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摘 要：本文介绍了某核电厂AP1000机组循环水泵配置方案的比较，通过对循环水泵的功能，设计特点，配置过程和原则以及通过经济技术比选推荐出合理的循泵配置方案。
关键词：AP1000机组 一机二泵 一机三泵 一机四泵 混凝土蜗壳泵 立式混流泵
1 引言
AP1000核电机组是三代核电机组之一，循环水泵房设计是全新的，与CPR以及EPR机组参考电站几乎没有太多的参考性。笔者通过对AP1000机组循泵配置比选过程的介绍，力求为后续类似机组的循环水泵配置积累更多经验。
2 循环水泵房工艺配置
2.1 循环冷却水量
依据T-G包技术协议，额定工况时凝汽量约为3530t/h，根据冷端优化结果，夏季及春秋季循环冷却倍率为65倍，冬季循环冷却倍率为48.75倍，循环水量见表2-1。
表2-1 循 环 水 量 表
序号 机组容量（MW） 凝汽量（t/h） 凝汽器水量（m3/h）
夏 季 春秋季 冬 季
1 1×1250 3530 229450 229450 172087.5
2 2×1250 7060 458900 458900 344175
通过上表可以看出夏季及春秋季，每台机组循环水量约为64m3/s；冬季，每台机组循环水量约为47.8m3/s。辅机冷却用水量约为1m3/s，辅机冷却水取自循环水压力管沟，因此循泵的流量应包含辅机冷却水量。
2.2 循环水泵的泵型及配置方式
结合相近机组容量的核电厂循泵配置实例（如大亚湾核电采用1机2泵，泵型为混凝土蜗壳泵；田湾核电采用1机4泵，泵型为轴流泵），本工程考虑了一机两泵、一机三泵及一机四泵三种配置方式。针对一机配两泵又考虑了立式混流泵和混凝土蜗壳泵两种泵型。通过各配置型式的技术经济比较，选出最优循泵配置方案。
经过冷端优化，一机四泵年费用比其他配置方案的年费用都要高很多，不推荐这种配置方案。
一机两泵方案中，若采用双速泵，咨询有关厂家得知如此大流量的循泵若采用双速电机，其循泵价格会大幅度增加，要比动叶可调泵价格还高，而土建及运行费用跟动叶可调泵配置比较相差不大，因此不推荐双速泵配置方案。
就泵型而言，立式混流泵和混凝土蝸壳泵在目前运行的核电厂中都应用比较广泛，比如在日本、美国，立式混流泵应用较多，而在法、德等国家，混凝土蜗壳泵应用较多。因此只能通过技术经济比较选择泵型。
2.2.1 一机两泵方案
采用混凝土蜗壳泵时，各季节单泵流量相同，均为32.5m3/s。采用立式混流泵时，采用动叶可调泵，单泵流量夏季及春秋季32.5m3/s，冬季24.4m3/s。
2.2.2 一机三泵方案
冬季运行两台泵，其它季节运行三台泵，单泵流量21.67m3/s。
3 不同循泵配置方案比较
3.1两泵方案立式混流泵、立式混凝土蜗壳泵技术经济比较
机组采用一机配两泵时，动叶可调立式混流泵与混凝土蜗壳泵经济比较见表：
立式混流泵 混凝土蜗壳泵 备注
技
术
比
较 水泵形式 二层安装，抽芯式，层上出水，动叶可调 混凝土蜗壳，抽芯式
驱动方式 电机直接驱动 电机通过减速箱传动
水泵材质 接触海水面采用双相不锈钢，用量多 接触海水面采用双相不锈钢，用量少
泵组与土建的接口 较少（几乎没有预埋件） 较多（预埋件多、流道施工接口多）
泵组安装周期 短（一次安装） 蜗壳模型制作周期长（多次安装）
经
济
比
较 设备年固定费用（万元） 3809.94 3646.74 固定费用率0.1223
年运行费用（万元） 3836.91 4358.64
年总费用（万元） 7646.85 8005.38
通过上表可以看出，从经济方面，两台立式混流泵方案要优于两台混凝土蜗壳泵方案，年总费用相差约358.53万元。因年费用差别太大，不推荐立式混凝土蜗壳泵。
3.2立式混流泵三泵方案与两泵方案比较
一机配三台立式混流泵（固定叶片）及一机配两泵（动叶可调）优缺点见表：
经济技术比较 立式混流泵（两台） 立式混流泵（三台） 备注
水泵形式 二层安装，抽芯式，层上出水，动叶可调 二层安装，抽芯式， 层上出水，固定叶片
水泵出厂试验 模型试验 真机性能试验
年固定费用（万元） 3809.94 3836.24
年运行费（万元） 3836.91 3836.91
年费用（万元） 7646.85 7673.15
由上表计算结果可以看出：从经济方面，两泵方案要略优于三泵方案，年总费用相差大约26.3万元。但从技术层面上来说，固定叶片的循环水泵具有安装、检修方便，运行可靠性好，动叶可调泵结构复杂，安装检修难度大，运行可靠性差。
一机配三泵方案，冬季流量比较好调节（停运一台泵即可），每台泵的流量变小，还有利于以后循泵的国产化；一机配两泵（动叶可调立式混流泵）方案，采用动叶可调后，其可靠性难以保证，而且经济性并不占优。因此在两种方案年费用相差不大的情况下，我们推荐一机配三泵方案。
总上所述，我们推荐泵型为固定叶片式立式混流泵。配置方式为一机配三泵：夏季及春秋季运行三台水泵，水量基数为1；冬季运行两台水泵，水量基数为0.75。
4 结论
根据表3-1，表3-2中的分析可以看出，冬季两台混凝土蜗壳泵运行时，由于其流量的不可调节性，其经济性能并不占优，故不推荐一机配两台混凝土蜗壳泵方案。
一机配两台动叶可调泵方案与一机三泵固定叶片式方案年费用相差不大，但后者与前者相比在运行维护、采购、安全性等方面均有优势，具体如下：
流量的减小，使得技术成熟，便于采购，有利于实现国产化，降低水泵投资。
运行灵活、可靠（冬季关闭一台循泵即可实现变倍率运行）；
检修维护相对方便，一台循泵和鼓网检修时，对机组出力影响较小；
由六台鼓网供厂用水系统用水， 厂用水系统取水安全性高；
综上所述，建议循环水系统采用一机三泵配置方案，循环水泵采用固定叶片式混流泵，夏季及春秋季运行三台泵、冬季两台泵运行。
关键词：AP1000机组 一机二泵 一机三泵 一机四泵 混凝土蜗壳泵 立式混流泵
1 引言
AP1000核电机组是三代核电机组之一，循环水泵房设计是全新的，与CPR以及EPR机组参考电站几乎没有太多的参考性。笔者通过对AP1000机组循泵配置比选过程的介绍，力求为后续类似机组的循环水泵配置积累更多经验。
2 循环水泵房工艺配置
2.1 循环冷却水量
依据T-G包技术协议，额定工况时凝汽量约为3530t/h，根据冷端优化结果，夏季及春秋季循环冷却倍率为65倍，冬季循环冷却倍率为48.75倍，循环水量见表2-1。
表2-1 循 环 水 量 表
序号 机组容量（MW） 凝汽量（t/h） 凝汽器水量（m3/h）
夏 季 春秋季 冬 季
1 1×1250 3530 229450 229450 172087.5
2 2×1250 7060 458900 458900 344175
通过上表可以看出夏季及春秋季，每台机组循环水量约为64m3/s；冬季，每台机组循环水量约为47.8m3/s。辅机冷却用水量约为1m3/s，辅机冷却水取自循环水压力管沟，因此循泵的流量应包含辅机冷却水量。
2.2 循环水泵的泵型及配置方式
结合相近机组容量的核电厂循泵配置实例（如大亚湾核电采用1机2泵，泵型为混凝土蜗壳泵；田湾核电采用1机4泵，泵型为轴流泵），本工程考虑了一机两泵、一机三泵及一机四泵三种配置方式。针对一机配两泵又考虑了立式混流泵和混凝土蜗壳泵两种泵型。通过各配置型式的技术经济比较，选出最优循泵配置方案。
经过冷端优化，一机四泵年费用比其他配置方案的年费用都要高很多，不推荐这种配置方案。
一机两泵方案中，若采用双速泵，咨询有关厂家得知如此大流量的循泵若采用双速电机，其循泵价格会大幅度增加，要比动叶可调泵价格还高，而土建及运行费用跟动叶可调泵配置比较相差不大，因此不推荐双速泵配置方案。
就泵型而言，立式混流泵和混凝土蝸壳泵在目前运行的核电厂中都应用比较广泛，比如在日本、美国，立式混流泵应用较多，而在法、德等国家，混凝土蜗壳泵应用较多。因此只能通过技术经济比较选择泵型。
2.2.1 一机两泵方案
采用混凝土蜗壳泵时，各季节单泵流量相同，均为32.5m3/s。采用立式混流泵时，采用动叶可调泵，单泵流量夏季及春秋季32.5m3/s，冬季24.4m3/s。
2.2.2 一机三泵方案
冬季运行两台泵，其它季节运行三台泵，单泵流量21.67m3/s。
3 不同循泵配置方案比较
3.1两泵方案立式混流泵、立式混凝土蜗壳泵技术经济比较
机组采用一机配两泵时，动叶可调立式混流泵与混凝土蜗壳泵经济比较见表：
立式混流泵 混凝土蜗壳泵 备注
技
术
比
较 水泵形式 二层安装，抽芯式，层上出水，动叶可调 混凝土蜗壳，抽芯式
驱动方式 电机直接驱动 电机通过减速箱传动
水泵材质 接触海水面采用双相不锈钢，用量多 接触海水面采用双相不锈钢，用量少
泵组与土建的接口 较少（几乎没有预埋件） 较多（预埋件多、流道施工接口多）
泵组安装周期 短（一次安装） 蜗壳模型制作周期长（多次安装）
经
济
比
较 设备年固定费用（万元） 3809.94 3646.74 固定费用率0.1223
年运行费用（万元） 3836.91 4358.64
年总费用（万元） 7646.85 8005.38
通过上表可以看出，从经济方面，两台立式混流泵方案要优于两台混凝土蜗壳泵方案，年总费用相差约358.53万元。因年费用差别太大，不推荐立式混凝土蜗壳泵。
3.2立式混流泵三泵方案与两泵方案比较
一机配三台立式混流泵（固定叶片）及一机配两泵（动叶可调）优缺点见表：
经济技术比较 立式混流泵（两台） 立式混流泵（三台） 备注
水泵形式 二层安装，抽芯式，层上出水，动叶可调 二层安装，抽芯式， 层上出水，固定叶片
水泵出厂试验 模型试验 真机性能试验
年固定费用（万元） 3809.94 3836.24
年运行费（万元） 3836.91 3836.91
年费用（万元） 7646.85 7673.15
由上表计算结果可以看出：从经济方面，两泵方案要略优于三泵方案，年总费用相差大约26.3万元。但从技术层面上来说，固定叶片的循环水泵具有安装、检修方便，运行可靠性好，动叶可调泵结构复杂，安装检修难度大，运行可靠性差。
一机配三泵方案，冬季流量比较好调节（停运一台泵即可），每台泵的流量变小，还有利于以后循泵的国产化；一机配两泵（动叶可调立式混流泵）方案，采用动叶可调后，其可靠性难以保证，而且经济性并不占优。因此在两种方案年费用相差不大的情况下，我们推荐一机配三泵方案。
总上所述，我们推荐泵型为固定叶片式立式混流泵。配置方式为一机配三泵：夏季及春秋季运行三台水泵，水量基数为1；冬季运行两台水泵，水量基数为0.75。
4 结论
根据表3-1，表3-2中的分析可以看出，冬季两台混凝土蜗壳泵运行时，由于其流量的不可调节性，其经济性能并不占优，故不推荐一机配两台混凝土蜗壳泵方案。
一机配两台动叶可调泵方案与一机三泵固定叶片式方案年费用相差不大，但后者与前者相比在运行维护、采购、安全性等方面均有优势，具体如下：
流量的减小，使得技术成熟，便于采购，有利于实现国产化，降低水泵投资。
运行灵活、可靠（冬季关闭一台循泵即可实现变倍率运行）；
检修维护相对方便，一台循泵和鼓网检修时，对机组出力影响较小；
由六台鼓网供厂用水系统用水， 厂用水系统取水安全性高；
综上所述，建议循环水系统采用一机三泵配置方案，循环水泵采用固定叶片式混流泵，夏季及春秋季运行三台泵、冬季两台泵运行。