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1、核电站常规岛系统水锤现象分析【摘要】 ：伴随着我国核电厂机组的逐步增加，人们对核安全重要性的关 注度普遍提升，因此保证机组在使用期限内正常平稳运作极为关键。核电站的常 规岛也与常规发电机组有一些相同之处。因为机器设备存在着缺陷或控制调节不 当等因素，在汽水混合的过程中会产生管道震动的现象，轻则机器设备毁坏，重 则机组停运，造成人员意外伤亡的风险。因此，本文对某核电站常规岛系统管道 中的水锤现象开展详细的剖析，分析常规水锤现象发生的原理，以避免水锤产生 或预防水锤的不良影响，最后指出了一些改进建议，以供参考。【关键词】 ：水锤现象；核电站常规岛；振动常规岛的很多蒸汽系统及管道，如凝结水系统、汽水
2、分离再热器疏水系统等 均发生过许多不同的水锤现象。由于支架设计和管道布局不科学，一些管道会发 生振动，这些水锤现象会毁坏管道和机器设备1。有一些管道振动和噪音极大， 严重甚至会引发多种毁灭性事件。按其发生的时间可分成两大类：第一类发生在 机组启动时；第二种发生在机组正常运转时。1 水锤的常见类型水锤现象发生的原因。一是当泵启动，水流对管道的冲击造成明显的水击。 当阀门忽然关闭时，液体会对阀门和管壁施压。在惯性作用下，流水工作压力快 速达最高值，这就是水力学中的“水锤效应”，也称正水锤。相反，泵停运，也 会造成水锤，即负水锤。二是汽水混合而造成蒸汽快速凝结产生水冲击性状况， 由于汽水混合造成的瞬
3、间工作压力可达正常的压力的几十倍乃至上千倍，工作压 强波动起伏明显，造成管道系统出现明显的震动或噪声，很有可能毁坏阀门连接 头，进而对管道导致较大的影响。本文主要探讨的是对于蒸汽与水并存时水锤的 产生。这类水锤现象具备瞬时压力大、延续时间长的特性，以形式分类有如下两 种：2.1. 冷水进入：主蒸汽管因辐射散热的原因形成冷凝水。管道内快速流动的 蒸汽推动冷凝水一起流动，表现为波浪纹，在管道内慢慢作用到一定水平，类似 强风造成的惊涛骇浪，冷凝水猛烈撞击弯管或阀门。2.2、蒸汽冷凝：当蒸汽流失热量后转换为冷凝水时，其体积会比蒸汽小 1000 倍左右，因此蒸汽一触碰到低温的水便会凝结，蒸汽的体积会立即
4、发生非常 大的转变，容积变小将会临时产生真空的情况。管道中的其他冷凝水会被吸进这 一真空空间，此状态下饱和温度会很低。凝结的水将再度汽化，往复式产生浪涌 不断撞击管道，继而形成了水锤。低温冷凝水在管路中与蒸汽混合是十分危险的，但此种情况在日常工作中又 十分普遍，例如冷凝水回收或相近的系统。这也是一种难以解决的水锤形式。特 别注意的是，它也出现于蒸汽配送管路和蒸汽机器设备中。以上提及的两大类型 水锤都会产生巨大的破坏，相对而言第二种发生的频率更高。2 常规岛发生的水锤现象及其预防措施在 CRP000 核电厂常规岛中，有许多个系统曾产生水锤，部分为冲击管线或 其支吊架。还有一部分是管线产生震动，造
5、成基座倒塌或阀门损坏，而水锤绝大 多数出现在发电机组启动过程中（蒸汽进入到冷态管线）。笔者以高压加热 AHP 系统的水锤为例开展剖析2。二H幷史核中-杠泪疙冲转井网期闊.ftT 咖I荃21 K I 育道扼型.汁折原因为；此时虽热除緘黑荚汽去反向流忍但60WE 汽抽逬頁谢賂阀开塩.BS善压力上淑2n e骑丙磁:降低从丽冋序开 碎.睜蛍他就 术丽波朝 魁熱Jk达列3Rnini, flltli TfHtij-i节箱卄 3UVL JF0,与蝕4m业旳水、F偕道出现非满水狀态的新癮况,此时 也卫KI:朮血低欣Tfcl I摆再.生口沦醴机的按汽酒过21121 进入旳2倍一 丽二回捋恨持热态痛环，磋RF的水
6、业淤应出抽咒温踐髙.奩汽木肢净 -汀几m. - ：uy（原文）3.2.工冕描述及水犍机，理正常去往除置器的箱水河勺科】.I吟在管隸曲満术択右咀当逆止 阀2C3VI.内润我者询方压差妥低吋.在机纸停适狀志下仝导垃皆道出 现:E槪水狀虽.启机井网吋竝住25m杯戌泄的托水平貸道出段韭摘水同曲2门1一用阀小严密.寻垃卩j 25m称咼处热嬴闵3见过起水, 風谑临水强沖曲颐立架，尿联了痂J 204VL, 吋功率I升辛 .Ir以后時602EIE切至正洋疵水2.1高压加热系统主要工作原理以高加602RE为例，其选用管壳式加温。通常情况下，602RE的液位由其正 常的疏水阀217VL所控制，003MN作为过程值
7、（整定值为Om）调整217VL的开度 以控制602RE的液位。在紧急状况下，由它的应急疏水阀218VL控制，004MN作 为全过程值（额定值为38mm）来调节阀门218VL以控制602RE的液位。2.2工况描述及水锤机理如图1所示，正常状态下疏水阀217VL至除氧器的管道是满水状态，但当逆 止阀203VL内部发生泄漏或前后压差较低时，若机组运行停止运行，管道将处于 非满水状态，25m标高的长水平管道在启动并网时将处于非满水状态。同时， 217VL调节阀不严密，导致热蒸汽在25m标高与过冷水相接触，造成水锤冲击， 振动损坏支架。此时采取204VL关闭，同时功率上升为30%Fp，将602RE切换到
8、 正常疏水状态3。图1此外，某个核 电机组在并网过程 中，203 VL-218 VL 中产生了位于4m标 高的管道震动4。剖析缘其故是：尽管此时的除氧器蒸汽没有反循环流通，但602RE蒸汽侧进汽进 汽阀打开，伴随着工作压力上升，203VL前后压力差减少，造成602RE液位波动。尽管未达到38mm，可是因为微分调节特性218VL的开启，4m处的水平管道出现 非满水状态的情况，这时602RE水位线较低，疏水口暴露。来源于汽轮机的蒸汽 通过202VV进到602RE，而二次回路维持热力循环。602RE的水侧温度高过抽汽 温度，蒸汽未产生冷凝。经过疏水口进到4m高的管道，此时与过冷水混合造成 了水锤冲击
9、。2.3、建议改进措施针对逆止阀203VL不紧或218VL内漏的情况，除以往需采用关闭204VL避免 除氧器蒸汽反方向流入 25m 水平管线产生水锤的方法外，还必须将该水平管道内 的水全面排出，以防止218VL因液位起伏频繁打开，造成4m水平管道汽水混合 形成新的水锤源。依据水锤基本原理和发电机组产生水锤的机理，笔者提出下列提议：(1)机 组启动时，为避免蒸汽湮灭引起管道容积急剧收缩，产生冲击波，需加强对易发 生水锤的除氧器和高压疏水管道的加强监控，确保主控监视液位稳定；(2)机 组停运时关于最终停运状态的选择，要考虑常规岛内设备汽水共存的位置，选择 合适的状态；管路中增加 SN 液位开关辅助
10、判断，或在启动前使用超声波液位计 进行监控。(3)正常运行阶段：当间歇排放的高温高压液体通过调节阀进入疏水 冷却罐时，建议改变水管线的位置，避免高温液体减压汽化引起罐内气体爆炸和 罐壁振动。此外，对于系统中的 U 形管，由于散热，水积聚在 U 形管中。当压力 波动时，U形截面底部的水平管出现汽液共存现象。建议在操作前隔离蒸汽源和 排放口。(4)设备启动或停止时，特别是阀门突然开启或关闭，给水泵启动或停 运时，需调整阀门的开启和关闭时间，增加阻尼器，避免水锤。(5)定期检查 汽象空间的逆止阀与喷嘴的封闭性，保证蒸汽不会反向泄露至长水平管道。3 结语根据上文对水锤现象的分析，期望提醒生产操作者和设
11、计师留意水锤现象的 原理和破坏性。为了更好地维护设备和技术人员的安全，务必仔细分析和反馈水 锤现象发生的问题，采用必要的防范措施和设计方案改动，保证发电机组设备的 可靠、平稳运行。【参考文献】 ：1 王刚,卢晓亮,左裕. 核电站常规岛给水泵液力耦合器转速控制系统自主 化控制方案的研究J.仪器仪表用户，2022,29(1):53-56.2 张倩，叶碧锋.常规岛疏水器管路焊缝缺陷研究分析J.中国科技成 果,2021,22(12):32-34.3 熊伟，娄改菊.巴基斯坦K-2/K-3核电项目常规岛设计管理实践及问题 研究J.产业与科技论坛,2021,20(12):37-39.4 李永鹏，郝亚辉，王栋，等. 常规岛厂房筏基大体积混凝土施工过程控制 分析J.安徽建筑,2021,28(12):61-62.
