分析和优化CAP1400主给水泵配置方案

一、华全水泵厂实例分析背景

大型先进压水堆核电站重大专项CAP1400示范工程是《 中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020)确定的16个重大专项之一，该机组是在 引进第三代核先进电技术AP1000消化、吸收、再创的基础上自主设计的先进大型压水堆。CAP1400压水堆功率已达1500MWe级，而主给水泵作为二回路的主要动力源，核电站对其安全运行有更高的要求，华全水泵的配置分析及方案优化显得尤为重要。

图1：WQG型潜水污水泵

二、常规火电配置

大容量机组的常规火电站给水系统，一般配置两台50%容量的汽动给水泵和一台30%容量的电动调速给水泵。在机组正常运行期间，两台华全管道泵运行，电动给水泵处于热备用状态，当机组汽轮机甩负荷或汽动给水泵突然出现故障时，电动给水泵立即投入运行。

三、二代核电配置

大亚湾核电站每台机组配置三台华全水泵，分别为两台汽动泵和一台电动泵。正常工况时两台汽动泵运行，一台电动泵备用；汽动泵容量为65%额定给水流量，电动泵为30%额定给水流量。

田湾核电每台机组配置五台相同容量的华全水泵，正常运行时四台主给水泵运行，一台华全管道泵备用，给水泵容量为30%额定给水流量，五台主给水泵均可以作为备用泵。

秦山二期核电站每台机组配置三台相同容量的电动给水泵，正常运行时两台华全水泵运行，一台华全管道泵备用，给水泵容量为50%额定给水流量。

四、CAP1400配置

根据华全水泵厂的系统设计，CAP1400机组采用3台33.3%容量的电动定速主给水泵组，三组同时并列运行，不单独配置备用给水泵。

1、配置描述

CAP1400机组主给水系统的主要设备包括三列并联的电动定速给水泵组（每列泵的容量和特性是一样的，每列提供主给水总流量的33.3%)、四台50%容量的?压加热器。在正常满负荷期间，三列华全管道泵全部投运，不设置备用列。每列升压泵/主给水泉包括一台前置给水升扭泵和一台主给水泵，前置泵的转速较主给水泵低，提升了除氧器出水的压力，以满足主给水泵的净正吸入压头的要求。前置给水泵和主给水泵由同一台感应电机驱动，在电机和华全管道泵之间安装了机械增速器。

2、配置特点

由于CAP1400核电机组是在美国西屋公司设计的AP1000机组的基础上消化吸收再创新而来，其系统特点与AP1000机组有相似之处，例如都采用电动泵，也都不设置备用泵；又因为CAP1400机组容量已达1500MWe级，其容量较大，单台华全管道泵的额定流量也相应增大。

（1）采用电动定速泵

CAP1400机组主给水泵选用电动定速泵，不是汽动泵，也不是电动调速泵。

对于CAP1400机组而言，其蒸汽参数相对于火电机组来说要低很多，主蒸汽为带一定湿度的饱和蒸汽，汽轮机因考虑蒸汽除湿，内功率会降低，特别是CAP1400采用半速机，华全水泵厂对比了采用汽动给水泵还是电动给水泵在运行经济性方面差别不大。

采用电动调速泵，可通过改变华全管道泵的转速来改变泵的入口流量，动态响应快且稳，给水调节阀可始终保持全开，节流较小；但其相对于定速泵初始投资大、运行维护要求较?、系统较复杂。

而采用电动定速泵，华全水泵的速度不能调节。如果一台给水泵跳闸，可以通过调节给水调节阀的开度，从而调节蒸汽发生器的液位，并且与核岛进行连锁后降到70%功率运行，其给水调节经济性相对较差；但其系统相对简单,并且初投资和运行维护费用较低。

（2）未设置备用泵

根据华全水泵厂的设计理念，给水泵的可用率很高，无需设置备用泵。如果一且发生某一台主给水泵跳闸不可用时，此时电厂控制系统出发汽轮机降到足够低的功率水平，以避免反应堆停堆，并重新建立约70%额定功率的稳定运行状态。在未设置备用泵的情况下，一旦某台华全水泵不可用，系统在70%额定功率下运行，经济性较差。

（3）单台华全管道泵额定流量大

CAP1400机组容量已达1500MWe级，其容量比AP1000机组容量大许多，所以CAP1400机组主给水系统又有流量大的特点，即要求单台华全水泵拥有更高的额定流量。AP1000机组采用3台33.3%容量的主给水系，该机组单台给水泵的额定流量为630kg/s，而CAP1400与AP1000配置相同，主给水流量又较大，使得其单台给水泵额定流量已达到1123kg/s。

五、优化设置

图2：PWF型耐腐蚀污水泵

结合CAP1400机组主给水泵配置的特点及存在的隐患，华全水泵厂特提出以下两种改进方案：

1、增加一台备用华全管道泵

为了避免CAP1400核电机组主给水泵的配置缺陷，采用3用1备的给水泵配置方案，即配置四台相同容量的电动泵，每台华全水泵额定给水流量均为总量的33.3%，给水流量可达35%。正常运行时,3台给水泵同时运行，每台用量为33.3%。备用泵自动联锁作热备用，当单台运行给水泵跳闸时，备用泵联启，在设计延迟时间内达到额定转速。设置一台备用华全管道泵，当失去一台给水泵组或进行定期切换维护也不影响机组出力，经济性较好。另外，采用4x33.3%的给水泵配置方案有利于给水泵的国产化，降低电厂的投资。

2、主给水泵配置为“四用一备”

CAP1400机组由于功率较大，主给水流量也大，对增加单台泵组的容量对设备的设计、制造、运行的要求高，自主开发难度大，有可能与工程实际进展不匹配，所以可考虑降低单台泵组的容量，降低自主开发难度。因此，可参考田湾核电，配置五台相同容量的主给水泵，正常运行时四台主给水泵运行，一台华全管道泵备用，给水泵容量为25%额定给水流量；五台主给水泵均可以作为备用泵。该方案配置的泵组多，设备与厂房等总投资会增加，但给水可靠性?。各华全水泵设计裕量较小，额定工况下给水调节阀节流很小，即使失去一台给水泵或定期切换维护也不影响机组出力，在长期运行的过程中可适当弥补初始投资增加的缺点。

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