CPR1000核电站主给水系统稳态及瞬态工况分析.pdf
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1、 2 0 1 4年 4月 第 4 2卷 第 2期 ( 总 第 2 3 1 期 ) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r A p r 2 01 4 Vo 1 4 2 No 2( S e r No 2 3 1 ) C P R I O O O核电站主给水系统稳态及瞬态工况分析 An a l y s i s o n S t a bl e a n d Tr a n s i e n t W o r k i n g Co n di t i o ns f o r M a i n W a t e r Fe e d i n g Sy s t e m o f CPR1
2、0 0 0 Nu c l e a r Po we r St a t i o n 王晓 东, 黄 涛 ( 中国能源 建设 集 团广 东省 电力设 计研 究院 , 广 州 5 1 0 6 6 3 ) 摘要 : 以 C P R1 0 0 0 核 电站主给水 系统 为研 究对象 , 提 出工 程中需要分析 的稳态及 瞬态 工况 , 同时 , 给 出各工况 的 边界条件 、 设定方法及所需计算 的参 数 , 可 以得 出主给水系统 在稳 态和瞬态 工况下热力 参数 的变化过 程和变化 幅 度 , 为核 岛系统 的安全设计及优化提供依据 。 关键词 : 核电站 ; 主给水系统 ; 稳态工况 ; 瞬态 工况
3、 ; 边界值及参数 中图分类号 : T M6 2 3 文献标志码 : B 文章编号 : 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 3 9 0 3 对 于各种 用途 的反应 堆 , 最 基本 的要求 是安 全 。 在确保安全的前提下 , 还要尽 可能维持反应堆的经 济性。因此 , 在核电站设计过程 中, 需要合理分析一 切可能发生的潜在事故 , 提 出一套科学、 严谨 、 完整 的方法 , 用 以指导和改进一回路和二回路相关系统 的设计。 常规岛侧主给水系统与核岛关联密切 , 全面 分 析核 电站主 给水 系 统 的稳 态 及 瞬态 工况 , 可 以得 出稳态和瞬态
4、工况下的压力、 温度、 流量等热力参数 随 时 间的 变化 过程 和 幅度 , 为核 岛 的 给水 控 制 系统 和一 回路控制系统的设计与安全分析提供必要的基 础数据。同时也为二回路合理确定主给水系统的设 计参数提供依据 , 从而确保核 电站投产后 的安全、 稳 定 、 经济运行 。 1 系统描述 C P R1 0 0 0核 电站 主给水 系统 通常 采用 3 5 0 电动调速给水泵 , 2台运行 1台备用。除氧器的除氧 水 经给 水 泵升 压 后 , 经过 并 联 的 2列 高 压加 热 器后 合并为 1 路 , 通过给水调节系统进入蒸汽发生器。 主 给水系统流程见图 1 。 图 1 C
5、P R 1 0 0 0核 电站主给水 系统流程 收稿 日期 : 2 0 1 3 1 2 1 2 作者简介 : 王 晓东( 1 9 7 6 ) , 男, 工程师, 从事 电站热机设计工作。 3 9 2 0 1 4年 4月 第 4 2卷 第 2期( 总第 2 3 1期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Apr 2O 1 4 Vo 1 4 2 No 2 ( Se r NO 2 31) 2 稳态工况分析 首先 , 建立主给水系统在额定工况下正常运行 时的稳态模型, 为瞬态分析提供基础。 给水系统的范 围从除 氧器 到蒸 汽发 生器 , 采用 F l o
6、 wma s t e r 软 件建 立计算模 型。主要设备模型以及计算 中所需 的重要 设 置如 下 : 除氧器 处 于正 常水位 ; 给水 泵 以额定 工况 下的数据及 曲线作为计算输入 ; 给水控制 阀的特性 ( 即压损 对 应 开度 曲线 ) 和开 度 、 时 间 均输 入 到 模 型 中; 蒸汽发生器以水箱组件模拟。 稳态 分 析 时 , 给水 系统 各部 件 按 照额 定 工 况设 定运行状态 , 目的是为 了检查计算模型中压力和流 量元件的设定与厂家资料、 系统参数相 比是否合理, 从而考察模型中的各组件是否能够正确地反映主给 水系统的运行要求 。 3 瞬态工况分析 经 多个 工程
7、 与 核 岛方 的配合 经 验 , 主 给水 系统 瞬 态 分析 主 要包 括 8种 工 况 ( 起 始 的分 析 时 间 均 为 一 0 S) 。 a 工 况 1 : 给水 系 统初 始 正常 运 行 , 有 1台 正常 运 行 的给水 泵在 一1 0 S时发生 跳泵事 件 , 同时 备用 泵启动 。为描述方便 , 对 3台给水泵设定如下 : M1 为正 常 运行 泵 中 的 1台 , 且 不 会 发生 跳 泵 事 件 ; M2 为正 常 运行 泵 中的 1台 , 在 瞬态 过 程 中发 生 跳 泵事 件 ; M3为备 用泵 。 在此瞬态工况中, 主要控制泵的逻辑 , 给水系统 计算模型中其
8、他组件相对于稳态工况的设定均假设 为不变。 M1 设置 : 一1 0 S时 , 速度开始升高 , 直至升 到最 高转 速 。 M2 设 置 : t 一1 0 S时跳 泵 。 M 3 设 置 : t 一 1 0 s时 , 收到 M2的跳泵信号 , 备用泵开始启动。 采用 F l o wma s t e r瞬态计算后得出每台泵流量 随时间的关系曲线、 在给水系统典型节点处的压力 随时间的关系曲线 。此外 , 通过工况 1的计算, 还可 以得出, 在跳泵和备用泵启动的瞬态过程中给水流 量相比稳态时的损失, 以及通过一 台泵加速另一 台 泵 启 动并 加速 到 最 高转 速 的方法 , 可 以得 到将
9、 跳 泵 瞬 态过 程 中损失 的流 量补充 回来 的时问 。 b 工况 2 : 给水系统初始正常运行, 2台运行 的 给水泵中的 1台发生跳泵事件 , 并且没有备用泵启 动 。 给水系统初始正常运行 , 在 一1 0 S 时 , 运行中的 1台泵跳闸停运 。由于跳泵后备用泵不启动, 给水流 4n 量将 会 减少 , 机组 负荷 会随 之降低 , 经 瞬态 分析 后得 出流量 、 压力 随 时间 的变化 曲线 。 将 上述 曲线 提供 给 核岛设计方 , 供核岛设计方输入到核岛对应瞬态计 算 模 型 中 , 从 而 分析 在 此 瞬态 工 况 下 蒸汽 发 牛 器 的 水位是否能满足控制要求
10、, 以及反应堆功率如何适 应 调整 等 。 C 工 况 3 : 给 水 系统 初 始 在 8 0 、 9 O 负 荷 运 行 , 2台运行的给水泵中的 1台发生跳泵事件 , 并且 没有 备用 泵 启动 。给水 系统 初 始分 别在 8 O 、 9 O 负荷 状态 下运 行 。在 t 一 1 0 S时 , l台运行 的给水 泵 跳泵 , 并且无备用泵启动, 另外 1台运行泵升至最高 转 速 。计算 获 取 如下 曲线 : 泵 转 速 和流 量 随 时 问变 化 、 泵后 各点 压力 随时 间变 化 、 去 往每 个蒸 汽发 生器 管 路 的流 量变 化 、 其 他 典 型节 点 位 置压 力 随
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