M310機(jī)組發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)備用泵自動啟動試驗風(fēng)險分析及應(yīng)對建議

熊興華

摘要：文章分析了機(jī)組功率運行時，發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)異常運行時的影響，并從運行角度提出了應(yīng)對建議，通過原因分析和應(yīng)對措施，改進(jìn)了試驗方法，為保持核電站穩(wěn)定運行有重要意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng) 停機(jī) 搶水

一、前言

發(fā)電機(jī)定子冷卻系統(tǒng)的功能是通過低電導(dǎo)率的除鹽水在不銹鋼制成的矩形空心定子繞組中循環(huán)流動，帶走定子繞組帶負(fù)荷運行時產(chǎn)生的熱量，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)定子繞組的冷卻。該系統(tǒng)能夠滿足發(fā)電機(jī)對冷卻水水質(zhì)、溫度、壓力和流量的要求。它確保了發(fā)電機(jī)在氫氣正常工作壓力下的有載運行，也確保了不會有水泄漏進(jìn)發(fā)電機(jī)。而在實際運行過程中，該系統(tǒng)可能由于運行方式、工況的改變等原因，會導(dǎo)致定子冷卻水系統(tǒng)異常運行，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)出力，甚至有停機(jī)風(fēng)險，因而對M310機(jī)組正常運行期間，有必要對定子冷卻水系統(tǒng)出現(xiàn)的異常進(jìn)行分析。

二、發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)組成

發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)包括定子冷卻水泵、換熱器、溫度控制三通閥、過濾器、去離子器、補水管路。水循環(huán)回路設(shè)置兩臺相同的定子冷卻水泵101/201PO。正常時一臺泵運行，使冷卻水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動，而另一臺備用。如果定子冷卻水的流量下降，或工作泵的接觸器跳閘，備用泵自動啟動?？偭髁坑砂惭b在發(fā)電機(jī)定子入水管的孔板來調(diào)節(jié)，而軸襯內(nèi)的水流量通過發(fā)電機(jī)接線盒出水管的孔板來調(diào)節(jié)。

定子冷卻水由兩個并聯(lián)的換熱器進(jìn)行冷卻。定子冷卻水系統(tǒng)的水溫由溫度控制三通閥保持恒定。該閥門通過調(diào)節(jié)流經(jīng)兩個并聯(lián)的換熱器及其旁路的定子冷卻水流量來調(diào)節(jié)溫度。本系統(tǒng)設(shè)置了兩臺100%流量板式冷卻器。一臺工作，另一臺備用。從運行的冷卻器切換至備用冷卻器是靠手動開啟和關(guān)閉相關(guān)的閥門來實現(xiàn)的。在發(fā)電機(jī)正常運行期間，定子繞組的冷卻水進(jìn)水溫度控制在44.5°C。冷卻器由一組碟形金屬板組成，通過這組金屬板將定子冷卻水系統(tǒng)的熱量傳給SRI系統(tǒng)冷卻水，保證定子冷卻水的冷卻。

供發(fā)電機(jī)定子繞組用的冷卻水不得含有懸浮顆粒物且必須經(jīng)除鹽處理，因而定子冷卻水必須連續(xù)地通過水處理裝置進(jìn)行處理。水處理裝置包括一臺主過濾器和一臺去離子器。過濾器位于冷卻水回路下游。經(jīng)過濾后的絕大部分冷卻水供給了發(fā)電機(jī)定子繞組，另外一小部分通過一條支路經(jīng)去離子器回到定子冷卻水泵入口。去離子器安裝在主循環(huán)系統(tǒng)旁路上，為混床型。去離子器是一個垂直圓柱形容器，里面裝有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂。包括：去離子器內(nèi)的粗濾網(wǎng)、除樹脂用的探孔、去除樹脂和通往過粗濾網(wǎng)的探孔、上部進(jìn)水管接頭、下部出水管接頭、排水閥、排氣閥。節(jié)流孔板用于設(shè)置所需處理的流量。去離子器的連續(xù)凈化流量約為定子冷卻水總流量的5%。

三、機(jī)組運行期間GST系統(tǒng)異常運行描述

正常運行期間，某電廠按照要求進(jìn)行定子冷卻水系統(tǒng)定子冷卻水泵切換操作，當(dāng)啟動備用泵時，定子冷卻水流量下降到20m³/h以下（持續(xù)時間不足1秒），導(dǎo)致儀表短時洋紅色。由于流量突然下降，產(chǎn)生定子冷卻水流量低報警，并且導(dǎo)致二層通訊故障。2015年2月某M310機(jī)組，執(zhí)行定子冷卻水備用泵啟動試驗時，啟動備用泵后，冷卻水流量從150m³/h下降到100m³/h左右，持續(xù)時間900ms，儀表顯示流量比實際值低約30m³/h。若發(fā)電機(jī)定子冷卻水流量低于100m³/h，且持續(xù)5S，導(dǎo)致停機(jī)。該異常存在汽輪機(jī)跳機(jī)的重大風(fēng)險。

四、原因分析及解決方案

分析業(yè)內(nèi)各大電廠，得知相關(guān)電廠在進(jìn)行GST泵切換操作時，當(dāng)啟動備用泵后，沒有出現(xiàn)流量低的情況，反而流量會上升20m³/h左右。對比同行電廠定子冷卻水系統(tǒng)流程可發(fā)現(xiàn)，A電廠的流量表接在定子冷卻水泵的出口，而B廠的流量計接在GST泵的入口，所以A廠切泵時流量反而上升。c核電存在一種異常：一段時間定子冷卻水流量會下降導(dǎo)致備用泵啟動，經(jīng)研究，發(fā)現(xiàn)定子冷卻水箱液位過低（原58-60%），泵吸水會產(chǎn)生漩渦，導(dǎo)致氣體進(jìn)入系統(tǒng)，后將水位提升到（68%），該現(xiàn)象消失。對此，經(jīng)組織專題會進(jìn)行分析，結(jié)合通常電廠分析及廠家反饋，認(rèn)為導(dǎo)致流量低的可能原因為兩臺定子冷卻水泵同時運行搶流量和系統(tǒng)管線積氣所致。為驗證定子冷卻水箱液位對搶水現(xiàn)象的影響，B廠將1/2號機(jī)發(fā)電機(jī)定子冷卻水箱液位由61%提高至73%，并編制了定子冷卻水系統(tǒng)排氣操作票，排氣后通過DOS一層模擬GST002MD流量低連鎖啟動備用泵。從實驗結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，在直接啟動備用泵和執(zhí)行定期試驗兩種情況下均未出現(xiàn)GST流量低報警，直接啟動備用泵時流量基本未波動，試驗滿足要求。

五、試驗改進(jìn)

執(zhí)行定子冷卻水備用泵啟動試驗時，原試驗方案中模擬定子冷卻水流量低連鎖啟動備用泵的方法為開啟流量計的平衡閥。但是從現(xiàn)場結(jié)構(gòu)和流程圖分析可知，該方法存在誤跳機(jī)風(fēng)險。設(shè)計上，四塊定子冷卻水流量計均為壓差式流量表或流量開關(guān)，并且該四塊表安裝位置均為同一引壓母管上并聯(lián)。若按原試驗方法開啟定子冷卻水流量計的平衡閥，降低定子冷卻水流量計高低壓側(cè)的壓差以實現(xiàn)模擬定子冷卻水流量低于150m³/h連鎖啟動備用泵。雖然可以實現(xiàn)備用泵連鎖啟動。但是從四塊表的安裝結(jié)構(gòu)分析可知，一但使用過程中開啟平衡閥后關(guān)閉過慢，將造成引壓母管高壓側(cè)流體流向低壓側(cè)，壓差降低觸流量低信號，三取二跳機(jī)邏輯導(dǎo)致誤跳機(jī)。后續(xù)定期試驗時，改為儀控人員在一層工程師站模擬定子冷卻水流量低于150m³/h聯(lián)鎖啟動備用泵的方法進(jìn)行試驗。

六、結(jié)論

通過一系列試驗驗證，通過以下兩種方法可以有效避免在定子冷卻水系統(tǒng)備用泵自動啟動試驗中，有效避免汽輪機(jī)停機(jī)。

1.抬高定子冷卻水箱的液位，有效避免兩臺泵的搶水效應(yīng)，可以有效避免跳機(jī)。

2.通過儀控強(qiáng)制定子冷卻水流量低信號來替代開平衡閥模擬啟泵的試驗方法可行，并可降低誤跳機(jī)的風(fēng)險。