核电厂核岛设备冷却水系统流量整定
【摘 要】核島设备冷却水系统是核电站重要的一回路辅助系统。本文介绍实际调试过程中流量预整定试验的原理和方法，希望对相关人员有借鉴意义。
【关键词】设备冷却水系统;流量预整定试验;孔板
中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）04-0283-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.110
Flow setting of nuclear island equipment cooling water system in nuclear power plant
TIAN Chong-xi
（CNNC Nuclear Power Operation and Management Co.，Ltd.，Zhejiang Haiyan 314300，China）
【Abstract】The nuclear island equipment cooling water system is an important primary auxiliary system in nuclear power plant. This paper introduces the principle and method of flow pre-setting experiment in the actual debugging process， and hopes to have reference to relevant personnel.
【Key words】Equipment cooling water system; Flow Pre-Operational Test; Orifice
0 前言
核岛设备冷却水系统是一个与核安全相关的系统。它的主要功能是：（1）冷却各种核岛热交换器;（2）经过由安全厂用水系统冷却的热交换器将热负荷传递至最终热阱——海水;（3）在核岛热交换器和海水之间形成屏障，防止放射性流体不可控制地释放到海水中，避免每个核岛热交换器由于海水冷却而产生腐蚀污垢等问题。它的安全功能体现在以下两个方面：
1）在正常运行和事故工况下与安全厂用水系统一起，把热量从重要的与安全有关的房间、系统和设备传递到最终热阱——海水;
2）当被冷却的热交换器可能受污染时，防止放射性流体不可控制地释放到海水中。[1]
1 核岛设备冷却水系统结构和调试试验内容简介
核岛设备冷却水系统包括两个独立的安全系列，一个公用环路，这个公用环路可由两列安全系列中的任一系列供水，在两个机组之间还有设备冷却水系统的公共部分。
核岛设备冷却水系统的布置根据用户分布情况，采用“母管—分支—母管”的布局。每个设冷水用户单独对应一条分支管线，所有分支管线集中到供水和回水母管上。
核电站的调试是整个工程建设四大阶段（核电站设计、设备制造、建造安装和调试）之一，是电站投入正式商业运行前的最后一个重要阶段，是在整个核电站建造完成后，使安装好的系统和部件运转，并验证其性能是否满足设计要求和有关安全、运行准则的过程。核岛设备冷却水系统调试的目的是验证设备设计、制造、安装、系统功能满足设计规范书要求，为后续的装料、临界、功率运行做好准备。该系统的功能简单来说就是为用户提供流量和温度合适的冷却水。其主要通过三个试验来验证此功能：泵性能试验、流量预调整试验和热交换器性能试验。泵性能试验用于验证泵能够为整个管路提供充足的总流量和压头;流量预整定试验在泵性能试验之后，在总流量满足的前提下通过对孔板的调节，使分配到各个用户的流量都满足要求。流量的预整定有三种形式：通过节流孔板预调整、通过蝶式调节阀预调整及核取样系统在运行时流量检查。因此，通过对核岛设备冷却水系统流量的预调整可以达到以下目的：1）预调系统冷却水流量;2）检查与其它系统相关的流量报警。
2 流量预整定试验分析
由于系统采用“母管—分支—母管”的布局，各用户之间为并联关系。单纯依靠各支管管径的粗细只能保证一个大概的流量范围，要想精确地分配流量，就需依靠各支管上的孔板或调节阀。那么系统是如何通过孔板来进行调节流量的呢？
2.1 孔板调节流量的原理
此种方法是通过节流孔板的形阻压降来整定流过的设冷水流量。公式如下：
2.2 流量预整定试验原因
因为孔板在设计时，输入的管路中其它设备的阻尼系数为设计预估值，与这些设备的实际阻尼系数往往不一致。这就需要通过流量预整定试验测出管路实际的体积流量和总压降，然后重新修正孔板的孔径。
流量预整定试验即是通过调节节流孔板的孔径和调节阀的开度，确保在各种模式下各个用户都能获得合适的冷却水流量。单个用户的流量调节相对简单，本试验的难点是对整个管网调节时各用户之间的流量会相互干扰，一个用户的流量变化了，其余用户的流量也会跟着变化。
2.3 流量预整定的试验方法
流量预整定首先只对通过系统最大用户安全壳喷淋热交换器的冷却流量进行预整定，然后通过与安全壳喷淋热交换器并联来预调整其他每个热交换器的流量。要整定的流量是预先确定的，以便能在设冷系统正常运行工况下提供足够的流量，同时应将流量尽可能整定到额定值。
流量预整定试验可分三阶段进行：
（1）进行A系列热交换器的流量预整定（然后进行B系列热交换器的流量预整定）;
（2）进行两个系列共用热交换器的流量预整定;
（3）进行两个堆共用热交换器的流量预整定。
试验中可通过调节阀、孔板或者串联安装的孔板和调节阀进行调节用户流量。
在流量预整定试验中，孔板所在流道的阀门可能未全开，会有一定的节流作用，导致此流道流量减小。若某一流道流量过小，执行人员应首先对此因素进行排查。同时，其他流道对某一特定流道也可能存在干扰，用户流量不满足要求可能是由于其它某一用户流量偏差过大的干扰造成的，尤其是小流量用户受大流量用户的影响很大。此时可先将大流量用户的流量调整到合适范围内，消除大流量用户的干扰对本用户的干扰，再根据情况进行调整。
在排除以上两个因素后，若该孔板所在的流道流量还是不能满足要求，那就需要重新加工该孔板，应该是该孔板的孔径不适用于此流道，孔径不符合要求也分两方面的原因：
（1）制造原因：即加工的孔板的孔径与设计值不符，偏大或偏小都会导致流量不满足要求，此时需对孔板重新加工。
（2）设计原因：即孔板本身设计的孔径就不能适应此流道，在此孔径下达不到要求的流量。排除其他因素后若流量仍过大，需更换孔径小的孔板，若流量小于额定值，则需对孔板进行扩孔。
由于设备冷却水泵本身有最小流量限制，而有些用户的流量很小，因此在做流量预整定试验时不可能让每个用户都单独运行。我们可以先将安全壳喷淋系统热交换器这个大流量用户调整到理想值，然后让其它用户挨个与其一起运行，每将一个用户调整到理想值，则将其隔离。然后再投入下一个用户，将其调整好之后，再隔离，再投下一个用户，直到所有用户都调整到理想值为止。
2.4 流量预整定试验的风险及预防措施
设备冷却水系统所有用户中除非再生下泄热交换器通过调节阀调节流量外，其余均通过节流孔板进行调节，当试验结果不满足时，往往需要对孔板孔径进行调整，而孔径的微小变化，对流量影响很大，往往很难一次就将孔板的孔径调整好，并且为防止将孔径调整过大而报废掉，开始时往往扩的比较保守，但是孔径的反复调整加工耗时很长。另外扩孔时候需要经系统相关部分隔離并疏水，往往时间较长，完成后还需重新冲水排气后才能投运。
同时，在进行流量预整定试验时，要防止跑水，注意检查各个管道上的孔板已经安装到位并且要注意孔板安装有流向要求，方向不对亦无法达到流量调整要求。并且用户流量调整到位后还要注意将流量调节阀定位锁定。
设备冷却水系统用户较多，调试期间很难做到所有的用户一起参与调试，为了避免某些用户状态未到位而影响到调试进程，流量预整定试验分成几个阶段执行，这样就能确保调试的顺利完成。
3 结束语
本文主要针对核电厂核岛设备冷却水系统调试中难度最大的流量预整定试验进行了详细分析，针对设备冷却水系统本身的特点，分析了试验过程中存在的问题和风险，提高了试验完成质量，节省相应的时间。本系统为核岛其他系统设备提供冷却水，该系统调试的顺利推进可以为其他核岛重要系统调试的开展提供保证。
【参考文献】
[1]《设备冷却水系统手册》中国核工业第二研究设计院 2008年2月.
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