陳興　王世興　孔海波

【摘 要】汽輪發(fā)電機組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗是核電站調(diào)試過程中一項重大綜合性試驗。該試驗涉及系統(tǒng)眾多，步驟復(fù)雜，對一回路冷卻劑系統(tǒng)溫度下降影響明顯，而機組規(guī)范中對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，降低該試驗對一回路設(shè)備的影響、延長汽輪機沖轉(zhuǎn)時間成為優(yōu)化的主要目標(biāo)。該核電項目多臺機組在該試驗過程中不斷總結(jié)探索，進(jìn)行了諸多有益嘗試，取得了良好成效。本文對國內(nèi)某核電項目多臺機組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗方案優(yōu)化的探索和實踐進(jìn)行了分析總結(jié)，這些探索將在類似核電機組中的推廣應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

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

中圖分類號： TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.011

0 概述

汽輪發(fā)電機組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗是核電站調(diào)試過程中一項重大綜合性試驗。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)儲水蓄能、一回路儲水蓄能、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)電機組的轉(zhuǎn)速升至1500轉(zhuǎn)/分鐘。該試驗是對汽輪機的安裝質(zhì)量進(jìn)行一次較全面的考核和驗證，能及早暴露和發(fā)現(xiàn)問題從而及時采取相應(yīng)的糾正處理措施，為核電站的并網(wǎng)發(fā)電準(zhǔn)備條件。

國內(nèi)某核電一、二期工程汽輪機采用的是半速機技術(shù)，為單軸、三缸（高中壓合缸）、四排汽、沖動凝汽式，工作轉(zhuǎn)速1500RPM。該核電1號機組也是國內(nèi)核電百萬千瓦機組中首次進(jìn)行非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗的機組。

1 非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗方案優(yōu)化的實施背景

由于系統(tǒng)的蓄能有限，一回路冷卻劑系統(tǒng)無法持續(xù)提供足夠的熱量維持汽輪機在額定轉(zhuǎn)速沖轉(zhuǎn)較長時間，導(dǎo)致汽輪機沖轉(zhuǎn)時間短而無法對其安裝質(zhì)量進(jìn)行較完整的檢驗。而汽輪機在額定轉(zhuǎn)速沖轉(zhuǎn)的時間長短主要取決于機組各系統(tǒng)參數(shù)是否能維持系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，其中一回路溫降速率是影響沖轉(zhuǎn)時間長短的關(guān)鍵參數(shù)，且機組規(guī)范對該參數(shù)有明確的要求和限制，即平均溫降速率不得大于56℃/h[1]。若溫降速率超過限值，將對設(shè)備、管道產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，對一回路核心設(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，降低該試驗對一回路設(shè)備的影響、延長汽輪機沖轉(zhuǎn)時間成為優(yōu)化的主要目標(biāo)。這些優(yōu)化不僅降低了試驗的風(fēng)險，保護(hù)了一回路核心設(shè)備，同時汽輪機沖轉(zhuǎn)時間的延長也一定程度上增強了該試驗的意義。這些探索將在類似核電機組中的推廣應(yīng)用具有一定的借鑒意義，也為同行電站進(jìn)線該試驗提供經(jīng)驗借鑒。

2 非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗優(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。在該項目1號機組非核沖轉(zhuǎn)準(zhǔn)備階段，由于除氧器邊界主給水泵再循環(huán)閥管線隔離閥返廠維修，為保證除氧器邊界完整，臨時用堵板封堵，由于承壓不足，當(dāng)除氧器壓力上升時，堵板處開始冒水，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號機組通過關(guān)閉啟動排氣閥，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，相比該項目1號機組給水比焓提高了87KJ/Kg。

2.2 提高蒸汽發(fā)生器液位

機組正常運行時，蒸汽發(fā)生器液位維持在0m左右，由于二回路補水溫度低，為了減少沖轉(zhuǎn)階段對一回路的冷卻，減少補水量將一定程度緩解對蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的冷卻，在該核電項目實踐中，在沖轉(zhuǎn)試驗開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，可以通過主蒸汽壓力保持一回路壓力溫度維持不變，故應(yīng)在試驗前完成蒸汽發(fā)生器的補水操作。在500RPM轉(zhuǎn)速平臺適當(dāng)提高水位使得轉(zhuǎn)期間不需要對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行補水操作，如果保守決策，也可小流量的補水即可，減少了二回路低溫水對一回路的冷卻效應(yīng)，同時可減少操縱員對二回路給水調(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，正常運行時，零功率時穩(wěn)壓器水位維持在0米左右，非核沖轉(zhuǎn)時一回路被冷卻收縮，特別是500RPM轉(zhuǎn)速平臺升至1500RPM轉(zhuǎn)速平臺，穩(wěn)壓器水位降低較快，為了不使穩(wěn)壓器加熱器盤管裸露干燒損壞，需要通過加大穩(wěn)壓器噴淋水流量使得穩(wěn)壓器水位維持到危險水位以上，故試驗前將穩(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沖轉(zhuǎn)至600RPM之后，故在500RPM轉(zhuǎn)速暖機平臺結(jié)束前保持穩(wěn)壓器水位在2米左右，穩(wěn)壓器可在不補水或者少量補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快時，為加大上充流量提前做好準(zhǔn)備，減少容控箱液位波動，同時減少出現(xiàn)瞬態(tài)時操縱員的操作負(fù)擔(dān)。

2.4 上充下泄控制方式優(yōu)化

機組正常運行時，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，穩(wěn)壓器水位發(fā)生變化，當(dāng)水位偏離設(shè)定值時，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)速平臺暖機結(jié)束開始升速時，將下泄回路隔離，上充流量根據(jù)穩(wěn)壓器水位手動控制。待1500RPM轉(zhuǎn)速平臺打閘停機時投入下泄回路。

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加熱器暖管

按照正常機組啟動步驟，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加熱器暖管時間約需1.5小時，故將暖管操作提前到汽輪機掛閘之前，蒸汽發(fā)生器供水仍然由輔助給水系統(tǒng)供水時進(jìn)行，一方面可以減少占用熱試主線的時間，浪費不必要的人力；另一方面可以減少除氧器除氧水的消耗。

2.5.2 提前進(jìn)行汽輪機重要閥門嚴(yán)密試驗和汽機保護(hù)通道定期試試驗

汽輪機重要閥門嚴(yán)密性試驗主要是汽輪機處于盤車狀態(tài)，在沖轉(zhuǎn)前主蒸汽壓力下，汽機掛閘后選擇汽輪機閥門密封性試驗?zāi)Ｊ剑瑴y量汽輪機轉(zhuǎn)速的升幅，驗證汽輪機主汽閥的嚴(yán)密性。由于該這些試驗是主汽門，主調(diào)門在主蒸汽壓力下首次動作，故障率較高，從前期機組實踐經(jīng)驗，在沒有大缺陷的情況下，這些試驗平均用時就需1小時。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)行汽輪機重要閥門嚴(yán)密性試驗。

3 非核沖轉(zhuǎn)試驗方案優(yōu)化的效果對比

1號機組適當(dāng)提高了蒸汽發(fā)生器液位，2號機組同時提高了穩(wěn)壓器液位，3號機組在2號機組的基礎(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。通過對試驗方案的的部分優(yōu)化或者全部優(yōu)化，使得試驗過程中各項關(guān)鍵參數(shù)得到良好控制，一回路溫降得到改善，汽輪機維持額定轉(zhuǎn)速時間得到延長。具體內(nèi)容詳見表1，其中表1給出了該核電項目1、2、3號機組非核沖轉(zhuǎn)過程關(guān)鍵參數(shù)[3]對比。

從下表1可以看出，該核電項目三臺機組，從1號機組至3號機組，各項參數(shù)逐漸得到優(yōu)化，其中關(guān)鍵參數(shù)一回路溫降3號機只有33.1℃，且沖轉(zhuǎn)維持在在1500rpm時間最長，這是采取各項優(yōu)化措施取得的成果。

4 結(jié)束語

該核電1號機組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗在同類型機組中是首次開展，在沒有成熟經(jīng)驗借鑒的情況下取得一次性成功，充分驗證了試驗方案的可行性，但同時也暴露了方案存在的缺陷與不足，在后續(xù)的機組中對試驗方案的優(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延長了非核沖轉(zhuǎn)的時間，降低了非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗對一回路冷卻劑系統(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1、2號機組運行技術(shù)規(guī)范，福清：福建福清核電有限公司，2011：51-52.

[2]王遠(yuǎn)航.福清核電1號汽輪發(fā)電機組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗方案，福清：福清1、2號機組聯(lián)合調(diào)試隊，2013：7-10.

[3]何流.福清核電1號機組汽輪機非核蒸汽沖轉(zhuǎn)經(jīng)驗反饋匯編，福清：福清1、2號機組聯(lián)合調(diào)試隊，2014：3-15.