（中广核核电运营有限公司 529200）
摘要：本文介绍了某核电厂900MW级汽轮发电机密封油泵日常期间带负荷联动试验失败的异常现象，结合汽轮发电机密封油系统与设备结构特点，分析了试验失败的可能原因，明确了异常的根本原因，提出了对应的改进方案，成功解决了汽轮发电机密封油泵带负荷联动试验失败问题，既保证了机组重要试验的成功率，又消除了机组安全运行隐患。
关键词：汽轮发电机；密封油泵；联动试验；原因；分析
1.引言
某核电厂900MW级汽轮发电机的定子铁芯和转子都采用氢气冷却，正常运行时发电机内部氢气的表压为0.5MPa，为防止发电机内部易燃高压氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏出来，同时为保证汽轮发电机在不同工况下，密封油中的氢气与空气能有效隔离与顺利排放，不致相遇和积聚，发电机设计采用了双流环密封瓦。压力密封油从密封瓦的不同油槽送入，抵达转轴与发电机壳体侧密封瓦之间的间隙后，以相反方向分别向氢气侧和空气侧排出，形成稳定的两股油封，使发电机内部氢气与外部空气有效隔离且氢气侧与空气侧密封油分开，以保证安全，此外还可以带走运行时密封瓦产生的热量。
汽轮发电机密封油系统（GHE）就是给密封瓦连续提供具有一定压力、温度和流量的密封油，对应设置了空气侧密封油子系统和氢气侧密封油子系统，两个子系统是各自独立的，分别有两路供油回路，空气侧是从汽轮机发电机润滑油系统（GGR）供油，密封回油先回到一个具有抽气分离功能的油箱，再流回至GGR系统主油箱，属于开式供油回路；氢气侧则是设置有单独油箱供油的闭式循环回路，氢气侧密封油在GHE系统中重复使用。为保证密封油源连续可靠，空气侧与氢气侧各安装有三台密封油泵，其中两台交流油泵、一台应急直流油泵。正常运行时，空气侧密封油是由GGR系统油泵供油，空气侧三台油泵均是作为备用；氢气侧则是由一台交流密封油泵运行供油，其余两台油泵备用。空气侧与氢气侧密封油子系统均设置有供油压力低顺序联动备用泵运行的逻辑与试验设备，机组日常运行期间可实现密封油泵联动试验。
2.密封油泵联动试验
2.1联动试验原理
某核电厂GHE系统空气侧与氢气侧密封油泵联动试验原理一致，但因为现场设备空间布置原因，氢气侧密封油泵联动试验管路相比空气侧要长且复杂，另外联动试验异常只发生在氢气侧，因此本文只介绍氢气侧密封油泵联动试验。
密封油泵联动试验流程图见图1。氢气侧三台密封油泵分别是401PO、501PO、601PO，并联布置，每台油泵出口安装有逆止阀，防止油泵之间发生窜油，油泵入口取油来自与汽轮发电机内部相连的密封油箱，有约为0.52MPa的静压，经密封油泵提升压力后，油泵出口油压约为1.05~1.10MPa。密封油泵联动试验回路设置在密封油泵入口母管与出口母管之间，由隔离阀817/818VH、排油阀829VH、试验切换阀887/888VH、压差开关003MP/011SP、试验连接油管等附件组成，其中隔离阀817/818VH常开，排油阀829VH常关，压差开关003MP/011SP均附带有可就地显示观察的压差表。正常运行期间，试验切换阀887/888VH的A口与B口接通、C口关闭，也即压差开关003MP/011SP监测着密封油泵出入口母管油压差，当压差值低于0.35MPa时，备用密封油泵联动投运以维持出口母管油压；机组带负荷密封油泵联动试验期间，操作员手动压下试验切换阀888VH手柄并保持，B口与C口接通、A口关闭，再通过缓慢开启排油阀829VH，降低压差开关003MP监测压差，模拟密封油泵出口母管油压下降信号，核实验证压差下降至0.35MPa时，备用交流密封油泵是否能正常联动投运，关闭排油阀829VH，恢复试验切换阀888VH正常位置后，操作员手动停运联动投运的备用交流密封油泵，同理通过试验切换阀887VH与011SP试验回路验证备用直流油泵的联动投运功能。
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图1 密封油泵联动试验流程图
2.2试验切换阀结构原理
试验切换阀887/888VH的结构示意图见图2。其主要由手柄、上/下端盖、上/下部压环、阀壳、阀笼、阀芯以及各腔室间的密封件组成，是一种两位三通手动切换阀，可在A\B\C口之间进行无容积变化切换，安装到系统后，A口接通的是氢气侧密封油泵出口母管，B口接通的是压差开关003MP/011SP，C口接通的是排油阀829VH，正常运行期间，阀芯在弹簧的作用下保持A口与B口连通、C口关闭；试验时，压下手柄克服弹簧力使阀芯保持B口与C口连通、A口关闭；试验后松开手柄可自动恢复到正常状态。
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图2 试验切换阀结构示意图
3.试验失败异常描述
根据某核电厂设备定期试验规范要求，汽轮发电机密封油泵带负荷联动试验周期为2个月，运行操作员定期按照密封油泵联动试验程序执行带负荷试验，每次在手动压下试验切换阀888VH手柄并保持时，操作员尚未开启排油阀829VH泄压，压差开关003MP直接触发交流备用油泵联动投运，观察就地压差表发现压差值在手动压下试验切换阀后快速下降至0.35MPa以下，操作员无法观察到备用油泵联动时的压差值，试验失败，但操作员在试验失败后直接恢复到初始状态，经过多次重复试验后，发现压差值下降速度逐渐变慢且下降绝对值逐渐变小，一般经过2~3次重复试验后，压差值下降异常才会消失，试验才能成功，另外上述密封油泵带负荷联动试验异常现象在该电厂1号和2号机组上均存在。
4.原因排查分析
4.1人因操作偏差
通过对汽轮发电机密封油泵带负荷联动试验程序研读，对比上游设计文件，核对试验程序操作步骤正确无误；现场对运行操作员的操作进行审查未见异常偏差，另外该试验并非同一操作员执行，但每次试验异常均会出现。因此可排除该种原因。
4.2排油阀内漏
现场核对排油阀829VH的关闭位置正确，开关操作顺畅无卡涩；现场拆除排油阀829VH进行2倍工作压力的离线打压，无见内漏，且解体检查排油阀829VH，对其阀芯与阀座进行蓝油试验，也未见异常；更换新的排油阀备件后，联动试验异常仍存在；如排油阀内漏的话，重复试验后，联动试验异常不会消失。通过以上排查结果可排除该故障模式。
4.3试验切换阀异常
通过对试验切换阀887/888VH结构分析，该种阀具有无容积变化切换功能，且切换阀内漏不会产生试验油压下降异常；现场更换试验切换阀887/888VH备件后，联动试验异常仍存在。通过以上排查结果可排除该故障模式。
4.4试验回路密封不严
机组日常运行期间对密封油泵联动试验回路设备与油管接头附属件进行排查，未见异常渗漏；大修期间通过关闭隔离阀817/818VH，对试验回路进行了2倍工作压力的打压检查，同样未见异常渗漏且可保持稳定压力。通过以上排查结果可排除该故障模式。
4.5压差开关动作值漂移
现场对压差开关003MP/011SP动作值进行了在线校验，符合标准要求，未见异常漂移；每次联动试验异常时，压差开关003MP/011SP附带的可就地显示的压差表有真实压差值快速下降现象；如压差开关动作有异常漂移的话，重复试验后，联动试验异常不会消失。通过以上排查结果可排除该故障模式。
4.6试验排油管道积气
现场核实在试验切换阀887/888VH与排油阀829VH之间的排油管道较长且是倒“U”形的空间布置，排油阀未布置在排油管道的最高处；每次密封油泵联动试验时，排油管道是与油泵入口低压区相通，试验后的日常运行期间排油管道一直处于密闭状态，无动力油流；氢气侧密封油是于发电机内部0.5MPa氢气直接接触的，密封油液存在一定氢气含量；试验周期是2个月，静置时间长。上述原因容易在排油管道的倒“U”形位置处积聚氢气，试验切换阀887/888VH切换动作后，排油管道并不接通油泵出口高压区，会导致排油阀829VH尚未开启排油前，压差开关003MP/011SP上下游压差值快速下降的故障模式；多次重复试验后，排油管道内积气会被缓慢排走，压差值下降速度逐渐变慢且下降绝对值逐渐变小直至压差值不再下降，试验成功，进一步佐证了该故障模式的存在。
4.7改进方案
鉴于试验回路排油管长且倒“U”形结构布置属于设计空间特点，变更难度大，需要改造；氢气侧密封油液含气属于物理特性，常规措施无法消除；试验周期变短又会增加定期试验成本和增大操作人因失误风险，通过对试验切换阀887/888VH结构的研究，在阀笼处增加能打通B口与C口的小孔，不会影响切换阀的在线试验功能，同时正常运行期间可将密封油泵出口的高压油引至排油管道中，这样即使试验排油管道中有积气也不会引起压差值下降导致联动试验失败。
5.结束语
某核电厂汽轮机发电机密封油泵联动试验失败问题，通过上述分析与改进后，1号和2号两台机组的定期试验均可一次成功。对于该问题的改进方案，有效地避开了空间、时间以及物理特性等难以或无法改变的因素，通过采用简单且低成本的改进措施来抵消相关因素产生的必然影响，对解决问题有异曲同工之效，具体一定参考价值。
参考文献：
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