目前國內(nèi)運(yùn)行的核電站中,二回路循環(huán)水系統(tǒng)基本都采用采用一機(jī)兩泵高、低速定速配置,流量不可調(diào)節(jié)。由于核電站建設(shè)對節(jié)能工作的日益重視,循環(huán)水系統(tǒng)的流量需要根據(jù)廠址海水水溫進(jìn)行優(yōu)化配置。不同海水溫度下,綜合考慮循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用以及帶來的微增收益,凝汽器所需的循環(huán)水量不同。如水溫較低時(shí)仍提供大流量循環(huán)水,不但浪費(fèi)了廠用電,還會(huì)造成凝結(jié)水過冷,從而降低機(jī)組的熱效率,增加凝結(jié)水中的含氧量,進(jìn)而加快設(shè)備管道的腐蝕。
因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該根據(jù)廠址海水溫度對循環(huán)水流量進(jìn)行調(diào)節(jié),凝汽器采用變倍率運(yùn)行,既可以保證機(jī)組的出力,又能節(jié)約廠用電,實(shí)現(xiàn)電廠經(jīng)濟(jì)效益最大化,從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。
此外,考慮到未來大容量核電機(jī)組可能參加電網(wǎng)調(diào)峰的需求,在機(jī)組負(fù)荷大幅度變化的情況下,采用變頻調(diào)速的循環(huán)水泵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)凝汽器供水水量調(diào)節(jié)的功能,是今后系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必然發(fā)展趨勢。
針對漳州核電廠址進(jìn)行冷端系統(tǒng)優(yōu)化和聯(lián)合泵房方案比選,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,漳州核電廠一期工程(華龍一號(hào))循環(huán)水系統(tǒng)采用一機(jī)兩泵+變頻方案,根據(jù)循環(huán)水溫度調(diào)節(jié)循泵電機(jī)轉(zhuǎn)速,進(jìn)而調(diào)節(jié)循環(huán)水供水量,最大限度地保障機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
漳州核電廠一期工程循環(huán)水系統(tǒng)在參考電站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置的基礎(chǔ)上增加了變頻調(diào)速裝置,以循環(huán)水量作為控制參數(shù),即給出不同溫度下對應(yīng)的循環(huán)水量,可實(shí)現(xiàn)循環(huán)水量根據(jù)海水溫度調(diào)節(jié)的功能。由于變頻調(diào)速的特性,循環(huán)水泵在不同工況點(diǎn)間調(diào)節(jié)時(shí)均采用不停機(jī)無級變速調(diào)節(jié),盡量減少速度變化帶來的水力沖擊,不但增加了流量調(diào)節(jié)的靈活性,而且避免了調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)生水力沖擊的情況。
成套變頻調(diào)速裝置可以結(jié)合工藝要求對輸入的控制信號(hào)采用特定的算法為電動(dòng)機(jī)輸出頻率可變的電源功率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。近年來,隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)及大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)不斷走向成熟,許多新型高性能的變頻調(diào)速裝置在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。核電廠循環(huán)水泵采用變頻技術(shù)后,可通過海水溫度的變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)循泵電機(jī)的頻率,自動(dòng)改變循環(huán)水流量,最大限度地保障機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,通過利用變頻器還可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵電機(jī)的變頻軟啟動(dòng),避免電機(jī)啟動(dòng)電流過大對廠用電網(wǎng)造成的沖擊,延長了設(shè)備的使用壽命。
針對漳州核電一期工程循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速技術(shù),中國核電工程有限公司已對太原鋼鐵廠、重慶熱電廠、七臺(tái)河電廠、福建莆田湄州灣電廠、山西運(yùn)城漳澤電力蒲州發(fā)電分公司等的成套變頻調(diào)速裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了充分的調(diào)研。
經(jīng)過初步比較,漳州核電一期工程循環(huán)水泵采用10KV高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)方案將增加一次投資約3696萬元。但是在核電廠60年全壽期內(nèi)綜合考慮運(yùn)行、維修及微增費(fèi)用,改進(jìn)方案比一機(jī)兩泵高、低速定速配置傳統(tǒng)方案節(jié)省約9804萬元。
而且,從20世紀(jì)80年代末開始,大功率高性能變頻器逐步進(jìn)入中國市場,經(jīng)過多年的發(fā)展,具有國際知名品牌的大功率高性能中壓變頻器裝置技術(shù)已經(jīng)非常成熟,故障率很低,只要認(rèn)真做好日常維護(hù)和檢修工作,即使出現(xiàn)故障,在保證關(guān)鍵備品備件數(shù)量的情況下,也能很快更換。
經(jīng)過分析論證,循環(huán)水泵變頻控制在保證核電安全運(yùn)行的前提下,通過采用成熟的高壓變頻控制技術(shù),提高了電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,達(dá)到了節(jié)能減排的目的。