摘 要：改進(jìn)型三環(huán)路壓水堆核電機組輔助蒸汽供應系統在某些情況下偶爾會(huì )出現壓力不穩定的情況。為了確定短時(shí)間壓力波動(dòng)是否影響常規島用戶(hù)的正常運行，文章對下游用戶(hù)的運行特點(diǎn)和運行參數進(jìn)行分析。通過(guò)計算比較用戶(hù)與輔助蒸汽的換熱量，理論驗證了當常規島部分輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時(shí)，也能夠滿(mǎn)足下游長(cháng)期用戶(hù)的使用需求。

 

改進(jìn)型壓水堆機組（簡(jiǎn)稱(chēng) CPR1000）的輔助蒸汽轉換系統（簡(jiǎn)稱(chēng) STR）和電鍋爐系統（簡(jiǎn)稱(chēng) XCA）是輔助蒸汽的生產(chǎn)者，生產(chǎn)出額定參數的飽和蒸汽提供給輔助蒸汽分配系統（簡(jiǎn)稱(chēng) SVA）。在正常運行時(shí) SVA 輔助蒸汽壓力穩定，但是當輔助蒸汽的生產(chǎn)者由 XCA 切換到 STR（或 STR 切換到 XCA），或者設備本身存在故障時(shí)，將導致產(chǎn)汽壓力不穩定。

 

為了確定 SVA 蒸汽壓力波動(dòng)期間是否滿(mǎn)足下游用戶(hù)的正常使用，需要確定輔助蒸汽管道壓力允許波動(dòng)的范圍。只要壓力有波動(dòng)期間控制在此范圍內可以保證用戶(hù)運行。

 

在后續理論計算中使用的物理符號的意義和單位的說(shuō)明如下：

 

Qs 為通過(guò)調節閥的蒸汽流量，kg/h；P1 為調節閥前蒸汽壓力，MPa；KV 為調節閥計算流量系數；CV 為調節閥流量系數；K 為 1+0.0013Tsh，其中 Tsh 為蒸汽過(guò)熱溫度，℃（飽和蒸汽的 K 取 1）；CV1 為蒸汽壓力1.2MPa 時(shí) SES202VV 的 CV 值；CV2 為蒸汽壓力 1.2MPa時(shí) STR015VV 的 CV 值；Qa1 為正常流入 SES 的輔助蒸汽流量，kg/s；Qb1 為正常流入 STR 除氧器的輔助蒸汽流量，kg/s；Qq 為輔助蒸汽凝結成水釋放的汽化潛熱量；Qn 為凝結水降溫所釋放的熱量；Qq1 為正常輔助蒸汽向SES 系統釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2 為正常輔助蒸汽向 STR 除氧器所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；C 為水的比熱容，4.2×103J/（kg·℃）；m 為水的質(zhì)量；Δt 為水下降溫度；Qn1 為正常輔助蒸汽凝結水溫度降低對 SES 釋放的熱量，kJ/s；Qn2 為正常工況輔助蒸汽凝結水溫度降低對 STR 除氧器所釋放的熱量，kJ/s；Q 為輔助蒸汽與用戶(hù)的總換熱量；QA 為輔助蒸汽凝結盛水所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qb 為輔助蒸汽凝結成水后溫度下降釋放的熱量，kJ/s；Qv1 為蒸汽在 0.45MPa 下 SES202VV的 CV 值；Qv2 為蒸汽在 0.45MPa 下 STR015VV 的 CV 值；Qq1為蒸汽#低壓力下與SES換熱器釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2 為蒸汽#低壓力下與 STR 除氧器釋放的汽化潛熱量，kJ/s。 1 輔助蒸汽分配系統根據用戶(hù)分布的不同，SVA 可以分為常規島部分和核島部分，常規島部分輔助蒸汽為參壓力 1.2MPa，溫度 188.8℃的飽和蒸汽；核島部分為壓力 0.45MPa，溫度 147.9℃的飽和蒸汽。其中核島輔助蒸汽是由常規島輔助蒸汽經(jīng)過(guò)減壓閥降壓后得到，在兩部分管道上設置有壓力變送器測量進(jìn)行壓力監測。

 

2 輔助蒸汽壓力允許波動(dòng)#大范圍

常規島部分輔助蒸汽用戶(hù)包括除氧器系統（ADG），STR 自身的除氧器，熱水分配系統（SES）換熱器，汽輪機軸封系統（CET），輔助給水系統（ASG）的汽動(dòng)泵。其中 ADG 和 CET 只有在機組啟動(dòng)前期用到輔助蒸汽，在主蒸汽具備供應條件后轉為即轉為使用主蒸汽；ASG 汽動(dòng)泵也在設備定期試驗的時(shí)候使用輔助蒸汽；只有 SES 換熱器和 STR 除氧器作為長(cháng)期用戶(hù)在運行時(shí)需要一直用到輔助蒸汽；核島部分輔助蒸汽用戶(hù)包括 ASG儲水箱，三廢系統。這二者在機組功率運行后根據運行狀態(tài)不定期使用輔助蒸汽，使用的蒸汽量和時(shí)間根據用戶(hù)需求而定，平時(shí)需要保持輔助蒸汽連續穩定供應。根據系統設計手冊，SVA 管道設計#大壓力為1.4MPa，為保證設備安全管道壓力#大值不能超過(guò)1.4MPa；0.45MPa 蒸汽是通過(guò) 1.2MPa 部分降壓后得到，為保證核島部分輔助蒸汽的正常供應，1.2MPa 的輔助蒸汽壓力波動(dòng)#小值不超過(guò) 0.45MPa。即常規島輔助蒸汽壓力波動(dòng)的允許范圍為 0.45 ～ 1.4MPa。 3 輔助蒸汽壓力波動(dòng)對常規島用戶(hù)的影響根據以上描述，常規島輔助蒸汽部分只有 SES 換熱和 STR 除氧器兩個(gè)長(cháng)期用戶(hù)。二者通過(guò)調節閥 SES-202VV，STR015VV 來(lái)各自控制進(jìn)入用戶(hù)的輔助蒸汽量。當輔助蒸汽壓力高時(shí)可以通過(guò)調節閥門(mén)的作用降低進(jìn)汽壓力，壓力升高對戶(hù)的影響不大。在此驗證，當常規島輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時(shí)，這兩個(gè)用戶(hù)是否能夠正常運行。

 

3.1 正常壓力下常規島用戶(hù)與輔助蒸汽的換熱量

在機組正常工況下，SES202VV、STR015VV 運行數據如表 1 所示。

輔助蒸汽在與用戶(hù)的換熱過(guò)程為shou先由飽和蒸汽凝結成飽和水，釋放出汽化潛熱，飽和水在換熱器內與用戶(hù)繼續換熱而溫度下降飽和蒸汽通過(guò)調節閥的蒸汽流量公式：

輔助蒸汽與用戶(hù)換熱器經(jīng)過(guò)換熱后的#終凝結水溫度未知，不考慮凝結水溫度下降所釋放的熱量，可以看出 ＞ Q1， ＞ Q2，即當 SVA 壓力為 0.45MPa時(shí)，輔助蒸汽與 SES 換熱器和 STR 除氧器的汽化潛熱的放熱量就大于正常運行期間二者的熱量需求。由此可見(jiàn)，常規島部分輔助蒸汽部分管道在壓力下降到#小值0.45MPa 時(shí)，也能夠滿(mǎn)足下游 SES 和 STR 除氧器這兩個(gè)長(cháng)期用戶(hù)的使用需求。

 

4 結束語(yǔ)

根 據 CPR1000 核電機組 SVA 系統用戶(hù)運行需求 和 設 計 標 準， 輔 助 蒸 汽 的 壓 力 波 動(dòng) 允 許 范 圍 是0.45 ～ 1.4MPa。文章經(jīng)過(guò)理論驗證得出，當常規島部分輔助蒸汽壓力在此區間波動(dòng)時(shí)，也能夠滿(mǎn)足 SES 換熱器和 STR 除氧器這兩個(gè)長(cháng)期用戶(hù)的正常運行，為現場(chǎng)采取緊急人工干預的時(shí)機提供了參考。