改進(jìn)型壓水堆機(jī)組（簡(jiǎn)稱CPR1000）的膜盒壓力表蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱STR）和電鍋爐系統(tǒng)（簡(jiǎn)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(jiǎn)稱SVA）。在正常運(yùn)行時(shí)SVA膜盒壓力表蒸汽壓力穩(wěn)定，但是當(dāng)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(shè)備本身存在故障時(shí)，將導(dǎo)致產(chǎn)汽壓力不穩(wěn)定。

為了確定SVA蒸汽壓力波動(dòng)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(dòng)的范圍。只要壓力有波動(dòng)期間控制在此范圍內(nèi)可以保證用戶運(yùn)行。

在后續(xù)理論計(jì)算中使用的物理符號(hào)的意義和單位的說(shuō)明如下：

Qs為通過(guò)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(jì)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(guò)熱溫度，℃（飽和蒸汽的K取1）；CV1為蒸汽壓力1.2MPa時(shí)SES202VV的CV值；CV2為蒸汽壓力1.2MPa時(shí)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(duì)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(duì)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(guò)減壓閥降壓后得到，在兩部分管道上設(shè)置有壓力變送器測(cè)量進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)。

2 膜盒壓力表蒸汽壓力允許波動(dòng)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(jī)軸封系統(tǒng)（CET），膜盒壓力表給水系統(tǒng)（ASG）的汽動(dòng)泵。其中ADG和CET只有在機(jī)組啟動(dòng)前期用到膜盒壓力表蒸汽，在主蒸汽具備供應(yīng)條件后轉(zhuǎn)為即轉(zhuǎn)為使用主蒸汽；ASG汽動(dòng)泵也在設(shè)備定期試驗(yàn)的時(shí)候使用膜盒壓力表蒸汽；只有SES換熱器和STR除氧器作為長(zhǎng)期用戶在運(yùn)行時(shí)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(chǔ)水箱，三廢系統(tǒng)。這二者在機(jī)組功率運(yùn)行后根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)不定期使用膜盒壓力表蒸汽，使用的蒸汽量和時(shí)間根據(jù)用戶需求而定，平時(shí)需要保持膜盒壓力表蒸汽連續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，SVA管道設(shè)計(jì)較大壓力為1.4MPa，為保證設(shè)備安全管道壓力較大值不能超過(guò)1.4MPa；0.45MPa蒸汽是通過(guò)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(yīng)，1.2MPa的膜盒壓力表蒸汽壓力波動(dòng)較小值不超過(guò)0.45MPa。即常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽壓力波動(dòng)的允許范圍為0.45～1.4MPa。

 

3 膜盒壓力表蒸汽壓力波動(dòng)對(duì)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(gè)長(zhǎng)期用戶。二者通過(guò)調(diào)節(jié)閥SES-202VV，STR015VV來(lái)各自控制進(jìn)入用戶的膜盒壓力表蒸汽量。當(dāng)膜盒壓力表蒸汽壓力高時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門的作用降低進(jìn)汽壓力，壓力升高對(duì)用戶的影響不大。在此驗(yàn)證，當(dāng)常規(guī)島膜盒壓力表蒸汽壓力下降到較小值0.45MPa時(shí)，這兩個(gè)用戶是否能夠正常運(yùn)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(jī)組正常工況下，SES202VV、STR015VV運(yùn)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(guò)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(guò)調(diào)節(jié)閥的蒸汽流量公式：

 

 

經(jīng)過(guò)查詢閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)于調(diào)節(jié)閥SES202VV，STR015VV的正常運(yùn)行時(shí)，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(dāng)SVA常規(guī)島部分壓力下降到較小壓力0.45MPa時(shí)，假定此時(shí)兩個(gè)調(diào)節(jié)閥門達(dá)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(shí)，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(guò)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(dāng)SVA壓力為0.45MPa時(shí)，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(yùn)行期間二者的熱量需求。由此可見(jiàn)，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(shí)，也能夠滿足下游SES和STR除氧器這兩個(gè)長(zhǎng)期用戶的使用需求。

 

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)CPR1000核電機(jī)組SVA系統(tǒng)用戶運(yùn)行需求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，膜盒壓力表蒸汽的壓力波動(dòng)允許范圍是0.45～1.4MPa。文章經(jīng)過(guò)理論驗(yàn)證得出，當(dāng)常規(guī)島部分膜盒壓力表蒸汽壓力在此區(qū)間波動(dòng)時(shí)，也能夠滿足SES換熱器和STR除氧器這兩個(gè)長(zhǎng)期用戶的正常運(yùn)行，為現(xiàn)場(chǎng)采取緊急人工干預(yù)的時(shí)機(jī)提供了參考。