核电站循环水系统的设计优化分析

赵准

摘要：核電站循环水系统设计优化对于核电站工作运行有非常重要的影响，关系到核电站的工作运行效率，在当前核电站建设过程中，针对循环水系统进行设计，也能够提升核电站的水系统工作效率。本文针对核电站循环水系统进行分析研究，重要阐述了核电站循环水系统的设计功能以及运作原理，并对核电站循环水系统的设计优化需求以设计要点进行了总结，以某核电站循环水系统设计优化为例阐述了循环水系统的工作运设计优化措施。

关键词：核电站 循环水系统 设计优化 电力生产

Design Optimization Analysis of Circulating Water System in Nuclear Power Plant

ZHAO Zhun

（CNNC Guodian Zhangzhou Energy Co.， Ltd.， Zhangzhou， Fujian Province， 363300 China）

Abstract：The design optimization of circulating water system of nuclear power station has a very important impact on the operation of nuclear power station， which is related to the operation efficiency of nuclear power station. In the current construction process of nuclear power station， the design of circulating water system can also improve the work efficiency of water system of nuclear power station. This paper analyzes and studies the circulating water system of nuclear power plant， mainly expounds the design function and operation principle of the circulating water system of nuclear power plant， summarizes the design optimization requirements of the circulating water system of nuclear power plant， and takes the design optimization of the circulating water system of a nuclear power plant as an example to elaborate the optimization measures of the working operation design of the circulating water system.

Key Words; Nuclear power plant; Circulating water system; Design optimization; Electricity production

电力资源是当前我国工业生产中使用的重要资源，对于我国工业生产和居民生活使用都有非常重要的意义，而核电站发电是我国电力能源生产的主要要素之一，对于我国电力能源生产也有非常重要的作用。核电站进行电力生产，其循环水系统是非常重要的组织结构，对于核电站整体生产效率以及技能生产也有一定的影响。在当前我国高速发展背景下，对于电力资源的需求逐渐增加，同时也要提升核电站生产效率，所以在核电站生产建设过程中，还应该对核电站循环水系统进行设计研究，确保循环水系统设计应用更有效果，提升核电站电力生产。

1.核电站循环水系统简要介绍

核电站循环水系统是核电站工作运行过程中的重要系统，对于核电站工作运行而言有非常重要的作用，一定程度上关系到核电站的运行效果。核电站循环水系统具体工作过程中，主要是利用循环水管道向核电站凝气装置以及辅助冷却水装置中输送冷却水，以达到核电站循环生产以及安全生产的作用。循环水是一个非常重要的系统，建立凝汽器真空，冷却电机或轴承，如果循环水中断的话，肯定要破坏真空造成停机，循环水系统的正常运行对电厂的安全经济运行至关重要。

在核电站循环水系统工作运行过程中，其需要使用到不同的系统装备，确保循环水系统运行更加有效，也能够最大程度上提升循环水系统运行效果。在循环水系统运行过程中其主要包括循环水泵装置、电机装置、行星齿轮箱等装置。

2.核电站循环水系统的优化设计分析

在当前核电站建设运行过程中，正在完成循环水系统的优化转型，循环水系统进行优化设计是在核电站循环水系统自身出现问题以及核电站发展背景下提出的重要课题，对于核电站生产效率提升有非常重要的意义。

2.1循环水系统问题因素

核电站循环水系统工作运行对于核电站生产而言有非常重要的意义，而在当前核电站循环水系统工作过程中，还存在一定的问题，影响到系统的工作运行效果。首先，核电站循环水系统工作过程中，存在有循环水泵启停问题。传统的核电站循环水系统工作过程中，其启停方式相对比较复杂，并且状组织运行的自动化程度相对比较低，影响搭配循环水系统的具体工作运行。其次，核电站循环水系统工作过程中存在有热备用问题，其在具体的工作过程中，热备用问题影响到系统的工作运行效果，具体的运行过程中，润滑油加热、气囊排气等因素都会影响到系统的整体工作运行，对系统运行造成一定的影响。所以，在实际的系统运行过程中需要对循环水系统进行设计优化^[1]。

2.2核电站发展因素

核电站发展是当前社会发展的需求。随着当前社会发展，工业生产进步以及电力自动化技术发展，社会生产发展对于电力资源的使用需求逐渐扩大，从而对各水力、火力以及核电站的电力资源开发造成了极大的影响，一定程度上也关系到电力资源使用效果。

3.核电站循环水系统具体优化设计研究

3.1具体案例分析

某核电站是我国电力发电重点核电站，位于我国东南沿海，表1是某核电站建设海水潮位温度以及泥沙含量的分析。

3.2某核电站循环水系统最初设计

在某核电站循环水系统设计过程中，为了完成循环水系统的运行控制，实际的系统运行过程中，其循环水系统最初设计包括几点内容。

（1）循环水系统整体设计选择直流冷却方式为核电站提供冷却水，主要为凝汽装置以及汽机房冷却系统提供冷却水。

（2）系统设计过程中，设计通过明渠以及隧洞进行冷却水引进，并利用泵房进行海水冷却水输送，并最后由暗渠完成对循环水系统的优化设计，确保循环水系统设计更加有效，也能够提升循环水系统设计效果。

（3）系统设计过程中，低潮位设计-3.78m 、安全等级设计为NV等级、确保系统工作运行更有效果，也能够提升系统设计效果。

（4）系统设计过程中，针对循环水系统的工作流程进行了具体地设计，主要包括利用明渠取水、经过隧洞、联合泵房取水、循环水供水管道、凝气装置冷却开发、循环水排水管道、排水暗渠输送、循环到大海等步骤，通过循环水系统的设计应用，确保核电站能够正常运转工作。

（5）系统设计过程中，针对循环水系统的各环节参数进行实际地设计。

3.3某核电站循环水系统的优化设计

在某核电站建设运行过程中，发现其最初的核电站设计已经不能够满足当前生产的需求，所以在实际核电站循环水系统优化设计过程中，核电站完成了对自身循环水系统的设计优化。以下是对某核电站循环水系统优化设计的具体内容分析。

3.3.1水泵系统优化

在某核电站进行循环水系统优化过程中，完成了对系统的整体运行规划，并且在实际的循环系统设计优化过程中，对循环水系统中的水泵系统进行了优化设计，具体包括以下几点设计内容：（1）设计工程中针对水泵系统的最小淹没深度进行设计优化。水泵系统工作运行过程中，其最小淹没深度控制非常重要，一定程度上关系到系统的工作运行效果，也能够最大程度上提升系统的运行效果。在具体的最小掩埋深度设计过程中，主要是对有效汽蚀余量进行分析计算。水泵有效汽蚀余量的计算方式为NPSHa=Pa/γ- hva--Σhs ±|Hss|，在公式中NPSHa代表有效汽蚀余量、Pa代表液面大气压力、γ代表流体重度因素。Hva代表气化压力^[2]。

3.3.2电机系统优化

在某核电站进行循环水系统优化过程中，完成了对电机系统的优化设计，具体的水泵系统优化设计过程，其主要完成了系统的整体运行效果控制，也能够在最大程度上确保系统运行更加高效。在本次电机系统优化过程中，在原电机系统基础上使用了多极低速电机、多极低速电机使用对于系统的运行效率提升有非常重要的影响，也在最大程度上提升运行的效果，确保循环水系统工作运行合理。采用多极低速电机也是为了弥补本核电站蜗壳电机功率不足问题，一般核电站蜗壳电机功率在6000kw左右，某核电站电机功率仅为4000kw，一定程度上影响了系统的工作运行效果，对于循环水系统运行也造成了一定的影响。在本次优化设计中，某核电站完成了对多级低速电机的设计应用，其系统应用中主要完成了电机转速的计算设计，其具体计算过程中，需要应用具体的计算公式：n =f60（ 1- s ）/ p ，n代表电机转速、f代表电源频率、s代表电机转差率、p代表电机极对数。通过具体的电机转速应用，能够很大程度上提升电机转速运行效果确保转速运行更加有效。在本次设计优化过程中，经过具体计算，确定电机转速为248r/min，通过具体的转机转速设计控制，能够提升整个电机的工作运行效果，确保电机运行更加高效，也能够在极大程度上提升转机工作运行效果。

3.3.3启停方式优化

在某核电站循环水系统工作运行过程中，发现其循环水系统工作运行还存在有启停方式问题，其启停方式比较复杂，并且自动化控制程度相对比较低，影响到实际的系统工作运行效率，所以在系统运行过程中，某核电站循环水系统优化完成了对系统启停方式的设计优化，确保系统设计运行更有效果。在整个系统工作运行过程中，其主要包括3个水泵，通过PLC逻辑控制器的设计应用，确保各系统启停控制整体化完成，也在最大程度上提升核电站循环水系统启停控制，提升系统启停控制效果，也在最大程度上提升循环水系统的工作运行质量。

3.4設计效果分析

在某核电站循环水系统优化完成后，为了验证本次优化设计效果，在实际的系统优化设计过程中，还应该注重对系统进行整体的设计优化，也能够确保系统设计优化更加有效。以下是对系统优化设计之后的各方面分析^[3]。

3.4.1对循环水泵造成影响

本次核电站循环水系统工作运行过程中，其系统对水泵结构进行了优化设计，确保水泵系统设计更加有效。而在水泵优化后，其水泵结构也发生了变化。本次循环水泵设计完成后，其系统运行主要包括泵和齿轮箱之间的联轴器循环变化，从而促使循环水泵连轴装置运行更加合理，最大程度上提升了水泵的工作效率。据具体检测发现，在循环水泵发生变化后，循环水泵的工作效率提升20%，对于系统的整体运行也有非常重要的影响，也极大提高了系统的运行效果。另外，完成本次优化设计，对整个水泵结构体系的成本造价造成了影响。在本次优化设计中，完成了低速电机的应用，使实际的水泵建造成本有所变化，具体的水泵系统运行后，其整体运行造价控制在原来的80%左右，提升了循环水系统的工作运行效果^[4]。

3.4.2对循环水系统的整体影响

本次核电站循环水系统工作运行过程中，其系统的整体结构设计非常关键，一定程度上关系到系统的运行效果，通过优化设计，对系统的整体工作效率造成了一定的影响。首先，循环水系统工作过程中，其水泵系统效率提升20%，电机系统的功率提升10%，对于系统的整体运行控制也有非常重要的影响，也有利于核电站循环水系统工作运行^[5-6]。

4结语

本文以具体案例分析了核电站循环水系统的优化设计，希望能够对循环水系统的优化设计有所帮助。

参考文献

[1]聂小棋.核电站循环水系统进水流道优化研究[D].华北电力大学，2018.

[2]冯琦.田湾3、4号机组循环水系统顺控逻辑设计及应用实践[J].产业与科技论坛，2019， 018（009）：50-51.

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[6]郭逸，刘强，林仲，杨秀敏.方家山核电站上充泵设计优化分析[J].水泵技术，2020， 255（05）：19-24.