核电厂高压安注泵水力特性对全流量试验的影响分析

肖书勇 章勇 孙庆 刘星

【摘 要】论文介绍了某核电厂CPR1000机组，高压安注泵水力特性发生的明显变化，通过定量计算其对全流量试验结果的影响，提前制定干预方案，试验中对阀门进行调整，并根据实际的测量仪表精度对验收准则校正，最终使得试验结果满意。

【Abstract】This paper introduces the obvious change of hydraulic characteristics of high pressure injection pump of CPR1000 unit in a nuclear power plant. Through the quantitative calculation of its effect on the results of the full flow test， the intervention scheme is formulated in advance. The valve is adjusted in the test， and the acceptance criterion is corrected according to the accuracy of the actual measuring instrument. In the end， the test results are satisfactory.

【关键词】核电厂；高压安注泵；水力特性；全流量；验收准则

【Keywords】 nuclear power plant； high-pressure injection pump；hydraulic characteristic； full flow； acceptance criteria

【中图分类号】TM623 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）11-0157-02

1 高压安注系统及RIS010试验简介

1.1 高压安注系统简介

如图1所示，高压安注系统主要由高压安注泵（#1/#2/#3，其中#1泵为A列，#2/#3泵为B列，三台泵并联布置）、换料水贮存箱、硼水注入罐、硼水注入缓冲罐、硼水注入罐再循环泵及其相应管道、阀门和仪表组成[1]。

1.2 RIS010试验简介

RIS010试验分为两部分，一般按照顺序执行：

①A部分：直接注入冷管段，分别启动3台泵，从换料水贮存箱取水，通过硼水注入管后，通往三个环路冷管段，如有任一泵不满足验收准则（后附图2虚线范围内），可通过#37/#38/#39阀门开度调节[2]。②B部分：同时注入冷管段和热管段，分别启动三台泵，从换料水贮存箱取水，同时通往三个环路冷管段和对应环路热管段；如有任一台泵不满足验收准则，可通过#43/#44（A列）或#45/#55（B列）阀门开度调节。

2 #3泵新旧芯包水力特性差异对试验结果的影响

2.1 #3泵新旧芯包水力特性差异

某核电厂换料大修，为处理#3泵运行振动高，更换了该泵。因为厂家改型，新芯包首级叶轮口环直径由原来的120mm变为137mm，导致全流量时扬程接近设计标准（730～810m）上限，超出现场#1/#2/#3泵逾50m。由于新旧泵水力特性的差异，需估算新泵RIS010试验的结果，并确定是否满足要求。

2.2 对试验结果影响的定量计算

将离心泵Q-H特性曲线方程简化为：

其中，为关死点量程，将新泵两个已知点（Q、H）值代入（1）式中求得，a=-1.0139，b=-0.0413，H0=1，857.99[3]。

從换料水贮存箱液面到反应堆水池液面整个管路使用伯努利方程为：

其中，kl为管阻系数，P1为换料水贮存箱液面压力，P2为反应堆水池液面压力，ΔH为两者高度差。根据上一轮大修试验数据，代入（2）式，分别求得试验A、B部分管阻系数，。

试验时，P1≈P2，由（1）（2）式得关于（ΔH，Q）的等式方程

（b-kl）Q2+aQ+H0-ΔH=0 （3）

根据（3）式求得试验A、B部分，在不同ΔH下的新泵流量QA，QB。上轮大修ΔH=3.86，#3泵试验A部分流量143.5 m3/h，B部分流量135.7 m3/h；对新泵，ΔH=3.86时测算，试验A部分流量145.97m3/h，B部分流量138.42 m3/h。

根据测算结果，并对照验收准则：①试验A部分：新泵流量较旧泵变大，略微超过曲线A虚线范围；②试验B部分：新泵流量较旧泵变大，如冷热段比例不变或变化较小，试验结果在验收曲线范围内。

根据以上结论，制定试验干预方案：①试验A部分，调小冷管段入口阀门开度，预计调整流量为1～2m3/h；②上述调整后，执行试验B部分，#3泵结果预计在验收准则内；但上轮大修#2泵结果接近验收准则虚线，如超出，则需调整对应阀门开度；③通过上述计算，认为新泵可满足RIS010试验要求。

3 RIS010试验过程与结果

试验执行A部分，首先启动#3泵，其流量148m3/h，超出验收准则最大虚线，数次调小#37/#38/#39阀门开度，流量（145.5m3/h）仍超出。

其后，根据现场的流量计、变送器及采集板卡实际精度，均小于验收准则虚线的计算精度，根据（4）式对验收准则虚线校正

其中，ε1=0.706%，#403流量计精度；ε2=0.5%，流量变送器误差；ε3=0.25%，采集板卡精度；Qmax=60m3/h，流量计量程。

根据曲线A，Q=145.5m3/h时，代入（4）式，可得ΔQ=2.1m3/h，较原虚线的误差值（3m3/h）变小。根据校正后曲线A（图2所示曲线），#3泵试验结果在验收准则内，试验结果满意。

执行试验B部分，#1/#2/#3泵试验结果均在验收准则范围，结果满意。

4 结语

高压安注泵首级叶轮换型，导致水力特性发生明显变化，对全流量试验造成显著影响。利用离心泵Q-H特性曲线方程、伯努利方程定量计算泵水力特性变化的影响，由于泵出厂的试验管路与电厂有差异，离心泵Q-H特性曲线方程进行了简化，测算结果与实际试验有一定差异，但仍为提前制定干预方案提供了重要参考。试验中，通过调整阀门，根据实际测量仪表精度对验收准则校正，最终新泵试验结果满意。

本文介绍了高压安注泵水力特性变化对全流量试验影响的定量计算，并提供了验收曲线的校正方法，对后续同类试验执行具有指导意义。

【参考文献】

【1】陈济东.大亚湾核电站系统及运行[M].北京：原子能出版社，1995.

【2】叶 明，张燕晓.核电站高压安注泵流量检查试验[J].硅谷 ，2011 （22）：28-29.

【3】田嘉猷.离心泵的QH特性曲线方程[J]. 建筑技术通讯：给水排水，1986 （2） ：38-41.