蒸汽發(fā)生器是核電站連接一回路與二回路的熱交換設(shè)備， 保持蒸汽發(fā)生器正常運行是保證整個核電站正常運行中不可或缺的一環(huán)， 故對其一些重要參數(shù)的測量便顯得尤為重要。根據(jù)核電站運行要求， 蒸汽發(fā)生器的水位、 蒸汽流量、 給水和蒸汽壓力都需要進行測量， 并應(yīng)用于反應(yīng)堆的保護。

蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量通過主蒸汽系統(tǒng)(VVP 系統(tǒng))進行測量。對于蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量 Qv， 用差壓變送器測量蒸汽發(fā)生器上封頭和位于限流器下游蒸汽管道兩測點之間的壓差 ΔP， 并考慮蒸氣密度的變化， 由蒸汽壓力測量值進行修正后得出。

1、主蒸汽流量測量方案及問題的提出

根據(jù)核電站主蒸汽系統(tǒng)的工藝流程和要求， 每臺蒸汽發(fā)生器設(shè)置兩臺蒸汽流量變送器， 用于蒸汽發(fā)生器蒸汽流量的測量， 對應(yīng)儀表如表 1 所示。

主蒸汽流量測量方案如圖 1 所示， 儀表的高壓側(cè)引自蒸汽發(fā)生器液位測量儀表， 與其共用高壓側(cè)測點， 低壓側(cè)引自主蒸汽管道， 由于測量介質(zhì)為高溫高壓的主蒸汽， 所以在儀表的高低壓側(cè)均設(shè)有冷凝罐(高壓側(cè)屬于液位測量儀表)， 冷凝罐的主要作用是將來自主蒸汽管道的高溫主蒸汽進行降溫， 并在電站運行過程中， 液位高度保持恒定， 從而使流量計高低壓側(cè)的壓力測量值與主蒸汽壓力值保持固定的差值， 從而能夠通過流量計的數(shù)值得出主蒸汽流量的數(shù)值。

在原有設(shè)計方案中， 冷凝罐的頂部設(shè)置有對空管， 對空管采用堵頭封堵， 在儀表運行前需要通過對空管向冷凝罐進行補水， 使冷凝罐至儀表間的管道中充滿水， 運行過程中則不需要在進行補水。

在核電站投入運行后， 運行人員提出在電站熱態(tài)檢修期間， 堵頭由于熱脹冷縮脹緊在對空管中， 致使冷凝罐內(nèi)部壓力無處釋放， 如果敲擊堵頭容易導(dǎo)致堵頭飛出傷人， 還有可能落入換料水池中。存在安全隱患， 提出設(shè)計改進。

2、改造方案的提出和優(yōu)化

通過工程設(shè)計人員和運行人員的溝通， 提出在冷凝罐對空管增加截止閥， 用于在檢修期間冷凝罐內(nèi)高溫蒸汽的排出。

根據(jù)儀表及儀表管道的等級要求， 新增截止閥的型號為1VL22， 3/8” ODx 3/8” OD SWAGE 1500LB 波紋管密封儀表閥， 材質(zhì)為 316L 不銹鋼， 安全等級為 2， ＲCCM－2 級， 抗震等級為 1I， 質(zhì)保等級為 Q1。

初步方案為在冷凝罐對空管上直接安裝截止閥， 設(shè)計人員經(jīng)過力學(xué)分析后認(rèn)為由于新增閥門重量(1. 5KG)較大， 地震情況下對儀表管的影響較大， 無法滿足抗震要求， 提出改進案。

改進方案為在初步方案的基礎(chǔ)上， 依托現(xiàn)有冷凝罐支架，增加閥門支撐， 減少閥門對儀表管的影響。設(shè)計人員據(jù)此進行了相應(yīng)的支撐設(shè)計并進行了力學(xué)分析， 但是仍無法通過抗震計算， 閥門的加速度無法滿足核電站的抗震要求。

針對新增閥門加速度偏大的問題， 分析認(rèn)為主要有兩個原因:

1)新增閥門重量較大， 且重心偏移量較大， 對加速度的計算產(chǎn)生了影響。

2)由于冷凝罐支架生根于主蒸汽管道， 地震條件下， 主蒸汽管道本身加速度較大， 冷凝罐支架及新增支架的加速度就在此基礎(chǔ)上增加很多， 超出了核電站的要求。

經(jīng)過對冷凝罐現(xiàn)場布置情況的了解后， 設(shè)計人員*終提出將新增加截止閥安裝于冷凝罐附近的結(jié)構(gòu)墻體上， 設(shè)計單獨的支架， 延長對空管至截止閥。經(jīng)過力學(xué)分析， 此方案能夠滿足抗震要求。

3、冷凝罐對空管改造方案

新增截止閥根據(jù)冷凝罐現(xiàn)場布置情況就近安裝在結(jié)構(gòu)墻體上， 由于需要滿足抗震要求， 對空管需要采取增加膨脹彎的形式， 以增加抗震性能， 如圖 2 所示(以 1XXP001MD 為例)。

圖 2 中， 3 為新增截止閥， 由于新增截止閥及冷凝罐均自帶一段 3/8” OD 的儀表管， 因此需要采用管接頭(編號 2)與新增管道連接。

對空管末端仍采用堵頭進行封堵。

根據(jù)測量介質(zhì)要求， 對空管保持至少 2% 的坡度， 對空管各直管段的長度均通過力學(xué)計算分析得出。對空管及截止閥上相應(yīng)的標(biāo)識 CB/BV 為支架的約束形式。

不同儀表的冷凝罐對空管根據(jù)現(xiàn)場布置情況和對應(yīng)主蒸汽管道的地震條件下的加速度情況的不同在上述方案的基礎(chǔ)上進行了相應(yīng)的調(diào)整。

4、支架改造方案

根據(jù)改造后對空管對支架的要求， 對空管膨脹彎部分的需在原冷凝罐支架的基礎(chǔ)上增加， 其他支架則需單獨設(shè)置， 生根于結(jié)構(gòu)墻體上。

冷凝罐及對空管支架改進方案如圖 3 所示。

圖 3 中云線部分為新增支架， 用于對空管的支撐。原冷凝罐支架主要用于冷凝罐及原儀表管的支撐， 新增支架對原支架未作修改， 僅根據(jù)對空管的需要， 在原支架橫向支架的基礎(chǔ)上， 采用槽鋼增加了對空管的兩個支撐點，對于不同的支撐點約束要求， 采取了不同的支撐點設(shè)計方案， 如表 2 所示。

截止閥 1VL22 原安裝支架能夠滿足抗震要求， 無需進行設(shè)計改進。

本文針對核電站蒸汽發(fā)生器蒸汽流量計量儀表在運行及檢修過程中遇到的冷凝罐排氣問題， 提出了在對空管增加截止閥的改進方案， 并進行了進一步的分析和改進， *終確定了改進方案， 并通過抗震計算驗證了改進方案的可行性， 對后續(xù)新建核電站相關(guān)設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。