改進型壓水堆機組（簡稱CPR1000）的膜盒壓力表蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（簡稱STR）和電鍋爐系統(tǒng)（簡稱XCA）是膜盒壓力表蒸汽的生產(chǎn)者，生產(chǎn)出額定參數(shù)的飽和蒸汽提供給膜盒壓力表蒸汽分配系統(tǒng)（簡稱SVA）。在正常運行時SVA膜盒壓力表蒸汽壓力穩(wěn)定，但是當膜盒壓力表蒸汽的生產(chǎn)者由XCA切換到STR（或STR切換到XCA），或者設備本身存在故障時，將導致產(chǎn)汽壓力不穩(wěn)定。

為了確定SVA蒸汽壓力波動期間是否滿足下游用戶的正常使用，需要確定膜盒壓力表蒸汽管道壓力允許波動的范圍。只要壓力有波動期間控制在此范圍內(nèi)可以保證用戶運行。

在后續(xù)理論計算中使用的物理符號的意義和單位的說明如下：

Qs為通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量，kg/h；P1為調(diào)節(jié)閥前蒸汽壓力，MPa；KV為調(diào)節(jié)閥計算流量系數(shù)；CV為調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)；K為1+0.0013Tsh，其中Tsh為蒸汽過熱溫度，℃（飽和蒸汽的K取1）；CV1為蒸汽壓力1.2MPa時SES202VV的CV值；CV2為蒸汽壓力1.2MPa時STR015VV的CV值；Qa1為正常流入SES的膜盒壓力表蒸汽流量，kg/s；Qb1為正常流入STR除氧器的膜盒壓力表蒸汽流量，kg/s；Qq為膜盒壓力表蒸汽凝結(jié)成水釋放的汽化潛熱量；Qn為凝結(jié)水降溫所釋放的熱量；Qq1為正常膜盒壓力表蒸汽向SES系統(tǒng)釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2為正常膜盒壓力表蒸汽向STR除氧器所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；C為水的比熱容，4.2×103J/（kg·℃）；m為水的質(zhì)量；Δt為水下降溫度；Qn1為正常膜盒壓力表蒸汽凝結(jié)水溫度降低對SES釋放的熱量，kJ/s；Qn2為正常工況膜盒壓力表蒸汽凝結(jié)水溫度降低對STR除氧器所釋放的熱量，kJ/s；Q為膜盒壓力表蒸汽與用戶的總換熱量；QA為膜盒壓力表蒸汽凝結(jié)盛水所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qb為膜盒壓力表蒸汽凝結(jié)成水后溫度下降釋放的熱量，kJ/s；Qv1為蒸汽在0.45MPa下SES202VV的CV值；Qv2為蒸汽在0.45MPa下STR015VV的CV值；Qq1為蒸汽較低壓力下與SES換熱器釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2為蒸汽較低壓力下與STR除氧器釋放的汽化潛熱量，kJ/s。

 

1 膜盒壓力表蒸汽分配系統(tǒng)

根據(jù)用戶分布的不同，SVA可以分為常規(guī)島部分和核島部分，常規(guī)島部分膜盒壓力表蒸汽為參壓力1.2MPa，溫度188.8℃的飽和蒸汽；核島部分為壓力0.45MPa，溫度147.9℃的飽和蒸汽。其中核島膜盒壓力表蒸汽是由常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽經(jīng)過減壓閥降壓后得到，在兩部分管道上設置有壓力變送器測量進行壓力監(jiān)測。

2 膜盒壓力表蒸汽壓力允許波動較大范圍

常規(guī)島部分膜盒壓力表蒸汽用戶包括除氧器系統(tǒng)（ADG），STR自身的除氧器，熱水分配系統(tǒng)（SES）換熱器，汽輪機軸封系統(tǒng)（CET），膜盒壓力表給水系統(tǒng)（ASG）的汽動泵。其中ADG和CET只有在機組啟動前期用到膜盒壓力表蒸汽，在主蒸汽具備供應條件后轉(zhuǎn)為即轉(zhuǎn)為使用主蒸汽；ASG汽動泵也在設備定期試驗的時候使用膜盒壓力表蒸汽；只有SES換熱器和STR除氧器作為長期用戶在運行時需要一直用到膜盒壓力表蒸汽；核島部分膜盒壓力表蒸汽用戶包括ASG儲水箱，三廢系統(tǒng)。這二者在機組功率運行后根據(jù)運行狀態(tài)不定期使用膜盒壓力表蒸汽，使用的蒸汽量和時間根據(jù)用戶需求而定，平時需要保持膜盒壓力表蒸汽連續(xù)穩(wěn)定供應。

根據(jù)系統(tǒng)設計手冊，SVA管道設計較大壓力為1.4MPa，為保證設備安全管道壓力較大值不能超過1.4MPa；0.45MPa蒸汽是通過1.2MPa部分降壓后得到，為保證核島部分膜盒壓力表蒸汽的正常供應，1.2MPa的膜盒壓力表蒸汽壓力波動較小值不超過0.45MPa。即常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽壓力波動的允許范圍為0.45～1.4MPa。

 

3 膜盒壓力表蒸汽壓力波動對常規(guī)島用戶的影響

根據(jù)以上描述，常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽部分只有SES換熱器和STR除氧器兩個長期用戶。二者通過調(diào)節(jié)閥SES-202VV，STR015VV來各自控制進入用戶的膜盒壓力表蒸汽量。當膜盒壓力表蒸汽壓力高時可以通過調(diào)節(jié)閥門的作用降低進汽壓力，壓力升高對用戶的影響不大。在此驗證，當常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽壓力下降到較小值0.45MPa時，這兩個用戶是否能夠正常運行。

 

3.1正常壓力下常規(guī)島用戶與膜盒壓力表蒸汽的換熱量

在機組正常工況下，SES202VV、STR015VV運行數(shù)據(jù)如表1所示。

 

 

膜盒壓力表蒸汽在與用戶的換熱過程為首先由飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水，釋放出汽化潛熱，飽和水在換熱器內(nèi)與用戶繼續(xù)換熱而溫度下降飽和蒸汽通過調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量公式：

 

 

經(jīng)過查詢閥門設計手冊，對于調(diào)節(jié)閥SES202VV，STR015VV的正常運行時，CV1=3.3us，CV2=5.0us。

膜盒壓力表蒸汽的額定壓力為1.2MPa，將其帶入公式（1）、公式（2），可以得到正常工況下流入SES熱水生產(chǎn)系統(tǒng)和STR除氧器的膜盒壓力表蒸汽質(zhì)量流量：Qa1=0.112kg/s，Qb1=0.171kg/s。

根據(jù)汽化潛熱的放熱量公式：

Qq=RQs（3）

式中：R為汽化潛熱，1.2MPa水蒸氣為1985.7kJ/kg。

得到膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器的汽化潛熱換熱量：Qq1=222.3kJ/s，Qq2=339.6kJ/s。

根據(jù)凝結(jié)水溫度下降的放熱量公式：

 

 

可得膜盒壓力表蒸汽與SES和STR的換熱量：Q1=258.94kJ/s，Q2=413kJ/s。3.20.45MPa下常規(guī)島用戶與膜盒壓力表蒸汽的換熱量當SVA常規(guī)島部分壓力下降到較小壓力0.45MPa時，假定此時兩個調(diào)節(jié)閥門達到較大開度80%，SES-202VV和STR015VV的額定較大開度為80%，可得=52.9us，=35.3us。

0.45MPa的飽和蒸汽溫度為147.9℃，汽化潛熱2120.9kJ/kg，代入公式（1）（2）（3），得到在膜盒壓力表蒸汽0.45MPa壓力時，膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器發(fā)生的汽化潛熱換熱量：=1438.7kJ/s，=914.8kJ/s。

膜盒壓力表蒸汽與用戶換熱器經(jīng)過換熱后的較終凝結(jié)水溫度未知，不考慮凝結(jié)水溫度下降所釋放的熱量，可以看出＞Q1，＞Q2，即當SVA壓力為0.45MPa時，膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器的汽化潛熱的放熱量就大于正常運行期間二者的熱量需求。由此可見，常規(guī)島部分膜盒壓力表蒸汽部分管道在壓力下降到較小值0.45MPa時，也能夠滿足下游SES和STR除氧器這兩個長期用戶的使用需求。

 

4 結(jié)束語

根據(jù)CPR1000核電機組SVA系統(tǒng)用戶運行需求和設計標準，膜盒壓力表蒸汽的壓力波動允許范圍是0.45～1.4MPa。文章經(jīng)過理論驗證得出，當常規(guī)島部分膜盒壓力表蒸汽壓力在此區(qū)間波動時，也能夠滿足SES換熱器和STR除氧器這兩個長期用戶的正常運行，為現(xiàn)場采取緊急人工干預的時機提供了參考。