堆的需要。為確保可靠性，RRA泵由獨(dú)立的應(yīng)急母線供電，在失去廠外電源時(shí)，由柴油發(fā)電機(jī)提供應(yīng)急電源。

2.余排泵在環(huán)路低液位運(yùn)行的檢查

對余熱排出泵性能試驗(yàn)分析的主要目的是為了確保在低液位整定值水位（約9.17m）下，泵無汽蝕發(fā)生，確定在最不利工況時(shí)，額定流量下泵無汽蝕時(shí)的反應(yīng)堆最低液位，確定每臺(tái)泵無汽蝕發(fā)生時(shí)所對應(yīng)的最大流量，以及最大流量下無汽蝕發(fā)生，為此對兩臺(tái)泵分別按照以下進(jìn)行試驗(yàn)分析，為此驗(yàn)證泵的性能是否能滿足機(jī)組運(yùn)行的需求。

2.1單泵在額定流量下的驗(yàn)證

初始時(shí)一回路水位在剛好處于環(huán)路高液位報(bào)警（約9.26m），給余熱排出泵送電后啟動(dòng)泵，逐步調(diào)整流量至910m3/h，檢查泵是否運(yùn)行正常，若泵此時(shí)無任何異常，對反應(yīng)堆冷卻劑回路進(jìn)行疏水至報(bào)警RCP554KA剛好出現(xiàn)，此時(shí)水位在約9.17m，在此種水位下維持泵運(yùn)行5-10min，檢查泵的運(yùn)行正常，之后緩慢關(guān)閉RRA/RCP阻力較低的吸入管線RCP215VP和RRA021VP，并調(diào)節(jié)流量重新至910m3/h，檢查在這種最不利的工況下余排泵入口壓力≥0.46bar.g，無汽蝕現(xiàn)象，電流及流量穩(wěn)定，無振動(dòng)異常現(xiàn)象，在此過程中，一旦發(fā)現(xiàn)泵運(yùn)行情況異常，立即停運(yùn)，防止泵損壞，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)泵的運(yùn)行無任何異常現(xiàn)象，各參數(shù)穩(wěn)定正常，泵的運(yùn)行滿足要求，之后打開閥RCP215VP和3RRA021VP并將流量調(diào)回額定流量，并停運(yùn)泵。

2.2單泵在最大流量下的驗(yàn)證

初始時(shí)一回路水位在剛好處于環(huán)路高液位報(bào)警，給余熱排出泵送電后啟動(dòng)泵，逐步調(diào)整流量至910m3/h，接下來，將RCV013VP控制模塊置于自動(dòng)控制，通過手動(dòng)輸值，按每次50n13/h緩慢增加直到泵入口壓力靠近汽蝕臨界點(diǎn)，若流量增加到1475m3/h（單臺(tái)泵最大流量）仍未達(dá)到汽蝕臨界點(diǎn)，則保持流量在1475m3/h下運(yùn)行5-10min，同理，檢查在這種工況下泵是否有汽蝕現(xiàn)象，電流及流量是否穩(wěn)定，是否有振動(dòng)異常現(xiàn)象，試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)泵的運(yùn)行無任何異常現(xiàn)象，各參數(shù)穩(wěn)定正常，在最大流量下泵的運(yùn)行滿足要求。

2.3雙泵在正常流量下的驗(yàn)證

初始時(shí)一回路水位在剛好處于環(huán)路高液位報(bào)警，維持上一步正在額定流量下運(yùn)行的泵，啟動(dòng)另外一臺(tái)泵，將RCV013VP控制模塊置于自動(dòng)控制，通過手動(dòng)輸值，按每次50m3/h緩慢增加流量到1800m3/h，驗(yàn)證在該工況下兩臺(tái)余排泵運(yùn)行正常，之后對反應(yīng)堆冷卻劑回路進(jìn)方式（如圖1），該方式是以SCR反應(yīng)器出口NOx濃度為被調(diào)量，噴氨調(diào)節(jié)閥開度為調(diào)節(jié)量保證出口NOx恒定的閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種方式可以獲得出口NOx的實(shí)時(shí)監(jiān)測控制效果和較好的抗干擾性能，做到按需脫硝，有效控制運(yùn)行成本，但是對于脫硝這樣的具有大延時(shí)、大滯后的系統(tǒng)，控制邏輯就更為復(fù)雜，系統(tǒng)調(diào)試和整定也更加困難。

為了應(yīng)對系統(tǒng)大延時(shí)、大滯后的特點(diǎn)除了正常的PID參數(shù)優(yōu)化外還采取了以下措施來改善調(diào)節(jié)性能。

1）PID模塊加入當(dāng)CEMS吹掃時(shí)自動(dòng)保持功能；2）出口NOx測量值與設(shè)定值偏差大時(shí)切除噴氨自動(dòng)的保護(hù)值適當(dāng)放大；3）引入入口NOx濃度、機(jī)組給煤量和鍋爐總風(fēng)量作為前饋，并且將入口NOx濃度前饋?zhàn)饔眠m當(dāng)放大；4）調(diào)節(jié)器采用自適應(yīng)功能，即不同的偏差采用相應(yīng)不同的PID參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)，做到大偏差時(shí)調(diào)節(jié)迅速，偏差較小時(shí)調(diào)節(jié)平穩(wěn)。

4.結(jié)語

自脫硝系統(tǒng)投運(yùn)以來，經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員不斷地摸索和實(shí)踐，此套脫硝控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了較為滿意的控制效果，能夠適應(yīng)負(fù)荷大幅變化，滿足國家環(huán)保部門對大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。endprint