摘 要：根据水锤瞬态方程首次对核电厂重要厂用水系统的稳态和停泵瞬态进行了计算，并对计算结果进行了分析和比较，给出了影响重要厂用水系统稳态和停泵瞬态的主要因素，对实际核电工程设计中防扩重要厂用水系统停泵水锤给出了改进建议。

       关键词：核电厂：重要厂用水系统；稳态；停泵瞬态

       核电厂重要厂用水系统(SEC系统)是核电厂核岛的最终热阱输热系统，系统具有安全功能(属核安全3级系统)，它是跟安全有关的冷却水系统的一部分，用于在正常运行和事故工况下把从安全有关构筑物、系统和部件传来的热负荷输送到最终热阱——水或大气。

       我国现有核电厂均属滨海电厂，重要厂用水泵直接从海洋取水，将海水输送至板式热交换器后排往大海，完成其冷却功能。由于各个厂址的地理位置、水源条件、系 统管线布置都不同，因此必须始终关注重要厂用水系统的设备、管线布置及系统运行情况，防止由于水位变化或停电而导致系统产生不利的瞬态工况，特别要注意防 护停泵水锤对系统的影响。

       水锤瞬态是破坏管道系统的重要原因之一，分析重要厂用水系统中水锤瞬态的发生与发展，科学地估计它可能带来的危害，从而及时采取措施避免或减少水锤带来的损失，对于保证重要厂用水系统的安全运行，制定科学的运行规程具有重要的意义。

       目前国内大部分压水堆核电厂采用法国的压水堆技术，在引进和吸收该堆型技术时国内已对重要厂用水系统进行了稳态分析，但尚未对该系统进行详细的水力瞬态定 量分析，本文采用美国—AP1000核电技术常用水锤分析软件AFT Impulse首次对核电厂重要厂用水系统的停泵瞬态进行了定量计算，验证分析了影响重要厂用水系统停泵瞬态的主要因素并提出了优化建议。

      1 核电厂重要厂用水系统的一般布置方式

       核电厂重要厂用水系统主要有SEC泵、各种阀门、贝类捕集器、RRI／SEC板式热交换器、SEC溢流井以及相关的进出水管路组成。其典型布置方式如图1所示。

      2 水锤瞬态计算原理

       水锤瞬态计算主要采用以下2个方程：

       其中，H为压头，V为流速，x为从管段起点到计算点的距离，g为重力加速度，F为沿程损失系数，D为管径，口为水锤波速，T为时间。

      水锤波的计算公式： (3)

       从表l，2可以看出：海水水位的变化对SEC系统的稳态运行工况有重要影响，随着水位的升高，SEC泵的净扬程减小，从而导致水泵的工况点右移，并仍能满 足系统的正常运行，并且水泵的效率变化不大。这就要求核级SEC泵的特性曲线较陡，水泵的高效区域较宽，而且必须同时满足多个工况点，导致SEC泵的选型 和设计有较大难度。

      4 重要厂用水系统的停泵瞬态计算

      4．1 重要厂用水系统单台SEC泵运行

       根据稳态计算结果及上述的水泵参数，可对重要厂用水系统在单台水泵运行时的停泵瞬态进行计算，分别考虑SEC泵出口设置止回阀和无止回阀2种情形，以考察止回阀对瞬态变化的影响。得到计算结果如下见图3—7。

      4．2 重要厂用水系统2台SEC泵并联运行(均设置止回阀)

       在重要厂用水系统2台SEC泵并联运行的下况下，当其中1台水泵(如SEC Pump 001)停运时，对2台水泵的运行情况进行了计算，得到结果见图8—10。

      5 计算结果分析及结论

       (1)从图7，10，J知，在停泵瞬态过程中，重要厂用水系统沿程各处的压力变化幅度较大。其巾重要厂用水泵出U处为整个管网中的压力最高点，且其变化幅 度最大。系统中的最低压力发生丁管网的最高处(即系统板式热交换器的出口处)，从计算结果可知，该处的压力小于大气压(0．1 MPa)，大于该温度下海水的饱和压力，因此系统管网中不会发生水柱分离现象，系统管网最低水头线高于系统管路本身，图1所示的系统输水管线布置是合理 的。

       (2)SEC泵出口止回阀对停泵水锤的影响，从图3，4，5，6，8可以看出：SEC泵出口止回阀能够防止停泵时管路中出现由海水倒流导致的水泵制动和倒 转现象，但对减小水泵出口管道受力大小的作用不大，相反，止回阀会导致水泵出口管道的受力激荡，从而导致出口管道频繁振动，因此有必要对水泵出口管路的振 动受力情况和支架设置情况进行分析和校核，防止共振的产生，以减小停泵水锤对水泵出口管道造成的不利影响。需要对SEC泵出口止回阀进行详细校核和选型， 建议选取缓闭式止回阀并计算出合理的止回阀缓闭时长，以期得到最小的停泵水锤波动。

       (3)SEC泵转动惯量对停泵水锤的影响，从图4，7可以看出：SEC泵的转动惯量越小导致水泵的制动越快，水泵出口管道的流量和受力变化越迅速。本系统 SEC泵的转动惯量较小，建议在考虑运行合理性和经济性的基础上，适当增大SEC泵的转动惯量，在满足系统要求的前提下，选用转动惯量较大的SEC泵或增 装惯性飞轮，使停泵时SEC泵能够依靠惯性继续以缓慢降低的速率向管路中补充水，从而有效地避免管路中流速和水压的急剧降低，改善水力过渡过程中的压力猛 烈波动状况，从根本上防止停泵水锤的发生。