喉部取压喷嘴在核电厂主给水系统中的应用

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1、780化工自动化及仪表第41卷喉部取压喷嘴在核电厂主给水系统中的应用奚玮君陆祖祥(上海核工程研究设计院,上海200233)摘要主给水流量是核电厂的关键参数,对测量仪表提出了非常高的要求,通过对这些测量要求进行分析,提出采用ASME喉部取压喷嘴用于主给水流量测量。为保证其测量性能,对该装置进行了实流标定试验,并对试验数据进行分析。关键词主给水流量测量喉部取压喷嘴流出系数实流标定中图分类号TH814文献标识码B文章编号1000-3932(2014)07-0780-06恰希玛核电厂工程2号机组(C-2)项目是我位为主测量信号

2、、蒸汽流量和主给水流量为补偿国自主设计出口到巴基斯坦的第二座300MW压信号的三冲量控制方式控制主给水调节阀。水堆核电厂。主给水流量测量装置是核电厂中性一般电站中,主给水流量测量采用节流装置能要求和重要程度最高的仪表之一。在设计选型来实现。在实际使用过程中,由于节流装置过流过程中,查阅大量国内外已建成核电厂的主给水面积的变化,会产生较大的压力损耗;同时所输送[1]流量测量方式的资料,结合笔者所在单位自主设的介质也不可避免地对其造成冲蚀磨损,但节计的秦山I期和C-1的工程经验,分析其中的利流装置具有测量介质适应性强、耐高

3、温高压、标准弊。此外在国产化的前提下,充分调研目前国内化程度最高及可以免实流标定等优点,在流量测流量仪表的制造能力和流量试验台架的标定能量中占据统治地位。力,最终确定采用低β值的喉部取压喷嘴测量主2主给水节流装置的选用条件给水流量。节流装置的使用受管径大小、所允许的压损、①1核电厂主给水系统介绍直管段长度及介质的雷诺数等条件的限制,选用核电厂主给水系统的主要功能是为蒸汽发生合适的节流装置需综合考虑各种制约因素。由于器供水。蒸汽发生器的给水是由给水流量控制阀主给水系统中介质温度较高,压力较大,流量也比进行调节的,它将蒸汽

4、发生器二次侧的水位维持较大,而且主给水流量的测量精度直接影响核电在一个参照值内,这个参照值是汽轮机负荷的函厂运行的安全性和经济性,因此测量核电站主给数。在电站零功率、热停堆、正常启动和停堆工况水流量对节流装置的要求更为特殊和苛刻。下,蒸汽发生器的水位是由电站启停给水系统调2.1雷诺数的限制节的。雷诺数表征流体流动特性,从雷诺数的大小主给水每条管线为一台蒸汽发生器供水,主可以判断出流体的流动状态。对于选定的节流装要的设备包括一台(或两台)测量给水流量的节置,如果在各种工况下流体的雷诺数范围内流出流装置、一台主给水流量调节

5、阀以及隔离阀等部系数近似不变或变化很小,该节流装置才能用于件。其中主给水调节阀为气动控制阀,它适用于测量。因此流体的雷诺数是选取节流装置的先决0%~100%额定功率的工况下运行。主给水系统[2,3]条件。不可压缩流体流量方程式为:的正常运行对应于发电机与电网相连时电厂机组Cqm=A02ρ1Δp(1)运行功率在额定功率15%以上。在此功率范围41-β内反应堆功率与汽轮机负荷需求相平衡。主给水流量控制系统投自动,并且采用蒸汽发生器的液①收稿日期:2014-06-06(修改稿)第7期奚玮君等.喉部取压喷嘴在核电厂主给水系统中

6、的应用781式中A0———节流件喉部开孔面积;Wfw———给水流量。C———流出系数;qm———质量流量;Δp———差压值;β———直径比d/D;ρ1———流体工作状态下的密度。式(1)是从伯努利方程和连续性方程推导出来的,由式(1)可见,不可压缩流体的流量是关于C、d、ρ1、Δp、β这5个参数的函数,其中d、ρ1、Δp、β为实测量,若能保证流出系数C不变或近似不图1蒸汽发生器热平衡示意图变,则流量与差压就能形成一一对应的函数关系。在一定的安装条件下对于给定的节流装置,C值实际工程中给水质量流量测量通常比蒸汽流仅与雷诺

7、数有关,因此雷诺数是选取节流装置的量测量更精确,并且在长期运行条件下,这两个流关键。量与排污水流量形成平衡。排污水和其他热量损2.2测量精度的限制失在热功率计算时仅作为很小的修正项,而且蒸出于安全考虑,核电站设计中必须要考虑所汽和给水的比焓相对来说是比较准确的,因此热有影响因素,包括仪表测量误差、随机误差及系统功率的计算结果的不确定度主要取决于给水流量[5]误差等引入的测量不确定度。以AP1000依托项测量的不确定度。以法国电力公司(EdF)给出目设计为例,对于压水反应堆堆芯热功率,西屋公的计算分析结果为例,热功率的不

8、确定度有[6]司采用热平衡法进行测量。压水堆存在两个循环83.18%是由给水流量测量的不确定度造成的,水回路:一回路工作介质(反应堆冷却剂)吸收反因此,提高给水流量测量的准确度对于获得准确的热功率计算值非常重要。应堆释热,并通过蒸汽发生器把热量传给二回路[7,8]根据美国核管会导则RG1.49的规定,的水;二回路的水吸收热量并经处

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1、780化工自动化及仪表第41卷喉部取压喷嘴在核电厂主给水系统中的应用奚玮君陆祖祥(上海核工程研究设计院,上海200233)摘要主给水流量是核电厂的关键参数,对测量仪表提出了非常高的要求,通过对这些测量要求进行分析,提出采用ASME喉部取压喷嘴用于主给水流量测量。为保证其测量性能,对该装置进行了实流标定试验,并对试验数据进行分析。关键词主给水流量测量喉部取压喷嘴流出系数实流标定中图分类号TH814文献标识码B文章编号1000-3932(2014)07-0780-06恰希玛核电厂工程2号机组(C-2)项目是我位为主测量信号

2、、蒸汽流量和主给水流量为补偿国自主设计出口到巴基斯坦的第二座300MW压信号的三冲量控制方式控制主给水调节阀。水堆核电厂。主给水流量测量装置是核电厂中性一般电站中,主给水流量测量采用节流装置能要求和重要程度最高的仪表之一。在设计选型来实现。在实际使用过程中,由于节流装置过流过程中,查阅大量国内外已建成核电厂的主给水面积的变化,会产生较大的压力损耗;同时所输送[1]流量测量方式的资料,结合笔者所在单位自主设的介质也不可避免地对其造成冲蚀磨损,但节计的秦山I期和C-1的工程经验,分析其中的利流装置具有测量介质适应性强、耐高

3、温高压、标准弊。此外在国产化的前提下,充分调研目前国内化程度最高及可以免实流标定等优点,在流量测流量仪表的制造能力和流量试验台架的标定能量中占据统治地位。力,最终确定采用低β值的喉部取压喷嘴测量主2主给水节流装置的选用条件给水流量。节流装置的使用受管径大小、所允许的压损、①1核电厂主给水系统介绍直管段长度及介质的雷诺数等条件的限制,选用核电厂主给水系统的主要功能是为蒸汽发生合适的节流装置需综合考虑各种制约因素。由于器供水。蒸汽发生器的给水是由给水流量控制阀主给水系统中介质温度较高,压力较大,流量也比进行调节的,它将蒸汽

4、发生器二次侧的水位维持较大,而且主给水流量的测量精度直接影响核电在一个参照值内,这个参照值是汽轮机负荷的函厂运行的安全性和经济性,因此测量核电站主给数。在电站零功率、热停堆、正常启动和停堆工况水流量对节流装置的要求更为特殊和苛刻。下,蒸汽发生器的水位是由电站启停给水系统调2.1雷诺数的限制节的。雷诺数表征流体流动特性,从雷诺数的大小主给水每条管线为一台蒸汽发生器供水,主可以判断出流体的流动状态。对于选定的节流装要的设备包括一台(或两台)测量给水流量的节置,如果在各种工况下流体的雷诺数范围内流出流装置、一台主给水流量调节

5、阀以及隔离阀等部系数近似不变或变化很小,该节流装置才能用于件。其中主给水调节阀为气动控制阀,它适用于测量。因此流体的雷诺数是选取节流装置的先决0%~100%额定功率的工况下运行。主给水系统[2,3]条件。不可压缩流体流量方程式为:的正常运行对应于发电机与电网相连时电厂机组Cqm=A02ρ1Δp(1)运行功率在额定功率15%以上。在此功率范围41-β内反应堆功率与汽轮机负荷需求相平衡。主给水流量控制系统投自动,并且采用蒸汽发生器的液①收稿日期:2014-06-06(修改稿)第7期奚玮君等.喉部取压喷嘴在核电厂主给水系统中

6、的应用781式中A0———节流件喉部开孔面积;Wfw———给水流量。C———流出系数;qm———质量流量;Δp———差压值;β———直径比d/D;ρ1———流体工作状态下的密度。式(1)是从伯努利方程和连续性方程推导出来的,由式(1)可见,不可压缩流体的流量是关于C、d、ρ1、Δp、β这5个参数的函数,其中d、ρ1、Δp、β为实测量,若能保证流出系数C不变或近似不图1蒸汽发生器热平衡示意图变,则流量与差压就能形成一一对应的函数关系。在一定的安装条件下对于给定的节流装置,C值实际工程中给水质量流量测量通常比蒸汽流仅与雷诺

7、数有关,因此雷诺数是选取节流装置的量测量更精确,并且在长期运行条件下,这两个流关键。量与排污水流量形成平衡。排污水和其他热量损2.2测量精度的限制失在热功率计算时仅作为很小的修正项,而且蒸出于安全考虑,核电站设计中必须要考虑所汽和给水的比焓相对来说是比较准确的,因此热有影响因素,包括仪表测量误差、随机误差及系统功率的计算结果的不确定度主要取决于给水流量[5]误差等引入的测量不确定度。以AP1000依托项测量的不确定度。以法国电力公司(EdF)给出目设计为例,对于压水反应堆堆芯热功率,西屋公的计算分析结果为例,热功率的不

8、确定度有[6]司采用热平衡法进行测量。压水堆存在两个循环83.18%是由给水流量测量的不确定度造成的,水回路:一回路工作介质(反应堆冷却剂)吸收反因此,提高给水流量测量的准确度对于获得准确的热功率计算值非常重要。应堆释热,并通过蒸汽发生器把热量传给二回路[7,8]根据美国核管会导则RG1.49的规定,的水;二回路的水吸收热量并经处

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