國(guó)內(nèi)首臺(tái)CPR1000核電汽輪發(fā)電機(jī)安裝邏輯淺析

官戎?徐迪生?劉云?楊寧波

摘 要：介紹了CPR1000半速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要邏輯關(guān)系，結(jié)合嶺澳二期3號(hào)機(jī)組的實(shí)踐探討了發(fā)電機(jī)安裝施工關(guān)鍵工序的安裝工期，分析了CPR1000半速發(fā)電機(jī)在安裝邏輯上的變化，并針對(duì)這些特點(diǎn)對(duì)施工流程進(jìn)行了研究和優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：CPR1000；發(fā)電機(jī)；邏輯

1 引言

百萬(wàn)千瓦級(jí)半速發(fā)電機(jī)在國(guó)外有一定數(shù)量的運(yùn)行機(jī)組，技術(shù)水平較成熟，在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成型機(jī)組，處于安裝階段的有3臺(tái)，相關(guān)研究尚處于起步階段，伴隨著核電發(fā)展的大環(huán)境，針對(duì)發(fā)電機(jī)安裝施工管理技術(shù)的研究具有非常廣闊的研究應(yīng)用前景。本文針對(duì)CPR1000半速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和邏輯特點(diǎn)，提出較為科學(xué)、合理的安裝施工邏輯與安裝工期計(jì)劃，為后續(xù)項(xiàng)目提供借鑒價(jià)值。

2 CPR1000發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介

嶺澳二期核電站作為CPR1000機(jī)型的示范項(xiàng)目，其發(fā)電機(jī)是引進(jìn)ALSTOM在P4/N4系列發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)而成的大型四極半轉(zhuǎn)速同步發(fā)電機(jī)，為東方電機(jī)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為TA1100-78型。發(fā)電機(jī)定子裝配由三段（定子本體及其兩端的端罩）通過(guò)垂直法蘭螺栓聯(lián)接而成，定子引出線位于定子勵(lì)端端罩下部。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承支承在定子兩端端蓋上，即為端蓋式軸承支撐結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)冷卻方式為“水氫氫”冷卻（即定子線圈及出線、中性點(diǎn)套管為水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈及定子鐵芯采用氫氣冷卻），四個(gè)氫氣冷卻器分別布置在汽、勵(lì)端端罩內(nèi)兩側(cè)。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及安裝邏輯要求

嶺澳二期發(fā)電機(jī)組由于結(jié)構(gòu)上的獨(dú)特性，安裝流程與安裝工藝與大亞灣、嶺澳一期機(jī)組甚至常規(guī)火電機(jī)組有較大區(qū)別，發(fā)電機(jī)定冷水提前投用、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行絕緣引水管安裝、出線罩內(nèi)手包絕緣工作、單獨(dú)氣密試驗(yàn)、軸承墊片配制、基礎(chǔ)彈簧釋放等均對(duì)安裝邏輯產(chǎn)生了較大的影響。

（1）定子冷卻水系統(tǒng)需要提前投用

根據(jù)廠家提供的文件要求，需要對(duì)定子線棒的流量分配情況進(jìn)行考核，開(kāi)展流量試驗(yàn)。流量試驗(yàn)需要定子冷卻水系統(tǒng)（GST）可用，這樣GST系統(tǒng)移交時(shí)間需要提前到穿轉(zhuǎn)子計(jì)劃時(shí)間一個(gè)月之前，在這一個(gè)月中，需要進(jìn)行GST外部管路沖洗，發(fā)電機(jī)內(nèi)部管路沖洗等工作，沖洗合格后才能進(jìn)行流量試驗(yàn)。

還有一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題---發(fā)電機(jī)直流耐壓試驗(yàn)，CPR1000發(fā)電機(jī)匯流管死接地，直流耐壓試驗(yàn)的條件是線棒內(nèi)必須干燥，但是如果線棒進(jìn)水后在吹干就存在有積存無(wú)法排除的水，直流耐壓試驗(yàn)就有擊穿線棒的風(fēng)險(xiǎn)，所以安排在發(fā)電機(jī)進(jìn)水前是嶺澳二期根據(jù)實(shí)際情況達(dá)成的共識(shí)。這樣，這部分工作的邏輯為：

定子單獨(dú)氣密試驗(yàn)合格→直流耐壓試驗(yàn)合格→發(fā)電機(jī)進(jìn)水沖洗完成→發(fā)電機(jī)定子線棒流量試驗(yàn)合格→發(fā)電機(jī)穿轉(zhuǎn)子。

（2）發(fā)電機(jī)絕緣引水管安裝和出線罩內(nèi)工作

根據(jù)本臺(tái)機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)匯流管安裝在端罩內(nèi)，需要端罩就位焊接完成后在將線棒水盒子出口與匯流管用絕緣引水管連接起來(lái)，之后再對(duì)絕緣引水管線棒側(cè)的接頭進(jìn)行絕緣工作。出線罩內(nèi)的過(guò)渡引線的絕緣引水管、上下半過(guò)渡引線的導(dǎo)電片釬焊均需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配，之后再將上下半過(guò)渡引線配裝絕緣盒，灌入絕緣膠。這部分工作完成之后才能進(jìn)行整體氣密試驗(yàn)，此處工期較長(zhǎng)，從絕緣引水管安裝開(kāi)始到具備整體氣密試驗(yàn)條件，3號(hào)機(jī)耗時(shí)3個(gè)月多，4號(hào)機(jī)前后耗時(shí)3月余。這項(xiàng)工作專業(yè)性強(qiáng)，小部件多，且在關(guān)鍵路徑上。這部分工作的安裝邏輯為：

絕緣引水管（汽、勵(lì)端）安裝完成→汽、勵(lì)端與線棒水路氣密試驗(yàn)合格→上下半過(guò)渡引線、出線側(cè)、中性點(diǎn)側(cè)絕緣引水管→上下半過(guò)渡引線、出線側(cè)、中性點(diǎn)側(cè)水路氣密試驗(yàn)→上下半過(guò)渡引線導(dǎo)電片釬焊完成→整體水路氣密試驗(yàn)合格→絕緣引水管、上下半過(guò)渡引線處絕緣工作

（3）單獨(dú)氣密試驗(yàn)

嶺澳二期發(fā)電機(jī)采用三段式結(jié)構(gòu)，端罩、通風(fēng)罩、出線罩需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組合焊接，焊接完成后，需要對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)座的整體氣密性能進(jìn)行檢驗(yàn)，在ALSTOM提供的安裝手冊(cè)中并沒(méi)有提到單獨(dú)氣密試驗(yàn)，也沒(méi)有要求進(jìn)行該項(xiàng)工作，但是，在項(xiàng)目前期與東方集團(tuán)就發(fā)電機(jī)安裝技術(shù)進(jìn)行交底的時(shí)候，雙方根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)600MW發(fā)電機(jī)組的部分要求，達(dá)成共識(shí)，需要在焊接完成后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子穿入定子之前進(jìn)行整體氣密試驗(yàn)。整體氣密試驗(yàn)的具體實(shí)施方案和技術(shù)要求由設(shè)計(jì)方提供。

這樣，在發(fā)電機(jī)的安裝邏輯中，在穿轉(zhuǎn)子之前就需要增加一個(gè)步驟：發(fā)電機(jī)單獨(dú)氣密試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下一步工作。

（4）軸承墊片配置

根據(jù)ALSTOM提供的安裝指導(dǎo)文件，發(fā)電機(jī)軸承蓋墊片的配制需要在現(xiàn)場(chǎng)完成，并且，在采用壓鉛絲方法測(cè)量軸承壓蓋與下半端蓋水平面間隙的時(shí)候，需要將發(fā)電機(jī)內(nèi)部的壓力調(diào)整到運(yùn)行工況下，也就是需要在發(fā)電機(jī)內(nèi)部充入3bar的壓縮空氣，來(lái)模擬正常運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部變形的真實(shí)情況，這樣才能保證發(fā)電機(jī)大端蓋水平部分的密封性能。根據(jù)本臺(tái)機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及發(fā)電機(jī)輔助系統(tǒng)的要求，如果投用壓縮空氣，頂軸油、密封油需要在此之前調(diào)試完成并可用，該項(xiàng)工作的完成實(shí)際上是發(fā)電機(jī)輔助系統(tǒng)（包括GHE發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)、GRV發(fā)電機(jī)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、部分GGR汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)）完工的最晚時(shí)間。

（5）基礎(chǔ)彈簧釋放

位于機(jī)組運(yùn)行平臺(tái)底部鋼筋混凝土柱頭的彈簧組承擔(dān)著汽輪機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)傳遞的全部負(fù)荷，汽輪機(jī)設(shè)備安裝期間，彈簧組用螺栓壓縮止動(dòng)，設(shè)備安裝結(jié)束后，彈簧組將被釋放并可按需求進(jìn)行基礎(chǔ)負(fù)荷的分配。彈簧系統(tǒng)平均固有頻率約3～5Hz，這使得運(yùn)行時(shí)平臺(tái)共振大大降低了。

基礎(chǔ)彈簧釋放是個(gè)跨（安裝、土建）專業(yè)、要求高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，涉及面廣的重要活動(dòng)。根據(jù)ALSTOM程序要求，需要滿足汽輪機(jī)負(fù)荷分配找中、軸系找中、地腳螺栓緊固、上半軸承安裝等要求，釋放過(guò)程中土建、安裝都有各自的監(jiān)視測(cè)量點(diǎn)和誤差要求。安裝過(guò)程尤其需要注意管道安裝對(duì)基礎(chǔ)彈簧的影響，并考慮安裝、檢修過(guò)程中載荷變化時(shí)彈簧的重新鎖緊。

按正常邏輯，發(fā)電機(jī)找中、勵(lì)磁機(jī)安裝和勵(lì)磁機(jī)空氣間隙調(diào)整均應(yīng)在彈簧釋放前完成，彈簧釋放后對(duì)對(duì)輪中心和空隙間隙進(jìn)行復(fù)查。但是嶺澳二期的供貨時(shí)間限制了這個(gè)邏輯，勵(lì)磁機(jī)在彈簧釋放完成后才到貨，所以安裝邏輯被更改為彈簧釋放后進(jìn)行對(duì)輪找中心，鉸孔后復(fù)查中心，再緊固地腳螺栓，最后進(jìn)行勵(lì)磁機(jī)空氣間隙的調(diào)整和復(fù)查。

4 發(fā)電機(jī)安裝施工邏輯流程

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和邏輯關(guān)系，有必要對(duì)結(jié)合嶺澳二期現(xiàn)場(chǎng)安裝遇到的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)安裝邏輯進(jìn)行了調(diào)整。筆者通過(guò)比對(duì)ALSTOM提供的作業(yè)流程，結(jié)合發(fā)電機(jī)定子冷卻水、發(fā)電機(jī)密封油等輔助系統(tǒng)的相關(guān)邏輯要求，得出了適用于嶺澳二期3、4號(hào)機(jī)組的安裝邏輯流程，并對(duì)邏輯流程中的步驟進(jìn)行了細(xì)分，希望能夠?qū)PR1000機(jī)型的發(fā)電機(jī)施工流程做出相應(yīng)的改進(jìn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

CPR1000機(jī)型作為我國(guó)目前核電建設(shè)的主力機(jī)型，其施工邏輯和施工工期將會(huì)在今后趨于更加合理和經(jīng)濟(jì)，目前采用CPR1000機(jī)型的嶺澳二期核電站3號(hào)機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，其卓越的性能已經(jīng)說(shuō)明CPR1000汽輪發(fā)電機(jī)組的施工邏輯可以為核電站提供安全的運(yùn)行保障，可供其他類似機(jī)組參考。

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