核電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果分析與應(yīng)用

楊雙濤

【摘 要】論文探討了一套適合于核電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果分析及應(yīng)用的方法，能夠?yàn)楹穗姍C(jī)組提供性能驗(yàn)證、故障診斷、經(jīng)濟(jì)效益評價等方面的服務(wù)。

【Abstract】In this paper， a set of methods suitable for the analysis and application of the thermal performance test results of the nuclear motor group is discussed. This method can provide performance verification， fault diagnosis， economic benefit evaluation and other services for nuclear power unit.

【關(guān)鍵詞】核電機(jī)組；性能試驗(yàn)分析；應(yīng)用

【Keywords】nuclear power unit； analysis of performance test； application

【中圖分類號】TK262 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）01-0176-02

1 引言

核電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)是檢驗(yàn)核電廠建造質(zhì)量，評價核電廠經(jīng)濟(jì)性的主要手段。論文選取某核電廠X號機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，同時就試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用提出了建議。

2 機(jī)組概況與試驗(yàn)情況

2.1 機(jī)組概況

該機(jī)組汽輪機(jī)采用三缸四排汽凝汽式型式，采用一個高壓缸，兩個低壓缸，為雙排汽結(jié)構(gòu)，高低壓缸之間布置有汽水分離再熱器，以提高低壓缸的進(jìn)汽參數(shù)。機(jī)組設(shè)計(jì)額定功率為1086MW，轉(zhuǎn)速1500rpm，高壓主汽門前蒸汽額定壓力6.43MPa，額定溫度280.1 ℃，額定濕度0.47 %，額定進(jìn)汽流量1613.400 kg/s，額定冷卻水溫25 ℃，額定背壓5.78 kPa，額定給水溫度226.0 ℃。

2.2 試驗(yàn)情況

該機(jī)組熱力性能試驗(yàn)依據(jù)ASME PTC6-2004中的簡化試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試驗(yàn)共采集數(shù)據(jù)點(diǎn)110多個，涉及修正項(xiàng)目合計(jì)15項(xiàng)，主要修正項(xiàng)目有熱功率、主蒸汽壓力、主蒸汽濕度、循環(huán)水流量、循環(huán)水溫度和汽輪機(jī)排汽壓力等。以下為主要修正項(xiàng)目的修正量數(shù)據(jù)表：

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從以上數(shù)據(jù)可以看出，影響熱力性能試驗(yàn)結(jié)果比較大的修正量依次為熱功率、循環(huán)水溫度和循環(huán)水流量（與汽輪機(jī)排汽壓力等效）、功率因數(shù)、主蒸汽壓力等。該機(jī)組出力達(dá)1117.6MW，與設(shè)計(jì)值相比超出31.6MW。針對機(jī)組出力考核值遠(yuǎn)高出設(shè)計(jì)值的情況，分析其試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否反映了機(jī)組的真實(shí)狀態(tài)顯得尤為重要，以防止機(jī)組一回路出現(xiàn)超功率事件，確保機(jī)組高效、安全運(yùn)行。以下將從影響機(jī)組功率因素的幾個方面進(jìn)行分析。

①核島熱功率的影響

對于相同類型的核電機(jī)組，核島提供給汽輪機(jī)的熱負(fù)荷越大，機(jī)組的功率就會越高。根據(jù)機(jī)組功率隨熱負(fù)荷變化的曲線，可得出核島熱功率變化1%，機(jī)組功率變化1%。該機(jī)組試驗(yàn)時的熱功率測量值為2867MW，熱功率測量主要依據(jù)的是測量SG進(jìn)出口的壓力、溫度和流量，然后通過一、二回路熱平衡得出熱功率。對于熱功率測量準(zhǔn)確性來說，流量測量十分重要。

②主蒸汽壓力影響

在相對額定工況下，根據(jù)主蒸汽流量與主蒸汽壓力曲線的關(guān)系，可得出機(jī)組功率隨主蒸汽流量的增加而增大。隨著主蒸汽流量（一回路熱功率）的增加，汽機(jī)主汽閥前蒸汽壓力呈下降趨勢，調(diào)節(jié)閥后蒸汽壓力呈增加趨勢。調(diào)節(jié)閥后壓力間接表示主蒸汽流量。在試驗(yàn)時主汽閥前蒸汽壓力比設(shè)計(jì)值高，主蒸汽壓力高，進(jìn)入MSR二級再熱器加熱蒸汽溫度高，再熱蒸汽溫度略高（壓損大），有利于降低末級葉片濕度，提高低壓缸有效焓降，同時二級再熱器疏水溫度高，吸熱量一定情況下，再熱器所需新蒸汽量大，對機(jī)組功率影響一正一負(fù)，可相互抵消。

③主蒸汽濕度影響

在相對額定工況下，機(jī)組功率隨著蒸汽濕度的減少而增加。根據(jù)主蒸汽濕度與機(jī)組功率曲線的關(guān)系，主蒸汽濕度的測量主要是通過在二回路加入示蹤劑的方法測量。從試驗(yàn)結(jié)果來看，濕度的修正量并不大。

④循環(huán)水溫度的影響

在一定范圍內(nèi)，機(jī)組功率隨著海水溫度的升高而降低，而海水溫度的高低直接影響了汽輪機(jī)的排汽壓力。該機(jī)組熱力性能試驗(yàn)時，循環(huán)水溫度為29.8℃，引起的修正量為14.4MW，因此循環(huán)水溫度測量的準(zhǔn)確性對試驗(yàn)結(jié)果影響的重要性不言而喻。

4 試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用

核電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果除用于機(jī)組整體性能評價外，還可在如下幾個方面進(jìn)行應(yīng)用。

4.1 主給水流量測量孔板檢查

根據(jù)前文分析結(jié)果來看，需要我們重點(diǎn)關(guān)注的是熱功率的測量，根據(jù)該機(jī)組試驗(yàn)修正結(jié)果，熱功率修正項(xiàng)目引起的修正量為14.9MW。主要原因分析為：主蒸汽壓力的測量（共四組）、海水溫度測量（共四組）、功率因數(shù)測量（共三組）、汽輪機(jī)排汽壓力測量（共八組）等這些測量雖然對結(jié)果影響比較大，但在測量的準(zhǔn)確性與交叉比對上有比較好的手段，其結(jié)果的可信度也是非常高的。然而對于熱功率測量，其基礎(chǔ)是主給水流量測量，主給水流量測量是采用孔板測量壓差方式取得的，也就是說孔板的設(shè)計(jì)、制造、安裝等過程的可靠性直接決定了流量測量的準(zhǔn)確性。另外核電機(jī)組功率是以二回路熱平衡所測量的功率為依據(jù)，核功率、熱功率均以二回路熱平衡測量的熱功率來進(jìn)行標(biāo)定。

4.2 凝汽器熱力性能驗(yàn)證

通過機(jī)組熱力性能試驗(yàn)所測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以用于分析凝汽器的熱力性能、嚴(yán)密性等是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。凝汽器運(yùn)行性能的優(yōu)劣，主要表現(xiàn)在凝汽器壓力、凝結(jié)水過冷度和凝結(jié)水品質(zhì)等幾個方面。凝汽器壓力的升高和凝結(jié)水過冷度的增加都會導(dǎo)致機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的降低。該機(jī)組熱力性能試驗(yàn)所測得的數(shù)據(jù)用于評價凝汽器性能的數(shù)據(jù)表：

從以上數(shù)據(jù)表可以看出，凝汽器性能達(dá)到了設(shè)計(jì)值，機(jī)組度夏能力較強(qiáng)；從另一方面來講，機(jī)組的背壓修正曲線與循環(huán)水溫度、循環(huán)水流量修正曲線是一致的，因此可以從兩者修正結(jié)果的方面來判斷凝汽器性能的好壞。從數(shù)據(jù)來看，機(jī)組熱力性能試驗(yàn)時背壓修正為13506.47kW，循環(huán)水溫度修正13801.81kW、循環(huán)水流量修正-700.33kW，兩者結(jié)果是基本一致的，也說明了凝汽器性能是達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。在某些時候，由于核電機(jī)組受制于機(jī)組安全、風(fēng)險控制要求，滿功率平臺的凝汽器真空嚴(yán)密性是無法實(shí)施的，在此情況下可以用上述方法來判斷凝汽器的嚴(yán)密性是否合格。

4.3 二回路回?zé)嵯到y(tǒng)性能驗(yàn)證

按照前文所列的試驗(yàn)修正項(xiàng)目，利用機(jī)組熱力性能試驗(yàn)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行給水加熱器的端差、主給水泵焓升等方面的修正結(jié)果，即系統(tǒng)修正，可以得出試驗(yàn)循環(huán)工況與規(guī)定循環(huán)工況的偏差，從而判斷出回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況。

另外根據(jù)機(jī)組修正曲線計(jì)算也可以得出回?zé)嵯到y(tǒng)的端差、焓升等修正量比較小，同樣反映了二回路回?zé)嵯到y(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

本文以某核電廠熱力性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用的情況為例，探討了一套熱力性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用的方法，能夠?yàn)楹穗姍C(jī)組在工程建設(shè)以及機(jī)組運(yùn)行時提供性能驗(yàn)證、故障診斷、經(jīng)濟(jì)效益評價等方面的服務(wù)。endprint