核電站循環水系統運行及優化研究

郭永偉　門永偉　李前幸

核電站循環水系統需要具有良好的冷卻條件，構建有效的供水條件，使核電站能夠迅速得到冷卻。基于此，本文將從啟停狀態、集管壓力、水泵備用、流態分析、變頻調速等方面對核電站循環水系統運行及優化進行分析，使循環水系統能夠穩定地工作，提高循環水系統的冷卻效果。循環水系統需要合理進行優化設計，通過對運行狀態的分析，使優化措施更加完善，保障循環水系統的控制更加方便，使冷卻工藝得到有效改進。

核電站?循環水系統?運行狀態?系統優化

Operation and Optimization of Circulating Water System in Nuclear Power Plant

GUO?Yongwei???MEN?Yongwei???LI?Qianxin

Abstract：?The circulating water system of the nuclear power plant needs good cooling conditions and builds effective water supply conditions， so that the nuclear power plant can be cooled quickly.?Based on this， this paper will analyze the operation and optimization of the circulating water system of nuclear power plants from the aspects of start-stop state， collector pressure， water pump backup， flow state analysis， frequency conversion and speed regulation， so that the circulating water system can work stably and improve the cooling effect of the circulating water system.?The circulating water system needs to be optimized reasonably， improve the optimization measures through the operation state， make the control of the circulating water system more convenient， and make the cooling process effectively improved.

Key Words： Nuclear power plant;Circulating water system;Operating status;System optimization

核電站循環水系統運行狀態較為復雜，需要做好運行狀態的分析工作，對運行狀態進行全面的了解，提高循環水系統運行的可靠性。核電站對冷卻控制具有較高的要求，一旦冷卻效果不當，將會影響到運行的安全性，導致系統失去穩定的冷卻條件。因此，對核電站循環水系統進行改進非常重要，應保證循環水量的合理性，提高循環水冷卻控制的合理性。

循環水系統是提供冷卻水的重要裝置，可以為核電站提供冷卻的水源，使核電站能夠穩定地工作。循環水系統采用多泵運行的方式，使水源能夠進行充分的循環，提高循環水的冷卻效果，保障循環水能夠一年四季實現供應。循環水系統通過凝汽器進行取水，使水源能夠進入循環管道，保證循環管道中具有充足的水源。在循環水系統中，需要設置水室真空泵，對循環水的空氣進行過濾，使循環水能夠全面攜帶熱量，迅速冷卻水源。工作前應將循環水系統中的空氣排凈，采用充水的方式排出空氣，使空氣對循環水系統的影響得到控制。在循環水系統中擁有自動排氣閥，可以使空氣迅速排出，保障循環水能夠及時得到供給。在循環過程中，冷卻水會排到虹吸井中，經過循環水泵重新回到循環系統中，為循環水提供冷卻時間，有助于循環水冷卻溫度的控制。

核電站循環水系統需要多臺水泵帶動運行，對啟停方式具有較高的要求，在控制方面較為復雜。凝汽器是實現冷凝的重要結構，應保持最佳運行狀態，使循環水系統能夠在不同季節進行工作，提高水循環狀況的穩定性。循環水泵啟停過程會受到季節的影響，在夏季需要由3～4臺泵帶動循環水運行，在冬季需要由2～3臺泵帶動運行，使夏季、冬季在水泵數量上具有一定的差別，提高水循環系統的動力效果。循環水泵對于啟停控制具有較高的要求，需要按照順序對水泵進行控制，使水源能夠順利地通過管道，避免循環水系統出現倒轉的現象，使循環水系統按照一定的順序啟動。在停泵過程中，需要對出口液控蝶閥的開度進行控制，停閥后需要將其全關，有效關閉水循環系統。在季節變化過程中，需要對水泵的啟停進行控制，做好啟停狀態的分析工作，便于對水泵啟停控制進行優化。

循環水泵運行過程中，存在著壓力不穩定的情況，在啟停過程中會導致集管壓力的增加，影響循環水泵的正常工作。在啟停過程中，集管內部的壓力將會發生變化，導致水泵無法穩定地運行，使循環水的流量發生突變。循環水泵對于壓力控制具有較高的要求，需要對水泵的停運方式進行優化，提高水泵的控制效果，避免水泵中產生過大的壓力，使集管能夠處于無壓的狀態。循環水泵需要具備停運保護裝置，降低停運故障對供水管壓力的影響。在水泵停運期間，會對出口蝶閥進行關閉，對集管內的壓力進行控制，使壓力控制條件更加的完善。在水循環系統中，凝汽器采用獨立供水的形式，使循環水泵能夠穩定地運行，使供水過程更加方便，保障循環水系統集管的壓力條件。

循環水水泵需要做好備用處理，使其具有穩定的“熱備用”條件，使循環水系統能夠穩定地進行散熱，既可以保障系統穩定工作，又能夠實現良好的冷卻效果。循環水系統冷啟動需要2～4h，應對回路的熱量進行控制，縮短回路的冷卻時間，提高循環水系統的冷卻效果。循環水泵的“熱備用”條件如下：第一，對潤滑油溫度具有較高的要求，需要將溫度控制在18℃以下，防止出現局部過熱的情況，引起系統冷卻性能發生變化。第二，需要對氣囊排氣時間進行控制，保障水泵能夠在良好的壓力環境下啟動，使水泵能夠快速地啟動。第三，需要做好水泵的三相繞組的控制，保障相間電阻的合理性，使循環水系統水源能夠穩定地供應，保障循環水能夠得到有效利用。

循環水系統存在著不良流態，對流體的運行具有一定的影響，應對循環水的流態進行分析，便于對循環水系統的流態進行優化。循環水系統主要具有以下不良流態：第一，回流。水流在克服上升壓力過程中，將會發生回流現象，導致水流向相反的方向流動。該現象主要由壓差作用引起，會導致水流發生紊亂的情況，影響水流的正常流動，甚至會導致停機現象出現。第二，偏流。在泵站機組存在不對稱現象時，將會導致水流出現偏流現象，使水流的速度分布不均勻，對水泵的穩定運行造成影響，使水源無法順利地通過管道。第三，旋渦。進水口進流過程中，有時會形成旋渦，對水流的進流狀態造成影響，導致機組伴有較大的振動，影響循環水系統運行的穩定控制，進而引起系統無法正常進行工作。

循環水泵是重要的動力來源，需要對循環水泵的調速狀態引起重視，使水泵具有穩定的運行狀態。通常情況下，循環水泵需要通過變頻設備進行控制，提高水泵的控制效果，降低流速變化對管道的沖擊，使集管壓力得到有效地限制，保障供水速度的調控狀態。循環水泵調節過程較為復雜，一旦調速措施不當，將會增加機組的負擔，影響循環水系統的正常運行。而且，為了保證供水壓力的穩定性，需要實現調速的穩定控制，構建完善的變頻調速方案，提高變頻調速方法的可靠性，確保循環水系統具有良好的調速狀態，提高水源供應條件的可靠性。

循環水泵需要做好啟停控制工作，使其具有完善的啟停條件，保障水泵能夠穩定地運行。水泵啟停控制應采用自動控制方式，合理對自動控制技術進行應用，提高水泵啟動的有序性，使水泵能夠順利地完成啟停。在優化過程中，需要合理對水泵進行選擇，保證水泵整體數量在4臺左右，方便對水泵的數量進行調整。同時，需要注重水泵規格的合理性，水泵揚程應在9.2～12.5m之間，使其處于正常的工作區間，使啟停控制具有良好的設備條件。循環水泵啟動順序采用PLC進行控制，采用特定的程序實現控制效果，使水泵能夠按照一定的順序啟動，使啟停控制更加的嚴格。同時，需要做好蝶閥的開度控制，使蝶閥能夠穩定地運行，使蝶閥便于對開度進行控制。蝶閥附近需要進行排水改造，在母管兩端設置隔離閥，使出口蝶閥能夠順利地進行排氣，提高蝶閥控制的穩定性。

核電站循環水系統集管需要具有良好的供水條件，做好供水壓力的優化工作，使供水過程能夠穩定地運行。在供水集管壓力優化過程中，需要遵守一定的控制流程，對管壓控制方案進行優化，防止循環水泵出現過載的現象，進而對供水狀態進行控制。一方面，需要做好啟停泵的控制，使集管內部具有良好的壓力環境，保障各個水泵能夠獨立進行供水。在集管壓力較小時，需要開啟水泵，增加集管內部的壓力;在集管壓力較高時，需要關閉水泵，保障管內壓力控制的穩定性，進而對供水壓力的控制進行優化。另一方面，需要嚴格對停運過程進行控制，避免水泵停運過程中產生較大的壓力。同時，需要做好聯絡閥的控制，使其能夠按照順序實現啟停，降低集管壓力對水循環的影響。

為了提高循環水泵的熱備用條件，需要采取如下優化措施：首先，需要對潤滑油溫進行控制，對齒輪箱加熱器進行優化，改用規格為4×2kW的加熱器。同時，需要做好易熱點溫度的檢測工作，防止出現局部溫度過高的情況，保障水循環系統的運行效率，使油溫能夠得到有效控制。其次，應做好氣囊封閉密封處理，使氣囊符合安全設計的條件。一方面，需要對排氣后的壓力進行控制，將壓力控制在0.01MPa以下，使循環泵能夠順利完成啟動。另一方面，應對排氣時間進行控制，通常需要控制在3min以內，縮短循環泵的氣動時間，建立完善的啟動方案。最后，需要做好循環水泵的保養工作，使水泵處于良好的備用狀態，使水泵能夠穩定地運行，保障循環水泵能夠在10min以內完成啟動，使循環水系統能夠快速實現啟動。

為了使循環水能夠穩定供應，需要對循環水采用整流優化措施，使循環水能夠穩定地運行。循環水整流措施如下：第一，導流措施。導流需要通過導流板、導流墻進行實現，需要建立完整的導流方案，避免出現水流偏斜的現象，使回流、旋渦得到有效地控制，保障水流能夠平穩供應。第二，底坎措施。為水流沖擊過程提供阻力，使邊壁水流具有良好的動能，提高水流流速的均勻性，保障進水流態的控制效果。第三，壓水措施。通過壓水板對水流進行控制，弱化近臂水流的回流效果，避免出現紊流現象，有助于水泵運行效率的提升。第四，需要注重整流墩的應用，對水流的流向進行控制，提高水流流向的合理性，對流道的流態進行優化，降低循環水系統的優化成本。第五，倒坡措施。在泵房前池采用倒坡的形式，改善水流的進水流態，使水流具有良好的擴散效果，進而減少旋渦的產生。

核電站循環水系統運行過程中，需要采用變頻調速的方式，同時采用異步電動機提供動能，對水流的控制效果進行優化。首先，變頻器需要具有完善的控制邏輯，根據水壓對其進行調節，對循環水泵的流速進行控制，使水壓能夠維持在穩定的狀態，提高循環水泵的冷卻效率。其次，需要做好變頻器的故障處理，保障變頻器在故障后能夠快速重新啟動，縮短變頻器的故障處理以及恢復時間，降低變頻器故障對循環水系統的影響。同時，變頻器應具有自動、手動兩種控制方式，便于對循環水系統進行調試，提高變頻器對系統調節的適應性。最后，需要注重工頻旁路的優化，使工頻旁路能夠正常運行，保障變頻器與循環水泵能夠實現同步控制，對水泵控制方案進行優化，提高變頻調速控制的可靠性。

綜上所述，循環水冷卻控制過程較為嚴格，需要構建嚴格的控制方式，提高控制方法的有效性，使系統具有良好的運行狀態。循環水系統應具有嚴格的控制邏輯，需要構建完善的控制方式，使循環泵能夠按照一定的順序實現啟動，使冷卻效果得到保證。循環水系統應采用全面優化的形式，使運行狀態能夠得到有效控制，提高冷卻控制的穩定性。

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作者簡介：郭永偉（1986—），男，本科，工程師，研究方向為生產運行。