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【摘 要】AP1000核电技术是当今世界上最先进的“第三代”核电技术的代表。目前国内尚没有AP1000核电站二回路凝结水泵的选型的规程规范，一般参照国内火力发电厂或二代加核电厂的相关规程要求进行凝结水泵的选取，但相关内容与国外对压水堆核电厂二回路主给水泵参数选择原则有所差异，因此在相同电厂条件下所选择的凝结水泵参数有一定不同。由于凝结水泵的功耗在厂用电中占有较大比重，这必将导致电厂运行经济性存在差异，因此，拟通过本项目研究，探讨并推荐AP1000核电厂二回路凝结水泵参数选择方法，在保障电厂运行安全的前提下提高电厂运行的经济性。
1. 前言
典型的AP1000核电站凝结水系统流程如下图所示：
凝结水自凝汽器热井抽取，经凝结水泵升压后通过轴封加热器、化学精处理系统，然后经凝结水调节阀组进行流量调节后，进入两级低压加热器热，最终送入除氧器除氧。在整个流程中，凝结水泵提供压头使凝结水克服凝汽器与除氧器之间的压差、高差和沿程阻力持续流动，是驱动整个系统流体运转的动力，因此凝结水泵的准确选型选型是整个系统安全经济运行的关键。
我国为了提升核电技术水平、加快核电建设步伐、满足能源发展需求、缓解资源与环境压力、决定全面引进AP1000先进的压水堆核电技术。在AP1000常规岛工程设计实践中发现，国内外对压水堆核电厂二回路凝结水泵参数选择原则有所差异，因此，本文将依托AP1000工程设计实践，从选型基准工况、泵参数的确定两个方面着手，探讨并推荐压水堆核电厂二回路凝结水泵参数选择方法，以保障电厂运行安全和提高电厂运行经济性。
2. 选型基准工况的确定
常规岛二回路是常规岛一回路冷却剂系统冷源，与一回路关系十分密切。因此常规岛凝结水泵的选型，首先应了解一回路各种工况，满足一回路冷却需求。而AP1000一回路冷却剂系统（RCS系统）设计过程中要考虑4种冷却剂流量：最佳估算流量、热工设计流量、最小测量流量、机械设计流量，四种流量状态分别对应着二回路主蒸汽和主给水的四种工况接口参数。对应的四种一回路工况接口参数，应该选何种工况作为AP1000凝结水泵选型的基准工况，是凝结水泵选型的基础性问题。
下面给出四种工况流量的基本概念：
a.最佳估算流量（BEF： Best Estimate Flow）：最佳估算流量是正常满功率运行工况下的最可能的流量，这个流量是基于核燃料、反应堆压力容器、蒸汽发生器、管道流阻的最佳估计，也是基于对反应堆冷却剂泵扬程和流量的最佳估计；这种最佳估计是根据广泛的实验数据，包括运行核电厂流量和压降的准确值、几项燃料组件的水力试验，以及水泵转子的模型试验；最佳估算流量是系统和设备设计所需要的其它设计流量的基础。
b.热工设计流量（TDF： Thermal Design Flow）：热工设计流量是用于堆芯热工-水力分析的相对保守的一个低流量值，该分析中设计和测量的不确定因素没有进行统计法综合。热工设计流量是从最小测量流量中减去电厂流量测量不确定因素得到的，热工设计流量比最佳估算流量小约4.5%。
c.最小测量流量（MMF： Minimum MeasuredFlow）：最小测量流量是在技术规范书中规定的流量。电厂启动时，通过测量必须证实流量达到或超过最小测量流量。由于水力计算的不确定性和流量测量仪表的误差，最小测量流量非常可能与最佳估算流量有差别。现场实测的流量期望值是落在最佳估算流量左右的一个范围内。
d.机械设计流量（MDF： Mechnical Design Flow）：机械设计流量是一个保守的高的流量值，用于设计堆内构件、燃料组件和其它系统部件。机械设计流量约为最佳估算流量的104%。
AP1000设計时考虑的4种冷却剂流量的简要关系参见图2，图中B点对应最佳估算流量； A点对应热工设计流量（一回路主泵制造的负偏差与RCS系统阻力负偏差的交接点）； C点对应机械设计流量（一回路主泵制造的正偏差与RCS系统阻力正偏差的交接点）， D点对应最小测量流量。从图2中可以看出，使用热工设计流量所对应的二回路凝结水参数是偏保守的（两个负偏差的交点），如按此作为二回路凝结水泵的设计输入，则会引起凝结水泵扬程、流量等与最佳估算流量工况下一回路参数不匹配的情况发生；而最佳估算流量是一回路系统最有可能的流量，对二回路系统进行性能设计时，应当选用系统最可能运行的值或最可能出现的最大值来进行计算（对电厂其它系统设计来说，系统设计压力、温度、阻力计算等都采取这样一个原则）。
因此，对于二回路凝结水泵设计选型，应涵盖一回路系统最可能的运行工况，应采用最佳估算工况作为基准工况。对应使用最佳估算流量下对应的给水接口参数作为凝结水泵设计选型的输入条件。而机械设计流量仅作为堆内构件、燃料组件和其它系统部件机械设计基础的相对高的流量，不应作为二回路设计输入。最小测量流量还需与电厂启动过程中一回路冷却剂流量的实测值进行对比确认，不宜提前用作二回路设计输入。
3. 凝结水泵性能参数的选取
目前国内尚无适用的AP1000凝结水泵选型规范，国内AP1000依托项目的设计实践中主要参考以下四个国内外相关规程规范：
1） DL 5000-2000《火力发电厂设计技术规定》
2） GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》
3） GB/T 50958-2013《核电厂常规岛设计规范》（适用于2代加）
4） 美国某公司设计导则《Condensate and Feedwater Systems》（适用于3代核电）
下面我们将根据以上规程规范对比并结合AP1000凝结水系统实际特点，确定凝结水泵选型参数确定原则。
3.1. 凝结水泵额定流量的选择确定 凝结水泵选型流量，应满足最大凝结水量的需求。需要在基准设计流量下增加一定的设计裕量。国内外标准详细对比见下表：
3.2. 凝结水泵组额定扬程的选择确定
在凝结水泵选型扬程的计算的基本原理上，国内外的方法都是一致的，不同是参数取值及裕量加成略有区别，详细对比见下表：
3.3. 核电和火电凝结水泵组选型点的区别
对于火电工程：
因锅炉本身具备提供汽轮机VWO工况蒸汽流量的能力，该能力既可以保证汽轮发电机组在寿期内所必须的老化裕量，又具备了在特定情况下超额定功率发电的能力。因此，VWO工况是客观存在的，凝泵作为重要辅机，需能匹配主机所有可能的工况，火电工程凝结水泵应以VWO工况为选型基准工况。
凝泵选型流量取VWO工况下的最大凝结水量的110%，
凝结水泵选型扬程按《大中型火力发电厂设计规范》要求计算，系统阻力裕量取值20%。
对于核电工程
因核岛设计以额定功率匹配常规岛汽轮机的MCR工况，不会超功率运行匹配汽輪机VWO工况所需蒸汽流量，VWO工况的存在仅为保证常规岛汽轮发电机组在寿期内所必须的老化裕量。凝泵作为常规岛重要辅机，选型中只要考虑与主机寿期相匹配的老化裕量，对于AP1000核电工程，凝结水泵应以100%负荷最佳估算工况为选型基础工况。
4. 结论
通过以上详细对比论证，本文得到结论如下：
1）凝汽器的凝汽量；
2）进入凝汽器的各项经常疏水量；
3）凝汽器的正常补水量；
4）回收至凝汽器的核岛蒸汽发生器最大排污水量。 Qmax
参考文献：
[1]《火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL/T 5054-1996》中国电力出版社 1996年12月第一版
[2]《火力发电厂设计技术规程DL5000-2000》中国电力出版社 2000年12月第一版
[3]《大中型火力发电厂设计规范GB 50660-2011》中国计划出版社2011年12月第一版
[4]《核电厂常规岛设计规范GB/T 50958-2013》中国计划出版社2013年12月第一版
1. 前言
典型的AP1000核电站凝结水系统流程如下图所示：
凝结水自凝汽器热井抽取，经凝结水泵升压后通过轴封加热器、化学精处理系统，然后经凝结水调节阀组进行流量调节后，进入两级低压加热器热，最终送入除氧器除氧。在整个流程中，凝结水泵提供压头使凝结水克服凝汽器与除氧器之间的压差、高差和沿程阻力持续流动，是驱动整个系统流体运转的动力，因此凝结水泵的准确选型选型是整个系统安全经济运行的关键。
我国为了提升核电技术水平、加快核电建设步伐、满足能源发展需求、缓解资源与环境压力、决定全面引进AP1000先进的压水堆核电技术。在AP1000常规岛工程设计实践中发现，国内外对压水堆核电厂二回路凝结水泵参数选择原则有所差异，因此，本文将依托AP1000工程设计实践，从选型基准工况、泵参数的确定两个方面着手，探讨并推荐压水堆核电厂二回路凝结水泵参数选择方法，以保障电厂运行安全和提高电厂运行经济性。
2. 选型基准工况的确定
常规岛二回路是常规岛一回路冷却剂系统冷源，与一回路关系十分密切。因此常规岛凝结水泵的选型，首先应了解一回路各种工况，满足一回路冷却需求。而AP1000一回路冷却剂系统（RCS系统）设计过程中要考虑4种冷却剂流量：最佳估算流量、热工设计流量、最小测量流量、机械设计流量，四种流量状态分别对应着二回路主蒸汽和主给水的四种工况接口参数。对应的四种一回路工况接口参数，应该选何种工况作为AP1000凝结水泵选型的基准工况，是凝结水泵选型的基础性问题。
下面给出四种工况流量的基本概念：
a.最佳估算流量（BEF： Best Estimate Flow）：最佳估算流量是正常满功率运行工况下的最可能的流量，这个流量是基于核燃料、反应堆压力容器、蒸汽发生器、管道流阻的最佳估计，也是基于对反应堆冷却剂泵扬程和流量的最佳估计；这种最佳估计是根据广泛的实验数据，包括运行核电厂流量和压降的准确值、几项燃料组件的水力试验，以及水泵转子的模型试验；最佳估算流量是系统和设备设计所需要的其它设计流量的基础。
b.热工设计流量（TDF： Thermal Design Flow）：热工设计流量是用于堆芯热工-水力分析的相对保守的一个低流量值，该分析中设计和测量的不确定因素没有进行统计法综合。热工设计流量是从最小测量流量中减去电厂流量测量不确定因素得到的，热工设计流量比最佳估算流量小约4.5%。
c.最小测量流量（MMF： Minimum MeasuredFlow）：最小测量流量是在技术规范书中规定的流量。电厂启动时，通过测量必须证实流量达到或超过最小测量流量。由于水力计算的不确定性和流量测量仪表的误差，最小测量流量非常可能与最佳估算流量有差别。现场实测的流量期望值是落在最佳估算流量左右的一个范围内。
d.机械设计流量（MDF： Mechnical Design Flow）：机械设计流量是一个保守的高的流量值，用于设计堆内构件、燃料组件和其它系统部件。机械设计流量约为最佳估算流量的104%。
AP1000设計时考虑的4种冷却剂流量的简要关系参见图2，图中B点对应最佳估算流量； A点对应热工设计流量（一回路主泵制造的负偏差与RCS系统阻力负偏差的交接点）； C点对应机械设计流量（一回路主泵制造的正偏差与RCS系统阻力正偏差的交接点）， D点对应最小测量流量。从图2中可以看出，使用热工设计流量所对应的二回路凝结水参数是偏保守的（两个负偏差的交点），如按此作为二回路凝结水泵的设计输入，则会引起凝结水泵扬程、流量等与最佳估算流量工况下一回路参数不匹配的情况发生；而最佳估算流量是一回路系统最有可能的流量，对二回路系统进行性能设计时，应当选用系统最可能运行的值或最可能出现的最大值来进行计算（对电厂其它系统设计来说，系统设计压力、温度、阻力计算等都采取这样一个原则）。
因此，对于二回路凝结水泵设计选型，应涵盖一回路系统最可能的运行工况，应采用最佳估算工况作为基准工况。对应使用最佳估算流量下对应的给水接口参数作为凝结水泵设计选型的输入条件。而机械设计流量仅作为堆内构件、燃料组件和其它系统部件机械设计基础的相对高的流量，不应作为二回路设计输入。最小测量流量还需与电厂启动过程中一回路冷却剂流量的实测值进行对比确认，不宜提前用作二回路设计输入。
3. 凝结水泵性能参数的选取
目前国内尚无适用的AP1000凝结水泵选型规范，国内AP1000依托项目的设计实践中主要参考以下四个国内外相关规程规范：
1） DL 5000-2000《火力发电厂设计技术规定》
2） GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规范》
3） GB/T 50958-2013《核电厂常规岛设计规范》（适用于2代加）
4） 美国某公司设计导则《Condensate and Feedwater Systems》（适用于3代核电）
下面我们将根据以上规程规范对比并结合AP1000凝结水系统实际特点，确定凝结水泵选型参数确定原则。
3.1. 凝结水泵额定流量的选择确定 凝结水泵选型流量，应满足最大凝结水量的需求。需要在基准设计流量下增加一定的设计裕量。国内外标准详细对比见下表：
3.2. 凝结水泵组额定扬程的选择确定
在凝结水泵选型扬程的计算的基本原理上，国内外的方法都是一致的，不同是参数取值及裕量加成略有区别，详细对比见下表：
3.3. 核电和火电凝结水泵组选型点的区别
对于火电工程：
因锅炉本身具备提供汽轮机VWO工况蒸汽流量的能力，该能力既可以保证汽轮发电机组在寿期内所必须的老化裕量，又具备了在特定情况下超额定功率发电的能力。因此，VWO工况是客观存在的，凝泵作为重要辅机，需能匹配主机所有可能的工况，火电工程凝结水泵应以VWO工况为选型基准工况。
凝泵选型流量取VWO工况下的最大凝结水量的110%，
凝结水泵选型扬程按《大中型火力发电厂设计规范》要求计算，系统阻力裕量取值20%。
对于核电工程
因核岛设计以额定功率匹配常规岛汽轮机的MCR工况，不会超功率运行匹配汽輪机VWO工况所需蒸汽流量，VWO工况的存在仅为保证常规岛汽轮发电机组在寿期内所必须的老化裕量。凝泵作为常规岛重要辅机，选型中只要考虑与主机寿期相匹配的老化裕量，对于AP1000核电工程，凝结水泵应以100%负荷最佳估算工况为选型基础工况。
4. 结论
通过以上详细对比论证，本文得到结论如下：
1）凝汽器的凝汽量；
2）进入凝汽器的各项经常疏水量；
3）凝汽器的正常补水量；
4）回收至凝汽器的核岛蒸汽发生器最大排污水量。 Qmax
参考文献：
[1]《火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL/T 5054-1996》中国电力出版社 1996年12月第一版
[2]《火力发电厂设计技术规程DL5000-2000》中国电力出版社 2000年12月第一版
[3]《大中型火力发电厂设计规范GB 50660-2011》中国计划出版社2011年12月第一版
[4]《核电厂常规岛设计规范GB/T 50958-2013》中国计划出版社2013年12月第一版