核电厂高压安注泵水力特性对全流量试验的影响分析

肖书勇，章勇，孙庆，刘星

（中广核核电运营有限公司，广东 深圳 518124）

1 高压安注系统及RIS010试验简介

1.1 高压安注系统简介

如图1所示，高压安注系统主要由高压安注泵（#1/#2/#3，其中#1泵为A列，#2/#3泵为B列，三台泵并联布置）、换料水贮存箱、硼水注入罐、硼水注入缓冲罐、硼水注入罐再循环泵及其相应管道、阀门和仪表组成[1]。

1.2 RIS010试验简介

RIS010试验分为两部分，一般按照顺序执行：

①A部分：直接注入冷管段，分别启动3台泵，从换料水贮存箱取水，通过硼水注入管后，通往三个环路冷管段，如有任一泵不满足验收准则（后附图2虚线范围内），可通过#37/#38/#39阀门开度调节[2]。②B部分：同时注入冷管段和热管段，分别启动三台泵，从换料水贮存箱取水，同时通往三个环路冷管段和对应环路热管段；如有任一台泵不满足验收准则，可通过#43/#44（A列）或#45/#55（B列）阀门开度调节。

2 #3泵新旧芯包水力特性差异对试验结果的影响

2.1 #3泵新旧芯包水力特性差异

图1 高压安注系统功能路径示意图

某核电厂换料大修，为处理#3泵运行振动高，更换了该泵。因为厂家改型，新芯包首级叶轮口环直径由原来的120mm变为137mm，导致全流量时扬程接近设计标准（730～810m）上限，超出现场#1/#2/#3泵逾50m。由于新旧泵水力特性的差异，需估算新泵RIS010试验的结果，并确定是否满足要求。

2.2 对试验结果影响的定量计算

将离心泵Q-H特性曲线方程简化为：

其中，为关死点量程，将新泵两个已知点（Q、H）值代入（1）式中求得，a=-1.0139，b=-0.0413，H0=1,857.99[3]。

从换料水贮存箱液面到反应堆水池液面整个管路使用伯努利方程为：

图2 试验A部分验收曲线及#3泵试验结果

其中，kl为管阻系数，P1为换料水贮存箱液面压力，P2为反应堆水池液面压力，ΔH为两者高度差。根据上一轮大修试验数据，代入（2）式，分别求得试验A、B部分管阻系数，。

试验时，P1≈P2，由（1）（2）式得关于（ΔH，Q）的等式方程

根据（3）式求得试验A、B部分，在不同ΔH下的新泵流量QA，QB。上轮大修 ΔH=3.86，#3 泵试验 A 部分流量 143.5 m3/h，B部分流量135.7 m3/h；对新泵，ΔH=3.86时测算，试验A部分流量145.97m3/h，B部分流量138.42 m3/h。

根据测算结果，并对照验收准则：①试验A部分：新泵流量较旧泵变大，略微超过曲线A虚线范围；②试验B部分：新泵流量较旧泵变大，如冷热段比例不变或变化较小，试验结果在验收曲线范围内。

根据以上结论，制定试验干预方案：①试验A部分，调小冷管段入口阀门开度，预计调整流量为1～2m3/h；②上述调整后，执行试验B部分，#3泵结果预计在验收准则内；但上轮大修#2泵结果接近验收准则虚线，如超出，则需调整对应阀门开度；③通过上述计算，认为新泵可满足RIS010试验要求。

3 RIS010试验过程与结果

试验执行A部分，首先启动#3泵，其流量148m3/h，超出验收准则最大虚线，数次调小#37/#38/#39阀门开度，流量（145.5m3/h）仍超出。

其后，根据现场的流量计、变送器及采集板卡实际精度，均小于验收准则虚线的计算精度，根据（4）式对验收准则虚线校正

其中，ε1=0.706%，#403流量计精度；ε2=0.5%，流量变送器误差；ε3=0.25%，采集板卡精度；Qmax=60m3/h，流量计量程。

根据曲线 A，Q=145.5m3/h时，代入（4）式，可得ΔQ=2.1m3/h，较原虚线的误差值（3m3/h）变小。根据校正后曲线A（图2所示曲线），#3泵试验结果在验收准则内，试验结果满意。

执行试验B部分，#1/#2/#3泵试验结果均在验收准则范围，结果满意。

4 结语

高压安注泵首级叶轮换型，导致水力特性发生明显变化，对全流量试验造成显著影响。利用离心泵Q-H特性曲线方程、伯努利方程定量计算泵水力特性变化的影响，由于泵出厂的试验管路与电厂有差异，离心泵Q-H特性曲线方程进行了简化，测算结果与实际试验有一定差异，但仍为提前制定干预方案提供了重要参考。试验中，通过调整阀门，根据实际测量仪表精度对验收准则校正，最终新泵试验结果满意。

本文介绍了高压安注泵水力特性变化对全流量试验影响的定量计算，并提供了验收曲线的校正方法，对后续同类试验执行具有指导意义。