CN102750994A - 降低核电站主泵密封注入水温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及降低核电站主泵密封注入水温度的方法，利用上充泵为冷却剂系统的主泵提供密封注入水，在正常工况下，通过增大上充泵的出口流量使流体出口温度降低到主泵密封注入水所要求的温度范围内，并通过增大上充泵最小流量管线B的流量来满足正常上充流量、密封注入流量的要求。采用本发明的方法，能够以最小的系统改造代价彻底解决上充泵出口温升过大、反应堆主泵注入水温度过高的问题；此外，本发明提供的方法易于实现、简单可靠且对反应堆冷却剂系统以及化学和容积的控制产生的影响最小。

Description

降低核电站主泵密封注入水温度的方法
技术领域
本发明属于核电站用泵技术领域，具体涉及降低核电站主泵密封注入水温度的方法。
背景技术
目前我国压水堆核电站化学和容积控制系统的上充泵为多级泵，其主要功能有：①反应堆正常运行时为反应堆冷却剂系统（一回路）补充含有硼酸的上充水，稳定回路系统压力约为15.5MPa，上充流量约为10.3m3/h；②向主泵提供流量约为5.4m3/h的机械密封注入水，保证主泵机械密封正常工作，阻止主泵内有放射性的一回路外泄；③当一回路出现如破口等失水事故时，上充泵在高压安注工况运行，此时要将反应堆换料水箱中的高浓度硼酸水以较大的流量注入一回路，以控制反应性，当出现换料水箱低水位时，安注自动转为再循环阶段。
由此可见，上充泵需要精确满足上充工况、高压安注工况和极限小流量工况的要求，即需要在正常工况下提供正常上充流量和主泵密封注入流量，又需要在安注工况下提供较大流量的反应堆安全注入流量。这种泵的水力模型设计难度很大，制造要求也很高。
图4给出了上充泵流量-扬程-效率曲线图。从图4中可以看出这种类型的泵在额定功率运行时（工作流量为30m3/h左右），泵的效率在30%左右，这意味着70%的能量用来加热泵体内的冷却剂。但是这种现象是由于上充泵肩负小流量上充和大流量安全注入功能而带来的，是原理型缺陷，并不是厂家生产能力所致，国内外生产此类泵的厂家都不能避免冷却剂过泵升温这种现象。只不过不同的厂家在效率上略有差别而已。因此，此种类型泵在电站正常功率运行时（工作流量为30m3/h左右）是一种低效泵，相当大的电能转化成热能将泵壳内的液体加热，
由于冷却剂系统主泵密封注入水也是由上充泵提供的，密封注入水要求在50-54℃。通常上充泵入口温度设计温度为46℃，出口温升因上充泵生产厂家而异，如德国KSB产上充泵温升在电站工况下为5℃，日本三菱公司和法国Gynard为8℃，我国自主生产的上充泵出口温升则高达10℃左右。这些经过加热的冷却剂经过上充泵出口分流管线送到主泵密封注入管线A，如果超过主泵密封水注入报警值就会触发密封水注入高温报警，严重时会导致主泵停车，给电站正常生产带来影响。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是在提供降低核电站主泵密封注入水温度的方法，该方法成本低、易于实现、简单可靠且对反应堆冷却剂系统以及化学和容积的控制产生的影响最小。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：降低核电站主泵密封注入水温度的方法，利用上充泵为冷却剂系统的主泵提供密封注入水，在正常工况下，通过改变上充泵的出口流量使流体出口温度降低到主泵密封注入水所要求的温度范围内，并通过增大上充泵最小流量管线的流量来满足正常上充流量、密封注入流量的要求。
进一步，对设在上充泵最小流量管线上的限流孔板的结构进行改造，使流体通过限流孔板的压降降低，以增大最小流量管线的流量。
再进一步，对限流孔板的结构进行改造的方式包括增加孔的数目、增大孔的孔径或减少孔板级数中的一种或几种。
进一步，在限流孔板所在管线的下游设置对流量进行精确调节的调节阀。
进一步，在上充泵的最小流量管线上设置调节阀，通过调节调节阀的开度来增大最小流量管线的流量。
进一步，所述调节阀为球形调节阀、蝶式调节阀或截止阀。
采用本发明的方法，能够以最小的系统改造代价彻底解决上充泵出口温升过大、反应堆主泵注入水温度过高的问题；此外，本发明提供的方法易于实现、简单可靠且对反应堆冷却剂系统以及化学和容积的控制产生的影响最小。
附图说明
图1是第一种实现本发明方法的上充泵密封注入工作流程图；
图2（a）是图1中限流孔板改造前的结构示意图;
图2（b）是图1中限流孔板改造后的结构示意图；
图3是图1中另一种限流孔板的结构的示意图；
图4是图1中限流孔板的剖视图，其中限流孔板采用单孔长孔孔板；
图5是第二种实现本发明方法的上充泵密封注入工作流程图；
图6是第三种实现本发明方法的上充泵密封注入工作流程图；
图7是上充泵流量-扬程-效率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1所示，核电站利用上充泵1为反应堆的一回路提供正常上充流量和主泵密封注入流量，主泵密封注入水经过上充泵1的出口分流管线送到主泵密封注入管线A1，并经密封注入返回管线A2返回。通常，为保证上充泵1的正常启动和安全运行，上充泵1的出口端一般都设有最小流量管线B，用于将流体引回到泵吸入口端的容器内。主泵密封注入水经密封注入返回管线A2返回后汇入最小流量管线B，最后也返回上充泵的吸入口端。由图7所示的上充泵流量-扬程-效率曲线图可以看出，适当增加正常工况下的上充泵出口流量，可以调高上充泵的效率，从而降低上充泵出口温升。而在核电站反应堆冷却剂系统中，增加上充泵出口流量且对反应堆冷却剂系统和化学和容积控制影响最小的唯一途径只能是增加最小流量管线B的流量（简称小流量，下同）。
一般，最小流量管线B上设有调节流量的限流孔板。本发明的实施方式之一是对原有最小流量管线B上的限流孔板2进行改造：增加多级限流孔板上的孔数目或者增加已有孔的孔径。通过改造，使流体通过限流孔板2的压降降低，从而使小流量增大，同时上充泵1的出口流量增大，上充泵1的效率提高，相应地，电能转化成热能的转化率减小，最终使流体通过上充泵1的出口温度降低。这种方式实施的难点在于，如果流体通过限流孔板2的压降降低太多，会导致上充泵1的出口流量急速增加，对应扬程降低太多，上充泵1不能满足正常上充和密封注入要求，也会影响电站运行。因此对限流孔板2改造时，具体的压降是该方式实施的关键。
对限流孔板2改造时，可以增加某一孔板上孔的数目，如图2（b）所示（未改造前的孔板结构见2（a））；也可以增大孔径或减少孔板级数，如图3所示；也可以采用单孔长孔的孔板，如图4所示。
如图5所示，本发明的实施方式之二是在上充泵最小流量管线B上采用调节阀3取代限流孔板进行调节。这种方法可以实现流量的连续调节，由此来获得合适的上充泵1的小流量。
由于孔板改造后就无法再对流量进行调节，调节阀虽然可以满足上充泵运行过程中随时调节的功能，但若调节范围过大，可能也无法得到满意的上充泵小流量。如图6所示，本发明的实施方式之三是，在对原有的限流孔板2进行改造的基础上，在限流孔板2的下游安装能够精确调节流量的调节阀3。采用这种方式，可以采用限流孔板2进行粗调，再用调节阀3在小范围内进行精确调节，这样即能满足上充流量的扬程要求，又能满足主泵密封注入的温度要求。
在图5和图6所示的实施方式中，调节阀3可以为球形调节阀、蝶式调节阀或截止阀。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (6)

1.降低核电站主泵密封注入水温度的方法，利用上充泵为冷却剂系统的主泵提供密封注入水，其特征在于，在正常工况下，通过增大上充泵的出口流量使流体出口温度降低到主泵密封注入水所要求的温度范围内，并通过增大上充泵最小流量管线的流量来满足正常上充流量、密封注入流量的要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对设在上充泵最小流量管线上的限流孔板的结构进行改造，使流体通过限流孔板的压降降低，以增大最小流量管线的流量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对限流孔板的结构进行改造的方式包括增加孔的数目、增大孔的孔径或减少孔板级数的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在限流孔板所在管线的下游设置对流量进行精确调节的调节阀。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上充泵的最小流量管线上设置调节阀，通过调节调节阀的开度来增大最小流量管线的流量。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述调节阀为球形调节阀、蝶式调节阀或截止阀。
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