核电汽轮机主辅油泵切换时压力突降的探究
时间：2021-02-06 10:04:44 来源：达达文档网 本文已影响 人 
于海成
摘 要：本次研究针对某核电项目汽轮机组工程运行事故进行研究，分析机组转速到特定值时，主、辅油泵切换时候，润滑油压力大幅下降。现采用 AMESim仿真技术对汽轮机组润滑油系统事故发生进行了仿真模拟分析，了解到油泵机切换停机时候给油量发生断流发生问题。经过研究显示，提升主、辅油泵机切换时汽轮机转速和延长辅助停机时候突降幅度，预防其对整个装置的影响。
关键词：核电汽轮机 主辅油泵 压力突降 探究
中图分类号：TK263 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）07（a）-0076-03
Abstract：
This study aimed at a Nuclear Power Project Steam Turbine Unit Operation Accident Research， analysis of the unit speed to a specific value， the main and auxiliary oil pump switching， the lubricating oil pressure dropped to. AMESIM simulation technology is used to simulate and analyze the accident of lubricating oil system of steam turbine unit， and the problem of cut-off of oil supply when the pump is switched off is found out. The research shows that the speed of steam turbine and the sudden drop of auxiliary shutdown are prolonged when the main and auxiliary pumps are switched to prevent their influence on the whole device.
Key Words：
Nuclear Steam Turbine; Main and Auxiliary Oil Pump; Sudden pressure drop; Exploration
中国是能源消费大国，而我国能源消费结构中化石燃料发电占比仍接近70%。随着人民生活水平的提高，公众对大气环境污染的容忍度越来越低。为此，我国提出了绿色发展、建设环境友好型社会、大力发展清洁能源的战略方针。核电和其他能源相比具有独特的优势，其燃料能量密度高、负荷稳定、生产过程零碳排放，因此大力发展核电是解决我国巨大能源需求和环境治理问题的优选方案之一。国家能源发展战略行动计划（2014-2020年）中提出，在采用国际最高安全标准、确保安全的前提下，适时在东部沿海地区启动新的核电项目建设，研究论证内陆核电建设。到2020年，核电装机容量将达到5800万kW。现通过AMESim仿真模拟软件分析核电汽轮机运行中主辅油泵切换时常见压力突降问题，希望能够为对应的生产单位提供参考借鉴。
1 运行环境概述
核电汽轮机属于核电站常规岛中最关键的设备之一。电和其他能源相比具有独特的优势，其燃料能量密度高、负荷稳定、生产过程零碳排放，作为核电汽轮机的重要特点，功率大、进汽参数低，对轴承润滑油提出了极高的用油量要求，现代润滑油系统多采用主轴驱动直接供油，且伴有压力调节阀调整控制系统油压。实际运行中，核心的电汽轮机主油泵为齿轮泵，其结构较为简单，在保证润滑油供油稳定和安全时，也会因为主辅油泵切换发生压力突降问题，影响整个装置的运行质量。本次研究针对主辅油泵切换时壓力突降原因进行模拟分析，探讨其发生突降的原因，希望能够为相关单位提供参考借鉴。
本次研究选用的汽轮机组结构有（1）齿轮泵构成的主油泵;（2）交流电机离心泵构成的辅助油泵;（3）直流电机离心泵构成的事故油泵。三个油泵供油稳定运行保证汽轮机轴承运动可行性。其中主油泵属于容积式齿机，且布置在汽轮机前的轴承内，也是由汽轮机主轴驱动，当机组达到一定转速后，整个主油泵可靠自身的吸油特征，实现主油箱自吸特征，为汽轮发电机组轴承提供润滑油。
机组正常工作时候，有且仅有辅助油泵为系统运输润滑油，研究表示，当机组转速上升到了1350r/min时，系统油压若稳定，整个辅助油泵也会停止运行，若此时依靠主油泵为系统供油，在机组正常停止运行期间，若汽轮机转速变成1350r/min以下时候，整个机组的辅助油泵也会停止运行，机组转速也会直接下降，直到速度变为零。若是因为事故影响导致非正常停机，辅助油泵和事故油泵会自动启动，投入生产运行中。
2 故障发生现象简述
本次研究的核电项目中，主、辅系统出现转换压力突降问题表现在系统机组转速1350r/min，其主油泵和辅助油泵切换出现了突降问题。若直接停止辅助油泵运行，会导致润滑油系统发生突降问题，进而产生较大降幅问题，严重时候会引起汽轮机出现强制停车问题。
3 仿真分析回路问题
现针对突降问题仿真分析，选用软件为AMESim仿真模拟软件。
现实运行中，主油泵输油经过停止回阀直接和辅助油泵会和，整个处理过程经过了冷油器和双联滤油器，顺着滑动轴承经过孔板阀门后实现润滑。经过冷油器和双联滤油器压力调节阀可控制润滑油系统，最终实现系统压力的调节和设计控制。
AMESim仿真模拟系统表示，整个辅助油泵在汽轮机转速中速度控制为 1350r/min、1500r/min时候就会发生停机问题，且辅助油泵的快速停机时间约为2s，现模拟对比这个变化阶段的仿真情况。
仿真压力监测点：选用压力调节阀压力控制口作为监测点。
检测临界值：当汽轮机转速为1300r/min;1500r/min时候多会出现快速停机问题。且对比二者停机表现，当在1500r/min时候，快速降低值低于1350r/min。对比两组延时、快速停机压力值变化中，1350r/min停机压力幅度值变化较小。可对比分析1500r/min的停机压力变化，汽轮机在1500r/min延时停机的压力值幅度变化稍大。
结果分析：仿真结果表示，当机组转速为1500r/min时候，可以实现主油泵和辅助泵切换效果，且通过辅助油泵的延长停机控制，可以在一定范围中控制润滑油系统的压力，且随着延时时间变化，效果愈加明显。
4 分析压力突降原因
现针对核电项目类型，仿真结果研究，分析主、辅油泵机压力突降原因。分析已经投运的项目，辅助油泵采用的是交流离心泵，选用参数为3.33Bar，流量为134.32L/S。当压力不断增加，输出的流量也随着减少。173.5L/S是润滑油正常运行的流量，但随着机组转速变化，汽油泵机的输出量也会相应改变。例如，当机组转速达到了1500r/min时，主油泵机的实际流量为182.2L/S。此过程中，汽轮机启动运行较为明显，当系统供油量和树叶压力不断变化的时候，机组的转速也在不断改变，且供油量也随着有油液压力逐渐升高。当离心泵输出量降低时候，整个主油泵的输出量会稳定上升;离心泵输出量减低时候，主输油泵的压力也会随之上升，当二者流量超过一定范围值的时候，整个压力的调节阀也类似一个旁路管理机制，不再具有对应的调节压力作用。此时系统的压力也会随着流量的增加而有所变化。当辅助油泵停止运行后，机组系统不会再在提供流量，若辅助油泵机停机明显，会直接引发总流量突降，若突降流量占据整个系统的很大部分，最终导致压力突降明显。实际上，当汽轮机转数达到1500r/min时候，油压下降幅度可控，机组承担的流量和油压较高，因此要达到此转速时候，输油泵的输油量也处于较低的位置，主油泵流量和转机转速呈现正相关关系，整个机組都已经达到了最大流量。若辅助油泵的输出流量和总流量比值发生变化，突发停机一般不会引起大范围的下降问题;当辅助油泵延时停机，因为机组流量和输油量能力有限，流量梯度较小，一般不会表现出明显的突降问题。短时间内停机时，受大压力突降影响机组会及时上升，形成一个特殊压力脉冲，这是因为辅助油泵切断了流量供应，让压力突发下降，此时压力调节阀才起到了控制调节的作用。总结分析可知，经过现场数据分析和仿真测试研究，主、辅泵停机所造成的油压突降问题是不可取的，但是可以通过延长辅助油泵停机过程和处理时间，及时调整油压幅度，以此来控制、预防汽轮机组误停机问题。
5 结语
综上所述，随着我国工业化生产进步，核电项目逐渐增加，主辅油泵切换时压力突降问题也得到了广大单位的关注，本文从工业化生产监督分析，阐述了其影响原因，建议相关生产单位因地制宜，做好工业化调控管理。
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