关键词：核电厂；汽轮机、性能考核试验；问题分析
汽轮机发电机组热力性能考核试验作为机组在商运后验证机组热耗率和最大连续出力是否能达到制造厂保证值的试验，其试验结果作为机组性能验收的依据， 并为电厂今后经济运行提供原始资料。由于汽轮机性能的全面考核试验需要加装大量测点，成本较高，逐渐不为各电站接受。随着近年来测量技术的发展， 满足高精度要求而又费用较低的简化试验逐渐在机组投产后得到广泛应用。简化试验仅精确测量计算热耗率所必须的物理量，通过修正曲线计算得到机组的各项考核指标。
1 某汽轮发电机组考核试验方案简介
该核电厂汽轮机反应堆M310改堆型属于2代半压水堆堆型，其2回路汽轮发电机组系东方汽轮机有限公司生产单轴三缸、四排汽带有汽水分离再热器的半转速（1500 r/min）、凝汽式、冲动式汽轮机，额定工况设计出力1 089 MW、夏季工况设计出力1 070 MW。
试验按照ASME PTC6-1996 （美国国家标准汽轮机性能试验规程） 简化试验的要求布置和安装试验测点。共设置48个压力测点（包括大气压力）、32个温度测点、6个流量差压测点、2组电功率测点和2个水位测点。对试验结果影响较大的重要测点，如主蒸汽压力、蒸汽发生器进水温度、汽轮机排汽压力等采用双重或多重测点测量。
试验前机组运行足够长的时间，并已达到稳定工况，即反应堆冷却剂及其辅助工艺系统稳定运行；真空系统严密性符合要求；汽水分离再热器水位维持稳定，除氧器水箱及凝汽器热井水位缓慢变化，无较大波动；试验期间不对机组进行有可能影响试验精度的其他操作。试验期间主机、辅机、管道和阀门没有异常泄漏。系统不明泄漏率不超过满负荷运行时主蒸汽流量的0.1%。如果不明泄漏率不满足要求，参与试验的各方应协商确定不明泄漏率的允许值。
试验要求需在100%功率平台下稳定运行48 h，各运行参数基本稳定且接近设计值。试验数据采集前应按照设计热平衡图所规定的热力循环对汽轮发电机组相应系统进行隔离，隔绝任何与该热力循环无关的其它系统及进、出系统的流量。
针对上述要求制定了相应的隔离阀门清单，其中包括以下几个部分：a) 主蒸汽、抽汽系统的疏水旁路阀；b) 水和蒸汽取样阀；c) 主蒸汽至STR （辅助蒸汽转换系统） 阀门；d) 加热器及MSR （汽水分离再热器） 危机疏水至凝汽器手动阀；e) 凝汽器补水阀；f) 蒸汽发生器排污阀。
2 试验带来的风险及相应应对措施
2.1 蒸发器排污系统隔离引发的风险及应对措施
在设计的标准热平衡图中没有考虑到蒸发器排污，根据试验方案需在试验开始前对其进行隔离。蒸发器排污的作用是排除蒸发器二次侧的污垢，保证二回路水质良好，蒸发器排污流量较大，全开约70 t/h，且没有测量具体流量的手段。隔离蒸发器排污系统根据运行技术规范需记录1个第二组I0 （第二组运行事件），1台机组不能同时存在5个第二组I0否则需要在24 h内向NS/SG （蒸发器冷却停堆模式） 模式后撤，即正常运行最多只能同时存在4个第二组I0。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不仅如此，隔离蒸发器排污可能造成二回路水质恶化，二回路水质钠-阳电导关系如果恶化迅速可能使二回路水质进入水质4区，根据运行规范如水质进入4区则需在24 h功率运行后向NS/SG模式针对以上风险制定了如下应对措施：a) 试验前确认二回路水质状况，其钠-阳离子电导率性能必须在规范水质2区以内稳定运行；b) 试验期间应密切监视2回路水质变化，如恶化速度缓慢则继续试验，迅速恶化至水质4区则立刻终止试验并恢复一切水质净化手段，待水质合格且稳定后再另行开始试验。
2.2 水和蒸汽取样系统隔离引发的风险及应对措施
水和蒸汽取样系统包括REN（核取样系统）蒸发器上下取样及SIT（给水化学取样系统）。二者均未在设计的热平衡图中，根据试验方案需在试验前进行隔离。隔离REN系统蒸发器上下取样阀门会造成下游KRT（辐射监测系统）取样不可用及PAMS（事故后监测）仪表不可用，需要记录2组第二组I0。对于一个试验来说，记录3组第二组I0对机组稳定运行很不利。隔离SIT系统会使主控室失去二回路水质监测。在蒸发器排污系统被隔离的情况下无法检视二回路水质是有很大风险的。
针对上述情况采取了以下应对措施来优化试验方案：a) REN取样管路较少（每个蒸发器2路，共6路），在取样管路下游均有稳定的取样流量，这部分流量是可进行测量的，所以本着机组安全第一的原则试验时不隔离这部分取样，改为用精密量筒测量以减小风险；b) SIT系统取样管路较多，对二回路水质进行监测，运行期间其每一路取样流量均较小，但没有可明确测量的仪表，试验时可预留一列取样管线用于主控监视水质，并采用超声波流量计测量其流量。
2.3 其它阀门隔离引发的风险及应对措施
2.3.1 凝汽器补水及二回路加药隔离引起的风险及应对措施
机组正常运行工况凝汽器补水阀是自动补水的，二回路加药系统也是连续投用的。二者投用均会造成热平衡图以外的水和能量进入二回路，造成试验结果不准确。隔离凝汽器补水阀可能会造成试验时凝汽器水位下降，隔离二回路加药系统也会在一定程度上影响二回路水质。所以在试验前先将凝汽器补水至较高水位（建议1.1 m），并密切监视二回路水质，如水质恶化至4区则二回路加药和蒸发器排污一同投用。
2.3.2 危机疏水阀隔离引起的风险及应对措施
危机疏水阀是加热器及MSR危机疏水至凝汽器手动阀。如果打开则造成热平衡图以外的水和能量损失。危机疏水阀如被隔离可能会造成二回路容器疏水不畅，造成水位上升引发报警。而危机疏水阀手动阀较大，操作困难，如触发高水位报警可能无法及时恢复这些阀门的状态，对机组安全稳定运行带来不便。
危机疏水阀的自动阀门在机组稳定运行期间是处于自动关闭状态的，只有在触发高水位逻辑时才会自动打开疏水。试验前可使用红外线热成像仪对这些阀门进行检查，如果没有内漏则在试验期间可不隔离本路手动阀，改为主控监视自动阀状态，从而降低试验风险和隔离工作量。
3 结语
核电汽轮机热力性能考核试验与常规火电厂的侧重点略有不通，火电厂更关注经济效益，试验设计工况较多，而核电厂则更多地需要机组的安全稳定运行。所以核电厂在执行考核试验时需根据机组状况对试验方案进行相应优化调整，以确保在试验不影响机组稳定运行的前提下提高试验的精确程度，主要应注意考虑以下几方面：a) 试验期间机组状态可控，包括二回路状态监控，换热器水位控制等，如遇到紧急情况可迅速对机组状态干预使其尽快恢复正常稳定运行状态；b) 试验期间机组的安全冗余性能强，严格控制试验可能记录的I0数量，留有一定的I0余量，以应对不可预期的紧急状况；c) 在确保以上两个前提的条件下尽可能满足ASME-PTC6 （美国国家标准汽轮机性能试验规程）的要求，机组尽可能接近设计热平衡图的状态，降低试验的不确定度，以确保试验结果的准确。
参考文献：
[1]赵杰,徐福英,闫永强,朱立彤,付昶,杨寿敏.核电机组热力性能试验新方法[J].热力发电,2013,42(12):125-128.
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论文作者:王晶
论文发表刊物:《中国电业》2019年第12期下
论文发表时间:2019/12/2
标签：机组论文; 回路论文; 汽轮机论文; 水质论文; 蒸发器论文; 凝汽器论文; 系统论文; 《中国电业》2019年第12期下论文;