秦山二期擴建機組汽輪機沖轉并網的風險與分析

徐斌

【摘 要】本文主要介紹了秦山二期擴建機組汽輪發電機組沖轉并網的流程以及相關定期試驗的執行步驟，使讀者對同類核電廠換料大修后汽輪發電機沖轉并網有一定的認識。文中對曾經遇到的負面案例進行了剖析，并提出了規避風險的良好實踐，為今后同型機組的調試或大修提供了一些借鑒作用。

【關鍵詞】沖轉；并網；超速保護試驗；暖機

0 引言

秦山二期擴建機組采用國產HN650-6.41型單軸四缸六排氣汽輪機，額定轉速為3000rpm，發電機采用的是QFSN-660-2水氫氫汽輪發電機。秦山二期擴建機組共有兩臺，分別是3號機組和4號機組，從這兩臺機組商運以來，共經歷了9次換料大修，也就是說，至少經歷了9次成功的沖轉并網操作。沖轉并網，對于核電廠的大修來說，是具有里程碑式的重大操作，汽輪發電機組的成功并網預示著核電廠換料大修的完美謝幕。本人經歷這么多次沖轉并網操作，積累了一些運行經驗，本文著重從運行角度進行闡述。

1 沖轉并網的流程介紹

沖轉是汽輪發電機啟動的一個過程，對于核電站來說，用蒸汽發生器產生的高溫高壓蒸汽去吹動汽輪機，使其轉速從零逐漸到達額定轉速，此過程俗稱為沖轉；當汽輪發電機轉速達到3000rpm，就需要給發電機勵磁并與電網連接，這就稱為并網；上述兩個過程加在一起，合稱沖轉并網。

整個沖轉并網過程，分為以下五個步驟：

（1）在汽輪機沖轉前，盤車必須連續運行12小時以上。這期間，可以安排維修電氣人員對發電機組進行絕緣測量，唯有發電機定子和轉子繞組絕緣合格才具備汽機沖轉條件；DEH提供了機組啟動前的檢查清單，運行人員需要核對清單上各項是否正常，例如：軸承油壓、轉子偏心、高壓缸積水、凝汽器真空等。

（2）維修各專業完成沖轉關鍵點檢查后，運行人員開始執行汽輪發電機沖轉規程。首先，進行汽機掛閘操作，此時主汽門、低壓缸再熱截止閥和再熱調節閥會自動開啟，唯有主調節閥保持關閉，此時正好進行調門嚴密性檢查。接著運行人員在DEH畫面中進行汽機轉速設置，將目標轉速設置為600rpm，然后啟動沖轉程序。隨著主調門的緩慢開啟，汽輪發電機脫開盤車，轉速逐步爬升。到達600rpm后，需要進行手動打閘試驗，由主控室和汽輪機現場各執行一次。在這個過程中，維修電氣人員需要對勵磁AVR進行回路檢查，維修機械人員需要進行發電機組摩擦聽音檢查。

（3）聽音檢查完畢后，汽機重新掛閘，然后直接沖轉到1100rpm進行暖機。在這個轉速平臺，汽輪機需要暖機1小時。大修結束后的汽機啟動，都是冷態啟動。對汽輪機轉子和氣缸金屬溫度來說，啟動過程就是一個加熱過程，汽輪機金屬部件溫度不斷升高的過程。為了使機組各部件的熱應力、熱變形、汽缸和轉子的脹差及轉動部件的振動均控制在允許范圍內，應盡量把機組的金屬溫度均勻地升高到工作溫度。在暖機過程中，安排進行汽機保護聯鎖跳閘試驗。

（4）暖機1小時后，汽機可以沖轉至3000rpm平臺。這個升速過程，調整升速速率很關鍵，在經過臨界轉速時軸振會突然增大，所以需要快速通過。這個升速期間，可以安排維修機械人員進行汽輪機轉子動平衡檢查。到達3000rpm平臺，運行人員執行汽機超速跳閘裝置的注油試驗。試驗合格后，汽輪發電機進行首次并網，并帶上初始負荷65MW。此時可以安排維修電氣進行發電機軸電壓測量檢查。

（5）初始負荷運行（65MW）大約8小時后，發電機解列，并穩定轉速到3000rpm。汽輪機接下來要進行OPC和超速保護試驗。試驗合格后，汽輪發電機進行第二次并網，然后重新升功率到65MWe。

2 沖轉并網的失敗案例以及分析

2.1 主汽門拒動

案列1：某電廠大修期間，汽輪機進行沖轉并網操作，掛閘后發現主汽門無法打開，檢查發現油動機沒有動作，手觸摸進油管溫度較低，懷疑沒有進油，隨后對油動機的截止閥、卸荷閥、電磁閥進行更換，并對進油節流孔板解體檢查吹掃，再次掛閘后油動機動作，主汽門開啟。

事件分析：GFR高壓油系統開口檢修后，沒有對管路進行油沖洗工作，系統內部可能存在異物，造成油動機進油堵塞。

良好建議：（1）組織維修班組及承包商進行防異物管理學習；（2）每次大修后，都應該進行GFR系統的油沖洗。

2.2 主調門拒動

案列2：某電廠大修期間，汽輪機進行沖轉并網操作，掛閘結束后，準備開啟主調節閥進行升速沖轉。此時發現4#調門無法動作，維修機械人員和儀控人員進行各自檢查，最終判斷為調門油動機卸荷閥故障。

事件分析：主調門油動機的卸荷閥老化故障影響了主調閥的正常開啟。

良好建議：大修期間，汽機檢修人員應該對汽機主調門卸荷閥進行外觀檢查。

2.3 軸瓦溫度高

案列3：某電廠大修期間，按計劃機組進行首次啟動沖轉，汽機轉速在2000rpm 時，發現汽機5瓦溫度開始異常快速上升，2420rpm左右時汽輪機被迫手動打閘，打閘瞬間5瓦溫度為109.5℃；打閘后，5瓦溫度最高達到130.1℃。

事件分析：5瓦解體后發現中心調整后，左墊鐵沒有完全回歸原來位置

良好建議：沖轉期間，運行人員要加強對汽機軸瓦溫度的監測，如有異常上漲，提前通報待命人員，并根據實際情況加以應對，防止事故的進一步擴大。

2.4 軸振高

案例4：某電廠大修期間，首次并網成功，并帶上初始負荷65MW電功率，正在為8小時后的超速試驗而暖機。暖機過程中，因觸發3號軸瓦絕對振動高高信號而導致汽輪發電機組跳閘。跳機時刻3X振動穩定，3瓦瓦溫穩定，3號軸絕對振動從60um跳變至360um。

事件分析：3號軸瓦Y方向軸振傳感器有明顯磨損。螺紋孔沒有正對轉子軸心導致傳感器傾斜，渦流傳感器與轉子間隙過小并最終發生摩擦，渦流傳感器損壞。

良好建議：傳感器安裝方式不可視，除間隙電壓外，無其他有效驗證手段，建議調研先進電廠的經驗，完善探頭安裝方式。

3 結論

沖轉并網，是每個電廠都要經歷的重要操作，僅熟悉過程，還遠遠不夠。本人給出以下五點建議，希望能給讀者一些啟發。

（1）電廠運行人員需要全面了解沖轉并網操作的流程，通過模擬機獲得更多實戰經驗；

（2）沖轉并網操作，需要整個運行團隊的配合，提前進行任務分工也是很有必要的；

（3）沖轉期間，需要運行人員全神貫注地監視汽機的參數，即便是數字化程度很高的電廠也是如此。識別不良的參數和設備趨勢，讓事態不至于進一步惡化；

（4）學習廠內外的經驗反饋，落實良好實踐，及時改進運行規程，讓這個高風險操作變得順暢；

（5）運行人員應提前熟悉汽機的自動停機定值或手動停機建議值，以便從容應對保護拒動的發生。

【參考文獻】

[1]姚瑩，楊翠仙.汽輪機運行與檢修1000問[M].中國電力出版社，2005.

[責任編輯：湯靜]