1000MW汽轮发电机组非核蒸汽冲转试验方案优化的探索与实践

陈兴　王世兴　孔海波

【摘 要】汽轮发电机组非核蒸汽冲转试验是核电站调试过程中一项重大综合性试验。该试验涉及系统众多，步骤复杂，对一回路冷却剂系统温度下降影响明显，而机组规范中对一回路温降速率有明确的限制和要求。故围绕如何减小一回路温降，降低该试验对一回路设备的影响、延长汽轮机冲转时间成为优化的主要目标。该核电项目多台机组在该试验过程中不断总结探索，进行了诸多有益尝试，取得了良好成效。本文对国内某核电项目多台机组非核蒸汽冲转试验方案优化的探索和实践进行了分析总结，这些探索将在类似核电机组中的推广应用具有一定的借鉴意义。

【关键词】1000MW；非核蒸汽；汽轮机冲转；方案优化

中图分类号： TK267 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.011

0 概述

汽轮发电机组非核蒸汽冲转试验是核电站调试过程中一项重大综合性试验。它利用反应堆冷却剂泵和稳压器内电加热器所提供的热量使主回路升温升压，并充分利用蒸汽发生器二次侧储水蓄能、一回路储水蓄能、一回路主设备及管道蓄能，在蒸汽发生器二次侧产生饱和蒸汽将汽轮发电机组的转速升至1500转/分钟。该试验是对汽轮机的安装质量进行一次较全面的考核和验证，能及早暴露和发现问题从而及时采取相应的纠正处理措施，为核电站的并网发电准备条件。

国内某核电一、二期工程汽轮机采用的是半速机技术，为单轴、三缸（高中压合缸）、四排汽、冲动凝汽式，工作转速1500RPM。该核电1号机组也是国内核电百万千瓦机组中首次进行非核蒸汽冲转试验的机组。

1 非核蒸汽冲转试验方案优化的实施背景

由于系统的蓄能有限，一回路冷却剂系统无法持续提供足够的热量维持汽轮机在额定转速冲转较长时间，导致汽轮机冲转时间短而无法对其安装质量进行较完整的检验。而汽轮机在额定转速冲转的时间长短主要取决于机组各系统参数是否能维持系统安全稳定运行，其中一回路温降速率是影响冲转时间长短的关键参数，且机组规范对该参数有明确的要求和限制，即平均温降速率不得大于56℃/h[1]。若温降速率超过限值，将对设备、管道产生较大的热应力，对一回路核心设备安全和寿命产生不利影响。故围绕如何减小一回路温降，降低该试验对一回路设备的影响、延长汽轮机冲转时间成为优化的主要目标。这些优化不仅降低了试验的风险，保护了一回路核心设备，同时汽轮机冲转时间的延长也一定程度上增强了该试验的意义。这些探索将在类似核电机组中的推广应用具有一定的借鉴意义，也为同行电站进线该试验提供经验借鉴。

2 非核蒸汽冲转试验优化的主要措施

2.1 提高蒸汽发生器二次侧给水温度

蒸汽发生器二次侧给水是由除氧器加热除氧后经过给水控制系统提供，由于热试阶段除氧器加热只能依靠电锅炉或者其他机组供给的辅助蒸汽进行加热。辅助蒸汽是1.2Mpa.a、188℃的饱和蒸汽，按照正常设计工况要求，除氧器经辅助蒸汽加热只需达到104℃、0.02Mpa。在该项目1号机组非核冲转准备阶段，由于除氧器边界主给水泵再循环阀管线隔离阀返厂维修，为保证除氧器边界完整，临时用堵板封堵，由于承压不足，当除氧器压力上升时，堵板处开始冒水，导致除氧器水温最高维持在110℃左右[2]，饱和水的比焓只有约460KJ/Kg；3号机组通过关闭启动排气阀，加大辅助蒸汽量等措施将除氧器水温维持在130℃、压力提高至0.26Mpa，使得二次侧给水比焓提高至547KJ/Kg，相比该项目1号机组给水比焓提高了87KJ/Kg。

2.2 提高蒸汽发生器液位

机组正常运行时，蒸汽发生器液位维持在0m左右，由于二回路补水温度低，为了减少冲转阶段对一回路的冷却，减少补水量将一定程度缓解对蒸汽发生器一次侧的冷却，在该核电项目实践中，在冲转试验开始前均提高了蒸汽发生器水位，冲转前一回路的热量充裕，可以通过主蒸汽压力保持一回路压力温度维持不变，故应在试验前完成蒸汽发生器的补水操作。在500RPM转速平台适当提高水位使得转期间不需要对蒸汽发生器进行补水操作，如果保守决策，也可小流量的补水即可，减少了二回路低温水对一回路的冷却效应，同时可减少操纵员对二回路给水调节系统的干预。

2.3 提高稳压器水位和容控箱液位

一回路冷却剂系统稳压器的作用是将一回路压力维持在整定值附近，正常运行时，零功率时稳压器水位维持在0米左右，非核冲转时一回路被冷却收缩，特别是500RPM转速平台升至1500RPM转速平台，稳压器水位降低较快，为了不使稳压器加热器盘管裸露干烧损坏，需要通过加大稳压器喷淋水流量使得稳压器水位维持到危险水位以上，故试验前将稳压器液位提高，减少低温喷淋水的流量，可一定程度上降低低温喷淋水对一回路的进一步降温。稳压器液位变化最明显的阶段是汽轮机冲转至600RPM之后，故在500RPM转速暖机平台结束前保持稳压器水位在2米左右，稳压器可在不补水或者少量补水的情况下保持在安全水位以上。

提高容控箱液位主要目的是为了防止一回路冷却过快时，为加大上充流量提前做好准备，减少容控箱液位波动，同时减少出现瞬态时操纵员的操作负担。

2.4 上充下泄控制方式優化

机组正常运行时，上充流量与下泄流量保持一致。当温度变化引起一回路内水体积变化时，稳压器水位发生变化，当水位偏离设定值时，调节上充流量，使稳压器水位恢复到设定值。为了减少一回路热量流出，减少一回路上充流量，隔离下泄回路可减少13.6m3/h的冷却剂流出一回路系统。由于下泄回路的隔离导致上充回路冷却剂无法得到加热，使得稳压器喷淋水温度降低，故为了减少影响，在500RPM转速平台暖机结束开始升速时，将下泄回路隔离，上充流量根据稳压器水位手动控制。待1500RPM转速平台打闸停机时投入下泄回路。

2.5 优化冲转步骤

2.5.1 提前进行汽水分离再热器二级加热器暖管

按照正常机组启动步骤，蒸汽发生器供水由辅助给水切换到二回路给水系统后才进行汽水分离再热器蒸汽再热系统的暖管操作，为了减少除氧器用水，考虑到汽水分离再热器二级加热器暖管时间约需1.5小时，故将暖管操作提前到汽轮机挂闸之前，蒸汽发生器供水仍然由辅助给水系统供水时进行，一方面可以减少占用热试主线的时间，浪费不必要的人力；另一方面可以减少除氧器除氧水的消耗。

2.5.2 提前进行汽轮机重要阀门严密试验和汽机保护通道定期试试验

汽轮机重要阀门严密性试验主要是汽轮机处于盘车状态，在冲转前主蒸汽压力下，汽机挂闸后选择汽轮机阀门密封性试验模式，测量汽轮机转速的升幅，验证汽轮机主汽阀的严密性。由于该这些试验是主汽门，主调门在主蒸汽压力下首次动作，故障率较高，从前期机组实践经验，在没有大缺陷的情况下，这些试验平均用时就需1小时。故在蒸汽发生器供水由辅助给水切换至除氧器供水前，进行汽轮机重要阀门严密性试验。

3 非核冲转试验方案优化的效果对比

1号机组适当提高了蒸汽发生器液位，2号机组同时提高了稳压器液位，3号机组在2号机组的基础上提高给水温度、提高容控箱的液位、优化了上充下泄控制方式、优化了冲转步骤。通过对试验方案的的部分优化或者全部优化，使得试验过程中各项关键参数得到良好控制，一回路温降得到改善，汽轮机维持额定转速时间得到延长。具体内容详见表1，其中表1給出了该核电项目1、2、3号机组非核冲转过程关键参数[3]对比。

从下表1可以看出，该核电项目三台机组，从1号机组至3号机组，各项参数逐渐得到优化，其中关键参数一回路温降3号机只有33.1℃，且冲转维持在在1500rpm时间最长，这是采取各项优化措施取得的成果。

4 结束语

该核电1号机组非核蒸汽冲转试验在同类型机组中是首次开展，在没有成熟经验借鉴的情况下取得一次性成功，充分验证了试验方案的可行性，但同时也暴露了方案存在的缺陷与不足，在后续的机组中对试验方案的优化有力探索，使得一回路温度、蒸汽发生器液位、额定转速维持时间等参数控制都得到了逐步改善，减小了一回路温降的同时延长了非核冲转的时间，降低了非核蒸汽冲转试验对一回路冷却剂系统设备的影响，保障了关键设备的安全。

【参考文献】

[1]李映林.福建福清核电厂1、2号机组运行技术规范，福清：福建福清核电有限公司，2011：51-52.

[2]王远航.福清核电1号汽轮发电机组非核蒸汽冲转试验方案，福清：福清1、2号机组联合调试队，2013：7-10.

[3]何流.福清核电1号机组汽轮机非核蒸汽冲转经验反馈汇编，福清：福清1、2号机组联合调试队，2014：3-15.