改進型壓水堆機組（簡稱CPR1000）的膜盒壓力表蒸汽轉換係統（簡稱STR）和電鍋爐係統（簡稱XCA）是膜盒壓力表蒸汽的生產者，生產出額定參數的飽和蒸汽提供給膜盒壓力表蒸汽分配係統（簡稱SVA）。在正常運行時SVA膜盒壓力表蒸汽壓力穩定，但是當膜盒壓力表蒸汽的生產者由XCA切換到STR（或STR切換到XCA），或者設備本身存在故障時，將導致產汽壓力不穩定。

為了確定SVA蒸汽壓力波動期間是否滿足下遊用戶的正常使用，需要確定膜盒壓力表蒸汽管道壓力允許波動的範圍。隻要壓力有波動期間控製在此範圍內可以保證用戶運行。

在後續理論計算中使用的物理符號的意義和單位的說明如下：

Qs為通過調節閥的蒸汽流量，kg/h；P1為調節閥前蒸汽壓力，MPa；KV為調節閥計算流量係數；CV為調節閥流量係數；K為1+0.0013Tsh，其中Tsh為蒸汽過熱溫度，℃（飽和蒸汽的K取1）；CV1為蒸汽壓力1.2MPa時SES202VV的CV值；CV2為蒸汽壓力1.2MPa時STR015VV的CV值；Qa1為正常流入SES的膜盒壓力表蒸汽流量，kg/s；Qb1為正常流入STR除氧器的膜盒壓力表蒸汽流量，kg/s；Qq為膜盒壓力表蒸汽凝結成水釋放的汽化潛熱量；Qn為凝結水降溫所釋放的熱量；Qq1為正常膜盒壓力表蒸汽向SES係統釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2為正常膜盒壓力表蒸汽向STR除氧器所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；C為水的比熱容，4.2×103J/（kg·℃）；m為水的質量；Δt為水下降溫度；Qn1為正常膜盒壓力表蒸汽凝結水溫度降低對SES釋放的熱量，kJ/s；Qn2為正常工況膜盒壓力表蒸汽凝結水溫度降低對STR除氧器所釋放的熱量，kJ/s；Q為膜盒壓力表蒸汽與用戶的總換熱量；QA為膜盒壓力表蒸汽凝結盛水所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qb為膜盒壓力表蒸汽凝結成水後溫度下降釋放的熱量，kJ/s；Qv1為蒸汽在0.45MPa下SES202VV的CV值；Qv2為蒸汽在0.45MPa下STR015VV的CV值；Qq1為蒸汽較低壓力下與SES換熱器釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2為蒸汽較低壓力下與STR除氧器釋放的汽化潛熱量，kJ/s。

 

1 膜盒壓力表蒸汽分配係統

根據用戶分布的不同，SVA可以分為常規島部分和核島部分，常規島部分膜盒壓力表蒸汽為參壓力1.2MPa，溫度188.8℃的飽和蒸汽；核島部分為壓力0.45MPa，溫度147.9℃的飽和蒸汽。其中核島膜盒壓力表蒸汽是由常規島膜盒壓力表蒸汽經過減壓閥降壓後得到，在兩部分管道上設置有壓力變送器測量進行壓力監測。

2 膜盒壓力表蒸汽壓力允許波動較大範圍

常規島部分膜盒壓力表蒸汽用戶包括除氧器係統（ADG），STR自身的除氧器，熱水分配係統（SES）換熱器，汽輪機軸封係統（CET），膜盒壓力表給水係統（ASG）的汽動泵。其中ADG和CET隻有在機組啟動前期用到膜盒壓力表蒸汽，在主蒸汽具備供應條件後轉為即轉為使用主蒸汽；ASG汽動泵也在設備定期試驗的時候使用膜盒壓力表蒸汽；隻有SES換熱器和STR除氧器作為長期用戶在運行時需要一直用到膜盒壓力表蒸汽；核島部分膜盒壓力表蒸汽用戶包括ASG儲水箱，三廢係統。這二者在機組功率運行後根據運行狀態不定期使用膜盒壓力表蒸汽，使用的蒸汽量和時間根據用戶需求而定，平時需要保持膜盒壓力表蒸汽連續穩定供應。

根據係統設計手冊，SVA管道設計較大壓力為1.4MPa，為保證設備安全管道壓力較大值不能超過1.4MPa；0.45MPa蒸汽是通過1.2MPa部分降壓後得到，為保證核島部分膜盒壓力表蒸汽的正常供應，1.2MPa的膜盒壓力表蒸汽壓力波動較小值不超過0.45MPa。即常規島膜盒壓力表蒸汽壓力波動的允許範圍為0.45～1.4MPa。

 

3 膜盒壓力表蒸汽壓力波動對常規島用戶的影響

根據以上描述，常規島膜盒壓力表蒸汽部分隻有SES換熱器和STR除氧器兩個長期用戶。二者通過調節閥SES-202VV，STR015VV來各自控製進入用戶的膜盒壓力表蒸汽量。當膜盒壓力表蒸汽壓力高時可以通過調節閥門的作用降低進汽壓力，壓力升高對用戶的影響不大。在此驗證，當常規島膜盒壓力表蒸汽壓力下降到較小值0.45MPa時，這兩個用戶是否能夠正常運行。

 

3.1正常壓力下常規島用戶與膜盒壓力表蒸汽的換熱量

在機組正常工況下，SES202VV、STR015VV運行數據如表1所示。

 

 

膜盒壓力表蒸汽在與用戶的換熱過程為首先由飽和蒸汽凝結成飽和水，釋放出汽化潛熱，飽和水在換熱器內與用戶繼續換熱而溫度下降飽和蒸汽通過調節閥的蒸汽流量公式：

 

 

經過查詢閥門設計手冊，對於調節閥SES202VV，STR015VV的正常運行時，CV1=3.3us，CV2=5.0us。

膜盒壓力表蒸汽的額定壓力為1.2MPa，將其帶入公式（1）、公式（2），可以得到正常工況下流入SES熱水生產係統和STR除氧器的膜盒壓力表蒸汽質量流量：Qa1=0.112kg/s，Qb1=0.171kg/s。

根據汽化潛熱的放熱量公式：

Qq=RQs（3）

式中：R為汽化潛熱，1.2MPa水蒸氣為1985.7kJ/kg。

得到膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器的汽化潛熱換熱量：Qq1=222.3kJ/s，Qq2=339.6kJ/s。

根據凝結水溫度下降的放熱量公式：

 

 

可得膜盒壓力表蒸汽與SES和STR的換熱量：Q1=258.94kJ/s，Q2=413kJ/s。3.20.45MPa下常規島用戶與膜盒壓力表蒸汽的換熱量當SVA常規島部分壓力下降到較小壓力0.45MPa時，假定此時兩個調節閥門達到較大開度80%，SES-202VV和STR015VV的額定較大開度為80%，可得=52.9us，=35.3us。

0.45MPa的飽和蒸汽溫度為147.9℃，汽化潛熱2120.9kJ/kg，代入公式（1）（2）（3），得到在膜盒壓力表蒸汽0.45MPa壓力時，膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器發生的汽化潛熱換熱量：=1438.7kJ/s，=914.8kJ/s。

膜盒壓力表蒸汽與用戶換熱器經過換熱後的較終凝結水溫度未知，不考慮凝結水溫度下降所釋放的熱量，可以看出＞Q1，＞Q2，即當SVA壓力為0.45MPa時，膜盒壓力表蒸汽與SES換熱器和STR除氧器的汽化潛熱的放熱量就大於正常運行期間二者的熱量需求。由此可見，常規島部分膜盒壓力表蒸汽部分管道在壓力下降到較小值0.45MPa時，也能夠滿足下遊SES和STR除氧器這兩個長期用戶的使用需求。

 

4 結束語

根據CPR1000核電機組SVA係統用戶運行需求和設計標準，膜盒壓力表蒸汽的壓力波動允許範圍是0.45～1.4MPa。文章經過理論驗證得出，當常規島部分膜盒壓力表蒸汽壓力在此區間波動時，也能夠滿足SES換熱器和STR除氧器這兩個長期用戶的正常運行，為現場采取緊急人工幹預的時機提供了參考。