摘 要：本文介紹了核電站循環(huán)水系統(tǒng)功能、工作原理和工作流程，以及系統(tǒng)存在問題的分析和優(yōu)化。

關鍵詞： 循環(huán)水系統(tǒng)；運行；設計；分析；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.133

1 系統(tǒng)功能

將過濾后的海水通過循環(huán)水管道向常規(guī)島凝汽器及其輔助冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水，并帶走凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)的熱量。

2 系統(tǒng)工作原理及運行

循環(huán)水系統(tǒng)采用海水直流供水系統(tǒng)，采用隧洞取水、一機一洞取水方案，每臺機組設置獨立的循環(huán)水泵房，每臺機組設置兩條排水溝。循環(huán)水系統(tǒng)通過兩條獨立的進水母管分別向三臺凝汽器和輔助冷卻水系統(tǒng)提供冷卻水，各承擔50%的循環(huán)水流量；輔助冷卻水系統(tǒng)由兩根循環(huán)水支管提供冷卻水，各承擔100%冷卻水流量。

每臺機組設置一座循環(huán)水泵房，設置三臺循環(huán)水泵，夏季三臺循環(huán)水泵同時運行，冬季運行兩臺循環(huán)水泵，另一臺循環(huán)水泵處于熱備用狀態(tài)。

循環(huán)水泵采用立式、單級、底部進水的混凝土蝸殼式混流泵，水泵與電機安裝在同一層同一個房間內。水泵的入口、出口布置在不同標高的平面上，海水從水泵的下部吸入，側面排出，進水底部標高-16.0m，水泵出水管中心標高-10.54m，出口管內徑為3000mm。

每臺循環(huán)水泵出口設置有一臺液控蝶閥，循環(huán)水泵出口聯絡管線上設置有4臺電動蝶閥。每臺機組的汽輪機廠房內設置有12臺電動蝶閥，分別布置在凝汽器循環(huán)水進、出水管上。

循環(huán)水系統(tǒng)采用海水作為冷卻水水源。海水經廠外引水明渠、進水構筑物、廠外引水隧洞送至廠區(qū)出水構筑物，海水自出水構筑物經過廠內引水隧洞被送至廠內循環(huán)水泵房進水間，經旋轉濾網清除水中雜物后進入循環(huán)水泵吸水池，并通過循環(huán)水泵升壓后由壓力管送到凝汽器等設備。凝汽器等設備的溫排水通過冷卻水排水溝排至虹吸井，再經循環(huán)水聯合排水暗溝至排水口海域。

3 系統(tǒng)設計過程中遇到的問題及優(yōu)化方案

（1）循環(huán)水泵啟、停方式的優(yōu)化。a）存在問題：兩條供水母管三臺循環(huán)水泵運行，原設計啟、停方式復雜。不便于儀控邏輯的設計，降低系統(tǒng)啟、停的自動化程度。為了保證凝汽器最佳真空，循環(huán)水泵在不同季節(jié)工況，運行泵的數量不同。如，夏季工況時三臺泵運行，冬季工況時兩臺泵運行。1#、2#、3#循環(huán)水泵啟動先后順序關系到每臺泵不同的啟動方式。如，集管上沒有泵運行采用開閥啟泵；為了防止循環(huán)水泵在啟動過程中出現倒轉，集管上有泵運行時需要關閥啟泵。因此，每臺循環(huán)水泵都存在很多種啟動組合。

停泵方式設計階段考慮了四種情況：夏季工況三臺泵運行，某臺泵需要停運時，關閉出口液控蝶閥到20%開度，停泵后將出口閥全關。

冬季工況兩臺泵運行，分集管獨立向兩個母管供水，某臺泵需要停運時，先停泵，再分兩個階段關閉出口液控蝶閥。外部失電工況（廠用電500kV切換200kV成功），考慮到夏季工況需要切除一臺循環(huán)水泵，出口液控蝶閥根據泵停運后信號自動關閉。外部失電工況（廠用電500kV切換200kV失?。?，1#、2#、3#循環(huán)水泵全部切除。

b）分析：循環(huán)水泵啟動方式只判斷供水集管是否帶壓。集管不帶壓，直接采用開閥啟泵；集管帶壓，則采用關閥啟泵方式。分析計算表明關閥停泵方式，可以減少對循環(huán)水系統(tǒng)流量突減造成的影響，屬于最安全、最保守方式，正常停泵方式優(yōu)化為程序控制關閥停泵。優(yōu)化過程中同時考慮，循環(huán)水泵保護停運類似于失電停運，泵跳停后聯鎖關閉出口液控蝶閥，防止循環(huán)水泵出現倒轉，如果單根母管停止供水，還需要打開母管上的虹吸破壞閥。

另外，循環(huán)水系統(tǒng)兩臺泵運行時對聯絡閥的狀態(tài)做了明確要求，目的是為了保證凝汽器兩側獨立供水，防止出現單臺循環(huán)水泵給兩個母管供水，造成循環(huán)水泵過載。

c）優(yōu)化方案如下：若集管無壓，采用開閥啟泵；若集管有壓，采用關閥啟泵；若1#循環(huán)水泵停運，則關閉3#和4#聯絡閥；若3#循環(huán)水泵停運，則關閉1#和2#聯絡閥；若2#循環(huán)水泵停運，則關閉1#、2#、3#和4#聯絡閥。

（2）冬季工況循環(huán)水泵“熱備用”問題分析及優(yōu)化

a）循環(huán)水泵處于“熱備用”的意義：根據原設計，潤滑油加熱、氣囊排氣等因素，循環(huán)水泵采用冷啟動需要2-3小時。核電廠通過二回路最終熱阱循環(huán)水冷卻一回路，導出一回路的熱量，確保反應堆安全；冬季工況循環(huán)水泵故障跳停后，穩(wěn)定入口海水液位后（一般10分鐘），啟動備用泵，減少凝汽器帶功率半側運行的時間，避免凝汽器真空惡化停機。

b）影響循環(huán)水泵“熱備用”問題的分析：潤滑油油溫，低于10℃需要投齒輪箱電加熱器工作，高于18℃允許啟動高壓油泵，根據電加熱器3×1.5KW以及散熱，需要9.5小時； 氣囊排氣時間，氣囊密封的作用是在停機檢修狀態(tài)下，對氣囊充氣以防止海水灌入，在循環(huán)水泵啟動前需對氣囊排氣。當氣囊排氣后管道壓力低于0.01MPa 時才允許啟動循環(huán)水泵。排氣時間約2分鐘；長時間停運的電機啟動前先用2500V 兆歐表測定U、V、W 三相繞組的對地電阻和相間電阻符合條件后才允許啟泵。

c）關于“熱備用”問題采取的優(yōu)化措施：齒輪箱電加熱器改為4×2kW，冬季工況電加熱器邏輯改為潤滑油溫<18℃自動投入運行、潤滑油溫>25℃自動切除。同時還考慮輔助油泵打循環(huán)加熱潤滑油，防止電加熱器周圍發(fā)生局部過熱，引起油質劣化；氣囊排氣管線上設置電磁閥控制循環(huán)水泵氣囊密封充氣和排氣，并且安全設計，通過手動閥與電磁閥盤冗余配置； 關于電機測絕緣，根據核電站通用做法，備用電機40天測一次絕緣，并得到電機廠家的認可； 增加冬季工況一臺循環(huán)水泵停運后，啟動備用循環(huán)水泵對循環(huán)水液位及系統(tǒng)影響的分析； 循環(huán)水泵廠家制定冬季工況處于備用狀態(tài)時循環(huán)水泵的保養(yǎng)措施。

優(yōu)化后的“熱備用”循環(huán)水泵可以在10分鐘啟動并向凝汽器供冷卻水，帶走熱量，維持凝汽器真空。

4 結論

循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是核電廠安全、經濟發(fā)電的基礎之一，同時循環(huán)水系統(tǒng)作為最終熱阱導出一回路的熱量，確保反應堆安全。

作者簡介：武文奇（1981-），男，江蘇連云港人，本科，工程師，研究方向：電廠運行。