雷青松

【摘 要】水壓試驗泵汽輪發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)（LLS）為壓水堆核電廠的重要組成部分，該系統(tǒng)能夠保證在一個機(jī)組的兩列配電盤LHA和LHB都不能供電的情況下（H3工況），LLS系統(tǒng)也可以為水壓試驗泵9RIS011PO提供380V應(yīng)急電源，從而確保主泵軸封水的供應(yīng)，保證反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性；在超設(shè)計基準(zhǔn)事故情況下，該系統(tǒng)給機(jī)組運行所需要的儀表供電。本文簡要介紹LLS系統(tǒng)的功能，組成部分，小汽輪發(fā)電機(jī)組工作原理及各種運行狀態(tài)等。

【關(guān)鍵詞】小汽輪發(fā)電機(jī)組；工作原理；運行；水壓試驗泵

1 LLS系統(tǒng)的功能及原理簡介

秦山二期650MW壓水堆1、2#核電機(jī)組的LLS系統(tǒng)小汽輪發(fā)電機(jī)組采用了從法瑪通進(jìn)口的4P1型號汽輪機(jī)。為了保證核電機(jī)組在失電事故情況下的核安全，要求LLS小汽輪發(fā)電機(jī)組始終保持在熱備用狀態(tài)，并在需要的情況下能快速自啟動且實現(xiàn)設(shè)計功能。LLS系統(tǒng)中的各個設(shè)備安全及功能要求很高。

在一臺機(jī)組的兩列應(yīng)急配電盤LHA，LHB同時不能供電的情況下，LLS系統(tǒng)能給試驗泵9RIS011PO提供380V應(yīng)急電源。水壓試驗泵確保反應(yīng)堆冷卻劑泵1#密封的注入水流量，從而確保反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的完整性。LLS還通過兩套機(jī)組共用的公用機(jī)柜，給應(yīng)急通風(fēng)機(jī)供電，提供試驗泵房內(nèi)的通風(fēng)，并給兩條220V線路供電，這樣一旦在給應(yīng)急設(shè)備供電的蓄電池已耗盡的情況下它不僅能給其它應(yīng)急照明設(shè)備供電，而且還給機(jī)組所需的儀表供電。并為主控室提供應(yīng)急照明。

LLS系統(tǒng)由小汽輪機(jī)LLS001TC、發(fā)電機(jī)LLS001AP、風(fēng)機(jī)9LLS001ZV、控制機(jī)柜9LLS001AR、電阻箱9LLS001RS等組成

LLS小汽輪發(fā)電機(jī)組是由二回路的蒸汽發(fā)生器的主蒸汽（壓力：7.6MPa）供汽的，其供汽母管由對應(yīng)機(jī)組的汽動輔助給水泵的供汽管道上分接引出。如果在一臺核電機(jī)組的兩臺應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的配電盤LHA和LHB同時不能供電的情況下，則需要LLS小汽輪發(fā)電機(jī)組通過LLS系統(tǒng)母線給水壓試驗泵9RIS011PO提供380V應(yīng)急電源，使其能保持運行，確保主回路反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主泵的一號機(jī)械密封的注入水流量，防止高溫高壓的反應(yīng)堆冷卻劑從主泵一號機(jī)械密封處泄漏，從而保證反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性。

LLS小汽輪發(fā)電機(jī)組還可以通過LLS系統(tǒng)母線9LLS001AR給兩條輸出線路供220V交流電，其負(fù)荷是確保機(jī)組安全停運和監(jiān)視所需的重要儀表，這樣即使在這些重要儀表正常工作電源喪失的情況下，LLS系統(tǒng)能保證它們繼續(xù)正常工作。LLS系統(tǒng)母線還給水壓試驗泵房間的應(yīng)急通風(fēng)機(jī)供電，以確保在水壓試驗泵運行時房間能有足夠的通風(fēng)。

小汽輪機(jī)兩個滑動軸承的潤滑是由汽輪機(jī)軸直接驅(qū)動的油泵提供潤滑油。潤滑油由一臺空氣冷卻器冷卻。汽機(jī)排出的乏汽通過消音器排放到大氣中，不再重復(fù)使用。正常運行工況下，汽機(jī)的入口蒸汽參數(shù)范圍為：壓力為7.5～0.66Mpa（表壓），相應(yīng)的溫度范圍為292～170℃。

發(fā)電機(jī)直接由汽輪機(jī)驅(qū)動，并裝有一臺提供勵磁電源的勵磁機(jī)，該勵磁電機(jī)安裝在聯(lián)軸器的另一端，通過一個旋轉(zhuǎn)整流器與汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，向控制配電柜9LLS001AR供電。

汽輪機(jī)為雙列級沖動式。動葉中補(bǔ)充膨脹的等熵焓降與級的滯止焓降之比叫做反動度ρ，ρ=hb/ht。雙列級由二列靜、動葉片組成。蒸汽經(jīng)第一列靜、動葉片流出后，再進(jìn)入第二列靜、動葉片中做功。根據(jù)雙列級的工作原理，它屬于沖動級，蒸汽只在靜葉中膨脹，熱能轉(zhuǎn)化為動能。高速汽流流過動葉片，推動動葉旋轉(zhuǎn)作功。級中的膨脹基本上在第一列靜葉（噴嘴）中進(jìn)行，蒸汽在動葉柵中不產(chǎn)生膨脹，動葉柵前后壓力相等。第二列靜葉主要起導(dǎo)向作用，亦稱導(dǎo)向葉片。

當(dāng)接收到小汽輪發(fā)電機(jī)組啟動指令時，要求LLS001VV和氣動阻尼器同時失去壓縮空氣壓力，從而使得LLS001VV失氣打開，同時氣動阻尼器活塞開始動作直至不再作用在LLS003VV上。流量限流器的功能就是實現(xiàn)LLS001VV和氣動阻尼器必須同時得到供氣和失氣，并控制氣動阻尼器的失氣速度，使氣動阻尼器緩慢動作以控制調(diào)節(jié)閥LLS003VV緩慢打開（為了避免通過LLS001VV進(jìn)入的蒸汽快速進(jìn)入小汽輪機(jī)使小汽輪機(jī)超速），使液壓調(diào)速器能正常的工作。當(dāng)機(jī)組開始正常工作后，液壓調(diào)速器作用在調(diào)節(jié)閥LLS003VV上，保證汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在3000轉(zhuǎn)。

正常運行時，LLS小汽機(jī)是不工作的，此時1LLS001VV是全關(guān)的，LLS002VV是開啟的，LLS003VV在一個預(yù)開啟的小開度上。

小汽輪機(jī)與主蒸汽供汽母管之間用氣動隔離閥（1、2LLS001VV）隔離（為核二級閘閥）。隔離閥上設(shè)置一小流量旁路管線，用來實現(xiàn)對小汽輪機(jī)的保溫及預(yù)熱。管道應(yīng)合理布置，盡量減少備用期間的管內(nèi)積水。

2 LLS系統(tǒng)的運行

從余熱排出系統(tǒng)停運（主冷卻劑系統(tǒng)升溫過程中）時刻起，無論電站機(jī)組處于什么運行狀態(tài)，LLS汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)該處于備用狀態(tài)，或是處于例行試驗狀態(tài)。

正常運行時設(shè)備的狀態(tài)：

2.1 汽輪發(fā)電機(jī)組

汽輪機(jī)處于備用狀態(tài)，隨時準(zhǔn)備啟動。氣動隔離閥 001VV處于關(guān)閉狀態(tài)，接到系統(tǒng)啟動信號后立即打開。該系統(tǒng)始終處于加熱狀態(tài)。汽輪機(jī)的保溫加熱由閥門001VV的旁路管線來調(diào)節(jié)，該旁路管線上裝有一個手動調(diào)節(jié)閥和一個隔離閥。位于管線一端的氣動隔離閥VVPl27、128VV通常狀態(tài)下處于開啟狀態(tài)。當(dāng)蒸汽發(fā)生器泄漏，二回路蒸汽受到反應(yīng)堆冷卻劑回路介質(zhì)的污染時，則關(guān)閉相應(yīng)的隔離閥。截止閥002VV處于開啟狀態(tài)。調(diào)節(jié)閥003VV處于微開啟狀態(tài)，以防蒸汽大量進(jìn)入汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)處于備用狀態(tài)，汽輪機(jī)啟動后即可帶動發(fā)電機(jī)。

2.2 風(fēng)機(jī)9LLS001ZV

正常時不工作，當(dāng)由發(fā)電機(jī)12LLS00lAP饋電的主母線帶電時，它就起動。根據(jù)H3規(guī)程，在失去DVN通風(fēng)的情況下，使NA396房間降溫。該房間通過風(fēng)門9LLS020VA進(jìn)風(fēng)，通過風(fēng)門9LLS02lVA排風(fēng)。調(diào)節(jié)風(fēng)門9LLS020VA和9LLS021VA是常開的，除非在由防火風(fēng)門9DVNl3lVA關(guān)閉檢測到火災(zāi)時，由防火風(fēng)門9DVNl3lVN的關(guān)閉位置自動關(guān)閉LLS的兩個調(diào)節(jié)風(fēng)門。

2.3 試驗泵9RIS011PO

試驗泵或在準(zhǔn)備接受LLS的起動指令，或在為進(jìn)行例行試驗而投入運行，或給安注箱注水。

LLS系統(tǒng)特殊穩(wěn)態(tài)運行的假定事故是失去全部6kV電源。這種事故將導(dǎo)致失去全部冷卻系統(tǒng)，同時，RRI不再對熱屏進(jìn)行冷卻，RCV也不再承擔(dān)主泵軸密封水的注入功能。這樣有可能導(dǎo)致1號密封的泄漏。LLS系統(tǒng)將在檢測到6kV電源失去后的兩分鐘內(nèi)恢復(fù)密封水注入功能。如果反應(yīng)堆冷卻劑溫度低于190℃，則應(yīng)避免LLS汽輪發(fā)電機(jī)起動（因為汽機(jī)的入口蒸汽參數(shù)范圍為：壓力為7.6～0.76Mpa，而190℃所對應(yīng)的壓力就是0.76MPa，如果低于該溫度，小汽機(jī)不能正常工作）。

此時利用由LLS系統(tǒng)作后備電源的試驗泵9RIS011PO來恢復(fù)密封水注入功能。由于這臺泵為1號、2號機(jī)組共用，因此，應(yīng)采取措施以保證該泵向正確的方向注水。為此，一旦探測到LHA和LHB配電裝置都失電，則故障機(jī)組的閥門RCV094VB便立即打開。

下列操作在2分鐘內(nèi)自動地完成：

1）打開蒸汽閥00lVV；

2）起動汽輪發(fā)電機(jī)，使轉(zhuǎn)速和電壓達(dá)到穩(wěn)定值；

3）切除正常電源（這種電源即使存在也可能隨時消失），同時，向9LLS001AR配電柜的母線供電；

4）在自動調(diào)節(jié)電壓的情況下，向9LLS001AR配電柜供電，起動風(fēng)機(jī)9LLS001ZV、增壓泵9RIS111PO和試驗泵9RIS112PO。

在上述起動過程中，試驗泵可能在運行并向安注箱充水。在這種情況下，自動執(zhí)行以下兩個動作：

（1）關(guān)閉RIS136VB，隔離通向安注箱的充水管線；

（2）試驗泵油路卸壓閥整定壓力從低壓切換到高壓。

5）打開故障機(jī)組的閥門RCV094VB，使試驗泵向失去電源的機(jī)組反應(yīng)堆冷卻劑回路注水。

當(dāng)一臺運行中的LLS汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障時，運行人員可以利用另一臺沒有發(fā)生故障的機(jī)組的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組向9LLS001AR配電柜供電。為此，應(yīng)該首先隔離無故障機(jī)組的RIS274VB，打開故障機(jī)組的RCV094VP，然后啟動LLS系統(tǒng)。

接著，操作人員操作按鈕021TO，就地斷開進(jìn)線接觸器，使試驗泵停機(jī)。然后操作開關(guān)020CC，重新閉合汽輪發(fā)電機(jī)出線接觸器，再啟動試驗泵。以上的切換過程只能在試驗泵停機(jī)兩分鐘內(nèi)完成，否則，把冷水注入主冷卻劑泵是危險的，有可能使主泵的密封損壞（熱沖擊）。

3 LLS運行事件及經(jīng)驗反饋

世界各國核電廠的LLS系統(tǒng)汽輪機(jī)發(fā)生過大量的不可用事件，后來根據(jù)統(tǒng)計調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分的不可用事件都是由啟動超速跳閘或啟動后不久的負(fù)荷切換導(dǎo)致的真實超速跳閘所導(dǎo)致。我廠在試驗過程中，多次發(fā)現(xiàn)LLS001VV閥門在76bar下開啟時，即使為閥前閥后的平衡管曖管，但是由于閥門前后的壓差較大，仍然需要較長的時間才能打開。這一時間超過了LLS003VV閥門的限流器響應(yīng)的時間。致使LLS003閥門全開后，LLS001VV仍未全開。當(dāng)LLS001VV全開后，因為LLS003VV閥門全開，開度過大，調(diào)速器無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，機(jī)組超速跳機(jī)。設(shè)計上小汽輪機(jī)是通過阻尼器壓住LLS003VV延緩進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的開啟以及加負(fù)載電阻這兩項措施來控制LLS汽輪機(jī)啟動時的升速速率，保證啟動階段不出現(xiàn)超速跳閘。負(fù)載電阻無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，我們只能延緩進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的開啟時間。對此，在系統(tǒng)允許的情況下，我們調(diào)節(jié)減小了限流器調(diào)節(jié)閥的開度，延長了泄流時間，但是還是不能滿足了現(xiàn)場要求。最后，更換了流量限流器重新進(jìn)行了調(diào)節(jié)，具體操作為：先將調(diào)節(jié)閥的設(shè)定旋鈕按順時針的方向轉(zhuǎn)動到底，將其關(guān)閉。后將定位刻度盤的零刻度與螺釘起子的軸線槽相一致。將調(diào)節(jié)閥開啟到1/8處，機(jī)組一次啟動成功。

秦山二廠1/2號機(jī)組在執(zhí)行小汽機(jī)試驗時多次由于超速而導(dǎo)致試驗不成功，如2004-11-28日9：30，在維修機(jī)械、儀控、電氣各方配合下，執(zhí)行PT1LLS001（LLS小汽輪發(fā)電機(jī)無負(fù)荷試驗）時出現(xiàn)超速保護(hù)跳閘，試驗多次不成功，后經(jīng)過維修機(jī)械、電氣人員檢查后，再次進(jìn)行該試驗，仍然出現(xiàn)超速保護(hù)跳閘，試驗仍不成功。直到第六次試驗，在電氣人員重新分合9LLS024JS后，試驗才達(dá)到要求。

通過上述經(jīng)驗反饋可以看出小汽機(jī)的啟動存在很多問題，正是考慮到小汽輪發(fā)電機(jī)的各種弊端和可靠性，復(fù)雜性，二廠擴(kuò)建的3/4號機(jī)組取消了小汽輪發(fā)電機(jī)組，取而代之的是結(jié)構(gòu)簡單的柴油發(fā)電機(jī)組，一用一備，功率為250KW。

4 小結(jié)

通過對我廠LLS系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，我談?wù)剛€人對我廠LLS系統(tǒng)更好運行的一些看法。

我廠目前對LLS系統(tǒng)運行監(jiān)測量非常少，主控KIT中無任何模擬量可看，僅有LLS001VV開閥指令是否發(fā)出、9LLS001ZV狀態(tài)及9LLS021JA/021JS等幾個開關(guān)、接觸器的狀態(tài)；在LLS現(xiàn)場也就只能看到小汽機(jī)轉(zhuǎn)速（或由技術(shù)處人員臨時接入數(shù)顯式轉(zhuǎn)速表），而大亞灣核電站早在幾年前為了更好的監(jiān)測LLS系統(tǒng)的運行情況，就對LLS系統(tǒng)實施了數(shù)據(jù)集中系統(tǒng)的改造。改造后的系統(tǒng)實現(xiàn)了在同臺示波器上同時顯示LLS汽輪機(jī)進(jìn)汽隔離閥LLSOO1VV及LLS003VV閥門開度、LLSOO1TC轉(zhuǎn)速、LLS發(fā)電機(jī)端電壓、LLS電氣控制臺9LLSOO1AR母線電壓、及其母線電流、LLS負(fù)載電阻9LLSOOIRS電流、水壓實驗泵主油泵9RIS112MO電流8個數(shù)據(jù)的功能。

從歷次LLS小汽機(jī)超速事件中，我們不難發(fā)現(xiàn)LLS小汽機(jī)超速的主要原因就是LLS003VV動作的不正確，即提前動作或動作時開度偏大或超調(diào)導(dǎo)致汽機(jī)超速。實際最容易超速的情況主要就是小汽機(jī)啟動階段。我廠LLS003VV在接到啟動命令后，阻尼器便開始釋放，LLS003VV開始緩慢開啟。大亞灣電站的LLS003VV的開啟要比我廠慢至少5S，它是在負(fù)載電阻開關(guān)027JA閉合后，阻尼器才開始釋放，LLS003VV才緩慢開啟。在此之前該閥門一直被限制在最小蒸汽供應(yīng)量上（預(yù)設(shè)開度：3mm左右）。

通過對照，我覺得大亞灣的LLS003VV控制有兩個好處：

（1）LLS003VV開啟控制較簡單，只要按照標(biāo)準(zhǔn)升速曲線設(shè)定好釋放時間（5S左右即可）；

（2）小汽機(jī)超速風(fēng)險較小，因為LLS003VV開啟時間較晚，是在小汽機(jī)工作較穩(wěn)定的階段動作。我廠的LLS003VV開啟較早，在有蒸汽流波動時及負(fù)荷帶載時，閥門容易超調(diào)，開得過大甚至全開，從而使調(diào)速器失去了的快速、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)功能，小汽機(jī)在這種工況下超速風(fēng)險很大。

綜上兩點，我個人認(rèn)為我廠可以考慮借鑒大亞灣LLS003VV的運行模式，對我廠進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，來優(yōu)化LLS小汽機(jī)運行，降低其超速跳閘導(dǎo)致不可用的風(fēng)險。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]核電廠中級運行第2版.浙江：核電秦山聯(lián)營有限公司，2008[Z].

[3]核電廠高級運行第2版.浙江：核電秦山聯(lián)營有限公司，2008[Z].

[責(zé)任編輯：王楠]