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主蒸汽流量測量方案及冷凝罐支架改造方案

蒸汽發生器是核電站連線一回路與二回路的熱交換裝置◕│☁,保持蒸汽發生器正常執行是保證整個核電站正常執行中不可或缺的一環◕│☁,故對其一些重要引數的測量便顯得尤為重要☁✘•·↟。根據核電站執行要求◕│☁,蒸汽發生器的水位··✘₪▩、蒸汽流量··✘₪▩、給水和蒸汽壓力都需要進行測量◕│☁,並應用於反應堆的保護☁✘•·↟。
蒸汽發生器的蒸汽流量透過主蒸汽系統(VVP系統)進行測量☁✘•·↟。對於蒸汽發生器的蒸汽流量Qv◕│☁,用差壓變送器測量蒸汽發生器上封頭和位於限流器下游蒸汽管道兩測點之間的壓差△P◕│☁,並考慮蒸氣密度的變化◕│☁,由蒸汽壓力測量值進行修正後得出☁✘•·↟。
1··✘₪▩、主蒸汽流量測量方案及問題的提出
根據核電站主蒸汽系統的工藝流程和要求◕│☁,每臺蒸汽發生器設定兩臺蒸汽流量變送器◕│☁,用於蒸汽發生器蒸汽流量的測量◕│☁,對應儀表如表1所示☁✘•·↟。
主蒸汽流量測量方案如圖1所示◕│☁,儀表的高壓側引自蒸汽發生器液位測量儀表◕│☁,與其共用高壓側測點◕│☁,低壓側引自主蒸汽管道◕│☁,由於測量介質為高溫高壓的主蒸汽◕│☁,所以在儀表的高低壓側均設有冷凝罐(高壓側屬於液位測量儀表)◕│☁,冷凝罐的主要作用是將來自主蒸汽管道的高溫主蒸汽進行降溫◕│☁,並在電站執行過程中◕│☁,液位高度保持恆定◕│☁,從而使流量計高低壓側的壓力測量值與主蒸汽壓力值保持固定的差值◕│☁,從而能夠透過流量計的數值得出主蒸汽流量的數值☁✘•·↟。
在原有設計方案中◕│☁,冷凝罐的頂部設定有對空管◕│☁,對空管採用堵頭封堵◕│☁,在儀表執行前需要透過對空管向冷凝罐進行補水◕│☁,使冷凝罐至儀表間的管道中充滿水◕│☁,執行過程中則不需要在進行補水☁✘•·↟。
在核電站投入執行後◕│☁,執行人員提出在電站熱態檢修期間◕│☁,堵頭由於熱脹冷縮脹緊在對空管中◕│☁,致使冷凝罐內部壓力無處釋放◕│☁,如果敲擊堵頭容易導致堵頭飛出傷人◕│☁,還有可能落入換料水池中☁✘•·↟。存在安全隱患◕│☁,提出設計改進☁✘•·↟。
2··✘₪▩、改造方案的提出和最佳化
透過工程設計人員和執行人員的溝通◕│☁,提出在冷凝罐對空管增加截止閥◕│☁,用於在檢修期間冷凝罐內高溫蒸汽的排出☁✘•·↟。
根據儀表及儀表管道的等級要求◕│☁,新增截止閥的型號為1VL22◕│☁,3/8”ODx 3/8”OD SWAGE 1500LB波紋管密封儀表閥◕│☁,材質為316L不鏽鋼◕│☁,安全等級為2◕│☁,RCCM-2級◕│☁,抗震等級為1I◕│☁,質保等級為Q1☁✘•·↟。
初步方案為在冷凝罐對空管上直接安裝截止閥◕│☁,設計人員經過力學分析後認為由於新增閥門重量(1.5KG)較大◕│☁,地震情況下對儀表管的影響較大◕│☁,無法滿足抗震要求◕│☁,提出改進案☁✘•·↟。
改進方案為在初步方案的基礎上◕│☁,依託現有冷凝罐支架◕│☁,增加閥門支撐◕│☁,減少閥門對儀表管的影響☁✘•·↟。設計人員據此進行了相應的支撐設計並進行了力學分析◕│☁,但是仍無法透過抗震計算◕│☁,閥門的加速度無法滿足核電站的抗震要求☁✘•·↟。
針對新增閥門加速度偏大的問題◕│☁,分析認為主要有兩個原因╃╃☁:
1)新增閥門重量較大◕│☁,且重心偏移量較大◕│☁,對加速度的計算產生了影響☁✘•·↟。
2)由於冷凝罐支架生根於主蒸汽管道◕│☁,地震條件下◕│☁,主蒸汽管道本身加速度較大◕│☁,冷凝罐支架及新增支架的加速度就在此基礎上增加很多◕│☁,超出了核電站的要求☁✘•·↟。
經過對冷凝罐現場佈置情況的瞭解後◕│☁,設計人員最終提出將新增加截止閥安裝於冷凝罐附近的結構牆體上◕│☁,設計單獨的支架◕│☁,延長對空管至截止閥☁✘•·↟。經過力學分析◕│☁,此方案能夠滿足抗震要求☁✘•·↟。
3··✘₪▩、冷凝罐對空管改造方案
新增截止閥根據冷凝罐現場佈置情況就近安裝在結構牆體上◕│☁,由於需要滿足抗震要求◕│☁,對空管需要採取增加膨脹彎的形式◕│☁,以增加抗震效能◕│☁,如圖2所示(以1XXP001MD為例)☁✘•·↟。
圖2中◕│☁,3為新增截止閥◕│☁,由於新增截止閥及冷凝罐均自帶一段3/8”OD 的儀表管◕│☁,因此需要採用管接頭(編號2)與新增管道連線☁✘•·↟。
對空管末端仍採用堵頭進行封堵☁✘•·↟。
根據測量介質要求◕│☁,對空管保持至少2%的坡度◕│☁,對空管各直管段的長度均透過力學計算分析得出☁✘•·↟。對空管及截止閥上相應的標識CB/BV為支架的約束形式☁✘•·↟。
不同儀表的冷凝罐對空管根據現場佈置情況和對應主蒸汽管道的地震條件下的加速度情況的不同在上述方案的基礎上進行了相應的調整☁✘•·↟。
4··✘₪▩、支架改造方案
根據改造後對空管對支架的要求◕│☁,對空管膨脹彎部分的需在原冷凝罐支架的基礎上增加◕│☁,其他支架則需單獨設定◕│☁,生根於結構牆體上☁✘•·↟。
冷凝罐及對空管支架改進方案如圖3所示☁✘•·↟。
圖3中雲線部分為新增支架◕│☁,用於對空管的支撐☁✘•·↟。原冷凝罐支架主要用於冷凝罐及原儀表管的支撐◕│☁,新增支架對原支架未作修改◕│☁,僅根據對空管的需要◕│☁,在原支架橫向支架的基礎上◕│☁,採用槽鋼增加了對空管的兩個支撐點◕│☁,對於不同的支撐點約束要求◕│☁,採取了不同的支撐點設計方案◕│☁,如表2所示☁✘•·↟。
截止閥1VL22原安裝支架能夠滿足抗震要求◕│☁,無需進行設計改進☁✘•·↟。
本文針對核電站蒸汽發生器蒸汽流量計量儀表在執行及檢修過程中遇到的冷凝罐排氣問題◕│☁,提出了在對空管增加截止閥的改進方案◕│☁,並進行了進一步的分析和改進◕│☁,最終確定了改進方案◕│☁,並透過抗震計算驗證了改進方案的可行性◕│☁,對後續新建核電站相關設計具有一定的指導意義☁✘•·↟。
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