汽機沖轉(zhuǎn)時海水循環(huán)冷卻水泵跳閘的風險及應對措施

王璽

【摘 要】對于核電站來說，曾發(fā)生過在汽輪發(fā)電機組沖轉(zhuǎn)過程中發(fā)生一臺海水循環(huán)冷卻水泵跳閘的故障，由于在設計之初未甄別不同系列的海水循環(huán)冷卻水泵跳閘時的處理思路是否存在差別，而核電站操縱員在處理本瞬態(tài)故障時的處理思路、方法對后續(xù)事故的演變尤為重要。本文主要闡述了在發(fā)生該類工況下機組存在的重要風險及操縱員的處理思路和方法。

【關鍵詞】沖轉(zhuǎn)；海水循環(huán)冷卻水泵；單側(cè)冷卻

中圖分類號： P747 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0196-002

【Abstract】for nuclear power plant， have occurred in the process of turbo-generator set rushed to turn a water circulating cooling water pump tripping fault in the Taiwan strait，because at the beginning of the design did not identify different series of seawater circulating cooling water pump tripping when dealing with thinking whether there is a difference， and nuclear power plant operator in dealing with the transient fault of the evolution of the strategy，methods for subsequent accident treatment is particularly important.This paper mainly expounds the important risk of the unit and the way to deal with the operator.

【Key words】Rush；Seawater circulation cooling water pump；Unilateral cooling

本文假想工況為：CP650機組在汽機沖轉(zhuǎn)過程中，此時反應堆核功率為12-14%；停堆棒組處于在堆頂，D棒處于手動；反應堆的產(chǎn)生的蒸汽，一部分直接通過GCT-c排放到凝汽器，此時GCT-c處于壓力模式，第一組閥GCT121VV全開、GCT117VV部分開啟，另一部分蒸汽用于汽機沖轉(zhuǎn)，最終也排入凝汽器。此時蒸汽發(fā)生器由APA供水，ARE水位調(diào)節(jié)自動控制在程序水位，二回路其他系統(tǒng)的運行方式基本和功率運行狀態(tài)一致。在此工況下發(fā)生一臺海水循環(huán)冷卻水泵跳閘瞬態(tài)。

由于2#海水循環(huán)冷卻水泵即CRF002PO跳閘時，事故演變更為復雜，故下文主要討論在CRF002PO跳閘時的事故分析。

2#海水循環(huán)冷卻水泵跳閘，可能出現(xiàn)以下風險：

1）CRF002PO跳閘，會導致凝汽器A列失去冷卻水，即導致凝汽器失去一半的冷卻能力。如果在滿功率狀態(tài)發(fā)生此事故將會導致真空惡化，汽輪發(fā)電機組效率迅速下降，核功率上升等一連串的反應。但由于在沖轉(zhuǎn)過程中此時負荷較低，且CP650機組CRF泵設計能力本身偏大，所以這一風險在汽機沖轉(zhuǎn)工況下基本上處于可控狀態(tài)。

2）2#海水循環(huán)冷卻水泵跳閘，會對GCT-c排放產(chǎn)生影響。由于在預想事故下負荷較低對凝汽器真空不會產(chǎn)生大的影響，但2#海水循環(huán)冷卻水泵對應為凝汽器的A列，正好對應于GCT-C的第一、二組閥門所排放的蒸汽一側(cè)。在設計上考慮到機組在高負荷運行時通過旁路閥排向凝汽器的蒸汽仍然具有較高的壓力和溫度，在凝汽器內(nèi)部的減壓減溫器上安裝了多孔節(jié)流板和凝結(jié)水噴淋減溫裝置，目的是把GCT-c排放蒸汽的壓力降低到凝汽器壓力，把溫度降低到80℃以下。在汽機沖轉(zhuǎn)過程中（第一組閥門GCT121/117VV均有一定開度），如果CRF002PO跳閘，這部分蒸汽經(jīng)過GCT-c減溫減壓后便直接排至凝汽器。而CP650機組GCT-C排放蒸汽溫度的下降絕大部分是在擴容及噴水減溫過程中降低的，鈦管冷卻僅占總溫度下降值的4.9%。因此在GCT-C排放時只要噴淋冷卻水投入，汽機低壓缸及凝汽器將不會受到高溫蒸汽的沖擊，從溫度角度來講是安全的。

3）CP650機組設計上為了保證各個凝汽器低壓缸之間的溫差不至過大而導致變形，要求凝汽器單側(cè)冷卻時其排汽溫度不能超過54℃。機組在正常工況下有3種對旁排蒸汽的輔助冷卻方式：低壓缸乏汽冷卻、低壓缸末級葉片噴淋冷卻、凝汽器水幕保護。在汽輪發(fā)電機組沖轉(zhuǎn)工況下且汽機轉(zhuǎn)速低于600rpm時，前兩種輔助冷卻措施不可用。此時凝汽器幾乎只存在GCT-c這一唯一的進汽源，這勢必導致凝汽器低壓缸排汽口溫度超過要求值。而凝汽器水幕保護是靠凝汽器溫度高（定值80℃）觸發(fā)投運的，因此在本預想事故下凝汽器水幕保護也無法投入。基于以上，此工況下凝汽器可能因溫差產(chǎn)生的應力過大而導致變形損壞。（下轉(zhuǎn)第192頁）

（上接第196頁）

4）CRF002PO的跳閘，將對SEN系統(tǒng)運行產(chǎn)生一系列的影響。如引起SEN系統(tǒng)進氣，SRI溫度上升。閉式水溫度上升將會對整個常規(guī)島系統(tǒng)的運行產(chǎn)生影響（包括CRF系統(tǒng)本身），所以應密切關注其運行情況。此風險在I CRF 001規(guī)程中有很好的覆蓋，故在本文中不再贅述。

通過對上述4種風險的分析，對于此事件的干預有兩種思路：一種是繼續(xù)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)使GCT-c閥門關閉；另一種是立刻打閘停機并將GCT-c切至GCT-a。由于第一種處理思路存在很多不確定性，另外考慮到保守決策的原則，第二種方案更加穩(wěn)妥。

考慮到此事故最大的風險是凝汽器變形損壞以及汽輪發(fā)電機組的損壞。首先，關注汽輪機是否由于軸承振動高或脹差大而自動跳閘（否則立即手動打閘），一回路操縱員迅速插棒，以降低反應堆功率，減少旁路蒸汽向凝汽器A列的排放。

降低到10%核功率以下，也是為了保證在處理事故的過程中不會由于與P7相與的邏輯信號出現(xiàn)而導致停堆。降功率過程中，二回路密切監(jiān)視蒸汽發(fā)生器水位，及時與一回路操縱員協(xié)調(diào)，防止由于插棒過快而造成蒸汽發(fā)生器水位收縮而停堆，最終將核功率降至2%以下。由于本事故發(fā)生在沖轉(zhuǎn)過程中，所以還需要關注的一個重點是，此時汽輪發(fā)電機組是否正處于共振區(qū)，如果此時處于共振區(qū)，再加上一臺海水循環(huán)冷卻水泵跳閘的影響，此時應該迅速做出響應，即立即打閘停機，防止汽機共振損壞。

雖然通過上述分析，在汽機沖轉(zhuǎn)過程中一臺海水循環(huán)冷卻水泵跳閘對GCT-c系統(tǒng)影響可以接受，但是本瞬態(tài)工況并未通過試驗驗證，故基于保守決策的原則，應在第一時間GCT-c系統(tǒng)切至GCT-a系統(tǒng)運行。

而針對前面敘述的第三點風險，建議執(zhí)行以下操作，即在DCS中通過設置強制信號，人工開啟凝汽器水幕保護噴淋閥，保證蒸汽旁排溫度滿足要求。這一過程中應密切關注凝汽器的真空、汽機振動等參數(shù)，尤其需要確認低壓缸排汽口溫度<54℃。

其次，根據(jù)I CRF 001規(guī)程：確認對應SEN入口閥門SEN002VC自動關閉，對應列抽真空閥門CVI002＼004＼006VA關閉，安排現(xiàn)場人員對SEN各泵及其母管進行排氣，并關注SRI水溫變化。雖然此時汽機可能已經(jīng)打閘，但是后續(xù)的操作必須建立在閉式冷卻水系統(tǒng)可用的前提下，所以必要時可對SRI系統(tǒng)進行換水操作，以確保汽輪機等二回路設備安全可靠的停運。

最后，由于本預想事故可能造成凝汽器變形而導致鈦管破裂，還需關注二回路水質(zhì)，特別是蒸汽發(fā)生器水化學參數(shù)應加強關注，必要時應啟動ATE系統(tǒng)進行水質(zhì)凈化。

【參考文獻】

[1]CP650機組系統(tǒng)手冊，核電秦山聯(lián)營有限公司.

[2]戚屯鋒，等，核電廠高級運行，2009年.

[3]丁劍陽.凝汽器單側(cè)冷卻下汽機旁排投運分析.