余热排出泵常压下性能试验分析

曾斌　赵洋　王志华

摘要：余热排出系统是保证核电厂正常运行的重要系统，其安全稳定经济的运行是保证核电站正常运行的前提条件。余热排出系统的主要功能是排出反应堆堆芯余热、一回路冷却剂和设备的显热以及运行主泵产生的热量，将其温度降低至冷停堆工况，维持冷却剂温度在冷停堆工况以便进行换料和维修操作，在反应堆停堆和启动过程中而主泵未投运时保证一回路冷却剂的强制循环。当余热排出系统在一回路开口半管水位运行时，余热排出泵有汽蚀的风险，为此验证泵的性能很有必要。

关键词：余热排出泵；汽蚀；防漩涡探测

中图分类号TH38 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0086-01

1.概述

核安全的主要问题是要在任何情况下都能够保证核燃料的持续冷却，反应堆的物理特性决定了核电厂需要设置余热排出系统（RRA）。反应堆停堆后，堆芯由于裂变产物的衰变，仍然会在很长一段时间内持续释放出功率，加之反应堆冷却剂和设备的显热及主泵运行产生的热量，这些热量都需要排出。停堆初期堆芯余热仍由蒸汽发生器通过二回路以蒸汽的形式排放，当二回路或蒸汽发生器不能再运行时则由余热排出系统来承担。

1.1系统组成

余热排出系统由两台泵、两台热交换器及有关的管道、阀门和仪表组成。余热排出系统从2号环路热段吸水，经两列电动隔离阀流入余热排出泵的入口母管，两台余排泵并联布置，驱动冷却剂流经热交换器及其旁路管线，并最终通过中压安注的注入管线回到RCP的1号和3号环路冷段。

泵出口母管上设置了两个卸压阀组，用以避免一回路和余热排出系统超压。经过两台热交换器的流量分别由阀门RRA024VP和025VP控制，而通过RRA系统的总流量由热交换器旁路管线上的阀门RRA013VP控制。为了保护RRA泵，在热交换器下游设置了一条回到泵入口的最小流量循环管线。

1.2余排泵概述

余热排出泵为卧式、单级离心泵，每台泵都装有由反应堆冷却剂润滑的机械密封，冷却剂由通过辅助热交换器的RRI水冷却，填料函也由RRI水直接冷却。此泵配有异步电机，该电机经受主蒸汽管道破裂或RCP小破口时事故并保持其功能。

本系统设有两台相同的泵，每台泵的容量为系统总容量的一半，以满足电站停堆的需要。为确保可靠性，RRA泵由独立的应急母线供电，在失去厂外电源时，由柴油发电机提供应急电源。

2.余排泵在环路低液位运行的检查

对余热排出泵性能试验分析的主要目的是为了确保在低液位整定值水位（约9.17m）下，泵无汽蚀发生，确定在最不利工况时，额定流量下泵无汽蚀时的反应堆最低液位，确定每台泵无汽蚀发生时所对应的最大流量，以及最大流量下无汽蚀发生，为此对两台泵分别按照以下进行试验分析，为此验证泵的性能是否能满足机组运行的需求。

2.1单泵在额定流量下的验证

初始时一回路水位在刚好处于环路高液位报警（约9.26m），给余热排出泵送电后启动泵，逐步调整流量至910m3/h，检查泵是否运行正常，若泵此时无任何异常，对反应堆冷却剂回路进行疏水至报警RCP554KA刚好出现，此时水位在约9.17m，在此种水位下维持泵运行5-10min，检查泵的运行正常，之后缓慢关闭RRA/RCP阻力较低的吸入管线RCP215VP和RRA021VP，并调节流量重新至910m3/h，检查在这种最不利的工况下余排泵入口压力≥0.46bar.g，无汽蚀现象，电流及流量稳定，无振动异常现象，在此过程中，一旦发现泵运行情况异常，立即停运，防止泵损坏，试验过程中发现泵的运行无任何异常现象，各参数稳定正常，泵的运行满足要求，之后打开阀RCP215VP和3RRA021VP并将流量调回额定流量，并停运泵。

2.2单泵在最大流量下的验证

初始时一回路水位在刚好处于环路高液位报警，给余热排出泵送电后启动泵，逐步调整流量至910m3/h，接下来，将RCV013VP控制模块置于自动控制，通过手动输值，按每次50n13/h缓慢增加直到泵入口压力靠近汽蚀临界点，若流量增加到1475m3/h（单台泵最大流量）仍未达到汽蚀临界点，则保持流量在1475m3/h下运行5-10min，同理，检查在这种工况下泵是否有汽蚀现象，电流及流量是否稳定，是否有振动异常现象，试验过程中发现泵的运行无任何异常现象，各参数稳定正常，在最大流量下泵的运行满足要求。

2.3双泵在正常流量下的验证

初始时一回路水位在刚好处于环路高液位报警，维持上一步正在额定流量下运行的泵，启动另外一台泵，将RCV013VP控制模块置于自动控制，通过手动输值，按每次50m3/h缓慢增加流量到1800m3/h，验证在该工况下两台余排泵运行正常，之后对反应堆冷却剂回路进方式（如图1），该方式是以SCR反应器出口NOx浓度为被调量，喷氨调节阀开度为调节量保证出口NOx恒定的闭环反馈调节系统。这种方式可以获得出口NOx的实时监测控制效果和较好的抗干扰性能，做到按需脱硝，有效控制运行成本，但是对于脱硝这样的具有大延时、大滞后的系统，控制逻辑就更为复杂，系统调试和整定也更加困难。

为了应对系统大延时、大滞后的特点除了正常的PID参数优化外还采取了以下措施来改善调节性能。

1）PID模块加入当CEMS吹扫时自动保持功能；2）出口NOx测量值与设定值偏差大时切除喷氨自动的保护值适当放大；3）引入入口NOx浓度、机组给煤量和锅炉总风量作为前馈，并且将入口NOx浓度前馈作用适当放大；4）调节器采用自适应功能，即不同的偏差采用相应不同的PID参数来进行调节，做到大偏差时调节迅速，偏差较小时调节平稳。

4.结语

自脱硝系统投运以来，经过现场技术人员不断地摸索和实践，此套脱硝控制系统已经取得了较为满意的控制效果，能够适应负荷大幅变化，满足国家环保部门对大气污染物排放标准要求。endprint