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核電廠輔助蒸汽壓力波動的影響分析

文檔作者：張健，劉威，王兆剛文檔來源：福建寧德核電有限公司		更新日期： 2026年05月19日	點擊數：
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2019 年第 16 期 Research Findings | 研究成果 | ·45·
核電廠輔助蒸汽壓力波動的影響分析
張 健，劉 威，王兆剛
（福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200）
摘 要：改進型三環路壓水堆核電機組輔助蒸汽供應系統在某些情況下偶爾會出現壓力不穩定的情況。為了確定短時間
壓力波動是否影響常規島用戶的正常運行，文章對下游用戶的運行特點和運行參數進行分析。通過計算比較用戶與輔助
蒸汽的換熱量，理論驗證了當常規島部分輔助蒸汽壓力下降到最小值0.45MPa 時，也能夠滿足下游長期用戶的使用需求。
關鍵詞：輔助蒸汽；壓力波動；換熱量
中圖分類號：TM623 文獻標志碼：A 文章編號：2096-2789（2019）16-0045-02
作者簡介：張健（1982—），男，本科，工程師，研究方向：
核電廠安全；劉威（1986—），男，本科，高級工程師，研
究方向：核電廠經驗反饋；王兆剛（1984—），男，本科，
工程師，研究方向：核電廠經驗反饋。
改進型壓水堆機組（簡稱CPR1000）的輔助蒸汽轉
換系統（簡稱STR）和電鍋爐系統（簡稱XCA）是輔
助蒸汽的生產者，生產出額定參數的飽和蒸汽提供給輔
助蒸汽分配系統（簡稱SVA）。在正常運行時SVA 輔
助蒸汽壓力穩定，但是當輔助蒸汽的生產者由XCA 切
換到STR（或STR 切換到XCA），或者設備本身存在
故障時，將導致產汽壓力不穩定。
為了確定SVA 蒸汽壓力波動期間是否滿足下游用戶
的正常使用，需要確定輔助蒸汽管道壓力允許波動的范
圍。只要壓力有波動期間控制在此范圍內可以保證用戶
運行。
在后續理論計算中使用的物理符號的意義和單位的
說明如下：
Qs 為通過調節閥的蒸汽流量，kg/h；P1 為調節閥
前蒸汽壓力，MPa；KV 為調節閥計算流量系數；CV 為
調節閥流量系數；K 為1+0.0013Tsh， 其中Tsh 為蒸汽
過熱溫度，℃（飽和蒸汽的K 取1）；CV1 為蒸汽壓力
1.2MPa 時SES202VV 的CV 值；CV2 為蒸汽壓力1.2MPa
時STR015VV 的CV 值；Qa1 為正常流入SES 的輔助蒸
汽流量，kg/s；Qb1 為正常流入STR 除氧器的輔助蒸汽
流量，kg/s；Qq 為輔助蒸汽凝結成水釋放的汽化潛熱量；
Qn 為凝結水降溫所釋放的熱量；Qq1 為正常輔助蒸汽向
SES 系統釋放的汽化潛熱量，kJ/s；Qq2 為正常輔助蒸汽
向STR 除氧器所釋放的汽化潛熱量，kJ/s；C 為水的比
熱容，4.2×103J/（kg·℃）；m 為水的質量；Δt 為水下
降溫度；Qn1 為正常輔助蒸汽凝結水溫度降低對SES 釋
放的熱量，kJ/s；Qn2 為正常工況輔助蒸汽凝結水溫度降
低對STR 除氧器所釋放的熱量，kJ/s；Q 為輔助蒸汽與
用戶的總換熱量；QA 為輔助蒸汽凝結盛水所釋放的汽
化潛熱量，kJ/s；Qb 為輔助蒸汽凝結成水后溫度下降釋
放的熱量，kJ/s；Qv1 為蒸汽在0.45MPa 下SES202VV
的CV 值；Qv2 為蒸汽在0.45MPa 下STR015VV 的CV 值；
Qq1 為蒸汽最低壓力下與SES 換熱器釋放的汽化潛熱量，
kJ/s；Qq2 為蒸汽最低壓力下與STR 除氧器釋放的汽化
潛熱量，kJ/s。
1 輔助蒸汽分配系統
根據用戶分布的不同，SVA 可以分為常規島部分和
核島部分，常規島部分輔助蒸汽為參壓力1.2MPa，溫
度188.8℃的飽和蒸汽；核島部分為壓力0.45MPa，溫
度147.9℃的飽和蒸汽。其中核島輔助蒸汽是由常規島
輔助蒸汽經過減壓閥降壓后得到，在兩部分管道上設置
有壓力變送器測量進行壓力監測。
2 輔助蒸汽壓力允許波動最大范圍
常規島部分輔助蒸汽用戶包括除氧器系統（ADG），
STR 自身的除氧器，熱水分配系統（SES）換熱器，汽
輪機軸封系統（CET），輔助給水系統（ASG）的汽動
泵。其中ADG 和CET 只有在機組啟動前期用到輔助蒸
汽，在主蒸汽具備供應條件后轉為即轉為使用主蒸汽；
ASG 汽動泵也在設備定期試驗的時候使用輔助蒸汽；只
有SES 換熱器和STR 除氧器作為長期用戶在運行時需
要一直用到輔助蒸汽；核島部分輔助蒸汽用戶包括ASG
儲水箱，三廢系統。這二者在機組功率運行后根據運行
狀態不定期使用輔助蒸汽，使用的蒸汽量和時間根據用
戶需求而定，平時需要保持輔助蒸汽連續穩定供應。
根據系統設計手冊，SVA 管道設計最大壓力為
1.4MPa， 為保證設備安全管道壓力最大值不能超過
1.4MPa；0.45MPa 蒸汽是通過1.2MPa 部分降壓后得到，
為保證核島部分輔助蒸汽的正常供應，1.2MPa 的輔助
蒸汽壓力波動最小值不超過0.45MPa。即常規島輔助蒸
汽壓力波動的允許范圍為0.45 ～ 1.4MPa。
3 輔助蒸汽壓力波動對常規島用戶的影響
根據以上描述，常規島輔助蒸汽部分只有SES 換熱
器和STR 除氧器兩個長期用戶。二者通過調節閥SES-
202VV，STR015VV 來各自控制進入用戶的輔助蒸汽量。
當輔助蒸汽壓力高時可以通過調節閥門的作用降低進汽
壓力，壓力升高對用戶的影響不大。在此驗證，當常規
島輔助蒸汽壓力下降到最小值0.45MPa 時，這兩個用戶
是否能夠正常運行。
3.1 正常壓力下常規島用戶與輔助蒸汽的換熱量
在機組正常工況下，SES202VV、STR015VV 運行
數據如表1 所示。
表1 常規島用戶運行信息
用戶調節閥調節閥正常開度調節閥最大開度換熱器形式
輔助蒸汽冷
端溫度（℃）
SES202VV 15% 80% 間壁式換熱器110.7
STR015VV 20% 80% 混合式換熱器80.5
輔助蒸汽在與用戶的換熱過程為首先由飽和蒸汽凝
結成飽和水，釋放出汽化潛熱，飽和水在換熱器內與用
·46· | 研究成果 | Research Findings 2019 年第 16 期
戶繼續換熱而溫度下降飽和蒸汽通過調節閥的蒸汽流量
公式：
（1）
（2）
經過查詢閥門設計手冊，對于調節閥SES202VV，
STR015VV 的正常運行時，CV1=3.3us，CV2=5.0us。
輔助蒸汽的額定壓力為1.2MPa，將其帶入公式（1）、
公式（2），可以得到正常工況下流入SES 熱水生產系
統和STR 除氧器的輔助蒸汽質量流量：Qa1=0.112kg/s，
Qb1=0.171kg/s。
根據汽化潛熱的放熱量公式：
Qq=RQs （3）
式中：R 為汽化潛熱，1.2MPa 水蒸氣為1985.7kJ/kg。
得到輔助蒸汽與SES 換熱器和STR 除氧器的汽化
潛熱換熱量：Qq1=222.3kJ/s，Qq2=339.6kJ/s。
根據凝結水溫度下降的放熱量公式：
（4）
（5）
可得輔助蒸汽與SES 和STR 的換熱量：Q1=258.94kJ/s，
Q2=413kJ/s。
3.2 0.45MPa 下常規島用戶與輔助蒸汽的換熱量
當SVA 常規島部分壓力下降到最小壓力0.45MPa
時，假定此時兩個調節閥門達到最大開度80%，SES-
202VV 和STR015VV 的額定最大開度為80%，可得
=52.9us， =35.3us。
0.45MPa 的飽和蒸汽溫度為147.9 ℃， 汽化潛熱
2120.9kJ/kg，代入公式（1）（2）（3），得到在輔助
蒸汽0.45MPa 壓力時，輔助蒸汽與SES 換熱器和STR
除氧器發生的汽化潛熱換熱量： =1438.7kJ/s，
=914.8kJ/s。
輔助蒸汽與用戶換熱器經過換熱后的最終凝結水
溫度未知，不考慮凝結水溫度下降所釋放的熱量，可
以看出＞ Q1， ＞ Q2，即當SVA 壓力為0.45MPa
時，輔助蒸汽與SES 換熱器和STR 除氧器的汽化潛熱
的放熱量就大于正常運行期間二者的熱量需求。由此可
見，常規島部分輔助蒸汽部分管道在壓力下降到最小值
0.45MPa 時，也能夠滿足下游SES 和STR 除氧器這兩
個長期用戶的使用需求。
4 結束語
根據CPR1000 核電機組SVA 系統用戶運行需
求和設計標準， 輔助蒸汽的壓力波動允許范圍是
0.45 ～ 1.4MPa。文章經過理論驗證得出，當常規島部
分輔助蒸汽壓力在此區間波動時，也能夠滿足SES 換熱
器和STR 除氧器這兩個長期用戶的正常運行，為現場采
取緊急人工干預的時機提供了參考。
參考文獻：
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析程序[J]. 核安全,2012(3):70-74.
Influence Analysis of Auxiliary Steam Pressure Fluctuation in Nuclear Power Plant
Abstract：In order to determine whether the short time pressure fluctuation will affect the normal operation of regular island
users, the operation characteristics and parameters of downstream users are analyzed. By calculating and comparing the heat
exchange between the user and the auxiliary steam, the theory proves that when the auxiliary steam pressure of the regular
island part drops to the minimum value of 0.45mpa, it can also meet the demand of long-term downstream users.
Key Words：auxiliary steam,pressure fluctuation,heat exchange
Zhang Jian,Liu Wei,Wang Zhaogang
(Fujian Ningde Nuclear Power Co.,Ltd.,Ningde,Fujian 355200)

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