第7期廣東水利水電No. 72014年7月GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWERJul. 2014某核電廠二期_工程循環(huán)水泵房水流特性試驗研究吉紅香，邱靜，黃本勝，林美蘭(廣東省水利水電科學研究院，廣東省水動力學應用研究重點實驗室,河口水利技術國家地方聯合工程實驗室，廣東廣州510635 )摘要: 針對某核電廠二期工程循環(huán)水泵房前池和流道的水流特性，根據引水明渠引水水流特點，結合物理模型試驗,在前池采用多種整流措施，優(yōu)化各水工建筑物的體形尺寸，有效改善了吸水室內水流流態(tài)及流速分布的不均勻性,并提出有利于循環(huán)水泵安全、高效運行,投資較省的工程措施。關鍵詞:核電廠;水流特性;模型試驗;泵房中圖分類號: TV131.3文獻標志碼: B文章編號: 1008 -0112(2014)07 -0040-04某核電廠規(guī)劃設計6x1 000 MW級核電機組，廠二期 工程的循環(huán)水泵房位于取水明渠的中部，循區(qū)- -次規(guī)劃，分期建設。- -期工程建設2 x1250 MW環(huán)水泵房前設有前池，長為30.0 m,寬為110.3 m,核電機組，現已開始建設施工。二期工程循環(huán)水泵房池內設有跨池大橋的2個橋墩，前池與取水明渠呈正設計與一期工程相同,循環(huán)水泵房流道內已采用一期交。取水明渠底寬100.0 m，為梯形斷面，邊坡坡度工程優(yōu)化設計方案。-期工程采用彎道式進水”，二為1 :2.0,在二期工程進水前池的上游還預留三期工期工程采用側向引水，本文主要針對二期工程進行試程循環(huán)水泵房取水口，一期工程循環(huán)水泵房則位于明驗研究。渠末端，如圖1所示。52-10上800100 120↓I-I三期取水茶房二職森水泵房一期取術泵房110.31108|I二期模型試驗范圍中國煤化工圖1循環(huán)水泵房布置示意(單MYHCNM HG收稿日期: 2014-04-11; 修回日期: 2014-06-16作者簡介:吉紅香(1979)， 女，碩士，高級工程師，主要從事水力學及河流動力學研究?！?0.2014年7月第7 期吉紅香，等:某核電廠二期工程循環(huán)水泵房水流特性試驗研究No.7 Jul. 20141模型設計和制作修改方案首先嘗試了在流道內采取措施調整流態(tài),泵房前池和流道設置的目的是要保證水流能均勻但效果均不理想。后在前池分別設置三角墩和導流墻平穩(wěn)地進入水泵吸水室，避免回流和渦流的產生，從等多方案比較發(fā)現，在二期工程前池內設置導流墻,而避免給水泵的正常運行帶來不利的影響。將明渠水流導向二期進水前池的右側，從而達到改善為保證研究建筑物上、下游過渡段的銜接能得到原方案主流從前池左側進入、右側為大范圍回流的流較好的模擬，真實反映試驗研究段本身可能出現的各態(tài)。經過若干方案的試驗驗證，得到方案5和方案6種流態(tài)。根據某核電廠二期工程循環(huán)水泵房的引水明效果較好(見圖2、圖3)。渠、前池及泵房流道的具體布置確定模型的范圍(包括一、二期工程引水明渠、二期工程循環(huán)水泵的進水前池、循環(huán)水泵吸水室及與其銜接的排水管的過渡段)，模型呈“丁”字狀(見圖1)。采用模型幾何比尺L4λ/=10，由此得模型各水力比尺21為:流速比尺λv=_ ll山Tλ/=3.16,流量比尺λo=λ著=316.23。本試驗的渦流觀測采用日本機械工程師協會標準(1984版)規(guī)定的表面渦的相似條件-3，即λv=(入1)22=1.59, λ。=(入)?2=158. 49。2原方案試驗成果分析在99%低潮位下，一、二期工程同時供水和二期圖2方案5(注: 從左至右水泵編號為1"~6* )(單位: m)單獨供水工況對比試驗表明:首先調整橋墩中心線與2個相鄰進水孔隔墻中心1)同時向一、二期工程供水時，引水明渠和二期線對齊，用2條長約101m和99m的導流墻將前池寬工程的進水前池的斷面平均流速相對較大，受彎道水度均勻分為3個通道，導流墻頭部伸人明渠尾部與泵流的影響，二期泵房前池的進流明顯不均勻，主流偏房相連。前池在導流墻的導流作用下，進入3個通道，向左側進人進水流道前沿，并形成明顯的水面波動,前池大范圍的回流消失，3個小區(qū)域出現小回流，流前池的右側則形成大范圍的回流。進水流道的進口出道內流態(tài)明顯改善，只在胸墻附近出現1 ~2級表面現斜向入流，且左右兩側明顯不均勻，導致吸水室內渦，能夠滿足設計要求。產生回流和旋渦，漩渦卷入水體的氣核可能會造成水泵的振動”，直接影響水泵運行效率，甚至影響水泵的安全運行。.......9.92年2)僅對二期供水時前池回流范圍縮小至前池右側，強度較小，對泵房流態(tài)影響小，流道內流態(tài)較穩(wěn)9.4 t86.. 16.白定，這也說明了-期工程引水對二期工程前池流態(tài)的影響是顯著存在的，而且這種影響與一期引水的流量、明渠內的流速大小成正比。3修改方案效果分析由原方案的試驗結果可知，二期工程循環(huán)水泵房流態(tài)受- -期工程引水影響較顯著，原有流道內的整流中國煤化工難以改變前池的流態(tài)，也無法使吸水流道內水流達到[HCN MHG: m)均均、平穩(wěn)、無渦的要求，必須調整前池流態(tài)，盡量與方案5相比，方案6導流墻縮短至91.9 m和減弱其回流強度、縮小回流范圍。因此，修改方案試89.8 m,工程量較節(jié)省。流道內只在胸墻附近出現1驗的重點為前池的整流工程方案。~2級表面渦，能夠滿足設計要求。●41●2014年7月第7 期廣東水利水電No.7 Jul. 2014由各修改方案效果的對比可見，只有方案5和方會出現1~2級表面渦，表面渦距離水泵吸水口較遠,案6的整流方案能夠對二期泵房進水前池的水流流態(tài)不會對水泵運行造成明顯影響，滿足設計要求。進行較為有效的調整，使水流順著導墻較均勻地進人綜合技術經濟的比較結果，選擇方案6為本次前進水流道的進口前沿。試驗顯示:方案5、方案6效池整流工程的推薦方案。果相近，但方案6的導流墻比方案5短，工程量更節(jié)5各方 案水頭損失比較省。優(yōu)化方案6在前池內設置導流墻(長度為91.5 m試驗對引水明渠至泵房進水口前沿的水頭損失進和89.8 m,導流墻頂高程為-2.5 m)后,并結合吸水行了測量，該部分水頭損失包括明渠分流、橋墩、導流道內的整流方案(采用一期工程的研究成果，在鼓流墻、前池沿程和局部損失。典型工況及典型水文組.形濾網出口擴散段內設置3個導流墩，導流墩的頂部合的水頭損失比較見表1，可見推薦方案前池的整流設置2根消渦梁)，水泵吸水流道內流態(tài)平穩(wěn)、流速措施造成的水頭損失均很小。均勻，其面層回流強度較弱，只在靠近胸墻附近偶而表1各方案前池內的水頭損失比較原方案推薦方案工況潮位泵房左側AH/m泵房右側AH/m二期工程單獨供水99%低潮位0.010. 010. 000.001%高潮位-0.010.030.02-期增加供水工況,同時平均低潮位/二期工程2臺機組運行平均高潮位-0.02△H-引水明渠至泵房進水口前沿的水頭損失，-表示水位壅高。5推薦方案的試驗成果分析5.2不同工況組合的流速和流態(tài)5.1渦流試驗針對推薦方案中不同水位、不同的開機組合試驗由于渦流流態(tài)在水工模型試驗的“縮尺效應”更為顯示:泵站流道最不利的工況為冬季99%低潮位下2顯著，1984年8本機械工程師協會制定的水泵進水流臺循環(huán)水泵供1臺發(fā)電機組，這時的單泵流量較大。道試驗標準中提出“對于模型整體流態(tài)應該按照佛汝尤其是右側的4"、6* 泵開啟和5"、6*泵開啟組次，受德數相似準則設計和運行，對于表面渦流，模型流速彎道水流影響，右側通道較容易在轉彎后形成表面回應該采用幾何比尺的0.2次方”[41。本次試驗渦流模流流態(tài)，并在泵房進口胸墻前形成因繞流引起的表面擬流量是普通組次流量的2倍。對單流道進行了加大漩渦甚至渦帶。試驗顯示:在該工況下，流道進口前流量的渦流試驗，觀測流道內的水流流態(tài)，檢驗推薦流速分布較均勻，回流、漩渦未對流道左右側進口的方案的整流效果及其工程可行性。流量分配造成影響，而且，經過攔污柵、鼓形濾網及加大流量渦流試驗表明:水流經胸墻和導流墩后鼓形濾網出口的導流墩調整后，流道內流速分布較均進入吸水流道，在胸墻后形成穩(wěn)定的水平軸向環(huán)流，勻。當左側的1"、3"泵開啟和1"、2"泵開啟時,左側在吸水室內胸墻底高程以上的水流為負向流，胸墻底通道右側回流流態(tài)仍存在，但泵房進口胸墻前的漩渦高程以下的中、下層基本為正向流。流道內無強回流出現的頻率明顯降低，強度亦有所減弱，泵房底孔處及誘導漩渦等較強剪切運動的流態(tài)，也沒有出現3級流速分中國煤化工流速對稱分布，基本以上漏斗渦。胸墻后吸水流道上層水流存在--定強度均均。MYHCNMHG1"、3"、4"、6*4臺水負向流，形成局部順時針回流，并有較小的水面渦,泵供2臺機組發(fā)電時，右側通道表面出現弱回流。但無空氣吸人。整個流道內水面較為平穩(wěn)，沒有出現受彎道水流影響，前池3個通道內只出現局部小較大的波動，也無水內渦和底部渦出現。范圍的弱回流，但不會對流道內的流態(tài)造成明顯的不●42.2014年7月第7 期吉紅香，等:某核電廠二期工程循環(huán)水泵房水流特性試驗研究No.7 Jul. 2014利影響。通過吸水流道整流墩的整流作用，流道內水參考文獻:泵吸水口附近流態(tài)較為平穩(wěn)，流道內無明顯渦體出現，[1] 吉紅香，邱靜，林美蘭，等某核電廠一期工程循環(huán)水斷面流速分布較均勻，可滿足循環(huán)水泵房吸水室的流泵房進水流道物理模型試驗研究[J].廣東水利水電,2010(10): 20-23.態(tài)要求。2] 吳持恭.水力學[M].北京:高等教育出版社，2008.6結語核電廠循環(huán)水泵房本身結構復雜，流道試驗與一[3]邱靜，杜涓，黃本勝，等汕尾發(fā)電廠循環(huán)水泵房前池及流道優(yōu)化研究[A]/中國力學學會，《水動力學研究與般水工模型試驗相比，具有模型比尺小、水流邊界復進展》編委會，中國造船工程學會，等.第七屆全國水動雜的特點。在前池設置導流墻能有效調整吸水室內水力學學術會議暨第十九屆全國水動力學研討會文集:下流流態(tài)及流速分布，消除了循泵房吸水室內的不良流冊.2005.態(tài)，流道內水流流速分布較為均勻。[4] 邱靜，杜涓，黃本勝，等.臺山發(fā)電廠一期工程循環(huán)水通過試驗發(fā)現:盡管泵房本身是左右對稱布置,泵進水流道水力性能試驗研究[J].廣東水利水電,各個流道內的設計也完全-一樣，但因前池進水工況直接影響泵房流道內的流態(tài)，在規(guī)劃該類物理模型時應[5] 邱靜，黃東，黃本勝，等某大型泵站機組振動原因分注意明渠和前池進水的情況，結合前池流態(tài)進行整體析及防振臨時工程措施[J].中國農村水利水電, 2004(12): 103- 105.模型試驗。(本文責任編輯 王瑞蘭)Model Test on Flow Characteristics of A Nuclear Power Plant Circulating Water Pump HouseJI Hongxiang, QIU Jing，HUANG Bensheng，LIN Meilan( Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower,Guangdong Provincial Key Laboratory of Hydrodynamics ResearchEstuarine Water Technology National and Regional United Engineering Laboratory，Guangzhou 510635，China)Abstract: Uniform distribution and irrotational stability of flow is the guarantee of circulating water pump safe and efficient opera -tion. In the present paper，the nuclear power plant 自circulating water pump house characteristics and the flow behavior are ana -lyzed. By combining theory analysis with physical model test， according to the bifurcation flow hydraulic characteristic ，varielty ofrectification measures have been analyzed and compared while optimizing the shape dimensions of the hydraulic structures， and anoptimal scheme has been suggested to effectively improve the indoor water the flow regime and velocity distribution inhomogeneityKey words: nuclear power plant; flow characteristic ; model test ; pump house中國煤化工MHCNM HG●43●