汽机冲转过程中循环水泵跳闸故障分析
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摘要：循环水系统在电厂二回路运行中起着重要的作用，作为二回路的最终热井，该系统通过两条带有联通管的管道向凝汽器提供冷却水，带走乏汽热量，保证凝汽器一定的真空度以满足发电的需要。如何应对此种事故，保证电厂机组安全，把机组从冲转状态转入安全工况，需电厂运行人员提前分析，适时采取有效措施。
关键词：汽机冲转; 循环水泵跳闸故障;
汽轮机进行冲转时，机组核功率一般维持在12-14%，控制棒处于手动控制方式。由于一回路处于过热状态，反应堆的热量主要由汽机旁路系统GCT-c带出。在冲转过程中，GCT-c处于压力控制模式，一般GCT-c的第一组阀GCT121VV会全开、GCT117VV有部分开度。此时蒸汽发生器由主给水系统APA供水，水位调节处于小阀控制的自动方式，除氧器处于定压运行模式，已切换至主蒸汽系统VVP提供蒸汽，汽机轴封也已切至VVP供汽。
一、汽轮机冲转时CRF002PO跳闸分析
1.CRF002PO的跳闸信号：（1）循环水泵润滑油压力低（<1.0bar.g）;（2）失去6.0KV电源;（3）启动7min内，连通阀关时对应通道的任一只虹吸破坏阀开启或连通阀开时任一通道的任一虹吸破坏阀开启;（4）启动7min后，连通阀关时对应通道的所有虹吸破坏阀都开启或连通阀开时任一通道的所有虹吸破坏阀都开启;（5）手动停运。在汽机冲转过程中，上述的1、2 、4三个信号，可能会导致CRF002PO跳闸。
2.凝汽器钛管损坏风险。由于安装时的问题，CRF002PO实际上是为凝汽器A列水室供水，由于CRF002PO跳闸，使凝汽器A列丧失CRF冷却水。此时凝汽器热阱的热量来源有两个：一个为汽机冲转时进入凝汽器的残余做功蒸汽;另一个蒸汽旁路系统经喷淋减温后的水或者汽。虽然凝汽器汽侧相连，真空不至于迅速恶化，仍能靠CVI抽真空来维持（可能会导致备用真空泵启动），但是此时相当于反应堆产生的热量大部分都进入了没有冷却的凝汽器A列热阱，对凝汽器钛管造成严重威胁。承受蒸汽或者高温水汽冲击的钛管，由于管壁厚度不够或不均匀，极易造成钛管胀接处损坏或破裂。钛管破裂后必须停机进行检修堵管处理，否则继续运行一是会造成海水进入二回路，导致二回路水质恶化，对蒸汽发生器和二回路设备造成苛性腐蚀，损坏设备，机组由于水质条件限制无法满功率运行甚至停堆;二是会造成热交换效率下降。最终由于机组的停运检修会导致电厂的经济效益受到影响。汽机旁路系统GCT-c的第一组阀和第二组阀都是排放至凝汽器A列。在冲转时，GCT-c的第一组阀部分开启以带出一回路的热量，此时经过喷淋减温的旁路蒸汽进入丧失冷却水的凝汽器的A列。虽可通过关闭第一组蒸汽旁路系统排放阀前的手动隔离阀来阻止蒸汽的排放，但此时GCT-c处于压力控制模式，第二组阀会自动开启，仍是排放到凝汽器A列，并没有解决对钛管的威胁。GCT-c压力模式闭锁第三组阀的开启，所以此时凝汽器B列并不能接收旁路排放蒸汽。所以，此时只能通过降低反应堆功率，并将一回路的热量切换至大气排放系统GCT-a进行排放，以阻止对凝汽器和钛管的威胁。
3.辅助冷却水系统SEN泵气蚀导致常规岛闭式冷却水系统SRI失去冷却、汽机轴承损坏的风险。CRF002PO跳闸后，对应的辅助冷却水系统入口阀SEN002VC会自动关闭。但是由于SEN002VC动作时间过长（大概2分钟左右），会导致SEN泵入口大量积气，造成SEN泵出力不足，电流下降，甚至泵气蚀。此时机组冲转若处于临界转速区附近，极有可能由于CRF002PO跳闸导致凝汽器A列真空环境恶化，汽轮机轴系受力不均，汽机由于轴承振动高或胀差大而跳闸。由于SEN泵出力不足，会造成SRI水温升高，此时汽机惰转，润滑油得不到足够的冷却，轴承温度上升，造成轴承损坏甚至烧毁的事故发生。同时，SRI水温上升，还会影响其他相应负荷，造成相关系统运行异常。
二、运行干预
1.干预处理的总原则是保证机组状态稳定，确保设备的安全，避免上述风险发生。根据规程将机组状态稳定后进行缺陷的处理。1）CRF002PO跳闸后主控会出现CRF006AA（CRF002PO跳闸）报警，一名操纵员根据报警卡AACRF001进行故障的判别和处理;二回路操纵员继续负责监视汽轮机的运行情况和相关报警，关注低压缸排气温度等凝汽器相关参数;一回路操纵员监视一回路相关参数无异常。2）关注汽轮机是否由于轴承振动高或胀差大而自动跳闸（否则立即手动打闸），一回路操纵员迅速插棒，以降低反应堆功率，减少旁路蒸汽向凝汽器A列的排放。同時降低到核功率10%FP P10（P7）以下，也是为了保证在处理事故的过程中不会由于与P7相与的逻辑信号出现而导致停堆（反应堆共有6个信号与P7信号相与产生停堆信号）。降功率过程中，二回路密切监视蒸汽发生器水位，及时与一回路操纵员协调，防止由于插棒过快而造成蒸汽发生器水位收缩而停堆，最终将核功率降至2%以下。与此同时，二回路操纵员将大气排放阀GCT132/134VV置于“L”方式，将定值调至当前压力值，并将GCT401RC定值缓慢上调至7.6MPa，由GCT-a带出堆芯热量。3）按照GS3规程进行打闸后的操作，确认汽轮机交流润滑油泵GGR003PO和高压密封备用油泵GGR010PO运行正常，顶轴油泵在相应转速正确投运，油温正常，汽机排汽口喷淋系统CAR喷淋阀正常开启，汽轮机惰转至“0”后迅速投入盘车，停运汽机调节油系统GFR油泵。4）跳闸后，根据报警卡进入ICR F 0 01规程，检查CRF002PO跳闸后的自动动作正确，安排常规岛人员迅速对SEN泵进行排气，保证SEN泵的正常运行。若常规岛人力不足，可从其他岗位调派人手进行支援。若SEN泵已气蚀损坏，应密切关注SRI水温和汽轮机轴承温度及轴承回油温度，必要时对SRI进行换水操作。若汽轮发电机组任何一轴承瓦块金属温度大于112℃，或轴承回油温度大于82℃，需立即破坏真空。5）机组状态稳定后，联系维修人员对CRF0 02PO跳闸原因进行检查，并安排相应隔离进行检修。同时按照保守决策的原则，可关闭GCT-c进入凝汽器A列阀门的手动隔离阀，将ADG和轴封的供汽切换至SVA。若检修时间较长，可将主给水系统APA供水切至辅助给水系统ASG供水，并关闭主蒸汽隔离阀。
2.降低循环水泵启停频率。循环水泵最优运行方式变化与机组负荷变化和冷却水温度变化有关，通过分析机组负荷变化规律和冷却水温度变化规律的方式可有效解决此问题。机组负荷短期的波动导致最优运行方式变化，完全没必要改变运行方式，在切换曲线附近两种运行方式的经济性本身就是比较接近的，短期的偏离最优运行方式对机组运行经济性影响较小。一般每台机组一天24h的负荷变化均有一定的规律可循，通过分析机组负荷变化规律可为循环水泵启停提供有效指导。若循环水系统为开式水系统，其供水来自天然水源，则循环水入口温度等于外界环境温度中的循环水的温度。若循环水系统为闭式水系统，其供水来自于冷却塔，则循环水入口温度不仅与外界环境有关，还与冷却塔的冷却效果有关。
综上所述，由于机组设计了一系列保护系统，在汽机冲转时发生一台循环水泵跳闸的故障瞬态时，对汽轮机及凝汽器的影响是有限的。提出了增强循环水泵运行优化结果可操作性的方法，可有效减少循环水泵启停次数、控制循环水泵高低速切换次数，为循环水泵运行优化结果的贯彻实施、提高机组运行经济性提供了有效指导建议。
参考文献：
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