国内首台CPR1000核电汽轮发电机安装逻辑浅析
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摘 要：介绍了cpr1000半速发电机的结构特点和重要逻辑关系，结合岭澳二期3号机组的实践探讨了发电机安装施工关键工序的安装工期，分析了CPR1000半速发电机在安装逻辑上的变化，并针对这些特点对施工流程进行了研究和优化。
关键词：CPR1000；发电机；逻辑
1 引言
百万千瓦级半速发电机在国外有一定数量的运行机组，技术水平较成熟，在国内还没有成型机组，处于安装阶段的有3台，相关研究尚处于起步阶段，伴随着核电发展的大环境，针对发电机安装施工管理技术的研究具有非常广阔的研究应用前景。本文针对CPR1000半速发电机的结构和逻辑特点，提出较为科学、合理的安装施工逻辑与安装工期计划，为后续项目提供借鉴价值。
2 CPR1000发电机简介
岭澳二期核电站作为CPR1000机型的示范项目，其发电机是引进ALSTOM在P4/N4系列发电机基础上通过改进设计而成的大型四极半转速同步发电机，为东方电机有限公司生产，型号为TA1100-78型。发电机定子装配由三段（定子本体及其两端的端罩）通过垂直法兰螺栓联接而成，定子引出线位于定子励端端罩下部。发电机转子通过轴承支承在定子两端端盖上，即为端盖式轴承支撑结构。发电机冷却方式为“水氢氢”冷却（即定子线圈及出线、中性点套管为水内冷，转子线圈及定子铁芯采用氢气冷却），四个氢气冷却器分别布置在汽、励端端罩内两侧。
3 结构设计特点及安装逻辑要求
岭澳二期发电机组由于结构上的独特性，安装流程与安装工艺与大亚湾、岭澳一期机组甚至常规火电机组有较大区别，发电机定冷水提前投用、现场进行绝缘引水管安装、出线罩内手包绝缘工作、单独气密试验、轴承垫片配制、基础弹簧释放等均对安装逻辑产生了较大的影响。
（1）定子冷却水系统需要提前投用
根据厂家提供的文件要求，需要对定子线棒的流量分配情况进行考核，开展流量试验。流量试验需要定子冷却水系统（GST）可用，这样GST系统移交时间需要提前到穿转子计划时间一个月之前，在这一个月中，需要进行GST外部管路冲洗，发电机内部管路冲洗等工作，冲洗合格后才能进行流量试验。
还有一个值得关注的问题---发电机直流耐压试验，CPR1000发电机汇流管死接地，直流耐压试验的条件是线棒内必须干燥，但是如果线棒进水后在吹干就存在有积存无法排除的水，直流耐压试验就有击穿线棒的风险，所以安排在发电机进水前是岭澳二期根据实际情况达成的共识。这样，这部分工作的逻辑为：
定子单独气密试验合格直流耐压试验合格发电机进水冲洗完成发电机定子线棒流量试验合格发电机穿转子。
（2）发电机绝缘引水管安装和出线罩内工作
根据本台机组的设计特点，发电机汇流管安装在端罩内，需要端罩就位焊接完成后在将线棒水盒子出口与汇流管用绝缘引水管连接起来，之后再对绝缘引水管线棒侧的接头进行绝缘工作。出线罩内的过渡引线的绝缘引水管、上下半过渡引线的导电片钎焊均需要在现场进行装配，之后再将上下半过渡引线配装绝缘盒，灌入绝缘胶。这部分工作完成之后才能进行整体气密试验，此处工期较长，从绝缘引水管安装开始到具备整体气密试验条件，3号机耗时3个月多，4号机前后耗时3月余。这项工作专业性强，小部件多，且在关键路径上。这部分工作的安装逻辑为：
绝缘引水管（汽、励端）安装完成汽、励端与线棒水路气密试验合格上下半过渡引线、出线侧、中性点侧绝缘引水管上下半过渡引线、出线侧、中性点侧水路气密试验上下半过渡引线导电片钎焊完成整体水路气密试验合格绝缘引水管、上下半过渡引线处绝缘工作
（3）单独气密试验
岭澳二期发电机采用三段式结构，端罩、通风罩、出线罩需要在现场进行组合焊接，焊接完成后，需要对发电机机座的整体气密性能进行检验，在ALSTOM提供的安装手册中并没有提到单独气密试验，也没有要求进行该项工作，但是，在项目前期与东方集团就发电机安装技术进行交底的时候，双方根据以往的施工经验和国内600MW发电机组的部分要求，达成共识，需要在焊接完成后，发电机转子穿入定子之前进行整体气密试验。整体气密试验的具体实施方案和技术要求由设计方提供。
这样，在发电机的安装逻辑中，在穿转子之前就需要增加一个步骤：发电机单独气密试验，试验合格后，方可进行下一步工作。
（4）轴承垫片配置
根据ALSTOM提供的安装指导文件，发电机轴承盖垫片的配制需要在现场完成，并且，在采用压铅丝方法测量轴承压盖与下半端盖水平面间隙的时候，需要将发电机内部的压力调整到运行工况下，也就是需要在发电机内部充入3bar的压缩空气，来模拟正常运行时发电机端部变形的真实情况，这样才能保证发电机大端盖水平部分的密封性能。根据本台机组的结构特点以及发电机辅助系统的要求，如果投用压缩空气，顶轴油、密封油需要在此之前调试完成并可用，该项工作的完成实际上是发电机辅助系统（包括GHE发电机密封油系统、GRV发电机氢气供应系统、部分GGR汽轮机油系统）完工的最晚时间。
（5）基础弹簧释放
位于机组运行平台底部钢筋混凝土柱头的弹簧组承担着汽轮机基础平台传递的全部负荷，汽轮机设备安装期间，弹簧组用螺栓压缩止动，设备安装结束后，弹簧组将被释放并可按需求进行基础负荷的分配。弹簧系统平均固有频率约3～5Hz，这使得运行时平台共振大大降低了。
基础弹簧释放是个跨（安装、土建）专业、要求高、持续时间长，涉及面广的重要活动。根据ALSTOM程序要求，需要满足汽轮机负荷分配找中、轴系找中、地脚螺栓紧固、上半轴承安装等要求，释放过程中土建、安装都有各自的监视测量点和误差要求。安装过程尤其需要注意管道安装对基础弹簧的影响，并考虑安装、检修过程中载荷变化时弹簧的重新锁紧。
按正常逻辑，发电机找中、励磁机安装和励磁机空气间隙调整均应在弹簧释放前完成，弹簧释放后对对轮中心和空隙间隙进行复查。但是岭澳二期的供货时间限制了这个逻辑，励磁机在弹簧释放完成后才到货，所以安装逻辑被更改为弹簧释放后进行对轮找中心，铰孔后复查中心，再紧固地脚螺栓，最后进行励磁机空气间隙的调整和复查。
4 发电机安装施工逻辑流程
根据上述的结构特点和逻辑关系，有必要对结合岭澳二期现场安装遇到的实际问题，对安装逻辑进行了调整。笔者通过比对ALSTOM提供的作业流程，结合发电机定子冷却水、发电机密封油等辅助系统的相关逻辑要求，得出了适用于岭澳二期3、4号机组的安装逻辑流程，并对逻辑流程中的步骤进行了细分，希望能够对CPR1000机型的发电机施工流程做出相应的改进。
5 结束语
CPR1000机型作为我国目前核电建设的主力机型，其施工逻辑和施工工期将会在今后趋于更加合理和经济，目前采用CPR1000机型的岭澳二期核电站3号机组已经并网发电，其卓越的性能已经说明CPR1000汽轮发电机组的施工逻辑可以为核电站提供安全的运行保障，可供其他类似机组参考。
参考文献
[1]汽轮机高中压模块安装指导书. 东方电气集团有限公司，2008
[2]汽轮机低压模块安装指导书. 东方电气集团有限公司，2008
[3]发电机现场安装说明书. 东方电气集团有限公司，2008
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[6]宋远齐，周向群，吴建军，付裕. 岭澳核电站二期汽轮发电机组基础选型及弹簧隔振基础设计应用. 核动力工程，2011，32（z2），：35-37