凝汽器真空低导致汽轮机停机的根本原因分析与研究

徐伟强

【摘 要】本文利用根本原因分析方法对秦山第二核电厂凝汽器真空低导致停机事件进行深入分析与研究，揭示导致本次事件的直接原因、根本原因以及促成原因，并制定相关针对性的纠正措施，以提高核电厂设备的可靠性以避免此类事件的再次发生，使核电厂始终处于安全稳定状态。

【关键词】核电厂；真空低；根本原因分析

0 前言

秦山第二核电厂是我国首座自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的4×65万千瓦商用压水堆核电站。秦山二期核电站采用当今世界上技术成熟、安全可靠的压水堆型，与之相配套的核电饱和蒸汽轮机是哈尔滨汽轮机厂制造，铭牌功率为643MWe，最大出力可达689MWe，平均出力670MWe。汽轮机采用一个高压缸，三个低压缸双流六排汽三个凝气器结构布置。

1 事件概述

2014年9月12日3时51分44秒，2号机组凝汽器真空急剧恶化，主控相继出现凝汽器B、C、A真空低低（定值18kpa.a）报警，3时51分56秒，凝汽器真空低低低（28.8kpa.a）触发汽轮机组自动停机。3时52分25秒，触发凝汽器不可用信号（凝汽器压力47Kpa.a），由于同时存在汽机跳闸（C8）信号和核功率大于30%Pn（P16），导致触发反应堆自动停堆。整个事件过程中，反应堆处于安全状态，三道屏障完整，没有放射性物质对外释放。

2 事件调查分析

在事件发生之后运行公司组织独立的事件调查组，对事件进行独立的调查分析，通过对事件发生前后的时间序列分析研究，对故障缺陷的分析与研究，以及对相关人员的访谈等过程，确定事件发生的事实。

9月6日15时30分，主控操纵员发现2号机组凝汽器真空下降，由8KPa上升至9.7KPa，凝结水氧含量由0ppb上升至17.8ppb；根据运行经验判断在汽轮机的真空部位可能存在一定量的泄漏。故电厂组织运行、维修和技术人员进行查漏。在9月7日，技术人员利用氦查漏方法发现凝汽器B喉部有一定的泄漏量，但是无法定量判断泄漏量是多少。运行部门通过调节凝汽器喉部密封水注量来维持真空并通过临时运行指令的方式加强关注凝汽器真空变化趋势并制定相关的紧急处理预案。9月12日3时30分，2号机组三台凝汽器真空由9.5KPa左右开始缓慢上涨，汽机效率下降，主调门开大。主控操纵员根据调门开度、核功率及热功率上涨情况，分四次降功率，每次2MW；9月12日3时51分44秒，2号机组凝汽器真空低低（18KPa.a）报警出现；3时51分56秒，凝汽器真空低低低（28.8KPa.a）触发汽轮机组自动停机；3时52分25秒，触发凝汽器不可用信号（凝汽器压力47KPa.a）。由于同时还存在汽机跳闸信号和核功率大于30%Pn，反应堆自动停堆。

通过检查发现凝汽器B喉部橡胶膨胀节存在两米长裂口，导致凝汽器真空急剧恶化，最终导致停机停堆。同时发现凝汽器C喉部橡胶膨胀节也存在11处表面缺陷。通过将凝汽器B膨胀节更换为新备件，并对凝汽器C膨胀节的裂纹进行了修复后再经充水查漏检验未发现异常后，反应堆重新启动后经并网并达到满功率后凝汽器真空无异常。

在本次凝汽器真空低导致的停机停堆事件过程中，反应堆保护系统响应正确及时，正确触发反应堆停堆，反应堆处于安全稳定状态，放射性的三道屏障完好，没有放射性物质对外释放，没有对工作人员、公众和环境造成影响，本文分析的重点是如何导致凝汽器真空低是如何产生的，是否采取了足够的纠正措施来弥补和防范今后类似事件的再次发生。

3 利用根本原因分析方法对事件进行根本原因分析与研究

秦山第二核电厂采用哈尔滨制造的凝汽式汽轮机，汽轮机采用一个高压缸，三个低压缸双流六排汽，三个凝气器结构布置。在汽轮机每个低压缸下方布置一台凝汽器。低压缸和凝汽器分别固定在各自的基础上，且均为刚性连接，为了确保低压缸和凝汽器在运行工况下因热膨胀和抽真空而引起的相对位置变化不会影响机组轴系的中心，低压缸和凝汽器采用橡胶膨胀节连接。膨胀节的上下两端用夹板固定在凝汽器喉部和排汽缸上，当低压缸排汽口与凝汽器进汽口之间有相对位移时，由橡胶膨胀节进行补偿。膨胀节的结构如图1所示：

图1 膨胀节结构图

通过对凝汽器膨胀节解体后发现，凝汽器B膨胀节存在一处近2米左右的断口缺陷，外表面也存在多处裂纹；凝汽器C膨胀节内表面也有11余处裂纹。缺陷形貌如图2所示；这是导致本次凝汽器真空急剧下降引起汽轮机停机的直接原因。通过对其他电厂类似膨胀节的对比分析发现，该膨胀节的发现厂家的橡胶膨胀节结构不合理，膨胀节实际承受应力作用的尼龙层没有深入到压板内部，造成该部位的强度不足，导致断裂。另外根据行内经验和实践凝汽器橡胶膨胀节使用寿期为10年，而凝汽器B橡胶膨胀节从2010年更换至今不足5年。维修反馈安装时操作规范，没有造成膨胀节表面划痕且复紧力矩满足要求。由此，可以断定该厂家生产的橡胶膨胀节存在质量问题为此次事件的根本原因。

图2 缺陷形貌图

而经访谈相关人员和查询当时采购合同，由于厂家以技术保密为由拒绝电厂技术人员进行驻厂监造和出厂验收，而该橡胶膨胀节在工作现场无法对质量进行全面的检查验证。因此凝汽器橡胶膨胀节采购活动中质量控制不规范，没有安照安全质量相关备件的采购要求进行管理是该事件的促成原因。

4 采取的纠正行动

按照根本原因分析方法分析出来的根本原因和促成原因开发出相应的纠正行动如下：

（1）在电厂的日常运行过程中如发现有真空的异常变化，应采取各种技术手段如氦检漏等进行查漏后进行处理，如暂时无法处理应进行评估后制定保守性的应急预案。

（2）通过定期对凝汽器橡胶膨胀节进行性能测试，根据测试结果优化预防性维修项目。

（3）评价对凝汽器橡胶膨胀节更换成金属膨胀节技术改造的可行性。

（4）加强与细化设备的分级与管理，全面识别电厂单一设备或备件失效导致停机停堆的敏感设备与备件.

（5）对单一敏感设备及备件的采购活动进行严格的管理，并对严格按照质量保证大纲的要求对供应商进行合格供方评价。

5 结束语

本次事件过程清楚，导致设备故障的根本原因与促成原因分析清楚，并采取了相应的纠正措施，机组恢复了正常运行。事件过程运行人员操作正确，机组响应正常，反应堆和三道屏障的安全没有受到影响。

【参考文献】

[1]凝汽器橡胶膨胀节相关资料[Z].

[2]M/MM/X/CEX/XCS/006 CEX 凝汽器橡胶膨胀节更换[Z].

[3]PM-QS-303 物项采购质量管理[Z].

[4]QA-QS-201 物项和服务的质量保证分级[Z].

[责任编辑：王楠]