百萬(wàn)千瓦等級(jí)核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

曹宇華 朱寧

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

通過(guò)汽輪機(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)，能夠及早暴露和發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)及其相關(guān)系統(tǒng)的問(wèn)題，征對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題采取相應(yīng)的糾正處理措施，從而保證了汽輪發(fā)電機(jī)組正常并網(wǎng)發(fā)電以及在運(yùn)行期間能安全正常地工作。此試驗(yàn)涉及系統(tǒng)多，試驗(yàn)復(fù)雜，因此在非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行全面的重大風(fēng)險(xiǎn)分析并制定應(yīng)對(duì)措施是必要的。

1 非核沖轉(zhuǎn)汽水流程及實(shí)施過(guò)程

1.1 非核沖轉(zhuǎn)汽水流程

由于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)還未具備投運(yùn)條件，凝結(jié)水系統(tǒng)也未進(jìn)行聯(lián)合沖洗，凝結(jié)水去除氧器的水質(zhì)達(dá)不到要求，所以非核沖轉(zhuǎn)期間不投入低壓加熱系統(tǒng)，非核沖轉(zhuǎn)的給水來(lái)源于除氧器中的除鹽除氧水。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前主蒸汽管道預(yù)熱和汽水分離再熱系統(tǒng)的預(yù)熱完成后，蒸汽發(fā)生器供水由輔助給水切換到啟動(dòng)給水系統(tǒng)供應(yīng)，汽輪機(jī)掛閘后，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)過(guò)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)做功后排入凝汽器冷凝，啟動(dòng)凝結(jié)水泵通過(guò)小流量管線打循環(huán)，并通過(guò)控制凝汽器至常規(guī)島廢液收集系統(tǒng)閥門(mén)進(jìn)行凝汽器水位調(diào)節(jié)[1]。

1.2 非核沖轉(zhuǎn)實(shí)施過(guò)程

（1）確認(rèn)各系統(tǒng)已投運(yùn)并運(yùn)行良好，記錄汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前相關(guān)參數(shù)；

（2）執(zhí)行主汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速小于75rpm，試驗(yàn)合格；

（3）首次沖轉(zhuǎn)至100rpm，進(jìn)行摩擦檢查試驗(yàn)，就地汽輪機(jī)打閘；

（4）重新升速，第二次沖轉(zhuǎn)至100rpm暖機(jī)30min；

（5）首次沖轉(zhuǎn)至200rpm，暖機(jī)1h；

（6）首次沖轉(zhuǎn)至500rpm，暖機(jī)30min；

（7）轉(zhuǎn)至1500rpm，維持10min，主控應(yīng)急控制盤(pán)上手動(dòng)打閘停機(jī)，主盤(pán)車在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降至一定值時(shí)與汽輪機(jī)大軸自動(dòng)嚙合。

2 非核沖轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

非核沖轉(zhuǎn)涉及了二回路的大部分汽水系統(tǒng)，非核沖轉(zhuǎn)也是這些系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)行，各系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能需要得到驗(yàn)證，有的系統(tǒng)在非核沖轉(zhuǎn)過(guò)程中還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，這就需要大量的人工干預(yù)。為保證非核蒸汽沖轉(zhuǎn)安全、順利進(jìn)行，對(duì)各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行清理，從電、汽、氣、油、水各方面考慮，分別制定對(duì)策。例如：制定完善的組織機(jī)構(gòu)，各專業(yè)組分工明確，遇到問(wèn)題有人處理；在汽輪機(jī)平臺(tái)、主控室、電器柜間建立通訊，保證現(xiàn)場(chǎng)和主控信息溝通及時(shí)，同時(shí)就地和主控的停機(jī)按鈕處都有專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，汽輪機(jī)運(yùn)行異常時(shí)可以保證實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)停機(jī)；在高溫高壓介質(zhì)通過(guò)的區(qū)域拉警示帶，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，確保人員的安全。

2.1 汽輪發(fā)電機(jī)組異常超速風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：汽機(jī)控制系統(tǒng)、超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作不正?；蚱啓C(jī)高、中壓主汽門(mén)或調(diào)節(jié)門(mén)出現(xiàn)卡澀、關(guān)閉不嚴(yán)、關(guān)閉不及時(shí)都會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常超速。汽輪機(jī)超速后果嚴(yán)重，轉(zhuǎn)速無(wú)法控制、機(jī)組振動(dòng)增大、軸瓦溫度升高，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致葉輪松動(dòng)變形、葉片及圍帶脫落、軸承損壞、動(dòng)靜摩擦，甚至斷軸、飛車。

應(yīng)對(duì)措施：汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行主汽門(mén)嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后才進(jìn)行沖轉(zhuǎn)；超速保護(hù)通道試驗(yàn)合格，超速保護(hù)裝置均應(yīng)正常投入工作；按要求進(jìn)行定期試驗(yàn)，確認(rèn)主汽門(mén)與調(diào)節(jié)汽門(mén)開(kāi)啟關(guān)閉靈活、無(wú)卡澀現(xiàn)象；確認(rèn)超速保護(hù)通道正常。

2.2 汽輪機(jī)進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：非核沖轉(zhuǎn)還要利用蒸汽發(fā)生器的儲(chǔ)能提供主蒸汽，主蒸汽流量瞬間突增主蒸汽降壓后閃蒸的主蒸汽濕度過(guò)大，造成蒸汽帶水；軸封處密封不嚴(yán)，供汽管道疏水不暢，積水或疏水進(jìn)入汽缸；汽缸本體疏水不暢通；汽水分離再熱器管板溫度太低，高壓缸排汽經(jīng)過(guò)汽水分離再熱器濕度增大。以上幾種因素都會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水，汽輪機(jī)進(jìn)水會(huì)導(dǎo)致軸向推力增大，推力瓦磨損甚至燒瓦；引起動(dòng)靜間隙消失發(fā)生碰磨；導(dǎo)致大軸彎曲；汽機(jī)高溫金屬部件產(chǎn)生永久變形；熱應(yīng)力過(guò)大引起金屬部件裂紋等。

應(yīng)對(duì)措施：主蒸汽隔離閥打開(kāi)前對(duì)主蒸汽管線進(jìn)行充分暖管并排盡疏水；沖轉(zhuǎn)前汽缸、高、中壓閥體、蒸汽管線疏水閥開(kāi)啟；沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行汽水分離再熱器預(yù)熱，二級(jí)管板預(yù)熱到140℃左右；汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，密切監(jiān)視汽機(jī)振動(dòng)、軸向位移、脹差、推力瓦溫度，現(xiàn)場(chǎng)要巡視汽輪機(jī)，確認(rèn)機(jī)組運(yùn)行正常、軸封處無(wú)異音；運(yùn)行中注意監(jiān)視主蒸汽溫度變化，如汽溫變化過(guò)大，應(yīng)立即采取措施或停機(jī)；停機(jī)之后轉(zhuǎn)子惰走階段不允許過(guò)早停止軸封供汽，防止冷氣、冷水進(jìn)入；緊急情況下，汽輪機(jī)手動(dòng)打閘停機(jī)。

2.3 汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油斷油燒瓦風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：潤(rùn)滑油、頂軸油系統(tǒng)泄漏；主油泵工作不正常；交、直流油泵自動(dòng)聯(lián)鎖不正常，造成事故時(shí)供油不正常。以上幾個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油部分或全部喪失，潤(rùn)滑油部分或全部喪失會(huì)導(dǎo)致軸瓦動(dòng)靜摩擦加劇，軸瓦溫度升高，有跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)，造成軸頸損壞，汽輪發(fā)電機(jī)損壞。

應(yīng)對(duì)措施：沖轉(zhuǎn)前驗(yàn)證輔助油泵、應(yīng)急油泵的啟動(dòng)邏輯；汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng)后現(xiàn)場(chǎng)檢查邊界的完好性；系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)監(jiān)視潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、各軸承溫度。軸承溫度異常增加，達(dá)到自動(dòng)跳機(jī)值，立即打閘停機(jī)并破壞真空，手動(dòng)停運(yùn)主盤(pán)車，若高壓缸溫度高于150℃，啟動(dòng)輔助盤(pán)車試盤(pán)轉(zhuǎn)子，若轉(zhuǎn)子可以盤(pán)動(dòng)，則每半小時(shí)盤(pán)180度，直至缸溫降至150℃以下。

2.4 盤(pán)車不可用風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：盤(pán)車電源故障、盤(pán)車控制柜卡件故障都會(huì)導(dǎo)致主盤(pán)車不可用。汽輪機(jī)非核沖轉(zhuǎn)前主盤(pán)車不可用將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)無(wú)法進(jìn)行沖轉(zhuǎn)；汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至1500rpm打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速降至一定值時(shí)主盤(pán)車無(wú)法嚙合，此時(shí)若高壓缸溫度高于150℃，輔助盤(pán)車又無(wú)法投入，則可能使汽機(jī)大軸受熱不均產(chǎn)生彈性彎曲。

應(yīng)對(duì)措施：汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)相關(guān)的邏輯已經(jīng)驗(yàn)證并合格；汽輪機(jī)首次沖轉(zhuǎn)前檢查汽輪機(jī)輔助盤(pán)車可用性，機(jī)組啟動(dòng)前連續(xù)盤(pán)車時(shí)間至少不得少于24h，若盤(pán)車中斷應(yīng)重新計(jì)時(shí)；安排安裝公司行車人員24小時(shí)值班，臨時(shí)盤(pán)車工具準(zhǔn)備就位；汽輪機(jī)降速至定值時(shí)檢查主盤(pán)車自動(dòng)嚙合，主盤(pán)車不可用投入輔助盤(pán)車，輔助盤(pán)車不可用及時(shí)聯(lián)系承包商人員用行車每半小時(shí)盤(pán)車180度，并有專人跟蹤。

2.5 除氧器水質(zhì)不合格風(fēng)險(xiǎn)

（1）氧含量高風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)分析：除氧器加熱蒸汽不足或排大氣閥未開(kāi)啟，達(dá)不到熱力除氧的效果；化學(xué)加藥裝置的聯(lián)氨加入量不正確，加入量少；除氧器補(bǔ)入太多的除鹽水。以上幾個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致除氧器水質(zhì)含氧量高，氧含量比較大，造成系統(tǒng)內(nèi)管道及設(shè)備的腐蝕加大。

應(yīng)對(duì)措施：除氧器制水時(shí)確保排大氣的閥門(mén)開(kāi)啟；輔助蒸汽供汽至除氧器的閥門(mén)手動(dòng)操作靈活，能維持除氧器壓力達(dá)到0．02MPa．g；除氧器制水前根據(jù)最終注入的除鹽水量估算應(yīng)加入的聯(lián)氨量，啟動(dòng)給水泵沿再循環(huán)運(yùn)行，在啟動(dòng)給水泵入口加入聯(lián)氨；除氧器加入的除鹽水不能太高，除氧器有足夠的空間，保證水和蒸汽 有足夠的熱交換時(shí)間，使氣體有足夠的時(shí)間從水中溢出。

（2）給水鈉離子和陽(yáng)離子電導(dǎo)率超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)分析：補(bǔ)給水水質(zhì)不合格會(huì)導(dǎo)致除氧器內(nèi)給水鈉離子和陽(yáng)離子電導(dǎo)率超標(biāo)，給水陽(yáng)離子電導(dǎo)率超標(biāo)，造成系統(tǒng)腐蝕或結(jié)垢，尤其會(huì)加劇蒸汽發(fā)生器傳熱管的腐蝕。

應(yīng)對(duì)措施：嚴(yán)格控制補(bǔ)給水的水質(zhì)，水質(zhì)合格后才能向除氧器供水。

（3）給水PH值異常。

風(fēng)險(xiǎn)分析：除氧器補(bǔ)給水不合格或氨水加入量不合適都會(huì)導(dǎo)致給水PH偏離正常值。

應(yīng)對(duì)措施：除鹽水向除氧器補(bǔ)水前先化學(xué)取樣分析補(bǔ)給水水質(zhì)合格；除氧器中給水PH低于正常值，需增加氨水的加入量；除氧器中給水PH高于正常值，除氧器需要重新?lián)Q水。

（4）給水懸浮物超標(biāo)。

風(fēng)險(xiǎn)分析：汽輪機(jī)首次沖轉(zhuǎn)前，除氧器還沒(méi)有進(jìn)行沖洗，除氧器內(nèi)材料腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物溶解在水里，導(dǎo)致懸浮物超標(biāo)。

應(yīng)對(duì)措施：常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)向除氧器補(bǔ)水，再經(jīng)過(guò)疏水管線排向凝汽器，除氧器換水，直到懸浮物達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 汽輪發(fā)電機(jī)組大軸彎曲風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：汽輪機(jī)安裝不合理，導(dǎo)致動(dòng)靜部分間距減小，汽輪機(jī)進(jìn)汽后熱脹冷縮會(huì)使動(dòng)靜部分接觸；汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受熱不均勻；主蒸汽溫度突變，造成脹差變化過(guò)大，動(dòng)靜部件碰摩；以上幾種因素都可能導(dǎo)致大軸彎曲事故。

應(yīng)對(duì)措施：非核沖轉(zhuǎn)前，對(duì)汽輪機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行逐項(xiàng)清理，保證每個(gè)儀表已安裝就位，儀表信號(hào)在控制畫(huà)面上顯示正確；汽輪機(jī)本體上的跳機(jī)信號(hào)都已驗(yàn)證完成；汽輪機(jī)啟動(dòng)前，盤(pán)車連續(xù)運(yùn)行24h，檢查汽輪機(jī)振動(dòng)、脹差、軸向位移、偏心、汽缸金屬溫度測(cè)量元件正常；升速和運(yùn)行過(guò)程中注意監(jiān)視機(jī)組的振動(dòng)、脹差、汽缸膨脹、軸向位移、高中壓缸溫度、汽缸上下缸溫差等參數(shù)，參數(shù)達(dá)到跳機(jī)值確保汽輪機(jī)自動(dòng)或手動(dòng)停機(jī)，；沖轉(zhuǎn)過(guò)程中保證汽輪機(jī)疏水閥保持打開(kāi)；停機(jī)之后凝汽器處于正常的大氣壓之前（有真空度），不允許停止軸封供汽。停機(jī)之后高壓缸金屬溫度大于150℃不允許停運(yùn)盤(pán)車。

2.7 工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：非核沖轉(zhuǎn)中，蒸汽系統(tǒng)安裝完成后首次進(jìn)入高溫高壓的蒸汽，蒸汽閥門(mén)法蘭連接處螺栓未擰緊，密封不嚴(yán)，會(huì)有蒸汽泄漏，有人員燙傷風(fēng)險(xiǎn)，漏汽量大會(huì)導(dǎo)致熱損耗增大，汽輪機(jī)非核沖轉(zhuǎn)可能達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速； 蒸汽管道保溫有部分未包好，人員觸摸管道有燙傷風(fēng)險(xiǎn)；如果油系統(tǒng)有泄漏 ，漏油處又有焊接等工作時(shí)存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。

應(yīng)對(duì)措施：試驗(yàn)前，在高溫高壓區(qū)域拉警示帶，無(wú)關(guān)人員不允許入內(nèi)；試驗(yàn)過(guò)程中有專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視，嚴(yán)禁在油系統(tǒng)區(qū)域進(jìn)行焊接作業(yè)。

2.8 其它風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)分析：汽輪機(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)后，由于汽輪機(jī)及相關(guān)蒸汽管道中濕度增加，可能導(dǎo)致材料的腐蝕。影響后續(xù)機(jī)組投運(yùn)后的蒸汽品質(zhì)，也有可能導(dǎo)致部分閥門(mén)的密封不嚴(yán)，造成閥門(mén)的內(nèi)漏。

應(yīng)對(duì)措施：投入汽輪機(jī)干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸汽管道、高壓缸、中壓缸、低壓缸、汽水分離再熱器殼側(cè)、汽水分離再熱器殼側(cè)疏水箱、凝汽器的保養(yǎng)。本系統(tǒng)包括兩個(gè)可拆卸的風(fēng)道和兩個(gè)移動(dòng)式空氣干燥再生裝置?？諝饨?jīng)過(guò)空氣干燥再生裝置，從汽水分離再熱器的人孔進(jìn)入，最終從凝汽器人孔排出，空氣去向如下：

（1）進(jìn)入高壓缸排氣管道，再經(jīng)過(guò)高壓缸并通過(guò)主汽閥到主蒸汽母管，最后經(jīng)旁排系統(tǒng)進(jìn)入冷凝器；

（2）進(jìn)入中壓缸后排至低壓缸，并通過(guò)低壓缸進(jìn)入凝汽器；

3 汽輪機(jī)非核沖轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案實(shí)施

針對(duì)汽輪機(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、討論，每一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)都制定應(yīng)對(duì)措施。非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前應(yīng)編制《汽輪機(jī)非核沖轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案》，方案中需詳細(xì)的列出非核沖轉(zhuǎn)可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)及采取的應(yīng)對(duì)措施。 試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)都安排專人跟蹤，預(yù)防事故發(fā)生，一旦有不安全的因素確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施避免不必要的后果[4-5]。

4 結(jié)語(yǔ)

非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)分析，并制定對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，確保了非核蒸汽沖轉(zhuǎn)順利、安全的實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，對(duì)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)后的材料腐蝕風(fēng)險(xiǎn)做了分析并制定了可行的糾正措施，因此本論文可以用于指導(dǎo)百萬(wàn)千瓦等級(jí)汽輪機(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)。