仿真技术在EPR机组定冷水系统调试中应用.pdfVIP

2014．10 中国青岛 2014年核电站新技术交流研讨会 仿真技术在EPR机组定冷水系统调试中的应用 杨军 吴飞 余刚峰 石刚 吴凡 中广核工程有限公司调试中心，广东深圳 518000； 摘要：台山核电厂EPR机组发电机定子冷却水系统的设计是通过孔板来调整系统管路的流量。系统调 试中的流量分配试验，需要调整多个管路的节流孔板以达到设计要求。本文应用流网仿真技术，建立 物理的数值模型，模拟定冷水系统的流量压力关系，并一次性计算确定各孔板孔径，快速地完成流量 分配试验。本文的方法应用对于具有复杂流量压力关系的系统调试具有实际的推广价值。 关键词：仿真；流网计算；流量分配试验；孔板 1背景 台山核电厂是第三代核电EPR机组，其发电机定子冷却水系统(以下简称定冷水系统)的设计采 用孔板来调整各管路的流量(参见图1)，图中所示节流孔板决定了系统的流量及压力分布。 出口阔 图1台山核电厂发电机定冷水系统简图 此设计给电厂的日常运行维护带来方便，但在调试阶段的流量调整试验却要准确地调整管路上的 节流孔板的孔径，以达到设计流量要求。由于单个孔板调整对各管路的流量都产生影响，调试试验中 很难快速地确定孔板孔径，试验中往往采用以下方法： 1．先采用同类型机组的经验数据对孔板加工以获得接近设计值的流量，然后结合下述方法进一 步微调孔板孔径： 2．实测数据与经验公式结合，用线性差值的方法逐步逼近，通过多次尝试调整孔板以使流量满 170 2014．10 中国青岛 2014年核电站新技术交流研讨会 足设计要求。 无论有无经验数据参考，试验均要多次尝试。调试过程往往费时费力，不仅需要不断拆装及加工 孔板，而且要反复进行类似的现场试验。 由于台山核电厂的系统是国内首台三代EPR核电机组，对于目前世界上最大单机容量的发电机， 其定冷水系统的参数值与现有核电机组完全不同，无可借鉴的经验数据，这给调试工作带来挑战。 本文研究通过建立物理的数值模型，运用仿真技术，实现流网计算来确定各孔板孔径，以使定冷 水系统流量调整试验快速方便地达至U系统设计流量的要求。 2建模 物理模型的建立运用集总参数模型方式，并主要依据三大平衡定律(即质量守恒定律、能量守 恒定律和动量守恒定律)以及水蒸气表。 对于流网中的每个节点(集总参数模型)，满足质量守恒规律，即进出口流量相等，建立方程式： ……… ∑Fi=∑Fo 式(1) 且各节点满足能量守恒规律，即进出口能量相等，建立方程式： ……… ∑(Fi木hi)+Q硼∑(Fo木ho) 式(2) 且各节点满足动量守恒规律，即使用伯努里方程，简化后建立方程式： ……… F=Cv木sqrt(△P) 式(3) 上述各式中Fi表示入口流量，Fo表示出口流量，hi表示流体入口焓值，ho表示流体出口焓值，Q表 示交换的热量，F表示流量，Cv表示流体的流阻系数，△P表示压差，方程sqrt()表示开方。 同时，为了得到各节点相关热力参数，可通过水蒸气表进行计算或者查值。 因定冷水系统流量调整试验在温度较恒定的情况下进行的，故为了减少计算的方程组，可忽略系 统的能量交换因素，式(2)及水蒸气表在建模时可不予采用。 另外，对于流网中的特殊节点(定冷水泵)的模拟仿真，采用以下经验公式(对于定速泵，相当 于采用二次曲线拟合泵的流量压力曲线)： ……… P=Cl木n宰n+C2：l：n术Q+C3：lcQ木Q 式(4) 上式中P表示泵的压头，n表示泵的转速，Q表示泵的流量，C1、C2、c3表示系数。 为方便调整孔板，对孔板可以建立方程式： ……… F=c木d水d，Icsqrt(△P) 式(5) 式中F表示通过孔板的流量，C表示孔板的流阻系数，d表示孔板开孔直径，△P表示孔