王寧寧 張曉暉

摘 ?要：本文主要對(duì)單臺(tái)海水冷卻循環(huán)泵同時(shí)四列凝汽器水室運(yùn)行的工況進(jìn)行分析，當(dāng)前機(jī)組計(jì)劃性功率期間停運(yùn)一臺(tái)CCW泵，需要隔離一列凝汽器水室，即被隔離的凝汽器水室的汽側(cè)抽真空隔離閥，兩個(gè)旁排閥，進(jìn)出口電動(dòng)隔離閥關(guān)閉。汽側(cè)抽真空隔離閥如果隔離不嚴(yán)會(huì)影響真空泵運(yùn)行甚至損壞真空泵。汽側(cè)抽真空隔離閥及兩個(gè)旁排閥需要現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉，且閥門行程幾百圈，操作費(fèi)力費(fèi)時(shí)。隔離一列水室后需要將凝汽器水室抽真空系統(tǒng)停運(yùn)，其他三列水室失去抽真空，低潮位時(shí)可能不滿水。因此本文進(jìn)行分析，以便在單臺(tái)CCW泵短時(shí)停運(yùn)情況下（如CCW泵萬向節(jié)加油油脂），減少現(xiàn)場(chǎng)操作;避免水室抽真空系統(tǒng)停運(yùn);降低凝汽器抽真空泵受損風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：CCW泵 ?流量 ?性能 ?分析

中圖分類號(hào)：TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2021）04（b）-0077-03

Analysis of four condenser water chamber operation of single CCW pump

WANG Ningning ?ZHANG Xiaohui

（CNNC Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd.， Jiaxing ?Zhejiang Province， 314300 ?China）

Abstract： This paper mainly analyzes the operation condition of four rows of condenser water chambers of a single seawater cooling circulating pump at the same time. When a CCW pump is shut down during the planned power period of the unit， it is necessary to isolate one row of condenser water chamber， that is， the steam side vacuum isolation valve， two side discharge valves and the inlet and outlet electric isolation valve of the isolated condenser water chamber are closed. If the isolation valve of steam side vacuum pumping is not strictly isolated， the operation of vacuum pump will be affected， and even the vacuum pump will be damaged. The steam side vacuum isolation valve and two by-pass valves need to be closed manually on site， and the valve stroke is hundreds of turns， so the operation is laborious and time-consuming. After isolating one row of water chambers， it is necessary to shut down the vacuumizing system of the water chamber of the condenser. The other three rows of water chambers lose vacuumizing， and may not be full of water at low tide level. Therefore， this paper analyzes in order to reduce the field operation， avoid the shutdown of the water chamber vacuum system and reduce the risk of damage to the condenser vacuum pump in the case of short-term shutdown of a single CCW pump （such as lubricating oil on the universal joint of CCW pump）.

Key words： CCW pump; Flow; Performance; Analysis

1 ?CCW系統(tǒng)簡介

杭州灣的海水經(jīng)過4條地下取水方涵進(jìn)入泵房前池，然后進(jìn)入12條尺寸、形狀均一致的取水通道，如圖1所示每臺(tái)機(jī)組6條，其中四條用于CCW泵取水，每臺(tái)機(jī)組有兩臺(tái)CCW泵，每臺(tái)有兩條取水通道，每條均為25%容量;另外兩條用于RSW系統(tǒng)取水，每條50%容量[1]。前池海水先后通過攔污格柵、前池閘門、胸墻、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)等設(shè)施后進(jìn)入CCW泵，升壓后送入地下水泥方涵管，再由二次濾網(wǎng)過濾，進(jìn)入凝汽器，帶走熱量，同RSW系統(tǒng)的排水在排水口混合后排入杭州灣[2]。

1.1 CCW泵

每臺(tái)機(jī)組設(shè)置了兩臺(tái)容量為50%的CCW泵，位于海水泵房內(nèi)CCW泵為立式混流泵，設(shè)計(jì)流量為18069L/s，設(shè)計(jì)壓頭為12.7m水柱。CCW泵電機(jī)額定功率3034kW，由4級(jí)電源6.3kV供電，額定轉(zhuǎn)速1000rpm，為防水型空氣冷卻馬達(dá)，CCW泵配備有一個(gè)中心齒輪減速箱，電機(jī)與其通過一根萬向軸和一根空心軸相連，兩個(gè)軸通過中間軸承連接[3]。

1.2 凝汽器

每臺(tái)機(jī)組有兩臺(tái)凝汽器，每臺(tái)凝汽器分為兩列水室，每列水室有獨(dú)立的進(jìn)出口水室和電動(dòng)隔離閥，可以對(duì)每列水室進(jìn)行單獨(dú)隔離，便于泄漏處理和維修。凝汽器海水側(cè)設(shè)計(jì)壓力為345kPa，高于系統(tǒng)瞬態(tài)壓力。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)布置

四臺(tái)CCW泵的電機(jī)位于海水泵房地下一層（91m），CCW泵體及其出口電動(dòng)閥位于地下二層（79.2m），凝汽器入口電動(dòng)閥位于TB底層81.7m（主凝結(jié)水泵區(qū)域），凝汽器出口電動(dòng)閥位于TB底層81.7m（凝汽器氣側(cè)抽真空泵區(qū)域）。

2 ?運(yùn)行分析目的

當(dāng)前機(jī)組計(jì)劃性功率期間停運(yùn)一臺(tái)CCW泵，需要隔離一列凝汽器水室，即被隔離的凝汽器水室的汽側(cè)抽真空隔離閥，兩個(gè)旁排閥，進(jìn)出口電動(dòng)隔離閥關(guān)閉。汽側(cè)抽真空隔離閥如果隔離不嚴(yán)會(huì)影響真空泵運(yùn)行甚至損壞真空泵。汽側(cè)抽真空隔離閥及兩個(gè)旁排閥需要現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉，且閥門行程幾百圈，操作費(fèi)力費(fèi)時(shí)。隔離一列水室后需要將凝汽器水室抽真空系統(tǒng)停運(yùn)，其他三列水室失去抽真空，低潮位時(shí)可能不滿水[4]。

結(jié)合上述，分析單臺(tái)CCW運(yùn)行時(shí)同時(shí)四列凝汽器水室運(yùn)行的可行性，以便在單臺(tái)CCW泵短時(shí)停運(yùn)情況下（如CCW泵萬向節(jié)加油油脂），減少現(xiàn)場(chǎng)操作;避免水室抽真空系統(tǒng)停運(yùn);減少凝汽器抽真空泵受損風(fēng)險(xiǎn)。

3 ?CCW泵運(yùn)行工況分析

一臺(tái)CCW 泵運(yùn)行，不論是否隔離一列凝汽器水室，流過凝汽器的冷卻水流量降低，將導(dǎo)致凝汽器真空，上升到25.3kPa時(shí)汽輪機(jī)跳機(jī)。將導(dǎo)致低壓缸排氣溫度，上升到107℃時(shí)汽輪機(jī)跳機(jī)，一般要停泵前根據(jù)海水溫度決定功率水平，因此需要分析隔離一列水室與不隔離一列水室時(shí)凝汽器流量偏差，已確定不會(huì)因不隔離水室而導(dǎo)致過多的降功率幅度，但海水溫度及反應(yīng)堆功率仍是凝汽器真空能否維持的關(guān)鍵[5]。

單臺(tái)CCW泵運(yùn)行在四列水室與三列水室對(duì)比，流量應(yīng)變大，因此凝汽器不是考慮重點(diǎn)，后續(xù)將根據(jù)參數(shù)計(jì)算對(duì)比兩者流量區(qū)別。對(duì)于泵而言，由于流量變大，出口壓力降低，泵是否會(huì)發(fā)生汽蝕，震動(dòng)程度、溫度變化等是需要驗(yàn)證的，且是單臺(tái)CCW泵能否帶四列凝汽器水室長期運(yùn)行的關(guān)鍵。

4 ?運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果及參數(shù)分析

4.1 停運(yùn)1#CCW泵帶四列水室運(yùn)行

（1）在機(jī)組停運(yùn)大修期間，不隔離凝汽器水室停運(yùn)1#CCW泵，現(xiàn)場(chǎng)檢查各項(xiàng)參數(shù)記錄，隔離一列水室后記錄各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析[6]。

（2）機(jī)組大修啟動(dòng)階段，先停運(yùn)一臺(tái)CCW泵，記錄相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)簡單分析：單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，出口壓力明顯變小，振動(dòng)變大較多，凝汽器入口壓力明顯變小。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析，單臺(tái)CCW泵運(yùn)行四列水室時(shí)，對(duì)泵的運(yùn)行具有一定挑戰(zhàn)：出口壓力明顯降低，（凝汽器入口壓力也相應(yīng)有較大幅度降低），振動(dòng)也有明顯上升，現(xiàn)場(chǎng)檢查人員反饋噪音也相應(yīng)變大，且在海水潮位較低時(shí)，參數(shù)變化更加明顯。因此，不建議低潮位時(shí)單臺(tái)CCW泵運(yùn)行四列凝汽器水室。而潮位高于多少能夠短時(shí)在這一工況下運(yùn)行，還需進(jìn)一步分析[7]。

4.2 單臺(tái)CCW泵四列水室運(yùn)行凝汽器流量分析

由于CCW循環(huán)冷卻水管道直徑較大，采用外接流量計(jì)的方式無法測(cè)量，而系統(tǒng)內(nèi)部沒有裝設(shè)流量計(jì)。通過實(shí)際測(cè)量的方式不可行。對(duì)于凝汽器設(shè)計(jì)了入口二次濾網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了出入口壓差變送器，可以通過伯努利方程粗略計(jì)算不同工況下的流量變化。從而分析單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)四列水室相對(duì)三列水室時(shí)的流量區(qū)別，得出初步結(jié)論[8]。

根據(jù)伯努利方程，忽略位差（H1=H2），二次濾網(wǎng)出入口流速認(rèn)為不變，則△P=KV2，若流過每個(gè)二次濾網(wǎng)的冷卻水流量為Q，則有。而壓差Δp是已知的，我們可以查詢不同工況下的壓差，從而定性的分析流量差別，得出以下結(jié)論。

單臺(tái)CCW泵4列水室運(yùn)行：

停運(yùn)一臺(tái)CCW泵前，凝汽器二次濾網(wǎng)的壓差在12～13kPa左右，停運(yùn)CCW后，壓差在4～5kPa左右。

單列水室，冷卻水流量大約下降至之前流量的60%，即流入凝汽器總流量變?yōu)樵瓉淼?0%。

單臺(tái)CCW泵來說，為之前的1.2倍。

單臺(tái)CCW泵帶3列水室運(yùn)行：

查詢PDS參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下：（兩臺(tái)泵四列水室運(yùn)行時(shí)壓差取平均值大約13kPa，一臺(tái)CCW泵帶三列水室壓差平均值約7.5kPa），同樣的計(jì)算結(jié)果為：

對(duì)單列水室，隔離一列水室后流量約為之前的0.76倍;凝汽器總流量，為之前的0.57倍。

對(duì)于運(yùn)行泵，流量上升為原來的1.14倍。

（3）單臺(tái)CCW泵帶4列水室與單臺(tái)泵帶3列水室流量對(duì)比。

運(yùn)行的CCW泵在四列水室運(yùn)行時(shí)流量偏大，較三列水室時(shí)多約5%～6%，較四列正常運(yùn)行時(shí)多約20%。

結(jié)合以上流量分析，可以看出，對(duì)于凝汽器冷卻水流量角度，若單臺(tái)CCW泵四列凝汽器水室運(yùn)行與三列凝汽器水室運(yùn)行對(duì)比，流量變多，可以滿足流量需求。另，以上參數(shù)在趨勢(shì)圖上看與海水潮位基本無關(guān)。

4.3 泵性能曲線分析

結(jié)合上述，單臺(tái)CCW泵運(yùn)行時(shí)，CCW泵的運(yùn)行工況、運(yùn)行參數(shù)能否滿足自身要求，即不會(huì)對(duì)泵體產(chǎn)生損壞，成為能否帶四列水室運(yùn)行的關(guān)鍵。并且在海水潮位較低的情況下，由于凈正吸入壓頭的減少，泵的運(yùn)行參數(shù)變差明顯，通過分析泵的性能曲線（原設(shè)計(jì)圖），粗略得出該工況下最低潮位要求[9]。

可以發(fā)現(xiàn)，單臺(tái)泵運(yùn)行四列水室，揚(yáng)程最小，功率最小，效率最低，汽蝕余量最高，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果吻合。如果單臺(tái)泵運(yùn)行三列水室可以長期運(yùn)行，那么若運(yùn)行四列水室時(shí)海水潮位能保證三列水室的最低汽蝕余量，理論上泵也可以保持運(yùn)行。

5 ?最終分析結(jié)論

結(jié)合以上分析，若在單臺(tái)CCW泵短時(shí)停運(yùn)情況下，不隔離一列凝汽器水室運(yùn)行，需要海水潮位至少87.5m以上，那么短時(shí)運(yùn)行就有時(shí)間限制。根據(jù)海水潮位的趨勢(shì)圖，海水潮位超過87.5m的時(shí)間間隔大約為6h。因此，在計(jì)劃性的功率運(yùn)行期間，在海水潮位高于87.5m時(shí)停運(yùn)一臺(tái)CCW泵，并且能夠在6h內(nèi)重新啟動(dòng)，可以不隔離一列凝汽器，保持單臺(tái)CCW泵及四列凝汽器水室運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3] 98-71200/42130-OM-001 Condenser Circulating Water System（凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行手冊(cè)）.

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