秦山核電60萬汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)運(yùn)行與控制

□程嘉林 劉 通 王緒懿

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)(EH油系統(tǒng))對(duì)于汽輪機(jī)的安全運(yùn)行有著非常重要的作用。本文主要從工作原理、油源設(shè)計(jì)、事故預(yù)想三個(gè)方面對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)進(jìn)行分析，探討系統(tǒng)存在的安全隱患，提供必要的安全措施，有利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)工作原理

秦山核電二廠60萬汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)是向汽機(jī)提供高壓抗燃油并由它驅(qū)動(dòng)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來開啟和控制汽機(jī)各蒸汽閥門。在機(jī)組啟動(dòng)之前汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)各蒸汽閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)供動(dòng)力油，以保證各閥門的正常動(dòng)作。在汽輪機(jī)啟動(dòng)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)油系統(tǒng)維持保證各蒸汽閥門在固定的開度的油壓，以防止閥門誤動(dòng)作導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)異常。

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)由供油泵從儲(chǔ)油箱吸油，通過供油管向用戶提供動(dòng)力油。由于供油系統(tǒng)是一個(gè)密閉系統(tǒng)，用戶所需供油在工作結(jié)束后多余的動(dòng)力油會(huì)通過回油管路進(jìn)入儲(chǔ)油罐。由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油的油質(zhì)要求，動(dòng)力油在回到儲(chǔ)油罐前經(jīng)過油冷器冷卻以降低油溫，保證油質(zhì)的良好。

二、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)油源設(shè)計(jì)

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油是一種磷酸酯，外觀透明均勻，無沉淀，密度大，具有一定的揮發(fā)性，有微毒。EH油在一定溫度下會(huì)產(chǎn)生氧化、分解，產(chǎn)生一定的沉淀物。該系統(tǒng)有兩路獨(dú)立的供油管及汽機(jī)調(diào)節(jié)油泵，兩臺(tái)油泵的控制電源來自兩路不同的電源，動(dòng)力電源也是兩路。正常運(yùn)行時(shí)，只需一臺(tái)泵運(yùn)行供油。當(dāng)一路供油設(shè)備運(yùn)行時(shí)，油泵發(fā)生故障或汽機(jī)調(diào)節(jié)油壓低于11.2Mpa，另一路供油設(shè)備自動(dòng)投運(yùn)。運(yùn)行的泵在失去動(dòng)力電源時(shí)，備用的泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。

供油泵啟動(dòng)后，從儲(chǔ)油箱吸油，并通過其出口壓力油管線將動(dòng)力油供給用戶。每臺(tái)供油泵吸油管線中設(shè)有一只過濾器。供油泵出口壓力油管線中設(shè)有二只帶差壓開關(guān)過濾器。正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，當(dāng)過濾器的差壓升高超過設(shè)定值時(shí)，差壓開關(guān)動(dòng)作觸發(fā)報(bào)警，提醒運(yùn)行人員：過濾器已變臟,必須調(diào)換。如果長時(shí)間運(yùn)行將導(dǎo)致油回路堵塞，造成系統(tǒng)油壓降低，影響供油用戶的正常運(yùn)行，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致機(jī)組的停機(jī)。

三、汽機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)的事故預(yù)想

(一)正常運(yùn)行期間一臺(tái)油泵故障的運(yùn)行分析。汽機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)油泵A、B的控制分別接在這兩路電源。正常運(yùn)行期間只有一臺(tái)泵運(yùn)行，另一臺(tái)泵在備用位置。運(yùn)行泵在發(fā)生故障時(shí)，如泵所在電源故障或者系統(tǒng)油壓在持續(xù)下降過程，此時(shí)在系統(tǒng)冗余的設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，備用泵將啟動(dòng)維持系統(tǒng)的油壓，如果自動(dòng)無法啟動(dòng)時(shí)，手動(dòng)啟動(dòng)備用泵以保證系統(tǒng)油壓。

(二)正常運(yùn)行期間EH油壓波動(dòng)運(yùn)行分析。EH油系統(tǒng)在運(yùn)行期間油壓出現(xiàn)周期性波動(dòng)，如：2013年秦二廠4號(hào)機(jī)組EH油系統(tǒng)壓力出現(xiàn)周期性波動(dòng)；2014年秦二廠3號(hào)機(jī)組EH油壓出現(xiàn)持續(xù)波動(dòng)；2019年秦二廠3號(hào)機(jī)組出現(xiàn)EH油泵電機(jī)電流波動(dòng),呈增長趨勢。從系統(tǒng)上分析得知可能有以下原因：一是EH油泵為軸向柱塞泵這將導(dǎo)致了EH油系統(tǒng)的供油管路震動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)行不正常將產(chǎn)生油壓的波動(dòng)。二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)供油回路上有一油壓調(diào)節(jié)閥，如果該閥存在故障或卡澀將對(duì)泵流量調(diào)整產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致壓力波動(dòng)。三是EH油泵故障，將導(dǎo)致油壓波動(dòng)。四是EH油系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏時(shí)，EH油壓及油泵運(yùn)行電流出現(xiàn)波動(dòng)。如:2019年3號(hào)機(jī)EH油泵電機(jī)電流不斷上漲，泵出口流量增加，由于系統(tǒng)無外漏，經(jīng)過分析認(rèn)為系統(tǒng)出現(xiàn)了內(nèi)漏，主調(diào)閥的伺服閥存在異常的可能性較大，更換伺服閥后泵出口流量下降，電流恢復(fù)到正常值。

通過以上分析如果EH油壓波動(dòng)頻繁，可以采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行修正：一是EH油泵換型。二是定期對(duì)油壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行校驗(yàn)。三是EH油泵定期進(jìn)行維護(hù)。四是有針對(duì)性地進(jìn)行巡檢關(guān)注。如果沒有相應(yīng)的分析和干預(yù)將導(dǎo)致EH油系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常。

(三)正常運(yùn)行期間油質(zhì)的變化導(dǎo)致系統(tǒng)供油用戶故障。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油是一種磷酸酯，能水解，產(chǎn)生酸性產(chǎn)物可能導(dǎo)致相關(guān)部位的損壞。如果EH油的溫度控制不好就會(huì)導(dǎo)致EH油發(fā)生分解或氧化，產(chǎn)生沉淀，增加顆粒污染等。主調(diào)閥的伺服閥是一個(gè)精密元件，尺寸小。通過汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油的油流就相對(duì)較少，如果油質(zhì)較差將導(dǎo)致伺服閥的相關(guān)部件損壞，老化。私服閥的損壞導(dǎo)致汽輪機(jī)的進(jìn)氣閥門動(dòng)作異常，比如主調(diào)節(jié)閥門的伺服閥存在異常，從而導(dǎo)致閥門開度異常，可能影響汽輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，嚴(yán)重者將導(dǎo)致機(jī)組的停機(jī)，影響經(jīng)濟(jì)效益。

通過以上分析如果出現(xiàn)油質(zhì)異常的變化，將要考慮進(jìn)行換油或者濾油，以便保證EH油系統(tǒng)的油質(zhì)在規(guī)范的要求內(nèi)，日常也要加強(qiáng)維護(hù)，定期對(duì)EH油進(jìn)行取樣檢測，對(duì)EH油系統(tǒng)及供油用戶的工作的相關(guān)環(huán)境改善，對(duì)相關(guān)的進(jìn)氣閥門采取相關(guān)隔熱的保溫措施，加強(qiáng)EH油溫的檢測，如果出現(xiàn)異常要立即分析并檢查。

機(jī)組在停運(yùn)過程在中，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)是不停運(yùn)的，以便保證EH油的溫度在正常要求內(nèi)，防止汽輪機(jī)停運(yùn)后供油用戶里殘存的EH油在經(jīng)過高溫分解揮發(fā)產(chǎn)生沉淀物。從而導(dǎo)致精密元件的損壞，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

(四)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)油位異常下降分析。EH油系統(tǒng)長期運(yùn)行過程中在系統(tǒng)的震動(dòng)下可能會(huì)導(dǎo)致EH供油回路產(chǎn)生泄漏，供油用戶的相關(guān)部件如密封墊長期在高溫環(huán)境下工作，導(dǎo)致老化、斷裂等，從而影響油回路的完整性，導(dǎo)致了油系統(tǒng)的長期泄露。如果發(fā)生EH油位異常下降時(shí)必須采取以下措施：一是運(yùn)行人員要在現(xiàn)場進(jìn)行查漏，注意EH油有微毒，同時(shí)就地密切關(guān)注EH油系統(tǒng)的儲(chǔ)油罐的油位。二是若漏點(diǎn)在某個(gè)主汽門，降功率至325MW，現(xiàn)場用專用工具關(guān)閉故障汽門EH油供油閥。三是若漏點(diǎn)在其他汽門，根據(jù)一回路熱功率不超過1930MW，調(diào)門開度不超過56%為依據(jù)降功率，現(xiàn)場用專用工具關(guān)閉故障汽門EH油供油閥。四是若漏點(diǎn)在EH油泵回路或者過濾器回路，則進(jìn)行切換并隔離。同時(shí)聯(lián)系維修緊急補(bǔ)油，通知消防干預(yù)隊(duì)待命。

四、結(jié)語

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)在汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中起著重要作用。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)將很有可能導(dǎo)致機(jī)組的停機(jī)停堆，影響經(jīng)濟(jì)效益。從核電廠近幾年EH油系統(tǒng)出現(xiàn)的故障來看，EH油壓波動(dòng)及油位異常比較突出。在運(yùn)行實(shí)踐中穩(wěn)定油源及油壓，只要在日常加強(qiáng)運(yùn)行巡檢，化學(xué)取樣監(jiān)督，采取必要的保護(hù)措施，系統(tǒng)上通過設(shè)備的改造及控制方式的改變來加強(qiáng)EH油系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，完全可能保證汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)的長期有效的運(yùn)行。