核電廠高壓安注泵水力特性對全流量試驗的影響分析

肖書勇，章勇，孫慶，劉星

（中廣核核電運營有限公司，廣東 深圳 518124）

1 高壓安注系統(tǒng)及RIS010試驗簡介

1.1 高壓安注系統(tǒng)簡介

如圖1所示，高壓安注系統(tǒng)主要由高壓安注泵（#1/#2/#3，其中#1泵為A列，#2/#3泵為B列，三臺泵并聯(lián)布置）、換料水貯存箱、硼水注入罐、硼水注入緩沖罐、硼水注入罐再循環(huán)泵及其相應(yīng)管道、閥門和儀表組成[1]。

1.2 RIS010試驗簡介

RIS010試驗分為兩部分，一般按照順序執(zhí)行：

①A部分：直接注入冷管段，分別啟動3臺泵，從換料水貯存箱取水，通過硼水注入管后，通往三個環(huán)路冷管段，如有任一泵不滿足驗收準(zhǔn)則（后附圖2虛線范圍內(nèi)），可通過#37/#38/#39閥門開度調(diào)節(jié)[2]。②B部分：同時注入冷管段和熱管段，分別啟動三臺泵，從換料水貯存箱取水，同時通往三個環(huán)路冷管段和對應(yīng)環(huán)路熱管段；如有任一臺泵不滿足驗收準(zhǔn)則，可通過#43/#44（A列）或#45/#55（B列）閥門開度調(diào)節(jié)。

2 #3泵新舊芯包水力特性差異對試驗結(jié)果的影響

2.1 #3泵新舊芯包水力特性差異

圖1 高壓安注系統(tǒng)功能路徑示意圖

某核電廠換料大修，為處理#3泵運行振動高，更換了該泵。因為廠家改型，新芯包首級葉輪口環(huán)直徑由原來的120mm變?yōu)?37mm，導(dǎo)致全流量時揚程接近設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（730～810m）上限，超出現(xiàn)場#1/#2/#3泵逾50m。由于新舊泵水力特性的差異，需估算新泵RIS010試驗的結(jié)果，并確定是否滿足要求。

2.2 對試驗結(jié)果影響的定量計算

將離心泵Q-H特性曲線方程簡化為：

其中，為關(guān)死點量程，將新泵兩個已知點（Q、H）值代入（1）式中求得，a=-1.0139，b=-0.0413，H0=1,857.99[3]。

從換料水貯存箱液面到反應(yīng)堆水池液面整個管路使用伯努利方程為：

圖2 試驗A部分驗收曲線及#3泵試驗結(jié)果

其中，kl為管阻系數(shù)，P1為換料水貯存箱液面壓力，P2為反應(yīng)堆水池液面壓力，ΔH為兩者高度差。根據(jù)上一輪大修試驗數(shù)據(jù)，代入（2）式，分別求得試驗A、B部分管阻系數(shù)，。

試驗時，P1≈P2，由（1）（2）式得關(guān)于（ΔH，Q）的等式方程

根據(jù)（3）式求得試驗A、B部分，在不同ΔH下的新泵流量QA，QB。上輪大修 ΔH=3.86，#3 泵試驗 A 部分流量 143.5 m3/h，B部分流量135.7 m3/h；對新泵，ΔH=3.86時測算，試驗A部分流量145.97m3/h，B部分流量138.42 m3/h。

根據(jù)測算結(jié)果，并對照驗收準(zhǔn)則：①試驗A部分：新泵流量較舊泵變大，略微超過曲線A虛線范圍；②試驗B部分：新泵流量較舊泵變大，如冷熱段比例不變或變化較小，試驗結(jié)果在驗收曲線范圍內(nèi)。

根據(jù)以上結(jié)論，制定試驗干預(yù)方案：①試驗A部分，調(diào)小冷管段入口閥門開度，預(yù)計調(diào)整流量為1～2m3/h；②上述調(diào)整后，執(zhí)行試驗B部分，#3泵結(jié)果預(yù)計在驗收準(zhǔn)則內(nèi)；但上輪大修#2泵結(jié)果接近驗收準(zhǔn)則虛線，如超出，則需調(diào)整對應(yīng)閥門開度；③通過上述計算，認(rèn)為新泵可滿足RIS010試驗要求。

3 RIS010試驗過程與結(jié)果

試驗執(zhí)行A部分，首先啟動#3泵，其流量148m3/h，超出驗收準(zhǔn)則最大虛線，數(shù)次調(diào)小#37/#38/#39閥門開度，流量（145.5m3/h）仍超出。

其后，根據(jù)現(xiàn)場的流量計、變送器及采集板卡實際精度，均小于驗收準(zhǔn)則虛線的計算精度，根據(jù)（4）式對驗收準(zhǔn)則虛線校正

其中，ε1=0.706%，#403流量計精度；ε2=0.5%，流量變送器誤差；ε3=0.25%，采集板卡精度；Qmax=60m3/h，流量計量程。

根據(jù)曲線 A，Q=145.5m3/h時，代入（4）式，可得ΔQ=2.1m3/h，較原虛線的誤差值（3m3/h）變小。根據(jù)校正后曲線A（圖2所示曲線），#3泵試驗結(jié)果在驗收準(zhǔn)則內(nèi)，試驗結(jié)果滿意。

執(zhí)行試驗B部分，#1/#2/#3泵試驗結(jié)果均在驗收準(zhǔn)則范圍，結(jié)果滿意。

4 結(jié)語

高壓安注泵首級葉輪換型，導(dǎo)致水力特性發(fā)生明顯變化，對全流量試驗造成顯著影響。利用離心泵Q-H特性曲線方程、伯努利方程定量計算泵水力特性變化的影響，由于泵出廠的試驗管路與電廠有差異，離心泵Q-H特性曲線方程進行了簡化，測算結(jié)果與實際試驗有一定差異，但仍為提前制定干預(yù)方案提供了重要參考。試驗中，通過調(diào)整閥門，根據(jù)實際測量儀表精度對驗收準(zhǔn)則校正，最終新泵試驗結(jié)果滿意。

本文介紹了高壓安注泵水力特性變化對全流量試驗影響的定量計算，并提供了驗收曲線的校正方法，對后續(xù)同類試驗執(zhí)行具有指導(dǎo)意義。