華龍機組低壓給水加熱器系統(tǒng)差異性分析研究

任旭東 龔帥 劉慧杰 成都 黃盼 劉本帥

中圖分類號：F407.9 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）3-184-02

摘 要 低壓給水加熱器系統(tǒng)的主要功能是利用汽輪機的抽汽來加熱凝結(jié)水，以提高機組的熱效率。華龍機組屬于我國自主研發(fā)的新型三代核電機組，領(lǐng)先國際先進水平。低壓給水加熱系統(tǒng)的設(shè)計在原來的M310機組的基礎(chǔ)上作了較大的改進和優(yōu)化，本文主要分析這些改進及優(yōu)化以及對系統(tǒng)的運行和調(diào)試所產(chǎn)生的影響。對后續(xù)擬建設(shè)的華龍機組在安裝、調(diào)試、運行及維修過程中具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞 華龍機組 M310機組 給水加熱器 疏水排氣

一、概述

低壓給水加熱器系統(tǒng)（TFL）的功能是利用汽輪機（中、低壓缸）的抽汽來加熱凝結(jié)水，主要由雙列、四級低壓加熱器及其凝結(jié)水、抽汽、疏水及排氣系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)不屬于與任何核安全功能直接或間接有關(guān)的系統(tǒng)。

（一）LP1、LP2復(fù)合式低壓加熱器的主要功能如下

1.用汽輪機低壓缸的抽汽加熱凝結(jié)水（凝結(jié)水主要由低壓缸排氣被海水冷凝后而來），提高機組的熱效率。

2.將低加的殼側(cè)疏水排至凝汽器（LP1、LP2復(fù)合式低壓加熱器安裝在凝汽器喉部，抽汽管道很短，其蒸汽冷凝成水后直接進入凝器）。

3.將低加的殼側(cè)不凝結(jié)氣體排至凝汽器。

（二）LP3、LP4低壓加熱器的主要功能如下

1.利用汽機的中壓缸抽汽加熱來自復(fù)合式低加的凝結(jié)水，以提高機組的熱效率。

2.將低加的殼體疏水排至低一級加熱器或TFR的疏水箱（其中LP4的疏水正常情況下排至LP3，危急時疏水至凝汽器。）。

3.將低加的殼體不凝結(jié)氣體排至凝汽器。

4.其中LP3低加的抽汽管道同時接受汽輪機組軸封的漏氣。

5.將抽汽管道的疏水排至凝汽器（通過抽汽止回閥前后的8個疏水罐及疏水器實現(xiàn)疏水的收集及排放）。

二、設(shè)計差異

華龍機組的低加疏水加熱器系統(tǒng)的設(shè)計較M310機組作了較大的改進，這些改進主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的工藝流程、運行及邏輯控制等方面。

（一）系統(tǒng)流程差異

1.取消低壓加熱器出口電動總隔離閥設(shè)計（原ABP006VL）。設(shè)計分析：ABP006VL主要起防止除氧器中水及蒸汽從噴頭倒流進低壓給水加熱器的作用，由于華龍機組除氧器廠家更換，采用了專利技術(shù)的噴頭（彈簧噴嘴），此類型的噴嘴在運行時能起到逆止閥的作用。而取消此閥門后的效果需重點關(guān)注，需要注意的是，取消閥門后低加無法建立TFE-TFLTFE循環(huán)沖洗，低加需要和除氧器一起沖洗。

2.取消了TSR殼體疏水箱向TFL出口母管疏水的接口。設(shè)計分析：華龍機組的TSR的殼體疏水箱中的疏水通過疏水泵直接到TFD，而不是通過TFL的管道輸送到TFD水箱的，此設(shè)計簡化TFL的工藝流程。

3.系統(tǒng)增加了一條管線，將4號低加出口的凝結(jié)水引到了TSR系統(tǒng)殼體疏水泵入口管線。設(shè)計分析：此管線的增加，可以防止快速降負荷時泵的汽蝕。而GSS系統(tǒng)并未設(shè)計此管線。

4.增加疏水泵。設(shè)計分析：M310機組每列低加疏水箱出口疏水泵配置為1臺，而華龍機組每列配置為2臺，實現(xiàn)一用一備的功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。兩臺疏水泵都設(shè)置了再循環(huán)流量管線，但兩條管線并不是單獨回到疏水箱，而是匯總成一條管線回到疏水箱的。如果能分開，系統(tǒng)的冗余性更高。

（二）邏輯控制差異

1.TFR與ACO的水位報警值差異。

設(shè)計分析：因設(shè)備的廠家及機組容量的變化，故對應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)有所變化，對調(diào)試及運行影響不大。

2.疏水閥定值差異。M310機組中正常疏水和危急疏水閥定值存在偏置，并且在正常疏水閥保護關(guān)閉時，危急疏水閥定值自動切換為原正常疏水閥定值；華龍一號機組正常疏水和危急疏水閥定值需手動設(shè)置。

設(shè)計分析：危急疏水閥定值需實際驗證，對調(diào)試無影響。

（三）重要設(shè)備差異

1.低壓加熱器。

設(shè)計分析：華龍一號的TFL低壓加熱器較M310而言，給水流量大幅度增加，對應(yīng)的換熱面積也增加，換熱面積的增加有助于提高換熱的速率。另外，LP3及LP4更換生產(chǎn)廠家后對加熱器的運行情況需要重點關(guān)注?？梢哉{(diào)研同行電廠，是否有采用相同型號的加熱器，以便了解次類型設(shè)備的運行情況及良好經(jīng)驗反饋。

2.低加疏水泵。

設(shè)計分析：華龍機組的TFR低加疏水泵較M310而言，每列增加了一臺疏水泵，增加了系統(tǒng)的冗余性；另外，更換生產(chǎn)廠家后泵的在調(diào)試及運行過程中需要重點關(guān)注。

3.加熱器及低加疏水箱本體監(jiān)測儀表差異。

設(shè)計分析：華龍機組復(fù)合式低壓加熱器就地液位計較M310機組每臺加熱器在設(shè)計上都減少了1臺。從耗材方面來講，降低了生產(chǎn)成本。從系統(tǒng)可靠性來講，因復(fù)合式低加供貨廠家并未改變，故此類型液位計的故障率高低及準確性有待在調(diào)試及運行過程中進行驗證。華龍機組4#低加的液位開關(guān)每臺加熱器只保留了低液位及高高高液位的報警，較M310機組取消了高和高高的報警，此優(yōu)化有待進一步驗證。同樣，華龍機組對于低加疏水箱液位開關(guān)在設(shè)計上也有所減少，僅僅保留了低低液位和高高液位的報警，故在機組調(diào)試過程需要重點關(guān)注。

（四）系統(tǒng)運行差異

低壓給水加熱器系統(tǒng)的運行分為正常運行、特殊穩(wěn)態(tài)運行以及特殊瞬態(tài)運行，其中后兩種運行工況如操作不當，會影響機組的負荷。

設(shè)計分析：經(jīng)分析對比，不同工況下二者的運行差異僅僅體現(xiàn)在給水流量、給水的進出口焓、蒸汽流量、溫度及壓降等方面，對應(yīng)的工藝操作沒有太大的差異。

控制基準。低壓給水加熱器系統(tǒng)的控制主要有加熱器的水位控制、進汽電動閥控制、抽汽止回閥控制、疏水閥控制、進出水電動閥控制等。

設(shè)計分析：相比M310機組，華龍機組取消了低加凝結(jié)水出口至除氧器的電動隔離閥，對應(yīng)的控制簡化。另外，低加疏水泵數(shù)目的增加，使得低加系統(tǒng)的控制邏輯又有所復(fù)雜，在機組調(diào)試及運行過程中也需重點關(guān)注。

（五）系統(tǒng)閥門氣源故障及失電分析

1.失去儀用壓縮空氣。本系統(tǒng)在失去氣源會影響所有氣動閥門的動作。氣源故障時，抽汽母管的抽汽止回閥將關(guān)閉。所有抽汽管道上的疏水閥將打開。

設(shè)計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于氣動閥的在失氣時的響應(yīng)在設(shè)計上保持一致。

2.失去控制電源。失去48VDC：失去48V直流電源時將導(dǎo)致所有帶有先導(dǎo)式電磁閥的氣動門的電磁閥失去電源，抽汽止回閥故障關(guān)閉（單電控電磁閥，得電開，失電關(guān)），疏水閥則故障打開。

設(shè)計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于氣動閥的在失去48V直流電源時的響應(yīng)在設(shè)計上保持一致。

失去220VAC：220V電源供給DCS的一層、二層設(shè)備。當其電源失去后，本系統(tǒng)所有在DCS中監(jiān)控的參數(shù)就無法被控制和顯示。

設(shè)計分析：通過對比，華龍機組同M310機組對于在失去220V交流電源時的響應(yīng)在設(shè)計上保持一致。

失去380VAC：失去該電源，即失去設(shè)備的動力電源，將不能在遠方或就地對閥門進行操作，但可以通過人工在機旁進行操作電動閥門。

三、結(jié)語

華龍機組低壓給水加熱器系統(tǒng)同M310機組對比在設(shè)計上作了很多改進和優(yōu)化，充分體現(xiàn)了三代核電機組的安全性、穩(wěn)定性、冗余性以及先進性。對于系統(tǒng)改進的項目在機組安裝、調(diào)試、運行及維修過程中也應(yīng)重點關(guān)注。通過本文的分析與研究，明確以上差異，并將這些設(shè)計變更落實到具體的文件中。

參考文獻：

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