某核電廠循環(huán)水泵配置方案

辛文軍　呂瑞婷

摘 要：本文介紹了某核電廠AP1000機(jī)組循環(huán)水泵配置方案的比較，通過對循環(huán)水泵的功能，設(shè)計(jì)特點(diǎn)，配置過程和原則以及通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選推薦出合理的循泵配置方案。

關(guān)鍵詞：AP1000機(jī)組 一機(jī)二泵 一機(jī)三泵 一機(jī)四泵 混凝土蝸殼泵 立式混流泵

1 引言

AP1000核電機(jī)組是三代核電機(jī)組之一，循環(huán)水泵房設(shè)計(jì)是全新的，與CPR以及EPR機(jī)組參考電站幾乎沒有太多的參考性。筆者通過對AP1000機(jī)組循泵配置比選過程的介紹，力求為后續(xù)類似機(jī)組的循環(huán)水泵配置積累更多經(jīng)驗(yàn)。

2 循環(huán)水泵房工藝配置

2.1 循環(huán)冷卻水量

依據(jù)T-G包技術(shù)協(xié)議，額定工況時(shí)凝汽量約為3530t/h，根據(jù)冷端優(yōu)化結(jié)果，夏季及春秋季循環(huán)冷卻倍率為65倍，冬季循環(huán)冷卻倍率為48.75倍，循環(huán)水量見表2-1。

表2-1 循 環(huán) 水 量 表

序號 機(jī)組容量（MW） 凝汽量（t/h） 凝汽器水量（m3/h）

夏 季 春秋季 冬 季

1 1×1250 3530 229450 229450 172087.5

2 2×1250 7060 458900 458900 344175

通過上表可以看出夏季及春秋季，每臺機(jī)組循環(huán)水量約為64m3/s；冬季，每臺機(jī)組循環(huán)水量約為47.8m3/s。輔機(jī)冷卻用水量約為1m3/s，輔機(jī)冷卻水取自循環(huán)水壓力管溝，因此循泵的流量應(yīng)包含輔機(jī)冷卻水量。

2.2 循環(huán)水泵的泵型及配置方式

結(jié)合相近機(jī)組容量的核電廠循泵配置實(shí)例（如大亞灣核電采用1機(jī)2泵，泵型為混凝土蝸殼泵；田灣核電采用1機(jī)4泵，泵型為軸流泵），本工程考慮了一機(jī)兩泵、一機(jī)三泵及一機(jī)四泵三種配置方式。針對一機(jī)配兩泵又考慮了立式混流泵和混凝土蝸殼泵兩種泵型。通過各配置型式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選出最優(yōu)循泵配置方案。

經(jīng)過冷端優(yōu)化，一機(jī)四泵年費(fèi)用比其他配置方案的年費(fèi)用都要高很多，不推薦這種配置方案。

一機(jī)兩泵方案中，若采用雙速泵，咨詢有關(guān)廠家得知如此大流量的循泵若采用雙速電機(jī)，其循泵價(jià)格會大幅度增加，要比動(dòng)葉可調(diào)泵價(jià)格還高，而土建及運(yùn)行費(fèi)用跟動(dòng)葉可調(diào)泵配置比較相差不大，因此不推薦雙速泵配置方案。

就泵型而言，立式混流泵和混凝土蝸殼泵在目前運(yùn)行的核電廠中都應(yīng)用比較廣泛，比如在日本、美國，立式混流泵應(yīng)用較多，而在法、德等國家，混凝土蝸殼泵應(yīng)用較多。因此只能通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇泵型。

2.2.1 一機(jī)兩泵方案

采用混凝土蝸殼泵時(shí)，各季節(jié)單泵流量相同，均為32.5m3/s。采用立式混流泵時(shí)，采用動(dòng)葉可調(diào)泵，單泵流量夏季及春秋季32.5m3/s，冬季24.4m3/s。

2.2.2 一機(jī)三泵方案

冬季運(yùn)行兩臺泵，其它季節(jié)運(yùn)行三臺泵，單泵流量21.67m3/s。

3 不同循泵配置方案比較

3.1兩泵方案立式混流泵、立式混凝土蝸殼泵技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

機(jī)組采用一機(jī)配兩泵時(shí)，動(dòng)葉可調(diào)立式混流泵與混凝土蝸殼泵經(jīng)濟(jì)比較見表：

立式混流泵 混凝土蝸殼泵 備注

技

術(shù)

比

較 水泵形式 二層安裝，抽芯式，層上出水，動(dòng)葉可調(diào) 混凝土蝸殼，抽芯式

驅(qū)動(dòng)方式 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 電機(jī)通過減速箱傳動(dòng)

水泵材質(zhì) 接觸海水面采用雙相不銹鋼，用量多 接觸海水面采用雙相不銹鋼，用量少

泵組與土建的接口 較少（幾乎沒有預(yù)埋件） 較多（預(yù)埋件多、流道施工接口多）

泵組安裝周期 短（一次安裝） 蝸殼模型制作周期長（多次安裝）

經(jīng)

濟(jì)

比

較 設(shè)備年固定費(fèi)用（萬元） 3809.94 3646.74 固定費(fèi)用率0.1223

年運(yùn)行費(fèi)用（萬元） 3836.91 4358.64

年總費(fèi)用（萬元） 7646.85 8005.38

通過上表可以看出，從經(jīng)濟(jì)方面，兩臺立式混流泵方案要優(yōu)于兩臺混凝土蝸殼泵方案，年總費(fèi)用相差約358.53萬元。因年費(fèi)用差別太大，不推薦立式混凝土蝸殼泵。

3.2立式混流泵三泵方案與兩泵方案比較

一機(jī)配三臺立式混流泵（固定葉片）及一機(jī)配兩泵（動(dòng)葉可調(diào)）優(yōu)缺點(diǎn)見表：

經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 立式混流泵（兩臺） 立式混流泵（三臺） 備注

水泵形式 二層安裝，抽芯式，層上出水，動(dòng)葉可調(diào) 二層安裝，抽芯式， 層上出水，固定葉片

水泵出廠試驗(yàn) 模型試驗(yàn) 真機(jī)性能試驗(yàn)

年固定費(fèi)用（萬元） 3809.94 3836.24

年運(yùn)行費(fèi)（萬元） 3836.91 3836.91

年費(fèi)用（萬元） 7646.85 7673.15

由上表計(jì)算結(jié)果可以看出：從經(jīng)濟(jì)方面，兩泵方案要略優(yōu)于三泵方案，年總費(fèi)用相差大約26.3萬元。但從技術(shù)層面上來說，固定葉片的循環(huán)水泵具有安裝、檢修方便，運(yùn)行可靠性好，動(dòng)葉可調(diào)泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝檢修難度大，運(yùn)行可靠性差。

一機(jī)配三泵方案，冬季流量比較好調(diào)節(jié)（停運(yùn)一臺泵即可），每臺泵的流量變小，還有利于以后循泵的國產(chǎn)化；一機(jī)配兩泵（動(dòng)葉可調(diào)立式混流泵）方案，采用動(dòng)葉可調(diào)后，其可靠性難以保證，而且經(jīng)濟(jì)性并不占優(yōu)。因此在兩種方案年費(fèi)用相差不大的情況下，我們推薦一機(jī)配三泵方案。

總上所述，我們推薦泵型為固定葉片式立式混流泵。配置方式為一機(jī)配三泵：夏季及春秋季運(yùn)行三臺水泵，水量基數(shù)為1；冬季運(yùn)行兩臺水泵，水量基數(shù)為0.75。

4 結(jié)論

根據(jù)表3-1，表3-2中的分析可以看出，冬季兩臺混凝土蝸殼泵運(yùn)行時(shí)，由于其流量的不可調(diào)節(jié)性，其經(jīng)濟(jì)性能并不占優(yōu)，故不推薦一機(jī)配兩臺混凝土蝸殼泵方案。

一機(jī)配兩臺動(dòng)葉可調(diào)泵方案與一機(jī)三泵固定葉片式方案年費(fèi)用相差不大，但后者與前者相比在運(yùn)行維護(hù)、采購、安全性等方面均有優(yōu)勢，具體如下：

流量的減小，使得技術(shù)成熟，便于采購，有利于實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，降低水泵投資。

運(yùn)行靈活、可靠（冬季關(guān)閉一臺循泵即可實(shí)現(xiàn)變倍率運(yùn)行）；

檢修維護(hù)相對方便，一臺循泵和鼓網(wǎng)檢修時(shí)，對機(jī)組出力影響較?。?/p>

由六臺鼓網(wǎng)供廠用水系統(tǒng)用水， 廠用水系統(tǒng)取水安全性高；

綜上所述，建議循環(huán)水系統(tǒng)采用一機(jī)三泵配置方案，循環(huán)水泵采用固定葉片式混流泵，夏季及春秋季運(yùn)行三臺泵、冬季兩臺泵運(yùn)行。