核電廠(chǎng)高壓安注泵水力特性對(duì)全流量試驗(yàn)的影響分析

肖書(shū)勇 章勇 孫慶 劉星

【摘 要】論文介紹了某核電廠(chǎng)CPR1000機(jī)組，高壓安注泵水力特性發(fā)生的明顯變化，通過(guò)定量計(jì)算其對(duì)全流量試驗(yàn)結(jié)果的影響，提前制定干預(yù)方案，試驗(yàn)中對(duì)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)實(shí)際的測(cè)量?jī)x表精度對(duì)驗(yàn)收準(zhǔn)則校正，最終使得試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)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(guān)鍵詞】核電廠(chǎng)；高壓安注泵；水力特性；全流量；驗(yàn)收準(zhǔn)則

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

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM623 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）11-0157-02

1 高壓安注系統(tǒng)及RIS010試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 高壓安注系統(tǒng)簡(jiǎn)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(tái)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(yīng)管道、閥門(mén)和儀表組成[1]。

1.2 RIS010試驗(yàn)簡(jiǎn)介

RIS010試驗(yàn)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(dòng)3臺(tái)泵，從換料水貯存箱取水，通過(guò)硼水注入管后，通往三個(gè)環(huán)路冷管段，如有任一泵不滿(mǎn)足驗(yàn)收準(zhǔn)則（后附圖2虛線(xiàn)范圍內(nèi)），可通過(guò)#37/#38/#39閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)[2]。②B部分：同時(shí)注入冷管段和熱管段，分別啟動(dòng)三臺(tái)泵，從換料水貯存箱取水，同時(shí)通往三個(gè)環(huán)路冷管段和對(duì)應(yīng)環(huán)路熱管段；如有任一臺(tái)泵不滿(mǎn)足驗(yàn)收準(zhǔn)則，可通過(guò)#43/#44（A列）或#45/#55（B列）閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)。

2 #3泵新舊芯包水力特性差異對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

2.1 #3泵新舊芯包水力特性差異

某核電廠(chǎng)換料大修，為處理#3泵運(yùn)行振動(dòng)高，更換了該泵。因?yàn)閺S(chǎng)家改型，新芯包首級(jí)葉輪口環(huán)直徑由原來(lái)的120mm變?yōu)?37mm，導(dǎo)致全流量時(shí)揚(yáng)程接近設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（730～810m）上限，超出現(xiàn)場(chǎng)#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(yàn)的結(jié)果，并確定是否滿(mǎn)足要求。

2.2 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響的定量計(jì)算

將離心泵Q-H特性曲線(xiàn)方程簡(jiǎn)化為：

其中，為關(guān)死點(diǎn)量程，將新泵兩個(gè)已知點(diǎn)（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(yīng)堆水池液面整個(gè)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(yīng)堆水池液面壓力，ΔH為兩者高度差。根據(jù)上一輪大修試驗(yàn)數(shù)據(jù)，代入（2）式，分別求得試驗(yàn)A、B部分管阻系數(shù)，。

試驗(yàn)時(shí)，P1≈P2，由（1）（2）式得關(guān)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(yàn)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(yàn)A部分流量143.5 m3/h，B部分流量135.7 m3/h；對(duì)新泵，ΔH=3.86時(shí)測(cè)算，試驗(yàn)A部分流量145.97m3/h，B部分流量138.42 m3/h。

根據(jù)測(cè)算結(jié)果，并對(duì)照驗(yàn)收準(zhǔn)則：①試驗(yàn)A部分：新泵流量較舊泵變大，略微超過(guò)曲線(xiàn)A虛線(xiàn)范圍；②試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果在驗(yàn)收曲線(xiàn)范圍內(nèi)。

根據(jù)以上結(jié)論，制定試驗(yàn)干預(yù)方案：①試驗(yàn)A部分，調(diào)小冷管段入口閥門(mén)開(kāi)度，預(yù)計(jì)調(diào)整流量為1～2m3/h；②上述調(diào)整后，執(zhí)行試驗(yàn)B部分，#3泵結(jié)果預(yù)計(jì)在驗(yàn)收準(zhǔn)則內(nèi)；但上輪大修#2泵結(jié)果接近驗(yàn)收準(zhǔn)則虛線(xiàn)，如超出，則需調(diào)整對(duì)應(yīng)閥門(mén)開(kāi)度；③通過(guò)上述計(jì)算，認(rèn)為新泵可滿(mǎn)足RIS010試驗(yàn)要求。

3 RIS010試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

試驗(yàn)執(zhí)行A部分，首先啟動(dòng)#3泵，其流量148m3/h，超出驗(yàn)收準(zhǔn)則最大虛線(xiàn)，數(shù)次調(diào)小#37/#38/#39閥門(mén)開(kāi)度，流量（145.5m3/h）仍超出。

其后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的流量計(jì)、變送器及采集板卡實(shí)際精度，均小于驗(yàn)收準(zhǔn)則虛線(xiàn)的計(jì)算精度，根據(jù)（4）式對(duì)驗(yàn)收準(zhǔn)則虛線(xiàn)校正

其中，ε1=0.706%，#403流量計(jì)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(jì)量程。

根據(jù)曲線(xiàn)A，Q=145.5m3/h時(shí)，代入（4）式，可得ΔQ=2.1m3/h，較原虛線(xiàn)的誤差值（3m3/h）變小。根據(jù)校正后曲線(xiàn)A（圖2所示曲線(xiàn)），#3泵試驗(yàn)結(jié)果在驗(yàn)收準(zhǔn)則內(nèi)，試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)意。

執(zhí)行試驗(yàn)B部分，#1/#2/#3泵試驗(yàn)結(jié)果均在驗(yàn)收準(zhǔn)則范圍，結(jié)果滿(mǎn)意。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓安注泵首級(jí)葉輪換型，導(dǎo)致水力特性發(fā)生明顯變化，對(duì)全流量試驗(yàn)造成顯著影響。利用離心泵Q-H特性曲線(xiàn)方程、伯努利方程定量計(jì)算泵水力特性變化的影響，由于泵出廠(chǎng)的試驗(yàn)管路與電廠(chǎng)有差異，離心泵Q-H特性曲線(xiàn)方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化，測(cè)算結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)有一定差異，但仍為提前制定干預(yù)方案提供了重要參考。試驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)整閥門(mén)，根據(jù)實(shí)際測(cè)量?jī)x表精度對(duì)驗(yàn)收準(zhǔn)則校正，最終新泵試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)意。

本文介紹了高壓安注泵水力特性變化對(duì)全流量試驗(yàn)影響的定量計(jì)算，并提供了驗(yàn)收曲線(xiàn)的校正方法，對(duì)后續(xù)同類(lèi)試驗(yàn)執(zhí)行具有指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳濟(jì)東.大亞灣核電站系統(tǒng)及運(yùn)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(yàn)[J].硅谷 ，2011 （22）：28-29.

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