AP1000与M310改进型压水堆二回路给水系统比较分析

第35卷第4期2013年4月华电技术HuadianTechnologyVo1．35No．4Apr．2013APIO00与M310改进型压水堆二回路给水系统比较分析成军，杨建军(中国核电工程有限公司河北分公司，河北石家庄050021)摘要：以三代AP1000型与M310改进型压水堆核电站二回路给水系统为例，对给水泵调节阀组配置及主给水泵配置方式进行了比较，分析了AP1000型核电站二回路给水系统配置的优缺、点，为三代核电站的自主设计建造提供参考。关键词：APIO00压水堆；M310压水堆；二回路给水系统；给水泵；比较分析中图分类号：TL421．1文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013)04—0069—030引言压水堆核电站二回路主给水系统的功能是把除氧器中的水抽出并加压，经高压加热器后将温度、压力和水质合格的给水送到蒸汽发生器并将蒸汽发生器水位维持在给定范围，它是保证核岛安全运行的重要热工系统。主给水流量丧失事故作为RCC—PII类工况事故(中等频率事故)，是核电站设计基准事故之一。主给水泵失效是二回路正常给水流量丧失的主要原因，该工况将导致辅助给水等安全相关系统投运，甚至反应堆停堆等一系列动作。因此，选用合适的二回路主给水调节系统，合理配置主给水泵的台数和容量，对核电站正常、安全运行至关重要。AP1000型三代压水堆机组是从美国引进的，常规岛主给水系统采用3×33％容量的电动定速给水泵，主给水调节阀未设置小流量旁路阀，这与我国目前主流核电机组给水泵的配置差别很大，在这方面至今没有全面的分析资料。本文从机组给水系统调节阀设置、蒸汽发生器和稳压器容积、主给水泵配置和反应堆降负荷能力等方面对AP1000与M310改进型压水堆二回路给水系统的配置进行比较分析。1给水调节系统比较分析与常规电站一样，压水堆核电站二回路主给水调节系统也分为定速给水泵给水调节系统和变速给水泵给水调节系统2类。国内引进的M310型核电机组(如大亚湾和岭澳一期核电项目)，二回路主给水泵采用汽动给水泵。利用小汽轮机驱动给水泵，可通过调节汽轮机转速间接调节给水泵转速，快速实现给水流量的调节，这种驱动装置在低负荷时的收稿日期：2012—11—20；修回日期：2013—03—08效率较高。但采用汽轮机驱动给水泵时，由于小汽轮机的润滑油系统、电动液压油系统等辅助系统的配置，使得整个给水泵系统比较复杂，占地面积庞大，初投资和维修费用相对较高。随着电动机制造技术的发展和大型液力偶合器调速装置的使用，我国设计建造的核电站二回路大多采用电动调速泵。目前，我国在役核电机组中岭澳二期、秦山二期以及在建M310改进堆型机组，二回路都采用电动调速给水泵配置。调速给水泵给水调节系统是在给水管道阻力特性曲线基本不变的情况下，通过改变给水泵转速来改变给水泵的运行特性曲线，进而实现给水流量调节以及蒸汽发生器水位控制的目的。采用这种调节方式，当机组在部分负荷运行时，单台给水泵基本运行在对应转速的高效区，没有大压差调节阀引起的压力损失，运行经济性高于定速给水泵并联运行时的情况。而用定速给水泵给水调节系统进行调节是最简单的一种给水调节控制方式，其压力调节主要通过安装在给水泵出口的大压差调节阀来实现，实质是在给水泵特性曲线保持不变的情况下，通过调整阀门开度调节给水流量和控制蒸汽发生器水位。这种调节方式使得主给水系统控制和流量调节机构相对简单，缺点是低负荷时主给水调节阀组存在较大的节流损失。对于M310改进型机组，二回路主给水系统采用2台50％容量电动调速给水泵组并联运行，l台该型给水泵备用的方式进行调节。反应堆启动期间需要投运辅助给水系统、启动给水系统和主给水系统，其流程如图1所示。机组冷态启动初期，首先由辅助给水系统(ASG)从辅助给水箱向蒸汽发生器供水；当反应堆功率升至2％额定功率时，切换至启动给水系统投入，从除氧器向蒸汽发生器供水；机组功率在2％一3％额定功率时，根据主给水系统的水质·70·华电技术第35卷图1M310改进型压水堆二回路给水系统流程示意图适时切换至主给水泵组运行。之所以设置辅助给水当流量小于18％时，给水通过旁路调节阀组进行控系统和启动给水系统，是因为该堆型原始设计是将制，当流量大于18％时，切换至主给水调节阀组进辅助给水系统兼做启动给水系统，而辅助给水系统行调节，旁路调节阀组全开。低负荷工况下，通过液具有核安全功能，为了保证辅助给水系统在任何情力调速装置对泵的转速进行调节，进而调节给水流况下都能实现其安全功能，增设了启动给水系统；但量，运行灵活性好，效率高。由于蒸汽发生器初始充水时对给水温度要求严格，AP1000型机组设有主给水系统和启动给水系仅用启动给水系统从除氧器吸水不能满足机组启动统，其二回路给水系统流程如图2所示。当机组启需要，因此，机组的给水系统功能由3个