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淺析渦街氣體流量計的相關係統及結構與改進措施

點(diǎn)擊次(cì)數:1920 發布時間:2021-01-06 11:31:42
內(nèi)容摘要:本文介紹了某核電廠核島輔助廠房渦街氣體流量計(8SVA001BA) 的相關係統及(jí)結構,並對渦街氣體流量計(8SVA001BA)的所有來水和(hé)凝結水去(qù)處(chù)進行了(le)分析。通過分析計算總結出了渦街氣體流量計(8SVA001BA)頻繁(fán)補水的根(gēn)本原因,並提出相應的改進措施。渦街氣體流量計(8SVA001BA)補水是核島日常(cháng)工作(zuò)之一,有時約每天補(bǔ)一次,如果不及時補水電廠主控將常時出現8SVA002AA 報警,液位降(jiàng)低可導(dǎo)致 8KRT505MA 的取(qǔ)樣泵(8KRT501PO) 不可(kě)用,從而導致 8KRT505MA 不可用,8KRT505MA 用於監測(cè) SVA 係統冷凝水活動,以發現氣體分離裝(zhuāng)置和蒸發器的熱交換器泄露-屏障(zhàng)監測,所以渦街氣體(tǐ)流量(liàng)計(jì)(8SVA001BA)對(duì)核電廠(chǎng)的放射性監(jiān)測起著至關重要的作用。但(dàn)是為何補水次數如此頻(pín)繁,說法眾說紛紜,其中好多的一個說法就(jiù)是冷凝水通過冷凝(níng)水泵 (8SVA001/002PO)排至兩台機組的常規島凝汽器(qì)。由於凝汽器中是負壓,每次在排水泵(bèng)自動停(tíng)運之後會出現虹吸,將渦街氣體流量(liàng)計(8SVA001BA)中(zhōng)水吸入凝汽器,導致其液位持續下降。那(nà)虹吸是不(bú)是液(yè)位下降(jiàng)的真正(zhèng)原(yuán)因呢,本文將探討這個問題。
一(yī)、渦街氣體(tǐ)流量計(8SVA001BA)相關係統(tǒng)及結構
(一)係統(tǒng)組成
1. 凝結水回路。一台凝結水貯存箱 001BA 收(shōu)集(jí)從核輔助廠房的脫氣器和蒸發器來(lái)的凝結水;除鹽水(shuǐ)分配回路(lù),可進行貯存(cún)箱的地衣次充水和補(bǔ)水;放射性測量裝(zhuāng)置,它在貯存箱的凝結(jié)水入口處進行測量;溢流管通過核島疏水排氣係統(RPE)與廢液處理係統(tǒng)(TEU)的各樓層疏水箱相連接;兩台(tái)泵 001PO 和 002PO,並聯布置(一(yī)台泵運行,一(yī)台泵備用),它們將貯存箱 001BA 來的凝結水排入(rù) 3. 4 號機汽輪機廠房(fáng)內。
2. 放射性測量回路。放射性測(cè)量回路(測量(liàng)核輔助廠房內回收的凝結水的放射性)包括以下設備:一台(tái)輸送泵放射性監測係統 KRT501PO,它在箱體 SVA001BA 的入口處抽取凝結水樣,並將其送(sòng)到放射性測量裝置;一台熱交換器(qì)(由(yóu)RRI 回路供冷卻水)SVA001RF,它將凝結水樣冷卻(què)至(zhì) 40℃;一台放射性測量裝置 KRT505MA;一條與 REN 係統相連接的管道,引入(rù) SED 鹽水,保(bǎo)證回路(lù)衝洗;一台流量計 KRT501SD。
(二)係統布置。冷凝水箱(001BA):0M 廠房(fáng)(NB280)房間;冷(lěng)凝水泵(SVA001PO -002PO):0M 廠房(NB280)房間。
(三)渦街氣體流量計(8SVA001BA)凝結水來源。4 號機組 TEP 除(chú)氣塔/蒸發器(4TEP001DZ/EV)、3 號機(jī)組 TEP 除氣塔(tǎ)/蒸發器 3TEP001DZ/EV、TEU 蒸發器(8TEU001EV) 冷凝水;輔助蒸汽分配係統(8SVA) 供氣母管上的疏水器 263、272、277PU 疏水;來自輔助蒸汽(qì)分配係統(8SVA)供氣管線支線負荷前疏水器疏水;來自 8KRT505MA 取樣管線返回管線。
(四)渦街氣體流量計(8SVA001BA)凝結水去(qù)處。冷凝水泵 ( 8SVA001、002PO) 往凝汽器排水(shuǐ); 冷凝水(shuǐ)回(huí)水箱(8SVA001BA)底部(bù)疏水閥 220VL 閥門(mén)內漏;渦街氣體流(liú)量計(8SVA001BA)溢流管線跑水;渦街氣體流量(liàng)計(8SVA001BA)排氣管線跑水(shuǐ)。
二、渦街氣體流量計(8SVA001BA)液位降低的原因
由於來水支路比較多,對水位的上升下降(jiàng)判斷造成了一定的困難,但(dàn)從排水情況分析,不外乎以下四種原因。
(一)渦(wō)街(jiē)氣體流量(liàng)計(8SVA001BA)底部疏(shū)水閥 8SVA220VL關閉不嚴(yán)或內漏。如(rú)果 220VL 內漏(lòu),此閥門下遊溫度(dù)將和001BA 下部液體溫度差不多,由於 001BA 的溢(yì)流口與疏水閥下遊連接在一(yī)起,從管線出口觀察目前是一直有水流出,且為連續水流,但實際下遊出水溫度比較高,通過點溫儀發現高達 83 度左右,而溢流 220VL 上下遊溫度大約在 60 度左(zuǒ)右,同時閥(fá)門用 F 扳手無法再(zài)關(guān)緊,因此閥門內漏的可能很小,從(cóng)溢流口出水的概率比較大。
(二)渦街氣體流(liú)量計(8SVA001BA)溢流(liú)管線跑水。從上一個原因(yīn)可以判斷溢(yì)流(liú)管一直(zhí)有水流出,從現場的布(bù)置來看(kàn),從 KRT 打出來的水(shuǐ)進入溢(yì)流管的可能性還是很大的(de)。但從(cóng)點溫儀檢(jiǎn)查管道表麵的溫度發現溫度高達 83 度,如果是KRT 返回水,水溫應該很低,因為已經經過 RRI 水冷卻,同時從廠家提供的設備圖紙可以看出,這兩個口的水平距離相差(chà)約 175mm,因此從溢流管出來的水可能是蒸汽冷凝水。如果是蒸(zhēng)汽冷凝(níng)水,應該不會造成液位下降,理由是蒸汽來(lái)自外部。
(三)渦街氣體(tǐ)流量計(8SVA001BA)頂部排氣管線(xiàn)跑水。從現場的(de)管線出口觀察,一直有水不斷地流出,而(ér)且水流成連續線狀,可能(néng)是 001BA 不停地蒸發排氣,造成液(yè)位下降。渦街氣體流量計 001BA 水來自 4 號(hào)機組 TEP 除氣塔/蒸發器 ( 4TEP001DZ/EV )、3號機組TEP除氣塔/蒸發器3TEP001DZ/EV、TEU 蒸發器(qì)(8TEU001EV)冷凝水疏水溫度都是比較低的,經過設備冷卻水(shuǐ)係統(RRI)冷卻,而且這些設備一般都不運行。來自其它母管上的疏水(shuǐ)器的(de)疏水溫度比較(jiào)高,這些疏水從 001BA 頂部進入 001BA。通過(guò)點溫儀發現排氣管(guǎn)溫度達到 94 度。因此排氣管的連(lián)續水流好有(yǒu)可能的原(yuán)因是疏水器(qì)排氣溫度較高的蒸汽進入排氣管線後冷(lěng)凝成(chéng)液體,從而出現連續水流,但這個水理(lǐ)論上也不會造成001BA 液位下降。理由是(shì)蒸汽來自 001BA 外部,而不是001BA 內部液體產生。
(四) 渦街氣體流量計 (8SVA001BA) 中的冷凝水(shuǐ)通過(guò)8SVA001/002PO 排水管線將水排至(zhì) 3/4 號機的凝汽器(qì)。通過(guò)查找相關資料(liào)得出(chū),虹吸的三個條件依次(cì)是管內先裝滿液(yè)體;出水口比上容器的水麵必(bì)須低;管的好高點距上容器的水麵高度(dù)不得高於大氣壓支持的水柱高度。每次出現低低液位,必然(rán)排(pái)水泵啟動過,每次在排水泵自動停運之後是不是出現了虹吸呢,SVA001BA 處於(yú) 0m,而(ér)凝汽器(qì)在(zài) 0m 以下,雖然在排水管上設置(zhì)了倒(dǎo) U 型管,但倒(dǎo) U 型管的高度隻(zhī)有 9米[水封高 17m(從常規島(dǎo)負一樓起)到001BA 離地麵約 1 米-7m(0 米) =9m]左右,根據查找相關資料(liào),虹吸管好大真空高度一般不超過 8. 5m,那麽計算的這個 9m 由於計(jì)算出現的誤差性,剛好在(zài)破壞虹吸的臨界值附近,所以會不會發生虹吸還要通過具體計算來確定。
(五)驗證與(yǔ)分析四個原(yuán)因。為了驗(yàn)證原因四的(de)正確性,2016 年 11 月 9 日中班,001BA 出現低低水位報警後,現場開閥補水至 600mm 後(平時將水補到 600mm 消低報警後,約(yuē) 1小時後即出現 500mm 低低報警),經主控同意,關閉了凝結水泵(001、002PO)出口閥,同時將三廢各蒸發器和(hé)除氣塔的疏水氣動調節閥至手(shǒu)動關(guān)閉位置,從而好大(dà)限度減少來水量。經過約 6 小時的觀察,發現液位沒有下降(jiàng),反而升高到(dào)750mm。因此可(kě)以斷(duàn)定水從泵排水管線流走量非常大。渦街氣體流量計(8SVA001BA)容積為 6 立方,600mm 下降(jiàng)到 500mm,下降 100mm,約需要 1 小時,這個高度差(chà)不多處於(yú)罐子的中下處(chù),從已知的參數可以估算出 3m* 1m* 0. 1m 等於300L,也就是說一小時至(zhì)少跑了300L 水(忽略來水),從原因一加原因三觀察看出,明顯一小(xiǎo)時跑水量達不到 300L 這麽(me)大的量。那麽這會不會是虹(hóng)吸造成的(de)呢(ne),如果發生虹吸。

其中 p 1 代表 8SVA001BA 處大氣壓因罐子截麵麵積遠遠大於(yú)虹吸管截麵,所以 v 1 為(wéi)零,p 2 代表凝汽器壓力,這裏(lǐ)取7kpa,l 代(dài)表凝汽器與渦街氣體流(liú)量計(8SVA001BA)所處高度差,從現場實際布置目測大概是距離地麵 5m 左右(yòu),帶入公式,計算得出 v = 17m/s 左右,即使考慮管道流阻,取 v =2. 2m/s,帶(dài)入公式計算一小時罐子的流量得出 πr2vt =22m 3 ,(查閱相關管道布置(zhì)圖得知(zhī) r = 0. 03m,t = 3 600s)遠遠(yuǎn)大於(yú)3 00l,所以不可能是虹吸,那麽這 3 00l 水(shuǐ)到底去哪裏了呢。查閱資料得知,核電廠的凝汽器的(de)負壓(yā)值在 5. 39 ~11. 8kpa,該值對應的水飽和溫度(dù)範圍為 34 ~49℃之間,而(ér)排水管道中的(de)水溫應該在 50℃左右(通過水(shuǐ)箱外部點溫儀(yí)測量的溫度在(zài) 60℃ 左右)。所以 8SVA001/002PO 排放(fàng)到低液位停止之後,下遊管道內的水溫高於凝汽器負壓下的飽和水溫,會逐漸(jiàn)汽化,進入凝(níng)汽器,造成冷凝水回水箱(8SVA001BA)液位的緩慢(màn)下降。通過對比發現,冬天裏(lǐ)一周的報警次數都大於夏天裏一個月的報警次數,原因是夏天凝汽器的真空壓力明顯高於(yú)冬(dōng)天的凝汽器真空壓力,這就(jiù)造成了(le)管道裏夏天的飽和水溫度明顯高於冬天的飽和水溫度,也就(jiù)說明相同的溫(wēn)度來水,冬天更容(róng)易發生汽化(huà),所(suǒ)以液位下降也就更明顯。這個結果更加驗證了渦街氣(qì)體(tǐ)流量計(8SVA001BA)水位下降是由於管道內水(shuǐ)汽化的結果,而不是虹吸。
三、改進措施
通過上述計算得知造成液位(wèi)下降(jiàng)的真實原因(yīn)不是虹吸,沒有(yǒu)必要再增加 U 型管的高度來破壞虹(hóng)吸。為了防止液(yè)位降低,可以在(zài)凝結(jié)水泵(8SVA001/002PO)設置氣動隔(gé)離閥(fá),引入控製信號與凝結水泵(8SVA001/002PO),當任意一台凝結水泵啟動,閥門開,反之,當兩台凝結水泵都停運,閥門關閉,從(cóng)而(ér)有效阻止通過冷凝水泵下遊管線氣化造成冷凝水(shuǐ)箱液位降低。
四、結語
凝(níng)結水泵(8SVA001/002PO)排放到低液位(wèi)停止之(zhī)後,通過計(jì)算分析得出目前(qián)的 U 型管高度滿足破壞虹吸要求,不會(huì)發(fā)生虹吸,造成液位下降的真(zhēn)實原因是凝結水泵下遊管道內的水溫(wēn)高於凝汽(qì)器負壓下的飽和水溫,會逐漸汽化,進入凝汽器,造(zào)成渦街氣體(tǐ)流量計(jì)(8SVA001BA)液位的緩慢下降。

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