劉獻(xiàn)斌

【摘 要】方家山核電項(xiàng)目安裝兩臺(tái)百萬(wàn)機(jī)組，1號(hào)機(jī)組調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)噴淋減溫水控制閥GCT125/127VL開(kāi)啟后，下游壓力達(dá)不到要求壓力，本文分析了導(dǎo)致閥后壓力低的原因及處理過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】GCT；減溫水；壓力低

0 概述

反應(yīng)堆功率要跟修汽輪機(jī)負(fù)荷變化，當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷銳減（如甩負(fù)荷、停機(jī)不停堆等瞬態(tài)）時(shí)，反應(yīng)堆功率控制不能像汽輪機(jī)負(fù)荷的變化那樣快，就會(huì)瞬時(shí)出現(xiàn)隊(duì)功率和汽輪機(jī)功率不一致，這時(shí)，汽輪機(jī)旁路排放系統(tǒng)投入，維持一回路和二回路功率平衡，將多余的蒸汽排放至凝汽器或大氣，當(dāng)大量高溫高壓的蒸汽排放至凝汽器時(shí)，需要對(duì)其噴水降溫，否則會(huì)導(dǎo)致凝汽器過(guò)熱損壞。

方家山1號(hào)機(jī)組在調(diào)試期間執(zhí)行TP1GCT10試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凝結(jié)水出口母管壓力維持在額定壓力2.5MPa（g）時(shí)，GCT125/127VL打開(kāi)后，閥后壓力僅0.4 MPa（g），不能滿足試驗(yàn)要求，分析原因，首先懷疑管路或閥門(mén)堵塞，仔細(xì)檢查凝汽器內(nèi)GCT的噴頭，不存在堵塞，對(duì)管路進(jìn)行多次沖洗后，閥后壓力依然僅0.4 MPa，可以排除管道堵塞的原因，最后將GCT125/127VL的閥芯拆出檢查，沖洗回裝后，問(wèn)題依舊，壓力依然不滿足要求，基本可以排除管路堵塞的原因。

查閱閥門(mén)的廠家資料，該閥門(mén)在額定流量時(shí)的壓降為1.7 MPa，在不考慮管路壓降的情況下，下游壓力才可以滿足要求。但實(shí)際試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水出口母管額定2.5 MPa時(shí)，下游壓力僅0.4 MPa，不能滿足要求，在排除了其他可能的原因后，確認(rèn)導(dǎo)致下游壓力不滿足要求的原因?yàn)殚y門(mén)壓降較大。

1 處理過(guò)程

1.1 解決方案

咨詢福清項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人，福清項(xiàng)目相關(guān)閥門(mén)與方家山為同型號(hào)設(shè)備，也存在同樣的問(wèn)題，如果采購(gòu)新型號(hào)閥門(mén)進(jìn)行更換，采購(gòu)周期較長(zhǎng)，將導(dǎo)致相應(yīng)工期拖后，無(wú)法滿足工程進(jìn)度要求，所以決定對(duì)閥門(mén)進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造，降低閥門(mén)壓降，使該閥門(mén)滿足要求。

將閥門(mén)閥芯拆出檢查，該閥門(mén)為調(diào)節(jié)閥，閥芯為圓筒形，周邊開(kāi)有103各小孔，各小孔直徑和深度均相同，直徑3mm，孔徑深度9mm，如果要降低閥門(mén)壓降，可以選擇在原有基礎(chǔ)上增開(kāi)一定數(shù)目的小孔，或?qū)⒃行】走M(jìn)行擴(kuò)孔，為確定需要擴(kuò)孔的數(shù)目，先進(jìn)行分析計(jì)算。

1.2 分析計(jì)算

首先確認(rèn)下游壓力的目標(biāo)值，咨詢?cè)O(shè)計(jì)院，得到的答復(fù)是GCT125/127VL開(kāi)啟后，要求下游壓力大于0.45 MPa（a），期望值為0.6～0.8 MPa（a），最大不超過(guò)1 MPa（a），

先前的試驗(yàn)過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)時(shí)，在凝結(jié)水母管壓力為2.5MPa時(shí)，閥門(mén)下游壓力為0.4 MPa，該閥門(mén)距離凝結(jié)水母管距離較短，管道直徑也比較大，忽略管道壓降，則該閥門(mén)的實(shí)際壓降約2.1 MPa，系統(tǒng)流量假設(shè)為Q。而閥門(mén)下游壓力期望值為0.6～0.8 MPa。

我們暫定閥門(mén)下游壓力為0.6MPa進(jìn)行計(jì)算，閥門(mén)下游經(jīng)過(guò)管道和噴嘴進(jìn)入凝汽器，凝汽器壓力為大氣壓，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持恒定，未發(fā)生變化，閥門(mén)下游壓力為0.4兆帕，流量原來(lái)為Q，現(xiàn)在希望將閥門(mén)下游壓力升高到0.6兆帕，閥門(mén)出口至凝汽器的壓差增加為原來(lái)的1.5倍，根據(jù)壓差與流量的平方成正比，則相應(yīng)流量增加到原來(lái)的1.5的開(kāi)方倍，即約1.225Q。

凝結(jié)水母管壓力不變的情況下，閥門(mén)下游壓力提高至0.6 MPa ，則GCT閥門(mén)壓降降低為1.9MPa，回頭再來(lái)計(jì)算閥籠上每個(gè)小孔的流量變化，閥籠上下游壓降由原來(lái)的2.1降到了1.9，同樣根據(jù)壓降與流量的平方成正比，可以得出，單各小孔的流量降低為原來(lái)的0.951倍。

總流量增加為原來(lái)的1.225倍，單孔流量降低為原來(lái)的0.948倍，如果在閥籠上開(kāi)孔尺寸和原有小孔保持一致，忽略計(jì)算誤差，大約需要增加原來(lái)孔數(shù)目的29%，原有103各孔，大約就是30個(gè)孔，因原閥籠上已經(jīng)有103個(gè)孔，再開(kāi)30個(gè)孔，加工空間小，加工難度也比較大，該閥籠上的小孔大部分均勻分布，但有一部分小孔呈螺旋型分布，且距離其它小孔相對(duì)較遠(yuǎn)，數(shù)量16個(gè)，可以考慮對(duì)這部分小孔進(jìn)行擴(kuò)孔，增加流通能力，同樣可以起到增加流量降低閥門(mén)壓降的作用。

如果采取擴(kuò)孔的方案，必須考慮擴(kuò)孔的直徑和數(shù)量，考慮到距離相對(duì)較大的小孔僅16個(gè)，其它小孔相距較近，擴(kuò)孔的數(shù)目不宜太多，直徑就不能太小，暫時(shí)先以直徑5mm和6mm分別進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)管路壓力損失公式進(jìn)行計(jì)算，ΔP=λ*1/d*ρv2/2，其中ΔP為管路壓降，開(kāi)孔或擴(kuò)孔都是要將閥門(mén)壓降降低至1.8 MPa，所以計(jì)算過(guò)程中該壓降保持不變，λ為沿程阻力系數(shù)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，為計(jì)算方便，不管是層流和紊流，管線的沿程阻力系數(shù)都是采用層流是所求的沿程阻力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。層流狀態(tài)下，沿程阻力系數(shù)只與雷諾數(shù)有關(guān)，與管壁粗糙程度無(wú)關(guān)，其計(jì)算公式一般有謝才公式得來(lái)：λ=8g/C2

式中R為水力半徑，n為管道的糙率，管道的糙率變化不大，可以忽略不計(jì)。

將管徑3mm、5mm、6mm，分別代入上述公式，可以得出沿程阻力系數(shù)，再代入沿程壓力損失公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過(guò)程不再贅述，可以得出相同壓差下，不同直徑小孔內(nèi)流速的比值。

當(dāng)壓差不變，孔徑分別為3mm、5mm、6mm時(shí)，三種不同孔徑內(nèi)水的流速比值為2.07：2.906：3.28，再乘以孔的截面積，則孔內(nèi)流量的比值為18.63：72.65：118.08，即1個(gè)5mm的孔相當(dāng)于3.899個(gè)3mm的孔，1個(gè)6mm的孔相當(dāng)于6.338個(gè)3mm的孔。

如果增開(kāi)3mm的孔需要30個(gè)，如果擴(kuò)5mm孔，需要擴(kuò)10.34個(gè)孔，如果擴(kuò)6mm的孔，則需要5.62個(gè)孔。

考慮設(shè)計(jì)院給出的壓力期望值為0.6～0.8 MPa，再將下游壓力設(shè)定為0.7 MPa，代入上述公式再次進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)果為，如果擴(kuò)5mm的孔需要15.34個(gè)，如果擴(kuò)6mm的孔需要8.3個(gè)。

1.3 實(shí)施情況

在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)閥門(mén)進(jìn)行改造，考慮計(jì)算的誤差和管道阻力的變化，實(shí)施的時(shí)候先拿一個(gè)閥門(mén)進(jìn)行改造，按計(jì)算結(jié)果的的2/3實(shí)施，根據(jù)改造后的試驗(yàn)結(jié)果再進(jìn)行下一步操作。

首先在閥門(mén)125VL上實(shí)施改造，將閥門(mén)的閥籠取出后進(jìn)行擴(kuò)孔，選擇擴(kuò)10個(gè)5mm的孔，將擴(kuò)好孔的閥籠回裝后再次執(zhí)行TP1GCT10試驗(yàn)，當(dāng)凝結(jié)水母管壓力為額定壓力時(shí)，閥后壓力接近0.6 MPa，與計(jì)算記過(guò)基本一致，第二次進(jìn)行擴(kuò)孔，125擴(kuò)至13個(gè)5mm的孔，127擴(kuò)11個(gè)5mm的孔，當(dāng)閥籠回裝后發(fā)現(xiàn)，125VL下游壓力略高于0.6 MPa，相反127閥門(mén)下游壓力已經(jīng)達(dá)到0.9 MPa，與計(jì)算結(jié)果相差非常大，現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)核實(shí)，發(fā)現(xiàn)127VL相應(yīng)的管道從125VL相應(yīng)管道上游接出，當(dāng)127VL擴(kuò)孔后，流量增大，發(fā)生搶水現(xiàn)象，導(dǎo)致125VL上游壓力降低，從而導(dǎo)致125VL擴(kuò)了較多的孔，壓力反而偏低。同時(shí)，125VL與127VL安裝高度相同，但下游壓力表安裝標(biāo)高不一致，127VL下游壓力表安裝位置比125VL下游壓力表安裝位置低7m左右，同樣導(dǎo)致127VL下游壓力顯示偏高。在這樣的情況下，對(duì)125VL再次擴(kuò)孔至16個(gè)5mm的孔，再次執(zhí)行試驗(yàn)，125VL下游壓力0.68MPa，127VL下游壓力0.88，去除標(biāo)高引起的偏差，試驗(yàn)結(jié)果已滿足試驗(yàn)要求。

2 后續(xù)

在1號(hào)機(jī)組執(zhí)行TP1RRC59停汽輪機(jī)不停堆試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汽輪機(jī)停運(yùn)后，125VL/127VL下游壓力先持續(xù)降低，最低降至0.4MPa后緩慢回升，從反應(yīng)堆保護(hù)信號(hào)來(lái)看，已經(jīng)非常接近保護(hù)定值，當(dāng)125VL/127VL開(kāi)啟10秒后，如果下游壓力低于0.45MPa（a），將觸發(fā)凝汽器故障或凝汽器不可用信號(hào)，將導(dǎo)致停堆事件發(fā)生。該壓力表顯示為表壓，折算成絕對(duì)壓力也僅為0.5MPa（a），已經(jīng)非常接近保護(hù)定值。

分析原因如下

（1）緊急停機(jī)后，反應(yīng)堆功率短時(shí)間仍維持在較高水平，多余的蒸汽排至凝汽器，蒸發(fā)器水位自動(dòng)控制，進(jìn)水量并未大幅降低，主給水流量也沒(méi)有大幅降低，但汽輪機(jī)各級(jí)抽氣逆止閥和隔離閥關(guān)閉，進(jìn)入各級(jí)加熱器的蒸汽中斷，疏水減少，進(jìn)入除氧器的疏水減少，導(dǎo)致除氧器液位降低，除氧器液位調(diào)節(jié)閥自動(dòng)開(kāi)大，凝結(jié)水流量升高，進(jìn)而導(dǎo)致凝結(jié)水母管壓力降低，125VL/127VL下游壓力自然隨著凝結(jié)水母管壓力降低而降低

（2）前期在執(zhí)行TP1GCT10試驗(yàn)時(shí)，凝汽器不具備抽真空條件，壓力為大氣壓，而汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器內(nèi)為真空狀態(tài)，壓力進(jìn)3KPa（a），GCT噴嘴下游壓力比試驗(yàn)條件下低了0.1MPa左右，進(jìn)而導(dǎo)致相同條件下125VL/127VL下游壓力比試驗(yàn)條件下低了將近0.1 MPa。

這種情況下，必須對(duì)閥門(mén)再次進(jìn)行擴(kuò)孔，該閥門(mén)下游直接通至凝汽器，正常運(yùn)行情況下無(wú)法執(zhí)行，待汽輪機(jī)組停運(yùn)，凝汽器破壞真空后執(zhí)行，考慮到機(jī)組安全需要，同時(shí)又不能超過(guò)設(shè)計(jì)院給出的壓力上限，在凝汽器內(nèi)為大氣壓的情況下，按閥后1MPa進(jìn)行計(jì)算，每次按計(jì)算結(jié)果的2/3數(shù)目進(jìn)行擴(kuò)孔，經(jīng)三次擴(kuò)孔后，兩個(gè)閥門(mén)閥后壓力均為0.98左右，滿足機(jī)組要求，同時(shí)也未超出設(shè)計(jì)院給出的壓力上限

同時(shí)對(duì)2號(hào)機(jī)組的閥門(mén)進(jìn)行了改造，參數(shù)參考1號(hào)機(jī)組，改造后的閥后壓力與1號(hào)機(jī)組基本一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

在2號(hào)機(jī)組執(zhí)行TP2RRC59停汽輪機(jī)不停堆試驗(yàn)時(shí)，125VL/127VL下游壓力最低降低至0.65MPa，保持在設(shè)計(jì)院期望值附近，距保護(hù)定值仍有足夠的余量，確保瞬態(tài)過(guò)程中不會(huì)因參數(shù)變化導(dǎo)致觸發(fā)停堆信號(hào)。保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了機(jī)組的安全性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳松華.減壓孔板的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].給水排水，1997.23.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]