山东海阳核电厂一期工程循环水泵房进水流道物理模型试验研究.PDF

山东海阳核电厂一期工程循环水泵房进水流道物理模型试验研究 吉红香，邱静，黄本胜，林美兰，杜涓 （广东省水利水电科学研究院；广东省水动力学应用研究重点实验室，广州，510610 ） 摘 要：根据山东海阳核电厂一期工程循环水泵房进水流道试验研究成果和实践经验，采用理论分析 结合物理模型试验的方法，针对前池、流道内的水流特性，在流道内采用多种整流措施，优化各水工 建筑物的体形尺寸，有效改善了吸水室内水流流态及流速分布的不均匀性，实现吸水室均匀、平稳、 无涡的水流流态，提出有利于循环水泵安全、高效运行，投资较省的泵房工程布置方案。 1 前言 山东海阳核电厂规划容量为6×1000MW 级核电机组，一期工程建设2×1250MW 核电机组， 电厂采用直流式单元制循环供水系统，机组循环冷却水取自黄海。六台机组共用一座取水口，一 条重力式自流引水明渠；一期工程1#、2#机组在引水明渠的末端设置一座进水前池；一座循环水 泵房，内设六台循环水泵。一期工程循环水泵房位于取水明渠末端，与进水明渠在前池约呈 90° 转角。 由于山东海阳核电厂1#、2#机组单机容量大，配置的循环水泵单泵流量达26.8m3/s ，设计选 用了清污效果较好、过流量较大的侧面进水鼓型滤网。为了验证引水明渠与进水前池的衔接是否 合理，了解弯道水流对进水前池和吸水室的影响，以及鼓型滤网侧面进水，中间出水的结构，是 否会导致水流易在吸水室内造成偏流、回流及漩涡等不良流态，从而产生有害的漩涡等，需要进 行物理模型试验研究。 根据试验目的，针对工程布置的特点，按重力相似准则设计正态物理模型，模型比尺为L=10 。 模型范围包括一期工程引水明渠段、循环水泵房及其前池部分（见图 1）。 图1 循环水泵房平面布置及模型范围图 由于本研究还牵涉到的涡流问题，考虑涡流流态的“缩尺效应” ，为安全起见，在进行涡流观 测时适当增大流速进行研究。根据日本机械工程师协会制定的水泵进水流道试验标准中提出“对于 模型整体流态应该按照佛汝德数相似准则设计和运行，对于表面涡流，模型流速应该采用几何比 尺的 0.2 次方，对于水内涡流，模型流速应该采用几何比尺的0 次方” 。 本试验的涡流观测模拟 56 0.2 2.2 条件:λ =λ , λ =λ 。 v L q L 2 方案优化试验及成果分析 本试验各方案的优化主要以水泵吸水室的流速分布均匀对称与否、有无表面带气核漩涡及固 壁漩涡来判别，同时兼顾吸水室其它部位流态和水泵吸水室流动是否平稳及尽量减小水头损失等 要求。 2.1 优化试验思路 由于某核电厂取水明渠底宽80m，前池宽为110.3m，循环水泵房采用潜没进水的方式，对比 其他类似工程虽取水量大，但明渠及前池内过水断面较大，前池平均流速约为0.24m/s ，水流由明 渠进入前池后仅在局部产生回流，对循环水泵房流道内的取水分配影响不太大。 因此试验的重点为流道内的整流工程方案优化，如在流道内布置工程措施不能满足设计对水 流流态的要求，则再研究前池的工程措施。为了对比各方案水流流态及流速分布，各方案试验均 在同一个流道进行，本次试验选择2#流道进行不同方案的整流措施的试验对比分析，提出推荐方 案；然后再对流道整流推荐方案进行各工况及不同潮位组合条件下的整体试验流态及流速的观测， 检验整流方案的合理性及能否满足设计要求。 2.2 流道方案对比分析 试验模拟厂家提供水泵外形尺寸和阻涡结构，并分别进行方案一、二、三、四、五的试验研 究。循环水泵房流道整流方案一（见各方案布置图2 ）缩短鼓型滤网至循泵流道后墙的距离5.575m， 鼓型滤网出口扩散段由设计的1.5m 增加至3.5m，扩散角由设计的45°改为23° ；方案二，在滤网 的出口扩散段设置三个与鼔网胸墙垂直的流线型导流墩，中墩两侧是两个对称侧向导流墩，导流 墩的顶高程位于鼔网胸墙底部，高程均为-7.70m，顺水流方向墩长3.0m，墩宽0.3m；方案三将方 案二的三个导流墩墩位进行调整，将导流墩移出胸墙底部，但导流墩的顶高程仍为-7.70m，顺水 流方向墩长3.0m，墩宽0.3m；方案四设置三个边长为1.0m 的正三角形墩，在流道中呈“ 品”字形 布置，导流墩顶高程依然为-7.70m；方案五将方案三中的导流墩，墩身增厚至0.5m，墩位保持不 变，