ap1000凝汽器抽真空系统设备及运行性能浅析

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1、AP1000凝汽器抽真空系统设备及运行性能浅析摘要：降低汽轮机背压是核电厂提高循环热效率的重要手段之一，而维持汽轮机背压有两个有效途径：一是加强密封减少泄漏，二是维持凝汽器的抽真空能力。凝汽器抽真空系统用来抽出凝汽器里的空气和不凝性气体，建立并维持凝汽器里的真空，从而为汽轮机提供一个合适的背压。该文主要介绍了三代核电技术AP1OOO的凝汽器抽真空系统设备及运行方式，并简要分析了AP1OOO抽真空系统运行特性及其优缺点。关键词：真空泵快速启动保持运行真空度运行特性中图分类号：TM62文献标识码：A文章编号

2、：1674-098X(2015)04(b)-0047-03凝汽器真空由真空系统密封性、循环水流量、循环水温度、凝汽器传热管导热效率等因素决定。凝汽器侧真空泵组的出力大小虽然不是决定真空度的最主要因素，但如果凝汽器真空系统设计不合理，出力达不到设计要求，凝汽器内不凝结气体不能及时抽出，其真空就会下降，对汽轮机运行的经济性和安全性均会产生重大影响。1AP1000凝汽器抽真空系统结构AP1000凝汽器抽真空系统(CMS)由三套液环式真空泵组组成，每台真空泵组作为成套装置供货，包括一台液环式真空泵、气水分离器、

3、前置抽气器、密封水冷却器及相应的仪表、阀门和管线。如下图1所zjO1.1液环式真空泵AP1000核电站采用的是单级单作用式液环式真空泵，其结构如图2所示。叶轮偏心地置于由泵体组成的腔室中，当径向叶轮在部分充水的壳体中运转时，由于受离心力的作用，水被甩向四周，形成同心的水环，该水环被叶片等分成若干个小水室，小水室中的气体不会被扩展或压缩。然而当叶轮由A点转到B点时，两相邻叶片之间的容积是逐渐扩大的，这就产生了从A点开始的吸气过程，另一方面当叶轮由B点经C点转到A点时，叶片之间的容积逐渐变小，使原先吸入的

4、气体经压缩后排出。可见，液环式真空泵的工作可分成吸气、压缩、排气三个过程，并通过这三个过程连续不断地抽吸气体。1.2气水分离器从凝汽器抽出的不凝性气体夹带着一些真空泵中的工作介质（水），通过真空泵出口管道进入气水分离器。在气水分离器中，分离出来的气体一部分作为前置抽气器的工作介质，另一部分通过放射性监测后被排入大气。水被储存在气水分离器中，通过泵的自吸作用以及气水分离器与泵入口的压差，克服管道和密封水冷却器的阻力后连续补充至真空泵。1.3前置抽气器液环式真空泵在低真空范围内运转时，具有较高效率抽送气体的

5、能力。但是由于受到结构的限制特别是受工作液体饱和汽化压力的限制，使得液环式真空泵在凝汽器真空度较高时效率比较低。AP1000核电站采用真空泵加前置抽气器联合运行方式来实现并维持凝汽器的高真空运行。前置抽气器由喷嘴、混合室、喉管、扩散管等组成，采用气水分离器中分离出来的空气作为工作介质，不需要额外的蒸汽或压缩空气。工作介质通过喷嘴，将压力能转变为速度能，由于混合室中截面最小，因此空气流动速度v最大，根据伯努利方程，混合室中形成的压力p最小，当低于凝汽器背压时，凝汽器中的不凝性气体将被抽出，再通过扩散管将速

6、度能转变为压力能，并最终通过真空泵排入气水分离器中。1.4密封水冷却器液环式真空泵在运行时，为保持抽吸能力，其密封水必须保持一定的过冷度。假设真空泵密封水温度过高，由于泵入口处负压大，此区域便会产生严重汽化现象，对泵的抽吸能力及泵的结构均会产生负面影响。因此，真空泵的密封水补充必须经过一个冷却器，通过汽机厂房闭式冷却水系统(TCS)实现对来自气水分离器的密封补水的冷却，从而保证抽气效果。2系统运行原理2.1真空建立阶段凝汽器在建立真空的过程中，抽真空系统的运行分为“快速启动”和“保持运行”两个阶段。(1

7、)“快速启动”阶段。泵启动条件(即空气入口阀V611和前置抽气器动力空气入口阀V613关闭、前置抽气器旁路阀V612打开、气水分离器液位正常以及真空泵电机定子温度正常)满足后，操纵员在主控室启动该真空泵组。当第一台真空泉启动后，由于V611关闭，导致V611后的压力下降很快。当压力仪表幵关PS612?12KPa.a时，发出信号自动打开V611，并且在主控室画面上显示“P.U.ON”，表示该真空泵组已经正常运行。与此同时，操纵员以同样的方式启动另外两台真空泵组。由此可见，在凝汽器真空建立的初始阶段，前置抽

8、气器没有投入运行，利用液环式真空泵吸气量大的特点，将三台泵投入，在短时间内将凝汽器中的气体抽出，达到缩短机组启动过程抽真空的时间，称为“快速启动”阶段。(1)“保持运行”阶段随着凝汽器压力的降低，导致逆止阀V614下游压力表开关PS613的示数下降，当降到llkPa?a并且在操作画面上显示该真空泵组为“P.U?ON”时，系统发出信号将前置抽气器动力空气入口阀V613打开，旁路阀V612关闭，气水分离器中的气体在压差的作用下进入抽气器，作为动