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主蒸汽流量測量方案及問題的改造方案的提出和優(yōu)化
蒸汽發(fā)生器是核電站連接一回路與二回路的熱交換設(shè)備, 保持蒸汽發(fā)生器正常運(yùn)行是保證整個核電站正常運(yùn)行中不可或缺的一環(huán), 故對其一些重要參數(shù)的測量便顯得尤為重要。根據(jù)核電站運(yùn)行要求, 蒸汽發(fā)生器的水位、 蒸汽流量、 給水和蒸汽壓力都需要進(jìn)行測量, 并應(yīng)用于反應(yīng)堆的保護(hù)。
蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量通過主蒸汽系統(tǒng)(VVP 系統(tǒng))進(jìn)行測量。對于蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量 Qv, 用差壓變送器測量蒸汽發(fā)生器上封頭和位于限流器下游蒸汽管道兩測點(diǎn)之間的壓差 ΔP, 并考慮蒸氣密度的變化, 由蒸汽壓力測量值進(jìn)行修正后得出。
1、主蒸汽流量測量方案及問題的提出
根據(jù)核電站主蒸汽系統(tǒng)的工藝流程和要求, 每臺蒸汽發(fā)生器設(shè)置兩臺蒸汽流量變送器, 用于蒸汽發(fā)生器蒸汽流量的測量, 對應(yīng)儀表如表 1 所示。
主蒸汽流量測量方案如圖 1 所示, 儀表的高壓側(cè)引自蒸汽發(fā)生器液位測量儀表, 與其共用高壓側(cè)測點(diǎn), 低壓側(cè)引自主蒸汽管道, 由于測量介質(zhì)為高溫高壓的主蒸汽, 所以在儀表的高低壓側(cè)均設(shè)有冷凝罐(高壓側(cè)屬于液位測量儀表), 冷凝罐的主要作用是將來自主蒸汽管道的高溫主蒸汽進(jìn)行降溫, 并在電站運(yùn)行過程中, 液位高度保持恒定, 從而使流量計(jì)高低壓側(cè)的壓力測量值與主蒸汽壓力值保持固定的差值, 從而能夠通過流量計(jì)的數(shù)值得出主蒸汽流量的數(shù)值。
在原有設(shè)計(jì)方案中, 冷凝罐的頂部設(shè)置有對空管, 對空管采用堵頭封堵, 在儀表運(yùn)行前需要通過對空管向冷凝罐進(jìn)行補(bǔ)水, 使冷凝罐至儀表間的管道中充滿水, 運(yùn)行過程中則不需要在進(jìn)行補(bǔ)水。
在核電站投入運(yùn)行后, 運(yùn)行人員提出在電站熱態(tài)檢修期間, 堵頭由于熱脹冷縮脹緊在對空管中, 致使冷凝罐內(nèi)部壓力無處釋放, 如果敲擊堵頭容易導(dǎo)致堵頭飛出傷人, 還有可能落入換料水池中。存在安全隱患, 提出設(shè)計(jì)改進(jìn)。
2、改造方案的提出和優(yōu)化
通過工程設(shè)計(jì)人員和運(yùn)行人員的溝通, 提出在冷凝罐對空管增加截止閥, 用于在檢修期間冷凝罐內(nèi)高溫蒸汽的排出。
根據(jù)儀表及儀表管道的等級要求, 新增截止閥的型號為1VL22, 3/8” ODx 3/8” OD SWAGE 1500LB 波紋管密封儀表閥, 材質(zhì)為 316L 不銹鋼, 安全等級為 2, RCCM-2 級, 抗震等級為 1I, 質(zhì)保等級為 Q1。
初步方案為在冷凝罐對空管上直接安裝截止閥, 設(shè)計(jì)人員經(jīng)過力學(xué)分析后認(rèn)為由于新增閥門重量(1. 5KG)較大, 地震情況下對儀表管的影響較大, 無法滿足抗震要求, 提出改進(jìn)案。
改進(jìn)方案為在初步方案的基礎(chǔ)上, 依托現(xiàn)有冷凝罐支架,增加閥門支撐, 減少閥門對儀表管的影響。設(shè)計(jì)人員據(jù)此進(jìn)行了相應(yīng)的支撐設(shè)計(jì)并進(jìn)行了力學(xué)分析, 但是仍無法通過抗震計(jì)算, 閥門的加速度無法滿足核電站的抗震要求。
針對新增閥門加速度偏大的問題, 分析認(rèn)為主要有兩個原因:
1)新增閥門重量較大, 且重心偏移量較大, 對加速度的計(jì)算產(chǎn)生了影響。
2)由于冷凝罐支架生根于主蒸汽管道, 地震條件下, 主蒸汽管道本身加速度較大, 冷凝罐支架及新增支架的加速度就在此基礎(chǔ)上增加很多, 超出了核電站的要求。
經(jīng)過對冷凝罐現(xiàn)場布置情況的了解后, 設(shè)計(jì)人員*終提出將新增加截止閥安裝于冷凝罐附近的結(jié)構(gòu)墻體上, 設(shè)計(jì)單獨(dú)的支架, 延長對空管至截止閥。經(jīng)過力學(xué)分析, 此方案能夠滿足抗震要求。
3、冷凝罐對空管改造方案
新增截止閥根據(jù)冷凝罐現(xiàn)場布置情況就近安裝在結(jié)構(gòu)墻體上, 由于需要滿足抗震要求, 對空管需要采取增加膨脹彎的形式, 以增加抗震性能, 如圖 2 所示(以 1XXP001MD 為例)。
圖 2 中, 3 為新增截止閥, 由于新增截止閥及冷凝罐均自帶一段 3/8” OD 的儀表管, 因此需要采用管接頭(編號 2)與新增管道連接。
對空管末端仍采用堵頭進(jìn)行封堵。
根據(jù)測量介質(zhì)要求, 對空管保持至少 2% 的坡度, 對空管各直管段的長度均通過力學(xué)計(jì)算分析得出。對空管及截止閥上相應(yīng)的標(biāo)識 CB/BV 為支架的約束形式。
不同儀表的冷凝罐對空管根據(jù)現(xiàn)場布置情況和對應(yīng)主蒸汽管道的地震條件下的加速度情況的不同在上述方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。
4、支架改造方案
根據(jù)改造后對空管對支架的要求, 對空管膨脹彎部分的需在原冷凝罐支架的基礎(chǔ)上增加, 其他支架則需單獨(dú)設(shè)置, 生根于結(jié)構(gòu)墻體上。
冷凝罐及對空管支架改進(jìn)方案如圖 3 所示。
圖 3 中云線部分為新增支架, 用于對空管的支撐。原冷凝罐支架主要用于冷凝罐及原儀表管的支撐, 新增支架對原支架未作修改, 僅根據(jù)對空管的需要, 在原支架橫向支架的基礎(chǔ)上, 采用槽鋼增加了對空管的兩個支撐點(diǎn),對于不同的支撐點(diǎn)約束要求, 采取了不同的支撐點(diǎn)設(shè)計(jì)方案, 如表 2 所示。
截止閥 1VL22 原安裝支架能夠滿足抗震要求, 無需進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。
本文針對核電站蒸汽發(fā)生器蒸汽流量計(jì)量儀表在運(yùn)行及檢修過程中遇到的冷凝罐排氣問題, 提出了在對空管增加截止閥的改進(jìn)方案, 并進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和改進(jìn), *終確定了改進(jìn)方案, 并通過抗震計(jì)算驗(yàn)證了改進(jìn)方案的可行性, 對后續(xù)新建核電站相關(guān)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
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