核電廠核島設備冷卻水系統流量整定

田崇喜

【摘 要】核島設備冷卻水系統是核電站重要的一回路輔助系統。本文介紹實際調試過程中流量預整定試驗的原理和方法，希望對相關人員有借鑒意義。

【關鍵詞】設備冷卻水系統;流量預整定試驗;孔板

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 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

核島設備冷卻水系統是一個與核安全相關的系統。它的主要功能是：（1）冷卻各種核島熱交換器;（2）經過由安全廠用水系統冷卻的熱交換器將熱負荷傳遞至最終熱阱——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，避免每個核島熱交換器由于海水冷卻而產生腐蝕污垢等問題。它的安全功能體現在以下兩個方面：

1）在正常運行和事故工況下與安全廠用水系統一起，把熱量從重要的與安全有關的房間、系統和設備傳遞到最終熱阱——海水;

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

1 核島設備冷卻水系統結構和調試試驗內容簡介

核島設備冷卻水系統包括兩個獨立的安全系列，一個公用環路，這個公用環路可由兩列安全系列中的任一系列供水，在兩個機組之間還有設備冷卻水系統的公共部分。

核島設備冷卻水系統的布置根據用戶分布情況，采用“母管—分支—母管”的布局。每個設冷水用戶單獨對應一條分支管線，所有分支管線集中到供水和回水母管上。

核電站的調試是整個工程建設四大階段（核電站設計、設備制造、建造安裝和調試）之一，是電站投入正式商業運行前的最后一個重要階段，是在整個核電站建造完成后，使安裝好的系統和部件運轉，并驗證其性能是否滿足設計要求和有關安全、運行準則的過程。核島設備冷卻水系統調試的目的是驗證設備設計、制造、安裝、系統功能滿足設計規范書要求，為后續的裝料、臨界、功率運行做好準備。該系統的功能簡單來說就是為用戶提供流量和溫度合適的冷卻水。其主要通過三個試驗來驗證此功能：泵性能試驗、流量預調整試驗和熱交換器性能試驗。泵性能試驗用于驗證泵能夠為整個管路提供充足的總流量和壓頭;流量預整定試驗在泵性能試驗之后，在總流量滿足的前提下通過對孔板的調節，使分配到各個用戶的流量都滿足要求。流量的預整定有三種形式：通過節流孔板預調整、通過蝶式調節閥預調整及核取樣系統在運行時流量檢查。因此，通過對核島設備冷卻水系統流量的預調整可以達到以下目的：1）預調系統冷卻水流量;2）檢查與其它系統相關的流量報警。

2 流量預整定試驗分析

由于系統采用“母管—分支—母管”的布局，各用戶之間為并聯關系。單純依靠各支管管徑的粗細只能保證一個大概的流量范圍，要想精確地分配流量，就需依靠各支管上的孔板或調節閥。那么系統是如何通過孔板來進行調節流量的呢？

2.1 孔板調節流量的原理

此種方法是通過節流孔板的形阻壓降來整定流過的設冷水流量。公式如下：

2.2 流量預整定試驗原因

因為孔板在設計時，輸入的管路中其它設備的阻尼系數為設計預估值，與這些設備的實際阻尼系數往往不一致。這就需要通過流量預整定試驗測出管路實際的體積流量和總壓降，然后重新修正孔板的孔徑。

流量預整定試驗即是通過調節節流孔板的孔徑和調節閥的開度，確保在各種模式下各個用戶都能獲得合適的冷卻水流量。單個用戶的流量調節相對簡單，本試驗的難點是對整個管網調節時各用戶之間的流量會相互干擾，一個用戶的流量變化了，其余用戶的流量也會跟著變化。

2.3 流量預整定的試驗方法

流量預整定首先只對通過系統最大用戶安全殼噴淋熱交換器的冷卻流量進行預整定，然后通過與安全殼噴淋熱交換器并聯來預調整其他每個熱交換器的流量。要整定的流量是預先確定的，以便能在設冷系統正常運行工況下提供足夠的流量，同時應將流量盡可能整定到額定值。

流量預整定試驗可分三階段進行：

（1）進行A系列熱交換器的流量預整定（然后進行B系列熱交換器的流量預整定）;

（2）進行兩個系列共用熱交換器的流量預整定;

（3）進行兩個堆共用熱交換器的流量預整定。

試驗中可通過調節閥、孔板或者串聯安裝的孔板和調節閥進行調節用戶流量。

在流量預整定試驗中，孔板所在流道的閥門可能未全開，會有一定的節流作用，導致此流道流量減小。若某一流道流量過小，執行人員應首先對此因素進行排查。同時，其他流道對某一特定流道也可能存在干擾，用戶流量不滿足要求可能是由于其它某一用戶流量偏差過大的干擾造成的，尤其是小流量用戶受大流量用戶的影響很大。此時可先將大流量用戶的流量調整到合適范圍內，消除大流量用戶的干擾對本用戶的干擾，再根據情況進行調整。

在排除以上兩個因素后，若該孔板所在的流道流量還是不能滿足要求，那就需要重新加工該孔板，應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計值不符，偏大或偏小都會導致流量不滿足要求，此時需對孔板重新加工。

（2）設計原因：即孔板本身設計的孔徑就不能適應此流道，在此孔徑下達不到要求的流量。排除其他因素后若流量仍過大，需更換孔徑小的孔板，若流量小于額定值，則需對孔板進行擴孔。

由于設備冷卻水泵本身有最小流量限制，而有些用戶的流量很小，因此在做流量預整定試驗時不可能讓每個用戶都單獨運行。我們可以先將安全殼噴淋系統熱交換器這個大流量用戶調整到理想值，然后讓其它用戶挨個與其一起運行，每將一個用戶調整到理想值，則將其隔離。然后再投入下一個用戶，將其調整好之后，再隔離，再投下一個用戶，直到所有用戶都調整到理想值為止。

2.4 流量預整定試驗的風險及預防措施

設備冷卻水系統所有用戶中除非再生下泄熱交換器通過調節閥調節流量外，其余均通過節流孔板進行調節，當試驗結果不滿足時，往往需要對孔板孔徑進行調整，而孔徑的微小變化，對流量影響很大，往往很難一次就將孔板的孔徑調整好，并且為防止將孔徑調整過大而報廢掉，開始時往往擴的比較保守，但是孔徑的反復調整加工耗時很長。另外擴孔時候需要經系統相關部分隔離并疏水，往往時間較長，完成后還需重新沖水排氣后才能投運。

同時，在進行流量預整定試驗時，要防止跑水，注意檢查各個管道上的孔板已經安裝到位并且要注意孔板安裝有流向要求，方向不對亦無法達到流量調整要求。并且用戶流量調整到位后還要注意將流量調節閥定位鎖定。

設備冷卻水系統用戶較多，調試期間很難做到所有的用戶一起參與調試，為了避免某些用戶狀態未到位而影響到調試進程，流量預整定試驗分成幾個階段執行，這樣就能確保調試的順利完成。

3 結束語

本文主要針對核電廠核島設備冷卻水系統調試中難度最大的流量預整定試驗進行了詳細分析，針對設備冷卻水系統本身的特點，分析了試驗過程中存在的問題和風險，提高了試驗完成質量，節省相應的時間。本系統為核島其他系統設備提供冷卻水，該系統調試的順利推進可以為其他核島重要系統調試的開展提供保證。

【參考文獻】

[1]《設備冷卻水系統手冊》中國核工業第二研究設計院 2008年2月.