陳興　王世興　孔海波

【摘 要】汽輪發(fā)電機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)是核電站調(diào)試過(guò)程中一項(xiàng)重大綜合性試驗(yàn)。該試驗(yàn)涉及系統(tǒng)眾多，步驟復(fù)雜，對(duì)一回路冷卻劑系統(tǒng)溫度下降影響明顯，而機(jī)組規(guī)范中對(duì)一回路溫降速率有明確的限制和要求。故圍繞如何減小一回路溫降，降低該試驗(yàn)對(duì)一回路設(shè)備的影響、延長(zhǎng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)間成為優(yōu)化的主要目標(biāo)。該核電項(xiàng)目多臺(tái)機(jī)組在該試驗(yàn)過(guò)程中不斷總結(jié)探索，進(jìn)行了諸多有益嘗試，取得了良好成效。本文對(duì)國(guó)內(nèi)某核電項(xiàng)目多臺(tái)機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)方案優(yōu)化的探索和實(shí)踐進(jìn)行了分析總結(jié)，這些探索將在類(lèi)似核電機(jī)組中的推廣應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】1000MW；非核蒸汽；汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)；方案優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)： TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）34-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.011

0 概述

汽輪發(fā)電機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)是核電站調(diào)試過(guò)程中一項(xiàng)重大綜合性試驗(yàn)。它利用反應(yīng)堆冷卻劑泵和穩(wěn)壓器內(nèi)電加熱器所提供的熱量使主回路升溫升壓，并充分利用蒸汽發(fā)生器二次側(cè)儲(chǔ)水蓄能、一回路儲(chǔ)水蓄能、一回路主設(shè)備及管道蓄能，在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)產(chǎn)生飽和蒸汽將汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速升至1500轉(zhuǎn)/分鐘。該試驗(yàn)是對(duì)汽輪機(jī)的安裝質(zhì)量進(jìn)行一次較全面的考核和驗(yàn)證，能及早暴露和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題從而及時(shí)采取相應(yīng)的糾正處理措施，為核電站的并網(wǎng)發(fā)電準(zhǔn)備條件。

國(guó)內(nèi)某核電一、二期工程汽輪機(jī)采用的是半速機(jī)技術(shù)，為單軸、三缸（高中壓合缸）、四排汽、沖動(dòng)凝汽式，工作轉(zhuǎn)速1500RPM。該核電1號(hào)機(jī)組也是國(guó)內(nèi)核電百萬(wàn)千瓦機(jī)組中首次進(jìn)行非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)的機(jī)組。

1 非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)方案優(yōu)化的實(shí)施背景

由于系統(tǒng)的蓄能有限，一回路冷卻劑系統(tǒng)無(wú)法持續(xù)提供足夠的熱量維持汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速?zèng)_轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)間短而無(wú)法對(duì)其安裝質(zhì)量進(jìn)行較完整的檢驗(yàn)。而汽輪機(jī)在額定轉(zhuǎn)速?zèng)_轉(zhuǎn)的時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于機(jī)組各系統(tǒng)參數(shù)是否能維持系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，其中一回路溫降速率是影響沖轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短的關(guān)鍵參數(shù)，且機(jī)組規(guī)范對(duì)該參數(shù)有明確的要求和限制，即平均溫降速率不得大于56℃/h[1]。若溫降速率超過(guò)限值，將對(duì)設(shè)備、管道產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，對(duì)一回路核心設(shè)備安全和壽命產(chǎn)生不利影響。故圍繞如何減小一回路溫降，降低該試驗(yàn)對(duì)一回路設(shè)備的影響、延長(zhǎng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)間成為優(yōu)化的主要目標(biāo)。這些優(yōu)化不僅降低了試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)了一回路核心設(shè)備，同時(shí)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)也一定程度上增強(qiáng)了該試驗(yàn)的意義。這些探索將在類(lèi)似核電機(jī)組中的推廣應(yīng)用具有一定的借鑒意義，也為同行電站進(jìn)線(xiàn)該試驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

2 非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)優(yōu)化的主要措施

2.1 提高蒸汽發(fā)生器二次側(cè)給水溫度

蒸汽發(fā)生器二次側(cè)給水是由除氧器加熱除氧后經(jīng)過(guò)給水控制系統(tǒng)提供，由于熱試階段除氧器加熱只能依靠電鍋爐或者其他機(jī)組供給的輔助蒸汽進(jìn)行加熱。輔助蒸汽是1.2Mpa.a、188℃的飽和蒸汽，按照正常設(shè)計(jì)工況要求，除氧器經(jīng)輔助蒸汽加熱只需達(dá)到104℃、0.02Mpa。在該項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組非核沖轉(zhuǎn)準(zhǔn)備階段，由于除氧器邊界主給水泵再循環(huán)閥管線(xiàn)隔離閥返廠(chǎng)維修，為保證除氧器邊界完整，臨時(shí)用堵板封堵，由于承壓不足，當(dāng)除氧器壓力上升時(shí)，堵板處開(kāi)始冒水，導(dǎo)致除氧器水溫最高維持在110℃左右[2]，飽和水的比焓只有約460KJ/Kg；3號(hào)機(jī)組通過(guò)關(guān)閉啟動(dòng)排氣閥，加大輔助蒸汽量等措施將除氧器水溫維持在130℃、壓力提高至0.26Mpa，使得二次側(cè)給水比焓提高至547KJ/Kg，相比該項(xiàng)目1號(hào)機(jī)組給水比焓提高了87KJ/Kg。

2.2 提高蒸汽發(fā)生器液位

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，蒸汽發(fā)生器液位維持在0m左右，由于二回路補(bǔ)水溫度低，為了減少?zèng)_轉(zhuǎn)階段對(duì)一回路的冷卻，減少補(bǔ)水量將一定程度緩解對(duì)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的冷卻，在該核電項(xiàng)目實(shí)踐中，在沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)開(kāi)始前均提高了蒸汽發(fā)生器水位，沖轉(zhuǎn)前一回路的熱量充裕，可以通過(guò)主蒸汽壓力保持一回路壓力溫度維持不變，故應(yīng)在試驗(yàn)前完成蒸汽發(fā)生器的補(bǔ)水操作。在500RPM轉(zhuǎn)速平臺(tái)適當(dāng)提高水位使得轉(zhuǎn)期間不需要對(duì)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行補(bǔ)水操作，如果保守決策，也可小流量的補(bǔ)水即可，減少了二回路低溫水對(duì)一回路的冷卻效應(yīng)，同時(shí)可減少操縱員對(duì)二回路給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的干預(yù)。

2.3 提高穩(wěn)壓器水位和容控箱液位

一回路冷卻劑系統(tǒng)穩(wěn)壓器的作用是將一回路壓力維持在整定值附近，正常運(yùn)行時(shí)，零功率時(shí)穩(wěn)壓器水位維持在0米左右，非核沖轉(zhuǎn)時(shí)一回路被冷卻收縮，特別是500RPM轉(zhuǎn)速平臺(tái)升至1500RPM轉(zhuǎn)速平臺(tái)，穩(wěn)壓器水位降低較快，為了不使穩(wěn)壓器加熱器盤(pán)管裸露干燒損壞，需要通過(guò)加大穩(wěn)壓器噴淋水流量使得穩(wěn)壓器水位維持到危險(xiǎn)水位以上，故試驗(yàn)前將穩(wěn)壓器液位提高，減少低溫噴淋水的流量，可一定程度上降低低溫噴淋水對(duì)一回路的進(jìn)一步降溫。穩(wěn)壓器液位變化最明顯的階段是汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至600RPM之后，故在500RPM轉(zhuǎn)速暖機(jī)平臺(tái)結(jié)束前保持穩(wěn)壓器水位在2米左右，穩(wěn)壓器可在不補(bǔ)水或者少量補(bǔ)水的情況下保持在安全水位以上。

提高容控箱液位主要目的是為了防止一回路冷卻過(guò)快時(shí)，為加大上充流量提前做好準(zhǔn)備，減少容控箱液位波動(dòng)，同時(shí)減少出現(xiàn)瞬態(tài)時(shí)操縱員的操作負(fù)擔(dān)。

2.4 上充下泄控制方式優(yōu)化

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，上充流量與下泄流量保持一致。當(dāng)溫度變化引起一回路內(nèi)水體積變化時(shí)，穩(wěn)壓器水位發(fā)生變化，當(dāng)水位偏離設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)上充流量，使穩(wěn)壓器水位恢復(fù)到設(shè)定值。為了減少一回路熱量流出，減少一回路上充流量，隔離下泄回路可減少13.6m3/h的冷卻劑流出一回路系統(tǒng)。由于下泄回路的隔離導(dǎo)致上充回路冷卻劑無(wú)法得到加熱，使得穩(wěn)壓器噴淋水溫度降低，故為了減少影響，在500RPM轉(zhuǎn)速平臺(tái)暖機(jī)結(jié)束開(kāi)始升速時(shí)，將下泄回路隔離，上充流量根據(jù)穩(wěn)壓器水位手動(dòng)控制。待1500RPM轉(zhuǎn)速平臺(tái)打閘停機(jī)時(shí)投入下泄回路。

2.5 優(yōu)化沖轉(zhuǎn)步驟

2.5.1 提前進(jìn)行汽水分離再熱器二級(jí)加熱器暖管

按照正常機(jī)組啟動(dòng)步驟，蒸汽發(fā)生器供水由輔助給水切換到二回路給水系統(tǒng)后才進(jìn)行汽水分離再熱器蒸汽再熱系統(tǒng)的暖管操作，為了減少除氧器用水，考慮到汽水分離再熱器二級(jí)加熱器暖管時(shí)間約需1.5小時(shí)，故將暖管操作提前到汽輪機(jī)掛閘之前，蒸汽發(fā)生器供水仍然由輔助給水系統(tǒng)供水時(shí)進(jìn)行，一方面可以減少占用熱試主線(xiàn)的時(shí)間，浪費(fèi)不必要的人力；另一方面可以減少除氧器除氧水的消耗。

2.5.2 提前進(jìn)行汽輪機(jī)重要閥門(mén)嚴(yán)密試驗(yàn)和汽機(jī)保護(hù)通道定期試試驗(yàn)

汽輪機(jī)重要閥門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)主要是汽輪機(jī)處于盤(pán)車(chē)狀態(tài)，在沖轉(zhuǎn)前主蒸汽壓力下，汽機(jī)掛閘后選擇汽輪機(jī)閥門(mén)密封性試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑴y(cè)量汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的升幅，驗(yàn)證汽輪機(jī)主汽閥的嚴(yán)密性。由于該這些試驗(yàn)是主汽門(mén)，主調(diào)門(mén)在主蒸汽壓力下首次動(dòng)作，故障率較高，從前期機(jī)組實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在沒(méi)有大缺陷的情況下，這些試驗(yàn)平均用時(shí)就需1小時(shí)。故在蒸汽發(fā)生器供水由輔助給水切換至除氧器供水前，進(jìn)行汽輪機(jī)重要閥門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)。

3 非核沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)方案優(yōu)化的效果對(duì)比

1號(hào)機(jī)組適當(dāng)提高了蒸汽發(fā)生器液位，2號(hào)機(jī)組同時(shí)提高了穩(wěn)壓器液位，3號(hào)機(jī)組在2號(hào)機(jī)組的基礎(chǔ)上提高給水溫度、提高容控箱的液位、優(yōu)化了上充下泄控制方式、優(yōu)化了沖轉(zhuǎn)步驟。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方案的的部分優(yōu)化或者全部?jī)?yōu)化，使得試驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)得到良好控制，一回路溫降得到改善，汽輪機(jī)維持額定轉(zhuǎn)速時(shí)間得到延長(zhǎng)。具體內(nèi)容詳見(jiàn)表1，其中表1給出了該核電項(xiàng)目1、2、3號(hào)機(jī)組非核沖轉(zhuǎn)過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)[3]對(duì)比。

從下表1可以看出，該核電項(xiàng)目三臺(tái)機(jī)組，從1號(hào)機(jī)組至3號(hào)機(jī)組，各項(xiàng)參數(shù)逐漸得到優(yōu)化，其中關(guān)鍵參數(shù)一回路溫降3號(hào)機(jī)只有33.1℃，且沖轉(zhuǎn)維持在在1500rpm時(shí)間最長(zhǎng)，這是采取各項(xiàng)優(yōu)化措施取得的成果。

4 結(jié)束語(yǔ)

該核電1號(hào)機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)在同類(lèi)型機(jī)組中是首次開(kāi)展，在沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下取得一次性成功，充分驗(yàn)證了試驗(yàn)方案的可行性，但同時(shí)也暴露了方案存在的缺陷與不足，在后續(xù)的機(jī)組中對(duì)試驗(yàn)方案的優(yōu)化有力探索，使得一回路溫度、蒸汽發(fā)生器液位、額定轉(zhuǎn)速維持時(shí)間等參數(shù)控制都得到了逐步改善，減小了一回路溫降的同時(shí)延長(zhǎng)了非核沖轉(zhuǎn)的時(shí)間，降低了非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)對(duì)一回路冷卻劑系統(tǒng)設(shè)備的影響，保障了關(guān)鍵設(shè)備的安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李映林.福建福清核電廠(chǎng)1、2號(hào)機(jī)組運(yùn)行技術(shù)規(guī)范，福清：福建福清核電有限公司，2011：51-52.

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