三門核電調試期間主汽輪機系統保養方案分析

摘 ? 要：本文介紹三門核電1號機組調試期間汽輪機、汽水分離再熱器（以下簡稱MSR）和凝汽器內部腐蝕情況，并分析保養方案編制的必要性;重點論述調試期間主汽輪機系統熱風保養方案，包括三種保養方案介紹和優缺點對比分析;對熱風保養效果進行總結論述;對其他核電機組調試期間汽輪機、MSR和凝汽器的聯合保養有較好的借鑒和參考意義。

關鍵詞：汽輪機 ?汽水分離再熱器 ?凝汽器 ?保養方案

中圖分類號：TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）06（a）-0087-03

三門核電是首個采用目前世界最先進的第三代壓水堆技術的核電項目，廠址坐落于浙江省臺州市三門縣六敖鎮貓頭山半島上。項目一期工程按照兩臺1251MWe核電機組設計建造，遠期規劃容量共六臺125萬kV核電機組。三門核電一期工程常規島主設備由哈電集團和日本三菱重工聯合供貨。本文中論述的主汽輪機系統包括高壓缸和低壓缸，以及與缸體直接連接的主要設備和管道，如MSR、凝汽器、冷再熱蒸汽管道和熱再熱蒸汽管道。

三門核電一期工程1號機組于2009年3月29日完成核島FCD（澆灌第一罐混凝土）里程碑節點，且隨著時間推移，項目建設不斷取得新的進展，常規島主汽輪機系統于2014年10月16日完成安裝工作，正式由建安移交調試。但是，由于核島設計和設備等原因使三門項目工期延長，距離機組商運還有相當長的一段時間，調試期間主汽輪機系統處于并將長期處于停用狀態。為了預防和減少設備腐蝕，保證系統和設備正常運行，需要做好系統和設備停運期間的維護保養工作。主汽輪機系統保養方案主要是針對高壓缸和低壓缸，同時包含與汽輪機直接相連的MSR和凝汽器，以及冷、熱再熱蒸汽管道。

1 ?保養必要性

機組在安裝和調試階段，系統和設備不具備機組運行條件，將長期處于停（備）用狀態，容易發生腐蝕。設備腐蝕將對核電站造成重大危害和影響，同時威脅電站安全穩定運行。此外，三門現場存在多個設備腐蝕因素，且已發生設備腐蝕事件。為了減少設備腐蝕、延長設備使用壽命和保證系統正常運行，必須重視安裝和調試階段系統和設備的保養工作，及時編制和實施保養方案對系統和設備進行有效保養。

三門核電1號機組汽輪機、MSR和凝汽器在設備檢查中都發生過不同程度的腐蝕事件。2012年建安階段進行MSR現場安裝時，在切除MSR管道設備接口包裝端蓋后，發現B列MSR 殼體頂部區域腐蝕嚴重[1]。此外，1號機組凝汽器內部檢查時，發現凝汽器殼體、殼體支撐以及內部1號低壓加熱器保護層等都產生不同程度的腐蝕[2]。

2 ?熱風保養方案

關于聯合熱風保養方案，送風口的選擇對方案實施至關重要。根據設備內部機構特點，并結合現場實際情況，有三個送風口可供選擇，分別為凝汽器、低壓缸和MSR。若從凝汽器送風，熱風由下而上自然流動，成本最低，但影響后續調試活動，且開啟和恢復的人孔門數量較多，工作量較大;若從低壓缸送風，保養效果徹底，而成本最高，此外開啟和恢復的人孔門數量多，工作量大，異物進入設備內部風險大;若從MSR送風，熱風流向與蒸汽走向一致，對蒸汽實現導流作用，成本也較低，且開啟和恢復的人孔門數量少，工作量小。根據分析對比，三門核電1號機組汽輪機、MSR和凝汽器聯合熱風保養最終采用從冷再管人孔門和MSR殼體封頭兩側送風，由高壓缸平衡孔和凝汽器喉部人孔出風。

從MSR殼體封頭和冷再管人孔門進行送風，則出風口為高壓缸平衡孔、凝汽器喉部人孔。一方面，熱風從六個冷再管人孔門進入，通過冷再熱蒸汽管道流入高壓缸，然后從高壓缸平衡孔流出;另一方面，熱風從A/B列MSR四個封頭人孔門進入，通過熱再熱蒸汽管道進入低壓缸，然后向下流動進入凝汽器，最后從A/B/C列凝汽器三個喉部人孔流出。

熱風先后流經MSR、低壓缸和凝汽器，與機組正常運行時蒸汽流向一致，流通性和保養效果好[3];此外，熱風自上而下流動，非但不會影響二回路沖洗和蒸汽發生器二次側水壓試驗等調試活動，還會對試驗期間向上流動的蒸汽實現導流作用，熱風和蒸汽一起從凝汽器喉部人孔流出，減少進入低壓缸和MSR的蒸汽量，降低腐蝕風險;熱風機數量需要6臺（冷再管2臺，每列MSR 2臺），所需風機較少，成本較低;開啟和恢復的人孔門數量較少，工作量較小。方案示意圖如圖1所示。

3 ?保養效果

3.1 濕度監測

通過監測出風口濕度，可以直觀地觀察熱風保養的效果。2015年3月份連續20d濕度記錄表，由于環境濕度較大，熱風機實行24h投運。由濕度監測數據可以繪制濕度監測曲線，如圖2所示。

從圖2可得出如下結論，熱風保養效果良好，各個出風口濕度均小于50%，滿足保養要求;圖中有兩天由于熱風機上游電源進行負荷切換試驗，未能投運;出風口的濕度接近環境濕度，大于50%，無法滿足保養要求;通過濕度監測曲線對比可知，無論出風口是高壓缸平衡孔還是凝汽器喉部人孔，上午的平均濕度都大于下午。原因是因為夜間環境溫度較低，濕度較大，對設備內部的濕度產生影響。

3.2 設備檢查

按照保養方案要求，聯合熱風保養方案實施后，需要定期進入汽輪機、MSR和凝汽器內部檢查腐蝕情況，檢查結果發現：設備內部干燥無積水，尤其是MSR內部容易積水區域和部件，包括分離器區域、蒸汽走廊、疏水槽、殼體底部等，均無明顯積水;設備內部整體情況良好，未發現新腐蝕區域;部分區域設備表面存在的浮銹，腐蝕情況未加劇;之前產生腐蝕并完成除銹的部位，未發現二次腐蝕，如圖3所示。

濕度監測表明設備內部濕度得到了有效控制，設備內部檢查結果說明熱風保養可以預防和減少設備內部腐蝕。綜上所述，三門核電汽輪機、MSR和凝汽器聯合熱風保養方案可行，且保養效果良好。

4 ?結語

（1）由于設備腐蝕存在較大危害性，且三門現場存在多個腐蝕因素，汽輪機、MSR和凝汽器已發生過不同程度的腐蝕事件，故必須及時編制和實施一份合理完善的保養方案，對汽輪機、MSR和凝汽器進行維護保養，預防和減少設備內部再次腐蝕;

（2）氮氣保養方案存在諸多難點和弊端，而熱風保養方案可以快速、有效降低濕空氣相對濕度，防止濕空氣冷凝生成水膜，從而預防和減少設備腐蝕，三門核電1號機組主汽輪機系統采用熱風保養方案;

（3）主汽輪機系統保養存在三種方案可供選擇，通過對比分析，從MSR送風能夠保證熱風流向與蒸汽走向一致，對蒸汽實現導流作用，成本也較低，且開啟和恢復的人孔門數量少，工作量小。該方案充分考慮有效、合理、易行和經濟四個因素，可以采用;

（4）三門核電1號機組主汽輪機系統保養方案已經實施，通過濕度監測數據和設備定期檢查結果，證明保養方案可行，且保養效果良好;

（5）三門核電1號機組調試期間汽輪機、MSR和凝汽器聯合保養方案已經順利進行，且方案實施和執行已趨于規范化和標準化，對其他核電機組調試期間汽輪機、MSR和凝汽器的聯合保養有較好的借鑒和參考意義。

參考文獻

[1] 朱華，王保田. 核電MSR熱風保養方案探討[A].2013年核電廠調試啟動研討會論文集[C].2013.

[2] 屠攀，胡振煜.AP1000核電廠建安階段設備保養探討[J].能源與節能，2014（7）：25-26.

[3] 趙東波.三門核電升功率階段常規島疏水切換優化措施[J].科技創新導報，2019，16（5）：92-94.