公司新闻News
公司新闻
位置位置: 首页 >公司新闻 >公司新闻 >

壓水堆核電站主給水係統調節方式與水泵選擇

作者:亚美真人来源:[亚美真人公司]访问:775时间:2019-12-09

摘要:通過分析壓水堆核電站二回路熱工參數控製要求和電動定速給水泵、電動調速給水泵和汽動調速給水泵的運行特性,從建造、維修、運行經濟性的觀點出發 ,探討壓水堆核電站主給水係統調節方式與給水泵選擇方案,並提出了的壓水堆核電站選擇主給水泵配置方案優先次序的建議。

關鍵詞:壓水堆 核電站 給水泵 配置方案

我國大陸在役和在建的核電站有6座,11台機組,總裝機容量8 700 MW。在其中的5座壓水堆核電站中,主給水泵型式和配置各異。大亞灣與嶺澳核電站采用2台50%(指額定給水流量,下同)汽動泵加1台50%備用電動調速泵,秦山一期采用3台50%電動定速泵,秦山二期采用3台50%電動調速泵,田灣核電站采用5台25%電動定速泵。國外壓水堆核電站主給水泵選型配置方式也不盡相同,各國有各國的風格和習慣,但趨勢愈來愈傾向於電動給水泵。盡管不同型式和不同配置的主給水泵係統都能滿足核電站的安全與功能要求,但作為核電站常規島最首要的輔機係統,其投資和運行維修的經濟性是大不相同的。中國的核電發展在麵臨著前所未有機遇(2020年裝機容量要達到36~40 GW)的同時,也麵臨實在現國家要求的自立設計、自立製造、自立建設、自立運營和降低工程造價和上網電價、參與市場競爭的巨大挑戰。是以 ,按照壓水堆核電站主給水係統運行要求分析不同類型給水泵運行特性,確定壓水堆核電站主給水泵最好型式和配置方案,對實現我國壓水堆核電站自立設計、降低核電站的造價是非常必要的。

1、主給水係統調節方式

壓水堆核電站主給水係統的首要功能是將溫度、壓力和水質合格的給水送到蒸汽發生器,並利用給水係統調節功能將蒸汽發生器水位維持在給定範圍,它是保證核島安全運行和汽水品質的首要熱工係統。與常規電站一樣,壓水堆核電站主給水調節係統也有兩類,即定速給水泵給水調節係統和調速給水泵給水調節係統,兩種給水調節係統在較高負荷下(大於15%~20%)采用三衝量調節控製的原則。在低負荷下由於蒸汽參數低,負荷變化小,蒸汽發生器假水位現象不太嚴重 ,維持給定水位的要求不太高,加之蒸汽流量和給水流量小而很難精確丈量等啟事,所以低負荷下給水采用單衝量旁路調節控製方法。

1.1 、定速給水泵給水調節係統

定速給水泵給水調節係統是最簡單的一種給水調節控製方式。實在質是給水泵特性曲線保持不變,通過調整給水閥門開度方式來改變給水管路活動阻力損失,即改變給水管路特性曲線來改變給水泵工作點。如圖1所示,給水調節閥關小,管路阻力特性曲線由R1改變到R2,給水泵工作點由1改變到2,使給水流量從Q1減小到Q2,實現調節給水流量和蒸汽發生器水位的目的。

圖1 定速給水泵特性曲線

1.2、變速給水泵給水調節係統

變速給水泵給水調節係統是在給水管道阻力特性曲線給定(或基本恒定)的情況下通過改變給水泵轉速來改變給水泵特性曲線,實現調節給水流量、控製蒸汽發生器水位的目的。如圖2所示,給水泵轉速調節機構將給水泵組轉速從n1調整到n2,給水泵特性曲線將從Q–H1改變到Q–H2,在給定給水管路阻力特性曲線(此處為恒定值)的情況下,

圖2 變速給水泵特性曲線

工作點從1點過渡到2點,使給水流量從Q1減小到Q2,實現給水流量和蒸汽發生器水位的調節。

變速給水泵原動機首要有小汽輪機和電動機兩種方式。

汽動給水泵由小汽輪機驅動,小汽輪機接受給水調節係統流量或轉速需求信號,並通過小汽輪機進汽流量調節機構調節給水泵轉速。正常運行情況下小汽輪機進汽來自立汽輪機抽汽,低負荷工況下來自反應堆新蒸汽 。當主汽輪機負荷增加時,供小汽輪機的抽汽壓力也相應進步,在調門開度變化不大的情況下汽動泵出力會主動增加,是以汽動給水泵給水流量控製有一定的自衡能力。

電動調速給水泵通過裝在電機和給水泵之間的液力耦合器調節給水泵轉速。液力耦合器接受給水調節係統流量或轉速需求信號,並通過勺管控製機構改變液力耦合器充油量來調節給水泵轉速。由於液力耦合器隻能減速,是以在耦合器之前需要用齒輪增速器將轉速事先進步到上限值。

上世紀80年代以來,先進的產業國家特別是美國已慢慢將變頻調速電機用於大型電站變速給水泵(給水泵功率在4~20 MW),但我國在此方麵仍處於起步階段。

1.3、壓水堆核電站蒸汽發生器壓力控製要求

常規電站鍋爐受熱麵傳熱溫差高達數百度,鍋爐設計不受太嚴格的體積限製,更沒有核安全的特殊要求,熱工設計自由度大,是以可以按定壓(主蒸汽壓力基本維持不便)運行方式(圖3)設計,也可按滑壓(主蒸汽壓力隨著負荷的增大而進步)運行方式(圖4)設計。

圖3 常規鍋爐定壓運行曲線

圖4 常規鍋爐滑壓運行曲線

壓水堆核電站則不然,其一回路受壓水溫度(可看作常規鍋爐的爐膛溫度)低,二回路蒸汽始終處於非過熱狀況,一 、二回路間傳熱溫差小,對數均勻溫差大約隻有50℃多 ,且布置在空間有限的水泥安全殼內。為滿足核安全的嚴格要求,熱工設計的自由度非常有限。在熱停堆狀況下,反應堆輸出功率接近零,反應堆一、二回路間基本沒有溫差,反應堆芯進出口也沒有溫差,即一回路均勻溫度與二回路蒸汽溫度基本相同。當二回路負荷增加,為保證蒸汽發生器換熱麵熱傳導正常進行,一回路均勻溫度必須進步或二回路蒸汽壓力必須降低。假如二回路蒸汽壓力(溫度)保持不變(圖5的B-E線),一回路均勻溫度必須保持足夠大,以便保證一、二回路間合適的對數均勻溫差,此時給水泵出口壓力為圖5的A-F線。

圖5 蒸汽發生器出口蒸汽壓力與負荷關係

然而,一回路均勻溫度的過度增大,會給全部核島安全設計帶來一係列題目。首先,一回路均勻溫度進步後,穩壓器的容積必須增大。穩壓器容積的增大將直接導致一回路水裝量的增加,即一回路大破口事故下一回路冷卻劑總汽化潛熱的增加。為保證一回路大破口事故下壓水堆核電站的高度安全,其安全殼容積必須相應增大,這在技術和經濟上是不可行的。

為避免以上題目,目前在成熟的壓水堆設計中對一回路均勻溫度變化幅度都作出了限製(M310型反應堆均勻溫度變化範圍不大於20℃)。如許,在保證核安全要求的條件下,為維持一、二回路間的正常熱功率傳遞,二回路蒸汽壓力或溫度必須按要求隨負荷的增加而降低(圖5的B-C線或B-G-C線),此時給水泵出口壓力維持基本恒定(圖5的A-D線)。 2、各種給水泵配置方式的經濟性分析

2.1、電動調速給水泵與汽動調速給水泵

容量相同時,電動調速給水泵與汽動調速給水泵首要區別在於原動機形式不同,能源輸進方式不同和調速方式不同。假定在調速範圍方麵兩種給水泵都能滿足給水調節要求,那麽兩種調速方式的給水泵經濟性差異首要表現在投資 、運行和維修方麵。

2.1.1、運行經濟性分析

假定能量傳輸的出發點為向小汽輪機供汽的主汽輪機抽汽點(見圖6)。那麽汽動調速給水泵能源傳輸轉換環節有從抽汽點到小汽輪機進汽口的抽汽管道、小汽輪機通流部分熱—機轉換過程和前置泵減速機構。電動調速給水泵能源傳輸轉換環節首要有主機抽汽點以後通流部分熱—機轉換過程、發電機機—電轉換過程 、廠用變壓器、開關電纜、電動機電—機轉換過程、液力耦合器及其增速機構或電動機變頻係統。由於小汽輪機供汽管道和開關電纜損失相對較小,此處不計進分析對比身分之列。

當汽輪發電機組總功率N相同,采用汽動調速給水泵與采用電動調速給水泵相比使機組功率增加△Nn為正值時,表明采用汽動調速給水泵在運行方麵是經濟的,反之則表明采用電動調速給水泵在運行方麵是經濟的。其得益程度可作如下推導:

采用汽動調速給水泵時機組<1頁

Copyright @ 2018-2020 河北亚美真人钢管制造有限公司 版权所有冀 ICP备08106296号

 
QQ在线咨询
客服热线
000-75938144