王萍，陳昭芳

（1.哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046；2.中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇三研究所，哈爾濱 150078）

0 引言

與火電汽輪機(jī)進(jìn)汽介質(zhì)為過熱蒸汽相比，核電汽輪機(jī)蒸汽的主要特點(diǎn)是：大量的流體介質(zhì)都是飽和蒸汽，汽、水混合物或是飽和水。因此設(shè)計(jì)核電汽輪機(jī)MSR系統(tǒng)時(shí)，必須考慮兩相流對(duì)管道、閥門等產(chǎn)生的影響，必須用雙向流動(dòng)的理論和實(shí)踐來設(shè)計(jì)疏水系統(tǒng)。

實(shí)踐證明，MSR疏水及排汽系統(tǒng)中的故障都與系統(tǒng)的選擇、估算和布置有關(guān)。為保證該系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)備有充分的了解?，F(xiàn)以某電站為例，進(jìn)行詳細(xì)的說明。

1 MSR加熱蒸汽管線

MSR采用兩級(jí)再熱方式，高壓缸抽汽作為第一級(jí)加熱蒸汽汽源，不需要調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，僅配置了逆止閥和有隔離作用的電動(dòng)閥。因此該管道的設(shè)計(jì)壓力取相應(yīng)抽汽點(diǎn)蒸汽壓力的1.1倍，最大工作溫度取相應(yīng)壓力下的飽和溫度。

來自核島的主蒸汽作為第二級(jí)加熱蒸汽汽源，設(shè)置了溫度控制閥組，分別為預(yù)熱閥、溫度控制閥、旁路閥，配置預(yù)熱閥的管線上應(yīng)設(shè)置孔板，以減少對(duì)管束的熱沖擊。該管道的最大工作壓力取自核島反應(yīng)堆蒸發(fā)器設(shè)計(jì)壓力的1.1倍，溫度為相應(yīng)壓力下的飽和溫度。

2 MSR疏水及掃汽系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MSR疏水系統(tǒng)分為殼體疏水箱、低壓再熱器疏水箱和高壓再熱器疏水箱，分別有自己獨(dú)立的汽平衡管，以保證疏水通暢。為得到正常的水位控制，疏水箱在正常液位時(shí)的水量能停留大概30s左右。當(dāng)一級(jí)再熱器停運(yùn)時(shí)，如果二級(jí)再熱器恢復(fù)正常運(yùn)行，二級(jí)再熱器疏水量約為正常疏水量的2倍，因此設(shè)計(jì)疏水箱時(shí)，其容量按最大熱平衡疏水量的2倍選取。

每臺(tái)疏水箱分別設(shè)有正常和緊急疏水管路。從疏水箱至加熱器或冷凝器的疏水管道，其流速取1～1.2 m/s。管路上設(shè)置的常位和高位控制閥分別與疏水箱上設(shè)置的液位變送器聯(lián)鎖。正常運(yùn)行時(shí)，疏水排至加熱器；液位升高時(shí)，高位控制閥打開，排至冷凝器，直至疏水箱高液位回落至正常液位后，高位控制閥關(guān)閉。二者的容量均按最大計(jì)算疏水量進(jìn)行計(jì)算，也就是按照閥全開時(shí)通過130%的流量進(jìn)行計(jì)算，因此均能滿足運(yùn)行要求。閥門均設(shè)有閥位反饋裝置。常位控制閥在三失狀態(tài)（失氣、失電、故障）設(shè)為失效關(guān)，高位控制閥在三失狀態(tài)（失氣、失電、故障）設(shè)為失效開。要注意的是：如果一只閥失靈而開啟，則含有高速彈狀水的蒸汽就可能通過疏水管道被送到附近的冷凝器，在設(shè)計(jì)接管時(shí)要考慮上述可能性。

為避免控制閥進(jìn)口出現(xiàn)兩相流，閥門布置時(shí)必須先豎直向下，再水平布置，使增大的靜壓頭足以克服沿途管道的損失。鑒于閥后兩相流引起的管道振動(dòng)、噪音、對(duì)管道的沖蝕，建議閥后管道選用不銹鋼材料。

給水加熱器和疏水箱間的逆止閥的功能，是用來阻止流體從加熱器反流到疏水箱。在機(jī)組解列或甩負(fù)荷時(shí)，能最大限度地減小逆向閃蒸。由于疏水為飽和水，且與加熱器壓力的壓差不大，因此該系統(tǒng)中所有逆止閥的運(yùn)行條件都是極為苛刻的，因而也易失效。應(yīng)設(shè)置限位開關(guān)或加裝電磁閥。

MSR再熱器管子冷凝水的過冷會(huì)導(dǎo)致出口段的管子和焊縫開裂，引起運(yùn)行故障，影響換熱效率，因此要用掃汽將冷凝水充分排出，以降低過冷度。在管束處設(shè)置蒸汽和疏水溫度測點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)排汽管路上的Y型閥的開度，使得蒸汽溫度和疏水溫度近似相等，保證疏水被充分排出。

3 疏水泵設(shè)計(jì)及保護(hù)

疏水泵采用單級(jí)、單吸、臥式離心泵，由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)泵進(jìn)口側(cè)設(shè)備的靜壓（疏水箱）及管線系統(tǒng)的壓力降，計(jì)算出進(jìn)口側(cè)介質(zhì)的壓力，也就是吸入壓力；根據(jù)泵出口側(cè)設(shè)備（除氧器）的靜壓及管線系統(tǒng)的最大壓力降，求出出口側(cè)介質(zhì)的壓力，即輸出壓力。進(jìn)、出口側(cè)介質(zhì)的壓力差即為泵所需的壓頭。在計(jì)算時(shí)，疏水箱的液位應(yīng)取低—低液位。為避免泵進(jìn)口流體出現(xiàn)兩相流，因此要求系統(tǒng)有效氣蝕裕量與裝置必需氣蝕裕量之比不小于1.8。同時(shí)在疏水泵的出口設(shè)置了最小流量控制閥，當(dāng)泵的出口流量小于其額定流量的25%時(shí)，該控制閥始終處于開啟狀態(tài)；當(dāng)大于額定流量的25%時(shí)，該控制閥關(guān)閉，以保護(hù)疏水泵，防止溫度過高引起泵跳閘。

4 升溫控制及運(yùn)行要求

在汽輪機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，為避免低壓缸進(jìn)汽溫升過快，防止低壓缸熱變形，需要通過調(diào)節(jié)二級(jí)加熱蒸汽溫度控制閥開度，調(diào)整二級(jí)加熱蒸汽量，使低壓缸進(jìn)汽溫升控制在14℃/15min。我們把整個(gè)控制低壓進(jìn)汽溫度溫升至額定溫度的過程稱為RTC（再熱溫度控制）過程。

實(shí)際運(yùn)行過程中，允許任意一側(cè)的低壓再熱器管束退出運(yùn)行。但兩側(cè)的高壓再熱器必須同時(shí)退出運(yùn)行，否則會(huì)引起低壓缸進(jìn)汽溫度差異過大，不利于汽輪機(jī)組安全運(yùn)行。

5 結(jié)語

設(shè)計(jì)一個(gè)能夠安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的MSR疏水及排汽系統(tǒng)，是防止低壓缸進(jìn)水、提高汽輪發(fā)電機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的重要前提，是核電汽輪機(jī)組重要的組成部分。因此，要定期、系統(tǒng)地對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行維修。在運(yùn)行初期，要半年維修疏水系統(tǒng)一次。之后，維修周期取決于相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但至少每年要檢修一次。

［1］電力工業(yè)部東北電力設(shè)計(jì)院.DL/T5054一1996火力發(fā)電廠汽水管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］.北京：中國電力出版社，1997.

［2］魏先英，高樹強(qiáng).核電汽輪機(jī)汽水分離再熱器（MSR）疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹［J］.熱力透平，1986（1）：47-51.