汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中循環(huán)水泵跳閘故障分析

趙昌興

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中循環(huán)水泵跳閘故障分析

趙昌興

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

汽機(jī)檢修完成后，成功并網(wǎng)是檢驗(yàn)檢修質(zhì)量的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。在沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)過(guò)程中如果突發(fā)一臺(tái)循環(huán)水泵跳閘故障，將造成機(jī)組大的瞬態(tài)，影響沖轉(zhuǎn)工作的順利進(jìn)行。作為運(yùn)行人員，有必要對(duì)這一瞬態(tài)工況做出事故預(yù)想，分析對(duì)機(jī)組的影響，并準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)措施，把機(jī)組帶入到安全狀態(tài)。

沖轉(zhuǎn)；循環(huán)水泵；跳閘

1 概述

循環(huán)水系統(tǒng)在電廠二回路運(yùn)行中起著重要的作用，作為二回路的最終熱井，該系統(tǒng)通過(guò)兩條帶有聯(lián)通管的管道向凝汽器提供冷卻水，帶走乏汽熱量，保證凝汽器一定的真空度以滿足發(fā)電的需要。提供SEN系統(tǒng)運(yùn)行所需要的冷卻水，帶走常規(guī)島設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。CP650機(jī)組設(shè)計(jì)兩臺(tái)循環(huán)水泵，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)前兩臺(tái)循泵均需正常運(yùn)行。在不利的運(yùn)行工況下，一臺(tái)循環(huán)水泵跳閘，將影響機(jī)組的沖轉(zhuǎn)工作，危及汽機(jī)、凝汽器的安全。如何應(yīng)對(duì)此種事故，保證電廠機(jī)組安全，把機(jī)組從沖轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)入安全工況，需電廠運(yùn)行人員提前分析，適時(shí)采取有效措施。

2 背景介紹及原因分析

2.1 故障背景

汽機(jī)沖轉(zhuǎn)之前，按照大修規(guī)程的要求：兩臺(tái)CRF泵在運(yùn)行，蒸汽發(fā)生器給水由主給水供給，且水位控制處于自動(dòng)；一回路功率12%～14%Pn，一回路熱量由GCT-C（汽機(jī)旁路排放系統(tǒng)）導(dǎo)出，此時(shí)GCT-C在壓力模式控制，定值7.4MPa。汽機(jī)軸封蒸汽、除氧器加熱蒸汽等均由主蒸汽供給，這部分熱量按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)4%Pn計(jì)算，則有8%～10%Pn的負(fù)荷需要由GCT-C導(dǎo)出。GCT-C系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排放容量為85%額定負(fù)荷，單個(gè)GCT-C排放閥的排放容量為7.08%Pn，所以在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)之前GCTC121VV全開(kāi)，GCT-C117VV部分開(kāi)度。汽機(jī)沖轉(zhuǎn)條件具備后，開(kāi)始執(zhí)行沖轉(zhuǎn)操作，在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著汽機(jī)進(jìn)氣量的增大，GCT-C閥門隨之關(guān)小。這時(shí)主控報(bào)警觸發(fā)，CRF002PO跳閘。

2.2 CRF 002 PO跳閘原因分析

CRF泵可能的脫扣信號(hào)有：（1）循環(huán)水泵潤(rùn)滑油壓力低（＜1.0barg）。（2）失去6.0kV電源。（3）啟動(dòng)7min內(nèi)，連通閥關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)通道的任一只虹吸破壞閥開(kāi)啟或連通閥開(kāi)時(shí)任一通道的任一虹吸破壞閥開(kāi)啟。（4）啟動(dòng)7min后，連通閥關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)通道的所有虹吸破壞閥都開(kāi)啟或連通閥開(kāi)時(shí)任一通道的所有虹吸破壞閥都開(kāi)啟。（5）手動(dòng)停運(yùn)。另外，在循環(huán)水泵跳閘后的10min內(nèi)不允許啟泵，邏輯閉鎖。

按照正常的操作過(guò)程，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)不可能發(fā)生在CRF泵啟動(dòng)7min之內(nèi)，所以第三個(gè)跳泵信號(hào)可以排除；手動(dòng)停運(yùn)信號(hào)也不在考慮范圍內(nèi)；目前機(jī)組運(yùn)行時(shí)兩條循環(huán)水管道間的聯(lián)通閥保持關(guān)閉，所以在查找跳泵原因時(shí)應(yīng)重點(diǎn)從以下三個(gè)信號(hào)查找：（1）潤(rùn)滑油壓力低。（2）失去6.0kV電源：是整條母線失電還是開(kāi)關(guān)柜電機(jī)保護(hù)動(dòng)作需具體分析。（3）啟動(dòng)7min后，聯(lián)通閥關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)通道的所有虹吸破壞閥都開(kāi)啟。

3 CRF 002 PO跳閘后對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的影響分析

查看現(xiàn)場(chǎng)管道布置，CRF002PO對(duì)應(yīng)于凝汽器A/B/C的A側(cè)，GCT-C的第一、二組排放閥同樣對(duì)應(yīng)于凝汽器A/B/C的A側(cè)。對(duì)于有開(kāi)度的閥門，GCT-C121VV排汽至凝汽器C的A側(cè)，GCTC117VV排汽至凝汽器B的A側(cè)。所以CRF002PO跳閘后GCT-C蒸汽將對(duì)失去循環(huán)水的的凝汽器側(cè)的鈦管、管板、支撐隔板造成熱沖擊，并影響凝汽器的真空。查閱GCT-C系統(tǒng)手冊(cè)，由于機(jī)組在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)通過(guò)旁路閥排向凝汽器的蒸汽仍然具有較高的壓力和溫度，因此在凝汽器內(nèi)部的減壓減溫器上安裝了多孔節(jié)流板和凝結(jié)水噴淋減溫裝置，把排放蒸汽壓力降低到凝汽器壓力，把溫度降低到80℃及以下。通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行熱工水力計(jì)算也可得出，旁排減溫水能夠?qū)⑴耘耪羝禍刂?0℃以下。根據(jù)系統(tǒng)邏輯，當(dāng)GCT121VV開(kāi)度超過(guò)5%時(shí)，旁排減溫水閥GCT125/127VL自動(dòng)開(kāi)啟，提供噴淋減溫水。為保證噴淋降溫效果，這時(shí)可手動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)凝結(jié)水泵，以適度增大噴淋減溫水流量。

設(shè)計(jì)上凝汽器汽側(cè)允許的最高溫度為80℃，所以GCT系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上已考慮了對(duì)凝汽器的耐高溫保護(hù)。此外對(duì)于凝汽器保護(hù)還有以下冗余措施：（1）低壓缸排氣口噴淋系統(tǒng)，在汽機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)600rpm且功率低于15%Pn時(shí)，CAR噴淋閥開(kāi)啟，雖然該系統(tǒng)設(shè)計(jì)上主要是降低低壓缸排氣溫度，避免熱變形造成動(dòng)靜摩擦損壞汽機(jī)，但噴淋水客觀上也降低了凝汽器內(nèi)部的溫度，起到一定的保護(hù)凝汽器的作用。（2）水幕保護(hù)：凝汽器水幕保護(hù)設(shè)置在凝汽器喉部，GCT-C排氣口上部，環(huán)繞凝汽器一周。水幕保護(hù)投入后，噴水形成水幕，可以防止旁排蒸汽進(jìn)入凝汽器后進(jìn)入低壓缸，引起低壓缸升溫變形，保護(hù)低壓缸；另外在低負(fù)荷、空負(fù)荷時(shí)排氣溫度高，水幕保護(hù)投入也可以防止高溫排氣直接沖刷凝汽器鈦管。二期凝汽器設(shè)置了水幕保護(hù)噴水電磁閥（CEX058 /059/060VL）。當(dāng)溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)(CEX004/005/006ST)測(cè)出凝汽器內(nèi)部溫度超過(guò)80℃時(shí)，水幕保護(hù)噴水閥打開(kāi)，進(jìn)行冷卻水噴淋減溫。（3）凝汽器背包噴淋：當(dāng)溫度檢測(cè)開(kāi)關(guān)(CEX002、003ST)測(cè)出凝汽器背包溫度超過(guò)80℃時(shí)，背包減溫水噴水閥（CEX056/057VL）打開(kāi)，進(jìn)行冷卻水噴淋減溫,同樣起到保護(hù)凝汽器的作用。

另外，對(duì)于受影響最大的凝汽器C來(lái)說(shuō)，其A/ B兩側(cè)之間并沒(méi)有實(shí)體隔離，也就是說(shuō)兩側(cè)具有共同的汽空間與凝結(jié)水空間（每臺(tái)凝汽器只有一個(gè)熱井），A側(cè)由CRF002PO提供循環(huán)冷卻水，B側(cè)由CRF001PO提供循環(huán)冷卻水。當(dāng)CRF002PO跳閘，GCT-C121VV的排氣經(jīng)過(guò)旁排減溫水冷卻后，進(jìn)入凝汽器C的A側(cè)，A側(cè)鈦管失去循環(huán)水冷卻，蒸汽必然會(huì)向另外一側(cè)擴(kuò)散，最終通過(guò)CRF001PO泵送的循環(huán)水將熱量帶走。當(dāng)然，這樣的熱量傳輸方式必然會(huì)帶來(lái)效率的下降，凝汽器內(nèi)部溫度會(huì)有上漲、真空會(huì)有一定的降低。這也可以從機(jī)組滿功率運(yùn)行時(shí)一臺(tái)CRF泵跳閘，只需降負(fù)荷至70%Pn而不需降至50%Pn來(lái)得到驗(yàn)證。

綜上，由于凝汽器有旁排減溫水回路、低壓缸排氣口噴淋系統(tǒng)、水幕保護(hù)、凝汽器背包噴淋等一系列設(shè)計(jì)上的保護(hù)措施，且單側(cè)失去冷卻水后，另一側(cè)仍有足夠的冷卻能力，沖轉(zhuǎn)時(shí)一臺(tái)循泵跳閘的瞬態(tài)工況對(duì)凝汽器的影響是很有限的。

對(duì)SEN/SRI系統(tǒng)的影響：由于一臺(tái)CRF泵跳閘，SEN系統(tǒng)進(jìn)水量減少，雖然對(duì)應(yīng)的SEN入口閥（SEN002VC）有自動(dòng)關(guān)閉信號(hào)，但仍有可能造成管線進(jìn)氣，如果出現(xiàn)閥門拒動(dòng)情況，將造成SEN泵氣蝕，影響對(duì)SRI系統(tǒng)的冷卻,SRI水溫升高會(huì)影響整個(gè)常規(guī)島設(shè)備的冷卻，必須進(jìn)行換水操作。

對(duì)CVI系統(tǒng)的影響：對(duì)應(yīng)的CVI抽真空閥門自動(dòng)關(guān)閉，如自動(dòng)動(dòng)作正常，對(duì)真空的影響很有限，如果不能自動(dòng)關(guān)閉，則需要就地手動(dòng)關(guān)閉。

對(duì)汽機(jī)的影響：根據(jù)機(jī)組多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一臺(tái)CRF泵能夠維持汽機(jī)450MW功率運(yùn)行，此瞬態(tài)對(duì)汽機(jī)的影響有限，但由于是處在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)的特殊階段，有許多不確定性，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)相關(guān)參數(shù)的監(jiān)視。

4 CRF 002PO 跳閘后的事故響應(yīng)

根據(jù)運(yùn)行規(guī)程，每次啟機(jī)沖轉(zhuǎn)都要經(jīng)過(guò)多次的掛閘打閘，規(guī)程PTGSE003要求汽機(jī)轉(zhuǎn)速在400rpm及600r/min時(shí)分別在主控室和就地做打閘實(shí)驗(yàn)。如果沖轉(zhuǎn)剛好到對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速則應(yīng)果斷打閘停機(jī)，如果不在對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速，考慮到機(jī)組處于低狀態(tài)，主動(dòng)打閘相當(dāng)于多做了一次打閘實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)組的影響很小。這個(gè)時(shí)候保守決策，應(yīng)及時(shí)打閘停機(jī)。

打閘后二回路操縱員確認(rèn)主汽門、主調(diào)門、再熱主汽門、再熱調(diào)門關(guān)閉，汽機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，到對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速后檢查頂軸油泵、盤車正確投入。同步確認(rèn)CRF002PO跳閘后相關(guān)系統(tǒng)自動(dòng)動(dòng)作正常，否則及時(shí)手動(dòng)干預(yù)。為使蒸汽旁排閥關(guān)閉，一回路操縱員插棒降功率，并由專人密切監(jiān)視蒸發(fā)器水位等參數(shù)，保持與一回路操縱員溝通，防止功率變化過(guò)程中水位異常導(dǎo)致停堆。將核功率降至P10以下，蒸發(fā)器排氣切至排大氣。這時(shí)二回路負(fù)荷有除氧器、汽機(jī)軸封、管路散熱損失、GCT排大氣等。主控操縱員通過(guò)調(diào)節(jié)控制棒棒位維持核功率在8%Pn，通過(guò)GCT-A控制一回路平均溫度。通知檢修人員排查CRF002PO跳泵原因。

如果CRF002PO檢修時(shí)間較長(zhǎng)，則將除氧器及汽機(jī)軸封供氣切至輔助蒸汽供應(yīng)，核功率降2%Pn以下，蒸發(fā)器供水切至ASG，等待CRF002PO重新啟動(dòng)后再升功率沖轉(zhuǎn)。如果僅僅是虹吸破壞閥失氣、失電誤開(kāi)導(dǎo)致CRF002PO跳閘，故障處理簡(jiǎn)單，則保持在8%Pn功率平臺(tái)，故障處理完成后，及時(shí)啟泵，再次升功率沖轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于機(jī)組設(shè)計(jì)了一系列保護(hù)系統(tǒng)，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生一臺(tái)循環(huán)水泵跳閘的故障瞬態(tài)時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)及凝汽器的影響是有限的。但保守決策，運(yùn)行人員應(yīng)該停止正在進(jìn)行的沖轉(zhuǎn)操作，把機(jī)組帶入由GCT-A帶出熱量的低狀態(tài)，穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)后，組織人員排查循泵跳閘原因并檢修。在故障循泵檢修完成并啟動(dòng)成功后，再次組織沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作。

[1]系統(tǒng)手冊(cè).核電秦山聯(lián)營(yíng)有限公司，2005.

[2]應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程.浙江，核電秦山聯(lián)營(yíng)有限公司.

TK261

A

1671-0711（2017）03（上）-0050-02