曹宇華 朱寧

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

通過汽輪機非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗，能夠及早暴露和發(fā)現(xiàn)汽輪機及其相關(guān)系統(tǒng)的問題，征對試驗過程的發(fā)現(xiàn)的問題采取相應(yīng)的糾正處理措施，從而保證了汽輪發(fā)電機組正常并網(wǎng)發(fā)電以及在運行期間能安全正常地工作。此試驗涉及系統(tǒng)多，試驗復(fù)雜，因此在非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前進行全面的重大風險分析并制定應(yīng)對措施是必要的。

1 非核沖轉(zhuǎn)汽水流程及實施過程

1.1 非核沖轉(zhuǎn)汽水流程

由于凝結(jié)水精處理系統(tǒng)還未具備投運條件，凝結(jié)水系統(tǒng)也未進行聯(lián)合沖洗，凝結(jié)水去除氧器的水質(zhì)達不到要求，所以非核沖轉(zhuǎn)期間不投入低壓加熱系統(tǒng)，非核沖轉(zhuǎn)的給水來源于除氧器中的除鹽除氧水。汽輪機沖轉(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給水系統(tǒng)供應(yīng)，汽輪機掛閘后，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)過汽輪機發(fā)電機做功后排入凝汽器冷凝，啟動凝結(jié)水泵通過小流量管線打循環(huán)，并通過控制凝汽器至常規(guī)島廢液收集系統(tǒng)閥門進行凝汽器水位調(diào)節(jié)[1]。

1.2 非核沖轉(zhuǎn)實施過程

（1）確認各系統(tǒng)已投運并運行良好，記錄汽輪機沖轉(zhuǎn)前相關(guān)參數(shù)；

（2）執(zhí)行主汽門嚴密性試驗，汽輪機轉(zhuǎn)速小于75rpm，試驗合格；

（3）首次沖轉(zhuǎn)至100rpm，進行摩擦檢查試驗，就地汽輪機打閘；

（4）重新升速，第二次沖轉(zhuǎn)至100rpm暖機30min；

（5）首次沖轉(zhuǎn)至200rpm，暖機1h；

（6）首次沖轉(zhuǎn)至500rpm，暖機30min；

（7）轉(zhuǎn)至1500rpm，維持10min，主控應(yīng)急控制盤上手動打閘停機，主盤車在汽輪機轉(zhuǎn)速下降至一定值時與汽輪機大軸自動嚙合。

2 非核沖轉(zhuǎn)風險分析及應(yīng)對措施

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)首次實現(xiàn)聯(lián)合運行，各系統(tǒng)的自動控制功能需要得到驗證，有的系統(tǒng)在非核沖轉(zhuǎn)過程中還沒有實現(xiàn)自動控制，這就需要大量的人工干預(yù)。為保證非核蒸汽沖轉(zhuǎn)安全、順利進行，對各項風險點進行清理，從電、汽、氣、油、水各方面考慮，分別制定對策。例如：制定完善的組織機構(gòu)，各專業(yè)組分工明確，遇到問題有人處理；在汽輪機平臺、主控室、電器柜間建立通訊，保證現(xiàn)場和主控信息溝通及時，同時就地和主控的停機按鈕處都有專人進行監(jiān)護，汽輪機運行異常時可以保證實現(xiàn)汽輪機停機；在高溫高壓介質(zhì)通過的區(qū)域拉警示帶，禁止無關(guān)人員進入，確保人員的安全。

2.1 汽輪發(fā)電機組異常超速風險

風險分析：汽機控制系統(tǒng)、超速保護系統(tǒng)動作不正?；蚱啓C高、中壓主汽門或調(diào)節(jié)門出現(xiàn)卡澀、關(guān)閉不嚴、關(guān)閉不及時都會導(dǎo)致汽輪機異常超速。汽輪機超速后果嚴重，轉(zhuǎn)速無法控制、機組振動增大、軸瓦溫度升高，嚴重時導(dǎo)致葉輪松動變形、葉片及圍帶脫落、軸承損壞、動靜摩擦，甚至斷軸、飛車。

應(yīng)對措施：汽輪機沖轉(zhuǎn)前進行主汽門嚴密性試驗，試驗合格后才進行沖轉(zhuǎn)；超速保護通道試驗合格，超速保護裝置均應(yīng)正常投入工作；按要求進行定期試驗，確認主汽門與調(diào)節(jié)汽門開啟關(guān)閉靈活、無卡澀現(xiàn)象；確認超速保護通道正常。

2.2 汽輪機進水風險

風險分析：非核沖轉(zhuǎn)還要利用蒸汽發(fā)生器的儲能提供主蒸汽，主蒸汽流量瞬間突增主蒸汽降壓后閃蒸的主蒸汽濕度過大，造成蒸汽帶水；軸封處密封不嚴，供汽管道疏水不暢，積水或疏水進入汽缸；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)過汽水分離再熱器濕度增大。以上幾種因素都會導(dǎo)致汽輪機進水，汽輪機進水會導(dǎo)致軸向推力增大，推力瓦磨損甚至燒瓦；引起動靜間隙消失發(fā)生碰磨；導(dǎo)致大軸彎曲；汽機高溫金屬部件產(chǎn)生永久變形；熱應(yīng)力過大引起金屬部件裂紋等。

應(yīng)對措施：主蒸汽隔離閥打開前對主蒸汽管線進行充分暖管并排盡疏水；沖轉(zhuǎn)前汽缸、高、中壓閥體、蒸汽管線疏水閥開啟；沖轉(zhuǎn)前進行汽水分離再熱器預(yù)熱，二級管板預(yù)熱到140℃左右；汽輪機運行時，密切監(jiān)視汽機振動、軸向位移、脹差、推力瓦溫度，現(xiàn)場要巡視汽輪機，確認機組運行正常、軸封處無異音；運行中注意監(jiān)視主蒸汽溫度變化，如汽溫變化過大，應(yīng)立即采取措施或停機；停機之后轉(zhuǎn)子惰走階段不允許過早停止軸封供汽，防止冷氣、冷水進入；緊急情況下，汽輪機手動打閘停機。

2.3 汽輪發(fā)電機組潤滑油斷油燒瓦風險

風險分析：潤滑油、頂軸油系統(tǒng)泄漏；主油泵工作不正常；交、直流油泵自動聯(lián)鎖不正常，造成事故時供油不正常。以上幾個因素都會導(dǎo)致潤滑油部分或全部喪失，潤滑油部分或全部喪失會導(dǎo)致軸瓦動靜摩擦加劇，軸瓦溫度升高，有跳機風險，嚴重時，造成軸頸損壞，汽輪發(fā)電機損壞。

應(yīng)對措施：沖轉(zhuǎn)前驗證輔助油泵、應(yīng)急油泵的啟動邏輯；汽輪機潤滑油系統(tǒng)啟動后現(xiàn)場檢查邊界的完好性；系統(tǒng)運行時監(jiān)視潤滑油系統(tǒng)運行參數(shù)、各軸承溫度。軸承溫度異常增加，達到自動跳機值，立即打閘停機并破壞真空，手動停運主盤車，若高壓缸溫度高于150℃，啟動輔助盤車試盤轉(zhuǎn)子，若轉(zhuǎn)子可以盤動，則每半小時盤180度，直至缸溫降至150℃以下。

2.4 盤車不可用風險

風險分析：盤車電源故障、盤車控制柜卡件故障都會導(dǎo)致主盤車不可用。汽輪機非核沖轉(zhuǎn)前主盤車不可用將會導(dǎo)致汽輪機無法進行沖轉(zhuǎn)；汽輪機沖轉(zhuǎn)至1500rpm打閘停機，轉(zhuǎn)速降至一定值時主盤車無法嚙合，此時若高壓缸溫度高于150℃，輔助盤車又無法投入，則可能使汽機大軸受熱不均產(chǎn)生彈性彎曲。

應(yīng)對措施：汽輪機潤滑油系統(tǒng)相關(guān)的邏輯已經(jīng)驗證并合格；汽輪機首次沖轉(zhuǎn)前檢查汽輪機輔助盤車可用性，機組啟動前連續(xù)盤車時間至少不得少于24h，若盤車中斷應(yīng)重新計時；安排安裝公司行車人員24小時值班，臨時盤車工具準備就位；汽輪機降速至定值時檢查主盤車自動嚙合，主盤車不可用投入輔助盤車，輔助盤車不可用及時聯(lián)系承包商人員用行車每半小時盤車180度，并有專人跟蹤。

2.5 除氧器水質(zhì)不合格風險

（1）氧含量高風險。

風險分析：除氧器加熱蒸汽不足或排大氣閥未開啟，達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；除氧器補入太多的除鹽水。以上幾個因素都會導(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)對措施：除氧器制水時確保排大氣的閥門開啟；輔助蒸汽供汽至除氧器的閥門手動操作靈活，能維持除氧器壓力達到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，啟動給水泵沿再循環(huán)運行，在啟動給水泵入口加入聯(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 有足夠的熱交換時間，使氣體有足夠的時間從水中溢出。

（2）給水鈉離子和陽離子電導(dǎo)率超標風險。

風險分析：補給水水質(zhì)不合格會導(dǎo)致除氧器內(nèi)給水鈉離子和陽離子電導(dǎo)率超標，給水陽離子電導(dǎo)率超標，造成系統(tǒng)腐蝕或結(jié)垢，尤其會加劇蒸汽發(fā)生器傳熱管的腐蝕。

應(yīng)對措施：嚴格控制補給水的水質(zhì)，水質(zhì)合格后才能向除氧器供水。

（3）給水PH值異常。

風險分析：除氧器補給水不合格或氨水加入量不合適都會導(dǎo)致給水PH偏離正常值。

應(yīng)對措施：除鹽水向除氧器補水前先化學(xué)取樣分析補給水水質(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。

風險分析：汽輪機首次沖轉(zhuǎn)前，除氧器還沒有進行沖洗，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。

應(yīng)對措施：常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)向除氧器補水，再經(jīng)過疏水管線排向凝汽器，除氧器換水，直到懸浮物達到標準。

2.6 汽輪發(fā)電機組大軸彎曲風險

風險分析：汽輪機安裝不合理，導(dǎo)致動靜部分間距減小，汽輪機進汽后熱脹冷縮會使動靜部分接觸；汽輪機轉(zhuǎn)子受熱不均勻；主蒸汽溫度突變，造成脹差變化過大，動靜部件碰摩；以上幾種因素都可能導(dǎo)致大軸彎曲事故。

應(yīng)對措施：非核沖轉(zhuǎn)前，對汽輪機監(jiān)視系統(tǒng)每一個測點進行逐項清理，保證每個儀表已安裝就位，儀表信號在控制畫面上顯示正確；汽輪機本體上的跳機信號都已驗證完成；汽輪機啟動前，盤車連續(xù)運行24h，檢查汽輪機振動、脹差、軸向位移、偏心、汽缸金屬溫度測量元件正常；升速和運行過程中注意監(jiān)視機組的振動、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)達到跳機值確保汽輪機自動或手動停機，；沖轉(zhuǎn)過程中保證汽輪機疏水閥保持打開；停機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。停機之后高壓缸金屬溫度大于150℃不允許停運盤車。

2.7 工業(yè)安全風險

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

應(yīng)對措施：試驗前，在高溫高壓區(qū)域拉警示帶，無關(guān)人員不允許入內(nèi)；試驗過程中有專人進行現(xiàn)場巡視，嚴禁在油系統(tǒng)區(qū)域進行焊接作業(yè)。

2.8 其它風險

風險分析：汽輪機非核蒸汽沖轉(zhuǎn)后，由于汽輪機及相關(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)機組投運后的蒸汽品質(zhì)，也有可能導(dǎo)致部分閥門的密封不嚴，造成閥門的內(nèi)漏。

應(yīng)對措施：投入汽輪機干風保養(yǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對蒸汽管道、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)包括兩個可拆卸的風道和兩個移動式空氣干燥再生裝置?？諝饨?jīng)過空氣干燥再生裝置，從汽水分離再熱器的人孔進入，最終從凝汽器人孔排出，空氣去向如下：

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

（2）進入中壓缸后排至低壓缸，并通過低壓缸進入凝汽器；

3 汽輪機非核沖轉(zhuǎn)風險預(yù)案實施

針對汽輪機非核蒸汽沖轉(zhuǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對沖轉(zhuǎn)過程中可能遇到的問題進行分析、討論，每一項風險都制定應(yīng)對措施。非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前應(yīng)編制《汽輪機非核沖轉(zhuǎn)風險預(yù)案》，方案中需詳細的列出非核沖轉(zhuǎn)可能遇到的風險及采取的應(yīng)對措施。 試驗過程中應(yīng)對每個風險點都安排專人跟蹤，預(yù)防事故發(fā)生，一旦有不安全的因素確保及時發(fā)現(xiàn)并采取措施避免不必要的后果[4-5]。

4 結(jié)語

非核蒸汽沖轉(zhuǎn)前進行詳細的風險分析，并制定對應(yīng)的應(yīng)對措施，確保了非核蒸汽沖轉(zhuǎn)順利、安全的實現(xiàn)；同時，對非核蒸汽沖轉(zhuǎn)后的材料腐蝕風險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)百萬千瓦等級汽輪機非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗。