海陽核電首次抽真空試驗概述

景力偉

摘 要：對于汽輪發電機組，凝汽器工作性能直接影響到整個機組的熱經濟性和運行可靠性。在機組啟動時，凝汽器需要建立一定的真空用于機組啟動，此項功能由凝汽器抽真空系統完成。機組正常運行時需要維持穩定的真空，為機組達到額定出力和保持經濟性運行提供支持，汽輪機運行時凝汽器內真空的產生，主要是依靠汽輪機排汽在凝汽器迅速凝結成水，體積急劇縮小而造成的，其次是依靠抽真空系統連續抽出凝汽器內的不凝結氣體。因此，抽真空系統的性能在機組啟動與運行階段是十分重要的。海陽核電于2015年12月23日凌晨完成了一號機組首次抽真空試驗，同時標志著一號機汽輪機組具備進汽沖轉條件。

關鍵詞：凝汽器 真空 軸封

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（a）-0051-02

海陽核電機組的凝汽器抽真空系統由兩部分組成，分別是凝汽器汽側抽真空系統和凝汽器水室真空注水子系統。此次試驗驗證的是汽側抽真空系統的功能。汽側抽真空系統由3臺50%水環真空泵和3個用于破壞凝汽器真空的真空破壞閥組成。機組啟動階段，汽側抽真空系統從凝汽器殼體和與之相連部分抽出不可凝氣體，使凝汽器內部初步形成機組啟動需要的真空。機組正常運行階段，汽側抽真空系統持續從凝汽器中抽出不可凝氣體，維持機組正常運行期間所需的真空度，為機組達到額定出力和保持經濟性運行提供支持。機組需要正常停機或緊急停機時，根據機組安全運行的需要，可打開真空破壞閥以破壞凝汽器真空，縮短汽輪機惰走時間，起到保護汽輪機設備的作用。機組啟動時3臺真空泵同時投入運行。正常運行時，兩臺泵組運行，一臺泵備用。

1 抽真空范圍

此次試驗是在做好邊界隔離后，依次投運凝結水系統、汽輪機盤車、軸封系統，再啟動凝汽器抽真空系統驗證其真空建立、維持、破壞的能力。為了將蒸汽引入高壓缸軸封驗證高壓缸軸封安裝是否合適，需將高壓缸至凝汽器的疏水打開，以防止高壓缸底部存水而導致上下缸溫差增大。因此需要將高壓缸納入抽真空范圍，而MSR與高壓缸無法進行隔離，因此也需要將MSR及其疏水箱也納入抽真空范圍。因此此次抽真空試驗的范圍不僅僅是凝汽器、低壓缸，還包括高壓缸和MSR（汽水再熱分離器）及其疏水箱。

2 試驗過程

2.1 邊界隔離

將抽真空范圍內的所有隔離邊界進行一次徹底地檢查和隔離以進行抽真空試驗。在進行凝汽器邊界隔離情況檢查過程中，遇到兩種情況：（1）上有隔離鎖的閥門沒有完全關閉或不能確認完全關閉，需在解除隔離鎖后再次進行確認關閉。（2）有手動隔離邊界閥桿已經脫扣，不能對閥門進行操作，也就不能確認閥門是否關閉，只能向上游擴大隔離邊界范圍。此種做法擴大了抽真空范圍，加大了邊界的漏氣風險，對建立真空時間有一定影響。

2.2 投運凝結水

將凝結水系統置于再循環回路運行狀態，為真空泵、真空破壞閥和需要水封的閥門提供密封水，也可以為低壓缸噴淋提供噴淋水，同時凝結水泵也是抽真空的一個邊界。抽真空一天前完成凝結水系統循環的建立，在投運凝結水系統后需將隔離邊界的水封閥的密封水投運。凝結水系統已經進行過多次啟動，在此次抽真空過程順利啟動凝結水系統。

2.3 投運盤車

投運盤車是為了防止在投汽輪機軸封時，蒸汽進入缸體，汽輪機大軸受熱不均勻發生大軸彎曲事故。同時也使進入缸體的蒸汽進行攪渾，防止上下缸體溫差過大引起缸體變形。當盤車所有啟動條件滿足后，盤車啟動程序自動啟動。現場監聽汽缸內部聲音正常，主控室監視盤車電流正常，但在主控室大軸偏心表無指示，經儀控組緊急處理后，主控室顯示為大軸偏心0.02 mm左右，就地百分表顯示0.03～0.04 mm左右。盤車投運正常。

2.4 投運軸封

軸封系統是了防止空氣從汽輪機軸承向缸體內部泄露和防止蒸汽從汽機軸承向外部泄露，并凝結汽輪機的軸封和閥桿漏汽。之前的軸封系統試驗只是安裝了臨時吹掃管道對系統進行了吹掃，此次投運軸封系統是首次將蒸汽引入缸體軸封，也是對高低壓缸軸封設備安裝情況進行一次檢驗。所用試驗蒸汽引自輔助蒸汽系統。全部管線暖管完畢后，軸封冷卻器通過軸封風機維持-6 kPa的負壓，在主控室緩慢打開高低壓缸軸封供汽調節閥，投入軸封蒸汽。一旦投入軸封蒸汽，主控操縱員需密切監視大軸偏心、脹差、缸溫等參數，若有異常，及時停止試驗。在調整軸封壓力過程中，主控監盤發現高壓缸上下缸溫差達到67°以上，出現報警（高壓缸上下缸溫差超過56 ℃為手動跳機信號），為了設備安全，停運軸封供汽，維持連續盤車，當高壓缸上缸溫度降至50 ℃以下，停止盤車，試驗暫停。經后期原因分析：高壓缸溫差高的原因是GV（主蒸汽調閥）的閥桿漏汽至低壓軸封母管的逆止閥不嚴，導致低壓軸封蒸汽通過該閥反供至GV，并漏入高壓缸進汽管路，進入高壓缸上部，而上部缸體溫度測點就位于高壓缸主蒸汽入口處，導致主控室顯示高壓缸上部溫度增大，溫差增加，出現報警。第二天將逆止閥重新緊固后，繼續按著如上步驟投入軸封，為了防止逆止閥緊固不嚴再次導致蒸汽從主蒸汽管線進入高壓缸上部入口，將主蒸汽管線疏水閥（疏水至凝汽器）打開進行排氣。在初始調整軸封壓力時，調節六路低壓缸軸封調節閥時間間斷過短，導致提供蒸汽的輔助電鍋爐供汽量增加過快，電鍋爐水位調節跟蹤緩慢，鍋爐水位接近保護動作定值，放慢調整軸封調節閥的速度后，鍋爐水位負荷跟蹤恢復正常。將高低壓缸軸封壓力調整至30 kPa左右并穩定，軸封投運成功。

2.5 投運抽真空系統

為驗證抽真空系統的抽真空能力，需要將3臺真空泵一起投運，在抽真空過程中若是真空達不到要求，則需要進行查漏檢查。軸封投運成功后，啟動3臺凝汽器真空泵，關閉真空破壞閥，凝汽器開始拉真空，凝汽器真空緩慢上升，現場開始查漏。檢查發現真空泵A入口負壓過大且電機電流偏小。現場初步判斷是因為此次試驗是凝汽器首次抽真空，凝汽器中和隔離邊界閥后很多污垢、鐵銹、雜物等都被吸入了真空泵口，導致入口濾網有堵塞現象。停運A泵，做好安措后，打開泵入口發現入口濾網堵塞并有破損，更換濾網再次投運后真空泵入口負壓和電流恢復正常。后依次停運B、C泵清理入口濾網。當凝汽器真空到了-20 kPa左右時，主控室發現盤車電流在59%～74%之間開始擺動，大軸偏心也間斷性擺動。檢查發現低壓缸排氣溫度已上升至70 ℃以上。原因為此時真空并不高，而軸封蒸汽投入時間過長，導致低壓缸排氣溫度升高，過度膨脹，引起對中偏移，導致盤車電流、偏心等擺動過大。手動打開了低壓缸噴淋，降低排氣溫度，盤車電流及偏心值回歸正常范圍。經過6個小時左右的抽真空過程，凝汽器真空最高至并可以維持在-97.6 kPa，達到了此次抽真空的目標數值，依次停運所有真空泵。抽真空試驗成功。

2.6 真空破壞

將在真空建立試驗、真空系統檢漏全部完成后，在主控室打開3個真空破壞閥，破壞凝汽器真空，大約30 min后凝汽器真空降為0，抽真空試驗結束。

2.7 系統恢復

做完試驗后，依次停運軸封系統、停運盤車和凝結水。

3 結語

此次抽真空試驗是由調試、運行、維修、建安等部門和單位組成專項小組協作完成，各專業相互配合。工前會上，試驗總指揮認真組織各個單位、系統的負責人，進行技術交底，分析試驗風險，并確定了小問題現場處理、遇到不能及時處理的問題停止試驗的基本原則。在處理完閥桿漏氣逆止閥問題后的第二次工前會上，認真總結前一天的良好實踐并提出了一些需要改進的地方。此次試驗投運系統和試驗項目相對較多，很多試驗也是首次進行，期間也遇到了一些問題，經過專項組的共同努力，問題一一解決，順利地完成了海陽核電1號機組的首次抽真空試驗。

參考文獻

[1] HY1-CMS-TSH-552.1號機凝汽器首次抽真空方案[Z].

[2] HY1-CMS-M3-001.凝汽器抽真空系統設計說明書[Z].