壓力變送器

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核電廠輔助蒸汽壓力變送器波動的影響分析

作時間:2019-09-10  來源:  作者:
   
摘 要:改進型三環(huán)路壓水堆核電機組輔助蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)在某些情況下偶爾會出現(xiàn)壓力不穩(wěn)定的情況。為了確定短時間壓力波動是否影響常規(guī)島用戶的正常運行,文章對下游用戶的運行特點和運行參數(shù)進行分析。通過計算比較用戶與輔助蒸汽的換熱量,理論驗證了當常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時,也能夠滿足下游長期用戶的使用需求。
 
改進型壓水堆機組(簡稱 CPR1000)的輔助蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(簡稱 STR)和電鍋爐系統(tǒng)(簡稱 XCA)是輔助蒸汽的生產(chǎn)者,生產(chǎn)出額定參數(shù)的飽和蒸汽提供給輔助蒸汽分配系統(tǒng)(簡稱 SVA)。在正常運行時 SVA 輔助蒸汽壓力穩(wěn)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(shè)備本身存在故障時,將導(dǎo)致產(chǎn)汽壓力不穩(wěn)定。
 
為了確定 SVA 蒸汽壓力波動期間是否滿足下游用戶的正常使用,需要確定輔助蒸汽管道壓力允許波動的范圍。只要壓力有波動期間控制在此范圍內(nèi)可以保證用戶運行。
 
在后續(xù)理論計算中使用的物理符號的意義和單位的說明如下:
 
Qs 為通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量,kg/h;P1 為調(diào)節(jié)閥前蒸汽壓力,MPa;KV 為調(diào)節(jié)閥計算流量系數(shù);CV 為調(diào)節(jié)閥流量系數(shù);K 為 1+0.0013Tsh,其中 Tsh 為蒸汽過熱溫度,℃(飽和蒸汽的 K 取 1);CV1 為蒸汽壓力1.2MPa 時 SES202VV 的 CV 值;CV2 為蒸汽壓力 1.2MPa時 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(jié)成水釋放的汽化潛熱量;Qn 為凝結(jié)水降溫所釋放的熱量;Qq1 為正常輔助蒸汽向SES 系統(tǒng)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(jié)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(jié)水溫度降低對 STR 除氧器所釋放的熱量,kJ/s;Q 為輔助蒸汽與用戶的總換熱量;QA 為輔助蒸汽凝結(jié)盛水所釋放的汽化潛熱量,kJ/s;Qb 為輔助蒸汽凝結(jié)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(tǒng)根據(jù)用戶分布的不同,SVA 可以分為常規(guī)島部分和核島部分,常規(guī)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(guī)島輔助蒸汽經(jīng)過減壓閥降壓后得到,在兩部分管道上設(shè)置有壓力變送器測量進行壓力監(jiān)測。
 
2 輔助蒸汽壓力允許波動#大范圍
常規(guī)島部分輔助蒸汽用戶包括除氧器系統(tǒng)(ADG),STR 自身的除氧器,熱水分配系統(tǒng)(SES)換熱器,汽輪機軸封系統(tǒng)(CET),輔助給水系統(tǒng)(ASG)的汽動泵。其中 ADG 和 CET 只有在機組啟動前期用到輔助蒸汽,在主蒸汽具備供應(yīng)條件后轉(zhuǎn)為即轉(zhuǎn)為使用主蒸汽;ASG 汽動泵也在設(shè)備定期試驗的時候使用輔助蒸汽;只有 SES 換熱器和 STR 除氧器作為長期用戶在運行時需要一直用到輔助蒸汽;核島部分輔助蒸汽用戶包括 ASG儲水箱,三廢系統(tǒng)。這二者在機組功率運行后根據(jù)運行狀態(tài)不定期使用輔助蒸汽,使用的蒸汽量和時間根據(jù)用戶需求而定,平時需要保持輔助蒸汽連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計手冊,SVA 管道設(shè)計#大壓力為1.4MPa,為保證設(shè)備安全管道壓力#大值不能超過1.4MPa;0.45MPa 蒸汽是通過 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(yīng),1.2MPa 的輔助蒸汽壓力波動#小值不超過 0.45MPa。即常規(guī)島輔助蒸汽壓力波動的允許范圍為 0.45 ~ 1.4MPa。 3 輔助蒸汽壓力波動對常規(guī)島用戶的影響根據(jù)以上描述,常規(guī)島輔助蒸汽部分只有 SES 換熱和 STR 除氧器兩個長期用戶。二者通過調(diào)節(jié)閥 SES-202VV,STR015VV 來各自控制進入用戶的輔助蒸汽量。當輔助蒸汽壓力高時可以通過調(diào)節(jié)閥門的作用降低進汽壓力,壓力升高對戶的影響不大。在此驗證,當常規(guī)島輔助蒸汽壓力下降到#小值 0.45MPa 時,這兩個用戶是否能夠正常運行。
 
3.1 正常壓力下常規(guī)島用戶與輔助蒸汽的換熱量
在機組正常工況下,SES202VV、STR015VV 運行數(shù)據(jù)如表 1 所示。
常規(guī)島用戶運行信息
輔助蒸汽在與用戶的換熱過程為shou先由飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水,釋放出汽化潛熱,飽和水在換熱器內(nèi)與用戶繼續(xù)換熱而溫度下降飽和蒸汽通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量公式:
20190910110028.jpg
輔助蒸汽與用戶換熱器經(jīng)過換熱后的#終凝結(jié)水溫度未知,不考慮凝結(jié)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,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,常規(guī)島部分輔助蒸汽部分管道在壓力下降到#小值0.45MPa 時,也能夠滿足下游 SES 和 STR 除氧器這兩個長期用戶的使用需求。
 
4 結(jié)束語
根 據(jù) CPR1000 核電機組 SVA 系統(tǒng)用戶運行需求 和 設(shè) 計 標 準, 輔 助 蒸 汽 的 壓 力 波 動 允 許 范 圍 是0.45 ~ 1.4MPa。文章經(jīng)過理論驗證得出,當常規(guī)島部分輔助蒸汽壓力在此區(qū)間波動時,也能夠滿足 SES 換熱器和 STR 除氧器這兩個長期用戶的正常運行,為現(xiàn)場采取緊急人工干預(yù)的時機提供了參考。
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