某核電廠主汽輪機(jī)潤(rùn)滑油水分超標(biāo)原因分析

許玲

三門核電有限公司 技術(shù)支持處 浙江臺(tái)州 318000

1 背景

汽輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中繞組和鐵芯發(fā)熱，為避免溫度過高而發(fā)生燒毀，通常都采用導(dǎo)熱性好、擴(kuò)散快等優(yōu)點(diǎn)的氫氣進(jìn)行冷卻。但氫氣滲透性強(qiáng)，易從發(fā)電機(jī)中泄漏出來，故發(fā)電機(jī)一般設(shè)計(jì)有密封油系統(tǒng)，以給發(fā)電機(jī)軸兩端的密封瓦提供壓力油，防止氫氣泄漏，維持發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)氫氣高純度。若汽輪機(jī)油水分超標(biāo)，不僅會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)以及汽輪機(jī)軸承的工作壽命及可靠性產(chǎn)生一定負(fù)面影響，還會(huì)帶來安全隱患，因此必須對(duì)汽輪機(jī)油進(jìn)水問題給予高度重視，并采取科學(xué)、有效措施進(jìn)行預(yù)防，提升汽輪機(jī)組運(yùn)行的安全性與可靠性。

2 事件描述

某核電廠正在執(zhí)行全廠失電試驗(yàn)，汽輪發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)和氫氣密封油系統(tǒng)投運(yùn)。全廠失電后，汽輪機(jī)開始惰轉(zhuǎn)，軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)，軸封切到輔助鍋爐供汽。根據(jù)電廠油質(zhì)監(jiān)督要求，試驗(yàn)恢復(fù)過程中對(duì)汽輪機(jī)油進(jìn)行取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果顯示潤(rùn)滑油系統(tǒng)含水量達(dá)到2407mg/L（限值100mg/L）。當(dāng)日下午外接濾油機(jī)過濾水分，3日后將潤(rùn)滑油系統(tǒng)、氫氣密封油系統(tǒng)空測(cè)與氫側(cè)水分均控制在50mg/L以下，但顆粒度仍超標(biāo)。投入潤(rùn)滑油系統(tǒng)自帶循環(huán)過濾器后，將顆粒度控制在7級(jí)以下（限值≤8級(jí)）。用時(shí)1周將主汽輪機(jī)油各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)至控制限值內(nèi)，未造成經(jīng)濟(jì)損失，未產(chǎn)生放射性后果。

3 事件原因分析

根據(jù)系統(tǒng)配置，系統(tǒng)中可能導(dǎo)致潤(rùn)滑油進(jìn)水的原因主要為潤(rùn)滑油冷卻器泄漏、密封油冷卻器泄漏和軸封漏氣。

潤(rùn)滑油冷卻器原因分析：

全廠失電試驗(yàn)前后，潤(rùn)滑油冷卻器水側(cè)壓力變化符合預(yù)期，未見異?，F(xiàn)象；油側(cè)壓力變化符合油溫變化規(guī)律，未見異?，F(xiàn)象。事件發(fā)生前后水分穩(wěn)定無變化，因此潤(rùn)滑油冷卻器漏水可能性極小。

密封油冷油器原因分析：

A列：投運(yùn)A列空、氫側(cè)板換，投運(yùn)前后化驗(yàn)水分，化驗(yàn)結(jié)果（如表1）顯示板換出入口水分無明顯變化，未發(fā)現(xiàn)明顯的進(jìn)水可能性。對(duì)A列空、氫側(cè)板換進(jìn)行打壓試驗(yàn)，打壓方案按照廠家要求執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果合格。

B列：對(duì)B列空、氫側(cè)板換打壓試驗(yàn)，打壓方案按照廠家要求執(zhí)行，試驗(yàn)結(jié)果合格。

打壓方案如下：

試驗(yàn)壓力：設(shè)計(jì)壓力1.15MPa。

試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)，油側(cè)對(duì)空，水側(cè)進(jìn)水加壓，進(jìn)水側(cè)保壓時(shí)間為壓力穩(wěn)定后30分鐘。

試驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：壓力無變化。

軸封蒸汽：

全廠失電后，汽輪機(jī)開始惰轉(zhuǎn)，軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)，軸封切到輔助鍋爐供汽。從趨勢(shì)來看，軸封始終保持30kPa，而軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)，致軸封處蒸汽外漏，現(xiàn)場(chǎng)觀察軸承箱處有水汽環(huán)繞。因主油箱為負(fù)壓，水汽由軸承箱油擋處進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)導(dǎo)致潤(rùn)滑油水分升高。

同時(shí)，全廠失電后，柴油機(jī)帶載，潤(rùn)滑油的兩臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)按照邏輯自動(dòng)啟動(dòng)，將主油箱內(nèi)負(fù)壓抽到-1.89kPa（運(yùn)行規(guī)程中主油箱壓力最低設(shè)定值為-1Kpa），加劇了水汽進(jìn)入潤(rùn)滑油。此后停運(yùn)1臺(tái)主油箱排煙風(fēng)機(jī)，進(jìn)水源已得到控制，在3:03-4:03時(shí)間段內(nèi)主油箱壓力恢復(fù)到-1.04kPa。4:07投運(yùn)軸加風(fēng)機(jī)后，主油箱負(fù)壓恢復(fù)到-0.69kPa（如圖1）。通過對(duì)潤(rùn)滑油水分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示軸封恢復(fù)正常后，潤(rùn)滑油水分迅速下降，因此判斷全廠失電后軸封漏汽是潤(rùn)滑油進(jìn)水的直接原因。另全廠失電后，油凈化裝置停運(yùn)，無法及時(shí)去除潤(rùn)滑油中水分，也是潤(rùn)滑油內(nèi)水分升高的促進(jìn)因素。

圖1 主油箱壓力趨勢(shì)圖（粉紅色曲線）

4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

全廠失電試驗(yàn)期間，柴油機(jī)自動(dòng)帶載兩臺(tái)潤(rùn)滑油系統(tǒng)主油箱排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，導(dǎo)致主油箱負(fù)壓從-0.69kPa下降至-1.89kPa，從而加劇潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水。建議后續(xù)改進(jìn)行動(dòng)：

（1）全廠失電試驗(yàn)前，將主油箱內(nèi)部負(fù)壓調(diào)低（如-0.5kPa），將一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)LOCK。若試驗(yàn)時(shí)兩臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)都啟動(dòng)，則由操作員手動(dòng)停運(yùn)其中一臺(tái)。

（2）全廠失電試驗(yàn)前，安裝外接濾油器；當(dāng)常規(guī)島電源恢復(fù)后立即啟動(dòng)外接過濾器和油凈化裝置過濾油中水分。

（3）全廠失電后，當(dāng)常規(guī)島電源恢復(fù)后，盡快啟動(dòng)循泵、凝泵和軸加風(fēng)機(jī)，減少漏汽時(shí)間。

表1 軸封投運(yùn)前后密封油冷油器出入口水分對(duì)比

5 結(jié)語

本次潤(rùn)滑油系統(tǒng)水分超標(biāo)事件是由于全廠失電試驗(yàn)導(dǎo)致循泵、凝泵、軸加風(fēng)機(jī)停運(yùn)，軸封處蒸汽大量外漏；失電后，柴油機(jī)自動(dòng)帶載兩臺(tái)潤(rùn)滑油系統(tǒng)主油箱排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，導(dǎo)致主油箱負(fù)壓從-0.69kPa下降至-1.89kPa，從而加劇潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水。好在及時(shí)發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油水分超標(biāo)，通過濾油將水分、顆粒度控制在限值以內(nèi)，油品全分析結(jié)果合格，未對(duì)潤(rùn)滑油質(zhì)量和主汽輪機(jī)組帶來不利影響。

針對(duì)此問題，需做好經(jīng)驗(yàn)反饋，完善全廠失電試驗(yàn)規(guī)程相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)防措施，避免潤(rùn)滑油系統(tǒng)在試驗(yàn)期間過量進(jìn)水。