汽轮机冲转并网操作过程分析

摘 要：汽轮发电机组是核电站汽水循环回路关键设备，用于实现蒸汽动力转换，汽轮机冲转并网带负荷操作，是由通过旁排导出堆芯热量向热能转换为动能再转换为电能的过渡，本文从条件准备、暖管疏水、辅助系统启动、冲转并网操作以及过程中需进行的定期试验，进行详细分析，明确操作逻辑与细节，并对此过程中注意事项进行总结。本文细致而深入的分析对其它电站冲转并网操作具有良好借鉴意义。

关键词：蒸汽动力转换系统;冲转;并网;定期试验;注意事项

1  概述

汽轮机冲转并网带负荷操作，是核电机组由不发电工况向发电工况的过渡，是由通过旁排导出堆芯热量向热能转换为动能再转换为电能的过渡，涉及的主要操作有自动主汽门前暖管、汽轮机疏水准备、高压油系统投运、汽轮机冲转并网等，某核电厂蒸汽动力转换系统简图如图1所示。

2  汽轮机冲转并网操作过程

2.1条件准备

1）反应堆功率在26.5%以上，蒸发器出口温度在330℃以上;

2）三回路为主凝汽器-除氧器-给水泵-蒸汽发生器-主蒸汽母管-旁排-主凝汽器循环，确认旁排已投入自动。

3）轴封系统已投入，均压箱温度在150℃以上，压力在120kPa左右。当凝气器真空值<-70kPa，可联系热控人员投入主凝气器真空低跳机保护。

3）油系统正常运行，汽轮机盘车装置已投运，保证冲转前已投运4小时以上。

4）汽轮机各项试验合格。

2.2试验过程

2.2.1 自动主汽门前暖管

汽轮机冲转，蒸汽通过管道、阀门进入汽轮机，需要预暖的设备：电动主汽门前蒸汽管道-电动主汽门-自动主汽门。

电动主汽门前管道随着主蒸汽管道一并暖管，测量电动主汽门前疏水阀阀体温度，温度达到150℃以上时判断管道暖透，关闭疏水阀。

通过旁路阀预暖电动主汽门，首先打开阀后疏水阀，再微开电动主汽门旁路阀，当电动主汽门阀体温度达到150℃以上时，暖管结束，关闭疏水阀。

打开自动主汽门疏水阀，继续预暖自动主汽门，通过调节电动主汽门旁路阀开度等方式控制自动主汽门壁温升高速度不大于4～6℃/min。当自动主汽门疏水阀体温度150℃以上时就地关闭。

待电动主汽阀前蒸汽温度与过热器出口蒸汽温度差低于10℃时，主汽压力与主蒸汽母管压力一致时，完成自动主汽阀前管道暖管。

2.2.2 汽轮机疏水准备

首先确认汽轮机轴封疏水水封器、低压加热器疏水水封器均已注水并导通，然后将导气管、汽轮机本体、各级抽气管道疏水阀打开，关闭排气阀，并注意与热风干燥系统隔离，做好疏水准备。

2.2.3 投入高压油系统

此前润滑油系统由交流润滑油泵为汽轮机各轴承提供润滑油，启动高压辅助油泵，同时为主油泵、汽轮机润滑油系统、汽轮机调节保安系统供油，检查系统运行稳定后，停运交流润滑油泵，并将交流润滑油泵、直流润滑油泵投入自动。

由于汽轮机前轴承箱油路问题及联锁等问题，在启动高压油泵时，系统油压升高，可能会出现自动挂闸的情况，需进行人为干预避免。在K05T04控制台上，按下“汽机脱扣”按钮，进行打闸操作。

2.2.4 汽轮机冲转前检查

1）汽轮机冲转前主要检查：

2）检查汽轮机TSI系统已送电，且工作正常。

3）检查确认汽轮机ETS系统已送电，保护投入项目正确。

4）检查确认高压油泵运行稳定，调速油压稳定在1.98MPa;检查确认油烟风机已投入;检查润滑油压，确认回油窗回油通畅;检查确认油系统无泄漏。

5）检查确认汽轮机盘车装置正常运行4小时以上，盘车运行电流≤4A，且汽轮发电机組转动部分无明显摩擦声。

6）检查确认抽汽逆止阀可正常开关，无卡涩或不能关严的情况

7）主汽压力≈13MPa，主汽温度≥410℃，主汽过热度≥50℃，电动主汽阀暖管完成，汽轮机可以冲转。

2.2.5 汽轮机冲转并网

某核电汽轮机控制部分采用数字电液调节系统DEH，液压部分采用DDV634电液转换装置，工作介质为透平油。DEH系统，它具有对汽轮机发电机的启动、升速、并网、负荷增/减进行监视、操作、控制、保护等功能，以及数字处理和 CRT 显示功能。通过DEH系统实现汽轮机冲转并网带负荷操作，DEH系统图如下：

汽轮机冲转并网带负荷操作主要是在DEH控制画面进行，DEH控制画面如下图所示。

1）汽轮机挂闸，开启自动主汽门

DEH控制画面中，点击“挂闸”按钮，弹窗中点击“是”，即打开“挂闸电磁阀”，泄掉危急遮断器滑阀上部油压，使得危急遮断器活塞运动至上部位，随后自动关闭“挂闸电磁阀”保压，维持危急遮断器滑阀位置，表现为“挂闸电磁阀带电”由暗绿变为亮绿，后又变为暗绿，此为汽轮机挂闸。

汽轮机挂闸后，即危急遮断器滑阀保持在上部位，点击“开主汽门”按钮，弹窗中点击“是”，及关闭“开主汽门电磁阀”，建立保安器下部油压活塞上游，带动自动主汽门打开，表现为DEH控制画面上方红色“主门关”变暗，后“主门开”亮起为红色，画面中间“启动允许”由暗绿变为亮绿，则自动主汽门开启，即将开始进汽冲转。

2）开调节汽门，冲转汽轮机

在DEH控制画面中点击“启机”按钮，在“升速控制”界面，手动设置“转速目标值”、“升速率目标值”，实质为闭环控制调速汽门开度，进行汽轮轮机冲转，升速控制如下：

升速至500r/min，进行检查、暖机、听声5min;

升速至1200r/min，进行检查、暖机、听声30min;

升速至2400r/min，进行检查、暖机10min。汽轮机转子临界转速为1828r/min，当转速接近1600r/min时自动提升升速率快速提升，此過程注意监测DEH画面的汽轮机转速指示框，同时注意监测汽轮机瓦振，并记录最大振动值及对应的汽轮机转速;

升速至3000r/min，系统“3000转定速”，进行检查、暖机15min，关闭导气管疏水阀。

3）同期并网升负荷

同期并网先决条件，电压、频率、相位一样，通过增磁、减磁调节机端加压，通过改变汽轮机进气量（即改变调速汽门开度）控制转速调节频率，通过略高于电网的频率匹配相位，电压、频率、相位一致时，同期并网合油开关，油开关合闸后DEH系统自动带初负荷防止逆功率运行。同期并网操作应严格按操作票执行，可自动、可手动。并网后升负荷暖机。

2.3 定期试验要求

为验证汽轮发电机组各项功能正常，能够保证机组安全稳定运行，在每次冲转并网过程中，需做以下定期试验：

2.3.1自动主汽门挂闸、打闸试验

1）现场操作人员检查盘车是否稳定运行

2）启动高压辅助油泵，建立调节保安系统，停运交流油泵;

3）通过DEH操作界面挂闸，建立挂闸油压，现场操作人员观察自动主汽门行程指示是否开启;

4） 完全开启后，现场操作人员按下解脱滑阀，即手动打闸， 同时观察自动主汽门行程指示是否关闭;

5）手动打闸成功后，在就地复位;

6）再次挂闸，在操作界面上依次点击“挂闸”、“开主汽门”，现场操作人员观察自动主汽门行程指示是否开启;

7）完全开启后，在主控室控制室手操盘进行打闸停机操作， 即自动打闸，现场操作人员观察自动主汽门行程指示是否关闭

8）自动打闸成功后，在就地DEH盘柜复位。

2.3.2调节汽门开度试验;

1）重新挂闸，在操作界面上依次点击“挂闸”“开主汽门”，现场操作人员观察自动主汽门行程指示是否开启;

2），在主控制室，通过DEH控制系统依次输出以下开度指令：

0;25%;50%;75%;100%;75%;50%;25%;0%

现场操作人员观察每一开度下油动机的行程。注意打开调节汽门过程中，升速率须大于50r/min。

2.3.3危急遮断器注油试验

1）确定调节保安油系统稳定运行， 保安操纵箱操作滑阀在中间位置;

2）现场操作员将撞击子操作滑阀由正常位置转到NO.1位置;机头前端的NO.1“喷油”按钮起跳

3）按下NO.1撞击子喷油试验按钮;

4）将撞击子操作滑阀切换到No.2位置，机头前端NO.2“喷油”按钮起跳

5）按下NO.2撞击子喷油试验按钮;

6） 成功后，将撞击子操作滑阀恢复在中间位置

2.3.4自动主汽门动作及严密性试验

1）现场操作人员通过打开活动滑阀来关闭自动主汽门，观察自动主汽门关闭;

2）自动主汽门关闭之后，立即计时，观察汽轮机转速下降情况;

3）10min以后，观察汽轮机转速是否能保持2000r/min以下;

4）20min以后，观察汽轮机转速是否能保持500r/min以下;

5）50min以后，观察汽轮机的转速（记录惰转时间）

6）确认主汽门严密后，现场操作人员手动按下解脱滑阀，即打闸，接着恢复活动滑阀，使汽轮机惰转至0;

7）汽轮机惰转转速至0期间，可切换为交流油泵，降速至0时，投入盘车，试验结束。

2.3.5 OPC103%超速试验

1） 确认OPC电磁阀已经送电， 汽轮机此时的转速为3000r/min，运行稳定，其他相关系统运行正常;

2）在主控室的控制电脑上投入“试验”位置，点击“OPC超速试验”;

3）设定目标转速为3100r/min，升速速率为100r/min，使汽轮机开始并且逐渐升速;

4） 在升速过程中，严密监视OPC电磁阀的动作情况，以及自动、调节主汽门的开关情况;

5）转速降至3000r/min，OPC电磁阀自动恢复，目标转速复原，试验结束。

要求：转速至3090r/min时，OPC电磁阀励磁动作，调节汽门开度关到“0”，而主汽门不应该关闭;转速降至3000r/min，调速汽门恢复调节状态。

2.3.6 AST电超速试验

1） 确认AST电磁阀已经送电，汽轮机此时的转速为3000r/min，运行稳定，其他相关系统运行正常;

2）在主控室的控制电脑上投入“试验”位置，点击“AST电超速试验”;

3）将AST定值设定为3050r/min;

4）设定目标转速为3300r/min，升速速率为200r/min，使汽轮机开始并且逐渐升速，严密观察转速接近3050r/min时，要求主汽门、调节阀均关闭;

5）试验成功，汽轮机惰转转速至0期间，可切换为交流油泵，降速至0时，投入盘车，试验结束;

6）试验结束后，将AST电超速保护定值恢复为3270r/min，此项试验合格。

此外，在系统正常运行期间，还需定期进行自动主汽门活动试验：

1）调节保安系统正常运行，主汽门已经打开，其他相关系统正常;

2） 现场操作员就地手动调节主汽门活动滑阀，控制自动主汽门行程活动范围为10-15mm;

3）自动主汽门活动成功后，恢复活动滑阀的原始状态。

3  试验中注意事项

汽轮机冲转并网带负荷操作过程中，需注意以下事项：

1）任何方式下启动汽轮机均应控制下列指标：

——自动主汽门壁温升高速度不大于4～6℃/min;

——汽缸壁温升高速度不大于3～4℃/min;

——法兰与螺栓温差小于45℃;

——法兰内外壁温差小于100℃;

——主蒸汽温升速度1.54℃/min左右;

——汽缸调节区域的上下温差小于50℃;

——汽缸和转子的相对膨胀值应控制在+5mm到-2mm之间;

2）500r/min定速检查后，油温应不低于40℃再继续升速;

3）机组在低转速下出现0.04mm振动时，应立即停止启动，通过临界转速时各瓦垂直振动不得超过0.15mm;

4）机组升速过程中应迅速通过汽轮发电机组轴系各临界转速，汽轮机转子临界转速为1828r/min;

5）汽轮机升速，主油泵出口油压达1.96MPa时，可停止高压油泵，使主油泵工作正常;

6）升速和加负荷过程中，如发现机组有不正常现象，应立即停止升速和加负荷，直到找到原因并消除为止。

4 总结

本文详细论述了汽轮发电机组冲转并网操作细节，从条件准备，到暖管疏水，到辅助系统启动，到冲转并网操作，到过程中需进行的定期试验，对各个操作步骤条件准备、实现方式、达到程度、注意事项进行了详尽分析和阐述，系统性的总结，对其它电站冲转并网操作具有良好借鉴意义。

作者简介：

罗超（1988.10—），男，毕业于西安交通大学，工程师，从事核电厂调试/运行工作。

（中核霞浦核电有限公司，福建 宁德 352000）