红沿河核电机组大修执行汽轮机空载快冷标准探索

蒋 磊

(辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116000)

1 背景

核电站为降低汽轮机停机后的整体温度，多采用滑参数停机的方式来达到汽轮机冷却的目的，在冷却过程中，选择机组在空载平台运行或者厂用电平台运行[1]。停机后的汽轮机自然冷却过程中内部换热主要以热辐射和热传导为主，包括内外缸之间、叶片和隔板之间、转子与缸体之间的热辐射换热，缸体与隔板、转子与轴承的热传导，以及汽缸外表面与空气之间的热对流[2]。核电机组在停机后自然冷却耗时很长，降温消耗的时间严重影响了机组可用率和机组检修、启动的进度[3]。红沿河核电厂一期4台机组采用中国自主知识产权的CPR1000核电技术，目前该核电厂大修采用解列后汽轮机高中压缸空载快速冷却与自然冷却相结合的方式，即隔离GSS二级再热器，保持汽轮机1500 r/min空载3.5 h左右[4]，空载冷却之后进行自然冷却，通过该方式加快高中压缸的冷却速度，尽快开展常规岛检修(二回路相关系统)工作。空载冷却可缩短常规岛检修关键路径时间，但增加核岛(一回路相关系统)检修关键路径工作3.5 h左右。综合整体检修工期情况，需制定执行空载快冷的标准，以实现大修工期收益。

2 空载冷却数据分析

2.1 常规岛与核岛大修工期对比

常规岛与核岛检修逻辑关系如图1所示，常规岛大修工期以解列为起点，以具备转水作为结束点；核岛大修工期以解列为起点，以并网作为结束点；常规岛与核岛大修路径汇合点为转水转汽。下文以转水节点为准，对比核岛和常规岛工期。

图1 常规岛、核岛检修逻辑关系

2.2 高中压缸冷却时间分析

目前红沿河核电空载冷却的计划时间为3.5 h，各机组特性不同，冷却时间略有差异，同机组的不同大修执行快冷后的高中压缸冷却时间基本相同。详细数据如表1所示。

表1 高中压缸冷却数据

空载快冷后平均冷却时间1号机组为56.4 h，2号机组为63 h，3号机组约为54.3 h，4号机组约为45.5 h。

H205未执行快冷，冷却时间达89.5 h，比平均冷却时间长约27 h；H401快冷1.33 h，冷却时间为67.17 h，比平均时间长约22 h。

2.3 高中压缸冷却速率分析

各机组近几轮大修解列及打闸时高中压缸最高温度如下，根据空载时间计算出空载冷却的速率，详见表1。

根据空载冷却的降温速率计算，1号机组空载快冷的温降平均速率为8.45 ℃/h，2号机组空载快冷的温降平均速率为7.17 ℃/h，3号机组空载快冷的温降平均速率为6.96 ℃/h，4号机组空载快冷的温降平均速率为10.68 ℃/h。

理论冷却时间延长=快冷平均速率x(3.5-计划空载时间)/冷却平均速率。

根据实际停留时间，H205理论冷却时间延长=7.17×(3.5-0.72)/0.84=23.73 h；H401理论冷却时间延长=10.68×(3.5-1.33)/1.08=21.46 h，与实际27 h、22 h基本吻合。

按此计算空载2 h、1 h、不执行(0.5 h实际停留时间)计算预计延长冷却时间，如表2所示。

表2 各机组预计延长冷却时间 单位：h

因此由以上计算预计，常规岛高中压缸冷却在空载2 h情况下，增加约0.5天工期；空载1 h情况下，增加约1天工期；不实施空载冷却增加1～1.5天工期。

2.4 核岛与常规岛相互影响分析

对比参考计划：核岛解列至M10(进入MCS)57 h，解列至M13(开反应堆大盖开始)72.5 h，解列至M14(开始起吊反应堆大盖)95 h，至M20(卸料前堆坑满水)100 h。

根据快冷后常规岛冷却平均时间计算，冷却至120 ℃时核岛处于M10-M13之间，不实施快冷120 ℃时核岛处于M14-M20之间。综合不同冷却时间对比如图2所示。

执行快冷常规岛冷却至120 ℃时，核岛此时RRA正过渡至MCS模式(M10阶段)。

执行2 h快冷时，常规岛冷却至120 ℃时，核岛处于排水、准备开盖阶段。

执行1 h快冷时，常规岛冷却至120 ℃时，核岛处于开盖阶段。

不执行快冷时，常规岛冷却至120 ℃时，核岛处于开盖后期，起吊大盖，准备充水阶段。

核电大修期间的检修工作主要在主隔离下开展，主隔离指在确保安全的前提下，针对具有共同隔离边界或可被共同隔离边界所包容的工作设置的较大范围隔离，以避免隔离措施复杂化和重复化[5]。图3以H105、H303大修为例，前3天出票为常规岛出票高峰期。核岛大修第3天进入MCS模式，开始实施MCS模式下的主隔离、开盖和PMC试验。H105由于GSS002VV漏气影响冷却第4天发出ADT GGR 00主隔离票，H303正常冷却，第3天发票。

图3 常规岛核岛出票分析

综合以上分析，核岛与常规岛无明显资源冲突。

3 建议标准

经上述分析，建议标准如下(以实施快冷为前提，NI-CI为计划工期差值)。

a.NI-CI≤0.5天时，将常规岛检修作为大修关键路径控制，此情况必须执行快冷。

b.0.5天< NI-CI ≤1 天时，一般情况下均有缸的检修，若不实施空载快冷，则会延长常规岛检修工期至少1天时间，从而影响大修工期，综合考虑核岛工期优化。此情况执行快冷2 h。

c.1天< NI-CI ≤1.5 天时，此时常规岛与核岛有相对较大裕度，综合考虑核岛工期优化。此情况执行快冷1 h。

d.NI-CI >1.5天时，不执行快冷，常规岛不会成为大修关键路径。此情况不执行快冷。