房 雷

（中核核電運行管理有限公司，浙江 嘉興 314300）

某核電廠2 臺HN642-6.41 型汽輪機， 是哈爾濱汽輪機廠與美國西屋公司聯(lián)合設計制造的。 汽輪機是靠高溫高壓的蒸汽推動做功的，如果高溫的汽輪機進入冷汽冷水，將導致巨大的熱應力，造成嚴重后果。 特別是我廠屬壓水堆，二回路蒸汽品質較低，極易發(fā)生汽輪機水沖擊。

當前由于風電/光伏發(fā)電裝機量上漲以及電網(wǎng)改革等原因，電網(wǎng)頻繁要求核電廠進行啟停調峰，給一回路、三廢系統(tǒng)帶來負擔的同時，汽輪機組運行狀態(tài)的頻繁改變， 造成汽輪機進水事故的概率大大增加，再加上我廠汽輪機葉片存在某些共模缺陷，耐水蝕性差，易斷裂。 這就要求我們電廠運行人員加強參數(shù)監(jiān)測，防止發(fā)生汽輪機進冷汽冷水，如果確認汽輪機進水后，必須迅速采取應急措施，將事故后果控制在可控狀態(tài)。

1 汽輪機進冷汽、冷水事故的危害

汽輪機進水后的危害主要有以下幾點：

（1）動靜部分摩擦；

（2）葉片的損傷及斷裂；

（3）推力瓦燒毀；

（4）閥門或汽缸接合面漏氣；

（5）金屬裂紋。

2 汽機進水的原因分析

對于汽輪機任何與汽缸的接口都有可能造成汽輪機進水，從而引發(fā)重要設備損壞。 結合本廠的情況，汽機進冷汽冷水的來源主要有下面幾個方面：

（1）來自蒸汽發(fā)生器和主蒸汽VVP 系統(tǒng)：如果因為設備故障或誤操作， 導致蒸汽發(fā)生器水位過高，水順著主蒸汽管道進入汽輪機。 主蒸汽母管疏水不暢，或者蒸汽發(fā)生器內汽水分離部分工作不正常，導致水（或濕蒸汽）進入汽機。

（2）來自二回路抽汽再熱系統(tǒng)：如果再熱加熱器U 形管泄露或疏水系統(tǒng)故障，導致加熱器滿水，水就可能從抽汽管道倒流至汽輪機。 包括低加ABP 系統(tǒng)，高加AHP 系統(tǒng)，汽水分離中間再熱GSS 系統(tǒng)。

（3）來自軸封CET 系統(tǒng)：投運汽輪機軸封操作時，如果暖管疏水不充分，冷水就有可能被帶到汽機軸封內。軸封兩路汽源中VVP 和SVA 的蒸汽參數(shù)有差距，主汽故障失去自動切到輔汽時有可能會導致熱應力過大。

（4）來自CEX 凝汽器：凝汽器滿水，倒灌入汽輪機。

（5）來自ADG 除氧器，除氧器水位控制失靈，滿水導致汽機進水。

（6）來自汽輪機本身：汽輪機本身會產(chǎn)生大量冷凝水，如果疏水不暢，可能會向汽缸返水。 一個聯(lián)箱內不同壓力的疏水管道有可能導致串水。

（7）由于甩負荷或汽輪機跳閘時抽氣逆止閥漏氣或者失靈引起給水加熱器水和蒸汽的閃蒸。 由于閃蒸產(chǎn)生的蒸汽溫度比氣機金屬溫度要低，這些低溫的蒸汽通過工作不正常的抽氣逆止閥進入汽機，使汽輪機上下缸溫差增加[1]。

（8）減溫水和噴淋水倒灌入汽輪機。

3 預防汽機進水事故的設計和預防措施

（1）合適的循環(huán)倍率設計。 如果實際循環(huán)倍率超過制造廠的設計值，水含量超過汽水分離器分離能力時，過量水滴隨蒸汽進入汽輪機，危害汽輪機葉片的安全。

（2）蒸汽發(fā)生器水位控制，水位過高導致蒸汽含水量超標， 加重葉片的沖蝕， 在機組負荷在20%～100%時，將蒸汽發(fā)生器水位控制在51.6%恒定。 蒸汽發(fā)生器到達高高水位定值（75%）&P7 跳堆保護，避免汽輪機進水。

圖1 某核電廠蒸汽發(fā)生器水位整定值函數(shù)

（3）完善主蒸汽管道疏水，主蒸汽管道呈下坡狀進入汽輪機廠房。 主蒸汽母管設在常規(guī)島最低處（-7.2 m），并配有5 個疏水袋。

（4）ABP，AHP 殼側疏水管線設計有正常疏水閥和緊急疏水閥兩組閥門控制疏水段液位。 疏水液位高2 延時3 秒開啟緊急疏水閥， 疏水液位高3 隔離加熱器， 水側走旁路。 ADG 液位高2 和高3 自動隔離APG，STR 來水和高加正常疏水，開啟排水管線，關閉抽汽管線等。 這些自動動作措施防止由于疏水故障或者加熱器傳熱管破裂而導致汽輪機進水。

（5）在加熱器抽汽管線設計上，每條抽汽管線安裝有抽汽逆止閥和電動隔離閥。 隔離閥安裝在靠近加熱器側，殼側水位三高時隔離關閉，防止疏水倒流入汽缸。 并且在各抽汽管道低點設置有疏水袋，疏水袋一般都配有氣動控制閥和旁路電動閥，分別由不同的SN 控制，在疏水量較大的地方還有疏水器連續(xù)疏水。

（6）二回路設計有GPV 系統(tǒng)，疏水系統(tǒng)包括：（a）自動（低于20%負荷開啟）或手動控制疏水，為保證安全，氣動疏水閥為失氣開型；（b）節(jié)流孔連續(xù)疏水。這些疏水系統(tǒng)保證了汽輪機內部減少水的聚集，防止因此導致的熱力沖擊。

（8）軸封系統(tǒng)，當有必要切換到汽源時，必須嚴格按照規(guī)程操作，暖管疏水操作要徹底，軸封壓力調節(jié)閥上游的管道不得有積水。

（9）另外汽輪機上下缸體設有溫度探頭，用于發(fā)現(xiàn)上下缸溫度的不正常變化， 如果汽輪機缸體進水則下缸溫度會快速下降從而導致上下缸溫差超限。 當溫差達到42℃即認為汽輪機汽缸進水，GPV 疏水閥自動開啟，防止事故惡化。 達到56℃必須立即手動打閘。

4 汽輪機進水的監(jiān)測手段

二期的汽機進水檢測熱電偶安裝在汽缸上。 在主控GME 基本參數(shù)中，GME001/002KT 分別顯示的是HP 外缸上、 下進汽口金屬溫度，GME003/4KT 分別顯示的是汽缸上/下半一端金屬溫度，GME005/6KT 分別顯示汽缸上/下半二端金屬溫度。

這6 個溫度探頭用以監(jiān)測汽輪機汽缸的上、下部溫差。 允許最大溫差為56℃。 當溫差達到42℃時（且下缸溫度低于上缸）報警，超過56℃時應立即停機，主控分別GME010IA/011IA 指示上、下缸溫差高和高高的報警。

圖2 某核電廠汽輪機水擊監(jiān)視畫面

如果監(jiān)測到溫差突然增大， 說明汽缸底部積水。要迅速打開所有相關疏水閥，并盡快檢查上述可能的冷水來源，如蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)以及主蒸汽管道及抽汽管道上的疏水管道等。 同時密切監(jiān)視汽機各儀表讀數(shù)，特別是汽缸金屬溫度、偏心度、振動和差脹等參數(shù)要能滿足機組運行的要求[2]。

除了檢測汽缸本體的3 對熱電偶作為判斷汽缸是否進水的直接依據(jù)外，主控操縱員還應該對可能進水的其他系統(tǒng)和信號進行關注。 比如，在軸封蒸汽管線上均裝有熱電偶， 在其他如抽汽管線、GSS 再熱管線等有可能對汽缸進水的地方，相應管線的溫度檢測要關注，如果KIT 指示的溫度比正常溫度過低或突然下降，則說明有這些管線上可能有積水；還有，汽機正常運行期間，高、低加熱器的疏水工作不正?；蛩划惓?，考慮到加熱器進水是造成汽缸進水的最主要的原因，所以操縱員應對此有高度重視，及時處理或者切除該加熱器并適當減少負荷。

5 汽輪機進水的現(xiàn)象和處理

我廠汽輪機啟動運行說明書上明確指出，汽缸熱電偶溫度指示對于主要在濕蒸汽區(qū)工作的核電汽輪機的進水事故來說價值是有限的。 即使有熱電偶溫差信號， 也不能明確地提出像火電機組一樣的進水指示，如果有以前不存在的振動或管道搖擺且沒有可以接受的原因，則也被認為是一次進水事故過程。

5.1 汽輪機進水的現(xiàn)象

大體來說，汽機進冷汽、冷水有以下現(xiàn)象[3]：

綜上所述，糖尿病并發(fā)肺結核診斷實行CT檢查的效果顯著，能充分發(fā)揮CT檢查多樣性的作用，大大提高干酪樣病變及空洞形成的診斷檢出率，值得在臨床領域中使用及推廣。

（1）DEH 中指示汽缸上下溫差過大；

（2）有蒸汽從汽機入口閥、汽缸接合面等處冒出；

（3）管道內存在較大的水錘聲；

（4）加熱器疏水箱滿水；

（5）軸向位移增大、軸承溫度增加；

（6）汽機軸振、瓦振指示迅速上升。

5.2 汽輪機進水后的處理措施

根據(jù)我廠常規(guī)島事故處理大綱，汽機進水時應迅速采取以下措施：

（1）隔離冷汽、冷水源，全開有關疏水閥，緊急疏水，嚴密監(jiān)視汽輪機相關運行參數(shù)，如脹差，軸位移，軸承振動，軸瓦振動，徑向軸承及推力軸承溫度的變化[4]。

（2）發(fā)現(xiàn)有白色蒸汽從管道、汽缸接合面、閥門、法蘭等處大量冒出時，果斷打閘停機，并執(zhí)行I6 規(guī)程停機和破壞真空操作。

（3） 如果再熱器疏水箱滿水導致抽汽管道進水，應立即執(zhí)行報警卡，確認抽汽電動隔離閥關閉，緊急疏水閥全開，加熱器水側旁路閥開啟。 ADG 除氧器水位自動控制失效應立即將控制RC 切手動調節(jié)， 必要時現(xiàn)場手動調節(jié)。

（4）汽缸上下溫差達42℃時可以維持機組功率不變，但需手動開啟汽缸本體疏水閥，并立即查找來源。

（5）汽缸上下溫差達56℃時，果斷打閘停機，并執(zhí)行I6 規(guī)程停機和破壞真空操作。

（6）汽機進水打閘停機后，必須持續(xù)跟蹤汽機轉速變化，觀察汽機內部有無異常聲響，嚴密監(jiān)視汽輪機相關運行參數(shù)，如脹差，軸位移，軸承振動，軸瓦振動，徑向軸承及推力軸承溫度的變化。 如果發(fā)現(xiàn)惰轉時間很短， 或在惰轉中聽到汽缸內部有異常摩擦聲或停機前后振動明顯異常增大， 則停機后必須開缸進行內部檢查，確認沒有葉片斷裂等缺陷，否則禁止再啟動[5]。

（7）轉子轉速到零后，投運盤車時，需對比盤車電流是否異常增大，盤車不動時，嚴禁強行盤車。

（8）汽機進水打閘停機后，盤車至少持續(xù)運行24小時，汽機再啟動時，必須確認無異常第一故障報警，各相關參數(shù)正常， 特別是汽缸上下溫差必須小于42℃，轉子偏心度<0.076 mm[6]。

6 結語

綜上所述，汽輪機進水事故后果嚴重，但我廠汽輪機進水事故僅通過汽缸上下金屬溫度差來監(jiān)測診斷，論據(jù)較單一。 還有利用溫差測量來監(jiān)測汽輪機進水事故，還存在些問題：從汽缸進水到金屬溫度變化有一定的時間延遲，熱電偶探測器本身也需一定的響應時間，汽輪機進水事故無法得到及時反應，中間環(huán)節(jié)較多，可靠性較差。 現(xiàn)在一些大型汽輪機一般都配有更為先進的防進水保護監(jiān)測診斷系統(tǒng)，可以有效診斷出汽機進水事故的發(fā)生。 相關處室可以調研學習國內外先進汽輪機進水保護設計， 結合本廠實際情況，提出更為可靠的汽輪機進水保護方案。