方家山核电SRI系统增设备用泵变更技术分析

来源:用户上传      作者:

　　【摘 要】SRI系统设计为2 台100%容量的闭式冷却水泵，额定流量为3100m3/h，扬程40mH2O，一用一备。在夏季最高气温期间，SRI 系统流量超过了额定流量3100m3/h，一般处在3600-3700m3/h 之间，最高达到了3800m3/h。此流量已经超出了闭式冷却水泵的设计量，对泵的安全稳定运行有很大隐患。如果一台泵故障检修，另一台泵发生共模故障，则机组有停机、停堆的风险。增设一台备用泵后，SRI泵将为1用2备，增加了系统冗余度，降低了一台泵故障检修，另一台泵发生共模故障引起的停机、停堆的风险。
　　【关键词】闭式冷却水泵;额定流量;安全稳定运行;停机;停堆;风险;冗余度
　　中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）04-0049-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.020
　　Analysis on the Modification Technology of Pumps for SRI System of Fangjiashan Nuclear Power Plant
　　DAI Rong-xi1 ZHANG Xiao-guang2 WANG Zong-kui1
　　（1.CNNP Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd.， Zhejiang Haiyan 314300， China;
　　2.China National Nuclear Supply Chain Operation Co.， Ltd.， Shanghai 200030， China）
　　【Abstract】The SRI system is designed as two 100% capacity closed cooling water pumps with a rated flow of 3100m3/h and a head of 40mH2O. During the summer maximum temperature， the SRI system flow exceeds the rated flow of 3100m3/h， typically between 3600-3700m3/h and the highest reaches 3800m3/h. This flow has exceeded the design of the closed cooling water pump， which has great hidden dangers to the safe and stable operation of the pump. If one pump fails over and another pump experiences a common mode failure， the unit has the risk of downtime and shutdown. After adding a spare pump， the SRI pump will be one in use and two in spare， which increases the system redundancy， reduces the failure of one pump， and the risk of downtime and shutdown caused by common mode failure of the other pump.
　　【Key words】Closed cooling water pump; Rated flow; Safe and stable operation; Shutdown; Shutdown; Risk;Redundancy
　　1 現场技术情况
　　SRI系统设计为2 台100%容量的闭式冷却水泵，额定流量为3100m3/h，扬程40mH2O，一用一备。SRI系统实际运行时由于泵的轴承、机械密封容易产生缺陷，造成无备用泵的情况，且在夏季最高气温期间，SRI 系统流量超过了额定流量3100m3/h，一般处在3600-3700m3/h 之间，最高达到了3800m3/h。此流量已经超出了闭式冷却水泵的设计量，对泵的安全稳定运行有很大隐患。如果一台泵故障检修，另一台泵发生共模故障，则机组有停机、停堆的风险。
　　1.1 现有SRI系统设计
　　常规岛闭式冷却水系统的功能是为汽轮机辅助设备冷却器、发电机辅助冷却器、给水泵辅助冷却器等辅助设备的冷却器提供冷却水，带走辅助设备排出的热量，并通过本系统的管式热交换器将这些热量排至辅助冷却水系统的海水中。在循环水温度≤33℃时，系统设计能够满足闭式冷却水温度≤38℃。
　　该系统由1台高位水箱（SRI001BA）、2台各为100%容量的卧式离心泵（SRI101PO、SRI201PO）、2台各为100%容量的管式冷却器（SRI101RF、SRI201RF）以及冷却水母管及各用户冷却器组成。
　　常规岛闭路冷却水系统是一个闭式回路。在正常情况下，一台泵运行，一台泵备用，将除盐冷却水升压后经逆止阀（SRI014VN、SRI015 VN）和隔离阀（SRI017VN、SRI018VN）汇集在泵出口母管，然后进入两台并联的管式冷却器（一台运行，一台备用），冷却器进、出口管线上装有手动隔离阀，手动隔离阀尽可能靠近冷却器。该冷却器由SEN系统的海水冷却。被冷却的除盐水经流量孔板（SRI001KD）至除盐冷却水供水母管再分配到各用户冷却器，所有用户冷却器的进出口都装有隔离阀。各用户冷却器的排水汇集于回水母管后，送往冷却水泵人口，完成除盐冷却水的闭路循环。 　　在某些用户冷却器的进口或出口设有温度调节阀，根据被冷却介质所要求的出口温度来调节冷却水的流量。另外，送往辅助给水系统除氧器及循环水泵等的除盐冷却水，经各自的冷却器后也分别返回到冷却水泵进口。系统简图如下：
　　1.2 现有闭式循环冷却水泵配置及系统运行
　　每台机组配置2台100%的闭式水泵，正常运行时，一台运行，一台备用。
　　在机组紧急停运过程中，常规岛闭式冷却水系统将保持运行。同时，在SRI的主要用户停运后，继续保持一台闭式冷却水泵投入运行。
　　当一台备用闭式冷却水泵启动来替代一台正在运行的闭式冷却水泵时，可能在短时间内有两台闭式冷却水泵同时运行，由此而产生的过多冷却水量将引起水泵出口母管中水压升高，随着水泵切换工作的完成，水压很快回到整定值。
　　当一台备用的水-水热交换器来替代一台正在运行的水-水热交换器时，可能在短时间内有两台水-水热交换器同时运行，出口水温有所降低。由于系统热容量大，过程时间短，对本系统不会产生很大影响。
　　在SRI系统水低温时，SRI系统水低温对一般用户没有影响。而一些对被冷却介质有温度要求的用户（例如发电机定子水冷却器）可以通过安装在冷却器出口管上的温度调节阀来控制冷却器中的冷却水量，以保持被冷却介质的温度不低于整定值;同时，大量冷却水可以不通过水-水热交换器，直接经过旁路运行，通过调节阀控制旁路流量，从而使SRI系统的水温恢复到正常值。
　　夏季运行时，SRI系统水温较高，可以通过用户出口管的温度调节阀来控制流量，进而控制水温。
　　闭式冷却水泵在运行期间，应加强设备的运行维护。当电动机运行时，检查泵有误过热或不正常振动迹象，以及所有受力螺栓和联轴器保护装置是否禁锢等。通过日常的维护管理，减少泵的非正常故障，从而保证水泵能够正常工作。
　　1.3 现有闭式循环冷却水泵的布置
　　两台闭式冷却水泵和水-水热交换器布置汽机房-7.5m层，临近11柱、A-B排之间。泵的左侧为设备的检修区域，上方为水-水热交换器的检修空间，下方B排布置一台ATE系统的水泵。此空间内厂房布局紧凑，上方和左侧无空间布置备用泵，依次在两台闭式循环水泵下方布置备用泵，ATE系统的水泵可能会影响闭式冷却水泵入口滤网的检修。
　　2 变更方案
　　2.1 技术方案一：增加一台与原泵相同的闭式冷却水泵
　　运行方式：
　　a）正常运行时，采用两用一备的运行方式。气温低时，一台泵正常运行两台泵备用。气温高时，两台泵并联运行，一台泵备用。当其中一台运行泵出现故障时，启动备用泵;当两台运行泵同时出现故障时，启动备用泵，由备用泵单独运行。
　　b）正常运行时，采用一用两备的运行方式。气温低时，一台泵正常运行两台泵备用。气温高时，一台泵超负荷运行，两台泵备用。当运行泵出现故障时，启动备用泵一;当运行泵和备用泵同时出现故障时，启动备用泵二。
　　布置：此空间内厂房布局紧凑，上方和左侧无空间布置备用泵，需依次在两台闭式冷却水泵下方布置备用泵。
　　如新增备用泵按原泵的间距布置，则ATE 系统的水泵将影响闭式冷却水泵入口滤网的布置。
　　因此，如增设备用泵，需要将原闭式冷却水泵向上移动位置，空出下方部分空间用于布置备用泵。
　　如新增备用泵SRI301PO 与原泵SRI201PO邻近布置，且经与原泵入口过滤器厂家沟通，在不影响过滤效果的前提下，对过滤器尺寸进行改进。改进后的过滤器长度缩短为3.1m（原长度为3.6m）。此布置方案，不需移动原闭式冷却水泵，仅需在原泵下方依次布置。
　　2.2 技术方案二：增加一台额定流量为700m3/h的闭式冷却水泵
　　运行方式：正常运行时，运行一台原有大容量的闭式水泵;夏季运行时，同时启动一台原有大容量泵及一台新增的小容量泵。其中一台原有大容量泵作为备用。当大容量泵故障时，备用泵启动。当小容量泵故障时，大容量泵超流量短时间运行，备用泵不动作。
　　布置：此空间内厂房布局紧凑，上方和左侧无空间布置小容量泵，可依次在两台闭式循环水泵下方布置小容量泵，将电机朝向下方布置，可消除ATE系统的水泵对闭式冷却水泵入口滤网的检修的影响。另外，闭式冷却水泵的检修起吊方案需要调整，以满足闭式冷却水泵检修起吊的要求。
　　2.3 技术方案三：对原有闭式冷却水泵进行增容改造，使泵的额定流量及扬程参数不变，但在大流量时，增加泵的扬程及稳定性
　　经与泵厂沟通，建议仅将叶轮进行更换，原泵壳、泵轴等均不变。更换叶轮后，使泵的流量扬程曲线更加平滑，减轻泵在大流量工况下的振动等情况。
　　替换叶轮后，该泵在3100m3/h流量下工作时，扬程为40m，效率为85%，此时轴功率为397kw，必需汽蚀余量为5.5m。当泵运行3800m3/h时，扬程为34m，效率为79%，此时轴功率为445.4kw，必需汽蚀余量为7.2m。
　　由该泵配套电机功率为500kw，故改造后的泵可运行在3800m3/h 时不超功率，电机不更换。
　　由于技术规格书中规定泵汽蚀余量为7.5m，故改造后的泵在3800m3/h 工况下运行不会发生汽蚀。
　　布置：此方案基础利旧，接口尺寸及定位不变。布置及检修起吊设施不需要改动。
　　运行方式：与原泵运行方式一致。
　　3 结论
　　经过多次组织各专业深层次的分析讨论及现场安装位置的确认，最终决定增设一台和系统原泵相同的闭式冷却水泵，新增泵安装在SRI201PO与ATE水泵之间，入口滤网尺寸改为3.1m，此布置方案，不需移动原闭式冷却水泵，仅需在原泵下方依次布置即可，新增泵的泵体及电机可从与201PO间的检修空间运出检修。SRI增加备用泵变更实施后SRI泵为1用2备，增加了系统冗余度，降低了一台泵故障检修，另一台泵发生共模故障引起的停机、停堆的风险。
　　目前該变更已立项，详细设计方案已完成，设备采购已完成，施工准备进行中，待机组大修期间即可实施。
　　【参考文献】
　　[1]QF017SRI001B30845GN A CFC方家山闭式冷却水系统手册.
　　[2]FJ1674XSRIZHS01方家山闭式冷却水系统优化可行性分析报告.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14725496.htm