【摘要】簡(jiǎn)要介紹了國內(nèi)典型火電機(jī)組和二代核電機(jī)組給水泵配置方案。重點(diǎn)就CAP1400核電給水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)等問題進(jìn)行了詳細(xì)分析說明。最后，針對(duì)CAP1400核電給水泵配置提出了兩點(diǎn)改進(jìn)建議。

【關(guān)鍵詞】CAP1400；主給水泵；配置分析；方案優(yōu)化

1.引言

大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)CAP1400示范工程是《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（2006-2020）確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一；該機(jī)組是在國家引進(jìn)第三代核先進(jìn)電技術(shù)AP1000消化、吸收、再創(chuàng)新的基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)的先進(jìn)大型壓水堆。CAP1400壓水堆功率已達(dá)1500MWe級(jí)，而主給水泵作為二回路的主要?jiǎng)恿υ?，核電站?duì)其安全運(yùn)行有更高的要求，給水泵的配置分析及方案優(yōu)化顯得尤為重要。

2.常規(guī)火電配置

大容量機(jī)組的常規(guī)火電站給水系統(tǒng)，一般配置兩臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)30%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵。在機(jī)組正常運(yùn)行期間，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，電動(dòng)給水泵處于熱備用狀態(tài)；當(dāng)機(jī)組汽輪機(jī)甩負(fù)荷或汽動(dòng)給水泵突然出現(xiàn)故障時(shí)，電動(dòng)給水泵立即投入運(yùn)行。

3.二代核電配置

大亞灣核電站每臺(tái)機(jī)組配置三臺(tái)主給水泵，分別為兩臺(tái)汽動(dòng)泵和一臺(tái)電動(dòng)泵。正常工況時(shí)兩臺(tái)汽動(dòng)泵運(yùn)行，一臺(tái)電動(dòng)泵備用；汽動(dòng)泵最大容量為65%額定給水流量，電動(dòng)泵為30%額定給水流量。

田灣核電每臺(tái)機(jī)組配置五臺(tái)相同容量的主給水泵，正常運(yùn)行時(shí)四臺(tái)主給水泵運(yùn)行，一臺(tái)泵備用，給水泵最大容量為30%額定給水流量；五臺(tái)主給水泵均可以作為備用泵。

秦山二期核電站每臺(tái)機(jī)組配置三臺(tái)相同容量的電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)主給水泵運(yùn)行，一臺(tái)泵備用，給水泵最大容量為50%額定給水流量。

4.CAP1400配置

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，CAP1400機(jī)組采用3臺(tái)33.3%容量的電動(dòng)定速主給水泵組，三組同時(shí)并列運(yùn)行，不單獨(dú)配置備用給水泵。

4.1配置描述

CAP1400機(jī)組主給水系統(tǒng)的主要設(shè)備包括三列并聯(lián)的電動(dòng)定速給水泵組（每列泵的容量和特性是一樣的，每列提供主給水總流量的33.3%）、四臺(tái)50%容量的高壓加熱器。在正常滿負(fù)荷期間，三列升壓泵/主給水泵全部投運(yùn)，不設(shè)置備用列。每列升壓泵/主給水泵包括一臺(tái)前置給水升壓泵和一臺(tái)主給水泵，前置泵的轉(zhuǎn)速較主給水泵低，提升了除氧器出水的壓力，以滿足主給水泵的凈正吸入壓頭的要求。前置給水泵和主給水泵由同一臺(tái)感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電機(jī)和主給水泵之間安裝了機(jī)械增速器。

4.2配置特點(diǎn)

由于CAP1400核電機(jī)組是在美國西屋公司設(shè)計(jì)的AP1000機(jī)組的基礎(chǔ)上消化吸收再創(chuàng)新而來，其系統(tǒng)特點(diǎn)與AP1000機(jī)組有相似之處，例如都采用電動(dòng)泵，也都不設(shè)置備用泵；又因?yàn)镃AP1400機(jī)組容量已達(dá)1500MWe級(jí)，其容量較大，單臺(tái)泵的額定流量也相應(yīng)增大。

4.2.1采用電動(dòng)定速泵

CAP1400機(jī)組主給水泵選用電動(dòng)定速泵，不是汽動(dòng)泵，也不是電動(dòng)調(diào)速泵。

對(duì)于CAP1400機(jī)組而言，其蒸汽參數(shù)相對(duì)于火電機(jī)組來說要低很多，主蒸汽為帶一定濕度的飽和蒸汽，汽輪機(jī)因考慮蒸汽除濕，內(nèi)功率會(huì)降低，特別是CAP1400采用半速機(jī)，采用汽動(dòng)給水泵還是電動(dòng)給水泵在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面差別不大。

采用電動(dòng)調(diào)速泵，可通過改變泵的轉(zhuǎn)速來改變泵的入口流量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快且穩(wěn)，給水調(diào)節(jié)閥可始終保持全開，節(jié)流較??；但其相對(duì)于定速泵初始投資大、運(yùn)行維護(hù)要求較高、系統(tǒng)較復(fù)雜。

而采用電動(dòng)定速泵，泵的速度不能調(diào)節(jié)。如果一臺(tái)給水泵跳閘，可以通過調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器的液位，并且與核島進(jìn)行連鎖后降到70%功率運(yùn)行，其給水調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差；但其系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低。

4.2.2未設(shè)置備用泵

根據(jù)西屋公司APl000的設(shè)計(jì)理念，給水泵的可用率很高，無需設(shè)置備用泵。如果一旦發(fā)生某一臺(tái)主給水泵跳閘不可用時(shí)，此時(shí)電廠控制系統(tǒng)出發(fā)汽輪機(jī)降到足夠低的功率水平，以避免反應(yīng)堆停堆，并重新建立約70%額定功率的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。在未設(shè)置備用泵的情況下，一旦某臺(tái)主給水泵不可用，系統(tǒng)在70%額定功率下運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)性較差。

4.2.3單臺(tái)泵額定流量大

CAP1400機(jī)組容量已達(dá)1500MWe級(jí)，其容量比AP1000機(jī)組容量大許多，所以CAP1400機(jī)組主給水系統(tǒng)又有流量大的特點(diǎn)，即要求單臺(tái)泵擁有更高的額定流量。AP1000機(jī)組采用3臺(tái)33.3%容量的主給水泵，該機(jī)組單臺(tái)給水泵的額定流量為630kg/s，而CAP1400與AP1000配置相同，主給水流量又較大，使得其單臺(tái)給水泵額定流量已達(dá)到1123kg/s（暫定）。

5.優(yōu)化設(shè)置

結(jié)合CAP1400機(jī)組主給水泵配置的特點(diǎn)及存在的隱患特提出以下兩種改進(jìn)方案：

5.1增加一臺(tái)備用泵

為了避免CAP1400核電機(jī)組主給水泵的配置缺陷，采用3用1備的給水泵配置方案，即配置四臺(tái)相同容量的電動(dòng)泵，每臺(tái)給水泵額定給水流量均為總量的33.3%，最大給水流量可達(dá)35%。正常運(yùn)行時(shí)，3臺(tái)給水泵同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)用量為33.3%。備用泵自動(dòng)聯(lián)鎖作熱備用，當(dāng)單臺(tái)運(yùn)行給水泵跳閘時(shí)，備用泵聯(lián)啟，在設(shè)計(jì)延遲時(shí)間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。設(shè)置一臺(tái)備用泵，當(dāng)失去一臺(tái)給水泵組或進(jìn)行定期切換維護(hù)也不影響機(jī)組出力，經(jīng)濟(jì)性較好。另外，采用4×33.3%的給水泵配置方案有利于給水泵的國產(chǎn)化，降低電廠的投資。

5.2主給水泵配置為“四用一備”

CAP1400機(jī)組由于功率較大，主給水流量也大，對(duì)增加單臺(tái)泵組的容量對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行的要求高，自主開發(fā)難度大，有可能與工程實(shí)際進(jìn)展不匹配，所以可考慮降低單臺(tái)泵組的容量，降低自主開發(fā)難度。因此，可參考田灣核電，配置五臺(tái)相同容量的主給水泵，正常運(yùn)行時(shí)四臺(tái)主給水泵運(yùn)行，一臺(tái)泵備用，給水泵容量為25%額定給水流量；五臺(tái)主給水泵均可以作為備用泵。該方案配置的泵組多，設(shè)備與廠房等總投資會(huì)增加，但給水可靠性高。各泵設(shè)計(jì)裕量較小，額定工況下給水調(diào)節(jié)閥節(jié)流很小，即使失去一臺(tái)給水泵或定期切換維護(hù)也不影響機(jī)組出力，在長期運(yùn)行的過程中可適當(dāng)彌補(bǔ)初始投資增加的缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬習(xí)朋.APl000主給水泵配置方案優(yōu)化.

[2]李梅.核電站給水泵及相關(guān)設(shè)備的改進(jìn).電力建設(shè)，2001

[3]羅海泉.大型壓水堆核電廠給水泵配置及選型分析

[4]顧軍.AP1000核電廠系統(tǒng)與設(shè)備.原子能出版社，2010.4