汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)海水循環(huán)冷卻水泵跳閘的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

2018-07-16 07:15:05王璽

科技視界 2018年2期

王璽

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

本文假想工況為：CP650機(jī)組在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，此時(shí)反應(yīng)堆核功率為12-14%；停堆棒組處于在堆頂，D棒處于手動(dòng)；反應(yīng)堆的產(chǎn)生的蒸汽，一部分直接通過(guò)GCT-c排放到凝汽器，此時(shí)GCT-c處于壓力模式，第一組閥GCT121VV全開(kāi)、GCT117VV部分開(kāi)啟，另一部分蒸汽用于汽機(jī)沖轉(zhuǎn)，最終也排入凝汽器。此時(shí)蒸汽發(fā)生器由APA供水，ARE水位調(diào)節(jié)自動(dòng)控制在程序水位，二回路其他系統(tǒng)的運(yùn)行方式基本和功率運(yùn)行狀態(tài)一致。在此工況下發(fā)生一臺(tái)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(shí)，事故演變更為復(fù)雜，故下文主要討論在CRF002PO跳閘時(shí)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(fēng)險(xiǎn)：

1）CRF002PO跳閘，會(huì)導(dǎo)致凝汽器A列失去冷卻水，即導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致真空惡化，汽輪發(fā)電機(jī)組效率迅速下降，核功率上升等一連串的反應(yīng)。但由于在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中此時(shí)負(fù)荷較低，且CP650機(jī)組CRF泵設(shè)計(jì)能力本身偏大，所以這一風(fēng)險(xiǎn)在汽機(jī)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(huì)對(duì) GCT-c排放產(chǎn)生影響。由于在預(yù)想事故下負(fù)荷較低對(duì)凝汽器真空不會(huì)產(chǎn)生大的影響，但2#海水循環(huán)冷卻水泵對(duì)應(yīng)為凝汽器的A列，正好對(duì)應(yīng)于GCT-C的第一、二組閥門所排放的蒸汽一側(cè)。在設(shè)計(jì)上考慮到機(jī)組在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)通過(guò)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(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中（第一組閥門GCT121/117VV均有一定開(kāi)度），如果CRF002PO跳閘，這部分蒸汽經(jīng)過(guò)GCT-c減溫減壓后便直接排至凝汽器。而CP650機(jī)組GCTC排放蒸汽溫度的下降絕大部分是在擴(kuò)容及噴水減溫過(guò)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(shí)只要噴淋冷卻水投入，汽機(jī)低壓缸及凝汽器將不會(huì)受到高溫蒸汽的沖擊，從溫度角度來(lái)講是安全的。

3）CP650機(jī)組設(shè)計(jì)上為了保證各個(gè)凝汽器低壓缸之間的溫差不至過(guò)大而導(dǎo)致變形，要求凝汽器單側(cè)冷卻時(shí)其排汽溫度不能超過(guò)54℃。機(jī)組在正常工況下有3種對(duì)旁排蒸汽的輔助冷卻方式：低壓缸乏汽冷卻、低壓缸末級(jí)葉片噴淋冷卻、凝汽器水幕保護(hù)。在汽輪發(fā)電機(jī)組沖轉(zhuǎn)工況下且汽機(jī)轉(zhuǎn)速低于600rpm時(shí)，前兩種輔助冷卻措施不可用。此時(shí)凝汽器幾乎只存在GCT-c這一唯一的進(jìn)汽源，這勢(shì)必導(dǎo)致凝汽器低壓缸排汽口溫度超過(guò)要求值。而凝汽器水幕保護(hù)是靠凝汽器溫度高（定值80℃）觸發(fā)投運(yùn)的，因此在本預(yù)想事故下凝汽器水幕保護(hù)也無(wú)法投入?；谝陨希斯r下凝汽器可能因溫差產(chǎn)生的應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致變形損壞。

4）CRF002PO的跳閘，將對(duì) SEN系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生一系列的影響。如引起SEN系統(tǒng)進(jìn)氣，SRI溫度上升。閉式水溫度上升將會(huì)對(duì)整個(gè)常規(guī)島系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響（包括CRF系統(tǒng)本身），所以應(yīng)密切關(guān)注其運(yùn)行情況。此風(fēng)險(xiǎn)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(guò)對(duì)上述4種風(fēng)險(xiǎn)的分析，對(duì)于此事件的干預(yù)有兩種思路：一種是繼續(xù)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)使GCT-c閥門關(guān)閉；另一種是立刻打閘停機(jī)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(fēng)險(xiǎn)是凝汽器變形損壞以及汽輪發(fā)電機(jī)組的損壞。首先，關(guān)注汽輪機(jī)是否由于軸承振動(dòng)高或脹差大而自動(dòng)跳閘（否則立即手動(dòng)打閘），一回路操縱員迅速插棒，以降低反應(yīng)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(guò)程中不會(huì)由于與P7相與的邏輯信號(hào)出現(xiàn)而導(dǎo)致停堆。降功率過(guò)程中，二回路密切監(jiān)視蒸汽發(fā)生器水位，及時(shí)與一回路操縱員協(xié)調(diào)，防止由于插棒過(guò)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(guò)程中，所以還需要關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)是，此時(shí)汽輪發(fā)電機(jī)組是否正處于共振區(qū)，如果此時(shí)處于共振區(qū)，再加上一臺(tái)海水循環(huán)冷卻水泵跳閘的影響，此時(shí)應(yīng)該迅速做出響應(yīng)，即立即打閘停機(jī)，防止汽機(jī)共振損壞。

雖然通過(guò)上述分析，在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中一臺(tái)海水循環(huán)冷卻水泵跳閘對(duì)GCT-c系統(tǒng)影響可以接受，但是本瞬態(tài)工況并未通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，故基于保守決策的原則，應(yīng)在第一時(shí)間GCT-c系統(tǒng)切至GCT-a系統(tǒng)運(yùn)行。

而針對(duì)前面敘述的第三點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)，建議執(zhí)行以下操作，即在DCS中通過(guò)設(shè)置強(qiáng)制信號(hào)，人工開(kāi)啟凝汽器水幕保護(hù)噴淋閥，保證蒸汽旁排溫度滿足要求。這一過(guò)程中應(yīng)密切關(guān)注凝汽器的真空、汽機(jī)振動(dòng)等參數(shù)，尤其需要確認(rèn)低壓缸排汽口溫度＜54℃。

其次，根據(jù)I CRF 001規(guī)程：確認(rèn)對(duì)應(yīng)SEN入口閥門 SEN002VC自動(dòng)關(guān)閉,對(duì)應(yīng)列抽真空閥門CVI002