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EPR核电汽轮机调节阀比例阀进油量大跳机风险及改进.pdf
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1、2023.04 设备监理70检验与技术I n s p e c t i o n a n d T e c h n o l o g yEPR 核电汽轮机调节阀比例阀进油量大跳机风险及改进陶井福(中广核台山核电合营有限公司 江门 529200)摘 要:某核电汽轮机调节阀比例阀进油量过大,在汽轮机瞬态或进行阀门活动性试验时会因单一故障导致抗燃油母管油压低而跳机。为消除该单一故障跳机风险,在每个汽轮机调节阀的供油支路上加装节流孔板,限制每个比例阀的最大供油流量,防止抗燃油母管因单一故障压力低。通过蓄能器容量核算,可以保证高压调节阀的快速开启功能。利用此方案,以很小的投入在短时间内完成改进,成功解决了汽轮机
2、的跳机风险。关键词:汽轮机 调节阀 比例阀 抗燃油Risk and Improvement of Large Oil Input and Tripping of the Contrl Valve of EPR Nuclear TurbineTao Jingfu(China GuangDong Taishan Nuclear Power Joint Venture Co.,Ltd.Jiangmen 529200)Abstract The maximum oil inlet volume of the proportional valve of the nuclear power turbine
3、control valve is greater,during the transient state of the steam turbine or during valve activity testing,it can cause the oil pressure of the fire-resistant fuel main pipe to be pulled low and causing a trip.In order to eliminate the risk,after in-depth research and analysis,a orifice plate was inn
4、ovatively installed on the oil supply branch of each steam turbine regulating valve.It can limit the maximum oil supply flow of each proportional valve to prevent low pressure of the fuel resisting main pipe due to a single failure.Through the capacity calculation of the energy accumulator,the fast
5、opening function of the high-pressure regulating valve should be ensured.By utilizing this solution,the improvement was completed in a short period of time with minimal investment,successfully solving the risk of turbine trip.Keywords Turbine Control valve Proportional valve Fire-resistant oil中图分类号:
6、TB497 文献标志码:B文章编号:2095-2465(2023)08-0070-04 DOI:10.19919/j.issn.2095-2465.2023.08.017作者简介:陶井福(1977 ),男,本科,工程师,从事汽轮机发电机设备管理工作。通讯作者:陶井福,E-mail:。(收稿日期:2023-06-02)随着科学技术的不断发展,为了实现更好的经济性,机组容量越来越大,核电机组也是如此。某核电厂汽轮机组额定功率达 1 754 MW,为世界最大核电机组。如此大的机组一旦出现跳机,不但给电厂带来巨大的经济损失,也会给电网带来更大的冲击。所以汽轮机设计时既要保护重大设备的安全,也要尽可能避
7、免单一故障造成地跳机1。1 存在的问题某 EPR 核 电 厂 汽 轮 机 调 节 阀 门 油 动 机 比 例阀 进 油 量 最 大 为 241 L/min,大 于 2 台 抗 燃 油 供油泵总流量(抗燃油系统供油泵单台额定流量为 100 L/min)。当执行阀门活动性试验过程中,如果汽轮机调节阀油动机快关插装阀(CVP)、试验插装阀(CVS)及试验电磁阀(EVS)卡涩在开位(这些阀卡涩没有指示,不易被发现),在汽轮机调节阀门快速开启过程中,汽轮机调节阀比例阀将会以最大流量 241 L/min 进油(进油通过卡在开位的 CVP/CVS/EVS 直接进入排油管,油动机实际无法开启),由PLANT
8、ENGINEERING CONSULTANTS 2023.0471检验与技术I n s p e c t i o n a n d T e c h n o l o g y于大于 2 台抗燃油供油泵流量(1002 L/min),将会引起抗燃油母管失压,当抗燃油泵出口压力低于 90 bar(9 MPa)时跳泵,随即跳闸模块出口压力低于50 bar(5 MPa)时,汽轮机跳闸。故存在单一故障跳机风险,这对于 1 754 MW 核电机组是不可接受的2-3。根据分析,EPR 核电汽轮机高压比例阀进油量大是高压调节阀的快速开启(快开时间 2 s)的需求,比其他核电汽轮机调门开启时间(快开时间 5 s)要求更高
9、。经过与法国阿尔斯通公司工程师讨论,为更好响应电网,设计汽轮机调节阀门快速开启时间2 s,为达到这一要求,提高了比例阀的最大进油量,扩大了比例阀前的孔板孔径并对其他孔板进行了相应的修改,但抗燃油系统未进行适应性改进4。2 改进方案为解决此问题,笔者设想了如下 3 个方案:1)增加抗燃油供油泵的容量,使 2 台泵供油容量大于汽轮机调节阀门系统正常泄漏量(各孔板回油和油动机固定漏油量)约 50 L/min 加上比例阀最大进油量(241 L/min),根据恒压变量柱塞泵厂家产品系列,需选用 175 L/min2 柱塞泵。由于抗燃油系统是集成设计,涉及的变更不但需要重新选择供油泵,还要重新设计更大通流
10、的滤网、泵的入口出口管道、母管、基础等设施,几乎需要重新设计抗燃油供油系统和 GSE 跳闸模块,存在设计周期长、供货周期长、费用高、可行性差的问题。2)增加 GRE 阀门的快开时间至 5 s,这样可以降低 GRE 比例阀的最大进油量,可降至 96.5 L/min,小于抗燃油油泵供油能力,避免拉低抗燃油母管压力。在中国电网并未要求汽轮机具备这样的快速响应能力,GRE 阀门可以具有与其他核电机组一样的快开时间。这一方案的缺点是需要降低汽轮机的调节性能,还需要重新设计油动机控制系统的其他孔板,而且需要重新做调试试验,这些试验不但需要停机窗口,还需要机组上行时的不同功率平台,试验复杂,工期长,影响机组
11、发电5。3)在每个汽轮机调门供油支路上加装节流孔板,限制每个汽轮机调门的最大供油量为 50 L/min,这样可以避免单一调门的 CVP/EVS 卡开故障引起跳机。孔板需要加装在每个支路的蓄能器上游,这样可以保证调节阀快速开启时间不变,当调节阀快速开启时由蓄能器提供供油。这一方案因为不改变比例阀前的供油流量、压力参数,不需要重新设计汽轮机调门控制油路上的其他节流孔板,变更量小,方便实施,不需要汽轮机在线试验。缺点是没有成熟的设计参考,需要进行详细谨慎的设计核算和试验验证。根据以上方案的优缺点,为快速消除这一跳机风险,选择方案 3)。2.1 节流孔板设计设计要求:当一个汽轮机调门发生进、回油异常导
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