核電廠(chǎng)主給水系統再循環(huán)閥設計布置試驗研究 | |||||||||||||||||||
來(lái)源:哲成閥門(mén) 作者:www.57k7.com 發(fā)布時(shí)間:2019-6-27 閱讀:次 | |||||||||||||||||||
0 引 言 再循環(huán)閥也稱(chēng)最小流量調節閥,安裝于主給水泵出口至除氧器的再循環(huán)管線(xiàn)上。主給水泵將水從除氧器里吸出送往二回路。當給水流量由于機組運行工況而低于最小值時(shí),將導致主給水泵內的介質(zhì)汽化而使設備無(wú)法工作,甚至損壞 本文主要研究再循環(huán)閥的設計布置對主給水泵異常啟動(dòng)的影響。 1 主給水系統問(wèn)題產(chǎn)生 主給水泵是核電廠(chǎng)二回路的心臟,是主給水系統的核心設備 主給水泵進(jìn)入設備單體調試階段,啟泵后泵組振動(dòng)值超標,泵體和電機對中偏移,彈性基礎臺板產(chǎn)生位移,水平度發(fā)生傾斜,且無(wú)法復位,上述現象隨著(zhù)啟動(dòng)次數的增加而逐漸惡化。經(jīng)檢查,再循環(huán)閥附近管道在系統啟動(dòng)瞬間能聽(tīng)到小幅清脆的爆破聲音,并觀(guān)察到再循環(huán)閥出現突然跳動(dòng)的情況。泵組啟動(dòng)時(shí)間為1.75 s,當啟動(dòng)完成進(jìn)入正常狀態(tài)后,上述瞬態(tài)現象消失,但泵組運行幾分鐘后因振動(dòng)超標而自動(dòng)停泵。
圖1 泵組檢測儀表布置 Fig.1 Survey Meter Arrange on Pump 圖2 泵出口檢測儀表布置 Fig.2 Survey Meter Arrange on Pmp Outlet 圖3 再循環(huán)閥檢測儀表布置 Fig.3 Survey Meter Arrange on Recirculation Valve 2 試驗檢測分析2.1 問(wèn)題根源分析及檢測方案為查找產(chǎn)生上述問(wèn)題的根源,沿主管線(xiàn)從泵出口到除氧器一路排查,發(fā)現在除氧器前的再循環(huán)管道上布置有3個(gè)閥門(mén),即電動(dòng)閘閥、再循環(huán)閥、手動(dòng)閘閥,該段管道在泵的啟動(dòng)瞬間有突然的、小幅跳動(dòng)現象,并伴有清脆的爆破聲音,之后趨于穩定。初步分析該管線(xiàn)高于除氧器,與除氧器的上部氣體空間相連,管道內存在空氣的可能性較大。以此推測在泵啟動(dòng)瞬間,管道內高壓水流沖擊空氣造成空氣壓縮而引起氣阻,氣阻被壓縮到極限導致爆破。 為驗證上述推斷,在泵、電機、臺板、泵出口管道、再循環(huán)管道等關(guān)鍵部位布置檢測儀表(圖1、圖2和圖3)。檢測參數有:振動(dòng)速度(測點(diǎn)1、2、3、4)、振動(dòng)加速度(測點(diǎn)1、2、3、4、12、13、14)、臺板位移(測點(diǎn)5、6)、出口管道動(dòng)態(tài)壓力和出口管道應變力(測點(diǎn)7、8、9、10、11)。 2.2 數據分析主給水泵出口管道的動(dòng)態(tài)壓力測點(diǎn)的壓力脈動(dòng)數據如圖4所示,在泵啟動(dòng)1.4 s時(shí),有個(gè)瞬間陡起的壓力脈沖,正常情況下該脈沖是不存在的,壓力應是平滑的爬升曲線(xiàn)。此壓力脈沖換算為受力約有400 kN,即表示有400 kN的力通過(guò)管道水流作用于泵上。泵組的基礎臺板也發(fā)生了位移(圖5),該位移在停泵后并未復位。 上述試驗證實(shí)在啟動(dòng)階段存在一個(gè)對泵異常大的沖擊力,將泵組基礎臺板推偏,并導致泵和電機不對中。多次啟動(dòng)后,該力一次次沖擊泵組,導致系統情況不斷惡化。 圖4 動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)圖 Fig.4 Dynamic Pressure Pulsation 圖5 臺板位移 Fig.5 Base Movement 從圖6顯示的再循環(huán)閥振動(dòng)加速度數據可以看出:在啟機過(guò)程中再循環(huán)閥受到2次瞬態(tài)沖擊,時(shí)間間隔1.4 s,第1次沖擊引起的振動(dòng)很小,振動(dòng)加速度峰值約為5 m/s2;第2次沖擊振動(dòng)較大,振動(dòng)加速度峰值約為140 m/s2。前后兩次的振動(dòng)加速度峰值相差28倍。相應時(shí)刻現場(chǎng)再循環(huán)閥附近也可聽(tīng)到2次明顯的聲音突變,第1次為撞擊聲,第2次為小幅清脆的爆破聲,與相應時(shí)刻的振動(dòng)信號特征相對應,也與泵出口管道的壓力脈沖時(shí)刻相吻合。因此可初步確認,該力就是再循環(huán)閥啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的水錘導致的。為了進(jìn)一步證實(shí)這一結論,接下來(lái)對再循環(huán)閥結構進(jìn)行分析,研究水錘產(chǎn)生的機理。 圖6 再循環(huán)閥振動(dòng)加速度 Fig.6 Acceleration of Recirculation Valve Vibration 3 再循環(huán)閥產(chǎn)生水錘機理研究3.1 閥門(mén)布置再循環(huán)閥所在的管線(xiàn)布置見(jiàn)圖7,該管道高于除氧器液位,且除氧器上部空間為氣體空間,因此該段管道應存在氣體。 圖7 再循環(huán)閥布置情況 Fig.7 Recirculation Valve Arrange 3.2 再循環(huán)閥內部結構 再循環(huán)閥為多級籠式結構 3.3 水封分析在相鄰2次啟泵間隔較短的情況下(約1 h內),緊接著(zhù)第2次啟泵時(shí),該瞬時(shí)爆破力卻沒(méi)有明顯出現。經(jīng)分析,第2次啟泵時(shí),由于調節閥的特殊結構,加之再循環(huán)管道末端浸沒(méi)于除氧器液位以下,管道內尚存有一段水體,來(lái)不及退去,暫時(shí)形成了水封。 表1 間隔時(shí)間較短的2次啟泵數據 導出到EXCEL Table1 Vibration Date of Two Start Pump
4 充水試驗為了再次驗證上述再循環(huán)閥的特殊結構和布置位置是導致水錘產(chǎn)生的根源,結合現場(chǎng)多次啟泵試驗情況,對再循環(huán)管道進(jìn)行了充水試驗,即從再循環(huán)管線(xiàn)的排氣閥處灌水,讓再循環(huán)閥處于被水淹沒(méi)的狀態(tài)下啟泵檢測。結果氣阻和水錘情況明顯緩解,但未完全消失,這是因為灌水后并不能保證再循環(huán)閥完全形成水封。 4.1 泵出口壓力脈動(dòng)圖8是充水前泵出口壓力脈動(dòng),在1.4 s時(shí)迅速爬升并發(fā)生爆破,爆破壓力峰值為7.6 MPa。隔天(確保水封退去)灌水后再啟泵,壓力脈動(dòng)在1.0 s時(shí)迅速上升并爆破,峰值為4.8 MPa(圖9)。2次啟泵對比,氣體壓縮時(shí)間由1.4 s變?yōu)?.0 s,同時(shí)爆破壓力由7.6 MPa降低至4.8 MPa。 圖8 充水前泵出口壓力脈動(dòng) Fig.8 Start Pump Pressure before Douche 圖9 充水后泵出口壓力脈動(dòng) Fig.9 Start Pump Pressure after Douche 4.2 再循環(huán)閥振動(dòng)灌水前閥門(mén)爆破瞬間引起的沖擊振動(dòng)加速度峰值約740 m/s2(圖10);隔天灌水后閥門(mén)振動(dòng)加速度峰值約為40 m/s2(圖11)。同時(shí),第2次聽(tīng)到的爆破聲也遠小于第1次啟泵。上述灌水試驗分析進(jìn)一步驗證了3.2節和3.3節推理的正確性,即再循環(huán)閥的籠式閥體結構和布置位置是產(chǎn)生水錘的根源。 圖10 再循環(huán)閥振動(dòng)加速度(充水前) Fig.10 Acceleration of Recirculation Valve Vibration before Douche 圖11 再循環(huán)閥振動(dòng)加速度(充水后) Fig.11 Acceleration of Recirculation Valve Vibration after Douche 5 優(yōu)化設計布置對再循環(huán)管閥的布置進(jìn)行優(yōu)化。將閥門(mén)布置于除氧器液位以下的管道中,確保每次啟泵時(shí)再循環(huán)閥內部閥腔處于被水淹沒(méi)的狀態(tài)。優(yōu)化布置后,經(jīng)啟泵驗證發(fā)現:再循環(huán)閥處的爆破聲沒(méi)有出現、水錘消失、壓力爬升曲線(xiàn)平穩、泵組臺板也沒(méi)產(chǎn)生位移。啟泵前后的泵出口壓力基本是一條平滑曲線(xiàn)(圖12)。 圖12 再循環(huán)閥優(yōu)化布置后壓力脈動(dòng)
Fig.12 Start Pump Pressure of Recirculation Valve after Improve 6 結 論通過(guò)理論分析和試驗研究再循環(huán)閥產(chǎn)生氣阻和水錘的機理,并進(jìn)行了優(yōu)化設計布置。結果表明,在高壓給水管道中布置再循環(huán)閥時(shí),應確保閥芯完全布置于浸沒(méi)水的管道中,切忌布置在有空氣的管段中,以防止產(chǎn)生破壞性水錘。 |
|||||||||||||||||||
本文Tag:調節閥、多級籠式、管道水錘、設計布置 | |||||||||||||||||||
本站推薦:
|
相關(guān)資訊:
|
溫州哲成自控是國內專(zhuān)業(yè)的調節閥(氣動(dòng)/電動(dòng))、控制閥、自力式調節閥、氣動(dòng)截止閥、波紋管調節閥、氣動(dòng)切斷閥專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家,歡迎新老客戶(hù)來(lái)電咨詢(xún)!
銷(xiāo)售熱線(xiàn):0577-67980928 傳真:0577-67980938 手機:18968997360 13736975604 郵箱:zczkvalve@163.com
廠(chǎng)址:浙江省溫州市永嘉縣五星工業(yè)區 國家工業(yè)和信息化部 備案/許可證編號為:浙ICP備14005643號 網(wǎng)站導航