核電站循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化分析

趙準(zhǔn)

摘要：核電站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化對于核電站工作運(yùn)行有非常重要的影響，關(guān)系到核電站的工作運(yùn)行效率，在當(dāng)前核電站建設(shè)過程中，針對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，也能夠提升核電站的水系統(tǒng)工作效率。本文針對核電站循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，重要闡述了核電站循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計功能以及運(yùn)作原理，并對核電站循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化需求以設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，以某核電站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化為例闡述了循環(huán)水系統(tǒng)的工作運(yùn)設(shè)計優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：核電站 循環(huán)水系統(tǒng) 設(shè)計優(yōu)化 電力生產(chǎn)

Design Optimization Analysis of Circulating Water System in Nuclear Power Plant

ZHAO Zhun

（CNNC Guodian Zhangzhou Energy Co.， Ltd.， Zhangzhou， Fujian Province， 363300 China）

Abstract：The design optimization of circulating water system of nuclear power station has a very important impact on the operation of nuclear power station， which is related to the operation efficiency of nuclear power station. In the current construction process of nuclear power station， the design of circulating water system can also improve the work efficiency of water system of nuclear power station. This paper analyzes and studies the circulating water system of nuclear power plant， mainly expounds the design function and operation principle of the circulating water system of nuclear power plant， summarizes the design optimization requirements of the circulating water system of nuclear power plant， and takes the design optimization of the circulating water system of a nuclear power plant as an example to elaborate the optimization measures of the working operation design of the circulating water system.

Key Words; Nuclear power plant; Circulating water system; Design optimization; Electricity production

電力資源是當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)中使用的重要資源，對于我國工業(yè)生產(chǎn)和居民生活使用都有非常重要的意義，而核電站發(fā)電是我國電力能源生產(chǎn)的主要要素之一，對于我國電力能源生產(chǎn)也有非常重要的作用。核電站進(jìn)行電力生產(chǎn)，其循環(huán)水系統(tǒng)是非常重要的組織結(jié)構(gòu)，對于核電站整體生產(chǎn)效率以及技能生產(chǎn)也有一定的影響。在當(dāng)前我國高速發(fā)展背景下，對于電力資源的需求逐漸增加，同時也要提升核電站生產(chǎn)效率，所以在核電站生產(chǎn)建設(shè)過程中，還應(yīng)該對核電站循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計研究，確保循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用更有效果，提升核電站電力生產(chǎn)。

1.核電站循環(huán)水系統(tǒng)簡要介紹

核電站循環(huán)水系統(tǒng)是核電站工作運(yùn)行過程中的重要系統(tǒng)，對于核電站工作運(yùn)行而言有非常重要的作用，一定程度上關(guān)系到核電站的運(yùn)行效果。核電站循環(huán)水系統(tǒng)具體工作過程中，主要是利用循環(huán)水管道向核電站凝氣裝置以及輔助冷卻水裝置中輸送冷卻水，以達(dá)到核電站循環(huán)生產(chǎn)以及安全生產(chǎn)的作用。循環(huán)水是一個非常重要的系統(tǒng)，建立凝汽器真空，冷卻電機(jī)或軸承，如果循環(huán)水中斷的話，肯定要破壞真空造成停機(jī)，循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行對電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。

在核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，其需要使用到不同的系統(tǒng)裝備，確保循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行更加有效，也能夠最大程度上提升循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行效果。在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行過程中其主要包括循環(huán)水泵裝置、電機(jī)裝置、行星齒輪箱等裝置。

2.核電站循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計分析

在當(dāng)前核電站建設(shè)運(yùn)行過程中，正在完成循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型，循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是在核電站循環(huán)水系統(tǒng)自身出現(xiàn)問題以及核電站發(fā)展背景下提出的重要課題，對于核電站生產(chǎn)效率提升有非常重要的意義。

2.1循環(huán)水系統(tǒng)問題因素

核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行對于核電站生產(chǎn)而言有非常重要的意義，而在當(dāng)前核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作過程中，還存在一定的問題，影響到系統(tǒng)的工作運(yùn)行效果。首先，核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作過程中，存在有循環(huán)水泵啟停問題。傳統(tǒng)的核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作過程中，其啟停方式相對比較復(fù)雜，并且狀組織運(yùn)行的自動化程度相對比較低，影響搭配循環(huán)水系統(tǒng)的具體工作運(yùn)行。其次，核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作過程中存在有熱備用問題，其在具體的工作過程中，熱備用問題影響到系統(tǒng)的工作運(yùn)行效果，具體的運(yùn)行過程中，潤滑油加熱、氣囊排氣等因素都會影響到系統(tǒng)的整體工作運(yùn)行，對系統(tǒng)運(yùn)行造成一定的影響。所以，在實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化^[1]。

2.2核電站發(fā)展因素

核電站發(fā)展是當(dāng)前社會發(fā)展的需求。隨著當(dāng)前社會發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)步以及電力自動化技術(shù)發(fā)展，社會生產(chǎn)發(fā)展對于電力資源的使用需求逐漸擴(kuò)大，從而對各水力、火力以及核電站的電力資源開發(fā)造成了極大的影響，一定程度上也關(guān)系到電力資源使用效果。

3.核電站循環(huán)水系統(tǒng)具體優(yōu)化設(shè)計研究

3.1具體案例分析

某核電站是我國電力發(fā)電重點(diǎn)核電站，位于我國東南沿海，表1是某核電站建設(shè)海水潮位溫度以及泥沙含量的分析。

3.2某核電站循環(huán)水系統(tǒng)最初設(shè)計

在某核電站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計過程中，為了完成循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行控制，實(shí)際的系統(tǒng)運(yùn)行過程中，其循環(huán)水系統(tǒng)最初設(shè)計包括幾點(diǎn)內(nèi)容。

（1）循環(huán)水系統(tǒng)整體設(shè)計選擇直流冷卻方式為核電站提供冷卻水，主要為凝汽裝置以及汽機(jī)房冷卻系統(tǒng)提供冷卻水。

（2）系統(tǒng)設(shè)計過程中，設(shè)計通過明渠以及隧洞進(jìn)行冷卻水引進(jìn)，并利用泵房進(jìn)行海水冷卻水輸送，并最后由暗渠完成對循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，確保循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計更加有效，也能夠提升循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計效果。

（3）系統(tǒng)設(shè)計過程中，低潮位設(shè)計-3.78m 、安全等級設(shè)計為NV等級、確保系統(tǒng)工作運(yùn)行更有效果，也能夠提升系統(tǒng)設(shè)計效果。

（4）系統(tǒng)設(shè)計過程中，針對循環(huán)水系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行了具體地設(shè)計，主要包括利用明渠取水、經(jīng)過隧洞、聯(lián)合泵房取水、循環(huán)水供水管道、凝氣裝置冷卻開發(fā)、循環(huán)水排水管道、排水暗渠輸送、循環(huán)到大海等步驟，通過循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用，確保核電站能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

（5）系統(tǒng)設(shè)計過程中，針對循環(huán)水系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)參數(shù)進(jìn)行實(shí)際地設(shè)計。

3.3某核電站循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

在某核電站建設(shè)運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)其最初的核電站設(shè)計已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需求，所以在實(shí)際核電站循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中，核電站完成了對自身循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化。以下是對某核電站循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的具體內(nèi)容分析。

3.3.1水泵系統(tǒng)優(yōu)化

在某核電站進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化過程中，完成了對系統(tǒng)的整體運(yùn)行規(guī)劃，并且在實(shí)際的循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化過程中，對循環(huán)水系統(tǒng)中的水泵系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，具體包括以下幾點(diǎn)設(shè)計內(nèi)容：（1）設(shè)計工程中針對水泵系統(tǒng)的最小淹沒深度進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。水泵系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，其最小淹沒深度控制非常重要，一定程度上關(guān)系到系統(tǒng)的工作運(yùn)行效果，也能夠最大程度上提升系統(tǒng)的運(yùn)行效果。在具體的最小掩埋深度設(shè)計過程中，主要是對有效汽蝕余量進(jìn)行分析計算。水泵有效汽蝕余量的計算方式為NPSHa=Pa/γ- hva--Σhs ±|Hss|，在公式中NPSHa代表有效汽蝕余量、Pa代表液面大氣壓力、γ代表流體重度因素。Hva代表氣化壓力^[2]。

3.3.2電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化

在某核電站進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化過程中，完成了對電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，具體的水泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程，其主要完成了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果控制，也能夠在最大程度上確保系統(tǒng)運(yùn)行更加高效。在本次電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化過程中，在原電機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用了多極低速電機(jī)、多極低速電機(jī)使用對于系統(tǒng)的運(yùn)行效率提升有非常重要的影響，也在最大程度上提升運(yùn)行的效果，確保循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行合理。采用多極低速電機(jī)也是為了彌補(bǔ)本核電站蝸殼電機(jī)功率不足問題，一般核電站蝸殼電機(jī)功率在6000kw左右，某核電站電機(jī)功率僅為4000kw，一定程度上影響了系統(tǒng)的工作運(yùn)行效果，對于循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行也造成了一定的影響。在本次優(yōu)化設(shè)計中，某核電站完成了對多級低速電機(jī)的設(shè)計應(yīng)用，其系統(tǒng)應(yīng)用中主要完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速的計算設(shè)計，其具體計算過程中，需要應(yīng)用具體的計算公式：n =f60（ 1- s ）/ p ，n代表電機(jī)轉(zhuǎn)速、f代表電源頻率、s代表電機(jī)轉(zhuǎn)差率、p代表電機(jī)極對數(shù)。通過具體的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)用，能夠很大程度上提升電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行效果確保轉(zhuǎn)速運(yùn)行更加有效。在本次設(shè)計優(yōu)化過程中，經(jīng)過具體計算，確定電機(jī)轉(zhuǎn)速為248r/min，通過具體的轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計控制，能夠提升整個電機(jī)的工作運(yùn)行效果，確保電機(jī)運(yùn)行更加高效，也能夠在極大程度上提升轉(zhuǎn)機(jī)工作運(yùn)行效果。

3.3.3啟停方式優(yōu)化

在某核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)其循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行還存在有啟停方式問題，其啟停方式比較復(fù)雜，并且自動化控制程度相對比較低，影響到實(shí)際的系統(tǒng)工作運(yùn)行效率，所以在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，某核電站循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化完成了對系統(tǒng)啟停方式的設(shè)計優(yōu)化，確保系統(tǒng)設(shè)計運(yùn)行更有效果。在整個系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，其主要包括3個水泵，通過PLC邏輯控制器的設(shè)計應(yīng)用，確保各系統(tǒng)啟停控制整體化完成，也在最大程度上提升核電站循環(huán)水系統(tǒng)啟停控制，提升系統(tǒng)啟?？刂菩Ч苍谧畲蟪潭壬咸嵘h(huán)水系統(tǒng)的工作運(yùn)行質(zhì)量。

3.4設(shè)計效果分析

在某核電站循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化完成后，為了驗(yàn)證本次優(yōu)化設(shè)計效果，在實(shí)際的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中，還應(yīng)該注重對系統(tǒng)進(jìn)行整體的設(shè)計優(yōu)化，也能夠確保系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化更加有效。以下是對系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計之后的各方面分析^[3]。

3.4.1對循環(huán)水泵造成影響

本次核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，其系統(tǒng)對水泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，確保水泵系統(tǒng)設(shè)計更加有效。而在水泵優(yōu)化后，其水泵結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。本次循環(huán)水泵設(shè)計完成后，其系統(tǒng)運(yùn)行主要包括泵和齒輪箱之間的聯(lián)軸器循環(huán)變化，從而促使循環(huán)水泵連軸裝置運(yùn)行更加合理，最大程度上提升了水泵的工作效率。據(jù)具體檢測發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)水泵發(fā)生變化后，循環(huán)水泵的工作效率提升20%，對于系統(tǒng)的整體運(yùn)行也有非常重要的影響，也極大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效果。另外，完成本次優(yōu)化設(shè)計，對整個水泵結(jié)構(gòu)體系的成本造價造成了影響。在本次優(yōu)化設(shè)計中，完成了低速電機(jī)的應(yīng)用，使實(shí)際的水泵建造成本有所變化，具體的水泵系統(tǒng)運(yùn)行后，其整體運(yùn)行造價控制在原來的80%左右，提升了循環(huán)水系統(tǒng)的工作運(yùn)行效果^[4]。

3.4.2對循環(huán)水系統(tǒng)的整體影響

本次核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行過程中，其系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計非常關(guān)鍵，一定程度上關(guān)系到系統(tǒng)的運(yùn)行效果，通過優(yōu)化設(shè)計，對系統(tǒng)的整體工作效率造成了一定的影響。首先，循環(huán)水系統(tǒng)工作過程中，其水泵系統(tǒng)效率提升20%，電機(jī)系統(tǒng)的功率提升10%，對于系統(tǒng)的整體運(yùn)行控制也有非常重要的影響，也有利于核電站循環(huán)水系統(tǒng)工作運(yùn)行^[5-6]。

4結(jié)語

本文以具體案例分析了核電站循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，希望能夠?qū)ρh(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計有所幫助。

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