CN113707349B - 一种cpr1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置 - Google Patents

一种cpr1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置，包括：S1、降低CPR1000机组的运行功率至第一预设值，并切换CPR1000机组通过辅助给水系统供水；S2、设置CPR1000机组的主蒸汽隔离阀关闭，并设置CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；S3、设置大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；S4、设置CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取大气排放系统单阀开度维持在第二预设值时、CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；S5、获取第二释放能量与第一释放能量的差值；S6、以差值为CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。实施本发明能够定量的计算出CPR1000机组中主蒸汽管线边界阀门泄漏量。

Description

一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置
技术领域
本发明涉及核电设备测试技术领域，更具体地说，涉及一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置。
背景技术
CPR1000核电机组满功率运行期间，如果汽轮机第一级前压力降低，进入汽轮机的蒸汽流量减少，出力降低，严重影响机组的经济性。但是反应堆热功率测量偏差和主蒸汽管线泄漏均会导致汽轮机一级前压力降低，需要通过一种技术手段来甄别究竟是何种原因导致的机组出力下降，以便在大修期间对相应的问题进行处理，恢复机组发电能力。因此，需要通过试验的手段确定主蒸汽管线泄漏的情况，判断机组出力降低的原因。而主蒸汽管线泄漏的传统方法是使用温枪对主蒸汽管线边界阀门进行内漏普查，只能够定性判断阀门是否存在内漏，不能量化每个内漏的阀门泄漏的蒸汽量，更不能计算出所有内漏阀门总体的泄漏量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无法测量泄漏量的缺陷，提供一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，包括以下步骤：
S1、降低所述CPR1000机组的运行功率至第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；
S2、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；
S3、设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；
S4、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；
S5、获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；
S6、以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述第一预设值为小于或等于所述CPR1000机组额定负荷功率的2％。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述第二预设值为所述CPR1000机组在热备模式下对应的排向大气的设定阀门开度值。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量的获取过程包括：
分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，并获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，包括：
根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓Hv可以通过以下公式获取：
Hv＝x Hvs+(1-x)Hes
其中，x为蒸汽发生器出口蒸汽干度；Hes为饱和水的焓，单位为kJ/kg；Hvs为饱和蒸汽的焓，单位为kJ/kg。
优选地，在本申请的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，还包括：
多次执行所述步骤S2至所述步骤S5，以获取多个所述差值；
对多个所述差值进行平均运算以得到差值平均值，以所述差值平均值为所述为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
另，本发明还构造一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，包括：
第一设置单元，用于降低所述CPR1000机组的运行功率至第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；
第二设置单元，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；
第三设置单元，用于设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；
第四设置单元，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；
第一计算单元，用于获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；
结果输出单元，用于以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
优选地，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，还包括第一获取单元和第二获取单元，
所述第一获取单元用于分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
所述第二获取单元用于获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。
优选地，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，还包括第二计算单元；
所述第二计算单元用于根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
实施本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法及装置，具有以下有益效果：能够定量的计算出CPR1000机组中主蒸汽管线边界阀门能量泄漏量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法一实施例的程序流程图；
图2是CPR1000机组的主蒸汽管线测试过程示意图；
图3是本发明一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置一实施例的逻辑框图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，在本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法第一实施例中，包括以下步骤：S1、降低所述CPR1000机组的运行功率至一第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；即，该测量过程需要降低CPR1000机组的运行功率至一预设值，其运行技术规范要求，辅助给水投运时核功率通常要小于2％，因此可以在CPR1000机组大修或因电网原因临停下行降低其运行功率期间执行。CPR1000机组在负荷低功率运行时，主给水流量调节系统(ARE)主给水流量测量的差压较小。若此时用ARE孔板测量进入蒸汽发生器的给水流量，则会由于量程原因导致偏差很大。此时给水流量需采用ASG泵出口的流量孔板进行测量，故需要将蒸汽发生器给水由ARE切换到ASG。根据CPR1000机组运行技术规范的要求：其辅助给水系统ASG水箱中的水装量(总容积)须大于766m3，如果反应堆功率过大，例如超过第一预设值，该ASG水箱中的水装量(总容积)须大于846m3。如果此时主蒸汽管线的热功率过高，该过高的热功率会使得ASG补水量小于消耗量，导致ASG水箱液位下降，影响事故工况下ASG系统的可用性。
S2、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；具体的，在主蒸汽隔离阀关闭的情况下，主蒸汽管线不存在泄漏的可能性，通过人为控制向大气排放系统(GCT-a)的阀门，以使此时蒸汽发生器由GCT-a冷却，主蒸汽管线泄漏试验需控制测试过程GCT-a的阀门开度保持一致。其中GCT-a的阀门开度是由主蒸汽管线的压力值控制的。在测试过程直接或那个同时控制GCT-a的3个阀门的开度维持一致比较难以实现，故需要将GCT-a切至单阀控制。
S3、设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；具体的，在测试过程中，需要设置大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，并获取此时CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。其中一回路指反应堆回路，二回路指汽轮发电机热力循环。
S4、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；具体的，将CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，此时当主蒸汽隔离阀后的主蒸汽管线有泄漏时，当需要保持所述大气排放系统单阀开度维持在第二预设值，则需要增加ASG系统输出的蒸汽量。此时再次获取CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。
S5、获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；具体，获取两次ASG系统传递的能量差值，
S6、以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。该差值即可以理解为由主蒸汽管线有泄漏产生，因此可以将该差值作为CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。根据该能量泄漏情况即可以分析机组处理降低的主要原因。
可选的，在本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述第一预设值为小于或等于所述CPR1000机组额定负荷功率的2％。即，在测试过程中，保证CPR1000机组的功率小于额定符合功率的2％。其中2％的规范为运行技术规范要求。
可选的，在本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述第二预设值为所述CPR1000机组在热备模式下对应的排向大气的设定阀门开度值。具体的，热备用是反应堆运行模式，要求核功率小于2％，该工况下可用辅助给水系统供水。
可选的，在本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法中，所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量的获取过程包括：分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，并获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。具体的，CPR1000机组中，通常通过多个蒸发器向主蒸汽管线供热，因此，在计算一回路值二回路的传递能量时，要先获取每个蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，并获取所有的热功率和作为该CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。
可选的，在上面的基础上，可以根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
可选的，在上面的基础上，其所述蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓Hv可以通过以下公式获取：
Hv＝x Hvs+(1-x)Hes
其中，x为蒸汽发生器出口蒸汽干度；1-x为蒸汽发生器出口蒸汽湿度；Hes为饱和水的焓，单位为kJ/kg；Hvs为饱和蒸汽的焓，单位为kJ/kg。
可选的，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，还包括：A1、多次执行所述步骤S2至所述步骤S5，以获取多个所述差值；A2、对多个所述差值进行平均运算以得到差值平均值，以所述差值平均值为所述为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。为了保证测试精度，可以进行第一释放能量和第二释放能量的获取，对应的获取多个第一释放能量与第二释放能量的差值，对该多个差值进行平均，得到最终结果为CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
另，如图3所示，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，其包括：
第一设置单元110，用于降低所述CPR1000机组的运行功率至一第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；
第二设置单元120，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；
第三设置单元130，用于设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；
第四设置单元140，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；
第一计算单元210，用于获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；
结果输出单元310，用于以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
可选的，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，还包括第一获取单元和第二获取单元，
所述第一获取单元用于分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
所述第二获取单元用于获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量。
可选的，本发明的一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，还包括第二计算单元；
所述第二计算单元用于根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
具体的，这里的CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置各单元之间具体的配合操作过程具体可以参照上述CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，这里不再赘述。
在一个具体的实施例中，设置CPR1000机组的运行功率为其额定功率的2％，机组在2％负荷低功率运行时，主给水流量调节系统(ARE)主给水流量测量的差压只有满功率期间的1/2500。若此时用ARE孔板测量进入蒸汽发生器的给水流量，则会由于量程原因导致偏差很大。此时给水流量需采用ASG泵出口的流量孔板进行测量，故需要将蒸汽发生器给水由ARE切换到ASG。
在2％负荷下，导出一回路的热量需要的给水流量为120t/h左右，若维持蒸汽发生器的排污流量70t/h不变，则排污流量占总给水流量的比重为37％。为了避免排污流量测量额外引入的试验不确定度，在试验前需将蒸汽发生器排污系统(APG)排污进行隔离。隔离APG会使得蒸汽发生器的水质下降，需在试验期间密切关注水质指标。因为蒸汽的可压缩性，故蒸汽流量的测量精度较差，主蒸汽管线泄漏试验是通过平衡状态下，测量给水流量来反推蒸汽流量，故此时蒸汽发生器的水装量需保持一定。在热备模式下，蒸汽发生器的水位是由运行人员手动控制的，故需要运行人员在试验期间密切关注蒸汽发生器液位。设置并维持大气排放系统的控制单阀开度为热备用模式下排向大气的阀门开度，主蒸汽管线泄漏试验计算的二回路热功率是在测量蒸汽发生器中二回路工作介质温度、压力、流量等物理参数的基础上，计算出二回路工质通过蒸汽发生器时产生的焓升，从而得到反应堆一回路传给二回路的能量。在稳态运行模式下，可得到如下能量平衡方程：
W总1＝WSG1+WSG2+WSG3
Figure BDA0003271072960000094
式中：W总1为CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭时反应堆一回路传给二回路的第一传递能量，单位为MW；WSG1、WSG2和WSG3为在CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭时、CPR1000机组内的各蒸汽发生器内二回路工作介质获得的热功率，单位为MW；W总2为CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开时、反应堆一回路传给二回路的能量，单位为MW；
Figure BDA0003271072960000091
Figure BDA0003271072960000092
和/>
Figure BDA0003271072960000093
在CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开时、CPR1000机组内的各蒸汽发生器内二回路工作介质获得的热功率，单位为MW。即CPR1000机组内有三个蒸汽发生器组成。
单个蒸汽发生器的功率为：
WSG＝(Hv-He)Qe
湿蒸汽的焓为：
Hv＝x Hvs+(1-x)Hes
式中：Qe为ASG泵出口给水流量，单位为kg/s；He：ASG泵出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg；x为蒸汽发生器出口蒸汽品质(无量纲)；1-x为蒸汽发生器出口蒸汽中水的含量(无量纲)；Hes为饱和水的焓，单位为kJ/kg；Hvs为饱和蒸汽的焓，单位为kJ/kg。
主蒸汽管线因为泄漏导致的热量损失计算如下：W泄漏＝W总2-W总1，W泄漏为主蒸汽管线因为泄漏导致的热量损失，单位为MW。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、降低所述CPR1000机组的运行功率至第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；
S2、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；
S3、设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；
S4、设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；
S5、获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；
S6、以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值；
其中，所述第一预设值为小于或等于所述CPR1000机组额定负荷功率的2％；
所述第二预设值为所述CPR1000机组在热备模式下对应的排向大气的设定阀门开度值；
所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量的获取过程包括：
分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，并获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量；
所述获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率，包括：
根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
2.根据权利要求1所述的CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，其特征在于，所述蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓Hv通过以下公式获取：
Hv＝x Hvs+(1-x)Hes
其中，x为蒸汽发生器出口蒸汽干度；Hes为饱和水的焓，单位为kJ/kg；Hvs为饱和蒸汽的焓，单位为kJ/kg。
3.根据权利要求1所述的CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
多次执行所述步骤S2至所述步骤S5，以获取多个所述差值；
对多个所述差值进行平均运算以得到差值平均值，以所述差值平均值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值。
4.一种CPR1000机组主蒸汽管线泄漏测量装置，其特征在于，包括：
第一设置单元，用于降低所述CPR1000机组的运行功率至第一预设值，并切换所述CPR1000机组通过辅助给水系统供水；其中，所述第一预设值为小于或等于所述CPR1000机组额定负荷功率的2％；
第二设置单元，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀关闭，并设置所述CPR1000机组主蒸汽管线通过大气排放系统单阀控制；
第三设置单元，用于设置所述大气排放系统的控制单阀开度为第二预设值，以获取所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第一释放能量；其中，所述第二预设值为所述CPR1000机组在热备模式下对应的排向大气的设定阀门开度值；
第四设置单元，用于设置所述CPR1000机组主蒸汽管线的主蒸汽隔离阀打开，并获取所述大气排放系统单阀开度维持在所述第二预设值时、所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量为第二释放能量；
第一计算单元，用于获取所述第二释放能量与所述第一释放能量的差值；
结果输出单元，用于以所述差值为所述CPR1000机组主蒸汽管线的能量泄漏值；
以及第一获取单元、第二获取单元和第二计算单元，
所述第一获取单元用于分别获取所述CPR1000机组内的每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
所述第二获取单元用于获取所述CPR1000机组内的所有蒸汽发生器的热功率之和为所述CPR1000机组的一回路至二回路的传递能量；
所述第二计算单元用于根据以下公式获取每一蒸汽发生器内的二回路工作介质获取的热功率；
WSG＝(Hv-He)Qe
其中，Qe为辅助给水系统的出口水流量，单位为kg/s；He为辅助给水系统出口给水焓，单位为kJ/kg；Hv为蒸汽发生器二回路出口湿蒸汽焓，单位为kJ/kg。
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