核電機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果分析與應(yīng)用

楊雙濤

（中廣核工程有限公司，廣東深圳518124）

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(píng)價(jià)核電廠經(jīng)濟(jì)性的主要手段。論文選取某核電廠X號(hào)機(jī)組熱力性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，同時(shí)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(gè)高壓缸，兩個(gè)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(mén)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(jiǎn)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(gè)，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：

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

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(duì)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(gè)方面進(jìn)行分析。

①核島熱功率的影響

對(duì)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(huì)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(shí)的熱功率測(cè)量值為2867MW，熱功率測(cè)量主要依據(jù)的是測(cè)量SG進(jìn)出口的壓力、溫度和流量，然后通過(guò)一、二回路熱平衡得出熱功率。對(duì)于熱功率測(cè)量準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)，流量測(cè)量十分重要。

②主蒸汽壓力影響

在相對(duì)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(shì)，調(diào)節(jié)閥后蒸汽壓力呈增加趨勢(shì)。調(diào)節(jié)閥后壓力間接表示主蒸汽流量。在試驗(yàn)時(shí)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(jí)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(jí)葉片濕度，提高低壓缸有效焓降，同時(shí)二級(jí)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(duì)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(duì)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(cè)量主要是通過(guò)在二回路加入示蹤劑的方法測(cè)量。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)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(shí)，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(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)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(píng)價(jià)外，還可在如下幾個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用。

4.1 主給水流量測(cè)量孔板檢查

根據(jù)前文分析結(jié)果來(lái)看，需要我們重點(diǎn)關(guān)注的是熱功率的測(cè)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(cè)量（共四組）、海水溫度測(cè)量（共四組）、功率因數(shù)測(cè)量（共三組）、汽輪機(jī)排汽壓力測(cè)量（共八組）等這些測(cè)量雖然對(duì)結(jié)果影響比較大，但在測(cè)量的準(zhǔn)確性與交叉比對(duì)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(duì)于熱功率測(cè)量，其基礎(chǔ)是主給水流量測(cè)量，主給水流量測(cè)量是采用孔板測(cè)量壓差方式取得的，也就是說(shuō)孔板的設(shè)計(jì)、制造、安裝等過(guò)程的可靠性直接決定了流量測(cè)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(cè)量的功率為依據(jù)，核功率、熱功率均以二回路熱平衡測(cè)量的熱功率來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。

4.2 凝汽器熱力性能驗(yàn)證

通過(guò)機(jī)組熱力性能試驗(yàn)所測(cè)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(guò)冷度和凝結(jié)水品質(zhì)等幾個(gè)方面。凝汽器壓力的升高和凝結(jié)水過(guò)冷度的增加都會(huì)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(cè)得的數(shù)據(jù)用于評(píng)價(jià)凝汽器性能的數(shù)據(jù)表：

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

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(lái)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(lái)判斷凝汽器性能的好壞。從數(shù)據(jù)來(lái)看，機(jī)組熱力性能試驗(yàn)時(shí)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(shuō)明了凝汽器性能是達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。在某些時(shí)候，由于核電機(jī)組受制于機(jī)組安全、風(fēng)險(xiǎn)控制要求，滿功率平臺(tái)的凝汽器真空嚴(yán)密性是無(wú)法實(shí)施的，在此情況下可以用上述方法來(lái)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(shí)提供性能驗(yàn)證、故障診斷、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)等方面的服務(wù)。