汽机冲转过程中循环水泵跳闸故障分析

赵昌兴

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

汽机冲转过程中循环水泵跳闸故障分析

赵昌兴

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

汽机检修完成后，成功并网是检验检修质量的一个重要节点。在冲转并网过程中如果突发一台循环水泵跳闸故障，将造成机组大的瞬态，影响冲转工作的顺利进行。作为运行人员，有必要对这一瞬态工况做出事故预想，分析对机组的影响，并准备好应对措施，把机组带入到安全状态。

冲转；循环水泵；跳闸

1 概述

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。提供SEN系统运行所需要的冷却水，带走常规岛设备运转产生的热量。CP650机组设计两台循环水泵，汽机冲转并网前两台循泵均需正常运行。在不利的运行工况下，一台循环水泵跳闸，将影响机组的冲转工作，危及汽机、凝汽器的安全。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。

2 背景介绍及原因分析

2.1 故障背景

汽机冲转之前，按照大修规程的要求：两台CRF泵在运行，蒸汽发生器给水由主给水供给，且水位控制处于自动；一回路功率12%～14%Pn，一回路热量由GCT-C（汽机旁路排放系统）导出，此时GCT-C在压力模式控制，定值7.4MPa。汽机轴封蒸汽、除氧器加热蒸汽等均由主蒸汽供给，这部分热量按经验数据4%Pn计算，则有8%～10%Pn的负荷需要由GCT-C导出。GCT-C系统的设计排放容量为85%额定负荷，单个GCT-C排放阀的排放容量为7.08%Pn，所以在汽机冲转之前GCTC121VV全开，GCT-C117VV部分开度。汽机冲转条件具备后，开始执行冲转操作，在冲转过程中，随着汽机进气量的增大，GCT-C阀门随之关小。这时主控报警触发，CRF002PO跳闸。

2.2 CRF 002 PO跳闸原因分析

CRF泵可能的脱扣信号有：（1）循环水泵润滑油压力低（＜1.0barg）。（2）失去6.0kV电源。（3）启动7min内，连通阀关闭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，连通阀关闭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。另外，在循环水泵跳闸后的10min内不允许启泵，逻辑闭锁。

按照正常的操作过程，汽机冲转不可能发生在CRF泵启动7min之内，所以第三个跳泵信号可以排除；手动停运信号也不在考虑范围内；目前机组运行时两条循环水管道间的联通阀保持关闭，所以在查找跳泵原因时应重点从以下三个信号查找：（1）润滑油压力低。（2）失去6.0kV电源：是整条母线失电还是开关柜电机保护动作需具体分析。（3）启动7min后，联通阀关闭时对应通道的所有虹吸破坏阀都开启。

3 CRF 002 PO跳闸后对各个系统的影响分析

查看现场管道布置，CRF002PO对应于凝汽器A/B/C的A侧，GCT-C的第一、二组排放阀同样对应于凝汽器A/B/C的A侧。对于有开度的阀门，GCT-C121VV排汽至凝汽器C的A侧，GCTC117VV排汽至凝汽器B的A侧。所以CRF002PO跳闸后GCT-C蒸汽将对失去循环水的的凝汽器侧的钛管、管板、支撑隔板造成热冲击，并影响凝汽器的真空。查阅GCT-C系统手册，由于机组在高负荷运行时通过旁路阀排向凝汽器的蒸汽仍然具有较高的压力和温度，因此在凝汽器内部的减压减温器上安装了多孔节流板和凝结水喷淋减温装置，把排放蒸汽压力降低到凝汽器压力，把温度降低到80℃及以下。通过设计数据进行热工水力计算也可得出，旁排减温水能够将旁排蒸汽降温至80℃以下。根据系统逻辑，当GCT121VV开度超过5%时，旁排减温水阀GCT125/127VL自动开启，提供喷淋减温水。为保证喷淋降温效果，这时可手动启动第二台凝结水泵，以适度增大喷淋减温水流量。

设计上凝汽器汽侧允许的最高温度为80℃，所以GCT系统在设计上已考虑了对凝汽器的耐高温保护。此外对于凝汽器保护还有以下冗余措施：（1）低压缸排气口喷淋系统，在汽机转速超过600rpm且功率低于15%Pn时，CAR喷淋阀开启，虽然该系统设计上主要是降低低压缸排气温度，避免热变形造成动静摩擦损坏汽机，但喷淋水客观上也降低了凝汽器内部的温度，起到一定的保护凝汽器的作用。（2）水幕保护：凝汽器水幕保护设置在凝汽器喉部，GCT-C排气口上部，环绕凝汽器一周。水幕保护投入后，喷水形成水幕，可以防止旁排蒸汽进入凝汽器后进入低压缸，引起低压缸升温变形，保护低压缸；另外在低负荷、空负荷时排气温度高，水幕保护投入也可以防止高温排气直接冲刷凝汽器钛管。二期凝汽器设置了水幕保护喷水电磁阀（CEX058 /059/060VL）。当温度检测开关(CEX004/005/006ST)测出凝汽器内部温度超过80℃时，水幕保护喷水阀打开，进行冷却水喷淋减温。（3）凝汽器背包喷淋：当温度检测开关(CEX002、003ST)测出凝汽器背包温度超过80℃时，背包减温水喷水阀（CEX056/057VL）打开，进行冷却水喷淋减温,同样起到保护凝汽器的作用。

另外，对于受影响最大的凝汽器C来说，其A/ B两侧之间并没有实体隔离，也就是说两侧具有共同的汽空间与凝结水空间（每台凝汽器只有一个热井），A侧由CRF002PO提供循环冷却水，B侧由CRF001PO提供循环冷却水。当CRF002PO跳闸，GCT-C121VV的排气经过旁排减温水冷却后，进入凝汽器C的A侧，A侧钛管失去循环水冷却，蒸汽必然会向另外一侧扩散，最终通过CRF001PO泵送的循环水将热量带走。当然，这样的热量传输方式必然会带来效率的下降，凝汽器内部温度会有上涨、真空会有一定的降低。这也可以从机组满功率运行时一台CRF泵跳闸，只需降负荷至70%Pn而不需降至50%Pn来得到验证。

综上，由于凝汽器有旁排减温水回路、低压缸排气口喷淋系统、水幕保护、凝汽器背包喷淋等一系列设计上的保护措施，且单侧失去冷却水后，另一侧仍有足够的冷却能力，冲转时一台循泵跳闸的瞬态工况对凝汽器的影响是很有限的。

对SEN/SRI系统的影响：由于一台CRF泵跳闸，SEN系统进水量减少，虽然对应的SEN入口阀（SEN002VC）有自动关闭信号，但仍有可能造成管线进气，如果出现阀门拒动情况，将造成SEN泵气蚀，影响对SRI系统的冷却,SRI水温升高会影响整个常规岛设备的冷却，必须进行换水操作。

对CVI系统的影响：对应的CVI抽真空阀门自动关闭，如自动动作正常，对真空的影响很有限，如果不能自动关闭，则需要就地手动关闭。

对汽机的影响：根据机组多年运行经验，一台CRF泵能够维持汽机450MW功率运行，此瞬态对汽机的影响有限，但由于是处在汽机冲转的特殊阶段，有许多不确定性，应该加强对相关参数的监视。

4 CRF 002PO 跳闸后的事故响应

根据运行规程，每次启机冲转都要经过多次的挂闸打闸，规程PTGSE003要求汽机转速在400rpm及600r/min时分别在主控室和就地做打闸实验。如果冲转刚好到对应转速则应果断打闸停机，如果不在对应转速，考虑到机组处于低状态，主动打闸相当于多做了一次打闸实验，对机组的影响很小。这个时候保守决策，应及时打闸停机。

打闸后二回路操纵员确认主汽门、主调门、再热主汽门、再热调门关闭，汽机转速开始下降，到对应转速后检查顶轴油泵、盘车正确投入。同步确认CRF002PO跳闸后相关系统自动动作正常，否则及时手动干预。为使蒸汽旁排阀关闭，一回路操纵员插棒降功率，并由专人密切监视蒸发器水位等参数，保持与一回路操纵员沟通，防止功率变化过程中水位异常导致停堆。将核功率降至P10以下，蒸发器排气切至排大气。这时二回路负荷有除氧器、汽机轴封、管路散热损失、GCT排大气等。主控操纵员通过调节控制棒棒位维持核功率在8%Pn，通过GCT-A控制一回路平均温度。通知检修人员排查CRF002PO跳泵原因。

如果CRF002PO检修时间较长，则将除氧器及汽机轴封供气切至辅助蒸汽供应，核功率降2%Pn以下，蒸发器供水切至ASG，等待CRF002PO重新启动后再升功率冲转。如果仅仅是虹吸破坏阀失气、失电误开导致CRF002PO跳闸，故障处理简单，则保持在8%Pn功率平台，故障处理完成后，及时启泵，再次升功率冲转。

5 结语

综上所述，由于机组设计了一系列保护系统，在汽轮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。但保守决策，运行人员应该停止正在进行的冲转操作，把机组带入由GCT-A带出热量的低状态，稳定机组状态后，组织人员排查循泵跳闸原因并检修。在故障循泵检修完成并启动成功后，再次组织冲转并网操作。

[1]系统手册.核电秦山联营有限公司，2005.

[2]应急运行规程.浙江，核电秦山联营有限公司.

TK261

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1671-0711（2017）03（上）-0050-02