CPR1000核电站主给水系统稳态及瞬态工况分析

2014年4月第42卷第2期(总第231期)吉林电力JilinElectricPowerApr．2014Vo1．42No．2(Ser．No．231)CPRIOOO核电站主给水系统稳态及瞬态工况分析AnalysisonStableandTransientWorkingConditionsforMainWaterFeedingSystemofCPR1000NuclearPowerStation王晓东，黄涛(中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广州510663)摘要：以CPR1000核电站主给水系统为研究对象，提出工程中需要分析的稳态及瞬态工况，同时，给出各工况的边界条件、设定方法及所需计算的参数，可以得出主给水系统在稳态和瞬态工况下热力参数的变化过程和变化幅度，为核岛系统的安全设计及优化提供依据。关键词：核电站；主给水系统；稳态工况；瞬态工况；边界值及参数中图分类号：TM623文献标志码：B文章编号：1009—5306(2014)02—0039—03对于各种用途的反应堆，最基本的要求是安全。在确保安全的前提下，还要尽可能维持反应堆的经济性。因此，在核电站设计过程中，需要合理分析一切可能发生的潜在事故，提出一套科学、严谨、完整的方法，用以指导和改进一回路和二回路相关系统的设计。常规岛侧主给水系统与核岛关联密切，全面分析核电站主给水系统的稳态及瞬态工况，可以得出稳态和瞬态工况下的压力、温度、流量等热力参数随时间的变化过程和幅度，为核岛的给水控制系统和一回路控制系统的设计与安全分析提供必要的基础数据。同时也为二回路合理确定主给水系统的设计参数提供依据，从而确保核电站投产后的安全、稳定、经济运行。1系统描述CPR1000核电站主给水系统通常采用3×50电动调速给水泵，2台运行1台备用。除氧器的除氧水经给水泵升压后，经过并联的2列高压加热器后合并为1路，通过给水调节系统进入蒸汽发生器。主给水系统流程见图1。图1CPR1000核电站主给水系统流程收稿日期：2013—12—12作者简介：王晓东(1976)，男，工程师，从事电站热机设计工作。·39·2014年4月第42卷第2期(总第231期)吉林电力JilinElectricPowerApr．2O14Vo1．42No．2(Ser．NO．231)2稳态工况分析首先，建立主给水系统在额定工况下正常运行时的稳态模型，为瞬态分析提供基础。给水系统的范围从除氧器到蒸汽发生器，采用Flowmaster软件建立计算模型。主要设备模型以及计算中所需的重要设置如下：除氧器处于正常水位；给水泵以额定工况下的数据及曲线作为计算输入；给水控制阀的特性(即压损对应开度曲线)和开度、时间均输入到模型中；蒸汽发生器以水箱组件模拟。稳态分析时，给水系统各部件按照额定工况设定运行状态，目的是为了检查计算模型中压力和流量元件的设定与厂家资料、系统参数相比是否合理，从而考察模型中的各组件是否能够正确地反映主给水系统的运行要求。3瞬态工况分析经多个工程与核岛方的配合经验，主给水系统瞬态分析主要包括8种工况(起始的分析时间均为￡一0S)。a．工况1：给水系统初始正常运行，有1台正常运行的给水泵在一10S时发生跳泵事件，同时备用泵启动。为描述方便，对3台给水泵设定如下：M1为正常运行泵中的1台，且不会发生跳泵事件；M2为正常运行泵中的1台，在瞬态过程中发生跳泵事件；M3为备用泵。在此瞬态工况中，主要控制泵的逻辑，给水系统计算模型中其他组件相对于稳态工况的设定均假设为不变。M1设置：￡一10S时，速度开始升高，直至升到最高转速。M2设置：t一10S时跳泵。M3设置：t一10s时，收到M2的跳泵信号，备用泵开始启动。采用Flowmaster瞬态计算后得出每台泵流量随时间的关系曲线、在给水系统典型节点处的压力随时间的关系曲线。此外，通过工况1的计算，还可以得出，在跳泵和备用泵启动的瞬态过程中给水流量相比稳态时的损失，以及通过一台泵加速另一台泵启动并加速到最高转速的方法，可以得到将跳泵瞬态过程中损失的流量补充回来的时问。b．工况2：给水系统初始正常运行，2台运行的给水泵中的1台发生跳泵事件，并且没有备用泵启动。给水系统初始正常运行，在￡一10S时，运行中的1台泵跳闸停运。由于跳泵后备用泵不启动，给水流·4n·量将会减少，机组负荷会随之降低，经瞬态分析后得出流量、压力随时间的变化曲线。将上述曲线提供给核岛设计方，供核岛设计方输入到核岛对应瞬态计算模型中，从而分析在此瞬态工况下蒸汽发牛器的水位是否能满足控制要求，以及反应堆功率如何适应调整等。C．工况3：给水系统初始在80、9O负荷运行，2台运行的给水泵中的1台发生跳泵事件，并且没有备用泵启动。给水系统初始分别在8O、9O负荷状态下运行。在t一10S时，l台运行的给水泵跳泵，并且无备用泵启动，另外1