汽輪機沖轉并網操作過程分析

摘 要：汽輪發(fā)電機組是核電站汽水循環(huán)回路關鍵設備，用于實現蒸汽動力轉換，汽輪機沖轉并網帶負荷操作，是由通過旁排導出堆芯熱量向熱能轉換為動能再轉換為電能的過渡，本文從條件準備、暖管疏水、輔助系統啟動、沖轉并網操作以及過程中需進行的定期試驗，進行詳細分析，明確操作邏輯與細節(jié)，并對此過程中注意事項進行總結。本文細致而深入的分析對其它電站沖轉并網操作具有良好借鑒意義。

關鍵詞：蒸汽動力轉換系統;沖轉;并網;定期試驗;注意事項

1? 概述

汽輪機沖轉并網帶負荷操作，是核電機組由不發(fā)電工況向發(fā)電工況的過渡，是由通過旁排導出堆芯熱量向熱能轉換為動能再轉換為電能的過渡，涉及的主要操作有自動主汽門前暖管、汽輪機疏水準備、高壓油系統投運、汽輪機沖轉并網等，某核電廠蒸汽動力轉換系統簡圖如圖1所示。

2? 汽輪機沖轉并網操作過程

2.1條件準備

1）反應堆功率在26.5%以上，蒸發(fā)器出口溫度在330℃以上;

2）三回路為主凝汽器-除氧器-給水泵-蒸汽發(fā)生器-主蒸汽母管-旁排-主凝汽器循環(huán)，確認旁排已投入自動。

3）軸封系統已投入，均壓箱溫度在150℃以上，壓力在120kPa左右。當凝氣器真空值<-70kPa，可聯系熱控人員投入主凝氣器真空低跳機保護。

3）油系統正常運行，汽輪機盤車裝置已投運，保證沖轉前已投運4小時以上。

4）汽輪機各項試驗合格。

2.2試驗過程

2.2.1 自動主汽門前暖管

汽輪機沖轉，蒸汽通過管道、閥門進入汽輪機，需要預暖的設備：電動主汽門前蒸汽管道-電動主汽門-自動主汽門。

電動主汽門前管道隨著主蒸汽管道一并暖管，測量電動主汽門前疏水閥閥體溫度，溫度達到150℃以上時判斷管道暖透，關閉疏水閥。

通過旁路閥預暖電動主汽門，首先打開閥后疏水閥，再微開電動主汽門旁路閥，當電動主汽門閥體溫度達到150℃以上時，暖管結束，關閉疏水閥。

打開自動主汽門疏水閥，繼續(xù)預暖自動主汽門，通過調節(jié)電動主汽門旁路閥開度等方式控制自動主汽門壁溫升高速度不大于4～6℃/min。當自動主汽門疏水閥體溫度150℃以上時就地關閉。

待電動主汽閥前蒸汽溫度與過熱器出口蒸汽溫度差低于10℃時，主汽壓力與主蒸汽母管壓力一致時，完成自動主汽閥前管道暖管。

2.2.2 汽輪機疏水準備

首先確認汽輪機軸封疏水水封器、低壓加熱器疏水水封器均已注水并導通，然后將導氣管、汽輪機本體、各級抽氣管道疏水閥打開，關閉排氣閥，并注意與熱風干燥系統隔離，做好疏水準備。

2.2.3 投入高壓油系統

此前潤滑油系統由交流潤滑油泵為汽輪機各軸承提供潤滑油，啟動高壓輔助油泵，同時為主油泵、汽輪機潤滑油系統、汽輪機調節(jié)保安系統供油，檢查系統運行穩(wěn)定后，停運交流潤滑油泵，并將交流潤滑油泵、直流潤滑油泵投入自動。

由于汽輪機前軸承箱油路問題及聯鎖等問題，在啟動高壓油泵時，系統油壓升高，可能會出現自動掛閘的情況，需進行人為干預避免。在K05T04控制臺上，按下“汽機脫扣”按鈕，進行打閘操作。

2.2.4 汽輪機沖轉前檢查

1）汽輪機沖轉前主要檢查：

2）檢查汽輪機TSI系統已送電，且工作正常。

3）檢查確認汽輪機ETS系統已送電，保護投入項目正確。

4）檢查確認高壓油泵運行穩(wěn)定，調速油壓穩(wěn)定在1.98MPa;檢查確認油煙風機已投入;檢查潤滑油壓，確認回油窗回油通暢;檢查確認油系統無泄漏。

5）檢查確認汽輪機盤車裝置正常運行4小時以上，盤車運行電流≤4A，且汽輪發(fā)電機組轉動部分無明顯摩擦聲。

6）檢查確認抽汽逆止閥可正常開關，無卡澀或不能關嚴的情況

7）主汽壓力≈13MPa，主汽溫度≥410℃，主汽過熱度≥50℃，電動主汽閥暖管完成，汽輪機可以沖轉。

2.2.5 汽輪機沖轉并網

某核電汽輪機控制部分采用數字電液調節(jié)系統DEH，液壓部分采用DDV634電液轉換裝置，工作介質為透平油。DEH系統，它具有對汽輪機發(fā)電機的啟動、升速、并網、負荷增/減進行監(jiān)視、操作、控制、保護等功能，以及數字處理和 CRT 顯示功能。通過DEH系統實現汽輪機沖轉并網帶負荷操作，DEH系統圖如下：

汽輪機沖轉并網帶負荷操作主要是在DEH控制畫面進行，DEH控制畫面如下圖所示。

1）汽輪機掛閘，開啟自動主汽門

DEH控制畫面中，點擊“掛閘”按鈕，彈窗中點擊“是”，即打開“掛閘電磁閥”，泄掉危急遮斷器滑閥上部油壓，使得危急遮斷器活塞運動至上部位，隨后自動關閉“掛閘電磁閥”保壓，維持危急遮斷器滑閥位置，表現為“掛閘電磁閥帶電”由暗綠變?yōu)榱辆G，后又變?yōu)榘稻G，此為汽輪機掛閘。

汽輪機掛閘后，即危急遮斷器滑閥保持在上部位，點擊“開主汽門”按鈕，彈窗中點擊“是”，及關閉“開主汽門電磁閥”，建立保安器下部油壓活塞上游，帶動自動主汽門打開，表現為DEH控制畫面上方紅色“主門關”變暗，后“主門開”亮起為紅色，畫面中間“啟動允許”由暗綠變?yōu)榱辆G，則自動主汽門開啟，即將開始進汽沖轉。

2）開調節(jié)汽門，沖轉汽輪機

在DEH控制畫面中點擊“啟機”按鈕，在“升速控制”界面，手動設置“轉速目標值”、“升速率目標值”，實質為閉環(huán)控制調速汽門開度，進行汽輪輪機沖轉，升速控制如下：

升速至500r/min，進行檢查、暖機、聽聲5min;

升速至1200r/min，進行檢查、暖機、聽聲30min;

升速至2400r/min，進行檢查、暖機10min。汽輪機轉子臨界轉速為1828r/min，當轉速接近1600r/min時自動提升升速率快速提升，此過程注意監(jiān)測DEH畫面的汽輪機轉速指示框，同時注意監(jiān)測汽輪機瓦振，并記錄最大振動值及對應的汽輪機轉速;

升速至3000r/min，系統“3000轉定速”，進行檢查、暖機15min，關閉導氣管疏水閥。

3）同期并網升負荷

同期并網先決條件，電壓、頻率、相位一樣，通過增磁、減磁調節(jié)機端加壓，通過改變汽輪機進氣量（即改變調速汽門開度）控制轉速調節(jié)頻率，通過略高于電網的頻率匹配相位，電壓、頻率、相位一致時，同期并網合油開關，油開關合閘后DEH系統自動帶初負荷防止逆功率運行。同期并網操作應嚴格按操作票執(zhí)行，可自動、可手動。并網后升負荷暖機。

2.3 定期試驗要求

為驗證汽輪發(fā)電機組各項功能正常，能夠保證機組安全穩(wěn)定運行，在每次沖轉并網過程中，需做以下定期試驗：

2.3.1自動主汽門掛閘、打閘試驗

1）現場操作人員檢查盤車是否穩(wěn)定運行

2）啟動高壓輔助油泵，建立調節(jié)保安系統，停運交流油泵;

3）通過DEH操作界面掛閘，建立掛閘油壓，現場操作人員觀察自動主汽門行程指示是否開啟;

4） 完全開啟后，現場操作人員按下解脫滑閥，即手動打閘， 同時觀察自動主汽門行程指示是否關閉;

5）手動打閘成功后，在就地復位;

6）再次掛閘，在操作界面上依次點擊“掛閘”、“開主汽門”，現場操作人員觀察自動主汽門行程指示是否開啟;

7）完全開啟后，在主控室控制室手操盤進行打閘停機操作， 即自動打閘，現場操作人員觀察自動主汽門行程指示是否關閉

8）自動打閘成功后，在就地DEH盤柜復位。

2.3.2調節(jié)汽門開度試驗;

1）重新掛閘，在操作界面上依次點擊“掛閘”“開主汽門”，現場操作人員觀察自動主汽門行程指示是否開啟;

2），在主控制室，通過DEH控制系統依次輸出以下開度指令：

0;25%;50%;75%;100%;75%;50%;25%;0%

現場操作人員觀察每一開度下油動機的行程。注意打開調節(jié)汽門過程中，升速率須大于50r/min。

2.3.3危急遮斷器注油試驗

1）確定調節(jié)保安油系統穩(wěn)定運行， 保安操縱箱操作滑閥在中間位置;

2）現場操作員將撞擊子操作滑閥由正常位置轉到NO.1位置;機頭前端的NO.1“噴油”按鈕起跳

3）按下NO.1撞擊子噴油試驗按鈕;

4）將撞擊子操作滑閥切換到No.2位置，機頭前端NO.2“噴油”按鈕起跳

5）按下NO.2撞擊子噴油試驗按鈕;

6） 成功后，將撞擊子操作滑閥恢復在中間位置

2.3.4自動主汽門動作及嚴密性試驗

1）現場操作人員通過打開活動滑閥來關閉自動主汽門，觀察自動主汽門關閉;

2）自動主汽門關閉之后，立即計時，觀察汽輪機轉速下降情況;

3）10min以后，觀察汽輪機轉速是否能保持2000r/min以下;

4）20min以后，觀察汽輪機轉速是否能保持500r/min以下;

5）50min以后，觀察汽輪機的轉速（記錄惰轉時間）

6）確認主汽門嚴密后，現場操作人員手動按下解脫滑閥，即打閘，接著恢復活動滑閥，使汽輪機惰轉至0;

7）汽輪機惰轉轉速至0期間，可切換為交流油泵，降速至0時，投入盤車，試驗結束。

2.3.5 OPC103%超速試驗

1） 確認OPC電磁閥已經送電， 汽輪機此時的轉速為3000r/min，運行穩(wěn)定，其他相關系統運行正常;

2）在主控室的控制電腦上投入“試驗”位置，點擊“OPC超速試驗”;

3）設定目標轉速為3100r/min，升速速率為100r/min，使汽輪機開始并且逐漸升速;

4） 在升速過程中，嚴密監(jiān)視OPC電磁閥的動作情況，以及自動、調節(jié)主汽門的開關情況;

5）轉速降至3000r/min，OPC電磁閥自動恢復，目標轉速復原，試驗結束。

要求：轉速至3090r/min時，OPC電磁閥勵磁動作，調節(jié)汽門開度關到“0”，而主汽門不應該關閉;轉速降至3000r/min，調速汽門恢復調節(jié)狀態(tài)。

2.3.6 AST電超速試驗

1） 確認AST電磁閥已經送電，汽輪機此時的轉速為3000r/min，運行穩(wěn)定，其他相關系統運行正常;

2）在主控室的控制電腦上投入“試驗”位置，點擊“AST電超速試驗”;

3）將AST定值設定為3050r/min;

4）設定目標轉速為3300r/min，升速速率為200r/min，使汽輪機開始并且逐漸升速，嚴密觀察轉速接近3050r/min時，要求主汽門、調節(jié)閥均關閉;

5）試驗成功，汽輪機惰轉轉速至0期間，可切換為交流油泵，降速至0時，投入盤車，試驗結束;

6）試驗結束后，將AST電超速保護定值恢復為3270r/min，此項試驗合格。

此外，在系統正常運行期間，還需定期進行自動主汽門活動試驗：

1）調節(jié)保安系統正常運行，主汽門已經打開，其他相關系統正常;

2） 現場操作員就地手動調節(jié)主汽門活動滑閥，控制自動主汽門行程活動范圍為10-15mm;

3）自動主汽門活動成功后，恢復活動滑閥的原始狀態(tài)。

3? 試驗中注意事項

汽輪機沖轉并網帶負荷操作過程中，需注意以下事項：

1）任何方式下啟動汽輪機均應控制下列指標：

——自動主汽門壁溫升高速度不大于4～6℃/min;

——汽缸壁溫升高速度不大于3～4℃/min;

——法蘭與螺栓溫差小于45℃;

——法蘭內外壁溫差小于100℃;

——主蒸汽溫升速度1.54℃/min左右;

——汽缸調節(jié)區(qū)域的上下溫差小于50℃;

——汽缸和轉子的相對膨脹值應控制在+5mm到-2mm之間;

2）500r/min定速檢查后，油溫應不低于40℃再繼續(xù)升速;

3）機組在低轉速下出現0.04mm振動時，應立即停止啟動，通過臨界轉速時各瓦垂直振動不得超過0.15mm;

4）機組升速過程中應迅速通過汽輪發(fā)電機組軸系各臨界轉速，汽輪機轉子臨界轉速為1828r/min;

5）汽輪機升速，主油泵出口油壓達1.96MPa時，可停止高壓油泵，使主油泵工作正常;

6）升速和加負荷過程中，如發(fā)現機組有不正常現象，應立即停止升速和加負荷，直到找到原因并消除為止。

4 總結

本文詳細論述了汽輪發(fā)電機組沖轉并網操作細節(jié)，從條件準備，到暖管疏水，到輔助系統啟動，到沖轉并網操作，到過程中需進行的定期試驗，對各個操作步驟條件準備、實現方式、達到程度、注意事項進行了詳盡分析和闡述，系統性的總結，對其它電站沖轉并網操作具有良好借鑒意義。

作者簡介：

羅超（1988.10—），男，畢業(yè)于西安交通大學，工程師，從事核電廠調試/運行工作。

（中核霞浦核電有限公司，福建 寧德 352000）