摘要：海外某核电机组在调试期间，主给水调节阀出现了流通能力不足现象。本文针对上述出现的问题，通过主给水调节阀实际运行参数和设计参数的对比，反映出主给水调节阀实际流量特性与设计曲线相差很大，提出改造方案。
关键词：核电；主给水调节阀；流通能力不足；改造方案
1 海外某核电机组主给水调节系统介绍
海外该核电机组主给水调节系统[1]设计为定速给水泵给水调节系统，由于定速泵的性能特性曲线在运行中无法改变，因此需要通过调节安装在给水泵出口的高压差调节阀的开度来改变管道阻力特性曲线，从而改变泵组在性能曲线上的工作点实现调节给水流量和控制蒸汽发生器水位的目的。因此，主给水调节阀设计和选型的准确性和可靠性显得十分重要。
2 主给水调节阀流通能力不足分析
2.1 改造前设计参数及实际流量特性曲线
表2.1为改造前主给水调节阀设计参数[2]。
表2.1 改造前主给水调节阀设计参数
图2.1为改造前某进口品牌主给水调节阀实际流量特性曲线[3]。
图2.1 改造前某进口品牌主给水调节阀实际流量特性曲线
2.2 实际运行中出现的问题
1)在同一流量工况点上，实际开度大幅度超过设计开度。实际运行中流量达到960t/h时，阀门开度已经处于70%左右，反应出主给水调节阀流通能力不足问题。
2)为了让电站输出功率达到设计值，当进一步加大阀门开度时，蒸汽发生器液位易发生波动。
2.3 原因分析
海外该核电机组调试期间曾对该进口主给水调节阀在运行过程中出现的实际开度远超设计开度的问题进行过讨论，当时意见主要有以下几点：
1)阀门实际的特性曲线与设计的特性曲线不一致；
2)调节阀规范书中对阀门设计参数未按照实际运行工况进行设计；
3)核电机组当地电网频率常年低于50Hz导致主给水泵组出力不足。
主给水泵组的出力不足确实会对阀门开度造成影响，但是为了逐项排查问题，需要对阀门的实际运行参数进行分析，通过从电站计算机中读取历史数据，选择了不同时间段的部分运行点。通过运行参数和设计参数的对比，阀门在实际运行中所反映出来的流量特性与设计曲线相差很大，例如67%开度下设计Cv值是493，而实际运行反馈出来的Cv值只有340左右。同时考虑到该阀门并未在采购方见证下对流量特性曲线进行标定，因此可以确定该主给水调节阀实际特性曲线和设计特性曲线不一致。
此外，阀门设计参数与实际运行工况也有一定偏差：
1)实际运行中，主给水调节阀入口给水温度随着给水流量有较大变化，设计参数中将介质温度统一定为额定工况下的给水温度（220℃）不够准确；
2)最小流量点（工况3：205t/h）的设计参数与实际运行工况有偏差，入口压力和出口压力都不够准确。
因此可以确定引起阀门开度超设计值的最主要原因就是该进口主给水调节阀的制造和试验过程未被有效控制，使得阀门性能不符合设计要求。其次，泵组的出力也会造成较大影响。此外，选用的流量特性曲线（图2.1）在阀门大开度时存在明显拐点，当开度继续增加时就容易导致蒸汽发生器液位波动。
3 改造方案及实改造后运行情况分析
为了解决主给水调节阀流通能力不足和核电机组当地电网频率波动对核电机组输出功率的影响，在该核电机组第1次换料大修期间对主给水调节阀进行了改造更换，首次在该核电机组上采用国产主给水调节阀。
3.1 设计参数修改
考虑到电网频率过低导致的主给水泵组的出力不足，需要对设计参数进行一定修改，增加阀门流通能力。表3.1为修改后的主给水调节阀设计参数。
表3.1修改后的主给水调节阀设计参数
3.2 阀门选型和流量特性曲线
选用国内某阀门制造厂引进的梅索尼兰41300系列套筒调节阀，单座阀体内插入一个圆筒形套筒，套筒上开节流窗口。执行机构选用KOSO公司的526LLARH直行程气动薄膜式执行机构,最大输出力为16475N。图3.1为改造后的国内某阀门制造厂生产的主给水调节阀实际流量特性曲线[4]。
3.3 改造后的主给水调节阀实际运行情况分析
该核电机组改造投用后A、B两通道实际运行中的主给水调节阀部分数据如表3.2和表3.3所示。
实际运行工况分析：
1)对比图2.1和表3.1、表3.2，阀门开度从20%增加到50%左右时，阀门实际运行中所反映出的开度与流通能力（Cv值）的关系基本一致。
表3.2改造后A通道国产主给水调节阀部分运行数据
图3.1 改造后的国内某阀门制造厂生产的主给水调节阀实际流量特性曲线
2)小流量（205t/h和220t/h）工况下，阀前后的实际压差与设计压差存在一定偏差，设计压差偏小。
3)正常流量点（992.5t/h）选择不够精确，汽机340MWe下的进汽量为960t/h，再加上蒸汽发生器连续排污和泄漏量，977.5t/h更合理。
4)参考该核电机组在输出功率330MWe时的主给水流量和实际Cv值，按照调节阀选型的一般原则，最大设计Cv值（1190）过大不经济，但这主要因为考虑了核电机组当地电网频率有可能会低至48.5Hz的特殊情况。
4 结论
本文针对海外某核电机组流通能力不足原因进行分析，通过主给水调节阀实际运行参数和设计参数的对比，反映出主给水调节阀实际流量特性与设计曲线相差很大，提出改造方案。对主给水调节阀改造前后的设计参数与实际运行参数进行对比，并对改造后的主给水调节阀实际运行情况进行分析，为目前在建核电项目及后续核电项目的主给水调节阀国产化及今后可能出现的重大技术问题改造提供参考具有重要意义。
参考文献
[1]海外某核电厂工程2号机组蒸汽发生器给水控制系统说明书.
[2]海外某核电厂工程2号机组主给水调节阀规范书.
[3]海外某核电厂工程2号机组改造前的主给水调节阀交工资料.
[4]海外某核电厂工程2号机组改造后的主给水调节阀交工资料.
论文作者:杨晓明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/5
标签：调节阀论文; 核电论文; 机组论文; 阀门论文; 曲线论文; 参数论文; 流量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;