蔣 磊

(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116000)

1 背景

核電站為降低汽輪機(jī)停機(jī)后的整體溫度，多采用滑參數(shù)停機(jī)的方式來(lái)達(dá)到汽輪機(jī)冷卻的目的，在冷卻過(guò)程中，選擇機(jī)組在空載平臺(tái)運(yùn)行或者廠用電平臺(tái)運(yùn)行[1]。停機(jī)后的汽輪機(jī)自然冷卻過(guò)程中內(nèi)部換熱主要以熱輻射和熱傳導(dǎo)為主，包括內(nèi)外缸之間、葉片和隔板之間、轉(zhuǎn)子與缸體之間的熱輻射換熱，缸體與隔板、轉(zhuǎn)子與軸承的熱傳導(dǎo)，以及汽缸外表面與空氣之間的熱對(duì)流[2]。核電機(jī)組在停機(jī)后自然冷卻耗時(shí)很長(zhǎng)，降溫消耗的時(shí)間嚴(yán)重影響了機(jī)組可用率和機(jī)組檢修、啟動(dòng)的進(jìn)度[3]。紅沿河核電廠一期4臺(tái)機(jī)組采用中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPR1000核電技術(shù)，目前該核電廠大修采用解列后汽輪機(jī)高中壓缸空載快速冷卻與自然冷卻相結(jié)合的方式，即隔離GSS二級(jí)再熱器，保持汽輪機(jī)1500 r/min空載3.5 h左右[4]，空載冷卻之后進(jìn)行自然冷卻，通過(guò)該方式加快高中壓缸的冷卻速度，盡快開(kāi)展常規(guī)島檢修(二回路相關(guān)系統(tǒng))工作?？蛰d冷卻可縮短常規(guī)島檢修關(guān)鍵路徑時(shí)間，但增加核島(一回路相關(guān)系統(tǒng))檢修關(guān)鍵路徑工作3.5 h左右。綜合整體檢修工期情況，需制定執(zhí)行空載快冷的標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)大修工期收益。

2 空載冷卻數(shù)據(jù)分析

2.1 常規(guī)島與核島大修工期對(duì)比

常規(guī)島與核島檢修邏輯關(guān)系如圖1所示，常規(guī)島大修工期以解列為起點(diǎn)，以具備轉(zhuǎn)水作為結(jié)束點(diǎn)；核島大修工期以解列為起點(diǎn)，以并網(wǎng)作為結(jié)束點(diǎn)；常規(guī)島與核島大修路徑匯合點(diǎn)為轉(zhuǎn)水轉(zhuǎn)汽。下文以轉(zhuǎn)水節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)，對(duì)比核島和常規(guī)島工期。

圖1 常規(guī)島、核島檢修邏輯關(guān)系

2.2 高中壓缸冷卻時(shí)間分析

目前紅沿河核電空載冷卻的計(jì)劃時(shí)間為3.5 h，各機(jī)組特性不同，冷卻時(shí)間略有差異，同機(jī)組的不同大修執(zhí)行快冷后的高中壓缸冷卻時(shí)間基本相同。詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 高中壓缸冷卻數(shù)據(jù)

空載快冷后平均冷卻時(shí)間1號(hào)機(jī)組為56.4 h，2號(hào)機(jī)組為63 h，3號(hào)機(jī)組約為54.3 h，4號(hào)機(jī)組約為45.5 h。

H205未執(zhí)行快冷，冷卻時(shí)間達(dá)89.5 h，比平均冷卻時(shí)間長(zhǎng)約27 h；H401快冷1.33 h，冷卻時(shí)間為67.17 h，比平均時(shí)間長(zhǎng)約22 h。

2.3 高中壓缸冷卻速率分析

各機(jī)組近幾輪大修解列及打閘時(shí)高中壓缸最高溫度如下，根據(jù)空載時(shí)間計(jì)算出空載冷卻的速率，詳見(jiàn)表1。

根據(jù)空載冷卻的降溫速率計(jì)算，1號(hào)機(jī)組空載快冷的溫降平均速率為8.45 ℃/h，2號(hào)機(jī)組空載快冷的溫降平均速率為7.17 ℃/h，3號(hào)機(jī)組空載快冷的溫降平均速率為6.96 ℃/h，4號(hào)機(jī)組空載快冷的溫降平均速率為10.68 ℃/h。

理論冷卻時(shí)間延長(zhǎng)=快冷平均速率x(3.5-計(jì)劃空載時(shí)間)/冷卻平均速率。

根據(jù)實(shí)際停留時(shí)間，H205理論冷卻時(shí)間延長(zhǎng)=7.17×(3.5-0.72)/0.84=23.73 h；H401理論冷卻時(shí)間延長(zhǎng)=10.68×(3.5-1.33)/1.08=21.46 h，與實(shí)際27 h、22 h基本吻合。

按此計(jì)算空載2 h、1 h、不執(zhí)行(0.5 h實(shí)際停留時(shí)間)計(jì)算預(yù)計(jì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間，如表2所示。

表2 各機(jī)組預(yù)計(jì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間 單位：h

因此由以上計(jì)算預(yù)計(jì)，常規(guī)島高中壓缸冷卻在空載2 h情況下，增加約0.5天工期；空載1 h情況下，增加約1天工期；不實(shí)施空載冷卻增加1～1.5天工期。

2.4 核島與常規(guī)島相互影響分析

對(duì)比參考計(jì)劃：核島解列至M10(進(jìn)入MCS)57 h，解列至M13(開(kāi)反應(yīng)堆大蓋開(kāi)始)72.5 h，解列至M14(開(kāi)始起吊反應(yīng)堆大蓋)95 h，至M20(卸料前堆坑滿(mǎn)水)100 h。

根據(jù)快冷后常規(guī)島冷卻平均時(shí)間計(jì)算，冷卻至120 ℃時(shí)核島處于M10-M13之間，不實(shí)施快冷120 ℃時(shí)核島處于M14-M20之間。綜合不同冷卻時(shí)間對(duì)比如圖2所示。

執(zhí)行快冷常規(guī)島冷卻至120 ℃時(shí)，核島此時(shí)RRA正過(guò)渡至MCS模式(M10階段)。

執(zhí)行2 h快冷時(shí)，常規(guī)島冷卻至120 ℃時(shí)，核島處于排水、準(zhǔn)備開(kāi)蓋階段。

執(zhí)行1 h快冷時(shí)，常規(guī)島冷卻至120 ℃時(shí)，核島處于開(kāi)蓋階段。

不執(zhí)行快冷時(shí)，常規(guī)島冷卻至120 ℃時(shí)，核島處于開(kāi)蓋后期，起吊大蓋，準(zhǔn)備充水階段。

核電大修期間的檢修工作主要在主隔離下開(kāi)展，主隔離指在確保安全的前提下，針對(duì)具有共同隔離邊界或可被共同隔離邊界所包容的工作設(shè)置的較大范圍隔離，以避免隔離措施復(fù)雜化和重復(fù)化[5]。圖3以H105、H303大修為例，前3天出票為常規(guī)島出票高峰期。核島大修第3天進(jìn)入MCS模式，開(kāi)始實(shí)施MCS模式下的主隔離、開(kāi)蓋和PMC試驗(yàn)。H105由于GSS002VV漏氣影響冷卻第4天發(fā)出ADT GGR 00主隔離票，H303正常冷卻，第3天發(fā)票。

圖3 常規(guī)島核島出票分析

綜合以上分析，核島與常規(guī)島無(wú)明顯資源沖突。

3 建議標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)上述分析，建議標(biāo)準(zhǔn)如下(以實(shí)施快冷為前提，NI-CI為計(jì)劃工期差值)。

a.NI-CI≤0.5天時(shí)，將常規(guī)島檢修作為大修關(guān)鍵路徑控制，此情況必須執(zhí)行快冷。

b.0.5天< NI-CI ≤1 天時(shí)，一般情況下均有缸的檢修，若不實(shí)施空載快冷，則會(huì)延長(zhǎng)常規(guī)島檢修工期至少1天時(shí)間，從而影響大修工期，綜合考慮核島工期優(yōu)化。此情況執(zhí)行快冷2 h。

c.1天< NI-CI ≤1.5 天時(shí)，此時(shí)常規(guī)島與核島有相對(duì)較大裕度，綜合考慮核島工期優(yōu)化。此情況執(zhí)行快冷1 h。

d.NI-CI >1.5天時(shí)，不執(zhí)行快冷，常規(guī)島不會(huì)成為大修關(guān)鍵路徑。此情況不執(zhí)行快冷。