秦山二期擴(kuò)建機(jī)組汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)與分析

徐斌

【摘 要】本文主要介紹了秦山二期擴(kuò)建機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的流程以及相關(guān)定期試驗(yàn)的執(zhí)行步驟，使讀者對(duì)同類核電廠換料大修后汽輪發(fā)電機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)有一定的認(rèn)識(shí)。文中對(duì)曾經(jīng)遇到的負(fù)面案例進(jìn)行了剖析，并提出了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的良好實(shí)踐，為今后同型機(jī)組的調(diào)試或大修提供了一些借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】沖轉(zhuǎn)；并網(wǎng)；超速保護(hù)試驗(yàn)；暖機(jī)

0 引言

秦山二期擴(kuò)建機(jī)組采用國(guó)產(chǎn)HN650-6.41型單軸四缸六排氣汽輪機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，發(fā)電機(jī)采用的是QFSN-660-2水氫氫汽輪發(fā)電機(jī)。秦山二期擴(kuò)建機(jī)組共有兩臺(tái)，分別是3號(hào)機(jī)組和4號(hào)機(jī)組，從這兩臺(tái)機(jī)組商運(yùn)以來，共經(jīng)歷了9次換料大修，也就是說，至少經(jīng)歷了9次成功的沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作。沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)，對(duì)于核電廠的大修來說，是具有里程碑式的重大操作，汽輪發(fā)電機(jī)組的成功并網(wǎng)預(yù)示著核電廠換料大修的完美謝幕。本人經(jīng)歷這么多次沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作，積累了一些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本文著重從運(yùn)行角度進(jìn)行闡述。

1 沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的流程介紹

沖轉(zhuǎn)是汽輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)的一個(gè)過程，對(duì)于核電站來說，用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽去吹動(dòng)汽輪機(jī)，使其轉(zhuǎn)速從零逐漸到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，此過程俗稱為沖轉(zhuǎn)；當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000rpm，就需要給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁并與電網(wǎng)連接，這就稱為并網(wǎng)；上述兩個(gè)過程加在一起，合稱沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)。

整個(gè)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)過程，分為以下五個(gè)步驟：

（1）在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，盤車必須連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)以上。這期間，可以安排維修電氣人員對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行絕緣測(cè)量，唯有發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子繞組絕緣合格才具備汽機(jī)沖轉(zhuǎn)條件；DEH提供了機(jī)組啟動(dòng)前的檢查清單，運(yùn)行人員需要核對(duì)清單上各項(xiàng)是否正常，例如：軸承油壓、轉(zhuǎn)子偏心、高壓缸積水、凝汽器真空等。

（2）維修各專業(yè)完成沖轉(zhuǎn)關(guān)鍵點(diǎn)檢查后，運(yùn)行人員開始執(zhí)行汽輪發(fā)電機(jī)沖轉(zhuǎn)規(guī)程。首先，進(jìn)行汽機(jī)掛閘操作，此時(shí)主汽門、低壓缸再熱截止閥和再熱調(diào)節(jié)閥會(huì)自動(dòng)開啟，唯有主調(diào)節(jié)閥保持關(guān)閉，此時(shí)正好進(jìn)行調(diào)門嚴(yán)密性檢查。接著運(yùn)行人員在DEH畫面中進(jìn)行汽機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為600rpm，然后啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)程序。隨著主調(diào)門的緩慢開啟，汽輪發(fā)電機(jī)脫開盤車，轉(zhuǎn)速逐步爬升。到達(dá)600rpm后，需要進(jìn)行手動(dòng)打閘試驗(yàn)，由主控室和汽輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)各執(zhí)行一次。在這個(gè)過程中，維修電氣人員需要對(duì)勵(lì)磁AVR進(jìn)行回路檢查，維修機(jī)械人員需要進(jìn)行發(fā)電機(jī)組摩擦聽音檢查。

（3）聽音檢查完畢后，汽機(jī)重新掛閘，然后直接沖轉(zhuǎn)到1100rpm進(jìn)行暖機(jī)。在這個(gè)轉(zhuǎn)速平臺(tái)，汽輪機(jī)需要暖機(jī)1小時(shí)。大修結(jié)束后的汽機(jī)啟動(dòng)，都是冷態(tài)啟動(dòng)。對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和氣缸金屬溫度來說，啟動(dòng)過程就是一個(gè)加熱過程，汽輪機(jī)金屬部件溫度不斷升高的過程。為了使機(jī)組各部件的熱應(yīng)力、熱變形、汽缸和轉(zhuǎn)子的脹差及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的振動(dòng)均控制在允許范圍內(nèi)，應(yīng)盡量把機(jī)組的金屬溫度均勻地升高到工作溫度。在暖機(jī)過程中，安排進(jìn)行汽機(jī)保護(hù)聯(lián)鎖跳閘試驗(yàn)。

（4）暖機(jī)1小時(shí)后，汽機(jī)可以沖轉(zhuǎn)至3000rpm平臺(tái)。這個(gè)升速過程，調(diào)整升速速率很關(guān)鍵，在經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)軸振會(huì)突然增大，所以需要快速通過。這個(gè)升速期間，可以安排維修機(jī)械人員進(jìn)行汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡檢查。到達(dá)3000rpm平臺(tái)，運(yùn)行人員執(zhí)行汽機(jī)超速跳閘裝置的注油試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后，汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行首次并網(wǎng)，并帶上初始負(fù)荷65MW。此時(shí)可以安排維修電氣進(jìn)行發(fā)電機(jī)軸電壓測(cè)量檢查。

（5）初始負(fù)荷運(yùn)行（65MW）大約8小時(shí)后，發(fā)電機(jī)解列，并穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到3000rpm。汽輪機(jī)接下來要進(jìn)行OPC和超速保護(hù)試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后，汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行第二次并網(wǎng)，然后重新升功率到65MWe。

2 沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的失敗案例以及分析

2.1 主汽門拒動(dòng)

案列1：某電廠大修期間，汽輪機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作，掛閘后發(fā)現(xiàn)主汽門無法打開，檢查發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)沒有動(dòng)作，手觸摸進(jìn)油管溫度較低，懷疑沒有進(jìn)油，隨后對(duì)油動(dòng)機(jī)的截止閥、卸荷閥、電磁閥進(jìn)行更換，并對(duì)進(jìn)油節(jié)流孔板解體檢查吹掃，再次掛閘后油動(dòng)機(jī)動(dòng)作，主汽門開啟。

事件分析：GFR高壓油系統(tǒng)開口檢修后，沒有對(duì)管路進(jìn)行油沖洗工作，系統(tǒng)內(nèi)部可能存在異物，造成油動(dòng)機(jī)進(jìn)油堵塞。

良好建議：（1）組織維修班組及承包商進(jìn)行防異物管理學(xué)習(xí)；（2）每次大修后，都應(yīng)該進(jìn)行GFR系統(tǒng)的油沖洗。

2.2 主調(diào)門拒動(dòng)

案列2：某電廠大修期間，汽輪機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作，掛閘結(jié)束后，準(zhǔn)備開啟主調(diào)節(jié)閥進(jìn)行升速?zèng)_轉(zhuǎn)。此時(shí)發(fā)現(xiàn)4#調(diào)門無法動(dòng)作，維修機(jī)械人員和儀控人員進(jìn)行各自檢查，最終判斷為調(diào)門油動(dòng)機(jī)卸荷閥故障。

事件分析：主調(diào)門油動(dòng)機(jī)的卸荷閥老化故障影響了主調(diào)閥的正常開啟。

良好建議：大修期間，汽機(jī)檢修人員應(yīng)該對(duì)汽機(jī)主調(diào)門卸荷閥進(jìn)行外觀檢查。

2.3 軸瓦溫度高

案列3：某電廠大修期間，按計(jì)劃?rùn)C(jī)組進(jìn)行首次啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)，汽機(jī)轉(zhuǎn)速在2000rpm 時(shí)，發(fā)現(xiàn)汽機(jī)5瓦溫度開始異?？焖偕仙?，2420rpm左右時(shí)汽輪機(jī)被迫手動(dòng)打閘，打閘瞬間5瓦溫度為109.5℃；打閘后，5瓦溫度最高達(dá)到130.1℃。

事件分析：5瓦解體后發(fā)現(xiàn)中心調(diào)整后，左墊鐵沒有完全回歸原來位置

良好建議：沖轉(zhuǎn)期間，運(yùn)行人員要加強(qiáng)對(duì)汽機(jī)軸瓦溫度的監(jiān)測(cè)，如有異常上漲，提前通報(bào)待命人員，并根據(jù)實(shí)際情況加以應(yīng)對(duì)，防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.4 軸振高

案例4：某電廠大修期間，首次并網(wǎng)成功，并帶上初始負(fù)荷65MW電功率，正在為8小時(shí)后的超速試驗(yàn)而暖機(jī)。暖機(jī)過程中，因觸發(fā)3號(hào)軸瓦絕對(duì)振動(dòng)高高信號(hào)而導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組跳閘。跳機(jī)時(shí)刻3X振動(dòng)穩(wěn)定，3瓦瓦溫穩(wěn)定，3號(hào)軸絕對(duì)振動(dòng)從60um跳變至360um。

事件分析：3號(hào)軸瓦Y方向軸振傳感器有明顯磨損。螺紋孔沒有正對(duì)轉(zhuǎn)子軸心導(dǎo)致傳感器傾斜，渦流傳感器與轉(zhuǎn)子間隙過小并最終發(fā)生摩擦，渦流傳感器損壞。

良好建議：傳感器安裝方式不可視，除間隙電壓外，無其他有效驗(yàn)證手段，建議調(diào)研先進(jìn)電廠的經(jīng)驗(yàn)，完善探頭安裝方式。

3 結(jié)論

沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)，是每個(gè)電廠都要經(jīng)歷的重要操作，僅熟悉過程，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。本人給出以下五點(diǎn)建議，希望能給讀者一些啟發(fā)。

（1）電廠運(yùn)行人員需要全面了解沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作的流程，通過模擬機(jī)獲得更多實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)；

（2）沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)操作，需要整個(gè)運(yùn)行團(tuán)隊(duì)的配合，提前進(jìn)行任務(wù)分工也是很有必要的；

（3）沖轉(zhuǎn)期間，需要運(yùn)行人員全神貫注地監(jiān)視汽機(jī)的參數(shù)，即便是數(shù)字化程度很高的電廠也是如此。識(shí)別不良的參數(shù)和設(shè)備趨勢(shì)，讓事態(tài)不至于進(jìn)一步惡化；

（4）學(xué)習(xí)廠內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)反饋，落實(shí)良好實(shí)踐，及時(shí)改進(jìn)運(yùn)行規(guī)程，讓這個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)操作變得順暢；

（5）運(yùn)行人員應(yīng)提前熟悉汽機(jī)的自動(dòng)停機(jī)定值或手動(dòng)停機(jī)建議值，以便從容應(yīng)對(duì)保護(hù)拒動(dòng)的發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]姚瑩，楊翠仙.汽輪機(jī)運(yùn)行與檢修1000問[M].中國(guó)電力出版社，2005.

[責(zé)任編輯：湯靜]