田湾核电站3、4号机组辅助冷却水系统运行方式优化研究_张现傲.pdf

2023年第22卷 第3期产业与科技论坛2023（22）3Industrial&Science Tribune田湾核电站 3、4 号机组辅助冷却水系统运行方式优化研究张现傲黄兵武文奇杨宏野孙中杰【内容摘要】田湾核电厂拟对辅助冷却水泵跳停后重启的过程进行优化。结合理论计算和试验验证的方法，对辅助冷却水系统跳停重启的过程进行了优化，从而减小对常规岛闭式冷却水系统的影响。【关键词】辅助冷却水系统;启动过程;运行方式【作者单位】张现傲，黄兵，武文奇，杨宏野，孙中杰;江苏核电有限公司田湾核电站辅助冷却水系统的主要功能是向常规岛设备冷却水系统的换热器提供海水冷却水，将常规岛设备冷却水系统的用户换热器如发电机氢气冷却器、发电机定子水冷却器、凝结水泵轴承冷却器的热量排入海水。因此，辅助冷却水系统的正常工作对于保障核电站的正常运行具有重要的意义。一旦在运的辅助冷却水泵发生故障，造成辅助冷却水中断时，需要尽快通过投用备用辅助冷却水泵重新建立海水冷却水循环。一、系统介绍田湾核电站的辅助冷却水系统共有 3 台辅助冷却水泵，均为离心泵。核电站正常运行时 1 台泵保持运行，1 台泵备用，另外 1 台泵不投用(下文中不需要讨论此泵)。每台泵出口均设有止回阀，防止海水倒流。在运泵和备用泵的出口阀均保持开启。泵的入口是海水集管，海水经过辅助冷却水泵增压后流经常规岛设备冷却水系统的用户，由海水总阀控制辅助冷却水系统背压，最终流入海水池。图 1系统示意图其中:PCC11、PCC21、PCC31 为辅助冷却水泵;PGB 用户为常规岛设备冷却水系统的换热器用户;V1、V2、V3:泵出口阀;V4:排水总阀二、问题描述根据现行的运行规程，田湾核电站的辅助冷却水系统在辅助冷却水泵因故障跳停后将首先关闭海水管道上的排水总阀，备用泵启动后再开启排水总阀，该过程为自动控制。由于排水总阀开启和关闭的过程过于缓慢(约 64 秒)，会造成辅助冷却水泵跳停后冷却水流量中断时间过长，从而影响闭式冷却水系统的热量排出，造成用户设备超温。田湾核电站拟将运行方式优化为辅助冷却水泵跳停后，保持排水总阀的开度不变，直接启动备用辅助冷却水泵，从而缩短冷却水中断的时间，减小辅助冷却水泵跳停对闭式冷却水系统的影响。然而，为避免离心泵启动时瞬时电流过大从而损坏电机，通常情况下，要求离心泵启泵之前先关闭泵出口的阀门，在达到额定转速运行平稳之后再开启泵出口阀。对于保持泵出口的海水总阀处于开启状态的情况下直接启动辅助冷却水泵是否可行，辅助冷却水泵生产厂家同样无法给出确切的答复。因此，本文通过理论分析和试验研究相结合的方式研究排水总阀开启的情况下直接启动辅助冷却水泵的可行性。三、关键问题能否保持泵出口的海水总阀处于开启状态的情况下直接启动辅助冷却水泵，主要需要考虑跳停后管道是否仍为满管。田湾核电站的辅助冷却水系统入口为海水集管，管内始终维持 0.14MPa(表压)以上的正压。辅助冷却水系统的出口为海水池，且海水管道出口浸没在海水池自由液面以下。可以推测，辅助冷却水泵跳停后极有可能发生虹吸现象，若发生虹吸，则管道中必然充满海水。下文中将对泵跳停后是否会发生虹吸进行分析。另外，当泵出口阀开启，排水总管也开启的情况下，直接启动辅助冷却水泵，可能会导致瞬时电流超过限值。下文中将通过现场试验的方式验证开阀启泵时的瞬时电流是否可以承受。四、虹吸分析(一)特征高度。田湾核电站辅助冷却水系统的泵安装标高、管线最高点标高等特征高度如表 1 所示。表 1特征高度对照表项目标高，m最高点20.45泵入口标高3.55高潮位3.98标准海平面0溢流堰顶高程0.87低潮位1.77(二)进出口高度差驱动压头计算。对于虹吸井水面高度，当潮位低于虹吸井溢流堰顶高度时，出口的标高即为虹吸井的溢流堰顶标高 0.87 米。当潮位高于虹吸井溢流堰94产业与科技论坛2023年第22卷 第3期Industrial&Science Tribune2023（22）3顶高度时，出口标高为海平面高度。运用伯努利方程，计算出辅助冷却水管道出口海水池在不同潮位时，克服进出口高度差所需的最低入口压力要求。具体如表 2 所示。从表 2 中可知，潮位越高所需要的驱动压头越大。在高潮位时，所需的驱动压头最大，计算得到的结果为 0.004MPa(表压)。表 2发生虹吸现象的入口压力要求 高度差驱动压头工况入口标高，m出口标高，m进出口高差，m计算得到入口压力要求(表压)，MPa潮位低于溢流堰顶高度潮位为标准海平面高度高潮位3.550.874.420.04303.550.0353.980.430.004(三)避免空化的最小压头计算。海平面标准大气压可支撑的水柱高度约为 10m，若虹吸管顶部离自由液面的高度差超过 10m 时，顶部会出现一定的真空，当压力降低到海水的汽化压力时，将发生空化现象。为避免管道顶部出现真空从而导致空化现象，需计算泵入口对应的最小压头。如图 2所示，选择平均低潮位进行计算。在低潮位时，最高点离海平面的高度差为 22.22m，泵入口离海平面的高度差为3.55m。海 水 密 度 为 1015.5kg/m3，海 水 的 汽 化 压 力 取0.004653MPa(绝对压力)。根据伯努利方程 P1+gh1=P2+gh2计算得到 P2为 0.173MPa(绝对压力)，换算成表压为0.073MPa(表压)。图 2空化计算示意图(四)最小满管压头。综合上面的内容可知，当泵入口处的表压大于 0.004MPa(表压)时足以克服进出口高度差。当泵入口的表压大于 0.073MPa(表压)时辅助冷却水管道顶部可以避免发生空化。而田湾核电站辅助冷却水管道入口集管的最小压力为 0.14MPa(表压)，因此无论海平面高度处于什么潮位都能保持满管并有海水流通，即会发生虹吸现象。五、备用泵重启试验通常离心泵启泵时需要保持泵的出口阀关闭，转速正常后开始开启泵出口阀，从而减小启泵瞬间的电流。而电厂期望的备用泵启动方式为保持备用泵出口阀常开，排水总阀也常开，在运泵故障跳停后，备用泵直接启动，迅速恢复海水循环。根据上文虹吸分析的结果可知，备用泵启动时系统管路为满水状态，并且循环水尚在缓慢流动。建议在核电厂大修期间，模拟泵跳停时的系统管道状态，即辅助冷却水系统管道充满海水并保持入口集管压力为正常运行时的压力。在此条件下，对辅助冷却水泵进行在运泵跳停备用泵启动的试验，观察电流是否会超限。(一)电流保护限值。通过查阅辅助冷却水泵的资料，可知辅助冷却水泵的额定电压为 380V，额定电流为 264A。泵电机的堵转电流倍数为 6.5，因此堵转时的电流为 264A*6.5=1716A。辅助冷却水泵配电柜的断路器的特性为:当瞬时电流超过 2640A 时脱扣器会自动脱扣，当电流过载达到300A 持续 54 秒时，脱扣器也会自动脱扣。辅助冷却水泵上游 380V 母线过载保护的动作值为 4,200A，过载保护动作时间为 12 秒。若经试验验证，在运泵跳停备用泵启动的电流不会超限，则可以用此种方式启动备用泵。(二)试验结果分析。试验开始之前辅助冷却水系统排水总阀保持正常开度，1 台泵正常运行，1 台泵备用。试验时对在运泵进行分闸断电操作。图 3 为在运泵分闸断电时在运泵和备用泵的电流变化曲线。从图 3 可以看出在运泵分闸断电的瞬间，在自动控制系统的作用下备用泵迅速启动。图 3PCC21 和 PCC31 泵电流变化曲线图 4 为试验过程中泵出入口集管压力变化曲线，从图 4中可以看出在运泵分闸断电约 8 秒后泵出口集管压力得到初步恢复，30 秒后压力恢复到初始值。图 4泵入口和出口集管压力变化曲线图 56000V 母线电流变化曲线图 5 为辅助冷却水泵上游 6,000V 母线电流的电流变化曲线。母线电流初始值为 32.4A(备用泵未启动，因此该电流值为辅助冷却水泵以外其他用电设备的负荷电流)，峰值约为 89A，终值约为 44A(PCC31 泵稳定运行)。由此可知，由于备用泵启动导致的电流波动的峰值为 56.6A(89A 32.4A052023年第22卷 第3期产业与科技论坛2023（22）3Industrial&Science Tribune=56.6A)，稳定运行需要的电流为 11.6A(44A 32.4A=11.6A)。将 6,000V 母线电流换算为 380V 电压下的电流值，由于PCC31 泵启动导致的电流波动的峰值为 893.7A(6,000V*56.6A/380V=893.7A)，稳定运行需要的电流为 183.2A(6,000V*11.6A/380V=183.2A)。根据上面电流数值的换算结果可知，电流的波动峰值为893.7A 小于泵的堵转电流计算值 1,716A，低于辅助冷却水泵配电柜的自动脱扣瞬时电流 2,640A，同时也低于 380V 母线上的过载保护动作值 4,200A。泵启动瞬间的电流波动时间约 8 秒，因此也不满足电流过载达到 300A 持续 54 秒自动脱扣的条件。可见辅助冷却水泵启动瞬间的电流波动在安全的范围内。试验过程中，泵启动瞬间的电流波动与平时泵正常启动的电流波动相比，并无显著的增大。综上所述，本次备用泵启动试验泵出口集管压力恢复迅速，泵启动电流未超限。由此可见，备用辅助冷却水泵可以在辅助冷却水系统排水总阀开启的情况下顺利启动。六、结语通过理论计算证明，辅助冷却水泵跳停后，由于泵进口集管处的压力足以克服进出口之间的高度差，因此管道内的海水将保持满管缓慢流动状态。通过在大修期间的试验验证了启泵过程中电流未超限，备用泵可以顺利自动启动。因此，可将辅助冷却水系统的运行方式进行相应的优化，即辅助冷却水泵跳停后，可保持排水总阀的开度不变直接启动备用辅助冷却水泵。【参考文献】1 孔珑 工程流体力学(第四版)M 北京:中国电力出版社，2014区块链微专业实验平台建设与方案设计陈强【内容摘要】区块链是一种共享分布式账本技术，是分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法等计算机的新型应用模式。培养掌握区块链技术基本理论和区块链项目开发方法，具有区块链系统设计与实现能力、区块链项目管理与实施能力和在实际应用环境下构思、设计、实施、运行系统的能力，未来能在区块链项目系统设计开发、区块链项目管理、区块链系统服务等领域发挥创新纽带作用的应用型高级专门人才。学校从 2021 年初开始区块链微专业培养，需要研究设计区块链微专业实验平台方案。本文从区块链知识体系、底层开发维护、应用体系培训几个方面进行了研究设计，给出体系框架图，指导区块链微专业实验平台建设。【关键词】区块链;实践体系;共识机制;微专业;实验平台建设【作者简介】陈强(1965)，男，湖北荆门人，上海工程技术大学教授;研究方向:地球探测与信息技术、软件工程、人工智能一、引言从 2008 年比特币网络问世以来，区块链一直以去中心化数字货币的形态存在1。但随着以太坊为代表的智能合约技术快速兴起，构建起了去中心化，不可篡改的全新应用体系2，3。将区块链从数据可信提升到业务可信，极大地丰富了区块链的应用场景，从而成为各行各业构建信任的基础技术4 6。2019 年 10 月 24 日，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展。2020 年 4月 20 日，国家发改委首次明确新基建范围，区块链正式纳入新基建推动数字经济建设。随着国家战略和政策倾向，区块链在国内受到广泛关注，技术研究和应用落地都进入蓬勃发展的新阶段。区块链是构建未来价值互联网的核心技术，是连接信任的基础设施，能够改变以往数据互信和价值流转的形态7 9。为此，区块链需要一种更便利、公信力更高的使用形态，来满足社会各方的应用需求。一种高度开放性和有着广泛网络规模的区块链开放网络，顺理成章成为未来链接价值的核心环节。以开放网络为连接信任的基础设施，一方面作为桥梁连接起不同联盟网络，打破区块链数据孤岛，另一方面极大地降低普通用户使用区块链的技术门槛，真正让区块链变得像“水、电、煤”一样触手可得。因此，以开放网络为桥梁，多种网络形态和生态相互融合构成的区块链互联网，将是形成未来价值互联网的基础形态。当前高校大学计算机教育重点聚焦建设提升大学生信息素养和应用信息技术解决学科问题能力的基础信息技术类课程，立足新一代信息技术发展，推动与专业教育交叉融合，探索新技术与教育教学深度融合，推进课堂教学改革，共建共 享 支 撑 新 一 代 信 息 技 术 教 学 的 实 验 环 境 和 资15