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(jī)的蒸汽動(dòng)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(duì)其熱保溫表面溫度和熱損失的測量，是驗(yàn)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(yàn)窗口進(jìn)行，通過與主控室共享實(shí)時(shí)介質(zhì)溫度、壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)地測量熱損失通量、絕熱表面溫度和環(huán)境溫度，通過計(jì)算判斷測溫點(diǎn)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(yàn)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(yùn)行工況的熱態(tài)功能試驗(yàn)期間，對(duì)核島部分熱保其它溫部位進(jìn)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(píng)價(jià)提供一種方法參考。

2.名詞解釋

熱態(tài)功能試驗(yàn)

利用主冷卻劑泵和穩(wěn)壓器將核蒸汽供應(yīng)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(gè)溫度和壓力范圍內(nèi)驗(yàn)證有關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的功能響應(yīng)、耐久性和安全性，以保證它們能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行所進(jìn)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(yàn)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(yīng)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(yīng)堆容器）。

（共39個(gè)測量點(diǎn)，業(yè)主或設(shè)計(jì)方指定）

3.3?測量點(diǎn)部位原則要求：

測量點(diǎn)應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)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(shí)超過60℃的區(qū)域應(yīng)被視為特殊區(qū)域;

區(qū)域一旦確定，應(yīng)在最熱點(diǎn)進(jìn)行測量;

在測量點(diǎn)準(zhǔn)備工作中，為避免測量時(shí)諸如不可達(dá)等突發(fā)不利狀況，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置備用測量點(diǎn)并納入統(tǒng)一規(guī)劃。

業(yè)主方或設(shè)計(jì)方提出測量需求部位和數(shù)量要求，如某核電廠提出進(jìn)行隨機(jī)檢查的最少測量點(diǎn)數(shù)目39個(gè)：

3.3.1?主蒸汽系統(tǒng)管道6個(gè)測量點(diǎn)

標(biāo)高+20m垂直截面上有2個(gè);

標(biāo)高+16m水平截面上有4個(gè)（其中2個(gè)在管道上表面，2個(gè)在管道下表面）。

3.3.2?輔助系統(tǒng)管道（RCP系統(tǒng)）4個(gè)測量點(diǎn)

2個(gè)在永久保溫上;

2個(gè)在可拆卸保溫上。

3.3.3?蒸汽發(fā)生器每臺(tái)4個(gè)共12個(gè)測量點(diǎn)

1個(gè)在上封頭;

2個(gè)在二次側(cè)筒體保溫上（1個(gè)在永久保溫，1個(gè)在可拆卸保溫）;

1個(gè)在一次側(cè)可拆卸保溫上。

3.3.4?穩(wěn)壓器3個(gè)測量點(diǎn)

1個(gè)在上封頭;

2個(gè)在筒體上（1個(gè)在永久保溫，1個(gè)在可拆卸保溫）。

3.3.5?主回路9個(gè)測量點(diǎn)

每個(gè)環(huán)路上有3個(gè)測量點(diǎn)，即每個(gè)段上各有1個(gè)測量點(diǎn)。

3.3.6?波動(dòng)管2個(gè)測量點(diǎn)

1個(gè)在永久保溫上;

1個(gè)在可拆卸保溫上。

3.3.7?主泵殼每臺(tái)1個(gè)共3個(gè)測量點(diǎn)

在上述文字描述的基礎(chǔ)上，為了使測量點(diǎn)位置在實(shí)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(diǎn)圖形表述和主管道測量點(diǎn)圖形表述：

4.測量方法

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

4.1?主要用到的幾個(gè)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(shí)間?hh：mm：ss

流體實(shí)際溫度?Tf：℃;

環(huán)境溫度?Ta：℃;

保溫表面溫度?℃;

每米實(shí)際熱損失值?Qp：W/m;

每平方米實(shí)際熱損失值?Qs：W/m2;

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

4.2測量的重點(diǎn)在于Qs

Qs實(shí)測是在熱態(tài)功能試驗(yàn)期間進(jìn)行，部分測量環(huán)境溫度甚至達(dá)到45℃，且處于高噪聲、高震動(dòng)、高清潔度環(huán)境。測量操作的核心要求就是要“準(zhǔn)而快”。

QS測量點(diǎn)已繪制測量點(diǎn)圖，并提前實(shí)地在測量物體上標(biāo)記出測量位置

計(jì)算公式預(yù)代入計(jì)算

當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)，才能進(jìn)行第一次測量。按大致均勻的一分鐘時(shí)間間隔，進(jìn)行一組至少5次的測量讀數(shù)。記錄下的測試值應(yīng)為幾組測量值的算術(shù)平均值。

4.3?流體實(shí)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(diǎn)附近的溫度或壓力探頭數(shù)據(jù)讀取或計(jì)算。探頭數(shù)據(jù)在主控室大屏實(shí)時(shí)顯示，熱損失測量人員通過對(duì)講機(jī)或島內(nèi)電話與操控員實(shí)時(shí)取得溫壓數(shù)據(jù)并記錄。

測量點(diǎn)與探頭的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過系統(tǒng)流程圖，就近選取與測量點(diǎn)流體參數(shù)相近處的探頭。在測量實(shí)施之前，應(yīng)與主控室核實(shí)探頭信息，保證測量點(diǎn)探頭與主控室大屏探頭數(shù)據(jù)選取的對(duì)應(yīng)關(guān)系準(zhǔn)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(jì)算軟件選取飽和狀態(tài)進(jìn)行換算（見圖4.1，表4.1）。

4.4?設(shè)計(jì)指定Qg值的單位換算

若測量點(diǎn)分布在設(shè)備上，則該測量點(diǎn)設(shè)計(jì)指定的保證熱損失值Qg單位為W/m2，如測量點(diǎn)分布在管道上，則該測量點(diǎn)設(shè)計(jì)指定的保證熱損失值Qg單位為W/m，數(shù)據(jù)有設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)給定。由于現(xiàn)場實(shí)測，熱流計(jì)測量以㎡計(jì)熱能散失，所以當(dāng)于管道測量點(diǎn)時(shí)，需將㎡計(jì)熱能散失換算為m計(jì)熱能散失，即Qs和Qp換算。以便為計(jì)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(diǎn)時(shí)，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(jì)指定損失值時(shí)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(jì)1米處環(huán)境同時(shí)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(diǎn)溫計(jì)。有時(shí)，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(huì)局部超高，但是這種局部溫度超高不應(yīng)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(jì)算的最終目標(biāo)就是對(duì)△%的判斷。對(duì)于測量值結(jié)果，15%的公差（15%標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)源及防護(hù)

5.1?熱位移測量

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

5.2?登高作業(yè)

穩(wěn)壓器、蒸發(fā)器等均有高處測量點(diǎn)，且多為格柵板平臺(tái)。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(fēng)險(xiǎn)較高，同時(shí)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(yùn)行高溫，產(chǎn)生甲醛等有害氣體彌撒在核反應(yīng)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(jì)操作時(shí)的燙傷都是高風(fēng)險(xiǎn)源。進(jìn)島實(shí)測前要經(jīng)過安全交的和培訓(xùn)，攜帶甲醛測量儀，配備防護(hù)服，防毒面罩，防燙手套等，遵守運(yùn)行隔離規(guī)則。

6.結(jié)論

熱損失測量結(jié)果滿足要求，標(biāo)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(gè)環(huán)節(jié)。總的說來，熱損失測量工作，既注重技能操作，更注重任務(wù)的組織。在該項(xiàng)工作開展前的組織策劃、培訓(xùn)演練、溝通統(tǒng)一工作是整項(xiàng)工作耗用時(shí)間最多的環(huán)節(jié)。

該文章主要總結(jié)了熱損失測量的準(zhǔn)備工作、測量方式和部位、計(jì)算方法和結(jié)論驗(yàn)證，可為后續(xù)核電廠絕熱效果評(píng)價(jià)提供一種方法參考，以便從最終效果層面進(jìn)一步驗(yàn)證絕熱質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

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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。