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        百萬千瓦等級核電廠汽輪發(fā)電機(jī)組非核蒸汽沖轉(zhuǎn)風(fēng)險分析及應(yīng)對措施

        2019-11-29 04:19:21曹宇華朱寧
        商品與質(zhì)量 2019年11期
        關(guān)鍵詞:沖轉(zhuǎn)盤車除氧器

        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(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)的問題,征對試驗(yàn)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(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(shí)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(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)過汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)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(jìn)行凝汽器水位調(diào)節(jié)[1]。

        1.2 非核沖轉(zhuǎn)實(shí)施過程

        (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)急控制盤上手動打閘停機(jī),主盤車在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降至一定值時與汽輪機(jī)大軸自動嚙合。

        2 非核沖轉(zhuǎn)風(fēng)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(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)行,各系統(tǒng)的自動控制功能需要得到驗(yàn)證,有的系統(tǒng)在非核沖轉(zhuǎn)過程中還沒有實(shí)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(jìn)行,對各項(xiàng)風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)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(jī)構(gòu),各專業(yè)組分工明確,遇到問題有人處理;在汽輪機(jī)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(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)通過的區(qū)域拉警示帶,禁止無關(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

        風(fēng)險分析:汽機(jī)控制系統(tǒng)、超速保護(hù)系統(tǒng)動作不正?;蚱啓C(jī)高、中壓主汽門或調(diào)節(jié)門出現(xiàn)卡澀、關(guān)閉不嚴(yán)、關(guān)閉不及時都會導(dǎo)致汽輪機(jī)異常超速。汽輪機(jī)超速后果嚴(yán)重,轉(zhuǎn)速無法控制、機(jī)組振動增大、軸瓦溫度升高,嚴(yán)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(jī)沖轉(zhuǎn)前進(jìn)行主汽門嚴(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)主汽門與調(diào)節(jié)汽門開啟關(guān)閉靈活、無卡澀現(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

        風(fēng)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(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(jī)進(jìn)水,汽輪機(jī)進(jìn)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(jī)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(jìn)行充分暖管并排盡疏水;沖轉(zhuǎn)前汽缸、高、中壓閥體、蒸汽管線疏水閥開啟;沖轉(zhuǎn)前進(jìn)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(jī)運(yùn)行時,密切監(jiān)視汽機(jī)振動、軸向位移、脹差、推力瓦溫度,現(xiàn)場要巡視汽輪機(jī),確認(rèn)機(jī)組運(yùn)行正常、軸封處無異音;運(yùn)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(jī);停機(jī)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(jìn)入;緊急情況下,汽輪機(jī)手動打閘停機(jī)。

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

        風(fēng)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(jī)風(fēng)險,嚴(yán)重時,造成軸頸損壞,汽輪發(fā)電機(jī)損壞。

        應(yīng)對措施:沖轉(zhuǎn)前驗(yàn)證輔助油泵、應(yīng)急油泵的啟動邏輯;汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)啟動后現(xiàn)場檢查邊界的完好性;系統(tǒng)運(yùn)行時監(jiān)視潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、各軸承溫度。軸承溫度異常增加,達(dá)到自動跳機(jī)值,立即打閘停機(jī)并破壞真空,手動停運(yùn)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(fēng)險

        風(fēng)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(jī)非核沖轉(zhuǎn)前主盤車不可用將會導(dǎo)致汽輪機(jī)無法進(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(jī)大軸受熱不均產(chǎn)生彈性彎曲。

        應(yīng)對措施:汽輪機(jī)潤滑油系統(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)輔助盤車可用性,機(jī)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(zhǔn)備就位;汽輪機(jī)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(fēng)險

        (1)氧含量高風(fēng)險。

        風(fēng)險分析:除氧器加熱蒸汽不足或排大氣閥未開啟,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(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,啟動給水泵沿再循環(huán)運(yùn)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(biāo)風(fēng)險。

        風(fēng)險分析:補(bǔ)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(biāo),給水陽離子電導(dǎo)率超標(biāo),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(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)險分析:除氧器補(bǔ)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(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)險分析:汽輪機(jī)首次沖轉(zhuǎn)前,除氧器還沒有進(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

        風(fēng)險分析:汽輪機(jī)安裝不合理,導(dǎo)致動靜部分間距減小,汽輪機(jī)進(jìn)汽后熱脹冷縮會使動靜部分接觸;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(jī)監(jiān)視系統(tǒng)每一個測點(diǎn)進(jìn)行逐項(xiàng)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(jī)本體上的跳機(jī)信號都已驗(yàn)證完成;汽輪機(jī)啟動前,盤車連續(xù)運(yùn)行24h,檢查汽輪機(jī)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(yùn)行過程中注意監(jiān)視機(jī)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(dá)到跳機(jī)值確保汽輪機(jī)自動或手動停機(jī),;沖轉(zhuǎn)過程中保證汽輪機(jī)疏水閥保持打開;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)盤車。

        2.7 工業(yè)安全風(fēng)險

        風(fēng)險分析: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,蒸汽閥門法蘭連接處螺栓未擰緊,密封不嚴(yán),會有蒸汽泄漏,有人員燙傷風(fēng)險,漏汽量大會導(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;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(fēng)險[2-3]。

        應(yīng)對措施:試驗(yàn)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(yàn)過程中有專人進(jìn)行現(xiàn)場巡視,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

        風(fēng)險分析: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)致部分閥門的密封不嚴(yán),造成閥門的內(nèi)漏。

        應(yīng)對措施:投入汽輪機(jī)干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng),實(shí)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(fēng)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(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(jìn)入冷凝器;

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

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

        針對汽輪機(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn),結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,對沖轉(zhuǎn)過程中可能遇到的問題進(jìn)行分析、討論,每一項(xiàng)風(fēng)險都制定應(yīng)對措施。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)險及采取的應(yīng)對措施。 試驗(yàn)過程中應(yīng)對每個風(fēng)險點(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(jìn)行詳細(xì)的風(fēng)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(shí)現(xiàn);同時,對非核蒸汽沖轉(zhuǎn)后的材料腐蝕風(fēng)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(jī)非核蒸汽沖轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

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