非核蒸汽沖轉試驗可行性分析

王文華 王云崎

（中國核電工程有限公司調試部，北京 100000）

1 概述

汽輪發電機組首次非核蒸汽沖轉主要目的是要盡早的暴露汽輪機組在安裝過程中的隱藏的各種問題，并提早解決。非核蒸汽沖轉利用一回路主泵運行和穩壓器電加熱器工作輸入的能量使一回路主冷卻劑系統升溫升壓，主冷卻劑流過蒸汽發生器時將熱量傳遞給其二次側的給水而產生的飽和蒸汽作為汽源，經過充分蓄能后將汽輪發電機組的轉速升至3000轉/分鐘。

2 試驗準備

2.1 非核沖轉的理論依據

沖轉成功的關健在于主要是一回路（包括蒸汽發生器）能否給汽輪機提供足夠的蒸汽用于沖轉，而這又取決于兩個方面：一是汽輪機沖轉的蒸汽需求量M1；二是一回路（包括蒸汽發生器）所能提供的蒸汽量M2。

計算結果顯示在汽輪發電機沖轉過程中，系統能在35min時間內提供79.6T蒸汽；在沖轉期間，由于反應堆冷卻劑溫度下降，引起其體積收縮，除了穩壓器水容積補償，需額外增加上充流量5.4T，才能避免穩壓器電加熱器裸露；蒸汽發生器僅靠水位下降能提供58.8T蒸汽,所以需額外補充20.8T給水，才能提供79.6T蒸汽

2.2 系統準備

在汽輪機非核蒸汽沖轉之前，常規島部分主機以外的各個系統的調試工作已經基本完成，可以滿足非核蒸汽沖轉的需要，具體檢查沖轉前常規島各個系統可用性的方法是核對各個系統調試規程的完成情況和結果，并要求各個系統負責人簽字確認。在完成可用性檢查之后，就需要進行常規島的整組啟動，將各個系統的狀態擺至沖轉前要求的狀態。

核島相關系統已完成一階段熱態功能試驗，核島處于熱停堆工況，與試驗有關的保護與聯鎖信號SI輸出信號、主蒸汽管道自動隔離信號、核島引起的跳機信號（P4、ATWT、SI、P14 ）、電動和汽動輔助給水自動啟動信號全部切除。

3 試驗實施

機組的非核沖轉試驗分作四步進行：

3.1 磨擦檢查

汽輪機首次非核沖轉采用“操作人員自動”方式，由高壓缸兩只調節汽閥同時開啟或關閉來控制汽輪機的轉速。

主控室操縱員按汽輪機“復位”按鈕，并在DEH畫面上設定汽輪機的目標轉速200rpm和升速率50 rpm。并按下“GO”按鈕，汽輪機開始升速。現場檢查汽輪機各軸瓦的振動和溫度均在正常范圍，各軸承回油溫度與機組沖轉前相比也無明顯變化，各輔助系統的各項運行參數均正常。就地手動打閘停機，汽輪機轉速開始下降，汽輪機處于惰走狀態。就地對汽輪機進行磨擦檢查，利用聽音棒傾聽汽缸、軸承油擋和汽封等處各動、靜部件，未監聽到磨擦音。

3.2 低速暖機

當汽輪機轉速降至50rpm時, 分別在就地和主控復置汽輪機,并在DEH畫面上設定汽輪機的目標轉速600rpm和升速率50rpm，汽輪機升速。當轉速達600 rpm時, 汽輪機在此轉速下進行低速暖機。操縱員分別在主控計算機中和現場進行全面檢查，系統各項運行參數未見異常。

3.3 高速暖機

低速暖機20分鐘后，操縱員重新設定汽輪機的目標轉速為1100 rpm和升速率為150 rpm。汽輪機繼續升速。當轉速達到1100 rpm時，汽輪機開始高速暖機。

3.4 汽輪機沖轉至3000rpm

重新調整新調整SG水位及一回路各主要參數至初始狀態，然后汽機以150 rpm的升速率向目標值3000 rpm沖轉。應特別注意監測與測量軸系的臨界轉速與振幅值，應特別注意機組差脹、軸振動、軸承金屬溫度軸承回油溫度等參數的變化。當主蒸汽壓力或其它參數達到限值時，則立即停機，并關閉主汽門遮斷引導閥后手動截止閥。

4 某電廠非核沖轉實施過程

具體的沖轉過程如下：4月21日上午，各個崗位人員就位，一二回路狀態如下：一回路溫度287℃，壓力15.47MPa，穩壓器水位1.63m，SG1/SG2水位分別為0.94m和1.06m，主蒸汽母管壓力6.37MPa，蒸汽溫度280℃，凝汽器真空9.7KPa。10時35分，操作員按下汽機掛閘按鈕，轉速上升。因為在第二次沖轉過程當中已經進行了摩擦聽音檢查，所以此次沖轉沒有在200 r/min停留，而是直接以30 r/min的速率上升至780 r/min左右。此過程當中，頂軸油泵以及低壓缸末級噴淋閥均自動動作，現場無異常，汽機各項參數正常。隨后，操縱員在DEH中重新設定目標轉速為1100 r/min，升速速率50 r/min。11時06分，汽機轉速達到1100 r/min，并在此平臺穩定20min進行高速暖機。期間，現場現場各項檢查均無異常，軸瓦溫度、軸承振動正常。暖機結束后，操縱員在DEH中重新設定目標轉速為3000r/min，升速速率200 r/min，以求快速通過共振區，然后以150 r/min的速率升至1650 r/ min，之后又以200 r/min的速率上升至2900 r/min。當汽機轉速達到2900 r/min之后，操縱員降低升速速率至75 r/min，目標3000 r/min。汽輪機在11時36分達到3000 r/min的預定轉速，并在此平臺穩定運行6分鐘。11時42分，操縱員在主控手動打閘停機，汽機轉速穩定下降，在通過各個共振區時軸承有較大振動，最大至384μm，其他無異常，汽輪機于12時45分達到0轉速，現場手動投入盤車，非核沖轉試驗結束。

結語

通過理論計算，以及根據實際機組數據分析，利用一回路主泵運行和穩壓器電加熱器工作輸入的能量使一回路主冷卻劑系統升溫升壓，使蒸汽發生器產生蒸汽，將汽輪發電機組的轉速升至3000轉完全可行，通過非核沖轉案例中暴漏出來的問題來看，非核沖轉可以盡早的暴露汽輪機組在安裝過程中的隱藏的各種問題，并提早解決，實施非核沖轉非常有必要。

[1]吳小海.非核蒸汽沖轉汽輪發電機組熱平衡計算.

[2]CJTP1GTA50，常規島非核蒸汽沖轉啟動準備[S].海南項目調試部. [3]核電秦山聯營有限公司.秦山第二核電廠高級運行教程.

[4]CJTP1GTA51，汽輪機初次非核蒸汽沖轉試驗[S].海南項目調試部.