核电厂主给水流量测量装置与测量精度介绍
邓正宝 吴清涛
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邓正宝 吴清涛,. 核电厂主给水流量测量装置与测量精度介绍[J]. 核工业与技术,2024.2. DOI:10.12721/ccn.2024.157011.
摘要: 主给水流量测量装置在核电厂中是二回路给水控制的重要设备,当其出现不精确的问题时,会直接影响到蒸汽发生器的水位控制,影响核电厂的发电效率。因此,作为核电厂的技术人员,要深入分析主给水流量的测量装置,保障其测量的精确度,以此开展对二回路热效率的有效监测,促进电厂安全健康地发展。
关键词: 核电厂;主给水流量;测量;精度
DOI:10.12721/ccn.2024.157011
基金资助:

前言:

通常在核电厂测量主给水流量的时候,要求其测量装置拥有较高的测量精度和较低的维护成本等特点,但是由于测量装置长期工作在高流速、高参数的二回路主给水管道中,不可避免的会产生污垢。污垢的存在一方面直接影响主给水流量测量的精度,另一方面增加核电厂的维护成本[1]。为避免其对测量精度的影响,核电厂采用定期校验变送器、每循环及时开展对节流装置污垢的清洁、在原管道上使用高精度的测量仪器对测量数值进行校验等方法保障其能被有效运用到测量中,不断地加强对测量精度的保证,使其能真正反应出二回路主给水流量,确保核电厂的发电效率不受影响。

一、主给水流量测量的重要性

核电厂主给水系统的主要功能是为蒸汽发生器供水。蒸汽发生器的给水是由主给水调节阀进行调节的,它将蒸汽发生器二次侧的水位维持在程序液位。程序液位是与汽轮机负荷相关的函数。当电厂机组运行在某一额定功率水平时,主给水系统正常运行在此功率范围内,反应堆功率和汽轮机负荷需求相平衡,主给水流量控制系统输出与功率相匹配的主给水流量请求。主给水流量控制系统采用以蒸汽发生器的液位为主测量信号、蒸汽流量和主给水流量为补偿信号的三冲量控制方式来控制主给水调节阀。因此,主给水流量测量的准确性影响到核电厂的功率控制,也影响到核电厂的输出功率水平,进而影响到核电厂的经济性[2]

二、常用的主给水流量测量装置介绍

在核电厂中需要开展对主给水流量的精确测量,否则测量一旦出现了问题,将会直接影响到核电厂发电效率。因此核电厂一般运用高精度、低永久压损和适应高雷诺数工况的测量装置以提高其在厂内的使用效果,发挥出其使用价值,避免核电厂不断更换测量装置,产生更多经济损失。而从当前流量测量装置的应用情况可见,核电厂常用的流量测量装置有喉部取压低β值长径喷嘴、文丘里管和孔板。长径喷嘴流量计由长径喷嘴和上下游管段组成,上游直管段长度至少为管内直径的二十倍,其上游还具有测量的流动调整器,长径喷嘴的制造需满足ASME PTC19.5标准。而文丘里管和孔板流量计则是由上游直管段、下游直管段和文丘里管/孔板所共同组成的,上下游直管段长度与β值有关。长径喷嘴、文丘里管/孔板的测压位置要设计出两组取压口,使其能有效地开展主给水流量测量。

为将这三种主给水流量测量装置更加高效地运用到核电厂中,核电技术人员要熟悉并掌握各种测量装置的使用方法。例如,长径喷嘴测量装置需要在测量管道的上方安装流动调整器,当测量到的水流量过大或是过小的时候,可以运用调节器技术及时调节,保障其测量精度达到核电厂使用标准。同时,技术人员可运用管束式低压流动调整器开展调节,提高对给水流量的调控效果,以更好的运用长径喷嘴去测量给水流量,提高其测量的工作效果,使长径喷嘴测量装置能真正得到有效运用。

三、主给水流量测量装置的出厂校准

主给水流量测量装置在制造完成进行出厂交付前,需要对其进行出厂校准,确保设备符合验收要求。针对长径喷嘴测量装置,设备厂家的技术人员要严格地按照国家所制定的测量规定要求,以及核电厂对测量装置的应用要求,按照ASME PTC6或ASME PTC 19.5的方法开展校准,这样可以及时发现测量装置在制造过程中存在的问题,通过再加工等方式消除制造缺陷,确保测量的精度符合电厂要求,保障其能高效准确地测量主给水流量。针对文丘里管/孔板测量装置,通过运用称重法开展精度测量。首先按照核电厂主给水测量要求,确保试验管道符合测量要求,然后将其严格地按照施工图纸安装在试验管道上,再通过启动液体循环系统的方式,在称重的容器中开展注水,观察其称重的重量是否与测量的水流量相符,以此去评定测量装置的精度是否达到了核电厂的使用要求。

四、主给水流量测量装置投入使用后的校正

当喷嘴/文丘里管流量测量装置在核电厂中投入使用后,由于核电厂水质控制的原因,在长时间运行后,会导致节流装置取压口附近产生污垢沉积,影响流量测量的精度。为了有效解决这一问题,需要定期对喷嘴/文丘里管流量测量装置进行校验,确保主给水流量测量结果的准确性[3]。在M310机组中,通常会使用同一管路上安装的高精度的孔板流量计的测量结果对喷嘴/文丘里管流量测量装置的测量结果进行校准。而在AP1000机组中,则采用同一管路上安装的超声波流量计来对两个装置精度进行检验。除此之外,还可以打开测量装置的观察孔,观察其取压部位是否存在磨损和污垢,并根据观察结果开展处理,防止取压部位内径发生变化导致实际流出系数变化影响实际测量结果的问题出现。

核电厂的技术人员可根据发生问题的类型综合分析对主给水流量测量结果的影响,有针对性的开展上调或是下调主给水流量校正系数,保障其测量结果能达到要求的测量精度,进一步提高主给水流量测量装置的运用效果。

五、加强对核电技术人员的工作管理

核电厂要开展对核电技术人员的严格培训与管理,使其能建立主人公的意识,真正认识到主给水流量测量装置的重要性,使其能严格按照运行规范要求安装与运用这一装置,做好装置的定期检查与精度检验,以保障主给水流量测量装置能得到高效地运用,为核电提高发电经济性提供有力的测量数据支持,从根源上消除核电技术人员机械化地开展工作,不注重对给水流量测量结果的监督,所产生的各种消极问题。同时,核电厂可以通过制定工作责任落实制度,将主给水流量测量的责任落实到相关处室的技术人员的身上,使其不会出现不负责测量的工作问题,避免因主给水流量虚高产生的经济损失,或是流量虚低引发的堆芯功率超额定功率带来的核安全问题,能够使主控室操纵人员以精确的测量,实现对主给水流量的有效控制,确保正常的核电生产工作能更加高效地开展。同时,核电厂还可以引入现代化的测量系统与软件提供给技术人员使用,使技术人员能借助自动化的系统开展更加精确的测量分析,以避免人工测量产生的误差问题,提高对主给水流量测量的精度控制,为核电日常的生产工作顺利开展奠定坚实的基础。除此之外,还可通过加强对核电技术人员的培训,使其能学习最新最先进的主给水流量测量方法和测量精度计算方法,不断改进工作方法,提高主给水流量测量装置的可靠性,以高素质与高能力的核电人才队伍,为企业创造更高的经济效益。

结束语:

本文通过核电厂主给水流量测量的重要性分析、常用的主给水流量测量装置介绍、主给水流量测量装置的出厂校准、主给水流量测量装置投入使用后的校正和对核电技术人员的工作加强管理五个方面介绍了当前核电厂主给水流量测量装置的重要性和校准方法,提出了提高主给水流量测量装置可靠性的人员管理方法。在核电厂中,主给水流量测量装置是非常重要的设备,只有保证主给水流量测量装置的安全可靠运行和高精度的测量结果,才能保障核电厂生产工作的高效开展,才能促使核电厂经济效益的迅速提升。

参考文献:

[1] 刘静.核电厂流量测量设计选型分析[J].中国核电.2013,(1):85.

[2] 王旭,张赫男.超声波技术在核电厂给水流量测量中的应用[J].机电工程.2012,(9):16.

[3] 张晓峰,张大勇,顾政.给水流量控制系统流量测量偏差的分析[J].核科学与工程.2005,(3).226-230.

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