ZZB 038-2015 核电厂用蒸气压缩循环冷水机组.pdf
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1、 ICS 23.120 J 72 ZZB 浙江制造标准 ZZB 0382015 核电厂用蒸气压缩循环冷水机组 Water chiller with the vapor compression cycle for nuclear power plant 2015 - 12- 18 发布 2015 - 12 - 31 实施 浙江省浙江制造品牌建设促进会 发 布 ZZB 0382015 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 型式与基本参数 . 3 5 基本要求 . 5 6 性能要求 . 7 7 试验方法 . 12 8 检验规则 . 18
2、 9 标志、包装和贮存 . 19 10 质量保证与服务 . 21 ZZB 0382015 II 前 言 本标准依据GB/T 1.12009给出的规则进行编制。 本标准为推荐性标准。主要依据GB/T 18430.1-2007 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组 第1部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组、GB/T 29363-2012 核电厂用蒸气压缩循环冷水机组、GB 25131-2010 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组 安全要求内容进行编制。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由浙江省浙江制造品牌建设促进会提出。 本标准由浙江省质量技术监督
3、局归口。 本标准起草单位:浙江盾安人工环境股份有限公司、浙江省标准化研究院 本标准主要起草人:方旭东、蒋建平、邓立力、柳玉春、陈兰姣 本标准为首次发布。 ZZB 0382015 1 核电厂用蒸气压缩循环冷水机组 1 范围 本标准规定了电动机驱动的采用蒸气压缩制冷循环应用于核电站的冷水机组(以下简称“机组”)的术语和定义、型式与基本参数、基本要求、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装和贮存、质量保证与服务。 本标准适用于核电站用的核级冷水机组和抗震级冷水机组。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用
4、文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 42082008 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529-2001,IDT) GB 4343.2 电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第2部分:抗扰度 产品类标准(GB 4343.2-2009,CISPR 14-2-1997,IDT) GB/T 8993 核仪器环境条件与试验方法 GB/T 108702014 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组性能试验方法 GB/T 12727 核电厂安全系统电气设备质量鉴定 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 13625 核电厂安全系统电气设
5、备抗震鉴定 GB/T 16702-1996 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范 GB/T 17758 单元式空气调节机 GB/T 18430.1-2007及第一号修改单 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组 第1部分:工业或商业用及类似用途的冷水(热泵)机组 GB/T 22577-2008 核电站用1E级电缆 通用要求 GB 25131 蒸气压缩循环冷水(热泵)机组 安全要求 JB/T 4330 制冷空调设备噪声的测定 JB/T 7249 制冷设备术语 NB/T 20055 核电厂安全重要仪表和控制系统执行B类和C类功能的计算机软件 NB/T 47012 制冷装置用压力容器 HAF 003 核电厂质量保
6、证安全规定 HAF.J0053 核设备抗震鉴定试验指南 3 术语和定义 JB/T 7249确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 ZZB 0382015 2 3.1 核级冷水机组 unclear grade water chiller “核级”为“核安全级”的简称,为安全重要物项。在核电站正常和事故运行期间,为核岛各厂房和主控室的通风系统提供所需的冷冻水, 保持厂房内设备运行和操作人员所要求的环境温湿度, 进而保证核电厂的安全运行。 核级冷水机组即为完成上述功能的机组。核电厂的核安全等级分为1、2、3级;属安全1、2、3级的机械设备和部件均属抗震类设备;而这里的“核级冷水机组”是指核安全等级为
7、3级、整机抗震类别为1类的冷水机组设备。 3.2 抗震级冷水机组 anti-seismic grade water chiller “非核级” 为与核安全无关的机械设备, 但机械设备可按照其在地震时的安全重要性来确定是否有抗震要求,抗震分类确定了设备的设计和承受地震的能力。抗震1类是指设计的设备能承受运行基准地震(OBE)和安全停堆地震(SSE)引起的荷载。抗震1类机械设备和部件按其不同要求,又可分为以下3类: 在安全停堆地震(SSE)引起的荷载作用下必须保持其完整性和密封性设备属于1I类。 专用安全设施及其支持系统中的非能动设备,当受到SSE荷载作用时需保持其功能的设备属于1F类。 在SSE
8、荷载作用下,其事故后安全功能仍要求能运转的设备属于1A类。 注:抗震级冷水机组指无安全等级要求但有抗震1类要求的冷水机组。 3.3 名义工况性能系数(COP) Coefficient of Performance(COP) 在本标准表2规定的名义工况下,机组以同一单位表示的制冷量除以总输入电功率得出的比值。 3.4 部分负荷性能系数 Part Load Value(PLV) 用一个单一数值表示的冷水机组的部分负荷效率指标, 它基于机组部分负荷的性能系数值, 按照机组在各种负荷下运行时间的加权因素计算得出。 3.5 综合部分负荷性能系数 Integrated Part Load Value(IP
9、LV) 用一个单一数值表示的冷水机组的部分负荷效率指标, 基于表3规定的IPLV工况下机组部分负荷的性能系数值, 按机组在特定负荷下运行时间的加权因素, 通过式(1)获得。 IPLV(或NPLV) 2.3%A + 41.5%B + 46.1%C + 10.1%D . (1) 式中: A100%负荷时的性能系数COP(kW/kW); B75%负荷时的性能系数COP(kW/kW); C50%负荷时的性能系数COP(kW/kW); D25%负荷时的性能系数COP(kW/kW)。 ZZB 0382015 3 注1:部分负荷百分数计算基准是指名义制冷量。 注2:部分负荷性能系数 IPLV 代表了平均的单
10、台机组的运行工况,可能不代表一个特有的工程安装实例。 3.6 非标准部分负荷性能系数 Non-Standard Part Load Value(NPLV) 用一个单一数值表示的冷水机组的部分负荷效率指标, 基于表3规定的NPLV工况下机组部分负荷的性能系数值, 按机组在特定负荷下运行时间的加权因素, 通过式(1)获得。 3.7 安全停堆地震 safe shutdown earthquake(SSE) 指采用历史上可能出现的最大地震加上安全裕度而定出的假想地震。 3.8 运行基准地震 operating basis earthquake(OBE) 指在该地震等级下,反应堆仍能继续运行。 3.9
11、LOCA 失水事故 loss of coolant accident(LOCA) 指核反应堆中的冷却剂丧失的事故。 4 型式与基本参数 4.1 型式 4.1.1 按制冷压缩机型式分类: 开启式; 半封闭式。 4.1.2 按制冷压缩机类型分类: 螺杆式; 离心式。 4.1.3 按制冷运行放热侧热交换方式分类: 水冷式; 风冷式。 4.1.4 按核电站的要求分类: 核级; 抗震级。 4.2 基本参数 4.2.1 机组名称及功能 机组相关的名称及功能见表1: ZZB 0382015 4 表1 机组名称及相应功能 机 组 名 称 机 组 功 能 水冷式 水冷单冷式 风冷式 风冷单冷式 4.2.2 工况
12、 4.2.2.1 名义工况 机组的名义工况见表2。 表2 机组名义工况时的温度/水流量条件 类型 使用侧 热源侧 冷水 水冷式 风冷式 水流量/ m3/(hkW) 出口水温/ 进口水温/ 水流量/ m3/(hkW) 干球温度/ 湿球温度/ 螺杆式 0.172 7 35 0.136 35 - 离心式 0.172 7 35 0.16 / / 4.2.2.2 名义工况的其他规定 机组名义工况时的蒸发器水侧污垢系数为0.086m2 /kW, 冷凝器水侧污垢系数为0.086m2 /kW。新机组蒸发器和冷凝器的水侧应被认为是清洁的,测试时污垢系数应考虑为0 m2/kW,性能测试时应按 GB/T18430.
13、1-2007 的附录C模拟污垢系数。 注:大气压力为101kPa。 4.2.2.3 部分负荷工况 部分负荷工况的温度条件见表3。 表3 部分负荷工况 名 称 部分负荷规定工况 IPLV NPLV 蒸 发 器 100%负荷出水温度/ 按名义工况出水温度 选定的出水温度 0%负荷出水温度/ 同 100负荷的出水温度 流量/m3/(hkW) 0.172 选定的流量 污垢系数/m2/kW 0.086 指定的污垢系数 水冷式冷凝器 100%负荷进水温度/ 30 选定的进水温度 75%负荷进水温度/ 26 a 50%负荷进水温度/ 23 25%负荷进水温度/ 19 19 流量/m3/(hkW) 0.215
14、 选定的流量 污垢系数/m2/kW 0.086 指定的污垢系数 ZZB 0382015 5 表 3 部分负荷工况(续) 名 称 部分负荷规定工况 IPLV NPLV 风冷冷凝器 100%负荷干球温度/ 35 75%负荷干球温度/ 31.5 50%负荷干球温度/ 28 25%负荷干球温度/ 24.5 污垢系数/m2/kW 0 注:a 75%和50%负荷的进水温度必须在15.5至选定的100%负荷进水温度之间按负荷百分比线形变化,保留一位小数。 4.2.2.4 制冷性能系数 机组名义工况(见表2)时的制冷性能系数和综合部分负荷性能系数不应低于表4的数值。 表4 制冷性能系数 机组类型 性能系数 C
15、OP 综合部分负荷性能系数 IPLV kW/kW 风冷式 2.8 3.0 螺杆水冷式 4.2 6.0 离心水冷式 5.0 不能卸载的机组不适用IPLV数据,但必须明示。技术规格书对IPLV值有要求的按技术规格书要求,技术规格书没有要求的参照上表要求,但不作为强制要求。 5 基本要求 5.1 设计 5.1.1 机组设计除应符合 GB/T 16702-1996 和 GB 25131 外,还必须符合本标准的规定,并按经规定程序批准的图样和技术文件(或按用户和制造厂的协议)制造。对于能动(即通过机械运动实现其安全功能)的机械设备和 1E 级电气设备,在原型样机第一次进行抗震鉴定时,宜采用试验的方法。并
16、应在样机检验合格后,方能进行正式机组的生产。 5.1.2 机组应能在核电厂正常运行和事故期间保持功能, 应能经受核电厂安全停堆地震 (SSE) 的干扰,机组设计应符合可运行准则。 5.1.3 核级机组设计寿命不低于 40 年,主体零部件的设计寿命按用户规格书要求执行,其中消耗件、易损件、非金属部件等在设计寿命期内可以更换。 5.1.4 机组设计要求 a) 机组系统设计时, 压缩机、 蒸发器和冷凝器的热力计算结果需满足技术规格书的要求并出具相关报告。 b) 蒸发器和冷凝器的筒体、 管板、 管箱法兰等重要零部件的强度和刚度需满足技术规格书的要求并出具相关报告。 ZZB 0382015 6 c) 采
17、用有限元分析软件, 对蒸发器、 冷凝器和支撑件等主要零部件进行应力分析并按技术规格书的要求进行应力评定。 5.1.5 机组设计时应至少考虑以下载荷: a) 机组及其相关附件的重量; b) 机组接管载荷,冷凝器和蒸发器及接口法兰在设计、计算和制造时要考虑正常管口荷载、异常管口荷载、事故管口荷载的因素; c) 机组正常运行载荷; d) 地震载荷,包括运行基准地震载荷和安全停堆地震载荷。 5.1.6 机组应满足整机荷载要求。机组的整体设计、计算和制造要考虑该机组在各种运行工况下所允许的应力准则。 5.1.7 机组按抗震 1 类设计。 5.2 材料 5.2.1 本标准适用的机组包括制冷剂、冷冻油、润滑
18、油脂、垫片、电缆及配套接头等材料必须满足其所处的使用环境,其材料必须与使用环境条件相适应。 5.2.2 机组设计时应采用经认可的钢材牌号,并应有所选材料的合格证明和检验报告;必要时对每批购进的材料均应进行材质分析和力学性能试验。 5.2.3 禁止采用石棉材料。 5.2.4 机组有防火要求。因此要求机组本体所用材料应为不燃材料,其它部分的原材料应采用难燃材料。保温材料应采用难燃 B1 级以上或不燃的材料。保温材料的导热系数应不大于 0.034W/m K(常温)。 5.2.5 选择的非金属材料如油漆涂料、密封圈(垫)为耐辐射产品,应能够耐受环境的最大辐射。 5.2.6 机组所选材料应符合所输送的介
19、质特性要求并需经用户认可。 5.2.7 风冷机组使用的材料要考虑室外 100%相对湿度可能造成凝露的情况以及置于室外海边的空气中含有盐雾的因素。每个模块的框架、加强板及面板应采用镀锌钢板制作并做喷塑处理或采用 316L 不锈钢材料,也可采用其他防腐性能更优的材料。翅片式换热器均应采用铜管套铜翅片的材质。机组金属底座使用碳钢材料时必须采用保护性涂层防腐。不锈钢框架与碳钢底座连接时,需采取措施,防止不同材料间直接接触发生腐蚀。 5.2.8 电缆、导线应采用 GB/T 22577-2008 规定的 1E 级 K3 类,其附件应是低烟无卤阻燃材料。 5.2.9 换热管采用强化换热管,蒸发器和冷凝器换热
20、面积应留有不少于 15%的设计裕量,管内的设计水流速度应2.5m/s。在机组要求设计寿期为 40 年及以上时,外径为 19.05mm 的换热管齿底壁厚应0.88mm,外径 9.52mm 的换热管的齿底壁厚应0.35mm(翅片式换热器除外)。 5.2.10 除特别规定外,管嘴、管道连接件、吊耳等要使用和部件相同等级的材料。 5.3 零部件和控制软件 5.3.1 管壳式换热器应在水侧最低点设泄水口和最高点设排气口并安装隔离阀,以便拆卸与检修。 5.3.2 开启式机组联轴器和电机驱动轴应带有可拆卸的保护装置。 5.3.3 机组应有保护性涂层和外表面涂漆。保护性涂层和外表面涂漆按用户技术要求执行。 5
21、.3.4 核级冷水机组电机和启动柜的安全等级为 1E,鉴定等级为 K3。 5.3.5 电机、启动柜、控制柜的防护等级为 IP55,电机绝缘等级为 F 级。 5.3.6 电控柜门应配有导电门封垫条,箱内的控制线与动力线采用实体隔离的方式,满足电磁兼容性的相关要求。电控柜应安装有供外部电缆接入的电缆密封头,电缆密封头应安装在可拆卸的活动板上。活动板应使用无磁不锈钢材料。 ZZB 0382015 7 5.3.7 电控柜内安装带温控接点的防冷凝电加热器,对于需要散热的电气装置应提供排气风扇。 5.3.8 对于铜合金部件,采用外观检查;对于所有管接头和进出口及可疑部位采用液体渗透检测。 5.3.9 机组
22、应设置必要的安全阀,且需有相关资质的第三方进行压力设定值的校验并出具报告,安全阀前必须设置隔离阀以便后期维护保养。 5.3.10 铂电阻温度传感器必须采用四线制。 5.3.11 安全级的控制系统如有控制软件,按 NB/T 20055 提出执行的功能类别,并按该标准中相关要求进行软件验证与确认。 5.4 制造 5.4.1 冷水机组两器(冷凝器和蒸发器)的制造应满足买方提出的所有要求。对于有核级要求的冷水机组,制造单位应对每台换热器的材料、制造、检验和试验全面负责,并提出相应报告。两器所用的本体材料及焊接材料必须有材料的质量证明书; 制造单位对所购进的材料应按批复验, 并填写材料复验质量证明书。有
23、核级要求的两器,其设计、制造、检验、试验等应按 GB/T 167002-1996 中 D3000、D4000和 D5000 的规定执行。 5.4.2 GB/T 16702-1996 中规范等级为 3 级的零部件及焊缝为 3 级的容器,焊接过程中和焊后无损检验项目以及验收标准应符合该标准中 D4000 的规定。 5.4.3 核级机组支撑件的原材料、制造、验收应符合 GB/T 16702-1996 中 H2000 或 D2200 的规定。 5.4.4 应编制焊接工艺规程,明确焊接工艺参数。 5.4.5 焊条材料应适合于产品图样中指明的母材,焊条的力学性能不应低于母材的性能。 5.4.6 焊缝的尺寸
24、和长度应符合设计和工艺详图的规定。 5.4.7 磷化或发黑螺栓应进行表面涂漆或涂防锈油保护。 5.4.8 换热器与水接触的碳钢部件表面需进行防腐处理。 5.4.9 采用新结构、新材料、新工艺时应做好施工作业人员安全和预防生产安全事故的措施。 5.5 外观 机组外表面应清洁,涂漆表面应光滑。管路附件安装一般应横平竖直、美观大方。充装制冷剂前,机组内与制冷剂和润滑油接触的表面应保持洁净、干燥。 6 性能要求 6.1 气密性 机组采用电子卤素检漏仪或氦检漏仪进行气密性检查时,机组单点泄漏率应低于6.4g/a。 6.2 真空试验 机组进行真空试验时,制冷系统的各部位应无异常变形,且压力回升不得超过0.
25、15kPa。 6.3 压力试验 机组试验时,水侧各部位应无异常变形和泄漏。 6.4 运转 机组出厂前应进行运转试验,机组应无异常。 6.5 名义工况性能 ZZB 0382015 8 机组在名义工况下进行试验时,其最大偏差应不超过以下规定: a) 制冷量应不小于名义规定值; b) 机组消耗总电功率应不大于机组名义消耗电功率; c) 名义工况的性能系数 COP 应符合表 4 的要求。 d) 抗震试验前后名义制冷量偏差不大于 5%; e) 冷水、冷却水的压力损失应不大于机组名义规定值。 6.6 部分负荷性能 6.6.1 综合部分负荷性能 6.6.1.1 机组应按表 3 规定的 IPLV 部分负荷工况
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