tlirbiini-generaattoreiden käyttöturvallisuus loviisan ... · pdf filerms...

FI9700101

STUK-YTO-TR 131KESÄKUU 1997

Tlirbiini-generaattoreidenkäyttöturvallisuus Loviisanydinvoimalaitoksella

Tapani VirolainenYdinturvallisuusosasto

DiplomityöLappeenrannan teknillisen korkeakouluEnergiatekniikan osastoHuhtikuu 1997

Raportissa esitetyt johtopäätökset ovat tekijän johtopäätöksiä,eivätkä ne edusta Säteilyturvakeskuksen virallista kantaa.

SÄTEILYTURVAKESKUSPL 14, 00881 HELSINKI(09)759 881

ISBNISSN

951-712-213-60785-9325

Oy Edita AbHelsinki 1997

STUK-YTO-TR131 SÄTEILYTURVAKESKUS

VIROLAINEN, Tapani. Turbiini-generaattoreiden käyttöturvallisuus Loviisan ydinvoimalaitoksella.STUK-YTO-TR 131. Helsinki 1997. 101 s. + liitteet 50 s.

ISBN 951-712-213-6ISSN 0785-9325

Avainsanat: turbiini-generaattori, turbogeneraattori, turbiinihalli, sekundääripiiri, käyttö-turvallisuus, käyttöhäiriö, onnettomuus, käyttöohjeistus, ennakkohuolto, koestus,missiili, tulipalo, tulva, suojausjärjestelmä, vetyjäähdytysjärjestelmä,öljyjärjestelmä, värähtelynvalvonta

TIIVISTELMÄ

Turbiini-generaattorijärjestehnien käyttöhäiriöiden on todettu voivan aiheuttaa merkittävää vaaraaydinvoimalaitoksen toiminnalle. Ne ovat aiheuttaneet lukuisia onnettomuuksia, joista on ollutpahimmillaan seurauksena turbiinihallin tuhoutumisen lisäksi valvomotyöskentelyn estyminen,reaktorin jäähdytyksen menetys tai laitoksen vaihtosähkönsyottojen menetys pitkäksi ajaksi.

Diplomityön tarkoituksena on ollut arvioida Loviisan ydinvoimalaitoksen turbiini-generaattoreidenkäyttöturvallisuutta. Työssä on tarkasteltu turbiini-generaattorijärjestelmien sijoittelua, käyttöä,valvontaa ja toimintakokeita. Tehtyjen huomioiden sekä laitoksen omien ja muilta ydinvoimalai-toksilta saatujen käyttökokemusten perusteella on tunnistettu turvallisuuden kannalta merkittävim-mät turbiini-generaattorijärjestelmien kohteet. Vaurioiden alkutapahtumille ja seurauksille on mää-ritelty tapahtumataajuudet kirjallisuuden ja laitoksen omien kokemusten perusteella.

Turbiini-generaattorivaurion seuraukset voivat aiheuttaa turbiinihallissa olevien syöttövesi- ja hä-täsyöttövesijärjestelmien sekä primääripiirin seisontajäähdytysjärjestelmän toimintakunnottomuu-den. Vaurioiden vakavimpana seurauksena voidaan pitää tulipaloa. Palojen esiintymistaajuus onhyvin korkea. Suurella tulipalolla voi olla myös vaikutusta muiden rakennusten olosuhteisiin.

Työn tuloksena on määritelty parannusehdotuksia, joiden avulla turbiini-generaattoreiden käyttö-turvallisuutta voitaisiin parantaa merkittävästi pienentämällä alkutapahtumien tapahtumataajuuk-sia tai rajoittamalla tapahtumien vaikutuksia. Suurin osa ehdotetuista parannuksista kohdistuuturbiini-generaattoreiden öljy- ja vetyjärjestelmiin. Erityisen ongelmalliseksi on osoittautunut mai-nittujen järjestelmien sijoittelu, jonka muuttaminen on vaikeaa.

SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YTO-TR131

VIROLAINEN, Tapani. Operational safety of turbine-generators at Loviisa nuclear power plant.STUK-YTO-TR 131. Helsinki 1997. 101 pp. + Appendices 50pp.

ISBN 951-712-213-6ISSN 0785-9325

Keywords: turbine-generator, turbogenerator, turbinehall, secondary coolant circuit,operational safety, operational disturbance, accident, operational instructions,preventive maintenance, testing, missile, fire, flood, protection system, hydrogencooling system, oil system, vibration monitoring

ABSTRACT

Operational experience has proved that disturbances of turbine-generator systems often affectoverall plant safety. Many accidents and disturbances have caused extensive damage in turbinehalls the worst consequences being loss of habitability of the control room, loss of residual heatremoval or total loss of electrical power for a long period.

The goal of this thesis is to assess the operational safety of the turbine-generators at the LoviisaNPP. The lay-out, operation, control, monitoring and testing of turbine-generators have beenstudied. Taking these findings into consideration and by using operational data of Loviisa andother power plants, the most significant safety issues of the turbine-generator system have beenidentified. The frequencies for initiating events and possible consequences have been determinedbased on plant operational experience and related literature.

Turbine-generator damage can lead to loss of the main feed water, emergency feed water andprimary circuit residual heat removal systems which are located in the turbine hall. The mostserious consequences of a turbine-generator failures are fires and they have also a very highoccurrence frequency. Severe fires in the turbine hall can also affect the conditions in otherbuildings.

As a result of the thesis, some measures are proposed which should improve the safety of theturbine-generators by decreasing initiating event frequencies and by mitigating consequences.Many of these improvements concern the oil and hydrogen systems of turbine-generators.Especially the lay-out of those systems is a problem for modifications.

STUK-YTO-TR 131 SÄTEILYTURVAKES KUS

ALKUSANAT

Tämä opinnäyte on tehty Säteilyturvakeskuksen ydinturvallisuusosastolla vuosien 1996 ja 1997aikana. Työn ohjaajana toimi ylitarkastaja dipl. ins. Jouko Marttila, jota haluan vilpittömästi kiittääkaikesta avusta, ohjauksesta ja kannustuksesta. Työn tarkastajana toimi ydintekniikan professoriHeikki Kalli. Hänelle haluan lausua lämpimät kiitokset työtäni kohtaan osoittamasta mielen-kiinnosta ja arvokkaista ohjeista lopputyön suorittamiseksi.

Erityiskiitokset ansaitsee Loviisan voimalaitoksen käyttöinsinööri Heikki Jokineva. Hänen ohjauk-sen ansiosta voimalaitoksen salat aukenivat työn tekijälle. Kiitokset myös koko muulle käyttöryh-mälle niistä kuudesta viikosta, jotka sain viettää kanssanne.

Lopputyön teossa on ollut mukana lukuisia eri henkilöitä niin Säteilyturvakeskuksesta, Loviisanvoimalaitokselta, kuin muilta mukana olleilta tahoilta. Ilman Teidän panostanne työn tekeminen eiolisi ollut mahdollista sen nykyisessä laajuudessa. Haluan osoittaa Teille jokaiselle lämpimätkiitokseni.

Lopuksi haluan kiittää kihlattuani Minna-Marikaa sekä vanhempiani kaikesta antamastanne avus-ta. Olette opettaneet, että yrittämällä voi mennä läpi harmaan kiven.

SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YTO-TR 131

SISÄLLYSLUETTELOTIIVISTELMÄ SivuABSTRACT 4ALKUSANAT 5KÄYTETYT MERKINNÄT 9KÄYTETYT LYHENTEET 10

1 JOHDANTO 111.1 Työn tausta 111.2 Työn tavoitteet ja rajaus 111.3 Työn sisältö 11

2 LAITOSKUVAUS 132.1 Laitoksen yleiskuvaus 132.2 Turbiini-generaattorijärjestelmät 14

2.2.1 Alustus järjestelmien tarkasteluun 142.2.2 Höyryturbiini SA 152.2.3 Turbiinin laakerointi SB ja generaattorin laakerointi SQ 172.2.4 Voiteluöljyjärjestelmä SC 192.2.5 Turbiinin säätö-ja suojausöljyjärjestelmä SE ja turbiinin säätö 212.2.6 Generaattori SP 212.2.7 Generaattorin magnetointijärjestelmä SR 242.2.8 Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmä ST 242.2.9 Generaattorin tiivistysöljyjärjestelmä SU 262.2.10 Turbiinihallinpalontorjuntajärjestelmät 29

3 TURBIINI-GENERAATTOREIDEN VALVONTA 313.1 Kunnon- ja käytönvalvonnan määritelmät 313.2 Käynnin aikaisen valvonnan tavoitteet ja toteutus 313.3 Loviisan turbiini-generaattorijärjestelmien valvonta 32

3.3.1 Käsittelylaajuus 323.3.2 Turbiini-generaattorin laakerimetallin lämpötilamittaukset 323.3.3 Generaattorin hiiliharjakoneiston valvonta 333.3.4 Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmä 333.3.5 Generaattorin tiivistysöljyjärjestelmä 333.3.6 LOl:n turbiini-generaattoreiden värähtelynvalvonta 343.3.7 LO2:n turbiinien värähtelynvalvonta 35

3.4 Turbiini-generaattoreiden värähtelynvalvonta 363.4.1 Johdanto värähtelyihin ja niiden valvontaan 363.4.2 Värähtelyjen teoriaa 373.4.3 Värähtelynvalvonnan instrumentointi 383.4.4 Värähtelysuureet 393.4.5 Värähtelyarvojen analysoinnin eri tilanteet 403.4.6 Analysointimenetelmät 413.4.7 Diagnosoivat järjestelmät 453.4.8 Värähtelynvalvonta eräillä voimalaitoksilla 453.4.9 Värähtelyjen raja-arvot 483.4.10 Loviisan nykyisen värähtelynvalvontalaitteiston arviointi ja muutostarpeet [29] 53

4 LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN SUOJAUKSET 554.1 Suojausten tarkoitus 554.2 Turbiinien suojaukset 554.3 Generaattoreiden suojaukset 56


LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN HUOLTO JA KOESTUKSET 585.1 Turbiinien ennakkohuolto 58

5.1.1 Ennakkohuoltojen tarkoitus 585.1.2 Ennakkohuoltojen suoritustaajuus 585.1.3 Ennakkohuolloissa suoritettavat toimenpiteet ja niiden ohjeistus 585.1.4 Turbiinien endoskooppitarkastukset 61

5.2 Generaattoreiden ennakkohuolto 615.2.1 Yleistä generaattoreiden ennakkohuollosta 615.2.2 Generaattorin kunnonvalvontamittaukset 615.2.3 Generaattoreiden sähkötekniset kunnonvalvontamittaukset 625.2.4 Magnetointilaitteistojen tarkastukset 62

5.3 Turbiini-generaattorin komponenttien koestus 625.3.1 Yleistä koestuksista 625.3.2 Turbiinijärjestelmien komponenttien koestusohjelma 635.3.3 Generaattorijärjestelmien komponenttien koestusohjelma 64

LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTÖN OHJEISTUS 656.1 Käyttöohjeistus 65

6.1.1 Käyttöohjeiden tarkoitus ja sisältö 656.1.2 Normaalien käyttötilanteiden toimenpideohjeet 656.1.3 Epänormaalien tilanteiden toimenpideohjeet 666.1.4 Alas- ja ylösajotilanteiden ohjeistus 666.1.5 LOI :n ja LO2:n ohjeiden erot 66

6.2 Häiriönselvitys- ja hätätilanneohjeet 66

TURBIINI-GENERAATTORIVAURIOT 687.1 Vakavien vauriotapahtumien tarkastelu 687.2 Turbiinien tyypillisiä vaurioita 687.3 Generaattoreiden tyypillisiä vauriotapahtumia 697.4 Vauriotapahtumien vaikutus laitosten ydinturvallisuuteen 697.5 Missiilionnettomuuksien tapahtumataajuudet 70

7.5.1 Perinteinen tapahtumataajuuksien arviointi 707.5.2 Nykyisten käyttökokemusten mukaiset arviot 717.5.3 Koestusten ja tarkastusten vaikutus tapahtumataajuuteen 727.5.4 Yhteenveto tapahtumataajuuksista 72

7.6 Turbiini-generaattoripalot 727.6.1 Palojen esiintymistaajuus 727.6.2 Palavan aineksen jakauma 737.6.3 Palojen sijainti 75

LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖTURVALLISUUDEN ARVIOINTI 768.1 TAirbiini-generaattoreiden käyttöhäiriöt 768.2 Järjestelmäkohtainen arviointi 77

8.2.1 Yleistä järjestelmien käyttöturvallisuuden arvioimisesta 778.2.2 Höyryturbiini SA 788.2.3 Turbiinin laakerointi SB ja generaattorin laakerointi SQ 788.2.4 Voiteluöljyjärjestelmä SC 788.2.5 Säätö- ja suojausöljyjärjestelmä SE 798.2.6 Generaattori SP 798.2.7 Generaattorin magnetointijärjestelmä SR 808.2.8 Vetyjäähdytysjärjestelmä ST 808.2.9 Tiivistysöljyjärjestelmä SU 81


8.3 Turbiinihallin merkitys ydinturvallisuudelle 838.3.1 Tarkastelun laajuus 838.3.2 Turbiinihallin ydinturvallisuuden kannalta merkittävät laitteistot 838.3.3 Muiden rakennusten ja tilojen ydinturvallisuuden kannalta merkittävät laitteistot 858.3.4 Turvallisuudelle tärkeiden kohteiden vahingoittumismahdollisuudet 86

8.4 Turbiini-generaattorionnettomuuksien tapahtumataajuudet 878.4.1 Missiilionnettomuuden taajuus 878.4.2 Tulipalojen tapahtumataajuus 888.4.3 Tulvien tapahtumataaj uudet 89

9 EHDOTUKSIA TURBIINI-GENERAATTORIJÄRJESTELMffiN KÄYTTÖTURVALLISUUDENPARANTAMISEKSI 909.1 Ehdotusten tarkoitus 909.2 Lyhyen tähtäimen parannukset 90

9.2.1 Käyttöohjeistus 909.2.2 Häiriö-ja hätätilanneohjeistus 909.2.3 Koestukset ja niiden ohjeistus 919.2.4 Ohjaajien simulaattorikoulutus 92

9.3 Keskipitkän aikavälin parannukset 929.3.1 Turbiini-generaattoreiden värähtelynvalvontalaitteisto 929.3.2 Voiteluöljyjärjestelmä SC 939.3.3 Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmä ST 939.3.4 Generaattorin tiivistysöljyjärjestelmä SU 94

9.4 Pitkän aikavälin parannukset 959.4.1 Öljyjärjestelmät 959.4.2 Vetyjärjestelmät 959.4.3 Turbiinihallin komponentit 969.4.4 Laitoksen käyttäytymisen arviointi 96

10 YHTEENVETO 9710.1 Turbiini-generaattorijärjestelmien riskit 97

10.1.1 Missiilit 9710.1.2 Tulipalot 97

10.2 Turbiini-generaattorijärjestelmien parannusehdotukset 9810.2.1 Värähtelynvalvontajärjestelmä 9810.2.2 Öljyjärjestelmät 9810.2.3 Vetyjäähdytysjärjestelmä 98

LÄHDELUETTELO 99

LIITE 1 Loviisan modernisointiprojekti LOMO

LIITE 2 Vakavia turbiini-generaattorionnettomuuksia

LIITE 3 Kuvia Loviisan turbiini-generaattoreilta

LIITE 4 Turbiini-generaattoreiden koestukset

LIITE 5 Loviisan turbiini-generaattoreiden käyttöhäinöt vuosilta 1978-1996

LIITE 6 Turbiinimissiilien mahdolliset lentoradat

LIITE 7 Simulaattorikoulutuksen häiriöharjoittelu

LIITE 8 Turbiinin suojausjärjestelmän dynaaminen testi maksimikuormalla

8

STUK-YT0-TR131 SÄTEILYTURVAKESKUS

KÄYTETYT MERKINNÄT

AacFfHKk

mPS, stV

amplitudikiihtyvyysvaimennus(heräte)voimataajuushajontakeskiarvojousivakiomassatapahtumataajuus, todennäköisyyssiirtymäaikanopeus

Kreikkalaiset kirjaintunnuksetA muutos0) (ominais)kulmataajuus

Alaindeksit0 alkuhetki1 missiilien synty, suunta yksi2 missiilien osuminen, suunta kaksi3 turvajärjestelmien vahingoittuminen4 kokonaismax maksimi, suurin mahdollinenp peak, huippuarvok keskipistepp, p-p peak to peak, huipusta huippuun arvorms root-mean-square, tehollinen arvo


KÄYTETYT LYHENTEET

KZ-merkintäjärjestelmän mukaisetjärjestelmien lyhenteetRA tuorehöyryputkistoRB välitulistus, vedenerotusRL syöttövesipiiriRM päälauhdepiiriRR primääripiirin seisontajäähdytys-

järjestelmäRV laitoslisäveden syöttöS A höyryturbiiniSB turbiinin laakerointiSC voiteluöljyjärjestelmäSD lauhduttimet ja ejektoritSE turbiinin säätö ja suojausSG tiivistyshöyryjärjestelmäSP generaattoriSQ generaattorin laakerointiSR generaattorin magnetointiSS generaattorin staattorin vesi-

jäähdytysST vetyjäahdytysjärjestelmäSU generaattorin tiivistysöljy-

järjestelmäTP matalapainetyppijärjestelmäUH kemikaalien syöttöjärjestelmäUJ palovesijärjestelmäVC merivesipiiriVF sivumerivesipiiriVG turbiinin välijäähdytyspiiri

Muut lyhenteetABB Asea Brown BoveriASTM the American Society for Testing

and MaterialsET pyörrevirtatarkastusFSAR Final Safety Analysis Report,

ydinvoimalaitoksen lopullinenturvallisuusseloste

ISO International Organization forStandardization, kansainvälinenstandardi-soimisliitto

IVO Imatran Voima OyKOS turbiinin väliottojen sulkuventtiilitKP korkeapaineLab Imatran Voima Oy:n laboratoriotLOI Loviisan ydinvoimalaitoksen

yksikkö yksiLO2 Loviisan ydinvoimalaitoksen

yksikkö kaksiMGT magneetti) auhetarkastusMT mittatarkastusPSK Prosessiteollisuuden

Standardoimiskeskus r.y.PT väriainetarkastusPWR pressurized-water reactor,

painevesireaktoriSFS Suomen StandardisoimisliittoSMT silmämääräinen tarkastusSTUK SäteilyturvakeskusUT ultraäänitarkastusVDI Verein Deutscher Ingenieure

10

STUK-YTO-TR 131 SÄTEILYTURVAKESKUS

1 JOHDANTO

1.1 Työn tausta

Ydinvoimalaitosten turbiini-generaattoreita onyleicesti pidetty konventionaalisena voimalai-tosprosessin osana, joilla ei ole merkitystäydinturvallisuuteen. Turbiini-generaattorit eivätole ydinturvallisuusluokiteltuja järjestelmiä ei-vätkä ne siten kuulu viranomaisvalvonnan pii-riin turvallisuusluokiteltujen järjestelmien ta-voin. Turbiini-generaattoreilla ja niihin välittö-mästi yhteydessä olevilla järjestelmillä on kui-tenkin keskeinen merkitys ydinvoimalaitoksenprosessissa. Tämän ovat osoittaneet myös lu-kuisat käyttötapahtumat eri puolilta maailmaa.Viime vuosina turbiini-generaattoreiden häiriö-tilanteiden merkitys onkin herättänyt kasvavaakiinnostusta.

Ydinvoimalaitosten käyttökokemuksista on voi-tu päätellä turbiinihallin laitteistojen vauriotaa-juuden olevan moninverroin alun perin arvioi-tua suurempi Turbiinihallin tapahtumien ontodettu vaikuttavan usein olennaisesti kokolaitoksen toimintaan ja myös ydinturvallisuu-teen. Toisaalta on myös huomattu turbiinihallinpaloturvallisuuden merkitys, sillä turbiinihallion todennäköisin vakavan tulipalon syttymis-paikka. Laitosten häiriöttömän ja turvallisentoiminnan takaamiseksi turbiini-generaattorei-den ja niiden apujärjestelmien onkin oltavatarkan käytön- ja kunnonvalvonnan alaisena.

1.2 Työn tavoitteet ja rajaus

Diplomityössä on otettu tarkasteluun ImatranVoima Oy:n Loviisan ydinvoimalaitos. Työntavoitteena on laitoksen turbiini-generaattorei-den turvallisuusriskien sekä laitteistojen, niidenkäytön ja valvonnan parannusmahdollisuuksien

selvittäminen. Parannusmahdollisuuksien tar-koituksena on vähentää turvallisuusriskejä lait-teistojen luotettavuutta ja käytettävyyttä paran-tamalla sekä minimoimalla järjestelmien viko-jen seurauksia Tarkoituksena ei ole tehdävalmiita suunnitelmia parannusten läpiviemi-seksi vaan lähinnä herättää keskustelua siitä,miten järjestelmiä voitaisiin parantaa niistäaiheutuvien riskien minimoimiseksi.

Diplomityön tekohetkellä on aloitettu Loviisanlaitoksen modernisointi, jonka tarkoituksena onnostaa laitoksen tehoa ensin turbiini-generaat-toreiden modernisoinnin avulla 103 prosenttiinnimellisestä tehostaja myöhemmässä vaiheessasekä primääri- että sekundääripiirin muutostenavulla 109 prosenttiin nimellisestä tehosta. Te-honkorotusten läpiviemiseksi voimayhtiön tu-lee saada Kauppa- ja Teollisuusministeriöltäkäyttölupa korotetulle teholle ja tehtäville lai-tosmuutoksille. Ministeriö pyytää ennen luvanmyöntämistä Säteilyturvakeskukselta (STUK)lausunnon. Lausunnon antamiseksi STUK:ssaon aloitettu laitoksen laaja arviointityö.

Tässä työssä kuvatut laitteet ja niiden prosessi-arvot edustavat tilannetta ennen tehonkorotusta.Tehonkorotusten vaikutusta turbiini-generaatto-reihin ja niiden käyttöturvallisuuteen on arvioi-tu liitteessä 1.

1.3 Työn sisältö

Työssä tutustutaan aluksi Loviisan käyttöturval-lisuuden kannalta oleellisimpien turbiini-gene-raattorijärjestelmien sijoitteluun, toimintaan,valvontaan sekä käytön ohjeistukseen. Näinsaadaan se pohjatieto, jonka avulla voidaananalysoida järjestelmistä aiheutuvia riskejä ver-

11


rattaessa Loviisan laitosta muihin ydinvoima- perusteella määritellään käyttöturvallisuudenlaitoksiin. Ydinvoimalaitosten käytön- ja kun- kannalta merkittävimmät turbiini-generaattori-non valvontaan kuuluvaa värähtelyn valvontaa järjestelmien osat. Tarkoituksena on myös mää-tarkastellaan muita valvontamenetelmiä laa- ritellä laitoksen komponentit, joilla on selväjemmin Loviisan värähtelynvalvontajärjestel- vaikutus ydinturvallisuuteen ja jotka voivatmään suunniteltujen muutosten takia. vahingoittua turbiini-generaattorivaurioiden

johdosta. Tärkeimpien tapahtumien esiintymis-Tämän jälkeen tutkitaan tapahtuneita vakavia taajuudet arvioidaan saatavilla olevan kirjalli-turbiini-generaattorivaurioita. Onnettomuusta- suuden ja Loviisan käyttökokemusten perus-pahtumien ja Loviisan omien käyttöhäiriöiden teella.

12


2 LAITOSKUVAUS

2.1 Laitoksen yleiskuvaus

Loviisan ydinvoimalaitos sijaitsee Imatran Voi-ma Oy:n omistamalla Hästholmenin saarellanoin 12 km:n päässä Loviisan kaupungin kes-kustasta. Voimalaitos on painevesireaktorilaitos,josta käytetään yleisesti lyhennettä PWR(pressurized-water reactor). Painevesireaktoris-sa polttoaineena käytettävää väkevöityä uraaniajäähdytetään paineistetulla vedellä, joka kiertääprimääripiirissä pääkiertopumpun pumppaama-na (kuva 1). Reaktorissa lämmennyt primääri-vesi jäähdytetään höyrystimissä, joissa primää-ripiirin lämpö siirtyy lämmönsiirrinpinnan läpisekundäärikierron syöttö veteen. [1]

Höyrystimissä primääripiiristä siirtynyt lämpöhöyrystää sekundääripiirin veden, joka on pri-määripuolen jäähdytettä alemmassa paineessa.Syntynyt höyry johdetaan turbiineihin, joissa sepaisuessaan luovuttaa termistä energiaansa tur-biinin liike-energiaksi. Turbiini pyörittää edel-leen generaattoria, jonka avulla liike-energiamuutetaan sähköenergiaksi. Turbiinissa höyrynpaine ja lämpötila alenevat ja kosteuspitoisuuskasvaa. Sieltä poistuva höyry johdetaan lauh-duttimeen, jossa se lauhtuu vedeksi. Vesi pum-pataan edelleen matalapaine-esilämmittimien,syöttövesisäiliön ja korkeapaine-esilämmittimi-en kautta uudelleen höyrystimiin. [3]

puhallus- ja varo venttiilit paineistin

tuorehöyry

kp-turbiini

| välitodistus

mp- turbiinitgeneraattori

prim, veden puhdistus

M korkeapaine-esil. I lauhteenpuhdistui

matalapaine esil.

syöttövesisäihöt

syöttövesipumput

meriveden aakoilutila

Kuva 1. Loviisan ydinvoimalaitoksen pääkiertokaavio. [2]

13


Loviisan ydinvoimalaitos koostuu kahdesta lai-tosyksiköstä, jotka ovat keskenään lähes ident-tiset. Laitosyksikköjen L01:n ja L02:n reakto-rit on sijoitettu erillisiin reaktorirakennuksiin,jotka sijaitsevat yksiköille yhteisen turbiinira-kennuksen ja erillisten apurakennuksien välissä(kuva 2). Turbiinirakennuksen yhteyteen onrakennettu valvomorakennus, jossa sijaitsevatyksiköiden päävalvomot laitteineen, sekä tilatyksikköjen sähkö- ja automaatiolaitteille. Tur-biinirakennus on teräsrunkoinen; kaikki muutrakennukset ovat teräsbetonia. [3]

Turbiinihallin ja kytkinkentän väliin, noin 50metrin päähän turbiinihallin seinästä, on sijoi-tettu dieselrakennus. Dieselrakennuksessa ole-vien dieselmoottorien pyörittämien generaatto-reiden avulla laitoksen tärkeimpien toimintojensähkönsyöttö pystytään turvaamaan tilanteissa,joissa päägeneraattoreiden sähköntuotanto onestynyt ja yhteys ulkoiseen verkkoon on mene-tetty. Turbiinihallin etelän puoleisessa päässäsijaitsee LOl:n merivesipumppaamo ja molem-pien yksiköiden yhteinen täyssuolanpoistolai-tos. LO2:n merivesipumppaamo on erillisessärakennuksessa turbiinihallin pohjoispuolella.[1]

Turbiinit on sijoitettu turbiinihalliin radiaalises-ti reaktorirakennuksesta poispäin (kuva 3). Näinon pyritty estämään koneiston rikkoutuessasuurella nopeudella lentävien turbiinin osien,missiilien, osuminen reaktorirakennukseen. [1]

2.2 Tbrbiini-generaattori-järjestelmät

2.2.1 Alustus järjestelmien tarkasteluun

Loviisan ydinvoimalaitoksen yhden reaktorinturbiinilaitos muodostuu kahdesta keskenään sa-manlaisesta turbiini-generaattoriyksiköstä, jotkaon suunniteltu toimimaan yhtäaikaisesti rinnan.Turbiini-generaattoriyksikkö koostuu turbiinista,generaattorista, vedenerotin-välitulistimesta sekäsäätö- ja apujärjestelmistä. Turbiini-generaattori-yksikkö on kiinnitetty turbiinihallin päähoitota-solla olevaan teräsbetonikehikkoon, joka ontuettu teräsbetonipilarein peruskalliossa kiinni-olevaan 1,5 m paksuiseen betonilaattaan. [3]

Turbiini-generaattorijärjestelmä kaikkine apu-järjestelmineen on niin laaja kokonaisuus etteikaikkien järjestelmien rakennetta ja toimintaavoida käydä läpi tässä esityksessä kuin käsitel-

5

9 . : !10 >

1318

13 14

1516

15

17

1 400 kV.n kytkinkenttä2 dieselgeneraattorien rakennus3 muuntajat4 laitoslisävesisäiliöt5 merivesipumppaamo6 palovesipumppaamo7 turbiinihalli8 täyssuolanpoistolaitos9 konttorirakennus10 varahätäsyöttövesipumppaamo

ja puhtaan lauhteen säiliöalue11 laboratoriorakennus12 katettu säiliöalue13 reaktorirakennus14 huoltorakennus15 apurakennus16 sosiaalirakennus17 käytetyn polttoaineen varasto18 varahätävesisäiliö

Kuva 2. Loviisan ydinvoimalaitoksen laitosalue. [3]

14


tävän aiheen ja yleensäkin turbiini-generaatto-reiden toiminnan kannalta oleellisimpien järjes-telmien osalta. Järjestelmien kuvaamisessa onkäytetty apuna järjestelmien yleiskuvauksia,käyttöohjeita, putkistoja instrumentointikaavi-oita sekä lopullista turvallisuusselostetta(FSAR).

2.2.2 Höyryturbiini SÄ

Turbiini-generaattoriyksikön turbiini koostuu ak-tioperiaatteella toimivasta yksijuoksuisesta kor-keapaineosasta SA10 ja kahdesta kaksijuok-suisesta matalapaineosasta SA20 ja SA30. Tur-biini on varustettu säätämättömillä väliotoillasyöttöveden esilämmitystä varten sekä kaksivai-heisella välitulistuksella. Höyryn vedenerotus javälitulistus tapahtuvat turbiinin korkea- ja mata-lapaineosien välillä. Turbiini pyörittää samallaakselilla olevaa nimellisteholtaan 245 MVA:ngeneraattoria pyörimisnopeudella 3000 l/min.[1]

Taulukko I. Loviisan turbiinien tekniset tiedot. [1]

valmistaja

tyyppi

pyörimisnopeus

akseliteho

korkeapaineosan teho

matalapaineosien kokonaisteho

tuorehöyryn paine

tuorehöyryn lämpötila

tuorehöyryn virtaus turbiiniin

poistohöyryn paine

poistohöyryn lämpötila

poistohöyryn virtaus turbiinista

väliottojen virtaus

Harkovinturbiinitehdas

K-220-44-2

3000 1/min

235 MW

105 MW

130 MW

43 bar

252 °C

350 kg/s

0,025 bar

21 °C

200 kg/s

150 kg/s

Kuva 3. Turbiini-generaattoreiden sijoitus turbiinihallissa.

15


Höyrystimiltä turbiinille tuleva tuorehöyry kul-kee neljän rinnakkaisen pikasulkuja säätö-venttiilin lävitse ennen sen johtamista noin 38baarin paineessa turbiinin korkeapaineosan suu-tinvyöhykkeelle (kuva 4). Suutinvyöhykkeenjälkeen olevasta säätökammiosta höyry kulkeeviiden paine vyöhykkeen läpi. Kukin vyöhykemuodostuu turbiinin kuoressa kiinni olevastajohtosiivistöstä ja akselilla kiinni olevastajuoksusiivistöstä. Akseli ja juoksusiivistö muo-dostavat yhdessä turbiinin roottorin. Siivistöjenohi tapahtuvien vuotohäviöiden minimoimisek-si on johtosiivistöjen tiiviys akseliin nähden jajuoksusiivistöjen tiiviys kuoreen nähden toteu-tettu labyrinttitiivistyksellä. [3]

Muista paitsi kolmannesta painevyöhykkeestäon väliotto esilämmitysjärjestelmiin. Väliotto-jen avulla poistetaan höyrystä myös pisaroitu-nutta vettä eroosiovaurioiden ehkäisemiseksi.Kolmannesta vyöhykkeestä vesi ohjataan poisporauksien avulla. [3]

Korkeapaineosan jälkeen suurin osa kosteasta2,9 baarin paineessa ja 132 °C lämpötilassaolevasta höyrystä johdetaan kahteen rinnakkai-seen välitulistinlinjaan. Kumpikin linja käsittääsuurnopeuskosteudenerottimen, vedenerotti-men, kaksi välitulistinvaihetta sekä pikasulku-läpän. Suurnopeusvedenerottimien ja tulistimi-en vedenerotusosien avulla voidaan vähentääkosteuden aiheuttamaa eroosiota tulistimissa jamatalapaineturbiineissa. Kaksivaiheisessa väli-tulistimessa lämmitetään kuivattua höyryä en-sin korkeapaineturbiinin toisen välioton höyryl-lä ja toisessa vaiheessa tuorehöyryllä. Tulistuk-sen avulla parantuu höyryprosessin kokonais-hyöty suhde merkittävästi. [1]

Välitulistuksen jälkeen tulistettu höyry johde-taan 2,6 baarin paineessa ja 241 °C lämpötilassarinnankytkettyihin kaksijuoksuisiin matalapai-neturbiineihin (kuva 5). Näissä tulistettu höyrypaisuu akselin molempiin suuntiin viiden pai-nevyöhykkeen läpi. Matalapaineturbiineilta läh-

Kuva 4. Turbiinin korkeapainepesä. [1]

16


tee väliottoja matalapaine-esilämmittimille. Vä-liotot on toteutettu siten, että turbiinin akseliinkohdistuvat aksiaalivoimat on saatu minimoi-tua. Kolmansien vyöhykkeiden väliotoilla ero-tetaan myös pisaroitunutta vettä. Neljänsissä javiidensissä vyöhykkeissä on veden erottami-seksi erilliset kanavat, joita pitkin vesi voidaanjohtaa suoraan lauhduttimelle, jonne myös ma-talapaineosalta poistuva höyry kulkeutuu. [3]

Turbiinin pesien ja akselin väliset läpiviennit onvarustettu labyrintti- ja kampatiivistein, joihinsyötetään tiivistyshöyryä tiivisty shöyryjärjes-telmästä SG. Näin voidaan estää paisunta-prosessin höyryn vuotaminen turbiinista ulosturbiinihalliin ja ilman vuotaminen alipaineessaolevaan turbiinin matalapaineosaan ja lauhdut-timeen. [3]

2.2.3 Turbiinin laakerointi SB jageneraattorin laakerointi SQ

Turbiini-generaattorin pyörivä roottori koostuukytkimillä yhdistetyistä korkeapaineosan, kah-den matalapaineosan ja generaattorin akseleista(kuva 6). Jokainen akselinosa on päistään tuetturadiaalilaakerilla. Lisäksi turbiinin etumaiseenlaakeriin on yhdistetty aksiaalilaakerointi jageneraattorin hiiliharjakoneiston jälkeen on si-joitettu pieni tukilaakeri. Matalapaineturbiinienlaakerien kannatusrungot on kiinnitetty matala-paineturbiinien ulkorunkoihin, joten ne liikku-vat runkojen lämpölaajenemisen mukana. Ge-neraattorin laakerin ja korkeapaineturbiinin ge-neraattorin puoleisen pään laakerin kannatus-rungot on kiinnitetty perustukseen. Korkeapai-neturbiinin toisen pään laakerin kannatusrunkoon kiinni turbiinin säätöpään koneistossa. [3]

Kuva 5. Turbiinin matalapainepesä. [1]

17

SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YTOTR 131

Kuva 6. Turbiinin ja generaattorin laakerointi. [3]

18


Kaikki radiaalilaakerit ovat rakenteeltaan sa-manlaisia paineöljyvoideltuja valkometalliliu-kulaakereita, joiden laakerihalkaisijat vaihtele-vat 300-480 mm:n välillä. Laakerien voiteluöl-jynsyöttö tulee laakeriöljyjakotukista maksimis-saan 1,72 baarin paineella 40 °C lämpötilassa.Tuleva öljy viedään porauksien kautta laakerinkiinnitysrenkaan sisäpinnan ympyräuraan. Siitäöljy ohjautuu laakerikuorien urien sekä yläpuo-likkaan syöttöreiän kautta laakerien liukupin-nan valkometallin ja akselin väliin. Valkometal-li on muotoiltu siten, että pyörivä akseli pakot-taa öljyn tasaiseksi kalvoksi laakeripinnoille.[3]

Turbiini-generaattorin ainoa aksiaalilaakeri onsijoitettu turbiinin korkeapaineosan säätöpäänradiaalilaakerin yhteyteen. Radiaalilaakerinpuolikkaiden molemmilla sivuilla on rengaske-hät, joihin on kiinnitetty joustavasti neljä val-kometallipinnoitettua painetyynyä. Painetyynytasettuvat 0,5 mm: n välyksin radiaalipinnanmolemmin puolin olevien akselin painerenkai-den väliin. Voiteluöljy ohjautuu radiaalilaakeriaympäröivästä öljynsyöttöurasta porauksienkautta sivuille painetyynyjen väliin ja edelleenakselin painerenkaiden ja -tyynyjen valkome-tallipintojen väliin ylläpitäen voitelevaa öljy-kalvoa. [3]

Käynnistys- ja pysäytystilanteissa alhaisellakierrosnopeudella laakereihin ei enää muodosturiittävää voiteluöljykalvoa. Tätä varten on laa-kereihin kytketty nostoöljyjärjestelmä, jokasyöttää laakerien alapuolikkaiden porauksienkautta korkeapaineista öljyä akselin alapuolenlaakeripinnoille. Nostoöljyjärjestelmän pumppukehittää noin 60 baarin paineen, joka alenne-taan laakerikohtaisilla säätöventtiileillä siten,että laakerille menevä öljy nostaa akselia 0,01-0,04 mm ja muodostaa laakeripinnalle täydelli-sen öljykalvon yhdessä voiteluöljyjärjestel-mästä tulevan öljyn kanssa. [3]

2.2.4 Voiteluöljyjärjestelmä SC

Voiteluöljyjärjestelmä SC toimittaa öljyä turbii-nin ja generaattorin laakereille, nostoöljyjär-jestelmälle, paaksille eli turbiini-generaattorin

akselin pyörityslaitteelle, turbiinin säätö-öljy-järjestelmälle SE ja generaattorin tiivistysöljy-järjestelmälle SU. Voiteluöljyjärjestelmä koos-tuu pääöljysäiliöstä, yläöljysäiliöistä, öljynjääh-dyttimistä sekä voiteluöljypumpuista (kuva 7).[3]

Voiteluöljyä varastoidaan turbiinihallissa +6,2-tasolla olevassa 56 m3:n pääöljysäiliössäSC10B01, josta öljyä pumpataan kahdellarinnakkaisella keskipakopumpulla lämmön-siirtimien kautta kahteen rinnan olevaan yläöl-jysäiliöön SC21B01 ja SC22B01, joita nimite-tään myös gravitaatiotankeiksi. Öljypumpuistaja lämmönsiirtimistä vain toinen on kerrallaankäytössä. Öljypumput on kytketty varmennet-tuun sähkönsyöttöjärjestelmään. Lämmönsiirti-met ovat merivesipiirin vettä jäähdytteenä käyt-täviä levylämmönsiirtimiä, joiden avulla öljynlämpötila lasketaan noin 40 °C:seen. [3]

Kummankin yläöljysäiliöiden tilavuus on 8,5m3 ja ne sijaitsevat korkeudella +20,20 turbiini-hallin seinällä. Öljypumppu pumppaa öljyäsäiliöihin vakiomassavirralla. Säiliöiltä eri jär-jestelmien kulutus on pienempi kuin öljypum-pun tuotto. Siksi yläöljysäiliöissä on ylivuoto-putket, joiden kautta liika öljy johdetaan takai-sin pääöljysäiliöön. Järjestelyn avulla ylä-öljysäiliöiden pinnankorkeus pysyy jatkuvastimaksimissaan. [3]

Yläöljysäiliöt on mitoitettu siten, että pääöljy-säiliöltä tulevan öljynsyötön katketessa turbii-ni-generaattorin laakerien voitelu on turvattuturbiinin pysähtymiseen kuluvan ajan. Osaltaanöljyn riittävyyteen vaikuttavat erikoisrei'itetytsyöttöputket, joita pitkin öljy valuu alas laake-reille. Putkien säiliössä oleva osuus on rei'itettysitä harvempaan, mitä lähemmäs säiliön pohjaatullaan. Näin öljyä virtaa säiliöstä putkeenpienemmällä virtaamalla pinnankorkeuden lä-hestyessä säiliön pohjaa. Syöttöputkilta öljyvirtaa laakeriöljytukille, josta öljyä johdetaanlaakereille ja pyörityslaitteelle eli paaksille.Laakereilta poistuva öljy ohjautuu laakerienalapuolella olevien öljynkeruualtaiden kauttapaluuöljytukkiin ja sitä pitkin takaisin pääöljy-säiliöön. [3]

19

K)O

3

5'

s;t

Kocituslinji SC TUEPIININ VOITELUÖLJYJÄRJESTELMÄ

SC38B01025 tr?

L2J2 m ona 1,72 barlaakereilla

Akselinpyöritys-

laite(paaksi)

SC34N» D01 N»

SB31

.Yläöljysäiliöt20,20 tasolla llmauslinja

pääoljy säiliöön

SE30 | SE10D01 \ D01

Laak. poistuvanöljyn lämpötila !

<65tlYlivuoto- ja tyhjennyslinjaI Nostoöljy pumput

Voiteluoljy pumputSC11D01, SC12D01

öljyn lam- /it.Pötila40°C u

Pääöljysailiö620 tasolla

n. 5,5 bar, 83 kg/s

• iSC00B01

Vuotoöljynkeräilysäiliöön

Öljy separaattorilleSC10N02

00

oo

Gon

onHC


Turbiinien voiteluöljyt ovat turbiinihallin mer-kittävin palokuorma, Yläöljysäiliöiden sisältä-mä öljy vapauttaa palaessaan energiaa arvioltayli 600 GJ ja koko pääöljysäiliön öljymääränpalaessa vapautuu lämpöenergiaa yli 2 TJ.Tämän vuoksi turbiinihalliin on asennettu muunmuassa öljyjärjestelmien vesikohdesuojaus sekäaluesprinklaukset öljyn oletetuille valuma-alu-eille.

2.2.5 Turbiinin säätö- ja suojausöljy-järjestelmä SE ja turbiinin säätö

Säätö- ja suojausöljyjärjestelmän tarkoituksenaon syöttää toimiöljyä hydraulisesti toimivilleturbiinin säätö- ja pikasulkuventtiileille sekävälitulistimen läppäventtiileille ja ohjata niidentoimintaa. Lisäksi järjestelmä syöttää öljyägeneraattorin tiivistysöljyjärjestelmään SU. SE-öljy saadaan turbiinin voiteluöljyjärjestelmänyläöljysäiliöiltä (kuva 8). [3]

Turbiinin pyöriessä nimellisnopeudellaan sää-tö- ja suojausöljyn syötöstä huolehtii turbiininakselilla oleva säätö-öljypumppu. Ylös- ja alas-ajon aikana öljyn syötöstä vastaa sähkömootto-rilla toimiva käynnistysöljypumppu. Pumppu-jen jälkeen öljyvirta jakautuu säätöjärjestel-mään kuuluvien laitteiden toimiöljyksi ja oh-jausöljyksi sekä suojausjärjestelmän öljynsyö-töksi. [3]

Turbiinista saatavaa tehoa säädetään tehonsääti-mellä, joka ohjaa turbiinin säätöventtiilien asen-nonsäädintä. Asennonsäädin ohjaa normaalitoi-mintatilanteessa kahta sähköhydraulista muun-ninta, joiden avulla säädetään säätöventtiilinohjausöljyn painetta. Ohjausöljyn paine puoles-taan säätää säätöventtiilien pääservojen ohjaus-luisteja, jotka ohjaavat toimiöljyllä venttiilienpääservoja ja siten venttiilien asentoa. [3]

Turbiinia käynnistettäessä, synkronoitaessa, mi-nimiteholle ajettaessa ja pysäytettäessä sekäajettaessa turbiinia vakiokierrosnopeudella käy-tetään turbiinitehon säätimen asemesta sähköis-tä kierroslukusäätäjää, joka säätää puolestaanturbiinin säätöventtiilien asennonsäädintä. Säh-köinen kierroslukusäätäjä muodostuu kaksika-navaisesta digitaalisesta kierrosluvun mittalait-

teistosta, kierrosluvun asetusarvon asetuslait-teistosta sekä PID-P-tyyppisestä kierrosluku-säätäjästä. [4]

Turbiineja voidaan säätää myös hydraulisellapyörimisnopeuden säätäjällä, joka toimii rinnanturbiinin säätöventtiilien asennonsäädintenkanssa. Normaalikäytössä hydraulinen pyöri-misnopeudensäädin on säädetty toimimaan vas-ta turbiinin pyörimisnopeuden ylittäessä 3060l/min, joten se ei osallistu normaaliin nopeu-densäätöön, vaan toimii eräänlaisena säätöjär-jestelmän ylikierros- eli ryntösuojana. Hydrau-linen pyörimisnopeuden säätö voidaan säätäätoimimaan myös normaaleilla turbiinin pyörin-tänopeuksilla, jolloin turbiinia voidaan ohjatavaikkei turbiinintehonsäädin tai sähköinen kier-roslukusäätäjä ja sitä kautta sähköhydraulisetmuuntimet olisikaan käytössä. [4]

2.2.6 Generaattori SP

Loviisan voimalaitosyksikön tuottama sähkö-energia kehitetään kahdella turbiinien pyörittä-mällä generaattorilla (kuva 9). Generaattoritovat umpinapaisia kolmivaiheisia tahtigeneraat-toreita, jotka on kytketty suoraan turbiinin kans-sa samalle akselille. Generaattoreissa on kaksipääosaa: pyörivä roottori ja sitä ympäröiväpaikallaan pysyvä staattori. Turbiinin pyörittä-män roottorin tarkoituksena on luoda magne-tointinsa avulla pyörivä magneettikenttä, jokaindusoi staattorikäämityksiin sähköverkkoonsyötettävän vaihtojännitteen. [3]

Roottorin runko on valmistettu yhdestä tyhjö-valetusta teräskappaleesta takomalla. Runkoonon jyrsitty urat magnetointikäämitykselle, jokaon kiristetty paikoilleen urakiilojen avulla. Kää-mitys on suunniteltu siten, että roottorissa onvain kaksi napaa. Käämitys on tehty hopeaseos-teisesta lattakuparista, johon on jyrsitty uratjäähdytysvedyn kierrätystä varten. Roottorinpäissä roottoriurien ulkopuolella olevat kääminpäät on tuettu keskipakovoimaa vastaan auste-niittisesta teräksestä valmistetuilla sideren-kailla, joiden lujuus on hyvin suuri. Magnetoin-tivirta johdetaan roottorin käämitykselle gene-raattorin akselilla olevien liukurenkaiden janiitä koskettavien hiiliharjojen välityksellä. [1]

21

roto

I

SE TUMFIININ SAATÖ-JA SUO JAUSÖLJYJÄRJESTELMÄ

• Pyörimisnopeuden mittauspaine• Säätöpaine ( ohjausöljy )• Öljyn syöttö ( toimiöljy• Suojauspainc ( pikasulkupaine )

•Takaisinkylkentäpaine ;}' Virityspaine , Ohjausöljy | J~'

J J " " Öljynpurkausreitti

Palo-tventtiili fSE10S07

SCioBOI

SClaakereille

SB

Takaisinkyl- f-kcntipsinc

Hydraulinenpyörimisnopeudensäädin

Höyry turpiiniinSA10

Säätövcntiiilicnpääservo

Sähköhydraulisetmuuntimet 2 kpl

Pikasulku-kelat2 knl

RB-läppä-venttiileiden

j servot 2 kplsuojaja koes-tusluisti

Pikasulku-vcntttileiden !servot 4 kpl i

SE1ID01Käynnistysöljy-pumppu

SE10DO)

Säätö-öljypumppu

Pikasulku-ventttilcidcnväliohjaus-luistit

Isiao3DOI

Impclleri

3a

00

aC/2

C/3HG

STUK-YT0-TR131 SÄTEILYTURVAKES KUS

Staattorin runko on valmistettu hitsaamalla.Jäähdytysvedyn ulosvuotamisen estämiseksirunko on kaasutiivis. Se on mitoitettu ja koes-tettu kestämään koneen sisällä mahdollisestitapahtuva vetyräjähdys. [1]

Staattorin levysydämen tarkoituksena on muo-dostaa kulkutie roottorin aikaansaamalle mag-neettivuolle. Levysydän on ladottu ohuista, 0,5mm:n paksuista dynamolevyistä, jotka on eris-tetty toisistaan ja muotoiltu siten, että magneet-tivuo saadaan kulkemaan halutulla tavalla. Le-vy sydämeen on jätetty sopivin välein kapeitarakoja jäähdyttävän vedyn kierron ja jäähdytyk-sen parantamiseksi. Levysydän on kiinnitettystaattorin kuoreen joustavalla liitoksella mag-neettivuon aiheuttamien värähtelyjen siirtymi-sen estämiseksi. [3]

Staattorikäämitys on sijoitettu levysydämen si-säpinnalle tehtyihin uriin ja tuettu urakiilojenavulla. Kolmivaiheinen käämitys on kaksiker-roksinen ja se on toisesta päästään kaksoistähti-kytketty. Yhdessä levysydämen urassa olevaakäämityksen sivua nimitetään staattorisauvaksi.Staattorisauvoja on yhteensä 120 kappaletta.Kussakin urassa on kaksi päällekkäistä sauvaa

Taulukko II. Loviisan generaattoreiden teknisettiedot. [J]valmistaja

tyyppipyörimisnopeusnapaparilukutaajuusnapajännitenimellisvirtanäennäisteho (cosj = 0,9)pätöteho (cosj = 0,9)loisteho (cosj = 0,9)hyötysuhde (cosj = 0,9)

Elektrosila,LeningradTBB-220-2A3000 1/min150 Hz15,75 kV8960 A245 MVA220 MW108MVAr98,7 %

käämityksen kaksikerroksisuuden takia. Yksistaattorisauva muodostuu useista toisistaan eris-tetyistä osajohtimista. Muutamat osajohtimetovat onttoja. Niissä virtaa staattorin vesijäähdy-tysjärjestelmän SS staattoria jäähdyttävä vesi.[3]

Staattorikäämin jäähdytysjärjestelmällä jäähdy-tetään myös staattorin sähköläpivientejä. Jääh-dytysjärjestelmän korkeiden puhtausvaatimus-ten takia järjestelmän putkisto on valmistetturuostumattomasta teräksestä. Kaikki järjestel-

Kuva 9. Loviisan generaattori. [3]

23


män laitteet on tehty korroosiota kestävistämateriaaleista. Jäähdytysveden paine on pie-nempi kuin generaattorin roottoria jäähdyttävänvedyn paine, jotta mahdollisissa vuodoissa vesiei pääse generaattorin sisälle. [3]

Generaattorin akselin päiden välille magneetti-kentän epäsymmetriasta ja yliaalloista muodos-tuva akselijännite voisi aiheuttaa laakerivauri-oita sähkövirran kulkiessa laakerien liukupinto-jen kautta. Sähkövirran syntymisen estämiseksion generaattorin magnetointilaitteen kummalla-kin puolella olevat laakerit eristetty maahannähden. Myös kaikki turbiini-generaattoriin me-nevät putket on eristetty laippaliitoksissa jakiinnityspulteissa olevien eristeiden avulla. Ge-neraattorin tiivistyslaakerit on eristetty gene-raattorin rungosta siten, että laakerin ja rungonvälissä on eristekerros ja laakerien kiinnitys-pulteissa on eristehylsyt. Eristystä voivat huo-nontaa esimerkiksi mekaaniset vauriot eristeis-sä, voiteluöljyn epäpuhtaudet, kosteus ja eris-tyksen virheellinen asennus. [5]

2.2.7 Generaattorinmagnetointijärjestelmä SR

Generaattorin magnetointijärjestelmän tarkoi-tuksena on tuottaa säädettävää tasasähköä gene-raattorin roottorin magnetoimiseksi (kuva 10).Magnetoinnin jäähdytysjärjestelmän tarkoituk-sena on huolehtia magnetointilaitteistojen jääh-dytyksestä. [3]

Roottorin magnetointivirran muutoksilla voi-daan säätää generaattorin syöttämän loistehonmäärää, pätötehon määräytyessä turbiinin anta-masta tehosta. Jotta verkossa voitaisiin pitääyllä loistehotasapainoa ja siten vakiojännitettä,on magnetointijärjestelmän oltava tehokkaastisäädettävä. Sähköverkon pätötehotasapainollaja turbiini-generaattorin pyörimisnopeudella onvastaava yhteys. [6]

Generaattorin magnetointi hoidetaan normaa-listi generaattorikohtaisella tyristorimagnetoin-tijärjestelmällä. Generaattorin navoilta saatumagnetointimuuntajan kautta syötettävä vaihto-sähkö muutetaan kahdessa rinnakkaisessa tyris-torisillassa, perusmagnetointisillassa ja sysäys-magnetointisillassa tasasähköksi. Normaalite-

hoajossa tuotetaan magnetointivirta perusmag-netointisillan avulla, mutta loistehontarpeenäkillisesti kohotessa esimerkiksi sähköverkonhäiriötilanteissa osallistuu myös sysäysmagne-tointisilta magnetointivirran nopeaan suurenta-miseen. Normaalisti magnetointia ohjataan sää-timellä, joka pyrkii pitämään generaattorinulostulojännitteen sille annetussa asetusarvossalisäten tai vähentäen magnetointivirtaa. [3]

Tyristorisiltojen tyristorit kestävät huonosti kor-keita lämpötiloja. Koska sillat kuitenkin läm-penevät käytössä melkoisesti, jäähdytetään niitävesijäähdytysjärjestelmällä. Järjestelmä koos-tuu kahdesta pumpusta, kahdesta ioninvaihto-suodattimesta, lämmönsiirtimestä ja paisunta-säiliöstä. Pumpuista vain toinen on toiminnassatoisen ollessa varalla. [3]

Tyristorimagnetointijärjestelmän ollessa poistoiminnasta huolehtii roottorin magnetoinnistavaramagnetointikone SR00, joka on yhteinenkaikille LOl:n ja LO2:n generaattoreille. Ko-neen vaihtosähkömoottori pyörittää tasasähkö-generaattoria, jolla tuotetaan magnetoinnin tar-vitsema virta. Vaihtosähkömoottori saa sähkön-syöttönsä 6 kV: n omakäyttökiskosta. [3]

2.2.8 Generaattorinvetyjäähdytysjärjestelmä ST

Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmän STtehtävänä on jäähdyttää roottoria ja staattorinlevypakettia generaattorin sisällä kiertävän pai-neellisen vetykaasun avulla, sekä siirtää vetyynsitoutunut lämpö merivesijäähdytteisiin läm-mönsiirtimiin (kuva 11). Järjestelmän generaat-torin ulkopuolisella osuudella huolehditaan ve-dyn käynninaikaisesta kuivaamisesta, lisäyk-sestä ja vaihdosta sekä seisokkitilanteessa ve-dyn poistosta ja täytöstä. [3]

Vedyn käyttö generaattorin jäähdytykseen pe-rustuu vedyn hyvään lämmönsitomiskykyyn jasen pienestä ominaispainosta johtuvaan alhai-seen hankauskitkahäviöön. [3] Jäähdytyskyvynriittävyyden varmistamiseksi vedyn tulee ollahyvin puhdasta. Generaattorissa olevan vedynpaine pidetään noin neljässä baarissa, jolloinjäähdytysvetyä on generaattorin kaasutilassayhteensä noin 225 Nm3. Vedyn haittapuolena on

24

SR GENERAATTORIN MAGNETOINTIJÄRJESTELMÄ JA JÄÄHDYTYS

i1n»

SS:C S .

I

Magnetointi-muuntaja

FT01

rGD—IPäämuuntajalle

••AT01

Magnetoinmn | jäähdytinSR10W01

Magnetoinninjäähdytyspumput

3,8-4,2 bar5.5 kg/s

Tyhjennys UL

VaramagnetointikoneSROO

to

Ui>••

It/i

Con


£uva 7/. Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmä. [3]

26

STUK-YTO-TR131 SÄTEILYTURVAKES KUS

sen paloja räjähdysvaarallisuus vety-ilmaseos-alueella 4-75 %. Siten vedyn käsittely jajärjestelmän operointi vaativat suurta huolelli-suutta. Mahdollisten vetyvuotojen aiheuttamienriskien minimoimiseksi liittyy generaattoriinvetyvuotojen valvontajärjestelmä. [7]

Generaattoreiden vety otetaan turbiinihallin ul-kopuolella olevilta vetykeskuksilta. Molempienyksikköjen vetykeskuksilla on kummallekingeneraattorille kolme omaa vetypullopatteria,joiden ristiinkäyttö on myös mahdollista. Vetysyötetään paineenalennusventtiilien lävitse,joissa paine alennetaan 7 baariin. Tämän jäl-keen vety johdetaan turbiinihallissa sijaitsevaltaventtiilikeskukselta generaattoriin sen yläosas-sa olevan jakoputken kautta. [3]

Vety kiertää generaattorissa roottorin akselinpäissä olevien siivistöjen aikaansaaman paine-eron avulla. Noin 50 °C:een lämpötilaan läm-mennyt vety ohjautuu generaattorin yläosaansijoitettujen neljän lämmönsiirtimen läpi. Läm-mönsiirrinten jäähdytysvesi saadaan VC20 me-rivesijärjestelmästä. Noin 25°C:een lämpöti-laan jäähtynyt vety ohjautuu lämmönsiirtimiltästaattorin levypaketin läpi ilmaväliin staattorinja roottorin väliin. Roottorin sisällä olevienkäämien jäähdyttämiseksi roottorissa on sisäi-set jäähdytyskanavistot. Roottorikäämejä jääh-dyttäen vety kulkeutuu ilmavälistä takaisinakselin päissä oleville siivistöille ja niiltä edel-leen lämmönsiirtimille. [3]

Generaattorissa kiertävää vetyä kuivataan ve-dynkuivaimella ST23N01. Myös kuivaajan läpimenevän vedyn kierto perustuu generaattorinsiivistöjen aikaansaamaan paine-eroon. Kuivainonkin toiminnassa aina kun generaattori pyörii.Kuivaaja on täytetty silikageelillä, joka sitootehokkaasti sen lävitse virranneen vedyn koste-utta. Kuivaimen toimintakyvyn ehtyessä sepuhalletaan tyhjäksi vedystä typen avulla. Pu-halluksen jälkeen silikageeli kuivataan ohjaa-malla sen läpi kuumaa ilmaa tai typpeä. [3]

Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmään liit-tyy hätätypetysjärjestelmä, jonka avulla gene-raattori voidaan täyttää typellä, jos vedyn sytty-mis- tai räjähtämisvaara vuodon tai tulipalon

johdosta on olemassa. Tällöin vety ohjataangeneraattorin yläosasta olevaa putkistoa pitkinvalvomosta ohjattavan magneettiventtiilin kaut-ta turbiinihallin katolle menevään linjaan. Ge-neraattori täytetään matalapainetyppijärjestel-mästä TP saatavalla typellä ohjaamalla valvo-mosta magneettiventtiiliä, joka päästää typenvirtaamaan generaattoriin sen alaosasta. Type-tys tehdään myös valmisteltaessa generaattoriavuosihuoltoon tai muuhun pidempiaikaiseenseisokkiin. [3] Typetystä ei voida tehdä vedyn-kuivaimen silikageelin kuivauksen aikana. [7]

2.2.9 Generaattorintiivistysöljyjärjestelmä SU

Generaattorin tiivistysöljyjärjestelmän tehtävä-nä on tiivistää generaattorin akselin läpiviennitsiten ettei rungon sisällä 4 baarin paineessaoleva jäähdytysvety pääse vuotamaan turbiini-halliin. [3]

Generaattorin molemmissa akseliläpivienneissäon öljytoimiset tiivisteet. Ne tarvitsevat toimi-akseen sekä puristusöljysyötön että tiivistysöl-jysyötön (kuva 12). Puristusöljyn avulla paine-taan liikkuva tiivistyslaakeri generaattorin run-gon painerengasta vasten. Tiivistysöljyä puoles-taan syötetään laakerien rengasuraan. Siitä öljyleviää akselin kiertoliikkeen ansiosta uranmolemmilla puolilla oleville tiivistyslaakerinvalkometallipinnoille muodostaen öljykalvonvalkometallipinnan ja akselin painerenkaan vä-liin, mikä estää vedyn vuodon ulos generaatto-rista. [3]

Tiivistys- ja puristusöljy otetaan normaalikäyt-tötilanteessa turbiinin säätö-öljyjärjestelmästäSE. Öljy syötetään tiivistysinjektorille, jostaöljy lähtee 10 baarin paineessa rinnan olevillemerivesipiirh VC20 jäähdyttämille lämmön-siirtimille. Säätö-öljyjärjestelmästä tuleva öljyon niin alhaisessa lämpötilassa (40°C) etteivätlämmönsiirtimet ole normaalisti toiminnassa.Lämmönsiirtimet ohitettuaan öljy kulkee me-kaanisten suodatinten lävitse, joista vain toinenon käytössä toisen ollessa varalla. Suodattimienjälkeen öljy jakautuu puristus- ja tiivistysöljy-säätäjille. [3]

27

to00

3.

II

Katolle

SU GENERAATTORIN TIIVISTEÖLJYJÄMJESTELMÄ

'-«r'"""5 generaattorin , | s u 2 0 sisäpuoli Xäffl< , hiihharioicB puoleisesta luvis- n n l _ K • " ' ^ 8j tkielitimneeMi tysöljy B 0 1 S.T' n c 5 l c " > 4 T 7

( vapa» pää ) . . _ilmaisjmecn > Voi elu-ITiivistysöljy

raattorin;

öljy SC f s t

Tiivistys- Völjysäädin. Purist usöljy-

L_"i

—rrx™'TTrmTTmi isli

I M . li i »IJ i s f ,11, m f !

11 ,iri

»I

ö.

KM

Turpiininpuoleinenlaakeri

Käynnistys-öljypumppu- SE10D01SU13D01

j _ Hätäöljypumppu

Vuotojen-keruusäiliö

Turpiinin akseli

Säätö-öljy pumppuSE10D01

IH

75Coo

ooHG


Puristusöljysäätäjä säätää lähtevän öljyn pai-neen 2,8 baariin, jonka jälkeen öljy syötetäänsuoraan tiivistyslaakereille. Ylimääräinen öljypalaa säätäjältä pääöljysäiliöön. Tiivistysöljy-säädin säätää lähtevän öljyn paineen 0,8 baariageneraattorin sisältämän vedyn painetta korke-ammaksi ja syöttää tiivistysöljyn yläsäiliölleSU21B01. Yläsäiliö turvaa akselitiivisteidenöljynsyötön noin 20 minuutin ajaksi säiliölletulevan öljyvirtauksen lakattua. [8] Yläsäiliöltätiivistysöljy virtaa säiliössä vaikuttavan vasta-paineen ja korkeuserojen vaikutuksesta gene-raattorin tiivistysöljykammion kautta laakerinrengasuraan. [3]

SE-järjestelmästä injektorin kautta syötettävänöljyn paineen laskiessa alle 7,5 baarin käynnis-tyy järjestelmässä oleva vaihtovirtaöljypumpputurvaamaan tiivistysöljyn syöttöä. Mikäli öljyn-paine laskee alle 6,5 baarin käynnistyy lisäksivaihtovirtapumpun kanssa rinnan oleva tasavir-tahätäöljypumppu. Sekä vaihtovirtapumppu ettätasavirtapumppu ottavat öljyn suoraan pääöljy-säiliöstä. [8]

Pääosa tiivistykseen käytetystä öljystä poistuupaineen ja keskipakovoiman vaikutuksesta ge-neraattorin laakerien poistoöljykammioihin jos-ta se virtaa pääöljysäiliöön. Pieni osa öljystäkulkeutuu paine-eron vaikutuksesta laakeriensisäkehälle ja edelleen generaattorin vetypuolenvuotoöljykammioihin. Vuotoöljykammioista öl-jy johdetaan näkölasin kautta vuotojenkeruusäi-liöön SU20B01. Säiliössä pidetään vakiopin-nankorkeutta uimuriventtiilin avulla, joka ohjaavuotojenkeruusäiliön tyhjenemistä poistotukinkautta pääöljysäiliöön. Näin voidaan estää vuo-toöljyn mukana säiliöön kulkeutuneen vedynvuoto öljynpoistolinjaan. Öljystä siirtyy jäähdy-tysvetyyn epäpuhtauksia, kuten happea ja typ-peä. Siksi vetyä on aika ajoin vaihdettava senjäähdytysominaisuuksien turvaamiseksi. [3]

Vuotojenkeruusäiliön yläosasta on yhteys tiivis-tysöljyn yläöljysäiliölle SU21B01. Näin saa-daan yläöljysäiliölle aikaiseksi generaattorinrungon painetta vastaava vastapaine, vähennet-tynä putkistovastuksista aiheutuneilla painehä-viöllä.

Poistotukin ja pääöljysäiliön vetytuuletus hoi-detaan keskipakopuhaltimilla SC30D01 jaSC10D01. Vetytuuletuksella voidaan estää rä-jähtävän vety-ilmaseoksen muodostuminen put-kiston ja öljysäiliön ilmatilaan. Puhallettavanseoksen vetypitoisuus mitataan puhaltimen jäl-keen olevalla jatkuvatoimisella kaasuanalysaat-torilla. [3]

2.2.10 Turbiinihallin palontorjunta-järjestelmät

Seuraavassa on kuvattu lyhyesti turbiinihallinpalontorjuntajärjestelmiä. Turbiinihallin ulko-puolella sijaitsevien muuntajien palosuojaustaei ole käsitelty. Voidaan kuitenkin todeta, ettämuuntajien palot voivat levitä turbiinihalliin,ellei niitä rajoitettaisi tehokkaan palontorjunta-järjestelmän avulla.

Turbiinihallin yleissprinklausjärjestelmä UJ22

Turbiinihallin yleissprinklausjärjestelmän UJ22tehtävänä on sammuttaa vaakasuorille turbiini-hallin tasoille levinneet öljypalot, jäähdyttääkolmiulotteisia öljypaloja siten, että ne voidaansammuttaa UJ17-järjestelmällä kohdesuojatuil-la alueilla, sekä suojata turbiinihallin rakenteita,siellä kulkevia kaapeleita ja turbiinihallin lait-teita palon vaikutuksilta. UJ22-järjestelmänavulla voidaan estää turbiinihallin romahtami-nen ja palon leviäminen turbiinihallista muuallevoimalaitokseen. [1]

Yleissprinklausjärjestelmä muodostuu sprinkle-riventtiilikeskuksista, sprinkleriputkistoista ja -suuttimista turbiinihallien kaikilla välitasoilla.Sprinkleriventtiilikeskukset sijaitsevat turbiini-hallin päähoitotasolla +12,60. Yleissprinklaus-järjestelmän toiminta on automaattista eikä sitävoida käyttää manuaalisesti. Tulipalon sattuessasprinklerisuuttimen lasipulppi rikkoutuu, sprink-lerisuutin aukeaa ja paineellinen vesi purkautuusuuttimesta. Järjestelmän toimiminen aiheuttaapalohälytyksen pääpaloilmoituskeskuksessa si-jaitsevan välireleen välityksellä. Pääpaloilmoi-tuskeskuksesta ilmoitus välittyy edelleen häly-tyskeskukseen, prosessitietokoneelle ja kontto-rin aulan vartiohälytykseen, josta viesti lähete-tään edelleen paloasemalle. [1]

29

SÄTEILYTURVAKES KUS STUK-YT0-TR131

Yleissprinklausjärjestelmä voi laueta toimin-taan myös tilanteessa, jossa tulipaloa ei olesyttynyt, sprinkledsuuttimen lasipulpin rikkou-tuessa jostain syystä. Järjestelmän erheellinentoiminta ei kuitenkaan vaaranna voimalaitoksenturvallisuutta. [1]

Turbiinihallin öljyiärjestelmien kohdesuojausUJ17

UJ17 sprinklerisammutusjärjestelmän tehtävä-nä on sammuttaa turbiinihallin lattioilla palavaöljy ja rajoittaa suihkuavaa paloa. UJ17-järjes-telmällä tulipalo voidaan paikallistaa, sammut-taa ja rajoittaa nopeasti yhdessä yleissprink-lauksen UJ22 kanssa. Näin voidaan ehkäistäturbiinihallin teräsrakenteiden romahtaminen jarajoittaa laitteistovauriot syttymisalueen lähei-syyteen. [1]

Sammutusjärjestelmä koostuu sprinkleriventtii-likeskuksista, turbiinihallin sammutus- ja ilmai-suputkistosta, instrumentointi-ilman paineen-alennuslaitteistosta, sammutussuuttimista ja il-maisinpainikkeista sekä merkinantojärjestel-mästä. Venttiilikeskukset sijaitsevat turbiinihal-lin päähoitotasolla +12,60. [1]

Järjestelmän palonilmaisinsprinklerit avautuvatlämpötilan noustessa yli 79 °C:een. Tällöinpurkautuu ilmaisinputkiston paine pois, jolloinventtiilikeskuksen painekytkimet toimivat javälittävät ensin ilmaisinputkiston matalapaine-hälytyksen ja paineen yhä laskiessa palohäly-tyksen valvomorakennuksen +13,80-tason käy-tävässä olevalle kyseisen ryhmän merkinanto-paneelille. Paneelilla syttyvät tapahtuman il-maisevat merkkivalot ja käytävässä oleva häly-tyskello toimii. Merkinantopaneelien ryhmä-keskuksen kautta hälytykset välittyvät pääpalo-ilmoituskeskukseen, jossa vastaavat merkkiva-lot syttyvät sekä hälytyskello toimii. Palohäly-tys välittyy lisäksi hälytyskeskukseen, prosessi-tietokoneelle sekä konttorin aulan vartiohäly-tyskeskukseen, josta edelleen paloasemalle. [1]

Turbiinin säätöpään ilmaisinsprinklerin toimi-essa turbiinien säätö-öljypumppujen imupuo-lella oleva palosuojaventtiili SE10S07 sulkeu-tuu, mikä katkaisee säätö-öljyjärjestelmän öl-jynsyötön yläöljysäiliöiltä ja näin vähentääöljyn mahdollista vuotoa. Säätö-öljypumppujenöljynsyötön katkettua laskee säätö-öljyn paine,mistä aiheutuu turbiinin pikasulku. [1]

Osa sammutusryhmistä laukeaa automaattisestiilmaisinsprinklerien toimiessa. Käsinlaukais-tavat ryhmät laukaistaan paloilmoituksen jatilannearvion perusteella. Käsinlaukaistaviensammutusryhmien venttiilikeskuksista meneeventtiilinkara valvomorakennuksen seinän läpitason +13,80 käytävälle. Samaan käytävään onasennettu myös automaattisesti toimivien sam-mutusryhmien käsilaukaisuventtiilit. [ 1 ]

Turbiinihallin vesitykit UJ23

Turbiinihallin vesitykkien tehtävänä on toimiatehokkaana operatiivisena sammutuskalustonaturbiinihallin öljypalossa täydentämässä yleis-sprinklausjärjestelmän UJ22 ja kohdesprink-lausjärjestelmän UJ17 toimintaa. Vesitykeillävoidaan jäähdyttää myös päähoitotason yläpuo-lisia teräsrakenteita. Vesitykit on mitoitettuantamaan vettä noin 1700 litraa minuutissakuuden baarin paineella. [1]

UJ23-järjestelmä koostuu vedensyöttöputkista,sulkuventtiileistä, palopumppuja ohjaavista vir-tauskytkimistä sekä kiinteästi paikalleen asen-netuista vesitykeistä ja sumusuuttimista. Vesity-kit sijaitsevat turbiinihallin päähoitotasolla+12,60 ja ne on asennettu kiinteästi lattiaan.Niiden käyttö on suunniteltu helpoksi: tykkiensuuntaus voidaan lukita ja suuttimella voidaansäätää veden hajonta suorasta sumuksi. Vesityk-kien syöttöputkessa vesitykin välittömässä lä-heisyydessä on virtauskytkimet, jotka ohjaavatpalopumppujen käyntiä pääpaloilmoituskeskuk-sissa olevien välireleiden välityksellä. [1]

30


3 TURBIINI-GENERAATTOREIDENVALVONTA

3.1 Kunnon- ja käytönvalvonnanmääritelmät

Kunnonvalvonnalla tarkoitetaan laitoksen erijärjestelmien komponenttien toimintakunnontoteamista erilaisin valvontamenetelmin. Val-vontamenetelmät voivat olla aistinvaraisia, ku-ten näkö- kuulo- ja tuntohavainnot, tai erilaisiinmittauksiin perustuvia, kuten lämpötila- ja vä-rähtelymittaukset tai rikkomattoman aineen-koestuksen tarkastukset. Kunnonvalvonnan tar-koituksena on todeta laitteiden turvallinen javakaa toiminta ja estää viallisen tai vaarallisenlaitteen käyttö.

Käytönvalvonnalla varmistetaan prosessin toi-minta siten, että lopputuote, tässä tapauksessasähkö, voidaan valmistaa turvallisesti ja tavoit-teiden mukaisesti. Joiltain osin käytön- jakunnonvalvontaa tehdään samojen mittausjär-jestelmien avulla.

3.2 Käynnin aikaisen valvonnantavoitteet ja toteutus

Turbiini-generaattoreiden toimintakunnon yllä-pito on laitoksen taloudellisen ja turvallisenkäytön kannalta ensiarvoisen tärkeää. Turbiini-generaattoreilla on suojausjärjestelmä, joka tar-vittaessa katkaisee turbiinin höyrynsyötön pika-sululla, irrottaa generaattorin sähköverkosta jalopettaa sen magnetoinnin. Suojajärjestelmänlisäksi tarvitaan myös valvontajärjestelmä, jon-ka avulla voidaan arvioida turbiini-generaatto-reiden kulloistakin tilaaja kuntoa.

Turbiini-generaattoreiden kunnon- ja käytön-valvonta toteutetaan tarkastelemalla järjestel-mien eri parametreja mittauksilla, joiden näyt-tämät sijaitsevat joko valvomossa tai laitteidenlähettyvillä turbiinihallissa. Mittaukset ovatyleensä prosessiarvojen paine-, lämpötila-, vir-taus-, pinnankorkeus- ja pitoisuusmittauksiasekä laitteiden toimintakuntoa havainnollistavialämpötila-, värähtely- ja asentomittauksia.Generaattorijärjestelmien valvontaan kuuluu li-säksi monia sähköisten arvojen mittauksia.Laitteiden ja järjestelmien käyttöohjeissa kulle-kin mittaukselle on annettu normaaliarvo sekäraja-arvot, joiden ylittäminen aiheuttaa hälytyk-sen.

Valvontaan kuuluvat myös säännölliset vuoro-kierrokset, joiden aikana valvomohenkilökuntaseuraa järjestelmien toimintaa paikan päältä.Havainnoinnissa käytetään apuna kaikkia ih-misaisteja; tarkoituksena on havaita järjestelmi-en normaalista poikkeava toiminta, joka eivälttämättä käy ilmi mistään mittauksesta.

Tehokäynnin aikana ei ole tarpeellista valvoakaikkia mahdollisia turbiini-generaattorijärjes-telmistä saatavia mittausarvoja. Valvontaa voi-daan supistaa vain kaikkein oleellisimpiin mit-tauskohteisiin ja huomioida muut vain silloin,kun niiltä saadaan hälytys. Esimerkkinä supis-tetun valvonnan laajuudesta ja toteutuksestataulukossa HI on esitetty Loviisan turbiinientehokäynnin aikaisen valvonnan välttämättömättarkastukset.

31


Taulukko III. Turbiinin valvonta normaalikäytössä. Tarkasteltavat järjestelmät ja valvontakohteet. [9]

Järjestelmä

turbiini SA

turbiinin laakerointi SB

lauhdutin SD

välitulistus RB

voiteluöljy SC

tiivistyshöyry SG

generaattori SP

päälauhde RM

Valvontakohde

Väliottojen paineet.

Laakerien lämpötila- ja värähtelyarvot.

• Lauhduttimen tyhjön paine ja meriveden lämpötila. Arvojen vastaavuusvoidaan lukea tehtävää varten laaditulta käyrästöltä.• Ejektorien imulinjan lämpötila ja lauhduttimesta poistuvan lauhteenlämpötila. Vain yksi pääejektori on toiminnassa.• Lauhduttimen pinnankorkeus.

Välitulistuksen 1. ja 2. vaiheen jälkeiset lämpötilat.

Pääöljysäiliön alhaisesta pinnasta ei ole voimassa hälytystä.

Turbiinin tiivistyshöyrylinjojen säätöventtiileillä on säätövaraa jahöyrynpaine on 1,2 baaria.

Generaattori on tiivis ja apujärjestelmät kunnossa.

Sekundääripiirin vedenlaadun valvonta.

3.3 Loviisan turbiini-generaattorijärjestelmienvalvonta

3.3.1 Käsittely laajuus

Turbiini-generaattoreiden valvonta ja siihen liit-tyvät valvontamittaukset ovat niin laajoja koko-naisuuksia ettei niitä voida tässä yhteydessäesittää kokonaisuudessaan. Siksi esitetäänkinvain ne valvonnan kohteet, joilla on ratkaisevamerkitys turbiini-generaattorin käyttöturvalli-suuteen tai joiden valvonnassa on havaittavissaparantamisen varaa.

3.3.2 Turbiini-generaattorinlaakerimetallin lämpötilamittaukset

Laakerien kunnon ja voitelun toimivuuden seu-raamiseksi on jokaisessa laakerissa lämpötila-anturit. Radiaalilaakereissa ne on sijoitettu laa-kerimetallin sisään alempien laakeripuolikkai-den reunoille. Antureista vain oikeanpuoleisetovat valvontakäytössä. Aksiaalilaakerien kun-kin painetyynyn valkometallipinnoitteen alla onoma lämpötila-anturi. Kuvassa 13 on esitettylaakerien valvontakäytössä olevat lämpötila-anturit ja niiden sijainti. [9]

SB11 SA10 SA20 SA30SB32

SQ11 SQ12 SQ13

Kuva 13. Turbiinin laakeroinnin lämpötilavalvonnan anturointi. Aksiaalilaakerin parillisista segmenteistälämpötilamittaus menee prose ssitietokoneelle ja parittomista piirturille.

32


Turbiinin laakerien lämpötilamittauksista saa-daan viestin lisäksi hälytys, jos radiaalilaakerienlämpötila nousee yli 90 °C:een ja aksiaalilaake-rin yli 97 °C:een. Generaattorin radiaalilaakeri-en lämpötilasta saadaan hälytys lämpötilanylittäessä 75 °C. Radiaalilaakerien normaalilämpötila on noin 65 °C ja aksiaalilaakerinjonkin verran korkeampi. [9]

3.3.3 Generaattorin hiiliharjakoneistonvalvonta

Hiiliharjakoneiston tärkein seurannan kohde onharjojen kipinöinti. Kipinöintiä esiintyy, kunhiili on kulunut. Tällöin hiiltä painava jousi eijaksa pitää hiiltä kiinni generaattorin akselinliukurenkaassa. Kipinöintiä esiintyy myös, josliukurenkaan ja hiilen välissä on irtohiukkasia,jolloin niiden välinen kosketus on huono. Kipi-nöinnin seurannan lisäksi hiiliharjat puhdiste-taan kerran viikossa paineilman avulla. Samallaharjoja painavat jouset viritetään. [10]

3.3.4 Generaattorinvetyjäähdytysjärjestelmä

ST-järjestelmän valvonnan tärkein tehtävä huo-lehtia ettei vety vuoda ulos generaattorista.Generaattorin vedyn kulutusta seurataan pro-sessitietokoneelta saatavan vetyvuodon gradi-enttinäytön ja generaattorin valvontapöytäkir-jan avulla.

Valvontapöytäkirjaan merkitään päivämäärä jaaika aina kun saadaan hälytys liian alhaisestavedyn paineesta. Mikäli generaattoriin joudu-taan lisäämään vetyä useammin kuin kerrankahdessa vuorokaudessa, mikä vastaa noin7,5 Nm3:n vuorokautista vedyn kulutusta, vety-vuodon etsintää ja seurantaa on tehostettavakäyttäen apuna vuodonilmaisimia. Jos vuoto onyli 22 Nm3 vuorokaudessa, eli vetyä joudutaanlisäämään alle 16 tunnin välein, generaattoritulee ajaa alas. [7]

Valvontapöytäkirjan merkintöjen seuraamistanopeampi ja tarkemman vuodon havainnoinninmahdollistava valvontamenetelmä on vuodongradienttinäytön seuraaminen prosessitietoko-neelta. Gradienttinäyttö muodostetaan mittaa-malla generaattorin vedyn paine erityisellä ka-

pean alueen painemittauksella. Paineen arvoesitetään ajan funktiona graafisen näytön avul-la, jolloin syntyvän käyrän kulmakerroin kertoovuodon määrän. Generaattorin vetyvuoto onnormaalilla alueella, jos se on alle 5 Nl/min.Tehostettu vuodonetsintä aloitetaan vuodon ol-lessa tätä suurempi. Jos vuoto on suurempi kuin15 Nl/min, tulee turbiini-generaattori ajaa alas.[11]

Generaattorin läpivientien tiiveyttä valvotaanseuraamalla läpivientien ulkopuolisen ilmanvetypitoisuutta. Kullakin kohteella on anturi,josta tulee kanava valvonta-analysaattorille. Josanalysoidun näytteen vetypitoisuus on yli 1%:n, analysaattori antaa hälytyssignaalin. [7]

Vetyä voi vuotaa myös generaattorin laakerienvoiteluöljyn sekaan, jolloin se kulkeutuu paluu-öljyputkistoa pitkin pääöljysäiliöön. Paluuput-kien ja pääöljysäiliön öljyn vetypitoisuutta val-votaan ottamalla öljysumuimureiden poisto-puolen kaasut öljyjärjestelmän vetyanalysaatto-rille. Mittaukselta saadaan hälytys vetypitoi-suuden ylittäessä l%:n rajan. [7]

Vedyn puhtautta seurataan omalla analysaatto-rillaan. Jos vedyn puhtaus laskee alle 97,5%,analysaattori antaa hälytyssignaalin. Hälytyk-sen tapahduttua aloitetaan vetypitoisuuden nos-to vedynvaihdon avulla. Vedystä otetaan näytekerran viikossa. Se analysoidaan laitoksen labo-ratoriossa ja tulosta verrataan analysaattorinnäyttämään. Tulosten erotessa analysaattori ka-libroidaan. [7]

Vedyn vesipitoisuus tutkitaan kerran kuukau-dessa. Jos vedyn kosteus on yli 5,0 g/Nm3,vedynkuivaimen silikageelin kuivaus on aloi-tettava järjestelmän käyttöohjeen mukaisesti.Muutoin generaattorissa olevan jäähdytetyn ve-dyn kosteus alkaa tiivistyä. [7]

3.3.5 Generaattorintiivistysöljyjärjestelmä

Tiivistysöljysäätimeltä tiivistysöljyn yläsäiliöl-le lähtevän öljyn paine on normaalisti noin 4,8baaria. Säiliöltä laakereille lähtevän öljyn pai-netta valvotaan kahdella eri mittauksella. Mitta-usten normaalinäyttämä on 4,7 baaria. [8]

33


Puristusöljysäätimen jälkeisen öljynpaineennormaaliarvo on noin 2,8 baaria. Säätimeltäöljy johdetaan laakereille, joita ennen mitataanöljyn paine uudelleen kahdella mittauksella. Jospuristusöljyn paine laskee alle 2,5 baariin,mittaukset antavat hälytyksen. [8]

Generaattorin jäähdytysvedyn ja tiivistysöljynpaine-eroa valvotaan valvomoon tulevalta pai-ne-eronäyttämältä ja piirturin tulosteelta. Öl-jynpaine on normaalisti noin 0,8 baaria vedynpainetta suurempi. Mittaus antaa hälytyksen,jos paine-ero laskee alle 0,4 baarin tai nouseeyli 1,4 baarin. [8]

Tiivistys- ja puristusöljystä pieni osa vuotaalaakerien sisäkehälle generaattorin sisälle, mis-tä öljy johdetaan vuotoöljykammioiden kauttavuotojenkeruusäiliöön SU20B01. Vuotoöljynmäärää voidaan valvoa katsomalla vuotoöljy-virtausta näkölasien läpi. Generaattorissa onkolme nesteilmaisinta, jotka antavat hälytyk-sen, jos generaattorissa havaitaan nestettä. Joshälytysväli on lyhyempi kuin yksi viikko jahälyttävä neste on öljyä, tiivistyslaakerit ovatvialliset. Öljyn vuotonopeuden muutoksia voi-daan valvoa myös tarkastelemalla vuotojenke-ruusäiliön pinnankorkeutta. [8]

3.3.6 LOl:n turbiini-generaattoreidenvärähtelynvalvonta

L01:n turbiinien laakeri- ja akseli värähtelyjävalvotaan SCHENK-merkkisellä värähtelynval-vontalaitteistolla. Laitteistolta värähtelytiedotviedään laitoksen prosessitietokoneelle jaTrendVib kunnonvalvontajärjestelmälle, jonkaavulla mittaustietoja voidaan analysoida. [12]

Laakerivärähtelyä mittaavat anturit on kiinni-tetty turbiinihallin päähoitotasolla sijaitseviinlaakerien jalustoihin, joten ne eivät ole suoraankiinni laakerien kuorissa. Anturit ovat toiminta-periaatteeltaan nopeusantureita, jotka mittaavatvaakasuorassa suunnassa tapahtuvan värähtelynnopeutta (kuva 14). Laakerilta SB 11 mitataanvärähtelyn nopeus myös aksiaalisuunnassa. [12]

Laakerivärähtelyille ei ole olemassa yhteistänormaaliarvoa, vaan kukin laakeri värähteleesille ominaisella nopeudella. Laakerivärähtely-jen valvonta keskittyykin värähtelynopeuksienmuutosten tarkasteluun. Prosessitietokoneellesaatavista tehollisista värähtelyarvoista on muo-dostettu kaksiportainen hälytys. Alemman häly-tysrajan asettelu on riippuvainen laakerin nor-maalista värähtelytasosta ollen yleensä 1,6 ker-

SB11 SA10 SA20 SA30

V02 - < VOI jVOl• - • - - • V 0 2 : - - -

i VOI :: VOIV02 ,'

SP10SB32 SQll SQ12 SQ13

G

Kuva 14. LOlin turbiini-generaattoreiden laakeri- ja akselivärähtelyjen mittaukset. SB 11 laakerinaksiaalisuuntaisia värähtelyjä mitataan mittauksella SB 11 VOI.

34


täinen normaaliin värähtelytasoon nähden (nor-maalitasot ovat välillä 0,4-7,0 mm/s); ylempihälytysraja on kiinteä 10,0 mm/s, jonka ylitty-essä ohjaajan tulee pysäyttää turbiini-gene-raattori. [12]

Akselivärähtelyjä valvotaan tarkastelemalla ak-selin siirtymää. Värähtelyjä mittaavat pyörre-virta-anturit on sijoitettu akselin ulkopuolellekiinni laakerien jalustoihin. Antureita on asen-nettu laakerien SB 12, 22 ja 32 viereistenakselinosien värähtelyjen mittaamiseksi. Mitta-uksilta saadaan vaaka- ja pystysuuntaiset siirty-mäkomponentit, joiden arvo on suhteellinenlaakerivärähtelyihin nähden. Jos akselivärähte-lyjen huippusiirtymä kasvaa yli 30 Jim mittaus-paikalle ominaisesta värähtelyamplitudista(normaalitasot ovat välillä 5-75 Jim), prosessi-tietokoneelle saadaan hälytys. [12]

Värähtelytiedot esitetään prosessitietokoneennäytöllä laakerikohtaisen värähtelyn tehollisenkokonaistason kertovan konekuvan avulla. Pro-sessitietokoneella esitettävissä värähtelyarvois-sa on noin 20 minuutin viive. Hetkellisiävärähtelytasoja voidaan lukea vain mittauskaa-pin laitteiston mittareilta valvomon takatiloissa.Antureilta saatu tieto viedään mittauskaapinkautta myös TrendVib kunnonvalvontalaitteis-tolle, jolta saadaan raportti värähtelyistä 20minuutin viipeellä. [12]

3.3.7 LO2:n turbiinien värähtelyn valvonta

LO2:n turbiinien värähtelynvalvontalaitteistoeroaa melkoisesti LOl:n laitteistosta. Valvonta-laitteisto on DYMAC-merkkinen ja anturoin-niltaan paljon L01:n laitteistoa laajempi. Laa-keri värähtelyjä pystysuoraan suuntaan mittaa-vat kiihtyvyysanturit on sijoitettu suoraan laa-kerien kuoriin ja niitä on jokaisessa yhdeksässälaakerissa. Aksiaalisuunnan laakerivärähtelyjämitataan laakereilta SQ11 ja 12. Anturit mittaa-vat värähtelynopeuden sijasta värähtelyn kiih-tyvyyttä, mutta niiden antama tulos integ-roidaan ennen sen esittämistä mittauslaitteistol-le. Tällöin laakerivärähtelyjen mittausdata ker-too värähtelyn nopeuden kuten LOl:llä. Laake-rivärähtelyjen raja-arvot ovat samat molemmil-la laitosyksiköillä. [12]

Akselivärähtelyjen laakeriin nähden suhteelli-sia arvoja mitataan turbiinipesien ja gene-raattoreiden molemmilta puolilta vaaka- ja pys-tysuunnissa. Akselivärähtelyjen kasvu normaa-liarvosta saa LO2:lla olla kaksinkertainenLOl:een verrattuna, eli 60 um mittaustulostenesitystavan erilaisuuden takia: LO2:n mittauk-set esittävät huippuamplitudin sijasta siirtymänhuipusta huippuun arvon eli amplitudiin nähdenlähes kaksinkertaisen arvon. [9] Kuvassa 15 onesitetty LO2:n turbiinien värähtelynmittauspis-teet.

SBll SA10 SA20 SA30

(voi:

SB32 SQ11 ,'

ESI L

(V02 J[VOI i[V04

^—^ (V02) v - - y v - - y

Kuva 15. LO2:n turbiini-generaattoreiden laakeri- ja akselivärähtelyjen mittaukset. SQU ja SQ12laakerien aksiaalisuuntaisia värähtelyjä mitataan mittauksilla SQllV04ja SQ12V04.

35


LO2:n värähtelyanturien antamien mittaustieto-jen käsittely ei eroa LOl:n menettelyistä. Het-kellisten värähtelytasojen lukeminen onnistuuvain mittauskaapin mittareilta. Prosessitietoko-neelta saadaan värähtelyjen tehollinen koko-naistaso noin viiden minuutin viipeellä jaTrendVib kertoo värähtelyjen tason 20 minuutinvälein. [12]

Jatkuvan värähtelyvalvonnan lisäksi turbiini-generaattoreille tehdään kerran kuukaudessatarkempia ja laajempia värähtelymittauksia kan-nettavalla tietokonepohjaisella värähtelymit-tausanalysaattorilla. [13] Mittausten tuloksiaarvioidaan värähtelyjen muutosten ja värähte-lyn kokonaistason perusteella. Standardien ISO10816-2 (laakerivärähtelyt) ja ISO 7919-2 (ak-selivärähtelyt) asettamia raja-arvoja pidetäänmääräävinä jatkotoimien tarpeellisuutta arvioi-taessa (katso luku 3.4.9). [14]

3.4 Turbiini-generaattoreidenvärähtelynvalvonta

3.4.1 Johdanto värähtelyihin ja niidenvalvontaan

Turbiini-generaattoreiden värähtelynvalvonta onotettu muita kunnonvalvontamenetelmiä lähem-pään tarkasteluun. Tähän on syynä värähtelyn-valvonnan suuri merkitys turbiini-generaattorinturvalliselle käytölle. Oikein sovellettuna vä-rähtelynvalvonta on paras ennakoivan kunnos-sapidon menetelmä. [15] Tarkastelun tarpeelli-suuteen on vaikuttanut myös Loviisan tämän-hetkisen värähtelynvalvontalaitteiston vanhan-aikaisuus ja siitä johtuvat järjestelmän paran-nustarpeet.

Mekaaninen värähtely eli tärinä määritelläänsiten, että se on rakenteen, koneen tai koneen-osan liikettä tietyn tasapainoaseman ympärillä.Värähtelyn ylläpitäminen vaatii jatkuvasti suun-taansa tai suuruuttaan vaihtavan voiman. [15]

Turbiini-generaattorin roottori on jatkuvassapyörimisliikkeessä ja siihen kohdistuu samallajatkuva generaattorin ja toisaalta höyryn paisu-misen aiheuttama vääntömomentti. Pyörivätosat eivät ole koskaan täysin tasapainossa ja

suoria. On siis olemassa liike ja voima, jotkavaihtavat jossain määrin suuntaansa ja suuruut-taan, joten roottori värähtelee pyöriessään.

Värähtelymittauksia tehdään kunnonvalvonta-mielessä kahdesta eri syystä. Ensinnäkin, tulkit-semalla pyörivistä koneista mitattavia värähte-lyjä voidaan luotettavasti arvioida eri koneen-osien kuntoa. [15] Värähtelyarvojen muutoksetvoivat johtua esimerkiksi turbiinin kuormituk-sen muutoksista, laakeripesän lämpöjakaumanmuutoksista tai jostain vauriosta pyörivissäkomponenteissa. Vaurioita alkusyitä ovat muunmuassa: [16]• roottorin epätasapainon kasvaminen tai sen

käyristyminen• säröt turbiini-generaattorin akselissa• akselin tai laakerien linjausvirhe• irto-osien joutuminen esimerkiksi turbiinin

siivistöön• pyörivien ja kiinteiden osien kiinnileikkaus• pyörivien osien menetys, esimerkiksi siiven

murtuminen• laakerin kuluminen tai sen huono voitelu

Koska kyseessä ovat hyvin suuret, nopeastipyörivät massat, voivat vaurioiden seurauksetolla vakavia. Laitteistojen rikkoutumisen lisäk-si seurauksena voi olla esimerkiksi missiiliensinkoaminen ulos turbiini-generaattorista ja tu-lipalo, jonka syttymissyitä käsitellään myöhem-pänä.

Toisena syynä värähtelyarvojen mittaamiseenvoidaan pitää halua tarkastella, miten värähtelyvaikuttaa koneisiin, rakenteisiin ja tuotantopro-sesseihin. Vaikutukset voivat olla hyvin haitalli-sia. Kohonneet värähtelyarvot eivät pelkästäänindikoi vauriosta laitteistossa, vaan myös aihe-uttavat niitä. Värähtelyjen haitallisuus voi ilme-tä muun muassa [15]:• kasvaneina jännityksinä• rakenteiden väsymismurtumina• liitosten löystymisenä• käyttöiän alenemisena• lopputuotteen laadun heikkenemisenä• käynnin epäluotettavuutena• energiahäviöinä• meluna ja muuna ergonomisena haittana• häiriöinä muille laitteille

36


Värähtelymittauksiin perustuvassa kunnonval-vonnassa on perinteisesti ollut hyväksyttynäkäytäntönä pelkän värähtelytason seuranta. Vä-rähtelytason seurannalla voidaan usein todetakoneen toimintakunnon selvä heikkeneminen.Turbiinin suojauksen kannalta tätä pidetäänedelleenkin riittävänä valvonnan minimitasona.Pyrittäessä parempaan turbiini-generaattorinkäytettävyyteen ja kokonaiskustannusten mini-moimiseen, tulevat kyseeseen värähtelyarvojensyvällisemmät analyysit, joihin nykyaikaisetvalvontajärjestelmät ja analysointimenetelmättarjoavat mahdollisuuden. Seuraavana askelee-na voidaan pitää diagnosoivia järjestelmiä, jot-ka pystyvät arvioimaan värähtely arvoja ilmankäyttäjien intensiivistä panosta. [17]

Kaikenkaikkiaan voidaan todeta, että värähte-lynvalvonnan avulla on mahdollista saada mo-nipuolista informaatiota turbiini-generaattorei-den kunnosta, toimintatilasta ja niiden muutok-sista. Sillä on myös hyvät mahdollisuudet estääpyörivien osien äkillinen vaurioituminen jatästä aiheutuvat jopa katastrofaaliset seurauk-set.

Ennen kuin Loviisan voimalaitoksen värähte-lynvalvonnan tasoa arvioidaan, käydään läpivärähtelyjen ja niiden valvonnan teoriaa. Tä-män jälkeen luodaan katsaus kaikkein uusim-piin sovelluksiin värähtelynvalvonnan saralta jaeräiden muiden voimalaitosten värähtelynval-vontaan.

3.4.2 Värähtelyjen teoriaa

Tarkastellaan aluksi yhden vapausasteen väräh-telijää. Värähtelijään voi vaikuttaa massan maiheuttama hitausvoima, jousen jousivakiosta kaiheutuva jousivoima, vaimennuksesta c johtu-va vaimennusvoima ja ulkoinen herätevoimaF(t). Tällöin värähtelijän tasapainoyhtälöksisaadaan

(1)

jossa t on aikas on siirtymäs on siirtymän derivaatta ajan t suhteeneli nopeuss on siirtymän toinen derivaatta ajansuhteen eli kiihtyvyys.

Oletetaan nyt kuvan 16 mukainen tilanne, missävärähtelevään systeemiin ei vaikuta ulkoistaherätettä eikä vaimennusta. Poikkeutetaan vä-rähtelijää siirtymä s0 tasapainoasemastaan, al-kunopeuden v0 ollessa nolla. Tasapainoyhtälösaa nyt kaavan (2) mukaisen muodon.

m • s + k -s = 0 (2)

Sijoitetaan yhtälöön (2) (ominais)kulmataajuu-den a lauseke

2 *(O = —

mJolloin saadaan tasapainoyhtälö muotoon

s + (o2 • s = 0

(3)

(4)

Differentiaaliyhtälön ratkaisuksi aiemmin mai-nituin alkuehdoin saadaan

(5)

Kuva 16. Värähtelevä systeemi

37


Mikäli oletetaan kuvan 17 mukainen tilanneettei värähtelijällä ole ajanhetkellä nolla laisin-kaan poikkeamaa sQ, vaan ainoastaan alkunope-us vQ, saadaan lauseke (5) muotoon

s(f)=A-sin(ö>-f) (6)

jossa A on värähtelyn amplitudi eli siirtymänsuurin arvo. Kulmataajuudelle (O voidaan edel-leen kirjoittaa

a = 2-n-f (7)

jossa / on värähtelyn ominaistaajuus. Nyt voi-daan siirtymän lauseke (6) kirjoittaa muotoon

s(t) = A-sin(2-7T -f-t) (8)

Derivoimalla siirtymän lauseke (8) ajan suhteensaadaan värähtelyn nopeus v

v(t) = — = A • co • cos(ö) • i)dt (9)

= A • 2 • n • f • c o s ( 2 n - f t )

Derivoimalla uudelleen ajan suhteen saadaanvärähtelyn kiihtyvyydelle a lauseke

Kuva 17. Siirtymän, nopeuden ja kiihtyvyydenvaihekulmien ja amplitudien suhtautuminentoisiinsa. [17]

dv

dt

d2s

dt= -Aa>2

= -A-4-n2-f2-sm(2-n-f-t)(10)

Lausekkeita (8), (9) ja (10) tarkastelemallahuomataan, että mikä tahansa lausekkeidentuloksina saatavista suureista tunnettaessa voi-daan muut suureet laskea, jos tiedetään värähte-lyn taajuus /. Näin ollen värähtelyn voimak-kuutta arvioitaessa voidaan teoriassa mitatajoko siirtymää, nopeutta tai kiihtyvyyttä jaesittää tulokset minä tahansa edellämainituistasuureista. Tällöin on oletettava, että värähtelytapahtuu vain yhdellä tunnetulla taajuudella,mikä ei pidä käytännössä täysin paikkaansa.

Värähtelyn amplitudista voidaan käyttää myösmerkintää Ap, mikä viittaa siirtymän suurim-paan arvoon (p = peak). Joskus käytetään myöshuipusta huippuun arvoa (peak to peak), mistäkäytetään merkintää A (kuva 18). Sinimuotoi-selle värähtelylle voidaan todeta yhteys

APP = 2-AP O1)

Värähtelyn tehollinen arvo Ams (root-mean-square) saadaan sinimuotoisen värähtelyn tapa-uksessa kaavan (12) integraalista.

(12)

3.4.3 Värähtelynvalvonnaninstrumentointi

Laakerivärähtelymittaukset

Värähtelynvalvonnan onnistumisen edellytyk-senä on oikeiden anturien valinta ja niidenoikea sijoitus. Turbiinit on perinteisesti varus-tettu laakerivärähtelymittauksilla. Mittaamiseenkäytettävät anturit ovat tyypiltään nopeus- taikiihtyvyysantureita, joista jälkimmäiset ovatkunnonvalvonnan kannalta parempia laajem-man taajuusalueensa ansiosta. Se mahdollistaa

38


useiden eritaajuisten vikojen havaitsemisen sa-moilla antureilla. [17]

Laakerivärähtelymittauksissa olisi pyrittävä sii-hen, että koneista tehdään mittaukset kunkinlaakerin kohdalta kolmeen keskenään kohtisuo-raan suuntaan. Tällöin voidaan parhaiten arvioi-da koneen kuntoa. Käytännössä saattaa koneenrakenne estää anturien sijoittamisen edellämai-nitulla tavalla, jolloin ollaan pakotettuja tyyty-mään vähempään anturointiin. [15]

Akselivärähtelvmittaukset

Turbiinit varustetaan yleisesti myös akselivä-rähtelymittauksilla. Akselivärähtelyjen mitta-uksessa käyttökelpoisin tekniikka on kosketuk-settomien siirtymäanturien, yleensä pyörrevir-ta-antureiden käyttö. Mittausten avulla voidaanhavaita turbiini-generaattorin akselissa esiinty-vät viat, kuten akselin kuluminen, linjausvirhe,taipuma ja epätasapaino. [17]

Akseliin nähden säteen suuntaisten akseliväräh-telyjen mittaamiseksi tulisi laakerien kohdalleasentaa vähintään kaksi toisiinsa nähden kohti-suorassa olevaa anturia. Näiden lisäksi akseli-värähtelyt voidaan mitata myös aksiaalisuun-nassa. Akselivärähtelyt voidaan mitata abso-luuttisena siirtymänä laakereihin nähden, jol-loin anturit kiinnitetään koneen ulkopuolellesiten etteivät laakerivärähtelyt vaikuta niihin.Toinen vaihtoehto on mitata laakerivärähtelyi-hin nähden suhteellisia akselivärähtelyjä, jol-loin mitta-anturit kiinnitetään laakereihin. [18]

Värähtelyn vaihekulman mittaus

Turbiini-generaattorit voidaan varustaa myösvärähtelyn vaihekulman mittauksella, joka to-teutetaan yleensä takometrin avulla. Se antaasignaalin jokaisesta turbiini-generaattorin akse-lin pyörähdyksestä. Näin voidaan määrittääakselin asento kullakin ajanhetkellä. [17]

Mittauspaikan valinta

Värähtelyanturien kiinnityksessä on tärkeintä,että mittauskohde ja anturi ovat mahdolli-simman lähellä toisiaan. Näin vältytään väräh-telyjen vaimenemiselta rakenteissa. Mittauspis-te tulisi valita myös siten, että anturien jamittauskohteen välillä olisi mahdollisimmanvähän rajapintoja, joissa värähtely menettääosan energiastaan. Paras anturien kiinnityspaik-ka akseli- ja laakerivärähtelyjä mitattaessa on-kin laakerin kuori. [18]

Mittauspaikan valinnassa tulee huomioida myösanturien ja niiden suojuksien tilantarve. Antu-reihin ei saa kohdistua ympäristöstä sallittujasuurempia kiihtyvyyksiä, lämpötiloja tai muitaliiallisia rasituksia. Samoin tulee huomioidakäyttö- ja huoltotoimien tilantarve. [15]

3.4.4 Värähtelysuureet

Edellä värähtelyjen teoriaa käsittelevässä lu-vussa 3.4.2 todettiin, että värähtelyjä voidaanmitata joko siirtymänä, nopeutena tai kiihty-vyytenä. Värähtelyn taajuuden ollessa tunnettu,

Kuva 18. Värähtelyn voimakkuutta ilmaisevat parametrit. [17]

39

SÄTEILYTURVAKES KUS STUK-YTO-TR 131

voidaan integroimalla tai derivoimalla siirtyäsuureesta toiseen.

Käytännössä mitattavassa kohteessa tapahtuuvärähtelyä monella eri taajuudella, joten suure-muutoksia ei kannata tehdä tarpeettomasti. Laa-kerivärähtelyjen mittaamisessa on yleisessäkäytössä värähtelyn nopeutta kuvaava suure.Arvo saadaan joko suoraan värähtelyjä mitta-vilta nopeusantureilta tai yleisemmin kiihty-vyysantureilta, joiden tulos integroidaan ker-taalleen ajan suhteen. Nopeuden ilmaisemiseenkäytetään yleisesti yksikköä mm/s, jota myöserilaiset laakerivärähtelyjä käsittelevät standar-dit käyttävät.

Akselivärähtelyjä mitataan usein siirtymää mit-taavilla pyörrevirta-antureilla. Tällöin on järke-vää ilmoittaa myös värähtelyn arvo siirtymänä.Siirtymän yksikkönä käytetään yleisesti mikro-metriä (Jim).

Teoriaosuudessa käsiteltiin myös erilaisia tapo-ja esittää mitatun suureen arvo. Esitystapojaolivat tehollisarvo, huippuarvoja huipusta huip-puun arvo. Vaikka teoriaosuudessa käsiteltiinvain sinimuotoisen yhdentaajuisen ja -suuntai-sen värähtelyn siirtymää, voidaan edellämaini-tut esitystavat muodostaa myös nopeudelle jakiihtyvyydelle, myös silloin, kun värähtely eiole sinimuotoista ja värähtelyssä esiintyy useitaeritaajuisia komponentteja vaaka-, pysty- jaaksiaalisuunnissa.

Tehollisarvo on tavallisin tapa ilmoittaa väräh-telysignaalin suuruus. Tehollisarvo kuvaa hyvinvärähtelyn keskimääräisen energiasisällön suu-ruutta, joten se on sopiva yksikkö esimerkiksivärähtelyjen suojausrajan määrityksessä. Mita-tun suureen hetkelliset korkeat arvot eivätkuitenkaan näy tehollisarvossa juuri lainkaan[15].

Värähtelyn huippuarvoa tarkastelemalla saa-daan tieto värähtelyn suurimmasta hetkellisestätasosta mittausjakson aikana. Huippuarvo eikuvaa yhtä hyvin värähtelyn keskimääräistäsuuruutta kuin tehollisarvo, mutta on monienvikojen havaitsijana huomattavasti herkempi.Esimerkiksi vierintälaakerin vika näkyy ensinhuippuarvon kasvuna ja vasta myöhemmintehollisarvon muutoksena. [15]40

Huipusta huippuun arvoa käytetään lähinnäsiirtymää mitatessa. Jos kyseessä on epäsym-metrinen värähtely, huipusta huippuun arvo eitarkoita kaksinkertaista värähtelyn suuruuttavärähtelyn huippuarvoon nähden, vaan huipustahuippuun arvo kuvaa mittauskohdan liikeradanääripäiden välistä etäisyyttä. Tämä voi ollaerityisesti välyksien havainnoinnin kannaltamerkittävin tieto [15].

3.4.5 Värähtelyarvojen analysoinnin eritilanteet

Värähtelyanalyysien suoritus voidaan jakaa to-teutumisajankohdan perusteella neljään eri ti-lanteeseen: [17]• laitoksen normaalin käynnin aikaiset ana-

lyysit• alasajon aikana tehtävät analyysit• ylösajon aikana tehtävät analyysit• erilliset vikaselvitykset

Käynnin aikaiset analyysit 1171

Käynnin aikaiset analyysit voidaan tehdä mää-räaikaisesti kannettavalla laitteistolla tai jatku-vasti mittaavien tietokonepohjaisten, kiinteästiasennettujen järjestelmien avulla. Kiinteidenjärjestelmien etuna on aina käytettävissä olevahistoriatieto sekä joustava tiedon hallinta. Vä-rähtelyarvojen muutosten tapahtuessa kiinteätjärjestelmät kertovat hetkellisten värähtelyarvo-jen lisäksi myös muutosajankohdan sekä muu-tosnopeuden historian, mitkä ovat oleellisiaseikkoja tilannetta arvioitaessa.

Käynnin aikaisten analyysien laajuuden ei tar-vitse olla vakio. Voidaan menetellä esimerkiksisiten, että ennen turbiini-generaattorin pysäy-tystä ja heti uudelleenkäynnistyksen jälkeentehdään laajemmat mittaukset ja analyysit. Näinsaadaan tietoa koneiston kunnosta ennen pysäy-tystä ja koneeseen tehtäviä muutoksia. Käyn-nistämisen jälkeen tehtyjen mittausten analy-soituja tuloksia voidaan myöhemmin verratatilanteeseen ennen seisokkia, jolloin nähdäänvärähtelyarvoissa tapahtuneet positiiviset tainegatiiviset muutokset, jotka ovat merkkinäonnistuneesta korjauksesta tai asennusvirhees-tä.


Alasajon aikaiset analyysit [171

Turbiini-generaattorin alasajorullauksen aikanatehtävillä analyyseillä on mahdollista varmistuakoneen kriittisten kierroslukujen sijainnista,sekä havaita turbiini-generaattorin dynaamisis-sa ominaisuuksissa alasajon aikana tapahtuvatmuutokset. Alasajotilanteita voidaan käyttäähyväksi myös joidenkin vikaantumistapaustenselvittämisessä. Esimerkkejä alasajotilanteessavärähtelyarvojen avulla havaittavista vioistaovat akselin säröytyminen ja siipivaurio.

Ylösaion aikana tehtävät analyysit [171

Turbiini-generaattorin käytön kriittisin vaihe onsen ylösajo. Laitteistoihin tehtyjen muutostenvaikutusta koko koneiston käyttäytymiseen onvaikeaa ennakoida ja lisäksi on aina olemassaasennusvirheiden, vääränlaisten osien, vääränmitoituksen tai väärien materiaalien käytönmahdollisuus. Ylösajotilanteissa noudatetaan-kin erityisiä turvallisuusvaatimuksia. Tällöinmyös värähtelynvalvontaa suoritetaan sen täy-dessä laajuudessa. Suoritettavien analyysientarkoituksena on muun muassa:

• roottorin tasapainotustilan arviointi• roottorin linjaustilan arviointi• akselin ja pesän välisen hankaamisen ha-

vaitseminen

Erilliset vikaselvitykset fl71

Värähtelyarvojen perusteella havaittujen muu-tosten syitä selvittäessä voidaan arvoja analy-soida normaalia laajemmassa mittakaavassa janäin selvittää muutosten todellinen syy. Eräslaitteistoissa usein esille tuleva ongelma onniiden rakenteesta johtuvat ominaisvärähtelyt,joiden taajuutta ei aina voida ennalta selvittää.

3.4.6 Analysointimenetelmät

Jotta eri ajanjaksojen mittausarvoja voitaisiinvertailla keskenään, tulee arvoista muodostaakeskenään vertailukelpoisia tuloksia, jotka ker-tovat riittävän hyvin koneen kunnon ja siinätapahtuneet muutokset. Tämä saadaan aikaanmuodostamalla värähtelysignaaleista erilaisiatunnuslukuja ja seuraamalla niiden kehittymis-tä, tarkkailemalla spektrien eri taajuuksien amp-

litudeissa tapahtuvia muutoksia ja tekemällävertailua eri aikoina mitattujen aikatasojen vä-lillä.

Tunnuslukuvalvonta [151

Värähtelyn suuruuden ja vakavuuden arvioimi-nen mittaussignaalista laskettavilla tunnuslu-vuilla on värähtelynvalvonnan ehdottomia pe-rustyökaluja. Erilaisia tunnuslukuja on olemas-sa hyvin monia, mutta vain joitakin niistäkäytetään yleisesti. Tarkastelu rajataankin nytvain kaikkein yleisimpiin tunnuslukuihin.

Värähtelyn kokonaistaso

Värähtelyn kokonaistaso ilmaisee koko anturi-en mittausalueen värähtelyn suuruuden suureel-la, jolla mittaukset on tehty, eli siirtymänä,nopeutena tai kiihtyvyytenä. Kokonaistasonvalvonta on yksinkertaisin, mutta useiden viko-jen havaitsemiseen riittämätön valvontamene-telmä.

Värähtelyjen kokonaistason ilmaisemiseen käy-tetään yleensä värähtelyn tehollista arvoa, mut-ta se voidaan esittää myös muina aiemminesiteltyinä arvoina. Jos akselivärähtelyjen kaksierisuuntaista värähtelykomponenttia halutaanyhdistää, voidaan kokonaistason esityksessäkäyttää akselin ratakäyrän hetkellistä maksimi-arvoa 5max, jonka muodostamiseen palataanmyöhempänä.

Laakerivärähtelyjen kokonaistasona voidaanvalvoa myös värähtelyn tärinärasitusta. Tärinä-rasitus on koneen korkeimman havaitun väräh-telynopeuden tehollisarvo laskettuna taajuus-alueelta 10-1000 Hz. Useat laakerivärähtelyjäkäsittelevät standardit käyttävät tärinärasitustamittaussuureena värähtelyn tasoa arvioitaessa.

Taajuuskaistavalvonta

Taajuuskaistavalvonnassa tarkastellaan vain tie-tyntaajuisen värähtelyn muutoksia. Taajuus-kaistan tunnuslukuna voidaan pitää kaistanvärähtelyn tehollisarvoa tai kaistalla olevaakorkeinta amplitudiarvoa, sekä värähtelyn vai-hekulman muutoksia.

41


Kunkin taajuuskaistan tunnuslukujen muutok-sista voidaan havaita tiettyjä tunnettuja vikoja.Roottorin pyörimistaajuudella tapahtuvan vä-rähtelyn muutokset kielivät usein pyörivienosien epätasapainosta. Noin 0,5 keltaisella pyö-rimistaajuudella tapahtuvat värähtelyn muutok-set voivat puolestaan olla merkki laakerinvoiteluöljykalvon pyörteilystä. 2-6 kertaisiapyörimisnopeuden taajuuksia tarkastelemallavoidaan puolestaan löytää muun muassa linja-usvirheet ja kiinnitysten löystyminen.

Aikatasovalvonta

Aikatasosta nähdään anturilta tuleva signaaliajan funktiona juuri sellaisena, millaiseksi se onesikäsittelyn (derivointi, integrointi, suodatus)jälkeen muutettu. Esimerkki aikatasosta onkuvassa 19. Mikäli mitataan koneen akselivä-rähtelyjä siirtymänä, nähdään aikatasosta akse-lin sijainti kyseisessä mittaussuunnassa kysei-senä ajanhetkenä. [15]

Aikatasosta voidaan laskea erilaisia tunnuslu-kuja. Siitä voidaan myös nähdä koneessa tapah-tuvia iskumaisia ilmiöitä, joita spektri- taikokonaistasovalvonnalla ei ehkä pystyttäisi ha-vaitsemaan. Hyödyllisyytensä vastapainoksi ai-katasot ovat hankalakäyttöisiä. Niiden vertailuon suoritettava silmämääräisesti, jolloin suuren

mittauspistejoukon läpikäynti vie runsaasti ai-kaa. [15]

Aikatason tunnusluvut [15]

Tärkeimmät aikatasosta laskettavat tunnusluvutovat värähtelyn huippuarvo, huipusta huippuunarvo, tehollisarvo sekä huippukerroin. Akseli-värähtelymittauksissa voi tunnuslukuna ollamyös maksimipoikkeama 5max.

Uutena tunnuslukuna tuli esiin huippukerroin,joka määritellään aikatason suurimman ja pie-nimmän värähtelyarvon erotuksen ja tehollisenarvai A osamääräksi. Normaalikuntoiselle

rms

koneelle kerroin on lähellä kolmea. Vakava vikasaattaa nostaa huippukertoimen jopa yli kym-menen.

Aikatason muoto [15]

Aikatasosignaalin muodosta voidaan nähdäusein selvästi, mikä vika koneessa on. Tällai-sessa tarkastelussa ei niinkään katsota värähte-lyn suuruutta, vaan enemmän painoa annetaansille, onko signaalissa havaittavissa epänormaa-leja muotoja. Signaali voi sisältää huojuntaa,iskuja tai se voi olla toispuoleinen. Jokainenmuutoksista indikoi niille ominaisista vauriois-ta.

(um]

A n

3 5

3.0

tlJ•i

iii 11 i

l|08

f40

mn

11f08:50

I ' II

109:00

L

09:10

L

09:20

2997 rpm

09:30[Hour.Min]

Kuva 19. Esimerkki aikatasosta. [19]

42


Ratakäyrävalvonta [15]

Ratakäyrävalvontaa käytetään hyväksi tarkas-teltaessa turbiinin akselin liikettä sen laake-rointiin nähden. Ratakäyrävalvonnassa laakeril-le tulee olla asennettu kaksi akselivärähtely-anturia kohtisuoraan toisiinsa nähden. Näinvoidaan mitata akselin asema kullakin ajanhet-kellä ja piirtää se koordinaatistoon. Tätä liikera-taa kutsutaan ratakäyräksi.

Mitatun ratakäyrän avulla voidaan asettaa häly-tysratakäyrä, johon tulevia mittauksia verra-taan. Ratakäyrän avulla voidaan havaita muunmuassa linjausvirhe, roottorin hankaus labyrint-titiivisteisiin ja laakerien voiteluöljykalvonpyörteily.

Spektrivalvonta f 151

Spekrrivalvonnan tarkoituksena on selvittää mi-tatun värähtelyn eritaajuisten komponenttiensuuruus. Spektrin laskenta perustuu Fourier-sarjojen hyväksikäyttöön. Fourier-sarjoilla voi-daan muodostaa mikä tahansa signaali eriamplitudisten ja taajuuksisten siniaaltojen avul-

la. Esimerkiksi suorakaideaalto voidaan kuvataFourier-sarjalla, joka on muotoa:

-n

n = l, 3, 5, jne.(13)

Muodostamalla esimerkkisarjan neljä ensim-mäistä komponenttia ja laskemalla ne yhteensaadaan kuvan 20 mukainen esitys, joka onmelko lähellä suorakaideaaltoa. Mikäli mukaanotetaan vielä useampia komponentteja, saadaanlopputulos aina vain lähemmäksi suorakaide-aaltoa. Suorakaideaallon spektrimuunnos onsiis kuvan 21 mukainen.

Koneen, kuten turbiinin, eri osat värähtelevätkullekin osalle ominaisella taajuudella. Spektri-valvonnalla voidaan erottaa kunkin osan aiheut-tama värähtely ja siinä tapahtuvat amplitudinmuutokset. Näin voidaan valvoa yksittäisenosan kuntoa. Tämä on kuitenkin mahdollistavain silloin, kun koneenosien rakenne ja omi-naisvärähtelytaajuudet ovat tiedossa ja pyörivi-en osien pyörimisnopeus tunnetaan.

Harmonisten komponenttien summa

Kuva 20. Suorakaideaallon muodostus siniaallosta, mukana neljä ensimmäistä taajuutta. [15]

43


Spektri valvonnassa käytetään apuna spektri-maskia. Spektrimaskin muodostavat spektrinkullekin värähtelykomponentille annetut häly-tysrajat, jotka voidaan yhdistää ja näin muodos-taa mitatut amplitudit peittävä maski. Mikälijokin spektriviivoista ylittää maskin raja-arvon,seuraa hälytys. Vaikka jokainen spektriviivateoriassa kertoo tietyntaajuisen värähtelyn suu-ruuden ja siten tietyn koneenosan kunnon, eispektriarvojen tulkinta ole yksinkertaista.Spektrin hälytysrajan rikkoutuessa tarvitaankinvian selvittämiseksi usein muiden mittatulostentarkastelua tai lisämittauksia.

Verhokäyrävalvonta f 151

Verhokäyräanalyysissä mitattua värähtelysig-naalia käsitellään siten, että saadaan korostettuamahdollisista konevioista johtuvaa osuutta vä-rähtelyistä. Käsittely sisältää signaalin esivah-vistuksen, ylipäästösuodatuksen ja jälkivahvis-tuksen, jonka jälkeen suoritetaan signaalin de-modulaatio. Demodulaatiossa värähtelysignaa-lista erotetaan kantotaajuus, jona voi toimiaesimerkiksi jokin tunnettu resonanssitaajuus,jonka jälkeen signaali esitetään joko aikatasos-sa tai siitä muodostetaan spektri.

Verhokäyrävalvonnassa mitattua verhokäyräs-pektriä verrataan aikaisempiin spektreihin jaseurataan värähtelykomponenttien amplitudinkasvamista. Verhokäyrävalvonta eroaa normaa-lista spektrivalvonnasta vain signaalin pidem-mälle viedyn käsittelyn ja tarkasteltavien taa-juuksien tarkemman rajaamisen osalta. Koskaverhokäyräanalyysin jälkeen mittasignaali onkäsiteltyä, ei sen amplitudien yleistasosta voitehdä päätelmiä koneen kunnosta, vaan valvon-ta perustuu amplitudien muutosten havaitsemi-seen.

Vektorivalvonta [151

Vektorivalvonnalla tarkastellaan tietyn taajuistavärähtelyä mittaamalla sen amplitudi ja vaihe-kulma mitattavissa olevaan akselin asentoonnähden. Saadut mittausarvot yhdistetään väräh-telyvektoriksi, jota voidaan tarkastella napa-koordinaatistossa.

Kullekin valvottavalle värähtelyvektorille ase-tetaan hälytysrajat (katso kuva 22, ympyrä-hälytys). Näin määritellään vektorille sallittumuutosalue, jonka ylityksestä seuraa hälytys.Hälytys saadaan esimerkiksi tilanteissa, joissavärähtelyn amplitudi ei ole muuttunut, mutta

Kuva 21. Suorakaideaallon spektri. Mukaan on otettu Fourier-sarjan kuusi ensimmäistä komponenttia.[15]

44


vaihekulma on muuttunut niin paljon etteivektori enää pysy hälytysrajojen sisäpuolella.

Vektoreita muodostetaan yleensä koneen pyöri-misnopeuden ja sen monikertojen taajuisistavärähtelyistä. Vektoriarvoja valvomalla saadaantarkka kuva koneen tasapainotilasta. Amplitudi-en ja vaihekulmien muutokset indikoivat jois-tain tyypillisistä vioista, kuten poikittaisestasäröstä akselissa.

Mikäli vektorivalvontaa suoritetaan alas- jaylösajotilanteissa koneen pyörimisnopeudenmuuttuessa, saadaan tulokseksi Nyquistin taiBoden diagrammi. Niiden avulla voidaan mää-rittää muun muassa koneiston ominaistaajuu-det.

3.4.7 Diagnosoivat järjestelmät

Edellä on käsitelty erilaisia menetelmiä mitta-ustulosten analysoimiseksi. Analysoinnin tekeevärähtelynvalvontajärjestelmään liitetty tieto-kone, jonka avulla analyysit voidaan esittää jatallentaa tulevaa käyttöä varten. Analyysiendiagnosointi on tapahtunut perinteisesti väräh-telyihin ja koneistoon perehtyneen henkilönsuorittamana. Kehitteillä on ollut myös järjes-telmiä, jotka suorittaisivat analysoitujen väräh-telytulosten diagnosoinnin ja esittäisivät käyttä-jille valmiita toimenpide-ehdotuksia. Yksi täl-laisista diagnosoivista järjestelmistä on AseaBrown Boverin (ABB) kehittämä ViDiamon.

Diagnosoivat järjestelmät eivät ole vielä saa-vuttaneet sellaista kehitysastetta, että niidenkäyttö olisi yleistynyt. Ne ovatkin selvästi vastatulevaisuudessa käyttöönotettavia järjestelmiä.

ViDiamon f201

ViDiamon on värähtelyjen diagnosointijärjes-telmä, joka on tarkoitettu toimimaan yhdessävärähtelyjen mittausjärjestelmän kanssa. ViDia-mon käyttää diagnosoinnissa apuna värähtely-tietojen lisäksi prosessi- ja kunnonvalvontamit-tauksilta saatuja tietoja. Järjestelmä hyödyntäämyös turbiini-generaattorissa aikaisemmin ha-vaittujen vikojen historiatietoja ja käyttäjäntoimesta syötettyjä tietoja.

Diagnosoinnin suorittamiseksi järjestelmänkäytössä on kaksi erilaista tietokantaa. Ensim-mäinen on yleinen tietokanta, joka sisältääyleistietoja turbiini-generaattoreiden värähte-lyistä. Toinen on laitoskohtainen tietokanta,jonne on kerätty vanhoja tapahtumia diagnosoi-tavalta koneelta ja muilta samanlaisilta turbiini-generaattoreilta.

Järjestelmä esittää diagnosoinnin aikana joukonkysymyksiä, joihin se etsii vastauksia tietoläh-teistään. Järjestelmän käyttäjän vastaus tarvi-taan vain muutamiin kysymyksiin. Käyttäjä voihalutessaan vastata myös sellaisiin kysymyk-siin, joihin järjestelmä löytäisi vastauksen auto-maattisesti. Järjestelmä voi tehdä diagnosoinninmyös täysin automaattisesti, mutta tällöin nor-maalisti käyttäjältä kysyttäviä kysymyksiä eioteta huomioon lopullisessa diagnosoinnissa.

Diagnosoinnin valmistuttua järjestelmä esittääkäyttäjälle värähtelytapahtuman ratkaisun jaarvion ratkaisun oikeellisuudesta. Joissain vika-tapauksissa järjestelmä esittää vikapaikan myösgraafisen esityksen avulla. Järjestelmä antaamyös toimenpidesuositukset, joita voidaanmuokata käyttäjän toimesta kullekin turbiini-generaattorikoneistolle sopiviksi. Koska väräh-telytapahtumat saattavat muodostua hyvin mo-nimutkaisiksi, pystyy järjestelmä diagnosoi-maan vain muutamia (noin 15 kpl) yleisimpiävikatapauksia.

Järjestelmän avulla voidaan myös simuloidaturbiini-generaattorin käyttäytymistä erilaisissavikatilanteissa. Simulointi perustuu aikaisempi-en tapausten historiatietoihin joko omalta taimuilta vastaavilta koneistoilta.

3.4.8 Värähtelynvalvonta eräillävoimalaitoksilla

Olkiluoto

Olkiluodon turbiini-generaattoreiden värähtely-jä valvotaan kahden eri järjestelmän avulla,jotka ovat toisistaan täysin riippumattomia an-turointia myöten.

45


ATasohälytys

Hälytys, kun amplitudi ylittää hälytysrajan.

Ympyrähälytys

Ympyrän ulkopuolisistapisteistä hälytys

Vaihekulma

ATrendihälytys

Aikaväli

tl t2

Hälytys saadaan, jos mittaustuloksiin sovitettu suora nouseeaikavälillä raja-arvoa enemmän.

ANopea vektorimuutos (jump)

Raja-arvo ..Hälyttävä arvo

- Halytysraja

Aika

Normaalijakauma

Aika

Hälytys saadaan mittausarvon ollessa normaalijakauman hälytysrajojen ulkopuollella.

Kuva 22. Värähtelynvalvontajärjestelmän 526 erilaiset hälytystavat. [21]

46


Alkuperäinen valvontajärjestelmä

Valvomon prosessitietokoneelle värähtelytiedottulevat turbiini-generaattoreiden alkuperäiseltävärähtelynvalvontajärjestelmältä. Järjestelmämittaa pystysuuntaisia laakerivärähtelyjä yhdel-lä anturilla kultakin laakerilta. Järjestelmäänkuuluu myös akselin epäkeskeisyyttä, aksiaalis-ta siirtymää sekä akselin ja turbiinin pesienvenymää mittaava anturointi. [21]

Laakerivärähtelyanturit mittaavat värähtelynnopeutta, mutta mittasignaali muunnetaan siir-tymäksi ennen sen esittämistä valvomopäätteil-lä. Näin on pyritty yhtenäistämään laakeri- jaakselivärähtelyjen esitysmuodot. [21]

Järjestelmästä saadaan laitoksen prosessitieto-koneen näytöille vain trendinäyttämä, joka ker-too viipeettä värähtelyn huippuamplitudin kul-lakin laakerilla. [22] Jokaiselle laakerille onasetettu oma hälytysrajansa, joka on muutamaapoikkeusta lukuunottamatta 20 |J.m. Järjestelmäantaa turbiini-generaattorille pikasulkusignaa-lin, jos jonkin laakerin värähtelytaso ylittäähetkellisesti laakerille asetetun suojausrajan,joka on yleensä 40 \xm (suurimmillaan 60 u.m).[23] Mikäli värähtelyn oletetaan tapahtuvanturbiini-generaattorin pyörimisnopeuden taa-juudella sinimuotoisesti, vastaavat edellämaini-tut arvot tehollisia värähtelynopeuksia 4,4 mm/sja 8,9 mm/s (13,3 mm/s).

Käyttökokemukset järjestelmän suojaustoimin-nosta ovat enimmäkseen positiivisia Turhiaturbiini-generaattorin pikasulkuja järjestelmänhäiriöiden johdosta ei ole tapahtunut. Sensijaanylösajotilanteissa pikasulkuja on tullut melkousein. Tällöin kyse on ollut turbiinin roottorinepätasapainosta aiheutuneesta suojausrajan yli-tyksestä. [22]

Värähtelynvalvontajärjestelmä 526

Laitoksella on otettu käyttöön 80-luvun alku-puolella tietokonepohjainen ABB:n toimittamavärähtelynvalvontajärjestelmä Vibroview, jotamodernisoitiin ja laajennettiin vuonna 1992.Sen avulla valvotaan turbiini-generaattoreiden

lisäksi laitoksen muita värähteleviä kohteita,kuten reaktorin pääkiertopumppuja. Värähtely-arvojen lisäksi laitteistolla pystytään käsittele-mään myös valvottujen kohteiden prosessiarvo-ja. [22]

Järjestelmä on sijoitettu valvomon relehuonee-seen, jossa sijaitsevat laitteiston keskusyksikkö,tallennusasemat, kirjoittimet ja työasemakone,jonka avulla järjestelmän mittaustuloksia analy-soidaan. Valvomosta on suora pääsy tiloihin,joten erillistä valvomopäätettä ei järjestelmässäole ainakaan toistaiseksi. [22]

Järjestelmä on anturoinniltaan laaja: laakerivä-rähtelyjä mitataan kultakin laakerilta sekä pys-ty-, vaaka- että aksiaalisuuntaan ja akseliväräh-telyjä laakerien vierestä pysty- ja vaakasuun-tiin. [21] Mittaustapahtumasta työasemalla teh-tävään analysointiin on noin 10 sekunnin viive.[22] Valvontajärjestelmän analysointiohjelmis-to käsittää kaikki tarpeelliset työkalut analy-sointien suorittamiseksi (katso liite 2, luku2.2.15). Käytössä ovat erilaiset kone- jakokonaistasonäytöt sekä aikataso-, vektori-,spektri- ja ratakäyräkuvaajat. [19]

Värähtelyarvoille voidaan asettaa erilaisia häly-tysehtoja, jotka on esitetty kuvassa 22. Lisäksion olemassa vielä niin sanottu relation-hälytys,jossa verrataan tehollisen värähtelytason jaharmonisten värähtelyjen suhdetta. Hälytyseh-toja voidaan muuttaa turbiini-generaattorin pyö-rimisnopeuden funktiona kymmenen erilaisenpyörimisnopeustilan avulla ja koneiston tehonmukaan neljän eri tehoalueen avulla. [19]

Valvomohenkilökunta seuraa värähtelylaitteis-ton toimintaa ja värähtelyarvojen kehittymistäkuusi kertaa vuorokaudessa. Henkilökunnalleon annettu peruskoulutus värähtelyistä ja niidenvalvonta on pitkälle ohjeistettua. Tarkoituksenaei kuitenkaan ole, että ohjaajat ryhtyisivättekemään värähtelyarvojen analysointia, vaantapahtumista tulee ilmoittaa värähtelyistä vas-taavalle henkilölle. Hän analysoi tulokset jaottaa ongelmatilanteissa edelleen yhteyttä lait-teistovalmistajan asiantuntijoihin. [22]

47


Meri-Pori 1241

Meri-Porin hiilivoimalaitoksen turbiini-gene-raattoreiden värähtelyjä valvotaan turbiini-ge-neraattorin valmistajan ABB:n toimittaman tur-biinin suojausjärjestelmän ja IVO:n kehittämänTrendVib kunnonvalvontajärjestelmän avulla.

Turbiini-generaattoreiden valvonta-anturointion laaja. Vain osaa antureista käytetään hyväksijärjestelmillä tapahtuvassa valvonnassa. Kum-pikin järjestelmä saa mittaustietonsa samoiltaantureilta, mutta toisistaan riippumattomasti.

Turbiinin suojausjärjestelmän mittaustuloksetesitetään prosessitietokoneen näytöllä koneku-van avulla, josta käy ilmi tärkeimpien akseli- jalaakerivärähtelyjen arvot. Värähtelyjen yleista-solle on asetettu hälytysrajat, joiden ylittyessäryhdytään etsimään värähtelytasojen kohoami-sen syytä. Akseli- ja laakeri värähtelyille onannettu myös automaattisen suojauksen aiheut-tavat raja-arvot, jotka ovat kaikille laakereille jaakselinosille samoja. Laakerivärähtelyjen suo-jausrajan tehollinen arvo on 4,5 mm/s ja akse-li värähtelyjen suurin sallittu huipusta huippuunarvo on 166 (im.

TrendVib mittaa akselivärähtelyjä kaikilta tur-biini-generaattorin laakereilta vaaka- ja pysty-suoriin suuntiin. Laakerivärähtelyjä mitataanlaakerista riippuen yhteen, kahteen tai kolmeensuuntaan. TrendVibin avulla valvotaan myöslaitoksen turbiinikäyttöisen syöttövesipumpuntoimintaa. Laitteiston taltioima värähtelyhisto-ria siirretään modeemin avulla 1,5 kuukaudenvälein IVO Lab:n analysoitavaksi.

IVO Lab analysoi värähtelyarvot ja lähettäälaitokselle noin kerran kahdessa kuukaudessaanalysointiraportin, sekä tilanteen niin vaaties-sa suositukset laitteistolle tehtävistä toimenpi-teistä. Laitoksella suoritetaan värähtelyarvojenmittauksia myös kannettavalla laitteistolla, jon-ka mittaustulokset toimitetaan IVO Lab:lle vaintarvittaessa.

Laitoksen ohjaajat käyttävät kunnonvalvonnas-sa apuna lähinnä prosessitietokoneelle tulevaanäyttöä. TrendVibin toiminta tarkastetaan sään-nöllisin väliajoin, mutta sitä käytetään apuna

yleensä vain värähtelyarvojen muutostilanteitaanalysoitaessa. Tällöin voidaan avata modee-miyhteys IVO Lab:iin, joka analysoi arvojatarkemmin ja antaa toimenpidesuosituksen.

3.4.9 Värähtelyjen raja-arvot

Turbiini-generaattorin värähtelyarvoille määri-tellään yleensä kaksi eri hälytysrajaa. Näistäalemman ylittyessä aloitetaan värähtelyarvojenkohoamisen syyn etsintä. Ylemmän hälytysra-jan ylittäminen voi johtaa koneen alasajoon.Hälytysrajojen muodostamisessa käytetään apu-na omaa ja valmistajan tai samanlaisen koneis-ton muiden käyttäjien kokemusta.

Käytännössä värähtelynvalvonnassa keskitytäänvärähtelyn absoluuttisen arvon tarkkailun sijas-ta värähtelyarvojen muutosten seuraamiseen.Tämä on seurausta tosiasiasta, että laitteet ovatyksilöllisiä, eivätkä kaikki vakavatkaan viatkohota värähtelyarvoja vaaralliselle tasolle,vaikka arvojen selvä muutos olisikin nähtävis-sä.

Sallituista värähtelyarvoista on olemassa erilai-sia standardeja. Standardit ovat hyödyllisiäarvioitaessa ja määriteltäessä koneen kuntoa jahälytys- ja suojaussignaalien tasoa. On kuiten-kin syytä korostaa etteivät standardit välttämät-tä johda järkevien värähtelyjen raja-arvojenlöytämiseen, vaan parhaiten sopivat arvot löy-tyvät yhdistämällä kokemuksen ja standardientieto. Standardeja voitaneen kuitenkin pitääjonkinlaisena maksimisuosituksena esimerkiksisuojaussignaalien tasoja määrittäessä.

Tunnetuimpia laakerivärähtelyjen sallittuja vä-rähtelytasoja käsitteleviä standardeja ovat SFS-ISO 2372, VDI 2056, PSK 5704-5705 sekä ISO10816. Näistä kolme ensiksi mainittua ovathyvin samanlaisia. Akselivärähtelyjä tarkastele-vista standardeista voimalaitosturbiinien akseli-värähtelyjen tarkastelemiseen soveltuvat stan-dardit VDI 2059 ja ISO 7919.

SFS-ISO 2372 (VDI 2056. PSK 5704 ia 5705)

ISO 2372 standardi käsittelee yksittäisen ko-neen mekaanisten värähtelyjen voimakkuutta.Se on kehitetty erilaisten koneiden yleiskunnon

48


arviointiin, ei niinkään yksittäisten koneenosienvärähtelynvalvontaan. Standardi käsittelee vä-rähtelyjä, jotka esiintyvät koneiden pinnoilla,laakereissa tai kiinnityspisteissä taajuusalueella10-1000 Hz. [25] Värähtelyjen mittayksikkönäkäytetään tärinärasitusta, joka määriteltiin ai-emmin luvussa 3.4.6.

Standardia ei ole tarkoitettu sovellettavaksikoneille, joiden kunnon arviointi vaatisi väräh-telyominaisuuksien tarkempaa selvittämistä jaarviointia. [25] Standardia on kuitenkin käytet-ty pitkään apuna myös voimalaitosturbiinienlaakeri värähtelyjen valvonnassa, joskin uudem-pi standardi ISO 10816 on sen jo korvannut.

Standardissa todetaan, että värähtelyarvoja voi-daan mitata kultakin laakerilta tai muulta ko-neen kiinnityspisteeltä kolmeen toisiaan vas-taan kohtisuoraan suuntaan, mutta mitään varsi-naista suositusta anturoinnin laajuudesta eianneta. Tarkoituksena on löytää koneen tärinä-rasituksen arvo, joka edellyttää värähtelyarvo-jen mittaamista kultakin mittauspisteeltä niinmoneen suuntaan, kuin on konekohtaisesti kat-sottu tarpeelliseksi. [25]

Standardi jakaa koneet kuuteen eri koneluok-kaan niiden rakenteen ja toimintatavan mukaan.Luokkajako on esimerkillinen, ja myös muun-lainen luokkajako on todettu mahdolliseksi.Kullekin koneluokalle on määritelty omat vä-rähtelyn tärinärasitusalueiden raja-arvot Tur-biini-generaattorit sijoittuvat koneluokkiin IIIja IV, riippuen koneen perustusten jäykkyydes-tä: luokan III koneiden kiinnitysalusta oletetaantäysin jäykäksi, kun taas luokan IV koneidenperustukset ovat suhteellisen joustavia värähte-lyn mittaussuunnassa. [25] Useimmiten olete-taan nopeasti pyörivien turbiini-generaatto-reiden perustus suhteellisen joustavaksi, jolloinsovelletaan koneluokan IV värähtelyn tärinära-situsalueen rajoja.

Tärinärasitusalueita on neljä kappaletta: A, B, Cja D alueet. Niitä ei ole standardissa määriteltynimeään tarkemmin, eikä ole myöskään kerrot-tu, mitkä värähtelyalueet ovat sallittuja ja mitkäeivät Aluejaon opastavaksi tarkoitettu infor-maatio onkin mitätön. Tärinärasitusalueita on

Taulukko IV. Laakerivärähtelyjen tärinärasitus-alueiden raja-arvot koneluokissa III ja IV. [25]

Alueraja

A/B

B/C

C/D

Tärinärasituksen arvo [mm/s]

koneluokka III

1,8

4,5

11,2

koneluokka IV

2,8

7,1

18,0

käsitelty syvällisemmin standardissa PS K 5704,jota voidaan pitää SFS-ISO 2372 standardinkanssa samanlaisena. Alueiden merkityksetovat: [18]alue A: Uuden koneen vastaanotossa sallittu

tärinärasitusaluealue B: Koneen käytössä sallittu aluealue C: Hälytysaluealue D: Vaurioalue

Taulukosta IV käy ilmi turbiini-generaattoreillesovellettavien koneluokkien tärinärasitusaluei-den värähtelynopeuksien raja-arvot.

Standardi ei anna suosituksia tärinärasitusarvo-jen hälytys- ja suojausrajojen muodostamiseksi.Sensijaan PSK 5705 standardissa niiden muo-dostamista on käsitelty. Sen mukaan laitteidenkunnossa tapahtuvien poikkeamien havaitsemi-seksi tulee laitteistolle määritellä kaksi tärinära-situksen raja-arvoa, hälytysraja ja vaurioraja.Hälytysrajan ylittymisen tulee johtaa kunnon-valvonnan tehostamiseen, vian aiheuttajan sel-vittämiseen ja korjaukseen varautumiseen. Vau-riorajan ylittyminen edellyttää laitteen korjaa-mista ensi tilassa tai jopa laitteen välitöntäpysäyttämistä. [18]

Raja-arvot määritetään käyttäen valmistajansuosituksia, konetyypin kunnonvalvonnasta saa-tuja kokemuksia tai taulukon IV mukaisiaarvostelurajoja. Omasta koneesta saatujen edus-tavien mittausten jälkeen voidaan rajojen muo-dostusta muuttaa siten, että määrittämisessäkäytetään apuna mitattujen värähtelynopeuksi-en keskiarvoa K ja arvojen hajontaa H yhtälön(14) mukaisesti. [18]

hälytysraja = 1,6 • K + 2,0 • H

vaurioraja = 4,0 • K + 2,0 • H (14)

49


ISO 10816 [261

ISO 10816 on korvannut SFS-ISO 2372 stan-dardin vuonna 1996. ISO 10816:n osa kaksikäsittelee suurien, teholtaan yli 50 MW:n tur-biini-generaattoreiden laakerivärähtelyjä. Stan-dardin mukaan laakerivärähtelyt tulee mitatavähintään taajuusalueella 10-500 Hz. Värähte-lyjen mittaamiseksi suositellaan vähintään kah-ta anturia, jotka on sijoitettu kohtisuoraantoisiinsa nähden, yleensä mittaamaan vaaka- japystysuuntaisia värähtelyjä. Yhdellä anturillatapahtuvaa mittausta suositellaan tehtäväksivain silloin, kun voidaan olla varmoja siitä, ettäanturilta saadaan riittävä tieto värähtelyn tasos-ta.

Standardi antaa suositusarvoja sekä laakerienvärähtelyn nopeudelle, että värähtelynopeudenmuutoksille. Värähtelynopeuden arvon mukaantehdään standardissa jako neljään eri laatuluok-kaan (vertaa SFS-ISO 2372 tärinärasitusalueet):

Luokka A: Uusien koneiden värähtelytaso onyleensä tällä tasolla.

Luokka B: Tällä värähtelytasolla pysyvät ko-neet on yleisesti hyväksytty rajoit-tamattomaan pitkäaikaiseen käyt-töön.

Luokka C: Tällä värähtelytasolla olevien ko-neiden pitkäaikainen käyttö on kiel-letty, mutta lyhytaikainen käyntiseuraavaan seisokkiin asti on sallit-tua.

Luokka D: Värähtelyt saattavat aiheuttaa vau-rioita koneessa.

Luokkien mukaiset värähtelyjen raja-arvot käy-vät ilmi taulukosta V. Luokkien raja-arvottarkoittavat jatkuvan tehokäynnin aikaisia vä-rähtelynopeuden tehollisia (rms) arvoja. Vaikkastandardi käsittelee varsinaisesti vain radiaali-laakerien värähtelyjä, voidaan arvoja soveltaasuoraan myös aksiaalilaakerille.

Standardin mukaan luokkajako on ohjeellinen:hälytys- ja suojausrajoista päättäminen on lo-pulta koneen omistajan ja toimittajan välinenasia. Standardin arvoja voidaan pitää lähinnäsuuntaa antavina.

Taulukko V. Laakerivärähtelyjen luokkien raja-arvot koneen pyörimisnopeuden ollessa 3000 l/min.126]

Luokkaraja

A/B

B/C

C/D

Värähtelyn tehollinen(rms) nopeus [mm/s]

3,8

7,5

11,8

Standardi korostaa värähtelyarvojen muutostenvalvonnan tärkeyttä. Muutosten tulisi aiheuttaasyyn etsinnän aloittaminen, vaikka luokan Calaraja ei vielä rikkoutui sikaan. Etsintä tulisialoittaa, kun värähtelyt muuttuvat äkillisesti yli25 % luokan B ylemmästä rajasta, eli kunmuutos on yli 1,9 mm/s.

Jos värähtelyjen perustaso on hyvin alhainen,voi edellä mainittu sallitun muutoksen arvoosoittautua liian alhaiseksi. Tällöin hälytysrajaavoidaan nostaa, mutta luokan C alarajaa ei tulisiylittää yli 1,25 kertaisesti, mikä vastaa 9,4 mm/ssuuruista värähtelyä. Jos saatu mittasignaali onkovin vaihteleva, tulisi käyttää arvojen keskiar-voistamista todellisen tehollisen arvon löytämi-seksi. Kunkin laakerin hälytysraja on syytäetsiä sille sopivaksi käyttäen apuna omaa jamuiden kokemusta.

Oikean suojausrajan valinnan todetaan olevantäysin riippuvainen turbiini-generaattorin ra-kenteesta ja kestävyydestä. Kaikki samanlaisetkoneet ovat kestävyydeltään melko samanlai-sia, vaikka niiden tehokäynnin aikaiset värähte-lyarvot olisivatkin erisuuria. Näin ollen suo-jausrajaa ei voida johtaa koneen normaalienvärähtelyjen suuruudesta eikä myöskään mah-dollisesti normaaleihin värähtelyihin sidoksissaolevasta hälytysrajasta. Suojausrajalle tulee an-taa jokin konetyypille sopiva arvo, joka ei oleriippuvainen muista arvoista. On suositeltavaa,että suojausraja sijaitsisi luokkien C tai Dalueella, muttei ylittäisi 1,25 kertaisesti luokanD alarajaa, mikä vastaa 14,8 mm/s värähtelyä.

VDI2059 (271

VDI 2059 standardi käsittelee pyörivien konei-den akselivärähtelyjen mittaamista ja arvioin-tia. Standardin osassa kaksi tarkastellaan voi-

50


malaitoskäytössä olevien turbiini-generaattorei-den akseli värähtelyjä. Osa kolme käsitteleeteollisuuskäytössä olevia turbiineja ja generaat-toreita, joten myös sitä osaa standardista voitai-siin käyttää hyväksi turbiini-generaattoreidenvärähtelytasoja arvioitaessa. Nyt tarkastellaanvain standardin osaa kaksi, joka on värähtelyta-sojen suhteen suvaitsevampi.

Standardi ei anna mitään tarkkoja ohjeita akse-livärähtelyjä mittaavien antureiden määrälle jasijoitukselle. Sensijaan standardi käsittelee mel-ko laajasti erilaisia turbiini-generaattorin käyt-tötiloja, kuten ylös- ja alasajoa sekä tehoajoa.Standardissa otetaan esille myös tärkeimmätturbiini-generaattorin roottorin vauriomuodot:turbiinin juoksusiipien katkeaminen ja akselinsäröytyminen. Tarkastelussa on keskitytty eri-

tyisesti vikojen havaitsemiseen värähtelyarvo-jen pohjalta.

Standardi käyttää akselivärähtelyjen mittanaakselin suurinta siirtymää Sm , joka on määri-telty kuvassa 23. Jos akselivärähtelyjä mitataankahdella toisiinsa nähden kohtisuorasti sijoite-tulla anturilla, saadaan akselin keskipisteenhetkellinen siirtymä sk(t) määriteltyä anturiensuuntaisten hetkellisten siirtymien sfi) ja s2(t)avulla Pythagoraan lauseesta:

(15)

Tällöin Smax on suurin hetkellisen siirtymänarvo, eli

0) (16)

Kuva 23. Maksimisiirtymä Smax. stja s2 ovat mittausantureiden suuntaisia hetkellisiä siirtymiä ajanhetkellät. K on akselin ratakäyrä. [27]

51


Koska 5 :n määrittäminen ratakäyrän avullam a x •>

voi olla joissain tapauksissa hankalaa, voidaanse määrittää myös yksinkertaisemmilla keinoil-la. Maksimisiirtymän arvoksi voidaan antaasuurin mittauksilta havaittu siirtymän arvo,ajanjakson värähtelyn keskiarvo tai huipustahuippuun arvon puolikas. Nämä eivät annamaksimisiirtymälle täysin oikeaa arvoa.

Standardissa arvioidaan värähtelyarvoja sekäsiirtymien suuruuden, että arvoissa havaittujenmuutosten perusteella. Maksimisiirtymän suu-ruudelle on annettu kolme eri raja-arvoa, jotkaon esitetty taulukossa VI.

Uuden turbiini-generaattorin akselivärähtelyjentulisi olla rajan A alapuolella. Jo käytössäolleen, tehokäynnillä käyvän turbiinin värähte-lyarvojen tulisi olla rajan B alapuolella. Tällöinkoneiston käyntiaikaa ei ole mitenkään rajoitet-tu. Rajan B ylittyessä tulisi värähtelynvalvonta-laitteistolla saada viimeistään hälytys. Koneis-ton alasajoa tulee harkita viimeistään rajan Cylittyessä. Tätä voidaan pitää myös suositelta-vana automaattisen suojauksen toimintarajana.

Värähtelyarvojen muutoksien tarkastelu tode-taan standardissa tärkeäksi etenkin tehoajonaikana. Siirtymän suurin sallittu muutos AS

J max

tulisi muodostaa akselin normaalin värähtely-tason perusteella omien kokemusten ja valmis-tajan suositusten avulla. Arvon ylityksestä tulisiaiheutua hälytys, jonka johdosta tulisi aloittaavärähtelytason kohoamisen syyn etsintä. Mi-tään tarkkaa suositusta sallitulle muutoksenarvolle ei ole annettu, mutta standardissa ontodettu ettei sallittu muutos saisi ylittää yli 25%rajan B arvosta, eli 25 \im.

ISO 7919 [281

ISO 7919 on vuonna 1996 julkaistu standardi,joka kuuluu samaan uusien standardien ryh-mään kuin ISO 10816. ISO 7919 käsitteleepyörivien koneiden akselivärähtelyjä. Standar-din osa kaksi käsittelee erityisesti turbiini-generaattoreita. Standardi ottaa huomioon sekäakselivärähtelyjen suhteellisen että absoluutti-sen mittaustavan, eikä sulje pois kumpaakaan

Taulukko VI. Suhteellisten akselivärähtelyjen raja-arvot koneen pyörimisnopeuden ollessa 3000 l/min.[27]

Akselin maksimisiirtymä

vaihtoehdoista. Sen antamista värähtelyrajojensuosituksista käsitellään nyt vain laakerijalus-taan nähden suhteelliset värähtelyarvot.

Standardi suosittelee akselivärähtelyjen mittaa-mista kahdella, toisiinsa nähden kohtisuorassaolevalla anturilla. Standardi käyttää värähtely-jen mittayksikkönä huipusta huippuun arvoaA , josta käytetään merkintää 5, . Tarkoi-

pp J J (p-p)max

tuksena on löytää akselin suurin todellinenhuipusta huippuun siirtymä, jonka määrittämi-nen voidaan tehdä eri tavoilla. Oikean määritys-tavan löytämiseksi standardi suosittaa S, , :n

J (p-p)max

määrittämistä toistaiseksi siten, että sen arvoksiannetaan suurempi antureiden mittaamista hui-pusta huippuun arvoista. Jos värähtely oletetaantäysin sinimuotoiseksi ja yhdensuuntaiseksi,5, , :n arvo on kaksikertainen VDI 2059:n

(p-p)max

käyttämään Smax:iin nähden. Arvojen ero eitodellisuudessa ole aivan niin suuri.Standardi antaa suosituksia akselivärähtelyjensiirtymän ja sen äkillisen muutoksen suuruuk-sille. Standardi tekee siirtymän arvon mukaisenluokkajaottelun A, B, C ja D luokkiin koneenkunnon määrittämiseksi. Luokkien määritteetovat samat kuin ISO 10816 standardissa. Luok-kien mukaiset akselivärähtelyjen raja-arvot käy-vät ilmi taulukosta VH. Arvojen huomautetaanolevan ohjeellisia ja todellisten raja-arvojenriippuvan tarkasteltavan koneen teknisistä rat-kaisuista.

Akselivärähtelyjen arvojen äkillisiin muutok-siin tulisi standardin mukaan kiinnittää huomio-ta Toimenpiteisiin tulisi ryhtyä viimeistäänsilloin, kun muutos on yli 25 prosenttia luokanB ylemmän rajan arvosta, eli suhteellisellamittaustavalla toteutetussa valvonnassa 41

52


Taulukko VII. Suhteellisten akselivärähtelyjenluokkien raja-arvot koneen pyörimisnopeudenollessa 3000 l/min. [28]

Luokkaraja Akselin huipusta huippuunsiirtymä [um]

A/B

B/C

C/D

80

165

260

Valvontalaitteiston alempi hälytysraja tulisi sa-moin asettaa sopivaksi lisäämällä värähtelynperustasoon edellä mainittu 41 Jim. Jos akseli-värähtelyjen perustaso on kovin alhainen, voihälytysraj aa nostaa edellä saadusta arvosta,mutta kuitenkin vain siten ettei se ylitä luokanC alempaa raja-arvoa.

Koneen suojausrajan todetaan olevan riippuvai-nen laitteistojen rakenteesta ja niiden kestävyy-destä. Suojausrajalle onkin annettu vain suosi-tus, että sen pitäisi olla alueella C tai D.

3.4.10 Loviisan nykyisen värähtelyn-valvontalaitteiston arviointi jamuutostarpeet [29]

Loviisan turbiini-generaattoreiden tämänhetki-sestä värähtelynvalvontajärjestelmästä on löy-dettävissä joitakin parantamisen tarpeessa ole-via kohtia. Silmiinpistävintä on L01:n antu-roinnin suppeus. Anturointi ei mahdollista kaik-ki värähtelyarvot kattavaa laajaa analysointia.Tässä suhteessa LO2:n laitteisto on merkittä-västi parempi.

Anturoinneilta tulleet signaalit kulkevat valvo-mon takaosissa sijaitsevalle mittauskaapille.Värähtelytasojen ylittäessä mittakaapilla olevi-en värähtelymittausten raja-arvot saadaan val-vomoon heti koottu hälytys. Tällöin ohjaajantulee mennä mittakaapille ja katsoa, mikä anturihälyttää ja kuinka korkea on sen värähtelytaso.Ohjaaja ei saa muuta tietoa värähtelyn luontees-ta viipeettä, sillä uudet värähtelytasot päivitty-vät prosessitietokoneelle 20 minuutin viipeellä.

Värähtelyarvot siirretään mittauskaapilta Trend-Vib kunnonvalvontajärjestelmän käyttöön.Vaikka mitta-antureita on vähän ja TrendVibin

näytteenottotaajuus on vaatimaton, on järjestel-mä kokonaisuudessaan hyvin hidas; näytteenot-tohetkestä mittaustulosten mahdolliseen analy-sointihetkeen kuluu aikaa noin 20 minuuttia.Tämä on sietämättömän pitkä aika muutostilan-teessa, jossa turbiini-generaattorin värähtely-arvot muuttuvat nopeasti ja syyn löytämiseksiolisi värähtelyjen reaaliaikainen analysointi tar-peellista.

Nykyisen analysointiohjelmiston voidaan tode-ta antavan käyttäjälleen tärkeimmät perustyö-kalut, joita kunnonvalvonnassa tarvitaan. Käy-tössä olevat valvontamenetelmät ovat tunnuslu-ku-, vektori-, spektri- ja ratakäyrävalvonta.

Anturoinnin laajentaminen ei nykyisen järjes-telmän puitteissa ole järkevää, eikä sen toimin-taakaan voida nopeuttaa. Laitoksella on aloitet-tu uuden järjestelmän suunnittelu, mikä onedennyt tarjouskyselyasteelle. Laitoksella onmuodostettu selkeä käsitys, mitä uudelta järjes-telmältä halutaan ja nähtäväksi jää, millaisiakonsepteja eri valmistajat tarjouksissaan laitok-selle tarjoavat Valinta tapahtuu järjestelmientarjoamat tekniset ja luonnollisesti myös talou-delliset seikat huomioon ottaen. Toteutuessaanhanke parantaa turbiini-generaattoreiden jamyös muiden pyörivien koneiden, kuten pri-määripiirin pääkiertopumppujen, värähtelynval-vonnan ja siten kunnon- ja käytönvalvonnantilaa huomattavasti.

Seuraavassa on luettelomaisesti esitelty suunni-tellun värähtelynvalvontajärjestelmän perus-ominaisuuksia, joista osa on myös vanhassajärjestelmässä:• Anturointi, joka mittaa laakeri värähtelyjä

kaikilta radiaalilaakereilta pysty- ja vaaka-suoriin suuntiin, aksiaalisuuntaisia värähte-lyjä turbiinin aksiaalilaakerilta ja generaat-torin radiaalilaakereilta sekä akselivärähte-lyjä kaikilta radiaalilaakereilta. Anturointitulee olla myös turbiinin pyörimisnopeudenmittaamiseksi, turbiinin kuoren ja aksi-aalilaakerin liikkeiden mittaamiseksi ja tur-biinin akselin taipuman havaitsemiseksi.

• Järjestelmän tulee antaa värähtelyarvot ana-lysoitavaksi mahdollisimman pienellä vii-peellä. Järjestelmässä on oltava riittävä tie-

53


donkäsittely- ja tallennuskapasiteetti, jottasillä voidaan käsitellä tehokkaasti myösylös- ja alasajotilanteet ja tallentaa muistiinriittävän pitkä värähtelyhistoria erilaisia ti-lanteita. Järjestelmän mitoituksessa tuleeottaa huomioon, että laitoksella voi olla ai-nakin kaksi turbiini-generaattoria samanai-kaisesti muutostilassa.Järjestelmän tulee olla liitettävissä laitoksennykyiseen PC-verkkoon. Mittatiedot ja hä-lytykset tulee kyetä välittämään myös pro-sessitietokoneelle ilman viivettä.Järjestelmän analysointiohjelmistossa tuleeolla tehokkaat keinot värähtelyarvojen mo-nipuoliseen analysointiin.

Käytettävissä tulee olla kaikki ne näytöt,joita värähtelyarvojen perusteellinen diag-nosointi edellyttää.Järjestelmän tulee kyetä antamaan hälytyserilaisin kriteerein muodostettujen hälytys-rajojen ylittymisestä. Hälytysrajojen tuleeolla vähintään kaksiportaisia. Järjestelmäntulisi kyetä muodostamaan hälytysrajatomin avuin.Järjestelmätoimitusten mukana tulee saadariittävä koulutus järjestelmän itsenäiseenkäyttöön ja huoltoon.Järjestelmän tulee olla laajennettavissa ai-nakin 35 prosenttia.

54


4 LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN SUOJAUKSET

4.1 Suojausten tarkoitus

Turbiini-generaattorin suojausjärjestelmän tar-koituksena on suojata konetta vahingoittumi-selta epänormaaleissa käyttötilanteissa. Näinvoidaan estää virheellisten ajotoimien aikaan-saama laitteistolle vahingollinen toiminta janopeuttaa koneiston alasajoa tilanteissa, joissaturbiini-generaattorin käynti ei ole enää suota-vaa. Tällöin voi suojauksen syynä olla jokokoneen vahingoittumisen estäminen, tai turbii-ni-generaattorijärjestelmiin liittyvien laitteidenasettamat rajat turbiinin käytölle.

4.2 Turbiinien suojaukset

Turbiinin suojausten toiminnasta seuraa pika-sulku- eli suojaussignaali, joka johtaa turbiinin

välittömään, tai joissain tapauksissa aikaviiväs-tettyyn pikasulkuun. Pikasulussa turbiinin pika-sulkuventtiilit, säätöventtiilit, välitulistuksenläppäventtiilit ja väliottolinjojen sulkuventtiiliteli KOS-venttiilit sulkeutuvat Tällöin höyrynvirtaus turbiiniin estyy ja roottorin pyöriminenalkaa hidastua. [3]

Turbiinisuojausten anturointi on toteutettu säh-köisin mittauksin. Prosessissa olevat mittauksettoimivat 2/3-periaatteella. Tällöin kutakin val-vottavaa kohdetta mittaa kolme eri mittausta,joista kahden mittausarvon ylittäessä säädetynraja-arvon mittaukset antavat sähköisen suo-jaussignaalin. Signaali seuraa myös eräistämuista kuin voimalaitosprosessiin liittyvistäsuojauksista. Kaikki turbiinin suojaukset onesitetty kuvassa 24. [1]

TURPIININ PIKASULKUKAAVIO

PROSESSISUOJAUKSET MUUT SUOJAUKSET GENERAAT-IORI I

GENERAATITORISUO-IJ RUKotT

IMUUNTAJA-ISUOJAUKSET

Kuva 24. Turbiinin suojaussignaalit.

55


Mittauksilta saatu signaali ohjautuu suojausöl-jyjärjestelmän kahdelle pikasulkukelalle. Ke-loille tulleesta sähköisestä viestistä eteenpäinsuojausjärjestelmä toimii täysin mekaanis-hyd-raulisesti. Pikasulkukelojen toiminta aiheuttaaniiden ohjausluistien liikkeen alaspäin (katsokuva 8). Tällöin luisteille tulevan pikasulkuöljynpaine pääsee purkautumaan luistin alaosan kaut-ta pois. Pikasulkuöljyn paineen lasku aiheuttaapikasulkuventtiilien väliohjausluistien nousemi-sen ylös, jolloin pikasulkuventtiilien ja välitulis-timen läppäventtiilien servojen toimiöljyn painelaskee. Paineen laskun seurauksena pikasulku-venttiilit ja tulistinläpät sulkeutuvat servojensisällä olevien jousien vaikutuksesta. [3]

Pikasulkukelojen ohjausluistien liike aiheuttaamyös turbiinin säätöjärjestelmän ohjausöljynpurkautumisen. Tällöin turbiinin säätöventtiilienpääservo liikkuu ala-asentoon ja säätö venttiilitohjautuvat kiinni. Kaikkien edellä mainittujenventtiilien sulkeutumiseen kuluu aikaa noin 0,5sekuntia. Pikasulun syyn poistuttua järjestelmäpalautetaan toimintavalmiuteen pikasulkukeloi-hin vaikuttavalla kuittaussignaalilla, jonka vai-kutuksesta pikasulkuventtiilit avautuvat Väli-tulistuksen läppäventtiilit liikkuvat vasta säätö-järjestelmän ohjausöljyn paineen noustessa tur-biinin käynnistyksen jälkeen. [3]

Turbiinin mekaaninen ryntösuoja toimii poikke-uksellisella tavalla muihin suojiin nähden ollentoiminnaltaan täysin mekaanis-hydraulinen jariippumaton kaikista sähköisistä järjestelmistä.Se koostuu kahdesta toistensa toiminnasta riip-pumattomasta epäkeskorenkaasta, jotka sijaitse-vat turbiinin akselilla. Turbiinin pyörimisnopeu-den kasvaessa normaalista 3000 l/min arvoon

3330-3360 l/min epäkeskorenkaat siirtyvät kes-kipakovoiman ansiosta akselista ulospäin, mikäaiheuttaa niiden kosketuksen ryntösuojan luis-tien laukaisuvipuihin. Kun epäkeskorengas siir-tää laukaisuvipua, pääsee luisti liikkumaan sitänostavan jousen ansiosta. Tällöin luisti päästääpikasulkuöljyn ja turbiinin säätöjärjestelmänohjausöljyn paineen purkautumaan. Seurauksetovat samat kuin pikasulkukelojen toimiessa:pikasulkuventtiilit ja välitulistimen läppäventtii-lit sulkeutuvat ja turbiinin säätöventtiilit ohjautu-vat kiinni. [30]

4.3 Generaattoreiden suojaukset

Generaattorin sähköinen suojaus on toteutettuelektronisia releitä apuna käyttäen. Tärkeimmätgeneraattorin suojareleet on jaettu kahteen mat-riisiryhmään siten, että ne voivat korvata tois-tensa toiminnan. Releryhmät saavat tasavirta-syöttönsä kahdesta toisistaan riippumattomastaakustosta. Suojausten toimiessa generaattori-katkaisija ja magnetoinnin kenttäkatkaisijayleensä avautuvat ja turbiini menee pikasul-kuun. Eräät generaattorisuojat avaavat verkko-katkaisijan, jolloin laitososa jää omakäytölle.Tällöin turbiini ei yleensä saa pikasulkusignaa-lia. Suojaukset ja niiden toiminnan seuraukseton esitetty taulukossa VIII. [1]

Generaattorin apujärjestelmissä on joukko mit-tauksia, joilta saadaan suojaussignaali raja-arvojen ylittyessä. Tällaisia ovat generaattorintiivistysöljyn yläsäiliön SU21B01 pinnankorke-usmittaukset, staattorin jäähdytysjärjestelmänSS veden virtaamamittaukset sekä magnetoin-nin jäähdytysjärjestelmän SR veden paine- japinnankorkeusmittaukset. [1]

56


Taulukko VIII. Generaattorin sähköiset suojaukset. [1]

Suoja

alitaajuus

differentiaali

käämisulku

staattorin maasulku

staattorin ylikuormitus

takateho

vinokuormitus

ylijännite

ylivirta-alijännite

roottori

roottorin kaksoismaasulku

roottorin maasulku

roottorin ylikuormitus

magnetointi

magnetoinnin häviäminen

magnetoinnin ylivirta

Toiminnasta avautuva katkaisija

generaattori kenttä verkko• • «

* *

* *

* *

• *•

• -: -' »" '%t:\

* • ••<

Turb.pikasulku

*

*

*

»

*

*

»

*

*

57


5 LOVHSAN TURBIINI-GENERAATTOREIDENHUOLTO JA KOESTUKSET

5.1 l\irbiinien ennakkohuolto

5.1.1 Ennakkohuoltojen tarkoitus

Voimalaitoksen taloudellisen kannattavuuden jasähköntuotannon turvaamisen kannalta on ensi-arvoisen tärkeää laitoksen jatkuva käynti. Myöslaitoksen turvallisuuden ja koneiden käyttöiänkannalta on suotuisaa, jos laitosta ajetaan mah-dollisimman pitkiä ajanjaksoja stabiililla tehol-la, ilman jatkuvia alas- ja ylösajoja.

Ydinvoimalaitoksen koneistot ovat suuria jatoimivat usein melko hankalilla toimintapara-metreilla. Koneistot on suunniteltu pitkiä teho-ajojaksoja eikä jatkuvia äkillisiä käynnistyksiäja pysäytyksiä varten. Tällaisesta poikkeukselli-sesta käytöstä voi olla seurauksena turbiini-generaattorin vaurioituminen tai ainakin senkäyttöiän lyheneminen.

Edellä mainittujen seikkojen takia ydinvoima-laitoksille suoritetaan kerran vuodessa vuosi-huolto laitoksen polttoaineenvaihdon aikana.Huollon ajankohta on sijoitettu kesäaikaan,jolloin sähkönkulutus on mahdollisimman pie-ni. Huollossa korjataan laitteistoissa havaittujavikoja ja tehdään laajoja tarkastuksia laitteisto-jen toimintakunnon varmistamiseksi.

Vuosihuollon kesto on pyritty rajaamaan mah-dollisimman lyhyeksi. Tähän päästään huolto-seisokkien huolellisella suunnitelulla, jossa käy-tetään apuna ennakkohuolto-ohjelmia. Huolto-ohjelmien tarkoituksena on kertoa, mitä laitteis-tojen komponentteja kussakin vuosihuollossatarkastetaan, mikä on tarkastusten laajuus jamiten ne suoritetaan. Ajatuksena ohjelmia muo-dostettaessa on ollut se ettei laitteen vikaantu-minen aiheuttaisi seisokkia ennen seuraavaaohjelman mukaista tarkastusta. [31]

5.1.2 Ennakkohuoltojen suoritustaajuus

Turbiinien eri komponenttien huoltovälille onsaatu turbiinin toimittajalta suositus. Suositus-ten pohjalta on muodostettu järjestelmän osilleennakkohuolto-ohjelma. Huoltovälejä on tarvit-taessa pidennetty tai lyhennetty saatujen käyttö-kokemusten perusteella. [31] L01:n turbiini-generaattori yhden ennakkohuolto-ohjelman to-teutuneet ja suunnitellut huoltovälit käyvät ilmitaulukosta IX.

Ennakkohuolto-ohjelmia tarkasteltaessa voi-daan huomata etteivät arvioidut huoltovälit ainatoteudu. Tällöin on jouduttu tekemään vuosi-huollon aikaisia korjauksia tai muutoksia huol-to-ohjelmasta poikkeavasti. Seuraava vuosi-huolto on tällöin huolto-ohjelman määrittele-män ajanjakson kuluttua. Pääaikataulua tarkas-telemalla voidaan myös havaita, että laitoksenaloittaessa toimintansa on huoltoja tehty huo-mattavasti nykyistä useammin. Tämän voidaanarvioida johtuvan alkuvaiheessa laitteisiin teh-dyistä muutoksista, takuu- ja seurantatarkastuk-sista sekä vakiintumattomasta huoltokäytän-nöstä.

5.1.3 Ennakkohuolloissa suoritettavattoimenpiteet ja niiden ohjeistus

Ennakkohuolto-ohjelmien mukaisten tarkastus-ten suorittamiseksi on kullekin tarkastettavallekomponentille tehty oma mittauspöytäkirja, jo-hon merkitään suoritettujen tarkastusten tulok-set. Mittauspöytäkirjasta käy niin ikään ilmi,miten ja millä menetelmillä komponentti tar-kastetaan. Tärkeimpien turbiinin komponentti-en tarkastusmenetelmät on esitetty taulukossaX. Mikäli komponentti havaitaan tarkastuksissavioittuneeksi tai kuluneeksi, se vaihdetaan uu-teen tai kunnostetaan. [33]

58


Taulukko IX. LOl:n TGI.

Kohde

turbiini ja generaattori

korkeapaineturbiini

matalapaineturbiinit

generaattori

tg:n laakerointi

laakerit 1-8

laakeri 9

tiivistyslaakerit

n suunnitellut ja toteutuneet huoltovälit vuosilta

Suunnit.

[h]

64000

95000

32000

32000

16000

8000

pikasulkuläpät ja -venttiilit

välitulist. sulkuläpätjaservot

pikasulkuventtiilit

pikasulkuventtiilienservot

väliottojen sulkuventtiilit

säätöventtiilit

säätöventtiilit

säätö ja suojaus

kierroslukusäätäjäSE10C01.1

pääservo SE10C01.2

servonjakelumekanismi

ryntösuoja SE10C01.3

ryntösuojankeskipakokytkin

ps. ohjausluistiSE10S10

ps. väliohjausluistiSE10S11

säätö-öljypumppuSE10D01

impelleripumppuSE30D01

suodattimet SE10N1 -6

32000

32000

32000

16000

32000

32000

32000

8000

32000

48000

32000

32000

16000

16000

7000

tiivistyshöyryjärjestelmä

tiivistysh. ventt.SG10/20S02

lauhdutin

pinnansäätöventtiiliRM10S25

8000

16000

huoltoväli

[a]

8

12

—

4

2

1

4

4

4

2

4

4

4

1

4

6

4

4

2

2

—

1

2

Keskim.

[h]

36625

73251

20929

18233

9156

7711

13984

15871

18313

11856

15871

14650

18313

11269

14650

48834

16278

16278

10464

10464

7711

7711

12208

toteut. väli

[a]

4,8

9,5

2,7

2,4

1,2

1,0

1,8

2,1

2,4

1,5

2,1

1,9

2,4

1,5

1,9

6,3

2,1

2,1

1,4

1,4

1.0

1.0

1,6

1978-1996. 132]

Toteutunut väli [a]

pisin

6

12

4

5

2

1

4

4

4

3

5

4

4

2

4

7

4

4

2

2

1

1

2

lyhin

3

4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

5

1

1

1

1

1

1

1

59


Taulukko X. Ennakkohuolto-ohjelmien mukaiset tarkastukset. Tarkastusmenetelmien lyhenteet:SMT = silmämääräinen tarkastus, UT = ultraäänitarkastus, PT - väriainetarkastus,MGT = magneettijauhetarkastus, ET = pyörrevirtatarkastus ja MT = mittatarkastus.Suluissa oleva tarkastus suoritetaan vain tarvittaessa. [33]

Kohde

korkeapaineturbiini

roottori

johtosiivistö

pesä ja kansi

matalapaineturbiinit

roottori

johtosiivistö

pesä ja kansi

laakerien valkometalli

välitulist. sulkuläpät ja servot

pikasulkuja säätöventtiilit

venttiilin runko

venttiilin tiivistepinta

kara

lautanen

labyrinttiholkit

väliottojen KOS -venttiilit

runko

kara

lautanen

servon kara

kierroslukusäätäjä SE10C01.1

pääservoSE10C01.2

servon jakelumekanismi

ryntösuoja SE10C01.3

ryntösuojan keskipakokytkin

ps. ohjausluisti SE10S10

ps. väliohjausluisti SE10S11

säätö-öljypumppu SE10D01

impelleripumppu SE30D01

tiivistysh. vent. SG10/20S02

pinnansäätöventtiili RM10S25

SMT UT PT MGT ET MT

* »

* • • '* -;

• *

* * -

:*

-# *

• *

* * • . a

» » * «

* *

Tarkastusmenetelmät edustavat niin sanottuarikkomatonta aineen tarkastusta. Tarkastus-menetelmien spesifisyyden takia tarkastustensuoritus on annettu joko laitteiston valmistajantai jonkin tarkastuslaitoksen suoritettavaksi.

Tarkastava taho usein myös analysoi tulokset jalaitoksen henkilökunnan tehtäväksi jää lähinnähavaittujen vikojen korjaamisen organisointi.Laitoksella ei ole myöskään tarkastusten suori-tusohjeistoa muutamaa tarkastusohjetta lukuun-

60


Taulukko XL LOl.n turbiinien endoskooppitarkastukset vuosilta 1978-1996. [32]

Kohde

turbiini 1

korkeapaineturbiini SA10

matalapaineturbiini SA20


turbiini 2

korkeapaineturbiini SA50



Suunnit.

[h]

20929

24417

20929

20964

24458

24458

huoltoväli

[a]

2,7

3,2

2,7

2,7

3,2

3,2

Toteutunut

pisin

4

5

4

4

7

6

väli [a]

lyhin

1

2

1

1

2

1

ottamatta. Olemassa olevat tarkastusohjeet kä-sittelevät lähinnä tarkastusmenetelmiä ja niilleasetettuja vaatimuksia yleisesti. Poikkeuksentekee turbiini-generaattorin laakeroinnin tarkas-tus, josta on olemassa oma tarkastusohjeensa.

5.1.4 Turbiinien endoskooppitarkastukset

Turbiinin pesien huolto-ohjelmien läpikäyntiedellyttää niiden perusteellista purkamista, tar-kastamista ja kokoamista, mikä on aikaavievääja kallista toteuttaa. Pesien purun tarkoituksenaon useimmiten todeta turbiinin siivistön eheys.Tarkastuksessa voidaan käyttää apuna endosko-piaa, joka mahdollistaa siipien eheyden visuaa-lisen tarkastuksen ilman pesien avausta. Endo-skooppitarkastusten nopean suorituksen johdos-ta voidaan vuosihuollon lisäksi myös muut,lyhyemmätkin seisokit käyttää hyväksi ja tar-kastaa siivet.

Endoskooppitarkastuksessa turbiiniin pujote-taan endoskooppi turbiinin kuoressa olevienyhteiden kautta. Turbiinin roottoria paaksillapyörittämällä siivet voidaan kuvata niiden juu-resta alkaen. Jos siivissä havaitaan särö, murtu-ma tai jotain muuta poikkeavaa, nauhoitetaanotos myöhempää tarkastelua varten, jolloinarvioidaan siivistön korjaustarve. [34] Hyvänäesimerkkinä onnistuneesta endoskopian käytös-tä voidaan pitää LO2:n turbiinin SA20 endo-skooppitarkastuksessa havaittua siiven säröä(liite 3).

Taulukossa XI on esitelty LOl:n eri turbiinienosien endoskopiatarkastusten keskimääräinensuoritusväli, sekä pisin ja lyhin aika tarkastus-

ten välillä. Nykyisenä tavoitteena on tarkastaaturbiinin siivistö endoskoopilla joka toinen

vuosi.

5.2 Generaattoreidenennakkohuolto

5.2.1 Yleistä generaattoreidenennakkohuollosta

Generaattorin kohdalla ennakkohuolto-ohjel-maa vastaavasta suunnitelmasta käytetään ni-mitystä kunnossapitosuunnitelma. Turbiininkäyttöohjeessa kaikki generaattorille vuosihuol-lon aikana tehtävät toimet käsitetään koestuk-siksi. Selvempi jako vuosihuollon aikaistentarkastusten ja suoritettavien koestusten välillesaadaan käsittelemällä generaattorin tarkastuk-set turbiinin tarkastusten tavoin ennakkohuol-lon tarkastuksina, joita ne käytännössä ovat.

5.2.2 Generaattorinkunnonvalvontamittaukset

Generaattorille tehdään vuosihuoltoon valmis-tavia kunnonvalvontamittauksia ennen turbiini-generaattorin alasajoa, alasajon aikana ja vuosi-huollon kuluessa. Käynnin aikaiset mittauksetsuoritetaan viikkoa ennen seisokin alkamista.Näin saadaan tietoa generaattorin käynninaikai-sesta tilasta, minkä mukaan voidaan päätellägeneraattorin kunto ja jopa suunnitella vuosi-huollon aikaisia korjauksia. Mitattavia suureitaovat muun muassa generaattorin teho, jännitteetja virrat, staattorin käämien lämpötilat, jäähdy-tysvedyn lämpötila, puhtaus, paine ja vuotono-peus, staattorikäämin jäähdytysveden virtaus,

61

SÄTEILYTURVAKESKUS STUK-YT0-TR131

johtokyky ja lämpötilat ennen ja jälkeen staat-torikäämien sekä radiaali- ja tiivistyslaakerienja niiden tiivistys-, puristus- ja voiteluöljynlämpötilat ja paineet. Hiiliharjakoneistolle teh-dään tarkastus, jossa tutkitaan hiiliharjojen läm-pötiloja, kuluneisuutta ja hiiliharjoja liukuren-kaita vasten painavan voiman suuruutta. Myösliukurenkaiden värähtelyt mitataan. [35]

Vuosihuollon aikana generaattorille voidaantehdä erinäisiä tarkastusmittauksia joko siten,että generaattorin päätykilvet ovat paikoillaan,tai sitten ne ovat avattuna. Generaattorin rootto-ri on tällöin joko staattorin sisällä tai ulosvedet-tynä. Tarkastusmenetelminä käytetään tarpeenmukaan kaikkia turbiinin tarkastusten kohdallamainittuja menetelmiä. [35] Koska tarkastusoh-jelmat ovat hyvin laajoja, ei niitä ole käsiteltyyksityiskohtaisemmin.

5.2.3 Generaattoreiden sähköteknisetkunnonvalvontamittaukset

Generaattorille suoritetaan vuosihuollon aikanamyös joukko sähköteknisiä mittauksia sähköi-sen kunnon toteamiseksi. Mittaukset aloitetaangeneraattorin alasajon aikana ja niitä jatketaangeneraattorin ollessa pysähdyksissä. Pysähdyk-sissä olevan generaattorin mittausten laajuusriippuu siitä, onko generaattorin roottori pai-koillaan generaattorissa, vaiko ulosvedettynästaattorin ulkopuolella. [36] Myös nämä mitta-ukset ovat hyvin laajoja, eikä niitä ole tarkoi-tuksenmukaista käsitellä yksityiskohtaisemmin.

5.2.4 Magnetointilaitteistojen tarkastukset

Generaattoreiden magnetointilaitteille suorite-taan eri laajuisia tarkastuksia puolen vuoden,vuoden ja neljän vuoden välein. Puolen vuodenvälein suoritettavat tarkastukset ovat kaikkeinsuppeimpia. Tällöin mitataan vain magnetointi-laitteiston tyristorisiltojen virta- ja jänniteja-kauma. Näin voidaan tarkastaa ettei jokin silta-haara kuormitu muita selvästi enemmän. [37]

Vuoden välein suoritettavat tarkastukset teh-dään vuosihuollon aikana. Tällöin suoritetaantyristorisiltojen eristysvastusmittaus sekä mag-netointilaitoksen suojaus-, säätö- ja tyristorijär-jestelmiin liittyvien laitteiden tarkastus. [37]

Neljän vuoden välein voimalan ollessa pitkässähuoltoseisokissa tehdään magnetointilaitoksensuojaus-, säätö- ja tyristorijärjestelmiin liittyvi-en laitteiden tarkastus vuosittaista tarkastustalaajemmassa mittakaavassa. Tällöin myös huol-letaan magnetointilaitteiston kenttäkatkaisija,tyristorisiltojen katkaisijat ja varamagnetointi-koneen katkaisija. Huolletuille katkaisijoilletehdään toimintakoestus ennen laitoksen ylös-ajoa. [37]

5.3 Ttirbiini-generaattorinkomponenttien koestus

5.3.1 Yleistä koestuksista

Edellä käsiteltiin turbiini-generaattorille vuosi-huollossa tehtäviä ennakkohuolto-ohjelmienmukaisia tarkastuksia. Tarkastusten suorittami-seksi laitteita puretaan siten, että voidaan var-mistaa kaikkien osien eheys. Nyt tarkasteltava-na olevat koestukset testaavat laitteiden kuntoakoestamalla niiden toimintaa. Tällainen toimin-takunnon osoittaminen on mahdollista joillekinkohteille myös tehoajon aikana.

Koestusten suorittaminen on erityisen tärkeääniille turbiini-generaattorin komponenteille, joi-ta ei normaalisti käytetä, mutta joiden tulisi ollaaina toimintavalmiudessa. Tällaisia ovat suoja-usjärjestelmän komponentit, pikasulkuventtiilitja jotkin säätöjärjestelmien osat.

Suurin osa koestuksista tehdään ennen tai jäl-keen vuosihuollon tai muun seisokin. Suoritet-tavien koestusten määrä riippuu aiotun seisokinluonteesta ja suunnitellusta kestosta: lyhimmis-sä muutaman vuorokauden seisokeissa koeste-taan vain kaikkein tärkeimpien suojausjärjestel-män komponenttien toiminta. Turbiini-gene-raattorin koestusohjelma on määritelty turbiininkäyttöohjeessa. Kunkin komponentin koestuk-sesta on lisäksi oma koestusohjeensa, jotkatoimivat myös samalla koestuksen pöytäkir-joina. Pöytäkirjat talletetaan laitosarkistoon. Joskoestuksessa havaitaan komponentin toiminnanvajaavaisuutta, se kirjataan pöytäkirjaan ja kor-jauksesta tehdään työtilaus. Työtilaus tallentuulaitoksen vikahistoriaan, jonne tulee myös mer-kintä hylätystä koestuksesta. [38]

62


Taulukko XII. Turbiinijärjestelmien komponenttien koestusohjelma alasajossa. Taulukon merkinnät: K= koestetaan, E = ei koesteta ilman erityistä syytä, 1 = koestetaan vain, jos tehty muutoksia, jotka voivatvaikuttaa värähtelyarvoihin. [9], [39]

Koestettava komponentti

pikasulkuventtiilien tiiveys

säätöventtiilien tiiveys

pikasulkuventtiilien ja RB-läppientoiminta-aika

pikasulkuja KOS-venttiilien kunto

turbiinin hydraulisensäätöjärjestelmän tarkastus

turbiinin värähtelymittauksetkannett. laitteistolla

tyhjöjärjestelmän tiiveystarkastus

lauhduttimen kaksoispäätyjentiiveys

< 3 vrk seisokki

E

E

E

E

E

1

E

E

Vuosihuolto

K

K

K

K

K

K

K

K

Muu seisokki

E

E

E

E

E

K

E

E

Taulukko XIII. Turbiinijärjestelmien komponenttien koestusohjelma ylösajossa. Taulukon merkinnät: K= koestetaan, E = ei koesteta ilman erityistä syytä, 1 = koestetaan, jos laitetta tai järjestelmää on purettu,2 = koestettava aina, jos seisokki kestänyt yli 30 vrk, 3 = koestetaan vain, jos on tehty muutoksia, jotkavoivat vaikuttaa värähtelyarvoihin. [9], [39]


suojausten koestus(käyttöryhmä)suojausten koestus(instrumentointi)pikasulkuventtiilien tiiveyssäätöventtiilien tiiveyspikasulkuventtiilien 20 % liikeryntösuojan koestus öljylläryntösuojan koestuskierroksillahydraulinen säätöjärjestelmäsähköhydr. turbiinisäätäjätvärähtelymittaukset kannett.laitt.

< 3 vrkseisokki

toimintakoe

E

EEEEE

EE3

3-15 vrkseisokki> 3 kpl

E

EKKKE

EE3

Vuosihuolto

> 4 kpl

K

KKKKK

KKK

Muu seisokki> 15 vrk>4kpl

E

1KKK

1,2

EE1

5.3.2 Turbiinijärjestelmien komponenttienkoestusohjelma

Turbiinijärjestelmien komponenttien koestus-ohjelma turbiini-generaattorin alasajossa on esi-telty taulukossa XII. Taulukosta XIH käy ilmiturbiinin ylösajossa tapahtuvat komponenttien

koestukset. Koestusohjelmat on käsitelty yksi-tyiskohtaisemmin liitteessä 4.

Tehoajon aikana tehdään muutamia turbiininsuojauksen kannalta oleellisia koestuksia, jotkakäyvät ilmi taulukosta XIV.

63


Taulukko XIV. Tehoajon aikaiset koestukset ja niiden koestusvälit.

Koestettava komponentti Koestusväli [viikkoa]

pikasulkuv. ja RB-läppien liikekoestus

ylikierrossuojan koestus öljyllä

turbiinin värähtelymittaukset ulkopuolisilla laitteilla

lauhduttimen kaksoispäätyjen tiiveys

144

tarvittaessa

Taulukko XV. Generaattorijärjestelmien komponenttien koestusohjelma ylösajossa. Taulukon merkinnät:K = koestetaan, E = ei koesteta ilman erityistä syytä, 1 = koestetaan, jos laitetta tai järjestelmää onpurettu. [9], [39]


alasajo

vedyn hätäpoisto jatiivistysöljypumppujenhätäpysähdys

generaattorinkunnonvalvontakoestukset

generaattorin sähköteknisetkunnonvalvontamittaukset

ylösajo

generaattorin kaasutiiveys

< 3 vrkseisokki

E

E

E

E

3-15 vrkseisokki

E

E

E

1

Vuosihuolto

K

K

K

K

Muu seisokki> 15 vrk

E

E

E

1

5.3.3 Generaattorijärjestelmienkomponenttien koestusohjelma

Generaattorijärjestelmien komponenttien turbii-

biini-generaattorin ylös- ja alasajossa käy ilmitaulukosta XV. Osa käyttöohjeen koestuksiksiluokittelemista tarkastuksista on esitetty gene-raattorin ennakkohuollosta kertovassa luvussa

nin käyttöohjeen mukainen koestusohjelma tur- 5.2.

64


6 LOVESAN TURBIINI-GENERAATTOREIDENKÄYTÖN OHJEISTUS

6.1 Käyttöohjeistus

6.1.1 Käyttöohjeiden tarkoitus ja sisältö

Turbiini-generaattorijärjestelmien käyttö on oh-jeistettu järjestelmäkohtaisin käyttöohjein.Käyttöohjeita on olemassa myös joistakin eri-tyistä ohjeistusta vaativista käyttötilanteista,kuten alas- ja ylösajoista. Eräät käyttöohjeetkäsittelevät puolestaan asioita, jotka sopisivatparemmin häiriönselvitysohjeen tai koestusoh-jeen nimikkeen alle. Käyttöohjeista ohjaajatvoivat katsoa tarvittavat eri käyttötilanteidentoimet ja tarvittaessa myös kuitata ne tehdyksisiihen varattuun tilaan.

Erilaisten normaalien käyttötilanteiden toimen-pideohjeiden lisäksi käyttöohjeet sisältävätusein seuraavia kohtia:

• Ohjeen tarkoituksen ja laajuuden, toisin sa-noen mitä järjestelmää tai järjestelmän osaaohjeen avulla voidaan operoida ja millaisis-sa käyttötilanteissa.

• Järjestelmän tärkeimpien mitta-arvojen nor-maaliparametrit ja hälytysten ja suojaustenraja-arvot.

• Järjestelmän käytön rajoitukset ja turvatoi-met ennen järjestelmän käyttöönottoa ja senaikana.

• Järjestelmän erotus- ja käyttöönottotoimen-piteet.

• Yhteydet ja riippuvuudet muista laitoksenjärjestelmistä.

• Järjestelmän toiminta sähkökatkoksessa.• Ohjeistuksen erilaisiin poikkeaviin käyttöti-

lanteisiin, joista ei ole omaa häiriönselvitys-tai hätätilanneohjetta.

• Järjestelmän kunnonvalvonta, tarkastuksetja koestukset.

Käyttöohjeet voivat sisältää suurenkin määränliitteitä, joissa on tyypillisesti kuvattu esimer-kiksi jotakin teknisesti monimutkaista järjestel-män osaa, järjestelmän virtauskaaviota tai jär-jestelmän mitta-arvoja jonkin muun suureenfunktiona. Ohjeet on pyritty luomaan yhtenäi-selle asiakirjapohjalle käyttäen yhteneviä otsi-koita. Järjestelmät ovat kuitenkin toisiinsa näh-den niin erilaisia, että ohjeista pyrkii tulemaanyksilöllisiä. Ohjeiden tekijät ja korjaajat myösvaihtelevat, mikä tuo oman vivahteensa kuhun-kin ohjeeseen.

6.1.2 Normaalien käyttötilanteidentoimenpideohjeet

Laitteistojen normaalien käyttötilanteiden toi-menpideohjeet käsittelevät erilaisia laitteidenkäytössä jokapäiväisestä tai säännöllisesti vas-taantulevia tilanteita, kuten käynnistystä, käyn-tiä ja pysäytystä sekä pysäytetylle laitteistolletehtäviä, esimerkiksi säilöviä toimia.

Kaikkien käyttötilanteiden ohjeistus ei ole ai-van samanlaista. Muutostilanteissa, kuten tur-biini-generaattorin käynnistyksessä ja pysäy-tyksessä on paljon suoritettavia toimenpiteitä:järjestelmiä käynnistetään ja pysäytetään sa-malla valvoen niiden toimintaa ja eri paramet-rejä. Tällöin käyttöohjeistus antaa tarkkoja oh-jeita miten ja milloin kunkin järjestelmän tuleetoimia. Näiden käyttötilanteiden ohjeistus onyleensä melko monisivuinen kokonaisuus lu-kuisine opastussivuineen.

Järjestelmien ollessa stabiilissa käyttötilassaohjeistus keskittyy käytönvalvontaan. Tällöinohje kertoo valvottavat mittaukset sekä yleensämyös niiden normaali- ja raja-arvot. Ohjeestavoi myös käydä ilmi toimenpiteet, joita epänor-maalien mittausarvojen esiintyessä tulisi tehdä.

65


6.1.3 Epänormaalien tilanteidentoimenpideohjeet

Käyttöohjeisiin on sisällytetty tavallisimpienhäiriötilanteiden ohjeistus. Yleensä käsiteltäväthäiriötilanteet ovat melko usein tapahtuvia,sekundääripiirin ja muun laitoksen kannaltamelko harmittomia tapahtumia, jotka vaativatkuitenkin oman ohjeistuksensa. Joukosta löytyymyös muutaman vakavamman tilanteen toi-menpideohjeistus, joista voisi olla paikallaanlaatia oma häiriönselvitys- tai hätätilanneohje.

Häiriötilanteiden ohjeistus muistuttaa suurestimuutostilanteiden ohjeistusta. Ohjeistus sisäl-tää paljon suoritettavia toimenpiteitä sekä tilan-teen tarkastelua eri mittauksilta. Päämääränä onjärjestelmän saattaminen turvalliseen tilaanjoko pysähtyneenä tai palautuneena normaaliinkäyttöön. Häiriötilanteen kehittyessä huonom-paan suuntaan voidaan viitata johonkin häiriön-selvitys- tai hätätilanneohjeeseen. Käyttöohjeentoimenpiteet voivat myös olla osa jotain vaka-vamman häiriötilanteen selvitystä. Tällöin häi-riöstä on olemassa myös muuta ohjeistusta javiittaukset ohjeiden välillä löytyvät kummasta-kin ohjeesta.

6.1.4 Alas- ja ylösajotilanteiden ohjeistus

Suurin osa käyttöohjeista käsittelee laitteidenkäyttöä järjestelmäkohtaisesti. On katsottu tar-peelliseksi laatia myös erilliset alas- ja ylösajo-tilanteiden ohjeet, joissa käydään läpi kokolaitoksen toiminta muutostilanteissa tapahtuma-järjestyksessä.

Ohjeet käsittelevät primääri- ja sekundääripiiri-en toimenpiteiden lisäksi muita muutostilan-teiden tapahtumia, kuten turbiini-generaattoril-le tehtäviä koestuksia. Ohjeista käy ilmi, millai-nen laitoksen tila tulee olla ja millaisia tarkas-tuksia ja valmistavia toimenpiteitä tulee tehdä,jotta alas- tai ylösajo voidaan aloittaa. Ohjeisiinon varattu tilaa tehtyjen toimenpiteiden kuittaa-miseksi, joten ne ovat kertakäyttöisiä. Ohjeidenkäyttöalueen laajuuden takia ei kaikkia proses-sikohtaisia toimenpiteitä ole kuvattu yksityis-kohtaisesti, vaan tarvittaessa ohjaajien on

tukeuduttava järjestelmäkohtaisiin käyttöoh-jeisiin.

Laitoksen alasajosta on olemassa yksi ohje,joka käsittelee alasajoa tehoajolta kylmäänlatausseisokkiin. Ohjetta käytetään myös muis-sa kylmään seisokkiin johtavissa alasajoissasoveltuvin osin. Ylösajon ohjeistus on jaettukahdelle eri ohjeelle, joista ensimmäinen käsit-telee laitoksen ylösajoa kylmästä seisokistakäynnistystilaan, jolloin ollaan valmiina reakto-rin kriittisyysajoon ja turbiinien käynnistämi-seen. Niiden suoritus on kuvattu jälkimmäises-sä ohjeessa, jonka avulla tehonnosto suoritetaansiten, että laitos voidaan kytkeä normaaliinsähköntuotantoon. Jälkimmäistä ohjetta käyte-tään myös ajettaessa laitosta ylös kuumastaseisokista.

6.1.5 LOl:n ja LO2:n ohjeiden erot

Laitosyksikköjen ohjeet eivät eroa suuresti toi-sistaan. Kummankin yksikön ohjeiden ulkoasuon etusivun väriä lukuunottamatta samanlainenja niiden sisällölliset erot johtuvat laitosyksi-köiden eroavaisuuksista. Ohjeiden muutokseton tehty usein kummallekin yksikölle samanai-kaisesti, jolloin yhteneväisyyttä on pystyttylisäämään.

Suurempaa eroavaisuutta löytyy ohjeiden ai-heista. Kummankin yksikön tärkeimmät järjes-telmät ovat ohjeistettu lähes identtisesti, muttamerkitykseltään vähäisempien asioiden kohdal-la tilanne saattaa olla sellainen ettei ohjettalöydy kuin toisen laitosyksikön käyttöohjeistos-la Tarkoituksena ei kuitenkaan ole käyttäätoisen yksikön ohjetta silloin, kun omalta yksi-költä sitä ei löydy [30].

6.2 Häiriönselvitys- jahätätilanneohjeet

Häiriönselvitysohjeiden tarkoitus on auttaalaitoshenkilökuntaa selviytymään järjestelmienvakavista tai hankalasti selvitettävistä häiriö-tiloista. Turbiini-generaattoria koskevia häiriön-selvitysohjeita on olemassa vain kaksi. Nekäsittelevät turbiinin öljyjärjestelmien öljyvuo-toa ja generaattorin suurta vety vuotoa.

66


Häiriönselvitysohjeen alussa kerrotaan, mitenohjeen käsittelemä tapahtuma voidaan havaita.Häiriön tunnistamisen jälkeen on käyty läpi nevälittömät toimenpiteet, joilla tilannetta voi-daan korjata, sekä jatkotoimenpiteet, joidentarkoituksena on saattaa järjestelmä tai kokolaitos turvalliseen tilaan. Häiriönselvitysohjeis-ta on pyritty muodostamaan mahdollisimmanlyhyitä ja ytimekkäitä, jotta niiden avulla toimi-minen olisi tehokasta.

Hätätilanneohjeet käsittelevät häiriönselvitys-ohjeita vakavampia ja laajempia tapahtumia.Hätätilanneohjeita on melko rajallinen määrä:ainut sekundääripuolen hätätilanneohje käsitte-lee tulipaloa turbiinihallissa. Ohjeen sisältö onmelko samanlainen kuin häiriönselvitysohjei-den, mutta käsittelee viimeksi mainittuja laa-jempaa kokonaisuutta ja samalla useita erijärjestelmiä.

67


7 TURBIINI-GENERAATTORIVAURIOT

7.1 Vakavien vauriotapahtumientarkastelu

Ydinvoimalaitosten turbiini-generaattoreilla ontapahtunut lukuisia vaurioita. Liitteessä 2 onesitetty sattuneista vauriotapahtumista kaikkeinvakavimmat. Mukaan on otettu myös tapauksia,joiden vaikutus koko laitoksen kannalta ei oleollut kovin suuri, mutta jotka kuvaavat hyvinjotain turbiini-generaattoreiden onnettomuus-tyyppiä.

Luvuissa 7.2 ja 7.3 on esitelty liitteen 2tapahtumakertomusten perusteella löydetyt tyy-pillisimmät turbiini-generaattoreiden vaurio-muodot sekä niiden syyt ja seuraukset. Luvuis-sa 7.5 ja 7.6 on arvioitu erilaisten vaurioidentapahtumataajuuksia kirjallisuuslähteiden avul-la.

7.2 Turbiinien tyypillisiävaurioita

Turbiinin roottori

Turbiinin roottorin vaurioista tyypillisimpiäovat erilaiset siivistön vauriot. Ne ovat aiheutu-neet joko turbiiniin joutuneesta irtokappaleesta,roottorin liian suuresta pyörimisnopeudesta taisiipien mekaanisesta väsymisestä. Rikkoutu-neet siivet ovat yleensä matalapaineturbiininviimeisistä siipiriveistä, joiden kohdalla läpivir-taava höyry on kosteaa ja siivet ovat pitkiä.Siipien katkeaminen aiheuttaa turbiinin akselil-le epätasapainoa, mikä voi johtaa laakerivauri-oon. Roottorista irronneet osat voivat myöslentää turbiinin kuoren lävitse missiileinä taitunkeutua lauhduttimeen.

Suojausjärjestelmä

Turbiinin säätö- tai suojausjärjestelmän puut-teista ja vioista on voinut seurata turbiininryntääminen. Pyörimisnopeuden rajoittamiseksiturbiinille on olemassa hydraulinen ja mekaani-nen ryntösuoja. Mekaaninen ryntösuoja toimiiyleensä vasta silloin, kun muut säätö- ja suoja-usjärjestelmien pyörimisnopeutta rajoittavat eli-met ovat epäonnistuneet tehtävässään. Mikälimekaaninen ryntösuoja poistetaan käytöstä suo-jien testauksen ajaksi, se ei voi rajoittaa pyöri-misnopeutta (ei ole mahdollista Loviisassa).Pyörimisnopeuden kasvaessa liian suureksi tur-biinin rakenteet eivät enää kestä. Turbiininakseli alkaa värähdellä, ja lopulta siivistö jalaakerointi hajoaa.

Öliviäriestelmät

Turbiini-generaattorin laakeroinnin voitelussakäytetään turbiiniöljyä. Turbiinin säätö- ja suo-jausjärjestelmät käyttävät usein samaa öljyäkorkeapaineisena toimiöljynään. Tämä oli ylei-nen käytäntö vielä 70-luvulla suunnitelluissakoneistoissa [40]. Öljyä käyttää myös nostoöl-jyjärjestelmä. Niinpä turbiinin ympäristössäkulkee paljon öljyputkia. Turbiinin öljyjärjes-telmän pääöljysäiliö, pumput, suodattimet jageneraattorin tiivistysöljyjärjestelmän laitteetsijaitsevat yleensä turbiinin päähoitotason ala-puolella [40]. Nämä kaikki ovat potentiaalisiavuotopaikkoja ja tulipalon aiheuttajia: laitteis-toihin ja öljyputkistoihin voi tulla vuotoja,joista suihkuava öljy voi levitä laajalle alalle jasyttyä palamaan kuumilla pinnoilla.

Turbiinin kasvaneet värähtelyt voivat aiheuttaaöljyputkistojen värähtelyn. Värähtely yhdessäputkistojen riittämättömän tai väärän tuennan

68


kanssa voivat johtaa putkien katkeamiseen jaöljyvuotoon. Öljyvuoto voi aiheutua myös tur-biinin laakeroinnin rikkoutumisesta. Öljy voisyttyä sen joutuessa rikkoutuneen laakerin jaturbiinin akselin kitkan vaikutuksesta kuumen-neille vastinpinnoille. Vuoto voi jatkua niinkauan kunnes turbiini saadaan pysäytettyä,jolloin myös öljypumput voidaan pysäyttää.Tämä voi kestää turbiinista riippuen jopa 45minuuttia [40].

Yhteenveto

Käsitellyistä tapahtumista voidaan huomata,että turbiinin ja sen apujärjestelmien vauriotvoivat johtaa turbiinista lentäviin missiileihin jaöljyvuotoihin. Missiilit voivat rikkoa öljy- javesiputkistoja sekä lauhduttimen. Öljyvuodois-ta on usein aiheutunut tulipalo, joka voi levitähyvinkin laajaksi koko turbiinihallin kattavaksisuurpaloksi ja aiheuttaa monien eri järjestelmi-en toimintakunnottomuuden. Lauhduttimen javesiputkistojen rikkoutuminen voi johtaa turbii-nin päähoitotason alapuolisten tilojen tulvimi-seen.

7.3 Generaattoreiden tyypillisiävauriotapahtumia

Suojausjärjestelmät

Generaattorin suojausjärjestelmässä voi esiin-tyä puutteita tai vikoja. Esimerkkinä suoja-usjärjestelmän puutteista voidaan pitää tapauk-sia, joissa jo lähes pysähtyneen turbiini-gene-raattorin katkaisija on sulkeutunut ja generaat-tori on ahtanut toimia epätahtimoottorin tavoin,eli sähköverkko on pyörittänyt generaattoria.Tällöin turbiini-generaattori on kiihtynyt nimel-lispyörimisnopeuteensa erittäin lyhyessä ajassa.Nopea kiihdytys ja samalla generaattoriin läm-pönä varastoitunut energia ovat vaurioittaneetgeneraattoria vakavin seurauksin.

Vetyjäähdytysjärjestelmä

Generaattorissa mahdollisesti olevalla jäähdy-tysvedyllä huolehditaan generaattorin roottorinja osittain myös staattorin jäähdyttämisestä.

Vetyjäähdytyksen käyttö on hyvin yleistä, mut-ta käytössä on myös paloriskin kannalta turval-lisempia, rakenteeltaan monimutkaisempiaroottorin vesijäähdytysjärjestelmiä. Jäähdytys-vety on generaattorissa ilmakehän painetta kor-keammassa, usein noin 4 baarin paineessa [40].Vetyä voi vuotaa ulos generaattorista, mikäligeneraattorin tiivistyslaakereille syötettävän tii-vistysöljyn paine jostain syystä laskee tai öljynsyöttö loppuu kokonaan, tai laakeroinnin tiivis-tys vaurioituu esimerkiksi generaattorin akselintaipumisen johdosta [40].

Generaattorista vuotanut vety voi syttyä valo-kaaren, kipinän tai kuumentuneiden pintojenvaikutuksesta. Vetypalo voi syttyä myös muual-la vetyjärjestelmissä, kuten jäähdytysvedyn kui-vausjärjestelmässä, esimerkiksi putkistovuodonjohdosta. Vetypalo voi sytyttää muita palaviamateriaaleja, jolloin palo voi levitä turbiinihal-lin suurpaloksi. [40]

Yhteenveto

Generaattorivauriot voivat johtaa pahimmillaanvety- ja öljyvuotoihin ja edelleen tulipaloihin javetyräjähdyksiin sekä generaattorin ja sen mag-netointilaitteen mekaaniseen tuhoutumiseen.Generaattorin roottorin tai laakeroinnin rikkou-duttua voi syntyä lentäviä missiilejä.

Generaattorin sähköisten järjestelmien syttymi-sen yleisin syy on oikosulusta johtuvan valo-kaaren syntyminen. Se voi sytyttää sähköjärjes-telmän eristyksiä tai valokaaren lähellä olevan,järjestelmään kuulumattoman palavan materi-aalin.

7.4 Vauriotapahtumien vaikutuslaitosten ydinturvallisuuteen

Liitteessä 2 esitellyistä vauriotapauksista osallaon ollut selvä vaikutus primääripiirin toimin-taan ja laitoksen turvallisuuteen. Vakavimpiaturbiini-generaattoreiden vaurioiden käynnistä-mien tapahtumaketjujen seurauksia ovat olleetvalvomotyöskentelyn keskeytyminen, reaktorinjäähdytyksen menetys ja vaihtosähkönsyöttöjentäydellinen menetys.

69


7.5 Missiilionnettomuuksientapahtumataaj uudet

Perinteisesti turbiini-generaattorijärjestelmistälaitokselle aiheutuvan riskin on oletettu olevanperäisin turbiinin roottorista irronneista kappa-leista. Pääasiassa on tarkasteltu tilannetta, jossaturbiinista lentänyt missiili osuu reaktoriraken-nukseen tai muuhun turvallisuuden kannaltamerkittävään tilaan ja rikkoo turvajärjestelmiä.

7.5.1 Perinteinen tapahtumataajuuksienarviointi

70-luvun alussa julkaistu lähteen [41] tutkimusesitti turbiinimissiilien aiheuttamien turvajär-jestelmien rikkoutumisen taajuuden laskemistayhtälöllä (17).

P4 = P,P2P, (17)

jossaPl on turbiinimissiilin synnyn tapahtuma-

taajuusP, on missiilin turvajärjestelmiin osumisen

todennäköisyysP3 on turvajärjestelmien vahingoittumisen

todennäköisyysP4 on taajuus turvajärjestelmiä vahingoittavan

turbiinimissiilin synnylle.

Lähteen tutkimukset osoittivat, että turbiininrikkoutumisesta syntyneiden missiilien taajuusPj on riippuvainen turbiinin siivistön konstruk-tiosta, turbiinin pyörimisnopeudesta ja turbiininkuoren paksuudesta. Tapahtumataaj uuden arvovoi lähteen mukaan olla konservatiivisesti noin10"* tapausta vuodessa turbiini-generaattoriko-neistoa kohden. [41]

Turbiinista lentävä missiili voi törmätä laitok-sen rakenneratkaisuista riippuen turvallisuudenkannalta tärkeään tilaan, kuten reaktorin suoja-rakennuksen, polttoainevarastorakennuksen, apu-rakennuksen tai dieselgeneraattoreiden raken-nuksen seinämään. Törmäämisen todennäköi-syys on riippuvainen rakennusten ja kompo-nenttien sijainnista turbiini-generaattoriin jaoletettuun missiilien lentosuuntaan nähden.Myös kriittisten järjestelmien määrällä ja mis-

siilien lentosuuntaan nähden kohtisuoralla pin-ta-alalla on vaikutusta törmäämisen mahdolli-suuteen. Lähde [41] on antanut konservatiivise-na arviona P2:lle todennäköisyyden 103. Josturbiini on sijoitettu turvallisuuden kannaltaepäedullisesti tärkeiden tilojen lähelle niidensuuntaisesti, voi todennäköisyys P2 saada läh-teen mukaan jopa arvon 10 '. [41]

Missiilin törmätessä rakennukseen se voi jokolävistää eteen tulleen seinämän aiheuttaen vau-rioita, tai pysähtyä rakenteisiin ilman vakaviaseurauksia. Missiilistä aiheutuvan vaurion to-dennäköisyys P3 riippuu niin missiilin koosta janopeudesta kuin sen eteen tulevan esteen raken-teesta. Jos seinämä on kyllin vahva, rakennettuesimerkiksi kaksi metriä paksusta vahvistetustateräsbetonista, lähestyy vaurioitumisen toden-näköisyys nollaa. Seinämän ollessa rakennettualle metrin paksuisesta tavallisesta teräsbetonis-ta on P3 lähes yksi. [41]

Missiilin aiheuttaman turvajärjestelmien toi-minnan kannalta merkittävän vaurion koko-naistaajuus P4 saadaan osataajuuden P} ja osa-todennäköisyyksien P2 ja P3 tulona kaavan (17)avulla. Kokonaistaajuuden arviointia ennen onsyytä muistuttaa etteivät edellä esitetyt arvotole todellisia arvoja millekään laitokselle, vaankonservatiivisia arvioita osatekijöiden ja koko-naistaajuuden suuruusluokalle. Arvioiden pe-rusteella saadaan kokonaislaajuudeksi P4 10"7

tapausta vuodessa yhtä turbiini-generaattori-koneistoa kohden. Taajuus on niin pieni, ettäsitä on tutkimuksessa verrattu lentokoneen taihirmumyrskyn aiheuttamien tuhojen tapahtu-mataaj uuksiin. [41]

Edellä kuvattua menettelyä on yleisesti käytettyapuna arvioitaessa turbiini-generaattoreidenmissiiliriskiä. Esimerkiksi amerikkalainen ydin-turvallisuutta valvova viranomainen, U.S.Nuclear Regulatory Commission (NRC), onkäyttänyt lähteen [41] tutkimuksen antamaakokonaistaajuuden P4 arvoa 10~7 rajana tutkies-saan ydinvoimalaitosten hyväksyttävyyttä. Tar-kasteluissa on usein oletettu missiilien synnyntaajuus Pl lähteen [41] arvion suuruiseksi jatutkittu vain osatodennäköisyyksien P2 ja P3

vaikutusta kokonaislaajuuteen P . [42]

70


Lähteessä [42] on todettu, että missiilien osu-mis- ja vahingoittamistodennäköisyys turvalli-suuden kannalta tärkeisiin kohteisiin (P2 P3) onluokkaa 103 turbiineilla, jotka on sijoitettusuotuisasti turvajärjestelmiin nähden ja 102

turbiineilla, joiden sijoitus on vähemmän onnis-tunut.

Amerikkalainen turbiinien valmistaja Westing-house esitti vuonna 1987 valmistamiensa turbii-nien missiilien muodostumisen tapahtumataa-juudeksi /*, 2,7 • 10 7 tapausta vuodessa. [43]Tämä on huomattavan pieni luku verrattunaedellä esitetyn lähteen 42 tarkastelun ehdotta-maan Pj!n arvoon 10^ tapausta vuodessa.

7.5.2 Nykyisten käyttökokemustenmukaiset arviot

Salemin ydinvoimalaitoksella vuonna 1991 ta-pahtunut turbiini-generaattorin ryntäämisestäjohtunut missiilionnettomuus ja siitä seurannutturbiinihallin lähes täydellinen tuhoutuminen

käynnisti uudelleen turbiinimissiilien taajuudenarvioinnin (katso liite 2, luku 2.2.18).

Käyttökokemuksiin perustuvaksi missiiliensynnyn taajuudeksi Px saatiin 1,25 • 10 3 tapaus-ta vuodessa 90 prosentin luotettavuudella. Ar-vio on saatu käyttämällä hyväksi Salem-2:nonnettomuutta ja vastaavien Westinghousen val-mistamien turbiinien noin 800 käyttövuodenkäyttökokemuksia. [42] Tulos pätee sellaise-naan vain kyseessä olevalle turbiinityypille.

Aiempi Westinghousen esittämä P,:n arvioosoittautui siis täysin vääräksi. Se oli huomat-tavasti epäkonservatiivinen: arvioitu tapahtu-mataajuus oli kolmesta viiteen dekadia liianpieni. Syinä arvioinnin epäonnistumiseen voi-daan pitää oletettua heikompaa turbiinin käytönja ylikierrossuojauksen komponenttien testauk-sen tasoa. Arvioinnissa ei myöskään huomioitusuojausjärjestelmän laitteiden yhteisvikaantu-misen ja inhimillisten virheiden mahdollisuutta.[42]

a,

mis

en t

oden

näkö

isy

lodo

stu

E

lien

ssii

,0*

107

in8

C 2 4 6 8 10

Turbiinin sulkuventtiilien koestusväli [kuukautta]

12

Kuva 25. Amerikkalaisen valmistajan arvio missiilien muodostumisen taajuudesta turbiinin sulku-venttiilien testaustaajuuden funktiona. [42]

71


TaulukkoXVI. Missiilionnettomuuteen liittyvät taajuudet jalaskettu taulukossa esitettyjen arvojen perusteella.

TaajuusP,

P,

P,

P<

tai todennäköisyys Alin arvo1091/a103

= 0= 0 1/a

todennäköisyydet. Kokonaistaajuus P4 on

Korkein arvo10' 1/a10'= 11021/a

7.5.3 Koestusten ja tarkastusten vaikutustapahtumataajuuteen

Lähteen [42] mukaan missiilien muodostumi-sen taajuuden P{ on huomattu olevan riippuvai-nen turbiinin rakenteellisten seikkojen ja pyöri-misnopeuden lisäksi myös turbiinin käyttöta-voista sekä laitteistoille suoritetuista testeistä jatarkastuksista, ollen välillä 10 9-10~'. Kuvassa25 on esitetty, miten missiilien muodostumisenon arvioitu riippuvan turbiinien sulkuventtiilientestausten taajuudesta Salemin ydinvoimalai-toksen yksiköllä 2. Arviointi on tapahtunutennen yksiköllä tapahtunutta onnettomuutta.[42]

Lähteessä [44] on todettu turbiinin (matala-paine)pesien perusteellisen tarkastuksen suori-tusvälin vaikutus missiilien synnyn taajuuteenPv Kasvattamalla tarkastus väli 4,5 vuodesta 9vuoteen nelinkertaistuu Pv 30 vuoden väleinsuoritettu tarkastus lisää missiilien synnyn taa-juutta jo yli kymmenkertaiseksi 4,5 vuodentarkastusväliin verrattuna.

7.5.4 Yhteenveto tapahtumataajuuksista

Taulukkoon XVI on kerätty eri osataajuuksilleja todennäköisyyksille aiemmin esitetyt arviot.Arviot eivät ole todellisia lukuja millekäänlaitokselle. Kokonaistaajuuden P4 arvo on las-kettu taulukossa esitettyjen osatekijöiden arvo-jen perusteella. Missiilien synnyn tapahtuma-taajuutta tarkastellessa tulee muistaa turbiinienkäyttötapojen sekä suoritettujen koestusten jatarkastusten suuri vaikutus tapahtumien esiinty-miseen.

7.6 Turbiini-generaattoripalot

Edellisessä luvussa tarkasteltiin turbiinin mis-siilionnettomuuden tapahtumataajuuksia. Kutenliitteen 2 onnettomuuskuvauksista ja luvuista7.2 ja 7.3 voidaan havaita, turbiini-generaattori-onnettomuudet eivät läheskään aina johdu mis-siileistä, vaan erilaiset laakerivauriot, öljy- javetyvuodot ja tulvat ovat mahdollisia. Tällaisil-le tapauksille ei ole arvioitu tapahtumataajuuk-sia, mutta tapahtumien johdosta usein syttyväl-le tulipalolle on olemassa monia eri taajuusarvi-oita.

7.6.1 Palojen esiintymistaajuus

Lähteessä [40] on laskettu turbiini-generaatto-reista ja niiden apujärjestelmistä aiheutuneidentulipalojen taajuuksia yhdysvaltalaisilla voima-laitoksilla. Raportin tekijät lähettivät 210:lleturbiineja hallussaan pitävälle yhteisölle kyse-lylomakkeen mahdollisista turbiineilla sattu-neista tulipaloista. Tutkimuksessa oli mukanasekä ydinvoimalaitoksia että konventionaalisialaitoksia. Vastauksia saatiin 151, joista käviilmi 175 turbiinihallin tulipaloa ja 33 räjähdys-tä. [40]

Suurin osa paloista oli tapahtunut konventio-naalisilla laitoksilla. Turbiinihallin tulipaloista121 voitiin luokitella turbiini-generaattorijärjes-telmistä aiheutuneiksi. Näistä 14 oli tapahtunutydinvoimalaitoksilla. Tapahtumataajuuksien las-kenta perustuu konventionaalisten voimalaitos-ten yhteensä 22017 ja ydinvoimalaitosten 577käynnissäolovuoden aikana saatuihin käyttöko-kemuksiin. [40] Tulokset on esitetty taulu-

72


Taulukko XVII. Turbiini-generaattoriyksikköjen tulipalojen esiintymistaajuus [paloa/käyttövuosi]. [40]

Aikaväli

1940-1949

1950-1959

1960-1969

1970-1979

1980-1983

1940-1983

60-2491,1 • 10'

3,3- 10'

1,9- 10'

3,4- 103

5,4-10 '

3,4 10J

Konventionaaliset laitokset250-499—

2,5- 10'

3,3- 10'

5,1 • 103

1,6- 10'

8,0 10"

>500—

—

2,4 • 1 0 '

8,4- 10'

1,7 10'

12,7 10*

[MW]yhteensä1,1 • 10'

3,6 10'

2,5- 10'

4,3- 10'

9,7- 10'

4,8 103

Ydinlaitokset

yhteensä—

—

0

3,2- 10'

2,2- 10'

2,6 10*

kossa XVII. Taulukon esiintymistaajuuksissa eiole mukana vetyräjähdyksiä niiden vaikeanhavainnoinnin takia.

Tapahtumataajuuksista voidaan havaita, ettälaitoskoon kasvaessa lisääntyy myös tulipalo-riski Ydinvoimalaitosten suuri tulipaloalttiusselittyy osaksi juuri tällä: ydinvoimalaitostenturbiini-generaattorit ovat yleensä suurikokoi-sia. Vuoden 1983 jälkeen on ydinvoimalaitok-silla tapahtunut monia merkittäviä tulipaloja,joten taulukon esittämät taajuudet voivat ollaliian pieniä.

Lähteessä [43] vuodelta 1994 on arvioitu yh-dysvaltalaisten ydinvoimalaitosten eri raken-nuksissa tapahtuvien tulipalojen taajuuksia, mit-kä käyvät ilmi taulukosta XVm. Taulukonluvuista voidaan huomata, että turbiinihallintulipalot ovat paloista kaikkein yleisimpiä.

Turbiinihallin palotaajuudeksi on saatu taulu-kon XVTI arvoa suurempi luku. Syiksi voidaanolettaa:• Vuoden 1983 jälkeen on tapahtunut lukuisia

tulipaloja ydinvoimalaitosten turbiini-saleissa.

• Taulukon XVIII arvoissa on mukana myösmuiden kuin turbiini-generaattorijärjestel-mien aiheuttamat turbiinihallin palot.

Vakuutusyhtiöiden kansainvälisten tilastojenmukaan turbiini-generaattorijärjestelmien palo-tapahtumien taajuus on 7,0 • 10~3 tapausta käyt-tövuotta kohden. Taajuus on laskettu vakuuttaji-en tietoon tulleiden palojen avulla. Mukana eiole paloja, joista aiheutuneiden vahinkojenkokonaissumma ei ole ylittänyt vakuutuksenot-

Taulukko XVIII. Yhdysvaltalaisten ydinvoimalai-tosten eri rakennuksissa tapahtuneiden tulipalojenesiintymistaajuuksia. [43]

Alue

turbiinirakennus

apu rakennus

dieselgeneraattorinhuonereaktori rakennus

valvomohuone

kaapelien risteilytila

merivesipumppaamo

Tulipalonesiintymistaajuus

[paloa/käyttövuosi]

1,1 • 101

7,0- 10'

2,6- 10'

1,7- 10'

7,2- 10'

4,3- 10'

2,0- 10'

tajan omavastuuosuutta, joka on yleensä 2-10miljoonaa markkaa. Vakavien, yli kymmenenmiljoonan markan korvausvaatimuksiin johta-neiden palojen tapahtumataajuudeksi on va-kuuttajien tilastojen perusteella saatu 2,3 • 10^3

tapausta käyttövuotta kohden.

7.6.2 Palavan aineksen jakauma

Lähteessä [40] todetaan, että tulipalon syynä onyleensä turbiini-generaattorin voiteluöljyn taigeneraattorin jäähdytysvedyn syttyminen. Näis-tä voiteluöljypalot ovat yleisempiä ja tuhoisam-pia. Muita palavia aineita ovat raportin mukaanerilaiset sähköisten instrumenttien materiaalit,kuten eristeet sähköjohtimissa, moottoreissa,katkaisijoissa ja sähkökaapeissa. Johtimissa jalaitteissa on yleensä melko vähän palavaaainesta, joten sähkölaitteet eivät ole palokuor-maltaan kovin merkittäviä. Taulukosta XIXvoidaan nähdä tulipaloissa palaneiden tai räjäh-täneiden aineiden jakauma. [40]

73


Taulukko XIX. Turbiini-generaattoripaloissapalaneen aineksen jakauma. [40]

Taulukko XX. Vakavien turbiini-generaattori-palojen palaneen aineksen jakauma. [40]

Palava ainesturbiiniöljyerillinen säätö-öljyvety, palovety, räjähdysvetypalo ja -räjähdysturbiiniöljyn ja vedyn paloturbiiniöljyn paloja vedynräjähdyssähköjärjestelmien komponentitkaapelieristeet, paperi, puumaalitluokittelematon

yhteensä

Määrä [kpl]

91

16

15

33

1

9

3

18

9

1

12

208

Taulukkoon XIX on otettu mukaan kaikkitutkimuksessa ilmitulleet palot. Taulukkoon XXon otettu tapahtumista vain kaikkein merkittä-vimmät, joista aiheutunut seisokki on kestänytyhden päivän tai kauemmin, tai aineellisetvahingot ovat olleet yli 100000 dollaria vuoden1983 rahan arvossa mitattuna [40]. Palojenvakavuutta ydinturvallisuuden kannalta ei olearvioitu.

Turbiiniöljypalot ovat osoittautuneet kaikkeinyleisimmiksi vakavan tulipalon syttymissyyksi.Tulipalon voidaan todeta olevan taulukkojenXIX ja XX perusteella vakava noin neljäsosassahavaituista tapauksista. Esitetyistä vakavistatulipaloista vain kaksi on tapahtunut ydinvoi-malaitoksilla [40]. Molemmat ovat olleet säh-köjärjestelmien paloja.

Palotyyppien taajuuksien mukaista jakoa voi-daan arvioida painottamalla taulukossa XVIIIesitettyä turbiinihallin palotaajuutta taulukonXIX palaneen aineksen jakaumalla. Näin saa-daan laskentatulos, joka esittää nykyhetkenpalotaajuustilannetta painotettuna jakaumalla,jonka muodostamiseen on käytetty laajaa, yh-teensä yli 22000 käyttövuoden käyttökokemus-ta. Taulukon XIX jakaumassa on mukana myöskonventionaalisten laitosten tulipalot. Ei olekuitenkaan mitään syytä olettaa, että ydinvoi-malaitosten turbiinihallien palavan aineksenjakauma olisi merkittävästi erilainen.

Palava aines

turbiiniöljyvetyturbiiniöljy ja vetysähköjärjestelmätpuu

yhteensä

Määrä [kpl]405451

55

Taulukko XXI. Turbiinihallin palotaajuudetpalavan aineksen jakaumalla painotettuna.Palava aines

turbiiniöljy

vety

turbiiniöljy ja vety

sähköjärjestelmienkomponentitkaapelien eristeet, paperija puumaali

luokittelematon

yhteensä

Taajuus [paloa/käyttövuosi]

5,7- 102

2,6 102

6,3 10'

9,5- 10'

4,8- 10'

5,3 104

6,3- 10'

1,1 101

Taulukko XXII. Turbiinihallin vakavien tulipalojentaajuudet palavan aineksen jakaumalla paino-tettuna.Palava aines

turbiiniöljy

vety

turbiiniöljy ja vety

sähköjärjestelmienkomponentitpuu

yhteensä


2,1 • 102

2,6 10'

2,1 • 10'

2,6- 10'

5,3 • 10*

2,9 10*

Palavan aineksen jakaumaksi voidaan ottaamyös taulukon XX mukainen tilanne ja olettaa,että palotapauksista noin neljäsosa on vakavia,mikä aiemmin todettiin. Näin saadaan turbiini-hallin vakavien tulipalojen palotaajuuksiksi pa-lavan aineksen jakaumalla painotettuna taulu-kon XXII mukainen tilanne.

74


Taulukko XXIII. Merkittävimpien tulipalojensijainti. [40]

Taulukko XXIV. Turbiinihallin vakavien tulipalojentaajuudet palon sijainnin jakaumalla painotettuna.

Sijainti

turbiini-gener. laakerointi

hoitotason alapuoliset tilat

öljy- ja höyryputkistot

venttiilit

turbiinin päähoitotaso

öljysäiliöt

syöttövesipumppujen turbiinit

magnetointilaitteisto

generaattori

katkaisijat

turbiinin eristys

luokittelematon

yhteensä

Määrä[kpl]

15

8

65

4

4

4

3

2

21

1

55

7.6.3 Palojen sijainti

Lähteessä [40] esitettyjen tulipalojen sijainti onesitetty taulukossa XXIII. Taulukosta voidaanhuomata, miten huomattava osuus tulipaloistaon sattunut turbiini-generaattorin laakeroinnil-la. Muut öljyjärjestelmien komponentit ja pää-hoitotason alapuoliset tilat ovat myös useinpalon kohteena.

Sijainti

turbiini-gener. laakerointi

hoitotason alapuoliset tilat

öljy- ja höyryputkistot

venttiilit

turbiinin päähoitotaso

öljysäiliöt

syöttövesipumppujen turbiinit

magnetointilaitteisto

generaattori

katkaisijat

turbiinin eristys

luokittelematon

yhteensä


7,94,2

3,2

2,6

2,1

2,1

2,11,6

1,1

1,15,3

5,3

2,9

10"

10"

10"

10"

10"

10"

10"

10"

10"

10"

10'

10"

102

Palopaikkojen mukainen tulipalotaajuuden ja-kauma esitetään taulukossa XXIV. Se saadaantaulukon XXII vakavien tulipalojen kokonais-palotaajuuden ja taulukon XXIII jakaumanavulla.

75


8 LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDENKÄYTTÖTURVALLISUUDEN ARVIOINTI

8.1 Thrbiini-generaattoreidenkäyttöhäiriöt

Loviisan laitoksen yksikköjen häiriökertomus-ten mukaiset käyttöhäiriöt on käyty läpi liittees-sä 5. Mukana on myös muutamia turbiini-generaattoreiden käyttöturvallisuuden kannaltaoleellisia erikoisraportoituja tapahtumia, joistaei ole tehty häiriökertomusta.

Läpikäytyjen häiriökertomusten ja erikoisra-porttien pohjalta on piirretty kuvan 26 mukai-nen diagrammi, jossa havaitut häiriöt on jaotel-tu eri turbiini-generaattoreiden ja edelleen erivikatyyppien mukaisiin ryhmiin.

Kuvasta voidaan huomata Loviisan ykkösyksi-kön turbiini-generaattoreiden olevan kakkosyk-sikön laitteistoja vika-alttiimpia. Tämä voidaanselittää ainakin osaksi yksikön aikaisemmallakäyttöönottohetkellä. Kakkosyksiköllä on pys-tytty myös varautumaan vikaantumisiin ykkös-yksiköltä saatujen kokemusten ansiosta. Sil-miinpistävintä kuvaajassa ovat LOI :llä tapahtu-neet turbiinin säätöjärjestelmän häiriöt, joita ontodella suuri määrä. Inhimillisten virheidenmäärä on kummallakin yksiköllä suuri, vastatenlähes neljäsosaa kaikista häiriöistä. Näinkinsuuresta osuudesta voidaan päätellä, että paran-nettavaa on sekä ohjeissa että koulutuksessa.

2019181716151413

3 11£ 10

c 9g 8•p

:'5

Turbiini-generaattorihäiriöiden alkusyiden jakauma

LO1 TG1 LO1 TG2 LO2 TG3 LO2 TG4

Inhimillinen virhe tai väärämenettely

Magnetointilaitteiston vika

1 Mekaaninen vikageneraattorijärj.

• Generaattorin säätö jasuojaus

': Mekaaninen vikaturbiinijarjestelmissa

; Turbiinin säätö ja suojaus

1 Muu vika

Kuva 26. lujviisan turbiini-generaattoreiden vuosina 1'980—1996 tapahtuneiden häiriöiden jakauma.

76


Kuvassa 27 on esitetty kummankin Loviisanyksikön raportoitujen turbiini-generaattorihäiri-öiden vuosittainen jakauma. Häiriöitä on tapah-tunut keskimäärin kolme kappaletta vuosittain.

Turbiinihallin tulipalot

Käyttöhäiriöitä tarkastellessa huomataan, ettäturbiini-generaattorijärjestelmistä on aiheutunutpalohälytyksen aiheuttanut tulipalo neljä kertaalaitoksen käyttöhistorian aikana. Kolme neljän-nestä tapauksista on aiheutunut magnetointijär-jestelmän vioista. Tapahtumia ovat olleet (katsoliite 5):• LOl:n generaattorin SP50 alkumagnetoin-

nin virranrajoitusvastuksen ylikuumene-minen ja siitä aiheutunut savunmuodostusja palohälytys.

• L02:n generaattorin SP10 hiiliharjakoneis-ton palo. Palo aiheutui hiiliharjojen nopeas-ta kulumisesta ja siitä syntyneestä pölystä jakuumuudesta.

• L02:n generaattorin SP50 hiiliharjakoneis-ton palo. Syylliseksi epäiltiin liukurenkailletippunutta hiiliharjakoneiston pientä osasta.

• LO2:n generaattorin SP 10 nesteilmaisimil-la syttynyt vetypalo.

LOl:n generaattorin SP10 magnetoinnin kupa-rikisko on sulanut yhden kerran poikki aiheutta-en valokaari-ilmiön kiskon päiden välille. Tästäaiheutui kiskon ja generaattorin akselin väliseneristyksen palaminen ja edelleen valokaari ku-parikiskon ja akselin välille. Tapahtumasta eiaiheutunut palohälytystä.

8.2 Järjestelmäkohtainenarviointi

8.2.1 Yleistä järjestelmien käyttö-turvallisuuden arvioimisesta

Loviisan turbiini-generaattorijärjestelmien ris-kien arvioinnissa on käytetty apuna muiltavoimalaitoksilta saatuja liitteessä 2 ja luvussa 7käsiteltyjä käyttökokemuksia, sekä Loviisanomia liitteessä 5 esitettyjä kyseisten järjestelmi-en käyttöhäiriöitä.

Turbiini-generaattorilaitteistot on käyty läpi jär-jestelmäkohtaisesti. Kustakin järjestelmästä onpyritty etsimään ja analysoimaan ne kohteet,joiden vaikutus järjestelmän omaan ja muidenjärjestelmien käyttöturvallisuuteen on huomat-tava. Jos järjestelmiin on tehty tiedossa olevia

Turbiini-generaattorihäiriöiden vuosittainen jakauma

:O3 —

1 —

\

f.I

• LO2

JLO1

-78 -79 -80 -81 -82 -83 -84 -85 -86 -87 -88 -89 -90 -91 -92 -93 -94 -95 -96

vuosi

Kuva 27. Loviisan turbiini-generaattoreiden häiriöt vuosina 1980-1996.

77


suuria muutoksia käyttöturvallisuuden paranta-miseksi on ne mainittu. Samoin on käsitelty jovireillä olevat hankkeet järjestelmien muutta-miseksi turvallisemmiksi.

8.2.2 Höyryturbiini SA

Höyryturbiinin käytössä suurin turvallisuusriskion turbiinin pyörivän roottorin rikkoutuminenja siitä aiheutuneet missiilit. Ne voivat vahin-goittaa turbiinihallin muiden järjestelmien lait-teistoja, mitä edesauttaa Loviisan turbiinihallinjärjestelmien rakenteellinen eristämättömyys.Turbiini-generaattorin pyörivien osien ja laake-rien kuntoa voidaan valvoa tehokkaasti värähte-lynvalvontalaitteiston avulla. Valvontalaitteis-ton vaillinaisuudet heikentävät mahdollisuuksiahavaita viat ajoissa.

Missiilien vahingoittaessa turbiini-generaatto-rin öljy-, vety- tai sähköjärjestelmiä saattaaseurauksena olla tulipalo, jota käsitellään jär-jestelmistä kertovissa luvuissa lisää. Jos missii-lit lentävät lauhduttimeen tai merivesipiirinputkistoihin, voi seurauksena olla turbiinihallinalakerrosten tulviminen. Tulvat voivat edelleenaiheuttaa alimmilla tasoilla olevien laitteisto-jen, kuten lukuisten pumppujen toimintakun-nottomuuden.

8.2.3 Turbiinin laakerointi SB jageneraattorin laakerointi SQ

Turbiini-generaattorin laakeroinnin rikkoutumi-nen on alkusyynä useimpiin koneiston pahoihinvauriomuotoihin: missiilien muodostumiseensekä öljy- ja vety vuotoihin. Taulukossa XXIIImääriteltiin turbiini-generaattorin laakerointitodennäköisimmäksi paikaksi turbiinihallin tu-lipalolle. Tästä huolimatta ei laitoksella oleolemassa minkäänlaista häiriö- tai hätätilanne-ohjetta laakeroinnin rikkoutumisen ja siitä ai-heutuvan tulipalon varalle.


Voiteluöljyjärjestelmän merkitys turbiini-gene-raattorin käyttöturvallisuuteen on huomattava.Järjestelmän sisältämä öljy on turbiinihallinmerkittävin palokuorma. Taulukon XIX mukai-

sesti turbiiniöljypalot ovat myös turbiinihallintulipaloista yleisimmin esiintyviä.

Loviisan turbiini-generaattoreiden voiteluöljy-järjestelmän tekee hyvin vaurioalttiiksi senkomponenttien sijoittelu ja suojaus, joka onsama kuin muissakin VVER-440-laitoksissa:öljyjärjestelmiä ei ole pyritty eristämään mil-lään tavoin turbiinihallin muista laitteista. Ny-kyaikaisten suunnitteluperusteiden mukaisestitulisi suurin osa öljyjärjestelmän komponen-teista sijoittaa omiin erillisiin palo-osastoihin,jotka on varustettu riittävillä palon ilmaisu- jasammutusjärjestelmillä.

Loviisan järjestelmä sisältää turbiini-generaat-toreiden kokoon nähden paljon öljyä, noin56 m3 turbiini-generaattorikoneistoa kohden.Suuri öljymäärä ja etenkin voiteluöljyn kierrät-täminen yläöljy säiliöiden kautta takaavat kylläturbiini-generaattorin laakerien voitelun toimi-misen myös epänormaaleissa käyttötilanteissa,mutta samalla lisäävät tuhoisan tulipalon riskiämerkittävästi. Jos laakeriöljyputki tai putketovat katkenneet, yläöljysäiliöiltä laakereille tu-levan öljyn virtaa ei pystytä katkaisemaanmillään keinolla, vaan öljyä syötetään suoraanpaloon pahimmillaan noin 50 l/s.

Järjestelmän pääsäiliö sijaitsee turbiinihallissatasolla +6,00, josta se kohoaa ylöspäin noinkorkeudelle +10,00 asti, vain kahden metrinpäähän turbiini-generaattorin päähoitotasosta,aivan generaattorin vierelle. Päähoitotason jaöljysäiliön välillä ei ole mitään fyysistä estettä.Turbiini-generaattorin rikkoutuminen, mikä ai-heuttaa joko kasvaneita värähtelyjä tai jopamissiilien sinkoamisia ulos turbiinista tai gene-raattorista, voi katkaista helposti laakeriöljyput-ket ja aiheuttaa yläöljysäiliöiden vuodon turbii-nin päähoitotasolle tai sen alapuolisille tasoille.Tapahtumasta voi aiheutua vuoto myös pääöljy-säiliöön, mistä pahimmassa tapauksessa seuraakoko säiliön sisältämän öljymäärän vuotaminenturbiinihallin alemmille tasoille, joilla ei olejuuri mitään öljyn valumista estäviä raken-nelmia tai järjestelyitä. Tällaisen öljy vuodonsyntyminen ja palon syttyminen aiheuttaisi mitäluultavimmin turbiinihallin katon romahtami-sen alas rikkoutuneen turbiini-generaattorin

78


kohdalta ja kaikkien laitteiden käyttökunnotto-muuden palon vaikutusalueelta.

Voiteluöljyjärjestelmän vakavien tulipalojen ris-kin pienentämiseksi on turbiinihalliin rakennet-tu luvussa 2.2.10 esitellyt palontorjuntajärjes-telmät. Lisäksi turbiinihallin rakenteita on palo-eristetty ja palo-osastointia on parannettu sekäkorotettu valvomorakennuksen ja turbiinihallinerottavaa B-linjan seinää. Parannusten avulla eivoida ehkäistä tulipalon syttymistä, vaan aino-astaan rajoittaa sen leviämistä ja tuhoisuutta.Sammutusjärjestelmien tehokkuutta tulipalonsammuttajana voidaan pitää rajallisena; suurenöljypalon sytyttyä sammutusjärjestelmät eivätkaikissa tapauksissa kykene sammuttamaan pa-loa, vaikkakin kykenevät rajoittamaan palonleviämistä ja vaikutuksia. [45]

8.2.5 Säätö- ja suojausöljyjärjestelmä SE

Säätö- ja suojausöljyjärjestelmä saa öljynsäturbiinin voiteluöljyjärjestelmän yläöljysäiliöil-tä. Turbiinien säätö-öljynä käytetään siis samaaöljyä kuin laakerien voiteluun. Tämä asettaaSC-järjestelmän öljylle korkeammat laatu- japuhtausvalmiukset, kuin laakerien voitelu vaa-tisi. Tästä ei sinänsä ole mitään haittaa, muttaongelmana voidaan sensijaan pitää turbiininsäätöön käytetyn öljyn alhaista leimahduspis-tettä.

Säätö-öljyjärjestelmän putkistosta ja toimilait-teista huomattava osa sijaitsee turbiinin säätö-päässä aivan turbiiniin tulevien tuorehöyryput-kistojen ja turbiinin korkeapaineosan vieressä.Säätö-öljyn vuoto kuumille pinnoille aiheuttai-sikin melkoisella varmuudella tulipalon, silläöljyn leimahduspiste 212 °C on huomattavastialhaisempi kuin turbiinin korkeapaineosalle tu-levan höyryn lämpötila 252 °C. Jos höyryputki-en eristeet pääsevät kostumaan öljystä, voiöljyn leimahduspiste vielä laskea tästä.

Turbiinin säätöpään tulipaloon on laitoksellavarauduttu. Säätöpään kohdesuojauksen havah-tuminen katkaisee säätö-öljyn syötön sulkemal-la palosuojaventtiilin ja aiheuttaa siten turbiini-generaattorin pikasulun. Toisaalta turbiinin sää-

töpäässä tapahtuvan tulipalon varalta on ole-massa myös ohjeistus turbiinin käyttöohjeessa.Näin ollen voidaankin olettaa, että vaikkasäätö-öljypalojen syttymistodennäköisyys voiolla suuri, ei niiden tuhoisuus ole oletettavastikovin merkittävä. Tämä ei tietystikään pädesilloin, jos säätö-öljyn palo sytyttää joitakinmuita kohteita, kuten turbiinin laakerien voi-teluöljyn.

8.2.6 Generaattori SP

Generaattorivaurioista tyypillisimpiä ovat mis-siilionnettomuudet, laakeroinnin vaurioitumi-set, vetyvuodot ja -palot sekä erilaiset sähköisetvauriot Vetyvuotoja käsitellään lähemmin ST-järjestelmää käsittelevässä luvussa 8.2.8. Säh-köistä alkuperää olevista vaurioista käsitellääntässä yhteydessä pysähtyneen generaattorinverkkoonkytkeytymistä ja sen estämiseksi teh-tyjä parannuksia.

Generaattorin virheellinen verkkoon-kytkeytyminen

Edellä mainittuja tapahtumia on sattunut liit-teen 2 mukaisesti Armenia-1 :n, Bohunice-1 :n jaTshernobyl-2:n voimalaitosyksiköillä. Armenia-l:n ja Tshernobyl-2:n tapaukset ovat kummat-kin johtuneet kaapelivaurioista, Bohunice-1 :ntapauksen ollessa inhimillisestä virheestä johtu-va.

Tshernobylin tapahtumat aloittivat selvitystyönmyös Loviisassa. Tarkastelun tuloksena todet-tiin tapahtumien olevan mahdollisia myös Lo-viisan laitteistoissa. Pahimmiksi puutteiksi vir-heellisen verkkoonkytkennän estossa todettiinolevan [46]• kaapeli vikojen vaikutuksia ei ole huomioitu

riittävästi laitoksen suunnittelussa• edelliseen liittyen yhteisvikojen, esimerkik-

si tulipalon, vaikutuksia ei ole riittävästihuomioitu

• laitoksen 400-kV:n muuntajakatkaisijoidenpaineilmatoimisuutta ei ole riittävästi huo-mioitu (paineilman paineen kadotessa kat-kaisija sulkeutuu).

79


Selvityksen tuloksena syntyi suuri määrä muu-tos- ja korjausehdotuksia, joista kolme toteutet-tiin. Parannukset koskivat generaattorikatkaisi-jan ohjauskaapelointia ja toimisähkön syöttöäsekä päämuuntajan erottimien käytön ohjeistus-ta. Muutokset paransivat järjestelmien toimin-tavarmuutta huomattavasti.

8.2.7 Generaattorinmagnetointijärjestelmä SR

Magnetointijärjestelmän turbiini-generaattorinkäyttöturvallisuuteen vaikuttavia tapahtumiaovat järjestelmän laitteiden vioittumisesta ai-heutuneet oikosulut, valokaaret ja tulipalot.Etenkin magnetoinnin hiiliharjakoneiston tailiukurenkailta roottorin magnetointikäämityk-selle menevän kuparikiskon rikkoutuessa onolemassa myös generaattorin jäähdytysvedynsyttymisen vaara.

Havaittujen hiiliharjakoneistojen rakenteen on-gelmien johdosta alkuperäinen konstruktio onmuutettu vuonna 1986 toisenlaiseksi. Koneis-ton runko, hiiliharjat, hiilet ja niiden pitimetuusittiin kokonaan länsimaista alkuperää ole-viksi. Muutosten johdosta hiiliharjakoneistonkipinöinti ja harjojen kuumeneminen väheniväthuomattavasti. Hiiliharjakoneistoissa ei oleesiintynyt enää ongelmia, joten magnetointilait-teistoa voidaan pitää turbiini-generaattoreidenkäyttöturvallisuuden kannalta melko merkityk-settömänä. [5]

8.2.8 Vetyjäähdytysjärjestelmä ST

Jäähdytysvety on generaattorissa noin neljänbaarin paineessa. Jos generaattorissa tai senvetyä sisältävissä järjestelmissä on vuotoja,vuotaa vetyä ympäröiviin tiloihin. Vetyä sisältä-vien järjestelmien ST ja SU tiiveys on ensiar-voisen tärkeää, sillä vety on erittäin palo- jaräjähdysherkkä kaasu joutuessaan kosketuksiinilman kanssa.

ST-iäriestelmän parannussuunnitelmat

Laitoksella on vuoden 1996 keväällä tehtyinsinöörityö, jonka aiheena on ollut generaat-torin vetyputkiston parannussuunnitelma. Suun-

nitelmassa on esitetty tehtäväksi ST-järjestel-mään seuraavia parannuksia [47]:• Järjestelmässä olevat kierreliitokselliset

venttiilit vaihdetaan hitsattuihin, paljetiivis-tettyihin venttiileihin.

• Näytteenottolinjojen putket uusitaan koko-naan ja kaikki liitokset tehdään hitsaamalla.

• Putkilinjoissa olevat tyhjennysventtiilitpoistetaan tarpeettomina.

• Ulospuhallusputken näytteenottopiste tasol-ta +12,60 poistetaan kokonaan.

• Generaattorin vuodonilmaisimet vaihdetaanuusiin, suojattuihin uimurikytkimiin. Vuo-donilmaisulinjojen venttiilit vaihdetaan pal-jetiivistettyihin venttiileihin.

• ST-putkisto maalataan kokonaan vedyn rus-keankeltaisella perustunnusvärillä. Putkiinmerkitään myös virtaavan aineen nimi javirtaussuunta.

• Järjestelmien kaasukeskuksista poistetaanylimääräiset letkut ja liitännät. Käytössäolevat letkut tarkistetaan ja koeponnistetaankerran vuodessa.

• Järjestelmän paineenalennuskeskuksen pai-neensäätimet vaihdetaan huollettuihin sääti-miin neljän vuoden välein.

• Generaattoreiden venttiilikeskukset sijaitse-vat generaattorin rinnalla, vain vajaan 1,5metrin etäisyydellä generaattorin GX-mitta-uskaapista. Venttiilikeskus tulisi siirtää kau-emmaksi kaapista ja samalla uusia sen put-kisto ja venttiilit.

Edellä esitellyn suunnitelman mukaisiin toi-menpiteisiin ei ole ryhdytty, koska vetyjärjes-telmiin on kaavailtu vielä tätäkin laajempiamuutoksia käyttöteknisten seikkojen johdosta.Samalla voidaan perehtyä syvemmin myösjärjestelmän käyttöturvallisuuteen.

Käytön kannalta erityisen ongelmalliseksi onkoettu järjestelmän vedynkuivain, jonka ongel-miin perehdytään seuraavassa lisää. Käyttötur-vallisuuden kannalta ST-järjestelmän ongelmal-lisuus on kuitenkin laajempaa ja hyvin saman-kaltaista kuin öljyjärjestelmillä. Järjestelmänkomponentteja sijaitsee turbiinihallin eri osissaja myös L01:n merivesipumppaamossa, ilmanmitään eristystä muista laitteista. Näin on jou-duttu tekemään pitkiä putkiosuuksia ja vuotojen

80


valvonta on mahdotonta kohteiden määrän jaeristämättömyyden takia. Oikeampi tapa sijoit-taa laitteet olisi kerätä ne yhteen palo- jaräjähdyseristettyyn huoneeseen, joka olisi va-rustettu asianmukaisilla sammutus- ja vuodon-ilmaisulaitteilla.

Vedvnkuivaimen muutostarve

Nykyisen vedynkuivauslaitteiston ongelmiaovat sen käytön vaarallisuus ja toisaalta laitteentehottomuus. Generaattorin valmistaja on anta-nut generaattoreiden tehonkorotukseen liittyenuuden ohjeen jäähdytysvedyn kosteuspitoisuu-delle. Generaattorin toiminnan ja käyttöturval-lisuuden kannalta hyvin tärkeän ehdon täyttä-minen ei onnistu nykyisellä kuivaustekniikallaainakaan silloin, kun generaattoriin on jäänytvuosihuollossa normaalia enemmän kosteutta.Nyt vedyn kosteus ei täytä aina edes aikai-sempaa suhteellisen kosteuden rajaa, mikä oliuutta rajaa huomattavasti korkeampi. [48]

Hyvin kostean vedyn kuivaus johtaa kuivaajankosteutta imevän silikageelin ennenaikaiseenelvytystarpeeseen. Kun elvytyksen normaalinavälinä voidaan pitää useita kuukausia, on sitänyt tehty jopa muutaman viikon välein. [48]Elvytystilanne on turvallisuusnäkökulmastakatsottuna hyvin vaarallinen käyttötilanne,muutetaanhan silloin vetyputkiston virtauksia,typetetään putkistoja ja johdetaan niihin ilmaa.Vedyn hätäpoisto generaattorista on estynytkoko elvytyksen ajan, joka kestää yleensä 12-20 tuntia. Tällöin generaattori on tilassa, jossasitä ei periaatteessa tulisi koskaan käyttää.

Elvytys on alun perin suunniteltu tapahtuvaksikuuman ilman avulla. Se on mahdollista myöstyppikaasun avulla, jolloin ei ole vaaraa vety-ilmaseoksen muodostumisesta. Silikageeli voi-daan myös vaihtaa kokonaan uuteen, taikkakuivata kuivaimen ulkopuolella, esimerkiksiuunissa. Kaikkia edellä mainittuja keinoja onkokeiltu myös käytännössä. Taloudelliset jaturvallisuusnäkökohdat huomioiden on typelläkuivaaminen osoittautunut parhaaksi elvytysta-vaksi. Mutta tämäkään ei tuo apua kuivaimentehottomuuteen, joten laitteistomuutoksia har-kitaan. [48]

8.2.9 Tiivistysöljyjärjestelmä SU

SC- ja SE-järjestelmiä käsiteltäessä havaittusuunnittelun puute koskee myös SU-järjes-telmää: järjestelmän komponentit sijaitsevateristämättömässä tilassa turbiinihallin eri osis-sa. Tätä ei kuitenkaan voida pitää järjestelmänsuurimpana ongelmana. Paljon merkittävämpiäseikkoja tiivistysöljyjärjestelmän käyttöturval-lisuuden kannalta ovat öljy-vetyseoksen muo-dostuminen joihinkin järjestelmän osiin ja tii-vistyslaakerien öljynsyötön turvaaminen myösjärjestelmän vauriotilanteissa.

Kuten luvussa 2.2.9 todettiin, saadaan järjestel-män tiivistysöljyn yläsäiliön SU21B01 vasta-paine aikaiseksi vuotojenkeruusäiliöltäSU20B01 tulevan putkiyhteyden avulla. Näinsekä vuotojenkeruusäiliössä että yläsäiliötä javuotojenkeruusäiliötä yhdistävässä putkilinjas-sa on vetyä noin 4 baarin paineessa.

Vuotojenkeruusäiliö sijaitsee tasolla +6,00, noin1,4 metrin etäisyydellä pääöljysäiliöstäSC10B01 (kuva 28). Keruusäiliön läheltä, noin0,4 metrin etäisyydellä kulkee pääöljypumpuiltayläöljysäiliöille menevä öljyputki. Lähistölläkulkee myös suuri määrä muita öljyjärjestelmi-en putkia. Vuotojenkeruusäiliöstä tapahtuvanvety vuodon ja siitä syntyneen palon tai räjäh-dyksen seuraukset voisivat siten olla kohtalok-kaita myös turbiini-generaattorin öljyjärjestel-mille.

Tiivistysöljyn yläsäiliön tarkoituksena on turva-ta tiivistyslaakerien öljynsyötön jatkuminen,vaikka öljyn syöttö tiivistysöljysäätäjälle jos-tain syystä loppuisi. Yläsäiliö pystyy jatkamaantiivistysöljyn syöttöä enintään noin 20 minuut-tia [49]. Öljynsyötön loputtua karkaa generaat-torin sisällä oleva vety tiivistyslaakerien kauttaulos.

Jos generaattorin hätätypetys aloitetaan hetitiivistysöljyn yläsäiliön pinnankorkeuden las-kusta tulleen pikasulun jälkeen, generaattorinsisältämän kaasun vetypitoisuus on 20 minuutinkuluttua tapahtuman alusta noin 43 % ja painenoin 1,5 baaria. Tällöin turbiinin pyörimisnope-

81


us on tyhjön murron avulla noin 200 l/min jailman tyhjönmurtoa noin 900 l/min. [49]

Edellä tehdyn tarkastelun perusteella voidaantodeta, että vaikka kaikki tehtävissä olevattoimenpiteet tapahtuisivat heti yläsäiliölle tule-van öljynsyötön katkettua, ei vedyn vuotoa ulosgeneraattorista kyetä estämään. Käytännössäehtisi yläsäiliön pinta laskea jo ennen turbiini-generaattorin suojauksen laukaisua jonkin ver-ran. Jos kyseessä olisi yläsäiliölle öljyä syöttä-

vän järjestelmänosan vuoto, esimerkiksi putki-katkos, ehtisi yläsäiliön pinta laskea luultavastimelkoisesti ennen vuodon tyrehdyttämistä esi-merkiksi sulkemalla venttiili säiliölle meneväs-tä linjasta. Ei ole myöskään ollenkaan itsestäänselvää, että generaattorin hätätypetys aloitetaanvälittömästi yläsäiliön pinnan laskun havain-noinnin jälkeen. Todellisen generaattorista ulosvuotavan kaasuseoksen vetypitoisuus ja painevoivatkin olla huomattavasti edellä arvioituakorkeampia.

Kuva 28. Vuotojenkeruusäiliön SU20B01 sijainti. Keruusäiliön takana näkyvä suurempi säiliö onpääöljysäiliö. Säiliöiden välissä on pääöljypumpuilta yläöljysäiliöille kulkeva öljyputki.

82


Jos vuoto tapahtuu vuotojenkeruusäiliölle tule-vassa putkilinjassa tai sieltä yläsäiliöille mene-vässä putkilinjassa, menetetään yläsäiliön vas-tapaine. Tällöin tiivistysöljy virtaa yläöljysäili-ön ja vuotojenkeruusäiliön välisessä putkilin-jassa väärään suuntaan. Kaikkein pahin tilanneon silloin, kun vuoto on juuri edellämainitussalinjassa, esimerkiksi näkölasin SU21S17 rik-koutuessa. Tällöin vuotoa ei pystytä erottamaanja yläsäiliöltä generaattorille lähtevän öljynpaine laskee.

Kyseisessä tilanteessa ratkaisuna voisi ollatiivistysöljyn yläsäiliön ohittaminen säiliöllemenevän ja sieltä tulevan öljyputken venttiilitsulkemalla ja avaamalla kyseisten linjojen väli-sen yhdysputken venttiili. Kyseisiä toimia ei oleohjeistettu millään tavalla, joten ratkaisun löy-täminen voi todellisessa tilanteessa olla hanka-laa ja aikaavievää.

SI)'-järjestelmän parannus suunnitelmat

Generaattorin vetyputkistojen parannussuunni-telmassa [47] on käsitelty myös tiivistysöljy-järjestelmän SU putkistojen muutostarvetta.SU-järjestelmään on esitetty tehtäväksi seuraa-via parannuksia [47]:• Vuotojenkeruusäiliölle menevät vuotoöljy-

putket tulisi siirtää pois generaattorin vie-ressä kulkevasta putkikanavasta ja johtaa nevuotojenkeruusäiliölle generaattorin alitse.Putkistojen kaikki turhat laippaliitokset tu-lisi poistaa ja putkissa olevat näkölasit tuli-si siirtää generaattorin alapuoliselle hoitota-solle.

• Vuotojenkeruusäiliön ulospuhallusputkenventtiili vaihdetaan ja siirretään turbiininpäähoitotasolle +12,60. Ulospuhallusputkenulosmeno tulisi siirtää turbiinihallin katoltaturbiinihallin ulkoseinälle. Tiivistysöljysää-täjän vedynpoistoputki johdetaan ulospu-hallusputkeen.

• Järjestelmässä olevat turhat näkölasit ja tyh-jennysventtiilit poistetaan.

• Vuotojenkeruusäiliön putkien venttiilitvaihdetaan uusiin hitsattuihin paljetiivistet-tyihin venttiileihin.

• Vuotojenkeruusäiliön ja tiivistysöljyn ylä-säiliön SU21B01 pinnanmittaukset vaihde-taan suojattuihin uimurikytkimiin.

• SU-putkisto maalataan vedyn ruskeankel-taisella perustunnusvärillä niiltä osin, kunvetyä esiintyy.

Ehdotetut muutokset ovat järjestelmän käyttö-turvallisuutta lisääviä, mutta toisaalta eivät tuoapua joihinkin havaittuihin järjestelmän epä-kohtiin, kuten vuotojenkeruusäiliön sijoituk-seen ja yläöljysäiliön riittämättömään kapasi-teettiin järjestelmän häiriötilanteissa.

8.3 lurbiinihallin merkitysydinturvallisuudelle

8.3.1 Tarkastelun laajuus

Turbiini-generaattoreiden toiminnan häiriinty-minen ei saisi laitoksen suunnitteluperusteidenmukaan aiheuttaa vaaraa ydinturvallisuudelle.Turbiini-generaattorijärjestelmien onnettomuu-det voivat kuitenkin aiheuttaa muiden jokoturbiinihallissa tai sen lähellä olevissa tiloissasijaitsevien ydinturvallisuuden kannalta tärkei-den laitteiden vaurioitumisen.

Turvallisuuteen vaikuttavien järjestelmänosientarkastelu on jaettu niiden sijainnin perusteellaturbiinihallissa ja muissa rakennuksissa tai ti-loissa sijaitseviin komponentteihin. Turbiini-hallissa sijaitsevien komponenttien toimintaaon selvitetty kustakin järjestelmästä kertovassaluvussa. Muiden rakennusten tärkeimmät lait-teet on kerrottu luettelomaisesti. Lisäksi ontarkasteltu niitä turbiini-generaattorijärjestel-mistä aiheutuneita vikaantumismekanismeja,joita eri järjestelmiin voi kohdistua. Tarkemmatja syvällisemmät tarkastelut on jätetty laitok-sesta tehtyjen ja tehtävien riskianalyysien tehtä-viksi.

8.3.2 Turbiinihallin ydinturvallisuudenkannalta merkittävät laitteistot

Turbiinihallissa tai siihen välittömässä yhtey-dessä olevissa tiloissa sijaitsee suuri määrälaitteistoja, joiden merkitys on koko laitoksentoiminnalle huomattava. Komponenttien toi-mintakunnottomuus vaikuttaa useimmiten pri-määripiirin jäähdytyksen suunniteltuun toimin-taan. Oleellisimpia näistä ovat

83


Taso-0,60:• päämerivesijärjestelmän VC putkistot• turbiinin välijäähdytyspiirin VG putkistot,

pumput VG11/12D01 ja alasäiliö VG10B01• kaapelitunneleissa kulkevat kaapelit

Taso +3.00:• primääripiirin seisontajäähdytysjärjestel-

män RR putkistot, jälkijäähdytyspumputRR91/92D01 ja jälkilämmönsiirtimetRR21/22W01 sekä niille tulevat sivumeri-vesipiirin VF putkistot

• turbiinin välijäähdytyspiirin putkistot jalämmönsiirtimet VG21[22]23W01

• syöttövesijärjestelmän RL putkistot, syöttö-vesipumput RL21[22]61/62D01, vara-syöttövesipumppu RL91D01 ja hätäsyöttö-vesipumput RL92/93D01

Taso + 19,80:• turbiinin välijäähdytyspiirin putkistot ja

yläsäiliö VG20B01 (LO2 kaksi erillistä säi-liötä VG20/60B01)

Höyrystimien syöttöveden turvaamiseksi syöt-tövesisäiliöiden vettä voi pumpata myös tasolla+3,00 sijaitsevien hätäsyöttövesipumppujenRL92/93D01 (LO2 RL92/93/98/99D01) avulla.Pumppujen imupuolelle voidaan johtaa vettämyös laitoslisäveden RV syötöstä. Hätäsyöttö-vesi johdetaan erillisiä putkia pitkin korkeapai-ne-esilämmittimien ohitse, jonka jälkeen hätä-syöttövesilinjat on yhdistetty erillisellä koko-ojalinjalla, josta höyrystimien syöttöputket onhaaroitettu.

Primääripiirin jäähdytyksen varmistamiseksiesimerkiksi turbiinihallin palotilanteissa laitok-selle on rakennettu varahätäsyöttövesijärjestel-mä RL94/97, jonka toiminta on täysin riippu-matonta edellä mainituista syöttövesijärjestel-mistä.

Päämerivesijäriestelmä VC [31

VC-järjestelmän päätehtävänä on jäähdyttäälauhduttimia merivedellä turbiinin matala-painepesistä poistuvan höyryn lauhduttamisek-si. Järjestelmän toisena tehtävänä on syöttäävettä VC20/60-järjestelmille, jonka avulla syö-tetään jäähdytysvettä turbiinin välijäähdytyspii-rin VG lämmönsiirtimille ja syöttövesipumppu-jen moottorien ilman ja öljyn lämmönsiirtimil-le.

Edellä on mainittu turvallisuuden kannaltaoleellisimpien järjestelmien tärkeimmät kom-ponentit. Todellisuudessa on aivan yhtä tärkeäähuomioida pumppujen ja lämmönsiirrinten li-säksi järjestelmien putkistot, laitteiden sähkön-syötöt sekä automaatioon ja instrumentointiinliittyvät komponentit. Kun seuraavassa tarkas-tellaan laitoksen toiminnan kannalta merkittä- VC-järjestelmä saa meriveden merivesipump-viä järjestelmiä ja niiden laitteita, tarkoitetaan paamon kammioista, joista se johdetaan meri-niistä puhuttaessa samalla kaikkea laitteiden vesipumppaamossa sijaitsevien päämerivesi-toiminnan kannalta oleellista varustusta. pumppujen pumppaamana lauhduttimille. Hal-

kaisijaltaan 1,8 metrin tuloputket kulkevat tur-Syöttövesiiäriestelmä RL 13/ biinihallin +3,00-tason alapuolella, josta ne

nousevat lauhduttimille. Halkaisijaltaan 2,6Syöttövesijärjestelmän päätehtävänä on johtaa metrin poistoputket laskevat -0,60-tason ala-syöttövettä tasolla +19,80 sijaitsevilta syöttö- puolelle tunneliin ja sieltä edelleen veden pois-vesisäiliöiltä höyrystimiin. Syöttövesisäiliöiltä topuolen aaltoilutilaan.saatava vesi pumpataan turbiinihallin tasolla+3,00 sijaitsevilla syöttövesipumpuilla Järjestelmän täydellinen toimintakunnottomuusRL21 [22]61/62D01 tai varapumpulla RL91D01 aiheuttaisi lauhduttimien jäähdytevirtauksen ty-ohituksilla varustetuille korkeapaine-esilämmit- rehtymisen ja siten lämmönsiirtoketjun katkea-timille tasolle -0,60 ja edelleen höyrystimiin, misen. Järjestelmän putkiston rikkoutumisestaSyöttövesisäiliöiltä tulevat ja höyrystimille me- aiheutuisi jäähdytteen menetyksen lisäksi tur-nevät putket kulkevat pystysuunnassa pitkin B- biinihallin alimpien tasojen tulviminen ja sitenlinjan seinää.

84


monien eri järjestelmien toimintakunnotto-muus.

VC20/60-järjestelmän vesi saadaan päämerive-sijärjestelmästä ennen jäähdytteen johtamistalauhduttimeen. Veden painetta nostetaan pai-neenkorotuspumppujen VC21/61D01 ja D02avulla. Syöttövesipumppujen moottorien ilmanja öljyn lämmönsiirtimien ja VG-järjestelmänlämmönsiirtimien jäähdyte voidaan syöttää jokoVC20 tai VC60-järjestelmästä. Näin toisenjärjestelmän toimimattomuus ei estä syöttövesi-pumppujen toimintaa.

VC20 ja 60 järjestelmien toimintakunnotto-muus aiheuttaisi syöttövesipumppujen jäähdy-tyksen loppumisen ja turbiinin välijäähdytyspii-rin VG jäähdytyksen siirtymisen sivumerivesi-piirin VF vesikierrolle.

Turbiinin välijäähd\tvspiiri VG f31

Turbiinin välijäähdytyspiirin tarkoituksena onsyöttää jäähdytysvettä käytettävyyteen ja tur-vallisuuteen liittyvien turbiinihallin pumppujenlaakereille ja akselitiivistelaipoille. Tärkeimpiäkohteita ovat hätäsyöttövesipumput ja primääri-piirin seisontajäähdytysjärjestelmän jälkijääh-dytyspumput.

VG-järjestelmän täydellinen toimintakunnotto-muus aiheuttaisi hätäsyöttövesipumppujen japrimääripiirin seisontajäähdytyspumppujen toi-minnan menetyksen. Tällaiseen tilanteeseenvoisi johtaa järjestelmän yläsäiliön (LO2 ylä-säiliöiden) menetys.

Välijäähdytyspiirin vesi saadaan järjestelmäntasolla +19,80 sijaitsevasta kahteen osaan jae-tusta yläsäiliöstä VG20B01 (LO2 kaksi erillistäsäiliötä VG20/60B01), josta vesi johdetaanjäähdytettäville pumpuille painovoiman avulla.Pumpuilta poisvirtaava vesi johdetaan alasäili-öön VG10B01 tasolle -0,60, jossa sijaitsevatmyös järjestelmän pumput VG11/12D01.Pumppujen avulla vesi johdetaan +3,00-tasonlämmönsiirtimille VG21[22]23W01, joita jääh-dytetään VC20/60-järjestelmän tai poikkeavissatilanteissa sivumerivesipiirin VF vedellä. Läm-mönsiirtimiltä VG-vesi kulkee yläsäiliöille jatakaisin kiertoon.

Laitoksen ylös- ja alasajossa ja seisokkitiloissajärjestelmän tärkeimpiä kuluttajia ovat primää-ripiirin seisontajäähdytysjärjestelmän RR jälki-jäähdytyspumput. Tästä syystä VG-järjestelmänon oltava aina käytössä, kun reaktorissa onpolttoainetta.

Primääripiirin seisontajäähdytysjäriestelmäRRI31

Primääripiirin seisontajäähdytysjärjestelmäntehtävänä on ylläpitää jäähdytyskiertoa reakto-rissa syntyvän jälkilämmön siirtämiseksi höy-rystimistä meriveteen laitoksen ylös- ja alas-ajossa sekä seisokkien aikana.

Seisontajäähdytysjärjestelmän avulla syöttöve-sisäiliöistä otettavaa vettä pumpataan höyrysti-miin joko hätäsyöttövesipumppujen tai tasolla+3,00 sijaitsevien jälkijäähdytyspumppujenRR91/92D01 avulla. Höyrystimissä lämmennytjäähdyte kulkee samalla tasolla sijaitsevienjälkilämmönsiirtimien RR21/22W01 lävitse japalautuu edelleen joko syöttövesisäiliöille taisuoraan jälkijäähdytyspumpuille.

RR-järjestelmän täydellinen toimimattomuusesimerkiksi jälkilämmönsiirtimien menetyksenjohdosta aiheuttaisi primääripiirin jälkilämmön-poiston vaikeutumisen. Tällöin lämmön poista-miseen jouduttaisiin käyttämään lauhdutinta jasen ollessa käyttökunnottomassa tilassa sekun-däärihöyryn ulospuhallusta.

8.3.3 Muiden rakennusten ja tilojenydinturvallisuuden kannaltamerkittävät laitteistot

Turbiinihallin lähistöllä sijaitsevissa rakennuk-sissa ja tiloissa on suuri määrä laitoksen toimin-nalle oleellisten järjestelmien komponentteja.Mahdollisen vahingoittumisen kohteena olevis-ta laitteista tärkeimmät ovat:

Valvomorakennus:• sähkö-, elektroniikka- ja relehuoneet sekä

kaapelien risteilytilat• päävalvomo• syöttövesijärjestelmän RL syöttövesisäiliöt

ja -putkistot• tuorehöyryjärjestelmän RA höyryputkistot

85


LOI:n merivesipumppaamo:• sivumerivesipiirin VF pumput ja putkistot• merivesipiirin VC pumput ja putkistot

Täyssuolanpoistolaitos:• laitoslisävesijärjestelmän RV pumput ja

putkistot• kemikaalien syöttöjärjestelmän UH säiliö• ilmastointihuone ja -valvomo

Palovesipumppaamo:• palovesijärjestelmän UJ vesisäiliö ja vara-

pumput

Laitoslisävesisäiliöt:• laitoslisävesijärjestelmän RV säiliöt

8.3.4 Turvallisuudelle tärkeiden kohteidenvahingoittumismahdollisuudet

Luvuissa 8.3.2 ja 8.3.3 on lueteltu niitä turbiini-hallin ja sen lähellä olevien tilojen ydin-turvallisuuden kannalta tärkeitä laitteita, joillavoi olla turvallisuusmerkitystä. Laitteistojenvikaantumisen voi aiheuttaa:• missiilien sinkoaminen ulos turbiinista• turbiinihallin tulipalo• turbiinihallin tulva• edellisten yhdistelmät

Missiilit

Missiilien mahdollisia osumakohteita selvittä-essä voidaan luvun 7.5.1 perusteella todeta, ettätodennäköisimmin missiili osuu kohteisiin, jot-ka sijaitsevat turbiini-generaattorin akselin ra-diaalisuunnassa. Turbiinin akselin suuntaisestisijaitsevat ja kaukana olevat kohteet ovat mis-siileitä huomattavasti paremmassa suojassa. Sa-manlainen vaikutus on myös rakenteellisellasuojaamisella paksujen seinäpaksuuksien taiseinämän vahvan rakenteen avulla.

Lähteissä [50], [51] ja [52] on tarkasteltuturbiinimissiilien taajuuksia ja niiden mahdol-lisia vaikutuksia Loviisan voimalaitoksella. Lo-viisan turbiinien rakenteen takia ei ole todennä-köistä, että turbiinin roottorista irtoaisi siipiäsuurempia kappaleita, mikä vähentää paksuja

betonirakenteita lävistävien suurikokoisten mis-siilien todennäköisyyttä. [50]

Missiilien lävistyskykyä on arvioitu lähteessä[52]. Lähteessä on laskettu turbiinimissiilinuppoumaa turbiinin betoniperustan palkkeihin,joiden paksuus on noin 90 cm. Suurin jasamalla ainut turbiinin kuoren lävistävä missiilivoi syntyä matalapaineturbiinien viimeisten sii-pivyöhykkeiden siipien katketessa. Siiven tör-mäyskulman ollessa 15 ° palkkiin nähden onsiiven läpäisykyvyksi saatu noin 0,28 m. Koskakyseiset betonipalkit ovat poikkeuksellisen vah-vasti raudoitettuja, voidaan läpäisykyvyn olet-taa olevan suurempi esimerkiksi turbiinihallinseinärakenteisiin verrattavan betonin tapauk-sessa. Näin ollen on täysin mahdollista, ettäturbiinimissiilit lentävät ulos turbiinihallista jaläpäisevät myös muita ohuita rakenteita. [52]

Missiilien mahdollisia osumapaikkoja ovat tur-biinin pyörimissuunta huomioiden turbiinihallinlaitteistojen lisäksi LO2:n valvomorakennus,LOl:n merivesipumppaamo, täyssuolanpoisto-laitos, palovesipumppaamo ja laitoslisävesisäi-liöt (katso liite 6). Myös laitoksen muuntajatsijaitsevat turbiinihallin seinän vieressä, jotenosuminen muuntajiin tai niiden sähköisiin yhte-yksiin ei ole mahdotonta. Sensijaan valvomora-kennuksen kaikki väliseinät lävistävät missiiliteivät ole todennäköisiä, joten missiilien osumi-nen reaktorirakennukseen, varahätäsyöttövesi-pumppaamoon tai puhtaan lauhteen säiliöalu-eelle on epätodennäköistä. Myös dieselraken-nus on sijaintinsa puolesta suojassa missiileiltä.

Liitteen 6 kuvissa on tarkasteltu joitakin turbii-nimissiilien mahdollisia lentosuuntia ja kohteitaturbiinihallissa ja sen ulkopuolella. Turbiinihal-lin kohteista on tarkastelun arvoisiksi valittuprimääripiirin seisontajäähdytysjärjestelmän RRpumput ja lämmönsiirtimet. Turbiinihallin ul-kopuolisista kohteista on kuvassa tarkasteltuvain L01:n merivesipumppaamoa. Kuvasta sel-viää kuitenkin hyvin turbiinin pyörimissuunnanmerkitys turbiinimissiilien mahdollisiin osu-mispaikkoihin ja turbiinin betonijalustan palk-kien merkitys missiilien sinkoamissuunnalle.

86


Tulipalot

Turbiinihallin tulipalolla voi olla suurta vaiku-tusta turbiinihallin laitteistoihin ja muiden ra-kennusten olosuhteisiin. Osoituksena tästä ovatturbiinihalliin rakennetut laajat sammutusjär-jestelmät sekä muun muassa turbiinihallin javalvomorakennuksen välinen B-linjan seinä,jota on korotettu jälkeenpäin tulipalojen varalta.

Lähteessä [53] on todettu, että turbiinihallintulipalot aiheuttavat suuren riskin laitoksenturvalliselle käytölle. Syynä tähän ovat turbiini-hallin tulipalon tapahtumataajuuden suuruus jamahdollisuus menettää pää- ja hätäsyöttövesi-järjestelmät palon johdosta.

Tulipalojen vaikutuksia eri laitteiden toiminta-kykyyn ei tämän esityksen puitteista käsitelläenempää. Parempaa selvyyttä turbiinihallin tu-lipalojen vaikutuksista saadaan, kun Loviisanpaloriskianalyysi päivitetään kevään 1997 aika-na.

Tulvat

Turbiini-generaattorijärjestelmien missiili- jatulipalo-onnettomuudet voivat aiheuttaa tulvanturbiinihallin alaosiin. Tulva voi levitä muihinrakennuksiin, muun muassa reaktorirakennuk-sen alaosiin. Reaktorirakennuksen tulvimisenestämiseksi on turbiinihallia ja reaktoriraken-nusta yhdistäviin kaapelitunneleihin rakennettu+1,00 korkeudelle ulottuvat tulvakynnykset.Turbiinihallin laitteistoista vain merivesipiirinVC putken murtuminen voi aikaansaada tulvak-si luokiteltavan tapahtuman. Tapahtumaketjujaon tarkasteltu Loviisan tulvariskianalyysissä,joten niitä ei ole tarpeellista analysoida syväl-lisesti tässä yhteydessä. Voidaankin vain todeta,että tulvan alle jäävät muun muassa seuraavatlaitteet tulvan pinnankorkeuden mukaan jaotel-tuna [54]:

Tulva ylittää korkeuden -0,20 m, mutta jää allekorkeuden + 1,00:• turbiinin välijäähdytyspiirin pumput VG11/

12D01 (turbiinihalli)• VC20/60-järjestelmien paineenkorotus-

pumput VC21/61D01 ja D02 (turbiinihalli)

• laitoslisävesijärjestelmän RV pumput (täys-suolanpoistolaitos)

Tulva ylittää korkeuden +1,00 m:• hätäjäähdytysjärjestelmien pumppuhuoneet

(reaktorirakennus)• pääkiertopumppujen tiivistevesipumppu-

huone (reaktorirakennus)

Tulvan jäädessä alle korkeuden +1,00 menete-tään syöttövesi- ja hätäsyöttövesijärjestelmät,jolloin höyrystimiin joudutaan syöttämään vettävarahätäsyöttövesijärjestelmän avulla. Mikälitulva nousee yli tason +1,00, se leviää myösreaktorirakennukseen. Tällöin saattaa pääkier-topumppujen tiivisteiden eheyden menetyksenseurauksena olla primääripiirin pieni vuoto jahätäjäähdytyspumppujen epäkäytettävyydenjohdosta sydänvaurio. [54]

8.4 T\irbiini-generaattori-onnettomuuksien tapahtuma-taajuudet

8.4.1 Missiilionnettomuuden taajuus

Missiilionnettomuuden tapahtumataajuutta ar-vioitaessa on tarkasteltava turbiinityypin käyt-töhistoriaa, valvontaa, suojausta ja sille tehtäviäkoestuksia ja tarkastuksia. Loviisan turbiinienkaltaisen turbiinityypin missiilionnettomuudettai muut pyörivien osien rikkoutumiset ovatolleet melko harvinaisia. Loviisassa tehdäänturbiinien venttiilien, ryntösuojan ja suojausjär-jestelmien toimintakoestuksia säännöllisestimelko lyhyin väliajoin, eikä niitä suoritettaessaole juuri havaittu laitteiden toimimattomuuttaturbiinin väliottojen sulkuventtiileitä lukuunot-tamatta. Toisaalta suojaus- ja valvontajärjestel-missä on havaittavissa selviä vaillinaisuuksiaetenkin värähtelynvalvonnan osalta. Missiilinsynnyn taajuuden arviointi muiden laitostenkäyttökokemusten mukaan onkin vaikeaa tur-biinien rakenteellisten ja toiminnallisten erojentakia.

Jonkinlaisena arviona missiilien synnyn taajuu-delle Pl voidaan pitää luvussa 7.5.1 esitettyälähteen [41] arviota 10"* turbiini-generaattorin

87


käyttövuotta kohden. Missiilien muodostumi-sen taajuuden lukuarvoa tärkeämpää on kuiten-kin huomata, miten suuri on turbiinin koestus-ten, tarkastusten ja muun kunnon-ja käytön val-vonnan merkitys. Oikealla toiminnalla onnetto-muusriskiä voidaan pienentää monella dekadil-la.

LOl:n turbiini-generaattoreista lähtevien mis-siilien osumistodennäköisyyttä P2 on tarkasteltulähteessä [52]. Tarkastelukohteiksi on otettuturbiinihallissa sijaitsevat primääripiirin seison-tajäähdytysjärjestelmän RR lämmönvaihtimetja pumput, merivesipumppaamossa sijaitsevatsivumerivesipiirin VF pumput ja LO2 valvomo.Lasketut osumistodennäköisyydet on esitettytaulukossa XXV. Osumistodennäköisyyksien las-kennassa on oletettu, että missiilin kulku koh-teeseen on esteetöntä.

Lähteessä [55] on arvioitu turbiinimissiilienosumistodennäköisyyttä P2 turbiinin välijääh-dytyspiirin VG ylävesisäiUöihin. Todennäköi-syyden suuruusluokaksi on saatu luku 10 3.

Taulukko XXV. LOlin turbiinimissiilien osumis-todennäköisyys eräisiin, turvallisuuden kannaltamerkittäviin kohteisiin. [52]

Lähteiden [52] ja [55] tietoja hyväksi käyttäenvoidaan todeta, että melko konservatiivisenaarviona missiilien osumiselle mahdollisissaosumasuunnissa oleviin turvallisuuden kannaltamerkittäviin kohteisiin voidaan pitää todennä-köisyyden />, arvoa 1,0- 10~3. Konservatiivistaon myös olettaa, että missiilien osuminen koh-teisiin aiheuttaa aina niiden toimintakunnotto-muuden. Tällöin todennäköisyys P saa arvonyksi. Turvallisuuden kannalta merkittävien koh-teiden missiilionnettomuuden tapahtumataajuu-deksi P4 saadaan tällöin yhtälön (17) avullaarvo 1,0 • 10 7 turbiini-generaattorin käyttövuot-ta kohden.

Edellä suoritetussa tarkastelussa ei ole otettuhuomioon turbiinihallin rakenteiden suojaavaavaikutusta missiileitä vastaan. Luvussa 8.3.4todettiin etteivät turbiinimissiilit voi lävistääturbiinin perustan betonipalkkeja. Tällöin esi-merkiksi VF-pumppujen moottorit ovat täysinsuojassa turbiinimissiileiltä. Oletus etteivät erijärjestelmien rakenteet suojaa kohteita aiheut-taa laskelmiin yhä lisää konservatiivisuutta.

Kohde

missiili TG1:ltäRR lämmönvaihdin

RR pumppu

VF pumpun moottori

LO2:n valvomo

missiili TG2:ltaRR lämmönvaihdin

RR pumppu

VF pumpun moottoriLO2:n valvomo

Missiilin osumis-todennäköisyys P2

3,4- 103

5,8- 10"

1,3- 10"

4,2- 10"

1,0- 10"

5,8- 10"—

1,8 • 10 3

Epäkonservatiivisuutta puolestaan aiheuttaa se,ettei laskelmiin ole sisällytetty laitteiden put-kistoihin, sähkönsyöttöihin tai apujärjestelmiinosuvien missiilien vaikutusta. Oletetuilla yksin-kertaistuksilla voidaan todeta, että missiilion-nettomuuksien tapahtumataajuus on melko pie-ni, mutta niiden seuraukset, järjestelmien rik-koutumiset, tulipalot ja tulvat, voivat olla vaka-via koko laitoksen kannalta.

8.4.2 Tulipalojen tapahtumataajuus

Muiden vakavien onnettomuuksien tapahtuma-taajuuksia voidaan tarkastella niiden aiheutta-mien tulipalojen taajuutta arvioimalla. Tulipa-lojen taajuuksien arvioinnissa voidaan tukeutualuvussa 6.1 annettuihin arvoihin, joista suurinantaisi turbiinihallin tulipalolle taajuuden1,1 10 ' paloa vuodessa.

Tapahtumataajuutta voidaan arvioida myös Lo-viisan omien käyttökokemusten perusteella. Yk-siköiden turbiini-generaattoreilla on tapahtunutyhteensä neljä palohälytyksen aiheuttanutta tu-lipaloa: kaksi hiiliharjapaloa, vetypalo gene-raattorin nesteilmaisimilla ja alkumagnetointi-vastuksen palo magnetointihuoneessa (katsoliite 5). Turbiini-generaattoreiden yhteenlaske-tun käyttöiän ollessa kesän 1996 vuosihuoltoonmennessä 61,4 vuotta saadaan turbiinihallinpalotaajuudeksi yhtä turbiini-generaattoria koh-den 6,5-10"2 paloa vuodessa.

88


Koko turbiinihallin palotaajuuden arvioinnissatulee ottaa huomioon, että Loviisan turbiinihal-lissa sijaitsevat kummankin yksikön turbiinit,joita on yksikköä kohden kaksi kappaletta. Jottaedellä mainitut taajuudet saataisiin vertailukel-poisiksi, oletetaan lähteestä [43] saadun tapah-tumataajuuden 1,1 • 10 ' vastaavan yhden reak-toriyksikön turbiinihallin vuosittaista palotaa-juutta. Tällöin Loviisan käyttökokemusten mu-kainen vastaava arvo olisi 1,3 • 10 ' paloa vuo-dessa. Taajuudet ovat huomattavan lähellä toisi-aan. Reaktoriyksikön turbiini-generaattorijär-jestelmien tulipalotaajuutena voidaan käyttäälähteen [43] antamaa taajuutta 1,1 • 101 paloavuodessa, jolloin koko turbiinihallin palotaa-juudeksi saadaan kaksinkertainen arvo 2,2 • 10 'paloa vuodessa.

Loviisan tapahtuneista tulipaloista aiemmin ta-pahtunutta hiiliharjapaloa voidaan pitää lähteen[40] mukaisen jaon perusteella vakavana, koskasiitä seurasi turbiini-generaattorikoneiston ylikuukauden kestänyt seisokki. Aiemmin tehtyoletus, että neljäsosa turbiinihallin tulipaloistaon vakavia, näyttää pitävän hyvin paikkaansamyös Loviisassa.

Olettamalla, että tulipalojen palavan aineksenja palokohteen sijainnin jakaumat ovat taulu-koiden XX ja XXJJI mukaiset, eri aineksien jakohteiden palotaajuuden jakaumaksi on saatutaulukoiden XXII ja XXIV esittämät taajuudet.Oletetut jakaumat eivät näyttäisi pitävän paik-

kaansa verrattaessa niitä Loviisan käyttökoke-muksiin, sillä vaikka Loviisan öljyjärjestelmätovat huomattavan alttiina tulipaloille, on 3/4tulipaloista aiheutunut sähköjärjestelmien vi-oista.

8.4.3 Tulvien tapahtumataajuudet

Loviisan tulvariskianalyysissä tulvien tapahtu-mataajuutta on arvioitu merivesipiirin putkienosalta Thomasin menetelmällä. Menetelmä ot-taa huomioon muun muassa putkipituudet, -hal-kaisijat, seinämävahvuudet, hitsisaumat vah-vuuksineen ja putkistojen ikääntymisen, muttaei huomioi ulkoisesta tapahtumasta, kuten tur-biinimissiilistä aiheutuvia tulvia. [56]

Merivesiputkiston kestävyyteen vaikuttavia ul-koisia tapahtumia voivat olla turbiini-generaat-torin missiilionnettomuudet, sekä suuresta öljy-vuodosta aiheutuneet tulipalot merivesiputkis-tojen alapuolella. Merivesiputkistot sijaitsevatturbiini-generaattorin öljyjärjestelmän kompo-nenttien, kuten pääöljysäiliön alla, joten onmelko oletettavaa, että suuressa öljy vuodossavoiteluöljyä virtaisi merivesiputkistojen alle.Myös putkien yläpuolella sijaitsevien laittei-den, kuten lauhteenpuhdistuslaitoksen RE io-ninvaihdinten, romahtaminen +3,00-tason lävit-se merivesiputkien päälle on mahdollista. Ta-pahtumien mahdollisuuksien ja taajuuksien ar-viointi vaatisi laajoja tutkimuksia ja selvityksiä,mitkä eivät ole mahdollisia tässä esityksessä.

89


EHDOTUKSIA TURBIINI-GENERAATTORIJÄRJESTELMIENKÄYTTÖTURVALLISUUDENPARANTAMISEKSI

9.1 Ehdotusten tarkoitus

Aiemmista luvuista on käsitelty monia turbiini-generaattorijärjestelmistä aiheutuneita riskejä.Luvun 9 tarkoitus on pyrkiä esittämään korjaus-ehdotuksia edellä mainittujen järjestelmien tun-nistetuille käyttöturvallisuutta vaarantavillevaillinaisuuksille.

Ehdotukset on jaoteltu kolmeen eri ryhmäänniiden mahdollisen suorittamisen helppoudenmukaisesti. Ryhmiä ovat:• lyhyen tähtäimen parannukset• keskipitkän aikavälin parannukset• pitkän aikavälin parannukset

Muutosehdotuksia ei ole pyritty jaottelemaanniiden kiireellisyyden tai tärkeyden perusteella,vaan jaottelu on tehty arvioimalla, miten vaati-via muutokset olisivat ja miten pitkään niidensuunnitteluun ja toteuttamiseen kuluisi aikaa.

Luvussa 9 ei pyritä kvantitatiivisesti arvioi-maan kuinka paljon ehdotukset parantaisivatlaitoksen käyttöturvallisuutta tai pienentäisivätjonkin tapahtuman todennäköisyyttä. Lähtö-kohtana on ollut ainoastaan poistaa tai pienen-tää tunnistettuja epäkohtia. Näinollen ehdotuk-sista osa saattaa olla huomattavan laajoja javaikeasti toteutettavia, kun taas osa voidaantoteuttaa helposti ja lyhyellä aikataululla. Ehdo-tusten valinnassa on kuitenkin pyritty siihenettei vaikutuksiltaan mitättömiä parannuksiaehdoteta.

Ehdotusten tarkoituksena ei myöskään ole toi-mia minään valmiina toimintasuunnitelmana.Tarkoitus on lähinnä herättää keskustelua mah-dollisuuksista kyseisten järjestelmien paranta-miseksi.

9.2 Lyhyen tähtäimenparannukset

Lyhyen tähtäimen parannusehdotukset ovat lä-hinnä laitoksen ohjeistusta, koestuksia ja koulu-tusta koskevia ehdotuksia, jotka ovat helppojatoteuttaa. Yksinkertaisesta toteuttamisesta huo-limatta ne voivat olla järjestelmien käyttötur-vallisuuden kannalta hyvin merkittäviä. Ehdo-tettuja parannuskohteita ovat:• käyttöohjeet• häiriö- ja hätätilanneohjeet• koestukset ja niiden ohjeistus• ohjaajien simulaattorikoulutus

9.2.1 Käyttöohjeistus

Käyttöohjeet ovat vuosien saatossa muotoutu-neet varsin käyttökelpoisiksi. Ainut esille tullutpuute on LO2:lta löytyvän SU- ja ST-järjestel-mien vuodonetsintää käsittelevän käyttöohjeennumero 367 puuttuminen LOI:Itä. Mikään eiestä käyttämästä toisen yksikön ohjetta apuna,mutta se ei ole yleinen käytäntö laitoksella.Näinkin tärkeän ohjeen ollessa kyseessä tulisiLOI:Ile tehdä aiheesta oma ohjeensa.

9.2.2 Häiriö- ja hätätilanneohjeistus

Olemassa olevat ohjeet ovat melko hyviä.Havaitut epäkohdat koskevat lähinnä ohjeis-tettujen toimenpiteiden suoritusjärjestystä. Oh-jeissa on havaittu myös joitakin virheitä taitoimenpiteiden puutteita, mitkä on käsiteltyyhdessä laitoksen käyttöryhmän johdon kanssa.

Selvänä vaillinaisuutena voidaan pitää häiriön-selvitysohjeiden puuttumista turbiinin laakeri-öljyputkikatkoksesta tai laakerien muusta rik-koutumisesta. Häiriönselvitysohjetta ei myös-

90


kään ole olemassa tilanteesta, jossa generaatto-rin tiivistysöljyjärjestelmä ei toimi normaalistiöljyvuodon johdosta. Turbiinilla tapahtuvastaöljyvuodosta aiheutuvaa tulipaloa ei ole myös-kään erikseen ohjeistettu.

Voiteluöljyvuodon ohjeistus

Laakeriöljyputkikatkoksen tai laakerien rikkou-tumisesta aiheutuneen öljyvuodon seurauksenavoi syttyä tulipalo, jonka tuhoisuus riippuusammutustoimenpiteiden lisäksi myös ulos vuo-taneen öljyn määrästä. Oikeilla toimenpiteillävoidaan palavan öljyn määrää rajoittaa oleelli-sesti.

Laakeriöljyvuodossa virtaa vuotoon öljyä voite-luöljyjärjestelmän yläöljysäiliöiltä ilman rajoi-tusta. Vuodon ollessa suuri laskevat yläöljysäi-liöiden pinnankorkeudet, mistä aiheutuu myösvaralla olevan pääöljypumpun käynnistyminen.Tämä lisää yhä edelleen vuodon suuruutta.

Ohjaaja voi pääöljypumput sammuttamalla ra-joittaa paloon syötettävän öljyn määrää. Paloonvirtaa kuitenkin yläöljysäiliöiden sisältö, yh-teensä noin 17 m3. Yläsäiliöt voidaan tyhjentäätyhjennyslinjaa pitkin pääöljysäiliöön. Tyhjene-minen tapahtuisi muutamassa minuutissa, mut-ta tällöin turbiini-generaattorin laakerien öljyn-syöttö loppuisi kokonaan ja turbiinin pyörimis-nopeudesta riippuen seuraukset voisivat ollakohtalokkaita. Yläöljysäiliöiden tyhjentämisel-lä ei ole mitään merkitystä laakerien voitelullesilloin, jos öljyn virtaus laakereille on estynytvuodon johdosta. Jos vuoto sensijaan on vainyhdellä laakerilla tai sille tulevassa öljyputkes-sa, aiheuttaisi laakeriöljyn syötön loppuminenmyös muiden laakerien vaurioitumisen.

Voiteluöljyn syötön loputtua joko vuodon taikäyttötoimenpiteiden johdosta laakeriöljynsyöttö voidaan mahdollisesti ylläpitää käyttä-mällä turbiinin nostoöljyjärjestelmää. Nosto-öljyjärjestelmää käyttämällä saattaisi laakerienvalkometallipinnoitteen lämpötila nousta pie-nemmän öljyvirtaaman johdosta, mistä voisiaiheutua pinnoitteen jonkinasteisia vaurioita.Laakerien totaaliselta tuhoutumiselta kuitenkinluultavasti vältyttäisiin ja samalla estettäisiin

suuren öljymäärän vuotaminen turbiinihalliin jamahdollisesti myös vakavan tulipalon syntymi-nen.

Edellä kuvattujen järjestelyjen toteuttamistavauriotilanteissa tulisi tutkia lisää ja selvittääetenkin laakeriöljyn syötön katkaisemisen vai-kutukset ja nostoöljyn syötön mahdollisuudetlaakerien voitelussa. Lisäksi oikeaksi havaitutmenettelytavat tulisi ohjeistaa, jotta vauriotilan-teissa osattaisiin tehdä nopeasti oikeita toimen-piteitä vahinkojen pitämiseksi mahdollisimmanpieninä.

Tiivisty söljyvuodon ohjeistus

Luvussa 8.2.9 todettiin, että tiivistysöljyjärjes-telmässä olevan vuodon johdosta saattaa gene-raattorin jäähdytys vety vuotaa ulos, ellei järjes-telmälle onnistuta tekemään oikeita käyttötoi-menpiteitä. Järjestelmän käyttöä vuototilanteis-sa ei ole ohjeistettu. Häiriönselvitysohjeen luo-minen järjestelmän eri häiriötilanteita vartenolisikin tarpeen.

Turbiinien palon ohjeistus

Tällä hetkellä turbiinien tulipaloja käsitelläänkahdessa eri ohjeessa. Turbiinien säätöpäässätapahtuvien öljyvuodoista aiheutuneiden tulipa-lojen varalle on olemassa ohjeistus turbiininkäyttöohjeessa. Muita turbiinihallin tulipalojakäsitellään hätätilanneohjeessa tulipalo turbiini-hallissa. Voitaisiin myös laatia erillinen hätä-tilanneohje turbiiniöljypalolle turbiinihallinpäähoitotasolla +12,60.

9.2.3 Koestukset ja niiden ohjeistus

Koestusohjeistuksesta on löydettävissä muuta-mia virheitä ja epäkohtia, joista on keskusteltuyhdessä laitoksen käyttöryhmän henkilöstönkanssa. Suurimmat epäkohdat löytyvät turbiininsuojausjärjestelmien ja ryntösuojan koestuksis-ta.

Turbiinin suojista nykyisten ohjeiden mukaises-ti vain kolmen tai neljän toiminta tulee koestaaennen laitoksen ylösajoa riippuen seisokin kes-tosta. Kulloinkin koestettavia suojia ei ole

91


määritelty sen tarkemmin, joten on mahdollista,että samoja suojia koestetaan kerta toisensajälkeen ja jotkut suojauksista jäävät kokonaankoestamatta. Suojien tasapuolisen koestuksenvarmistamiseksi tulisi laatia koestusohjelma,jossa määriteltäisiin yksikäsitteisesti kulloinkinkoestettavat suojat.

Turbiinin ryntösuoja tulee koestaa ensin öljylläennen sen koestamista laitoksen ylösajossakierroksia nostamalla. Tätä ei ole kylliksi ko-rostettu koestusohjeissa. Jos koestus öljyllälaiminlyödään, voi ryntösuoja olla ylösajotilan-teissa toimintakyvytön. Mikäli kierrostennosto-kokeessa pyörimisnopeuden hallinta jostainsyystä menetetään, voi seurauksena olla turbii-nin ryntääminen ja vakava vaurioituminen.Ohjeissa tulisikin korostaa entistä selvemminöljyllä koestamisen tärkeyttä ennen kierroksianostamalla tapahtuvaa testiä.

9.2.4 Ohjaajien simulaattorikoulutus

Ohjaajien simulaattoriperuskoulutuksen ja -ker-tauskoulutuksen aikana läpikäytävät häiriö- jahätätilanteet löytyvät liitteestä 7. Sitä tarkaste-lemalla voidaan havaita ettei simulaattoriperus-koulutuksen häiriötilanteiden ajoon kuulu lai-sinkaan turbiini-generaattoreiden vauriotapah-tumia. Näistä merkittävimmät, öljy- ja vetyvuo-dot sekä niistä aiheutuneet palot, tulisi sisällyt-tää peruskoulutuksen ohjelmaan.

Simulaattorikertauskoulutuksen ohjelmat eivätole käsitelleet turbiinihallin edellä mainittujatapahtumia niiden tapahtumataajuuksiin ja mer-kittävyyteen nähden tarpeeksi usein. Merkittä-vimpiä ajettavia transienttitilanteita olisivat tur-biinihallin tulipalo ja VG-järjestelmän menetys.Vuoto- ja tulipalotapauksien ajovälejä tulisikinlyhentää.

Muista häiriöistä useammin ajettavia tilanteitaolisivat turbiinin laakerivärinä, voiteluöljyput-kiston vuoto, VC-putkiston murtuman aiheutta-ma tulva sekä SU-järjestelmän eri vikatilanteet.Generaattorin vetyvuototilanteeseen voitaisiinlisätä hätätypetyksen estyminen vedynkuivai-men elvytyksen vaikutuksesta. Lisäksi tulisikehittää tapahtumaketjuja, jotka alkaisivat laa-

kerivärinällä, mistä aiheutuisi voiteluöljyput-kiston vuotoja edelleen laakerin rikkoutuminenja tulipalo. Myös tulipalon ja tulvan yhtä-aikainen esiintyminen tulisi sisältyä ohjelmaan.

9.3 Keskipitkän aikavälinparannukset

Keskipitkän aikavälin parannusehdotukset ovatjärjestelmien rakenteeseen tai instrumentointiinkohdistuvia muutoksia, jotka ovat kuitenkintoteutettavissa melko lyhyillä aikatauluilla jakohtuullisilla taloudellisilla panoksilla. Ehdo-tettuja parannuskohteita ovat:• turbiini-generaattorin värähtelynvalvonta-

laitteisto• voiteluöljyjärjestelmä SC• generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmä ST• generaattorin tiivistysöljyjärjestelmä SU

9.3.1 Turbiini-generaattoreidenvärähtelynvalvontalaitteisto

Luvussa 3.4.10 on arvioitu nykyisen värähte-lynvalvontalaitteiston tasoa ja järjestelmän pa-rannustarpeita. Mahdollisten uudistusten ansi-osta poistuisivat nykyisen värähtelynvalvonnansuurimmat epäkohdat: pitkät aikaviiveet myösvalvomon prosessitietokoneelle tulevissa ar-voissa ja anturoinnin laajuudessa olevat puut-teet.

Uuden valvontajärjestelmän suunnitteluperus-teisiin ei ole katsottu tarpeelliseksi ottaa suo-jaustoimintoa, joka antaisi turbiini-generaatto-rille pysähdyssignaalin automaattisesti värähte-lyarvojen noustessa huomattavasti. Tämä toi-minto on yleisessä käytössä maailmalla ja siitäon hyviä kokemuksia myös Suomessa esimer-kiksi Olkiluodon ja Meri-Porin voimalaitoksil-la. Mitään ongelmia, kuten turhia pikasulkuja,se ei ole aiheuttanut.

Vastustus automaattisen suojauksen käyttöönot-toon on siis pitkälle periaatteellista, eikä käyttö-kokemuksiin perustuvaa. Tulisikin huomata nehyödyt, joita tällainen suojausjärjestelmä käyt-täjälleen antaa. Ensinnäkin se helpottaa ohjaa-jan työtä, koska tämän ei tarvitse keskittyävärähtelyarvojen jatkuvaan seuraamiseen ja

92


alasajopäätöksen tekoon. Toiseksi järjestelmänavulla ehditään mukaan nopeisiinkin muutosti-lanteisiin, jotka vaativat nopeaa koneiston alas-ajoa vaurioiden estämiseksi. Kolmanneksi vä-rähtelymittausten logiikka muuttuisi muita tär-keimpiä valvontamittauksia vastaavaksi, eli ko-honneesta arvosta seuraisi hälytys ja suojausra-jan ylityksestä turbiinin pikasulku.

Suojausrajan muodostamisessa tulisi käyttääapuna omaa kokemusta, turbiini-generaattorinvalmistajien suosituksia ja asiaan liittyviä stan-dardeja. Suojausraja tulisi määrittää kuitenkinniin ettei se ylitä standardien antamaa suositus-ta. Sopivana ylärajana suojauksen arvolle voi-daan pitää laakerivärähtelyjen osalta standardinISO 10816-2 määrittelemää värähtelyn nopeu-den tehollista arvoa 14,8 mm/s. Akselivärähte-lyjen osalta suurin mahdollinen suojausrajanarvo saadaan esimerkiksi standardin VDI2059-2 mukaan, jolloin suurin sallittu akselin hetkel-lisen siirtymän arvo 5 olisi 146 u.m.


Voiteluöljyjärjestelmän SC ongelmat ovat suu-rimmaksi osaksi sen laitteiden sijoitteluun liit-tyviä. Järjestelmästä on löydettävissä myösjoitakin lisätutkimuksen arvoisia aiheita. Tällai-sia olisivat:• palamattomien turbiiniöljyjen käyttö• pääöljysäiliön räjähdyslaippa

Palamattomat turbiiniöljyt

Palamattomat turbiiniöljyt eivät ole nimensämukaisesti palamattomia, vaan niillä on nor-maaleihin öljyihin nähden verrattain korkeasyttymispiste. Tällaisten öljyjen käyttö vähen-täisi suuren öljypalon todennäköisyyttä. Pala-mattomat öljyt vaativat kuitenkin melkoisiamuutoksia öljyjärjestelmiin ja voitelun kohtee-na oleviin laakereihin. Ne ovat myös fosforipi-toisina myrkyllisiä. Palamattomia öljyjä onkäytössä muutamilla venäläisvalmisteisilla tur-biini-generaattorikoneistoilla, eikä niiden käyt-tö ole ollut täysin ongelmatonta.

IVOilla on tutkittu palamattomien öljyjen käyt-töä turbiini-generaattorin öljyjärjestelmässä,mutta ainakaan vielä ei ole päätetty siirtyäniiden käyttöön. Käyttökokemusten keräämistäja öljyjen tutkimista ei kuitenkaan tulisi lopet-taa, sillä öljyt tarjoavat joka tapauksessa edulli-sen tavan pienentää öljypalon riskiä verrattunajärjestelmien suuriin muutoksiin.

Pääölixsäiliön räiähd\slaiypa

Pääöljysäiliöt, joihin saattaa tulla vedynsekaistaöljyä, on ASTM 4248 standardin mukaan tapa-na varustaa räjähdyslaipalla vetyräjähdyksenvaralta [57]. Näin voidaan ehkäistä säiliönrikkoutuminen vedyn räjähtäessä säiliön sisällä.

Loviisan pääöljysäiliöihin saattaa päästä vetyägeneraattorin laakerien poistoöljyn tai tiivistys-öljyjärjestelmän vuotoöljyn mukana. Sitenmyös Loviisan pääöljysäiliöissä tulisi olla rä-jähdyslaippa, mitä ei kuitenkaan ole. Säiliöstälähtee sisähalkaisij altaan 100 mm ulospuhallus-putki. Putkessa on lisäksi puhallin, jonka avullapidetään huolta säiliön alipaineistuksesta. Ve-dyn räjähtäessä toimii putki paineen purkautu-mistienä. Voidaan kuitenkin karkeasti arvioida,ettei tämän putken avulla pystytä pitämäänsäiliön painetta kyllin alhaisena kaikissa tilan-teissa. Pääöljysäiliöt tulisikin varustaa räjäh-dyslaipalla.

9.3.3 Generaattorinvetyjäähdytysjärjestelmä ST

Lähteen [47] parannussuunnitelman mukaisestion tunnistettu ST- ja SU-järjestelmistä merkittä-viä puutteita, joilla on vaikutusta järjestelmienkäyttöturvallisuuteen. Suunnitelmassa ehdotet-tujen muutosten avulla käyttöturvallisuutta voi-taisiin parantaa oleellisesti. Tärkeimpiä ehdote-tuista muutoksista olisivat venttiilien vaihdot,turhien putkien ja komponenttien poistot sekäventtiilikeskuksen siirto pois generaattorin mit-tauskaapin vierestä. Suurimmat havaitut puut-teet, joita parannussuunnitelmassa ei ole käsi-telty, liittyvät vedyn kuivauslaitteistoon, sekäjärjestelmän laitteiden sijoitteluun.

93


Vedyn kuivauslaitteisto

Nykyisen silikageelikuivaimen ongelmakohtiaovat sen tehottomuus, kuivaimen elvyttämisenvaikeus ja vaarallisuus sekä generaattorin hätä-typetyksen estyminen kuivainta elvytettäessä.Myös laitteiston sijoitusta generaattorin alapuo-lelle voidaan pitää kyseenalaisena. Ratkaisunaedellä mainittuihin ongelmiin olisi kuivaimenuusiminen joko täysin uudentyyppisellä kuivai-mella tai nykyistä vastaavalla tehokkaammallaja turvallisemmalla mallilla.

Yksi tutkittu kuivainmalli on niin sanottu jää-kaappikuivain, joka toimii kuten tavallinenjääkaappi: kylmäprosessin höyrystin jäähdyttäägeneraattorista otettua vetyvirtausta. Jäähdytyk-sen ansiosta vedyssä oleva kosteus tiivistyyvedeksi erottuen vetyvirrasta. Kuivunut vetyjohdetaan takaisin generaattoriin. [30]

Toisena vaihtoehtona on tarkasteltu kehittynyttäsilikageelikuivainta, jonka elvytys tapahtuu si-säisen vetykierron avulla, jota kuumennetaansähkövastuksella ja jäähdytetään jäähdytevesi-virtauksen avulla. Näin voidaan imeä silikagee-lin kosteus pois johtamatta kuivaimeen kuumaailmaa tai typpeä, joten vetyputkistojen virtauk-sia ei tarvitse muuttaa elvytyksen suorittami-seksi. Kuivaimen ongelmakohdaksi on muodos-tunut sen painesäiliö, joka ei täytä vaadittujapaineastiasäädöksiä. [58]

Kolmas vaihtoehto on muuttaa entinen kuivaintehokkaammaksi ja varustaa se toisella kuivain-säiliöllä, jolloin vetyä voitaisiin kuivata toisensäiliön silikageelin ollessa elvytyksessä. Elvy-tys tehtäisiin entiseen tapaan. [30]

Valitaan kolmesta edellämainitusta kuivaimenmuutostavasta mikä hyvänsä, tulisi uuden kui-vaimen olla tehokkuuden lisäksi myös yksin-kertainen ja turvallinen käyttää. Uudessa järjes-telyssä generaattorin hätätypetyksen tulisi ollakäytettävissä myös kuivaimen elvytystilan-teissa.

Järjestelmän yle is sijoittelu

ST-järjestelmän laitteiden sijoittelun puutteeton todettu aiemmin luvussa 8.2.8 ja myös

lähteessä [47]. Järjestelmän komponenttien uu-delleensijoitusta tulisi harkita järjestelmä-muutosten yhteydessä. Paras ratkaisu olisi, joskaikki järjestelmän pääkomponentit, joista tär-keimmät ovat vedynkuivain ja venttiilikeskus,voitaisiin sijoittaa paloja räjähdyseristettyynhuoneeseen, joka varustettaisiin vuodonhavait-semis- ja sammutuslaitteistoilla. Turbiinihallis-ta saattaa olla vaikeaa löytää sopivaa tilaatällaiselle huoneelle, joten laitteistojen sijoitta-mista turbiinihallin ulkopuolelle tulee myöstutkia.

Mikäli edellämainitut muutokset osoittautuvatmahdottomiksi toteuttaa, tulisi järjestelmienpäälaitteistojen, vedynkuivaimen ja venttiili-keskuksen vetyvuotojen havainnointia parantaavuodonvalvontalaitteiston avulla.

9.3.4 Generaattorintiivistysöljyjärjestelmä SU

Tiivistysöljyjärjestelmän ongelmina voidaan pi-tää järjestelmän komponenttien sijoitusta sekäjärjestelmän toimintaa vauriotilanteissa.

Vuotojenkeruusäiliö SU20B01

Vuotojenkeruusäiliön sijainti on todettu ongel-malliseksi. Säiliön siirto muualle tai poistami-nen kokonaan on lähes mahdotonta, sillä silloinjouduttaisiin tekemään muutoksia koko tiivis-tysöljyjärjestelmään. Parannusmahdollisuuksi-na voitaisiin ajatella säiliön ja viereisten voite-luöljyjärjestelmän komponenttien eristämistätoisistaan vetyräjähdysten ja palojen varaltasekä säiliön ympäristön varustamista vuodon-ilmaisulaitteistolla.

Järjestelmän vaurionlanteet

Järjestelmän vauriotilanteina on käsitelty ylä-säiliön SU21B01 öljynsyötön loppumista jasäiliön vastapaineen menettämistä esimerkiksiyläsäiliön ja vuotojenkeruusäiliön välisen put-kilinjan vuodossa. Yläsäiliön kapasiteetti onsimulaattoriajojen perusteella todettu liian pie-neksi, jotta sen tilavuus pystyisi turvaamaantiivistysöljyn syötön koko turbiini-generaat-torin alasajon ja vedyn hätäpoiston ajaksi. Asiavaatii kuitenkin lisätutkimuksia, joita tulisi

94


tehdä oikeilla laitteistoilla esimerkiksi alasajos-sa vuosihuoltoon. Jos yläsäiliön kapasiteettitodetaan liian pieneksi, tulisi sitä lisätä lisäsäili-ön avulla.

Tiivistysöljyn yläöljysäiliön vastapaineen pitä-miseksi tulisi yläsäiliöltä vuotojenkeruusäiliöllelähtevään putkilinjaan asentaa paine-erosta au-tomaattisesti sulkeutuva venttiili. Putkilinjanpaineen kadotessa venttiili sulkeutuisi ja estäisisäiliön paineen laskun. Näin tiivistyslaakerientiivistysöljyn syöttöä voitaisiin jatkaa.

9.4 Pitkän aikavälin parannukset

Pitkän aikavälin parannustarpeet ovat hyvinlaajoja järjestelmämuutoksia, jotka vaativat tätäesitystä laajempia järjestelmä- ja riskianalyyse-ja. Nyt onkin pyritty vain löytämään niitäalueita, joilla laajojen järjestelmämuutosten te-keminen voisi olla järkevää. Näitä ovat:• öljyjärjestelmien käyttöturvallisuuden pa-

rantaminen• vetyjärjestelmien käyttöturvallisuuden pa-

rantaminen• turbiinihallissa sijaitsevien turvallisuuden

kannalta tärkeiden komponenttien suojaa-minen turbiini-generaattorijärjestelmienvaurioiden varalta

• koko laitoksen käyttäytymisen ja turvallisenalasajon arvioiminen vakavassa turbiini-hallin onnettomuudessa

9.4.1 Öljyjärjestelmät

Öljyjärjestelmistä löytyy joitakin vielä käsitte-lemättömiä aihealueita, jotka ovat toisaalta niinlaajoja, ettei niitä tässä esityksessä ole mahdol-lista käsitellä ja toisaalta niin vaikeita toteuttaa,että toteutuskelpoisten ehdotusten muokkaami-nen vaatii huomattavaa työpanosta. Tärkeimpiänäistä ovat:• öljyputkistojen putkistovärähtelyt• putkistojen kunnonvalvonnan kehittäminen• öljyvuotojen valuma-alueiden selvitys ja

vuotoöljyn keräämisen toteuttaminen• järjestelmien laitteiden ja putkistojen sijoi-

tuksen tarkastelu

Öljvputkistojen putkistovärähtelyt jakunnonvalvonta

Putkistovärähtelyjen tarkastelun tekee tärkeäksilaitoksen ikääntyminen, pitkähkö käyttöikä, tur-biinigeneraattoreiden tehonkorotus ja se tosi-asia, että putkistovärähtelyillä on selvä vaikutusputkien murtumistaajuuteen. Öljyputkistot eivätole jatkuvien tarkastusten kohteena, mutta toi-saalta niihin saattaa vaikuttaa hyvinkin voima-kas turbiini-generaattorikoneiston ja muidenturbiinihallin koneiden aiheuttama värähtely.Näinollen putkistojen värähtelyjen mittaami-nen, putkissa vaikuttavien voimien arviointi japutkien käyttöiän ja murtumistaajuuden selvit-täminen kunnonvalvonnan avulla olisikin tärke-ää.

Öljyvuodot

Turbiinihallin tasoja ei ole varustettu minkään-laisilla vuotavan öljyn keräilyjärjestelyillä, eikämyöskään ole kovin tutkittua, minne kaikkiallevuotava öljy voi valua Turbiinihallin tulipalo-riskien arvioimiseksi tulisi olla kuitenkin tar-kasti selvillä vuotaneen öljyn käyttäytyminenhallin tasoilla. Tulipalotaajuutta voitaisiin pie-nentää parantamalla öljyvuotojen keruu- jarajoitusjärjestelyjä.

Järjestelmän rakennemuutokset

Öljyjärjestelmien laitteiden sijoittelu on nykyis-ten suunnitteluperusteiden mukaan arvioidenhuono. Niiden muuttaminen vaatisi hyvin suu-ria taloudellisia uhrauksia. Uudet näkemyksetkannattaa kuitenkin huomioida silloin, kunjärjestelmiin joudutaan tekemään muutoksiamuista syistä.

9.4.2 Vetyjärjestelmät

Vetyjärjestelmään ehdotettiin tehtäväksi laajojarakennemuutoksia jo kohdassa 9.3.4. Muutos-ten avulla vetyjärjestelmien käyttöturvallisuussaataisiin sellaiseksi ettei sitä juurikaan voitaisienää parantaa. Tutkimisen arvoisia asioita olisi-vat myös järjestelmän putkistojen värähtelyt,joita tulisi tarkastella samoin kuin edellä öljy-järjestelmien osalta on ehdotettu.

95


9.4.3 Turbiinihallin komponentit

Turbiinihallin tärkeimpiä komponentteja on py-ritty suojaamaan sprinklauksen ja erilaistensuojarakenteiden avulla. Kuitenkin esimerkiksiturbiinin välijäähdytyspiirin VG ylävesisäiliötä(LO2 ylävesisäiliöitä) ja siitä lähteviä putkilin-joja ei ole suojattu niiden tärkeydestä huolimat-ta. Samoin melko suojaamattomia ovat primää-ripiirin seisontajäähdytysjärjestelmän lämmön-vaihtimet ja muut järjestelmän toiminnan kan-nalta välttämättömät laitteet.

Turvallisuuden kannalta merkittävien kompo-nenttien suojausta tulisikin tarkastella riskiana-lyysien tulosten valossa pyrkien samalla löytä-

mään kaikki ne tapahtumat, joiden johdostalaitteet voivat tulla toimintakunnottomaksi.

9.4.4 Laitoksen käyttäytymisen arviointi

Laitoksen käyttäytymistä turbiinihallin tapahtu-mien johdosta tarkastellaan tehdyissä riskiana-lyyseissä. Niissä olisi tarpeellista tarkastellamyös sellaisia turbiinihallin tilanteita, joissaturbiini-generaattorijärjestelmien vikaantumi-nen aiheuttaa monia erityyppisiä seurauksiayhtäaikaisesti, kuten missiileitä, tulipalon jatulvan. Havainnollisia esimerkkejä tällaisistatapauksista ovat liitteessä 2 esitellyt Fermin,Salemin ja Vandelloksen ydinvoimalaitostenonnettomuudet.

96


10 YHTEENVETO

10.1 TYirbiini-generaattori-järjestelmien riskit

Tapahtuneiden turbiini-generaattorivaurioidenperusteella voidaan huomata, miten suuri vai-kutus turbiinihallin tapahtumilla voi olla kokoydinvoimalaitoksen toimintaan. Turbiinihallinlaitteistojen tuhoutumisen lisäksi seurauksenaon pahimmillaan saattanut olla valvomotyös-kentelyn estyminen, reaktorin jäähdytyksen me-netys tai laitoksen vaihtosähkönsyöttöjen me-netys pitkäksi ajaksi. Tällöin on poikettu täysinlaitoksen normaalista toiminnasta ja liikuttuosin alueilla, jotka ovat laitosten suunnittelu-perusteiden ulkopuolella ja joissa laitoksenkäyttäytymistä ei ole tutkittu.

Turbiini-generaattorijärjestelmät ovat osa ydin-voimalaitoksen konventionaalista laitososaa,jolla ei ole ajateltu olevan suoranaista ydintek-nistä merkitystä. Siksi ne eivät myöskään olekuuluneet viranomaisvalvonnan piiriin. Sekun-dääripiirin järjestelmillä on kuitenkin oma mer-kityksensä koko laitoksen toiminnassa.

Turbiini-generaattoreiden vaurioista osa on ta-pahtunut laitoksilla, joiden turbiini-generaat-torit ja turbiinihalli ovat hyvin samankaltaisiaLoviisan yksikköjen kanssa. Tapahtumien pe-rusteella on voitu välittömästi löytää joitakinlaitoksille tyypillisiä vauriomuotoja ja niidenseurauksia. Monet toisentyyppisillä laitoksillatapahtuneet vauriot ovat mahdollisia myös Lo-viisassa; seurauksia on kuitenkin jouduttu tar-kastelemaan soveltaen tapahtunutta Loviisanlaitoksen rakenne- ja sijoitteluratkaisuihin.

Tyypillisimpiä turbiini-generaattorin vaurioitaovat roottorin tai laakeroinnin rikkoutuminen,öljy-ja vetyjäähdytysjärjestelmien vuodot, suo-jausjärjestelmien puutteellisuus tai virhetoimin-ta sekä generaattorin sähköisten järjestelmienrikkoutuminen oikosulusta aiheutuneen valo-

kaaren vaikutuksesta. Alkuvaurioiden seurauk-sena voi olla missiilin lentäminen turbiini-generaattorin kuoren lävitse tai tulipalo.

10.1.1 Missiilit

Missiileitä syntyy turbiini-generaattorin pyöri-vien osien rikkoutuessa. Syynä on usein turbii-nin siipien tai muiden pyörivien osien väsymis-murtuminen esimerkiksi liiallisen värähtelynseurauksena tai turbiini-generaattorin ryntäämi-nen yli sallitun pyörimisnopeuden. Missiilitvoivat vahingoittaa turbiinihallissa tai muissaläheisissä rakennuksissa olevia turvajärjestel-miä osuessaan niihin. Turvajärjestelmiä vahin-goittavien missiilien esiintymistaajuus on kui-tenkin varsin alhainen, arviolta 1,0 • 107

tapausta turbiini-generaattorin käyttövuottakohden, joten pelkästään missiileistä aiheutuvaonnettomuusriski on melko pieni.

10.1.2 Tulipalot

Missiileitä potentiaalisempia onnettomuuksienaiheuttajia ovat turbiinihallin tulipalot. Tulipa-loissa on palavana aineksena useimmiten turbii-niöljy, jäähdytysvety tai sähköisten komponent-tien eristeet. Suuren palokuorman vuoksi pa-loista tuhoisimpia ovat turbiini-öljyn palot,jotka voivat aiheuttaa lähes kaikkien turbiini-hallin laitteiden käyttökunnottomuuden ja vaa-rantaa myös muiden rakennusten toimintaa.Generaattorin jäähdytysvety voi syttyä pala-maan räjähdysmäisesti rikkoen lähellä oleviakomponentteja. Vedyn palokuorma ei ole kovinsuuri, mutta vetypalot voivat edelleen johtaaturbiiniöljyn syttymiseen.

Turbiini-generaattorikoneistojen tulipalojenesiintymistaajuuksista on olemassa monia käyt-tökokemuksiin perustuvia arvioita. Korkeinesille tullut arvio antaa turbiinihallin palotaa-juudelle arvon 1,1 • 10 ' paloa vuodessa. Lai-

97


toksen käyttökokemukset huomioiden arvoavoidaan pitää realistisena palotaajuutena Lovii-san yhden yksikön turbiinihallin osalle. Kokoturbiinihallin palotaaj uudeksi saadaan siten kak-sinkertainen lukema. Paloista noin neljäsosallaon merkittäviä taloudellisia vaikutuksia.

10.2 Turbiini-generaattori-järjestelmien parannus-ehdotukset

Turbiini-generaattorijärjestelmien käyttöturval-lisuuden parantamiseksi tässä työssä on esitettyuseita muutosehdotuksia. Ehdotuksien avullaon pyritty alentamaan alkutapahtumien esiinty-mistaajuutta ja pienentämään vaurioiden seura-usten vaikutuksia. Laajimmat muutosehdotuk-set kohdistuvat turbiini-generaattoreiden väräh-telynvalvontaan sekä öljy- ja vetyjärjestelmiin.

10.2.1 Varähtelynvalvontajärjestelmä

Loviisan turbiini-generaattoreiden nykyinen vä-rähtelynvalvontajärjestelmä on osoittautunutanturoinniltaan liian suppeaksi. Ongelmanaovat myös pitkät aikaviiveet värähtelyn mittaa-misen ja tiedon esittämisen välillä. Järjestel-mästä puuttuu myös turbiini-generaattorin auto-maattisen suojauksen mahdollistava toiminto,mikä tekisi koneelle pikasulun värähtelyarvojenkasvaessa liian suuriksi.

Nykyaikainen värähtelynvalvontalaitteisto mah-dollistaa turbiini-generaattorin mekaanisten vi-kojen havainnoinnin usein jo ennen lopullistarikkoutumista. Tästä hyvänä esimerkkinä ovatOlkiluodon ydinvoimalaitoksella tapahtuneengeneraattorin roottorin säröytymisen havaitse-minen värähtelyn vaihekulman muutoksesta.Värähtelyn valvonta onkin koneiden kunnonval-vonnan tärkein apuväline. Loviisan laitoksellaon päätetty aloittaa värähtelynvalvontalaitteis-ton uusiminen aivan lähitulevaisuudessa.

Uuteen valvontalaitteistoon ei ole tarkoitussisällyttää automaattista suojaustoimintoa. Suo-jaustoiminnon edut ovat kuitenkin kiistattomat,eikä käytössä olevien järjestelmien ole todettuantaneen aiheettomia pikasulkuja. Siksi onkinehdotettu tämän toiminnon lisäämistä suunnit-teilla olevaan valvontajärjestelmään.

10.2.2 Öljyjärjestelmät

Öljyjärjestelmien suurimpana ongelmana voi-daan pitää laitteiden sijoittelua. Turbiinihallissaei ole järjestelmien komponenteille omaa pa-loeristettyä huonetta, vaan ne sijaitsevat turbii-nihallin eri tasoilla muiden laitteistojen seassa.Kokonaisten järjestelmien sijoittelun muutoksetovat työläitä. Käyttöturvallisuutta voitaisiin pa-rantaa myös pienemmillä muutoksilla, jotkakohdistuisivat generaattorin tiivistysöljyjärjes-telmän öljynsyötön turvaamiseen ja riittävyy-teen sekä pääöljysäiliön räjähdyssuojaukseen.Ennen muutosten toteuttamista tarvittaisiin laa-jempia tutkimuksia niiden suunnitteluperus-teiden selvittämiseksi.

Muita lisätutkimusta vaativia kohteita ovatöljyputkistojen värähtelyt, putkistojen kunnon-valvonnan kehittäminen, öljyvuotojen valuma-alueiden selvitys ja vuotoöljyn keräämisen to-teuttaminen.

10.2.3 Vetyjäähdytysjärjestelmä

Vetyjäähdytysjärjestelmään on suunniteltu teh-täväksi muutoksia aiheesta tehdyn insinöörityönperusteella. Muutosten avulla järjestelmän käyt-töturvallisuus paranisi oleellisesti. Insinöörit-yössä ei ole kiinnitetty huomiota vedyn kui-vauslaitteeseen eikä järjestelmän laitteiden si-joitteluun, joissa kummassakin olisi parannus-tarvetta.

Vedynkuivaimen ongelmia ovat sen tehotto-muus, elvytyksen vaikeus ja käytön vaaral-lisuus sekä eritoten generaattorin hätätypetyk-sen estyminen kuivainta elvyttäessä. Ratkaisu-na edellämainittuihin ongelmiin olisi kuivai-men uusiminen täysin uudentyyppisellä mallillatai nykyistä vastaavalla tehokkaammalla jaturvallisemmalla versiolla.

Vetyjärjestelmien laitteiden sijoittelu on öljyjär-jestelmien tapaan muista järjestelmistä eristä-mätön. Paras ratkaisu olisi, jos kaikki järjestel-män pääkomponentit voitaisiin sijoittaa palo- jaräjähdyseristettyyn huoneeseen, joka varustet-taisiin vuodonhavaitsemis- ja sammutuslaitteis-toilla.

98


LÄHDELUETTELO

[1] Loviisa 1 & 2 lopullinen turvallisuus-seloste (Final safety analysis report,FSAR). Osat 1.2 Laitoksen yleiskuvausrev.3, 3.3 Missiilisuojaus rev.l, 7.6 Pää-säädöt rev.4, 9.6 Palontorjunta, 10.2 Tur-piini ja generaattori rev.l, 10.3 Tuorehöy-ryjärjestelmä rev.2 ja 10.4 Sekundääri-piirin muut järjestelmät. Imatrai VoimaOy, Loviisan voimalaitos, (päivitettävämappisarja)

[2] Loviisan Voimalaitos, Loviisa Power Plant.IVO Viestintäpalvelut, 1995. (esite)

[3] Loviisan voimalaitoksen yleiskuvaus. Osat1 Rakennukset, 2 Primääri- ja sekun-dääripiirien pääjärjestelmät, 4 Sekundääri-piirin apujärjestelmät, 5 Turvajärjestelmätja 6 Sähköjärjestelmät. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, (päivitettävä mappi-sarja)

[4] SE10 Turpiinin säätöjärjestelmä, SK00laitoksen tehonsäädin. LOI käyttöohje Kä3341. Muutos versio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 10.12.1992: 1-55.

[5] Ekblom, Lars. Sähkökunnossapidon työn-johtaja. Imatran Voima, Loviisan voima-laitos. Haastattelut joulukuussa 1996.

[6] Mörsky, Jorma ja Janne. Voimalaitostenyhteiskäytön tekniikka. Helsinki: OtatietoOy, 1994: 1-300. ISBN 951-672-184-2.

[7] ST generaattorin roottorin vetyjäähdytys-järjestelmä. LOI käyttöohje Kä3 253.Muutosversio M3. Imatrai Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 19.10.1993:

[8] SU 10 generaattorin tiivistysöljyjärjestel-mä. LOI käyttöohje Kä3 274. Muutos-versio M3. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 23.10.1995: 1-26.

[9] S A, höyryturpiini. LOI käyttöohje Kä3 15.Muutosversio M4. Imatrai Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 23.8.1994: 1-25.

[10] Generaattori SP10. LOI käyttöohje Kä3155. Muutosversio M4. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 16.4.1996: 1-34.

[11] Generaattorien SP10/50 tiiveysvalvonnanparantaminen. LOI ja 2 koulutustiedoteLO1-G3-151. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 22.7.1996: 1-4.

[12] Hirvonen, Jyrki. Kunnonvalvontainsinööri.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos.Haastattelut joulukuussa 1996.

[13] Loviisa 1 ja 2, pyörivien koneiden ennak-kohuollon mukaiset värähtely-, iskusysäys-ja laakerilämpötilamittaukset. Kunnossa-pito-ohje KUKO 260. Muutosversio M7.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,22.2.1994: 1-6.

[14] Loviisa 1 ja 2, Turpiinigeneraattoreiden,pääkiertopumppujen ja säätösauvakoneis-tojen kunnonvalvonta sekä primääripiirinirtokappalevalvonta Loviisan voimalaitok-sella. Kunnossapito-ohje KuSs 443. Muu-tosversio M2. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 19.4.1996: 1-6.

[15] Nohynek Petri, Lurnrre Veli Erkki.Kunnonvalvonnan värähtelymittaukset.Loviisa: KP-tieto Oy, 1996: 1-159. ISBN951-97101-1-6.

[16] Turbiinitärinä. Teollisuuden Voiman Olki-luodon voimalaitoksen laitetekninen kurssi1992, kansio 1/3.

[17] Turbiinikurssi 12.3-29.3. 1996. Teollisuu-den Voima, Olkiluodon voimalaitos. Kan-sio 2/2.

99


[18] Kunnonvalvonnan värähtelymittaus. PSKkäsikirja 3. 2. painos. Helsinki: Prosessi-teollisuuden Standardoimiskeskus PSKr.y., 1996. ISBN 951-97098-1-9.

[19] VibroView tärinävalvontajärjestelmänkäyttäjän kurssi. Teollisuuden Voima Oy,Olkiluodon voimalaitos, (ohjaajien koulu-tusaineistoa)

[20] ViDiamon. A vibration diagnose system.ABB STAL AB, 8.10.1992. (Esite)

[21]TVO I Olkiluoto final safety analysisreport (FSAR). Järjestelmät 464 ja 526.Teollisuuden Voima Oy, Olkiluodon voi-malaitos, (päivitettävä mappisarja)

[22] Syrjäniemi, Veikko. Konstruktiotekniikanjaos. Teollisuuden Voima Oy, Olkiluodonvoimalaitos. Haastattelu 12.2.1997.

[23] Järjestelmä 411. Raja-arvoluettelo 2-KC-KR-411/0. Teollisuuden Voima Oy, Olki-luodon voimalaitos. 2 s.

[24] Limnell, Ari. Sähköinsinööri. Meri-Porinvoimalaitos. Haastattelu 13.2.1997.

[25] SFS-ISO 2372 Pyörimisnopeusalueella10-200 Hz toimivien koneiden värähtely.Värähtelyn arvioinnin perussäännöt. Hel-sinki: Suomen Standardisoimisliitto SFS,1992:1-14.

[26] ISO 10816-2 Mechanical vibration—Eval-uation of machine vibration by meas-urements on non-rotating parts. Part 2:Large land-based steam turbine generatorsets in excess of 50 MW. Geneve: Inter-national Organization for StandardizationISO, 1996: 1-8.

[27] VDI 2059 Part 2, Shaft Vibrations ofSteam Turbosets for Power Stations. Meas-urement and Evaluation. Diisseldorf:Verein Deutscher Ingenieure VDI, 1990:1-16.

[28] ISO 7919-2 Mechanical vibration of non-reciprocating machines - Measurements onrotating shafts and evaluation criteria. Part2: Large land-based steam turbine gener-ator sets. Geneve: International Organi-zation for Standardization ISO, 1996: 1-5.

[29] Savikoski, Alpo. Jaospäällikkö, kunnossa-pidon suunnittelu- ja ohjausjaos. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos. Haastat-telut joulukuussa 1996.

[30] Jokineva, Heikki. Käyttöinsinööri. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos. Haastat-telut joulukuussa 1996.

[31] Kallio, Kalevi. Konekunnossapidon työn-johtaja. Imatran Voima Oy, Loviisan voi-malaitos. Haastattelut joulukuussa 1996.

[32] Turpiinin, venttiilien ja öljyjärjestelmänrevisiot, pääaikataulu. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 1996. (taulukko)

[33] Kallio Kalevi. Turpiinien ja oheislaitteidenhuolto-ohjelma. Imatrai Voima, Loviisanvoimalaitos, 19.12.1996: 1-6.

[34] Turpiinien endoskooppitarkastukset. Kun-nossapito-ohje KUTS 322. MuutosversioM3. Imatran Voima Oy, Loviisan voima-laitos, 21.5.1992: 1-7.

[35] Loviisa 1 ja 2, generaattorien SP kunnossa-pito. Kunnossapito-ohje KuSä 402. Muu-tosversio M2. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 2.4.1993: 1-95.

[36] Loviisa 1 ja 2, päägeneraattorien sähkö-tekniset kunnonvalvontamittaukset. Kun-nossapito-ohje KuSä 542. MuutosversioMl. Imatran Voima Oy, Loviisan voima-laitos, 30.11.1994: 1-16.

[37] Loviisa 1 ja 2, päägeneraattorin magne-tointilaitteet. Kunnossapito-ohje KuSä132. Muutosversio M4. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 11.4.1994: 1-3.

100


[38] Turunen, Arvo. Toimistoinsinööri, käyttö-tekninen jaos. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos. Haastattelut joulukuussa1996.

[39] Höyryturpiini S A. LO2 käyttöohje Kä3301. Muutosversio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 10.10.1994: 1-51.

[40] Turbine Generator Fire Protection bySprinkler System. Pato Alto, California:Electric Power Research Institute (EPRI),1985. EPRI NP-4144.

[41] Bush Spencer H. Probability of Damage toNuclear Components Due to Turbine Fail-ure. Edited by J. R. Engel. Nuclear Safety,1973. Vol. 14(3): 187-201.

[42] Ornstein Harold L. Operating ExperienceFeedback Report—Turbine-Generator Over-speed Protection Systems. Washington,USA: U.S. Nuclear Regulatory Commis-sion, 1995: 1-50. NUREG-1275, vol. 11.

[43] Ornstein Harold L Turbine BuildingHazards. Teoksessa: Fire & Safety '94.Barcelona, 5-7 December 1994. Sutton,UK: Nuclear Engineering International,1994: 77-82. ISBN 0617005583.

[44] Truong V (Pacific Northwest Laboratory).Turbine missiles assessment. Nuclear tech-nology, 1988. Vol. 82:21-35.

[45] Marttila Jouko. Ylitarkastaja. Säteilyturva-keskus. Haastattelut helmikuussa 1997.

[46] Wahlström K. Loviisan voimalaitos 1 ja 2,hallitsemattoman verkkoonkytkennän esto.Loviisa: Imatraa Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 5.11.1992: 1-10. LO1-K543-0002.

[47] Joensuu, Martti. Generaattorin vetyput-kiston parannussuunnitelma. Insinöörityö.Kotka: Kotkan Ammattikorkeakoulu, tou-kokuu 1996: 1-24.

[48] Seppälä, Antti Vuoropäällikkö. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos. Haas-tattelut joulukuussa 1996.

[49] Ratilainen, Viljo. Turbiiniteknikko. Imat-ran Voima Oy, Loviisan voimalaitos. Simu-laattorikokeita vuosina 1996-1997.

[50] Kukkola, T. Turpiinimissiilit. Loviisa:Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,22.9.1977: 1-9. A-LO1-K350-499-009.

[51] Loviisa 1-2, turpiinimissiilit. Loviisa:Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,29.5.1978: 1-3. A-LO1-LO2-K350-499-012.

[52] Loviisa 1-2, turpiinimissiilitarkastelu. Lo-viisa: Imatran Voima Oy, Loviisan voima-laitos, 18.11.1977: 1-8.A-LO1-K350-499-010.

[53] Vaurio J, Lehto M, Jänkälä K, Mohsen B.Fire risk analysis for Loviisa 1 duringpower operation. Esitetty: PSA'96 con-ference, Park City, USA, 1996: 1-8.

[54] Loviisa 1 riskitutkimiK Tulvariskiana-lyysi. IVO International Oy, 23.6.1994.YDIN-GP3-57, T.8.427.5-04.

[55] Loviisa 1-2, turpiinimissiilit. Loviisa:Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,13.2.1979: 1-3. V-LO1-LO2-L350-499-013.

[56] Thomas, H. M. Pipe and vessel failureprobability. Reliability Engineering, 1981.Vol. 2: 83-124.

[57] ASTM D 4248 Standard Practice forDesign of Steam Turbine Generator OilSystems. Philadelphia, USA: The Ameri-can Society fa Testing and Materials(ASTM), 1992: 1-3.

[58] McPhearson, John F. Sales Engineer. Lec-trodryer, division of Ajax magnethermiccorporation. Tiedustelut faksin avulla13.12 ja 18.12.1996.

101


STUK-YTO-TR-sarjan julkaisut

STUK-YTO-TR 130 Laine E (TKK). A criticalreview of published groundwater flow modelsfor safety of nuclear waste disposal.

STUK-YTO-TR 129 Pulkkinen U, Holmberg J(VTT). A method for using expert judgement inPSA.

STUK-YTO-TR 128 Haapanen P, PulkkinenU, Korhonen J (VTT). Usage models in reliabi-lity assessment of software based systems,(tulossa)

STUK-YTO-TR 127 Haapanen P, PulkkinenU, Korhonen J (VTT). Programmable systemsin PSA. (tulossa)

STUK-YTO-TR 126 Lahdenperä K (VTT).Pyörrevirtatarkastusten luotettavuuden paranta-minen.

STUK-YTO-TR 125 Hautakangas H. Tiedon-tarve ydinjätteen loppusijoituksen turvallisuu-desta Vastaanottajan näkökulmia Eurajoella,Kuhmossa ja Äänekoskella.

STUK-YTO-TR 124 Okkonen T (OTO-Con-sulting). A revision of BWR and PWR pilotStudies with compact CET models.

STUK-YTO-TR 123 Piippo J, Laitinen T,Sirkiä P (VTT). Corrosion behaviour of zincand aluminium in simulated nuclear accidentenvironments.

STUK-YTO-TR 122 Rossi J (VTT). RODOS-ohjelman arviointi.

STUK-YTO-TR 121 Kettunen J (VTT). Usko-muksia ydinvoimalaitoksissa suoritettavien tar-kastusten luotettavuudesta.

STUK-YTO-TR 120 Mursu J, Peltoniemi M(TKK). Rakoilleen kallion termo-hydro-meka-niikkaa ydinjätetutkimuksia varten. Termo-hyd-ro-mekaaniseen kokeeseen liittyvä sähkönjoh-tavuusmittaus.

STUK-YTO-TR 119 Korhonen J, Pulkkinen U,Haapanen P (VTT). Statistical reliablity assess-ment of software-based systems.

STUK-YTO-TR 118 Lipponen A (VTT). Yh-teiden ja kaksimetalliliitosten ultraäänitarkas-tuksen luotettavuus.

STUK-YTO-TR 117 Lipponen A (VTT). Muo-kattujen austeniittisten putkien hitsausliitostenultraäänitarkastuksen luotettavuus.

STUK-YTO-TR 116 Holmberg J, Pulkkinen U(VTT). Use of decision analytic methods innuclear safety. An international survey.

STUK-YTO-TR 115 Suolanen V (VTT). Mo-del description and evaluation of model perfor-mance, Scenario S.

STUK-YTO-TR 114 Rossi J (VTT). Ydinvoi-malaitosten onnettomuusharjoitusten ympäris-tön säteilytilanteiden suunnittelu.

STUK-YTO-TR 113 Eloranta E (ed.> Theinternational DECOVALEX project for themodelling of coupled Thermo-Hydro-Mechani-cal processes in a nuclear waste repository.Finnish contribution during 1991-1995.

Täydellisen lista STUK-YTO-TR-sarjan jul-kaisuista saa Säteilyturvakeskuksen ydintur-vallisuusosastolta.


LOVIISAN MODERNISOINTIPROJEKTI L O M O

Sisällysluettelo

1.1 Modernisointiprqj ektin tarkoitus [ 1 ]1.2 Turbiini-generaattoreiden modernisoinnin toteutus

1.2.1 Turbiinin korkeapaineosan muutokset1.2.2 Matalapaineosien muutokset1.2.3 Generaattorin muutokset

1.3 Modernisoinnin muutosten vaikutus järjestelmien käyttöturvallisuuteen1.4 Lähdeluettelo

LIITE 1

lll2224

1.1 Modernisointiprojektin tar-koitus [1]

Loviisan modernisointiprojektin (LOMO-pro-jekti) tarkoituksena on muuttaa laitoksen pri-määri- ja sekundääripiirin järjestelmiä siten,että laitosta voitaisiin ajaa nykyistä korkeam-malla tehotasolla. Tarkoituksena on päästä lo-pulta 1500 MW: n yksikkökohtaiselle lämpöte-hotasolle, mikä on noin 9 % aiempaa suurempi.Tällöin yhden yksikön sähköteho olisi 510 MW.

Tehonnostossa reaktorin lämpötehon kasvatta-minen aiheuttaisi sekundääripiirin höyryvirtaa-man kasvun, mikä edelleen lisäisi turbiini-generaattoreiden tehoa. Turbiini-generaattorei-den modernisoinnin ansiosta niiden hyötysuhdekasvaisi, mikä lisäisi edelleen generaattoriltasaatavaa sähkötehoa.

Tehonkorotus on tarkoitus toteuttaa useassa erivaiheessa. Edettäessä vaihe kerrallaan laitostakäytetään askelmaisesti yhä korkeammalla te-holla, kunnes päästään tavoiteltuun, 510 MW:nsähkötehoon. Tehtyjen muutosten toimivuustodetaan suunnitelmien mukaisilla koekäytöillä,joita on suunniteltu tehtäviksi 103 %, 105 %,107 % ja 109 % tehotasoilla. Vuoden 1997alusta lukien ovat laitoksen molemmat yksikötkäyneet 103 % teholla.

1.2 Turbiini-generaattoreidenmodernisoinnin toteutus

1.2.1 Turbiinin korkeapaineosanmuutokset

Tehonkorotusprojektiin liittyvä turbiini-gene-raattoreiden modernisointi on jo aloitettu. Vuo-den 1996 vuosihuollossa tehtiin LOl:n turbiini-en korkeapaineosiin rakenteellisia muutoksia,joiden avulla turbiinien hyötysuhde kasvoi jon-kin verran. [1] Muutosten tarkoituksena olihyötysuhteen noston lisäksi muuttaa turbiinitvastaamaan tehonnoston aiheuttamaa suurem-paa höyryvirtaamaa. Korkeapaineturbiinienmuutoksia olivat: [2]• Korkeapainepesien suutinvyöhykkeiden

muutokset siten, että turbiinille tulevaahöyryvirtaa ei enää kuristeta säätöventtiili-en avulla, vaan kuristus tapahtuu suutin-vyöhykkeessä.

• Ensimmäisen ja kahden viimeisen vyöhyk-keen juoksusiipien vaihto virtausgeomet-rialtaan parempiin siipiin, jotka on tuettusiipien päistä.

• Kahden viimeisen vyöhykkeen johtosiivis-töjen muutokset geometrialtaan parem-miksi.

• Pesien akseli- ja päätytiivistysten paran-nukset.


LIITE 11.2.2 Matalapaineosien muutokset

Toistaiseksi kokonaan tekemättömiä muutoksiaovat matalapaineturbiineihin liittyvät muutok-set. Niiden modernisaatio aloitetaan vuoden1998 vuosihuollossa. Muutokset kohdistuvatpääasiassa roottoreihin, jotka uusitaan koko-naan. Roottorien siivistön uuden konstruktionavulla matalapaineturbiinien hyötysuhdetta voi-daan nostaa. Matalapaineosan viimeisen vyö-hykkeen siivet korvataan entisen mallisilla sii-villä. Roottorien vaihdon lisäksi uusitaan myösjohtosiivistöt ja höyryn tulokammiot. [1]

1.2.3 Generaattorin muutokset

Generaattorin ja siihen liittyvien sähköjärjestel-mien muutokset on pääosin tehty. Generaattorinmuutokset kohdistuivat lähinnä suuremmankuormituksen aiheuttaman lämpenemän haital-listen vaikutusten ehkäisyyn. Tärkeimpiä näistäovat: [3]• Generaattorin roottorin kiilausta on muutet-

tu siten, että roottorin urien jäähdytysvedynkierto tehostunut.

• Generaattorin sähköläpivientien tuuletustaon parannettu puhaltimella, joka puhaltaajäähdytysilmaa.

• Päämuuntajaan on tehty muutoksia, joillavahvistetaan erityisesti matalajännitepuolenvirrankestoisuutta.

• Generaattorin käytettävyyden parantami-seksi generaattorin tärkeimmät lämpötila-mittaukset viedään prosessitietokoneelle.

1.3 Modernisoinnin muutostenvaikutus järjestelmien käyt-töturvallisuuteen

Modernisoinnin seurauksena sekundääripuolenvirtaukset kasvavat keskimäärin 10 prosenttia.Tämä ja turbiinien hyötysuhteen paraneminenaiheuttaa sähkötehon oleellisen kasvun. Läh-teessä [1] on todettu, ettei turbiini-generaatto-reiden muutoksilla ole varsinaista turvallisuus-merkitystä. Tehonkorotuksen suhteen kriittisiäjärjestelmänosia todetaan olevan korkeapaine-

LOVHSAN MODERNISOINTIPROJEKTI L O M O

esilämmittimet ja putkistot. Korkeapaine-esi-lämmittimissä ongelmaksi voi muodostua läm-mönsiirtoputkistojen värähtelyt, joiden mittaa-miseksi värähtelyjen suhteen herkimmän kor-keapaine-esilämmittimen putkistolle suoritetaantehonnoston aikana värähtelynvalvontaa. Put-kistojen virtaaman kasvaminen johtaa myösniiden eroosiokorroosion lisääntymiseen. Suo-ritetuissa tarkasteluissa on kuitenkin todet-tu, ettei eroosiokorroosio kasva kovin merkittä-västi. [1]

Turbiinien siivistöjen muutoksilla voidaan kat-soa olevan pääasiassa suotuisa vaikutus turbii-ni-generaattoreiden käyttöturvallisuuteen. Eten-kin korkeapaineturbiinien viimeisten vyöhyk-keiden varustaminen siipiä yhdistävällä pannal-la vaikuttaa käyttöturvallisuutta kasvattavasti.[1]

Tehonkorotusaikeilla on myös joitakin haitalli-sia vaikutuksia, joita ei ole mainittu Säteily-turvakeskukselle toimitetussa käyttölupahake-muksessa. Tärkeimpiä näistä ovat:• Aksiaalilaakerin kuormittuminen entistä

enemmän höyry virtaaman kasvaessa ja tur-biinin suutinvyöhykkeelle tulevan höyrynpaineen noustessa (kuristus säätöventtii-leiltä suutinvyöhykkeelle).

• Suuremmasta höyryvirtaamasta aiheutunei-den voimien kasvu turbiinin siivistölle.

• Säätöventtiilien avaaminen lähes täysinnormaalikäynnin aikana.

• Turbiinin ryntääminen ja pikasulkuventtiili-en toiminta pikasulussa suuremmalla tehol-la ja höyryvirtaamalla.

• Väliottopaineiden nousun vaikutus korkea-paine-esilämmittimille.

Aksiaalilaakerin kuormittuminen

Turbiinien korkeapaineosien modernisointi ai-heuttaa turbiinille tulevan tuorehöyryn kurista-misen vasta turbiinin suutinvyöhykkeessä, mis-tä aiheutuu turbiinin aksiaalilaakerin kohdista-van voiman kasvaminen arviolta 30 kN. [4]Aksiaalilaakerin kuormitus tulee yhä edelleen


LOVIISAN MODERNISOINTIPROJEKTI L O M O LIITE 1kasvamaan tuorehöyryvirtauksen kasvaessa re- sa olosuhteissa tulisikin todistaa esimerkiksiaktorin tehonkororusten yhteydessä. lujuusteknisten laskelmien avulla.

LOl:n ylösajossa vuoden 1996 vuosihuollostatodettiin, että turbiini-generaattori kahden aksi-aalilaakerin segmenttien lämpötilat nousivat ylisallitun 92 °C noin 220 MW:n teholla. [4]Lämpötilojen nousu johtui osin laakerin vääräs-tä linjauksesta, osin tehonnoston aiheuttamastalaakerin kuorman kasvusta. [5] Korkein saavu-tettu lämpötila oli yli 100 °C, jolloin oltiin johyvin lähellä segmenttien valkometallipinnoit-teen sulamispistettä.

Laakerin kuorman kasvusta aiheutunut seg-menttien lämpötilojen nousu olisi valmistajanmukaan pitänyt olla vain noin 6 °C, kun se nytoli useita kymmeniä asteita. [4] Siksi pääteltiin-kin, että pääasiallisena syynä lämpötilojen nou-suun oli laakerin segmenttien huonosti suoritet-tu linjaus. Lämpötilojen oletettiin laskevansegmenttien kulumisen myötä. [5] Lämpötilatlaskivatkin joksikin aikaa, mutta lämpötilatren-di on ollut sittemmin kasvava. Onkin tullutaiheelliseksi miettiä, miten laakeria voitaisiinmuuttaa lämpötilojen laskemiseksi. Kyseeseentulee lähinnä voiteluöljy virran jäähdyttävän vai-kutuksen tehostaminen öljyn kulkureittejä avar-tamalla.

Siivistöien lujuustarkastelu

Nykyiset turbiinien siivistöt ovat osoittautuneetrakenteeltaan kestäviksi. Tehonkorotuksessaturbiinien lävitse kulkeva höyryvirta kasvaa,joten myös siipiin kohdistuvat voimat kasvavat.Osa korkeapaineturbiinin ja suurin osa matala-paineturbiinien siipivyöhykkeistä on muutettutai muutetaan uutta höyryvirtaa vastaaviksi.Matalapaineturbiinien viimeisten siipirivien sii-vet on kuitenkin päätetty korvata entisenlaisillasiivillä.

Viimeisen siipivyöhykkeen siivet ovat kaikkeinpisimpiä ja joutuvat toimimaan kaikkein kos-teimmissa olosuhteissa. Ne ovat myös ainoitasiipiä, joiden on arvioitu voivan lävistää mata-lapaineturbiinien kuori. Siipien toiminta uusis-

Säätöventtiilien avauma

Kuten jo aikaisemmin on todettu, ajettiin Lovii-san turbiineita ennen siten, että tuorehöyrynpainetta laskettiin kuristamalla virtausta säätö-venttiilien avulla. Paineen säätötavasta on nytluovuttu rakentamalla turbiinin suutinvyöhykeahtaammaksi, jolloin turbiinia voidaan ajaasäätöventtiili lähes auki. Höyryn paineen alene-minen tapahtuu tällöin suutinvyöhykkeessä.

Kyseinen menettely on johtanut siihen, etteisäätöventtiilien avulla voida enää suorittaa tur-biini-generaattoreiden tehonsäätöä esim. tilan-teissa, joissa verkon laitokseen kohdistamakuormitus äkillisesti kasvaa. Siksi olisi tärkeäätutkia tehonkorotuksen jälkeisen laitoksen käyt-täytymistä erilaisissa verkkohäiriöissä. Tulisimyös tarkastella, miten tehonkorotus ja säätöta-van muutos vaikuttavat turbiini-generaattorinsuojausten asetteluun.

Turbiinin ryntääminen ja pikasulkuventtiilientoiminta

Turbiini-generaattorin pikasulun toimintaa ar-viodaan yksikölle tehtävän kuormanpudotus-kokeen avulla, mikä on määritelty myös osaksikoekäyttöohjelmien aikaisia kokeita. Tällöintulisi tarkastella turbiinin ryntäämistä sekä pi-kasulkuventtiilien ja väliottojen sulkuventtiilientoimintaa. Etenkin tulisi varmistua siitä, ettäventtiilit kykenevät sulkeutumaan kasvaneellahöyryvirtauksella niin pian, ettei turbiini-gene-raattorin liiallista ryntäämistä pääse tapahtu-maan. Tämä voi merkitä aiempaa nopeampiasulkeutumisaikavaatimuksia kaikilta venttiileil-tä.

Turbiini-generaattorin venttiilien toimintaa jamekaanisen ryntösuojan asettelua tulisi tarkas-tella myös ns. suojausjärjestelmän dynaamisentestin avulla, joka on määritelty standardissaIEC 1064. Testi on esitelty liitteessä 8.

SÄTEILYTURVAKES KUS STUK-YTO-TR131

LIITE 1

Väliottopaineiden nousu

Turbiinin syötettävän höyryvirtauksen kasvaes-sa väliottojen höyrynpaineet kasvavat jonkinverran. Tällöin myös esilämmittimien paineetnousevat. Korkeapaine-esilämmittimissä lähes-tytään niiden suunnittelupainetta, mitä ei tulisiylittää. Tämän takia joudutaan muuttamaanesilämmittimien varaventtiilien avautumispai-netta. Marginaalit suunnittelupaineiden, vara-venttiilien avautumispaineiden ja normaalienhöyrynpaineiden välillä jäävät hyvin pieniksi.

LOVIISAN MODERNISOINTIPROJEKTI LOMO

[2] SAI0/50 korkeapainepesän modernisointi.Koulutustiedote LO1-G3-173. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos,27.8.1996: 1-3.

[3] Ekblom Lars. Sähkökunnossapidon työn-johtaja. Imatrai Voima, Loviisan voima-laitos. Haastattelut joulukuussa 1996.

[4] SB 11/51-painelaakerin lämpötilat. LOItekninen pysyväisohje Kä6 47. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos,7.10.1996: 1-2.

1.4 Lähdeluettelo

[1] Tehonkorotuksen koekäyttölupahakemus.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,27.11.1996: 1-3 +liitteet. LO1-A4-5899.

[5] Jokineva Heikki. Käyttöinsinööri. ImatranVoima Oy, Loviisan voimalaitos. Haas-tattelut joulukuussa 1996.


VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

Sisällysluettelo

LIITE 2

2.1 Yleistä 12.2 Vauriotapahtumat 1

2.2.1 Armenia-1, Armenia: kaapelipalosta aiheutunut turbiini-generaattorinryntääminen 1

2.2.2 Asco-1, Espanja: vetyräjähdys generaattorin magnetointilaitteella 22.2.3 Barsebeck-1, Ruotsi: generaattorin roottorin tukirenkaan rikkoutuminen 22.2.4 Belojarsk-2, Venäjä: turbiinin voiteluöljyn palo 32.2.5 Bohunice-1, Slovakia: turbiini-generaattorin äkillinen kiihtyminen 32.2.6 Chinon-Bl, Ranska: generaattorin jäähdytysvedyn kuivausaseman palo 42.2.7 Enrico Fermi-2, Yhdysvallat: turbiinin tuhoutuminen ja generaattoripalo 42.2.8 Greifswald-1, Saksa: turbiinin siipi vaurio 52.2.9 Greifswald-1, Saksa: generaattorin vety vuoto 52.2.10Ignalina, Liettua: turbiinin säätö-öljyputken katkeaminen ja turbiiniöljyn palo 52.2.11 Manshaan-1, Taiwan: generaattorin jäähdytysvedyn ja voiteluöljyn palo 52.2.12Mihama-l, Japani: matalapaineturbiinin siipivaurio 62.2.13Miihleberg, Sveitsi: turbiinin säätö-öljyn vuotoja siitä seurannut tulipalo 62.2.14Narora-l, Intia: turbiinin siipivauriosta aiheutunut tulipalo 62.2.15Olkiluoto-2(TVO-2), Suomi: generaattorin roottorin murtuminen 72.2.16Oskarshamn-l, Ruotsi: nostoöljyputken katkeamisen aiheuttama tulipalo 72.2.17Rancho Seco-1, Yhdysvallat: generaattorin jäähdytysvedyn räjähdys ja palo 82.2.18 Salem 2, Yhdysvallat: turbiinin ja generaattorin tuhoutuminen ja tulipalo 82.2.19Tshernobyl-2, Ukraina: generaattorin virheellinen verkkoonkytkeytyminen 112.2.20 Vandellos-1, Espanja: turbiini-generaattoripalo 11

2.3 Lähdeluettelo 12

2.1 Yleistä

Liitteessä on esitelty vakavimpia turbiini-gene-raattoreiden aiheuttamia onnettomuuksia ydin-voimalaitoksilta. Tapahtumat on järjestetty lai-tosten mukaiseen aakkosjärjestykseen. Tapahtu-man otsikon jälkeen on esitetty lähteenä käyte-tyn IRS-raportin (Incident Reporting System)numero ja turbiini-generaattorin valmistaja ly-henteen avulla. Muut kuin IRS-raportoidut läh-teet on esitelty lähdeluettelossa. Liitteessäkäytettyjen lyhenteiden merkitykset käyvät ilmitaulukosta 2.1.

2.2 Vauriotapahtumat

2.2.1 Armenia-1, Armenia: kaapelipalostaaiheutunut turbiini-generaattorinryntääminen

[1] KTZ

Armenian VVER 440/V270 PWR -laitoksellatapahtui 15.10.1982 suuren booripumpun säh-könsyöttökaapelin ylikuormittuminen, mikä ai-

Taulukko 2.1. Liitteessä käytettyjen lyhenteidenmerkitykset

Lyhenne Merkitys

Laitostyypit:

PWR

BWR

PHWR

LWGR

painevesireaktori

kiehutusvesireaktori

raskasta vettä käyttäväpainevesireaktori

kevytvesijäähdyttei nengrafiittimoderoitu kanavareaktori

Valmistajat:

BBC

BHEL

GE

J-S

KTZ

LMW

Melco

MHI

West

Brown Boverie et Cie

Bharat Heavy Electrical

General Electric

Jeumont Schneider Ste deConstructions Electromecaniques

Kharkov Turbine Works

Leningrad Metal Work

Mitsubishi Electric

Mitsubishi Heavy Industries

Westinghouse Electric


LIITE 2 VAKAVIA TURBHNI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

heutti tulipalon laitoksen kaapelitiloissa lähellävalvomoa. Palon sammuttaminen ei onnistunutja valvomoon alkoi tulvia savua. Reaktorilletehtiin pikasulku ja primääripiirin hätäboorausaloitettiin.

Yhä kiihtyvän kaapelipalon sammuttamista jat-kettiin. Noin kahden tunnin kuluttua palonalusta laitoksen molemmat generaattorit kyt-keytyivät verkkoon, jolloin ne alkoivat toimiasähkömoottorina Turbiini-generaattorien pyö-rimisnopeus kasvoi hyvin nopeasti, mistä ai-heutui generaattorien mekaaninen hajoaminenja lukuisia oikosulkuja niiden sähköjärjestel-missä. Oikosulut aiheuttivat laitoksen omakäyt-tömuuntajan räjähtämisen. Toisen turbiini-ge-neraattorin öljyjärjestelmän öljy vuoti pääöljy-säiliöstä sen alla olevien tasojen lattioille jasyttyi tuleen.

Laitoksella oli totaalinen sähkönmenetys; die-selgeneraattoreiden sähkönsyöttö oli menetetty,samoin kuin yhteys ulkoiseen sähköverkkoon.Laitoksen höyrystimiin ei pystytty syöttämäänsyöttövettä millään keinolla, ei edes hätä-syöttövesipumpuilla, jotka sijaitsivat palavassaturbiinihallissa. Turbiinihallin tulipalo saatiinsen laajuudesta huolimatta melko pian hallin-taan ja sammutetuksi noin kahden tunnin kulut-tua syttymishetkestä. Tällöin voitiin dieselgene-raattoreilta vetää uudet sähkönsyöttökaapelittoiselle hätäsyöttövesipumpuista ja näin turvatareaktorisydämen jäähdytys.

Palon seurauksena asennettiin laitokselle aikai-sempien varustusten lisäksi kaksi uutta hätä-syöttövesipumppua sekä kaksi seisontajäähdy-tysjärjestelmän lämmönsiirrintä ja pumppua.Ne sijoitettiin turbiinihallin ulkopuolelle boori-pumppuhuoneeseen. Myös kaapeleiden palo-eristystä ja palo-ohjeistoa parannettiin.

2.2.2 Asco-1, Espanja: vetyräjähdysgeneraattorin magnetointilaitteella

NEA-IRS433 West

Asco-1 :n PWR -laitoksella tapahtui 30.1.1984generaattorin toimiessa 60 prosentin tehollaturbiinipikasulku, josta seurasi reaktorin alas-

ajo. Syynä pikasulkuun oli 380 kV:n verkonsuojareleiden toimiminen. Turbiinipikasulkuapäätettiin vauhdittaa tekemällä turbiinille tyh-jön murto.

Noin kahden tunnin kuluttua tapahtumasta ge-neraattorin magnetointilaitteiston suojakotelos-sa sattui räjähdys. Suojakotelo ja sen ympärilläolevat laitteet tuhoutuivat ja kaksi työmiestäloukkaantui. Räjähdyksen jälkeen mitattiin ve-typitoisuuksia turbiini-generaattorin läheltä jahavaittiin pieniä määriä vetyä generaattorin jamagnetointilaitteiston välisen akselin juuressa.

Myöhemmässä vuototarkastelussa varmistui,että vetyä oli vuotanut generaattorista akselintiivistyksen lävitse magnetointilaitteen kote-loon. Kotelossa oleva tuuletuslaite ei olluttoiminnassa turbiini-generaattorin mentyä pika-sulkuun, joten koteloon saattoi muodostua rä-jähtävä vety-ilmaseos. Vuodon ehkäisemiseksigeneraattorin akselin neopreenitiivisteet vaih-dettiin uusiin ja harkittiin vety ilmaisimen hank-kimista onnettomuuksien välttämiseksi.

2.2.3 Barsebeck-1, Ruotsi: generaattorinroottorin tukirenkaan rikkoutuminen

[2] Stal-Laval

Barsebeck:n BWR -laitoksen ykkösyksikkökävi normaalisti huhtikuun 13. päivänä 1979,kun valvomossa huomattiin laitoksen vesijääh-dytteisen generaattorin ja sen magnetointi-laitteen välisessä laakerissa värähtelyarvojennousua: värähtely kasvoi laakerille normaalista21 u.m:stä 15 minuutissa 23 |im:iin. Äkillisestivärähtelyt yhä lisääntyivät ja tuntuivat kokorakennuksessa. Turbiini-generaattori meni pika-sulkuun ja valvomoon saatiin hälytys turbiini-hallin tulipalosta. Palo saatiin sammumaan noinpuolessatoista tunnissa.

Tapahtuman jälkeisessä tarkastelussa huomat-tiin generaattorin roottorin liukurenkaiden puo-leisen tukirenkaan hajoamisen olleen syypääonnettomuuteen. Onnettomuuden aikana kokoroottori oli hajonnut kappaleiksi. Myös staattorikäämityksineen oli hajonnut, samoin kuin gene-raattorin ja magnetointilaitteen välinen laakeri.


VAKAVIA TURBHNI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA LIITE 2Laakerilta vuotava voiteluöljy oli syttynyt tu-leen generaattorissa tapahtuneen oikosulunvaikutuksesta.

Tukirengas hajosi kolmeksi kappaleeksi, joistasuurin, noin 60 % renkaasta, lensi toden-näköisesti generaattorin ja magnetointilaitteis-ton välissä olevan laakerin jalustaa päin rikkoensen kiinnitykset osittain ja siirtäen sen poispaikaltaan. Jalustaan törmäämisen jälkeen pala-nen osui turbiinihallin lattiaan, johon se teki 17cm syvyisen reiän. Lattiasta se kimposi kohtilauhteenpuhdistuslaitosta aiheuttaen sille va-hinkoa ja pysähtyi viimein törmätessään turbii-nihallin seinään. Myös kaksi pienempää palastarikkoivat generaattoria ja turbiinihallin lattiaa.

Tukirenkaan hajoamisen syyksi paljastui vedenaiheuttama jännityskorroosio. Vettä oli päässytrenkaalle luultavasti roottorin vesijäähdytysjär-jestelmän pienenpienistä vuodoista, joita eihuomattu generaattorin vuodonilmaisimienavulla. Tapahtuman johdosta generaattoriin teh-tiin rakenteellisia muutoksia ja tehostettiin ve-sivuotojen valvontaa.

2.2.4 Belojarsk-2, Venäjä: turbiininvoiteluöijyn palo

[3] LMW

31.12.1978 Belojarskin LWGR -laitoksen kak-kosyksiköllä katkesi turbiinin voiteluöljyputkiturbiini-generaattorilla numero 2. Vapautunutöljy syttyi välittömästi palamaan koskettaes-saan joko turbiinin kuumia pintoja tai höyry put-kia. Palo oli niin voimakas, ettei turbiinihallissasijaitsevalle kiinteän vaahtosammutuslaitoksenlaukaisu-painikkeelle ollut asiaa, eikä laukaisumuualta ollut mahdollista järjestelmän kaape-leiden vahingoiduttua. Käyttöhenkilökunta eiryhtynyt sammutusyrityksiin, vaan kutsui palo-kunnan paikalle. Palokunnan saapuessa palo oliedennyt jo siinä määrin, että turbiinihallin kattosortui palavan turbiinin kohdalta ja lasiseinienläpi näkyi yhtenäinen liekkimeri. Palon sammu-tus aloitettiin yhteensä noin 270 miehen voi-min. Sammuttamista haittasi kovasta 47 asteenpakkasesta johtunut palovesilinjojen jäätymi-nen. Tulipalo saatiin lopulta sammumaan noinkymmenen tunnin kuluttua syttymisestä.

Palo tuhosi paljon kaapeleita ja noin 960 m2

turbiinihallin kattoa sortui Yksikön valvomojouduttiin evakuoimaan palon ajaksi. Palonseurauksena tehtiin laitokselle parannusehdo-tuksia: laitoksen kaapelit tulisi peittää palamat-tomalla massalla ja kaapeleiden läpivientejätiivistää, turbiinihallin teräsrungon ja turbiiniöl-jysäiliöiden palosuojausta pitäisi parantaa jatulisi tehdä muutoksia palohälytysjärjestelmiinja käyttöhenkilökunnan koulutukseen. Paran-nusten toteutumisesta ei ole tietoa.

2.2.5 Bohunice-1, Slovakia: turbiini-generaattorin äkillinen kiihtyminen

NEA-IRS 6368 Skoda

Bohunicen PWR-laitoksen ykkösyksikkö ajet-tiin alas 11.6.1993, tarkoituksena suorittaa sillevuositarkastus ja polttoaineen vaihto. TGl:lleoli tehty alasajon aikaisia sähköisen suojausjär-jestelmän testejä, jotka oli juuri saatu valmiiksi.Tällöin turbiini-generaattorin pyörimisnopeusoli noin 72 l/min. Turbiinin säätö- ja suojaus-järjestelmän jännitteet oli kytketty pois, muttavastoin ohjeita oli generaattorikatkaisija jätettykiinni. Niinpä annettiin käsky avata se laitos-katkaisijan läpi tapahtuvien ylilyöntien pelossa.

Katkaisijaa avaamaan mennyt sähköteknikkosulki vahingossa laitoskatkaisijan, jolloin gene-raattori alkoi toimia sähkömoottorina ja kiihtyiäkisti normaaliin 3000 l/min kierrosnopeuteen.Valvomoon saatiin tapahtuman aikana hälytyk-siä kohonneista värähtelyarvoista ja turbiini-generaattorin akselin epäkeskeisyydestä. Koskaturbiini-generaattorin suojausjärjestelmä olijännitteetön, ei tilanteessa lauenneesta gene-raattorin takatehosuojauksesta aiheutunut pika-sulkua. Pikasulku tapahtui vasta suojausjärjes-telmän toimintakunnon palauttamisen jälkeennoin 30-40 sekunnin kuluttua tapahtuman alus-ta.

Äkillisestä kiihdytyksestä aiheutui vaurioita ge-neraattorin roottorille, tiivistykselle ja laake-roinnille. Tapahtuman syynä oli laitoskatkaisi-jan virheellinen sulkeminen, joka aiheutui inhi-millisestä virheestä. Myös turbiini-generaatto-rin käyttöohjeista löydettiin virheitä.

S ATEILYTURVAKES KUS STUK-YTO-TR 131

LIITE 2 VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

2.2.6 Chinon-Bl, Ranska: generaattorinjäähdytysvedyn kuivausaseman palo

NEA-IRS473 Alsthom

25.3.1983 tapahtui Chinon-Bl:n PWR -laitok-sella generaattorin jäähdytysvedyn vuoto ja senräjähdysmäinen palo. Laitosta käytettiin ennenonnettomuushetkeä 75 prosentin teholla. Gene-raattorin vetyjärjestelmässä oleva jäähdytysve-dyn kuivain oli käännetty valvomon katkaisi-jasta normaalille kuivaustoiminnalle. Äkkiä val-vomoon saatiin hälytys vedyn paineen laskustaja palon alkamisesta turbiinihallissa. Hälytystenseurauksena laitos ajettiin pikasulkuun ja vedynkuivausasema eristettiin. Kuivausaseman auto-maattinen sprinklausjärjestelmä ei lauennutsuunnitellusti, koska järjestelmän toimintaa oh-jaavia sähköisiä paloilmaisimia oli kytkettyliian monta sarjaan. Niinpä palo poltti joitakinkaapeleita ja aiheutti oikosulkuja järjestelmissä.

ja reaktori menivät pikasulkuun. Pikasulkujohtui turbiinin mekaanisen ryntösuojan virhe-toiminnasta, mikä johtui kasvaneista turbiininvärähtelyistä. Lähes samanaikaisesti saatiin hä-lytys useilta turbiinin värähtelymittauksilta jaturbiinihallin palonilmaisimilta. Turbiiniltakuului myös kovia ääniä ja henkilökunta tunsivärähtelyjä laitoksen rakenteissa noin parinminuutin ajan. Myös lauhduttimen tyhjön me-netyksestä saatiin hälytys. Paikalle lähetettytiimi totesi, että turbiinihallissa oli paksuasavua ja sammutusjärjestelmistä tullutta vettä.He havaitsivat myös pienen generaattorin ve-dyn ulosvuotamisesta aiheutuneen palon gene-raattorin magnetointilaitteiston lähettyvillä.

Kolmannen matalapaineturbiinin kahdeksannensiipipyörän siivistä osa oli katkennut ja neolivat sinkoutuneet ulos turbiinista. Missiilitrikkoivat turbiinin kuoren lisäksi lauhduttimentuubiputkistoja, jolloin jäähdytteenä käytetyn

Vetyvuodon syytä tutkittaessa huomattiin, että Lake Erie järven vesi sekoittui reaktorin jääh-kuivaimen elvyttämiseen käytetyn kuuman kui- dytysveteen. Tämä johti myöhemmin kokovausilman putkiston paineilmatoimisen venttii- jäähdytteen vaihtamiseen. Vanha lievästi radio-lin servomoottorin kalvo oli haljennut ja vent- aktiivinen jäähdyte pumpattiin järveen,tiili oli auennut Venttiilin aukeaminen avasijäähdytys vedylle virtaustien kuivausilmaputkis- Turbiinin hajoaminen vaurioitti myös laitoksentoon. Silikageeliä elvyttäessä puhalletaan kui- käyttövesilinjoja. Lähes kaksi tuhatta kuutio-vaimeen kuumaa ilmaa puhaltimella, joka ei metriä vettä valui turbiinihallin ja läheisennyt ollut käynnissä. Niinpä kuivausilmalinjaan radioaktiivisen jätteen käsittelylaitoksen perus-syntyi väärään suuntaan virtaava vety-ilmaseos. tuksiin. Veteen oli sekoittuneena noin 64 kuu-Seos viitasi kuivaushuoneeseen, josta kuivaus- tiometriä turbiiniöljyä. Jos vesi olisi valunutilma otetaan ja syttyi räjähdysmäisesti pala- viemäröinnin kautta reaktorirakennuksen ala-maan, osissa oleviin hätäjäähdytysjärjestelmän pump-

puhuoneisiin, olisi myös reaktorin jäähdytysOnnettomuuden seurauksena vety linjan venttii- voinut vaarantua. Viemäriputkiin asennetut ta-leihin asennettiin sähköiset lukitukset, jotka kaiskuventtiilit estivät veden virtaamisen vie-estävät niiden aukiolon yhtäaikaa kuivauslinjan märissä väärään suuntaan,venttiileiden kanssa. Lisäksi kuivausilmalinjaanasennettiin takaiskuventtiili. Myös sprinklaus- Onnettomuuden alkusyynä oli kolmannen ma-järjestelmää parannettiin toimivammaksi. talapaineturbiinin kahdeksannen siipirivin siipi-

en rikkoutuminen, mistä aiheutui missiilienlentämistä ulos turbiinista. Siipien katkeamisensyytä ei raportin tekohetkellä tiedetty. Juuriennen onnettomuutta tehtyjen mittausten mu-kaan laakerien värähtelyamplitudit eivät poi-kenneet normaalista noin 100 [imrstä, muttayhden sekunnin kuluttua turbiinin ryntösuojientoiminnasta olivat laakerien värähtelytasotnousseet 1270 fim:iin. Laitoksella oli ollut

2.2.7 Enrico Fermi-2, Yhdysvallat:turbiinin tuhoutuminen jageneraattoripalo

NEA-IRS 1427 GE

25.12.1993 Enrico Fermin BWR-laitoksen yk-sikköä kaksi käytettiin sille asetetulla 93 pro-sentin maksimiteholla, kun turbiini-generaattori


VAKAVIA TURBDM-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA LIITE 2aikaisemminkin vaikeuksia turbiinin matalapai-nepesän siipien keston kanssa. Laitoksen tehooli rajoitettu 93 prosenttiin suunnitellusta nor-maalitehosta turbiinin korkeiden värähtelytaso-jen ja pesissä havaittujen paineiskujen takia.

2.2.8 Greifswald-1, Saksa: turbiininsiipivaurio

NEA-IRS 6102 KTZ

23.12.1985 Greifswaldin PWR-laitoksella ha-vaittiin normaaliajon aikana turbiinin laakerivä-rähtelyissä kasvua. Lyhyen alasajon aikanalaakerointi, matalapaineturbiinin viimeiset sii-vet ja turbiinin roottorin tasapaino tarkistettiinlöytämättä mitään syytä värähtelyihin. Yksiköntoimintaa jatkettiin tehostetun valvonnan alai-sena.

Vuotuisen revision aikana huomattiin, että tur-biinin matalapaineosasta yksi siipi oli katken-nut ja muita vaurioitunut. Katkennut siivenpalaoli juuttunut turbiinin höyrynpoistokammionaukkoon. Syynä siiven katkeamiseen oli raera-jakorroosio ja suurista mekaanisista ja termisis-tä muutoksista aiheutunut väsyminen.

2.2.9 Greifswald-1, Saksa: generaattorinvetyvuoto

NEA-IRS 6214 KTZ

Greifswaldin PWR-laitoksen turbiini-generaat-tori yksi oli juuri kytketty verkkoon 3.11.1989,kun valvomoon saatiin hälytys vetyilmaisimienhavaitsemasta vetyvuodosta joko generaattorinvaiheulostulossa tai tiivistysöljyn paluuvirtauk-sessa. Vedyn paine laski samalla normaalista2,9 baarista yhteen baariin. Turbiini-generaatto-rin alasajo aloitettiin välittömästi ja palokuntakutsuttiin paikalle sammuttamaan mahdollistavetypaloa. Myöhemmin todettiin vetyä vuota-neen generaattorista noin 120 Nm3 noin 15minuutissa. Vuotanut vety ei kuitenkaan sytty-nyt tuleen, vaan se tuuletettiin pois turbiini-hallista.

Jatkotarkasteluissa kävi ilmi, että vetyvuoto olijohtunut generaattorin kuoren läpi menevänstaattorin jäähdytysvesiputken läpiviennin tii-visteen vuotamisesta. Vuonna 1988 oli tiivis-

teessä huomattu vuoto, joka oli korjattu. Tiivis-tystä ei oltu tarkastettu vuoden 1989 seisokissa.Tiivistyksellä ei ollut tapahtumahetkellä min-käänlaista tiivistävää vaikutusta. Tapahtumanjohdosta vuototilanteen toimintaohjeita muutet-tiin ja vetytiivistysten tarkastusta lisättiin.

2.2.10 Ignalina, Liettua: turbiinin säätö-öljyputken katkeaminen ja turbiini-öljyn palo

[4] KTZ

Ignalinan LWGR-laitoksella tapahtui turbiininsäätö-öljyputken katkeaminen 12.11.1995. Put-kesta vuotanut öljy syttyi palamaan, mutta palosaatiin nopeasti sammumaan laitoshenkilökun-nan toimenpiteiden ansiosta. Tapahtumasta seu-rasi turbiinin manuaalisesti tehty pikasulku.Turbiini käynnistettiin uudelleen seuraavanapäivänä, kun vuotava putki oli korjattu.

Tulipalo nosti esiin Ignalinan voimalaitoksenpalosuojelun huonon tilan. Laitokselle on tehtymelkoisia ulkomaalaisia investointeja palotur-vallisuuden lisäämiseksi vuodesta 1992 alkaen.

2.2.11 Manshaan-1, Taiwan: generaattorinjäähdytysvedyn ja voiteluöljyn palo

GE

Manshaanin PWR-laitoksella tapahtui vuonna1985 matalapaineturbiinin siipien katkeaminen,josta aiheutunut roottorin epätasapaino johtigeneraattorin tiivistyslaakeroinnin rikkoutumi-seen. Generaattorissa ollut vety vuosi ulossyttyen tuleen yhdessä laakeroinnin tiivistys- javoiteluöljyn kanssa. Palo kesti noin 2,5 tuntia,jonka aikana öljyä paloi arviolta 5000 kg. Palonsammuttamista yritettiin aluksi kiinteiden,manuaalisesti laukaistavien hiilidioksidisam-muttimien avulla, mutta ne eivät pystyneetrajoittamaan paloa. Öljypumput pysäytettiinnoin kymmenen minuutin kuluttua palon alusta.

Palossa tuhoutuivat generaattorin magnetointi-kone, vaiheläpiviennit ja virtakiskot. Generaat-tori saatiin toimintakuntoon puhdistuksen jakorjauksen jälkeen. Palosta aiheutui laitokselle14 kuukauden mittainen seisokki.


LIITE 2 VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

Matalapaineturbiinin siipien katkeamisen syyk-si paljastui värähtelyjen aiheuttama väsymis-murtuminen. Värähtelyihin olivat syynä sähkö-verkon heilahduksista aiheutuneet generaattorinroottorin torsionaaliset värähtelyt. Generaatto-rin roottorin virheellinen konstruktio vahvistivärähtelyjä ja siirsi niitä turbiinin roottorille.

2.2.12 Mihama-1, Japani:matalapaineturbiinin siipivaurio

NEA-IRS 134 MHI/Melco

Mihaman PWR-laitoksen ykkösyksiköllä ta-pahtui matalapaineturbiinin siipivaurio 2.11.1981. Turbiinille oli juuri suoritettu perusteelli-nen määräaikaistarkastus ja sitä oltiin koekäyt-tämässä, kun matalapaineosan laakeroinnin vä-rähtelyt nousivat niin suuriksi, että turbiinijouduttiin ajamaan alas.

Matalapaineturbiinia tarkastaessa huomattiin,että turbiinin generaattorin puoleisen juoksunkuudennen siipivyöhykkeen siivissä oli murtu-mia niiden juurissa. Myös siipipyörä, johonkuudennen siipivyöhykkeen siivet kiinnittyivät,oli murtunut. Jatkotutkimuksissa huomattiinkuudennen rivin siipien ominaistaajuuden ole-van lähellä resonanssitaajuutta. Näinollen siivetjoutuivat kestämään suuria värähtelyjä. Väräh-telyjen pienentämiseksi kuudennen siipirivinsiipiä lyhennettiin, jolloin niiden ominaistaa-juus kasvoi ja resonanssivärähtelyriski pieneni.Siipipyörä vaihdettiin siinä ilmenneiden murtu-mien takia.

2.2.13 Muhleberg, Sveitsi: turbiinin säätö-öljyn vuoto ja siitä seurannut tulipalo

[5] BBC

Miihlebergin BWR-laitos toimi suunnitellullatehollaan, kun sen turbiini-generaattorin säätö-öljyputken ja säätöventtiilin välisen laippalii-toksen pultit katkesivat ja öljyä alkoi vuotaaputkesta 2,5 baarin paineella. Öljy joutui koske-tuksiin tulistettua höyryä sisältävien putkienkanssa. Syntyneet öljyhöyryt syttyivät räjäh-dysmäisesti palamaan.

Öljyvuoto aiheutti säätö-öljyn paineen laskun,mikä käynnisti pääöljypumpun. Käynnistymi-nen lisäsi entisestään paloon virtaavan öljynmäärää. Palo levisi kaikkialle päähoitotasolle jamyös alapuolisiin tiloihin tuhoten turbiinihallinlaitteistoa ja kaapelointia. Onnettomuuden seu-rauksena laitoksella tehtiin joitakin paloturval-lisuuteen ja palojen sammutukseen liittyviämuutoksia.

2.2.14 Narora-1, Intia: turbiininsiipivauriosta aiheutunut tulipalo

IAEA-IRS 1485 BHEL

Naroran PHWR -laitosta käytettiin 31.3.1993185 MW:n teholla, kun laitoksen ohjaajat ha-vaitsivat turbiinihallissa räjähdyksen ja näkivätsiellä savua. Turbiini-generaattori meni samallaautomaattisesti pikasulkuun ja ohjaajat aloitti-vat reaktorin alasajon. Ohjaajat ehtivät tehdävielä hälytyksen ja ilmoittaa tapahtumasta palo-kunnalle, ennen kuin heidän piti jättää valvomosinne virtaavan paksun savun takia.

Alkusyynä tapahtumaan oli matalapaineturbii-nin viidennen siipivyöhykkeen kahden siivenväsymisestä johtunut katkeaminen. Siivenpalatkatkaisivat lisää siipiä viidennessä vyöhykkees-sä, mikä aiheutti turbiinin akselille epätasapai-noa. Epätasapaino rikkoi laakeroinnin n:o 4,mikä aiheutti viidennen ja kuudennen laakerinliiallista kuormittumista. Turbiinin roottori al-koi värähdellä melkoisesti. Se rikkoi generaat-torin tiivistyksen, jolloin jäähdytysvety pääsivirtaamaan ulos generaattorista. Myös generaat-torin voiteluöljyputket katkesivat värähtelyjenvuoksi. Vety syttyi räjähdysmäisesti palamaansytyttäen putkista ulos virtaavan öljyn.

Tulipalossa tuhoutui paljon sähkökaapeleita,mikä esti laitoksen dieselgeneraattoreiden käyn-nistymisen. Niinpä laitoksella oli täydellinensähköjen menetys noin 17 tunnin ajan. Reakto-risydän jäähtyi pelkästään luonnonkierron ansi-osta. Höyrystimien sekundääripuolta täytettiinpoikkeuksellisesti dieselkäyttöisillä palovesi-pumpuilla primääripiirin jälkilämmönpoiston


VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA LIITE 2ylläpitämiseksi. Palo saatiin sammutettua puo-lessatoista tunnissa.

Tulipalossa tuhoutui melkoisesti turbiinihallis-sa sijainnutta laitteistoa. Tapahtumasta aiheutu-nut sähköjen menetys vaikeutti huomattavastiprimääripiirin jäähdytyksen hallintaa. Tapahtu-man turvallisuusvaikutus olikin merkittävä. Mi-tään aktiivisuuspäästöjä ei tapahtunut eikä ih-misiä loukkaantunut.

2.2.15 Olkiluoto-2(TVO-2), Suomi:generaattorin roottorin murtuminen

[6] Stal-Laval / Asea

Olkiluodon BWR-laitoksen yksikön kaksi ge-neraattorin värähtelytasoissa havaittiin 31.1.1981 muutoksia, joiden johdosta laitos päätet-tiin ajaa alas turbiini-generaattorin tarkastustavarten. Alasajo sujui normaalisti aina pyörimis-nopeudelle 1700 1/min saakka, joka oli eräsroottorin ominaisvärähtelytaajuuksista. Tällöinilmeni voimakkaita värähtelyjä generaattorin jaherätinkoneen välisestä laakerista ja sen todet-tiin savuavan ja kipinöivän. Vastaavat värähte-lyt saatiin pyörimisnopeuden ollessa 660 l/min.Turbiinin pysäyttämisen nopeuttamiseksi teh-tiin reaktorin pikasulku ja lauhduttimen tyhjönmurto. Alasajoa jatkettiin aina kylmään seisok-kiin asti.

Turbiini-generaattori vaurioitui pahasti alasajonaikana. Generaattorin ja sitä lähinnä olevanmatalapaineturbiinin akselitiivisteet olivat vau-rioituneet. Generaattorin staattorin uloimpienpäätylevyjen kiinnityspultit olivat katkenneet,mutta suurempia vaurioita staattorissa ei olluttapahtunut. Herätinkoneen ja generaattorin root-torien väliset kiinnityspultit sekä generaattorinherätinkoneen puoleisen laakeripukin kiinnitys-pultit olivat löystyneet niin, että voiteluöljyäpääsi vuotamaan turbiinihallin päähoitotasonlattialle. Turbiini-generaattorin perustuksenosalta todettiin jonkin verran lohkeilua gene-raattorin ja herätinkoneen välisen laakerin koh-dalla.

Turbiini-generaattorille suoritetuissa tarkaste-luissa todettiin, että generaattorin roottori olipahasti murtunut. Murtuma sijaitsi ns. vesikam-mion vieressä ulottuen noin puoleen väliinakselia. Särö todettiin väsymisen aiheuttamaksija lähteneen liikkeelle roottorin keskellä kulke-van vesijäähdytysputken keskityspultin reiästä.

Herätinkoneen ja generaattorin välisen laakerinkipinöinnin takia oli päähoitotason lattiallevuotanut öljy vaarassa syttyä tuleen. Näin eikuitenkaan tapahtunut, joten vakavilta seurauk-silta vältyttiin. Tapahtuman havainnoinnin mah-dollisti laitoksen tuolloin nykyaikainen värähte-lynvalvontajärjestelmä, johon sisältyi myös vä-rähtelyn vaihekulman mittaus. Roottorin vikahuomattiin vektoridiagrammin vaihekulmanmuutoksista.

2.2.16 Oskarshamn-1, Ruotsi:nostoöljyputken katkeamisenaiheuttama tulipalo

NEA-IRS 106, [7] Stal-Laval

Oskarshamnin BWR-laitoksella tapahtui 18.2.1982 turbiinipalo. Palo aiheutui turbiinin nosto-öljyputken katkeamisesta ja siitä aiheutuneestaöljyvuodosta. Vuotavaa öljyä suihkusi kuumienhöyryputkien eristeille, jotka kostuivat öljystäja syttyivät palamaan. Öljyä virtasi myös turbii-nin alla olleeseen öljy tunneliin, jota pitkin sevirtasi edelleen yhden matalapaine-esilämmitti-men ohi, jolloin öljy kuumeni syttyen tuleen.Tulipalo saatiin sammumaan hiilidioksidisam-mutusta apuna käyttäen. Tapahtumasta arveltiinseuranneen joitakin vaurioita turbiinin laake-roinnille.

Laitoksen turbiinissa oli ennen tulipaloa esiin-tynyt normaalia suurempia värähtelyjä. Väräh-telyjen taso ei kuitenkaan ollut kovin hälyttävä.Laakerien voiteluöljyn lämpötila oli onnetto-muutta edeltäneenä hetkenä myös normaali.Katkennut nostoöljyputki oli sensijaan tuetturiittämättömästi ja se nojasi virheellisesti turbii-nin suojarakenteen runkopalkkiin.


LIITE 2 VAKAVIA TURBnNI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

2.2.17 Rancho Seco-1, Yhdysvallat:generaattorin jäähdytysvedynräjähdys ja palo

NEA-IRS 385.02 West

Maaliskuun 19 päivänä 1984 Rancho SeconPWR-laitoksen toimiessa 92 % teholla kytkey-tyi generaattorin vetypuolen (generaattorin si-säpuolen) tiivistysöljypumpun sähkönsyöttökis-kon katkaisija irti, jolloin sähkönsyöttö pum-pulle loppui. Käyttöohjeen mukaan voitiin te-hoajoa kuitenkin jatkaa. Vetypuolen tiivistysöl-jypumpun ollessa pysähtynyt saadaan tiivistys-öljy ilmapuolen (tiivistyslaakerien ulkopuolen)tiivistysöljypumpulta.

Pumpun pysähtymisen johdosta pinnankorkeusöljyn vaahdonpoistosäiliössä nousi, jolloin jou-duttiin käsin säätämään säiliöiden pinnankorke-uksia. Säädössä tapahtunut virhe aiheutti tiivis-tysöljyn paineenlaskun, jolloin vetyä pääsi vuo-tamaan ulos generaattorista. Vaahdonpoistosäi-liön nestepinnan korkeutta turbiinin paaksausti-lassa säätämässä ollut henkilö tunsi outoahajua, jota seurasi pienimuotoinen vetyräjäh-dys. Hän ilmoitti tapahtumasta valvomoon,jossa aloitettiin turbiini-generaattorin alasajomaksimigradientilla.

Hetken kuluttua tapahtui voimakkaampi räjäh-dys, mutta generaattori pysyi edelleen verkossa.Pikasulkusignaalia ei saatu, koska räjähdys eivahingoittanut generaattoria eikä sen magne-tointilaitteistoa. Turbiini-generaattorille tehtiinpikasulku vasta kun magnetointilaitteiston huo-mattiin olevan tulessa.

Voimakkaan räjähdyksen jälkeen palo jatkui 5 -8 minuuttia ja kyti vielä muutaman minuutin.Palo oli keskittynyt magnetointilaitteiston jageneraattorin liittymäkohtaan. Palo sammuimagnetointilaitteiston suojakuoren hiilidioksi-disammutusjärjestelmän lauettua.

Tapahtuman seurauksena uudistettiin tiivistys-öljyjärjestelmän häiriönselvitysohjeita ja muu-tettiin öljyn pinnankorkeusmittauksen näyttö-taulua. Myös vetyjärjestelmän paikallinen häly-tyskeskus huollettiin. Tiivistysöljyjärjestelmätestattiin ennen käyttöönottoa.

2.2.18 Salem 2, Yhdysvallat: turbiinin jageneraattorin tuhoutuminen jatulipalo

NEA-IRS 1234.00-02, 1537.GO West/GE

Salemin PWR-laitoksen kakkosyksiköllä tapah-tui 9.11.1991 turbiinin ryntääminen, jonka seu-rauksena turbiini vaurioitui ja syttyi tulipalo.Onnettomuus sai alkunsa turbiinin mekaanis-hydraulisen suojajärjestelmän testistä, joka suo-ritettiin 100 prosentin teholla. Testin suorittami-seksi suojajärjestelmän pysäytysöljyjärjestelmäoli eristetty turbiinin säätö- ja suojausjärjestel-mästä asettamalla turbiinin suojauksen ohi-tuskatkaisija testausasentoon. Tällöin turbiininmekaaninen ryntösuoja ja 12 muuta suojaustaolivat vailla tehoa. Testin aikainen turbiininsuojaus on järjestetty sähkö-hydraulisen säätö-järjestelmän komien solenoidiohjatun venttiilinavulla, joista yhden (ET-20) oli tarkoitus toimiareaktorin pikasulussa, kahden muun (OPC 20-1ja OPC 20-2) rajoittaessa turbiinin ryntäämisen103 prosenttiin nimellispyörimisnopeudesta1800 l/min.

Suojausjärjestelmien onnistuneen testauksenjälkeen havaittiin pysäytysöljyjärjestelmässä1,5 sekunnin kestoinen öljynpaineen lasku.Paineen laskusta aiheutui pysäytysöljyjärjes-telmän ja sähköhydraulisen nestejärjestelmänvälisen säätöventtiilin toimiminen, jolloin painesähköhydraulisessa järjestelmässä laski. Reak-torin suojausjärjestelmä tulkitsi sähköhydrauli-sen järjestelmän paineen laskun turbiinilta saa-duksi pikasulkusignaaliksi ja toimi sen mukai-sesti aiheuttaen reaktorin pikasulun, sekä sulki-en turbiinin pikasulkuja säätöventtiilit, välitu-listimen läppäventtiilit ja väliottojen sulku-venttiilit. Tällöin myös ET-20 -venttiilin olisikuulunut toimia, mutta näin ei tapahtunut.

Pysäytysöljyjärjestelmän öljynpaineen palau-duttua 1,5 sekunnin kuluttua paineistui myössähköhydraulinen nestejärjestelmä uudelleen.Järjestelmä ei saanut virheellisen kytkennänansiosta oikeaa tietoa turbiini-generaattorin ti-lasta, joten se avasi pikasulkuja säätöventtiilit.Tällöin turbiiniin alkoi virrata höyryä. Tapahtu-neesta reaktorin pikasulusta oli kuitenkin seu-rannut viivästetyn takatehosuojan toimiminen.


VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA LIITE 2Suoja avasi generaattorikatkaisijat 30 sekunninviiveellä Tällöin turbiini-generaattori alkoikiihtyä.

Turbiinin saavuttaessa 103 prosentin nopeudensaivat venttiilit OPC 20-1 ja OPC 20 käskyntoimia ja rajoittaa näin turbiinin pyörimisnope-utta. Kumpikaan venttiileistä ei liikkunut. Tur-biinin suojausjärjestelmän ohituskatkaisija oliyhä edelleen testausasennossa, joten mekaani-

nen ryntösuoja ei ollut käytössä. Turbiininryntääminen jatkui ja pyörimisnopeus nousiarviolta 2900 l/min asti. Turbiinin akseli alkoivärähdellä ja turbiinin siivistö irtosi ja rikkoiturbiinin kuoren. Siivenpalasia lensi lähes 300metrin etäisyydelle turbiinista. Matalapainetur-biini tuhoutui täysin ja lauhduttimesta katkesiarviolta 100 lauhdutintuubia. Generaattorin tii-vistyslaakerit vaurioituivat, jolloin jäähdytys-vetyä vuoti ulos generaattorista syttyen pala-

Kuva 2.1. Rikkoutunut siipivyöhyke Salemin matalapaineturbiinissa.


LIITE 2 VAKAVIA TURBHNI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

maan. Myös tiivistysöljyputket katkesivat jaulos vuotanut öljy syttyi palamaan.

Tulipalo saatiin hallintaan melko pian suunni-tellusti toimineen sprinklausjärjestelmän ja lai-toksen palokunnan ripeän toiminnan johdosta.Turbiinihallin avoin rakenne ja turbiinin sijoitusedesauttoivat palon hallintaa. Onnettomuudentuhot olivat kuitenkin suuret; kokonaiskustan-nuksiksi arvioitiin 100-600 miljoonaa dollaria.Reaktorin turvallisuuden ei arvioitu vaarantu-neen missään vaiheessa onnettomuutta.

Onnettomuus sai alkunsa pysäytysöljyjärjestel-män öljynpaineen äkillisestä muutoksesta, jon-ka arvioitiin aiheutuneen järjestelmässä olleistaepäpuhtauksista. Turbiinin pyörimisnopeusnousi säätöjärjestelmän väärän kytkennän joh-dosta, jolloin solenoidiohjattujen venttiilien oli-si pitänyt toimia. Venttiilit eivät kuitenkaanavautuneet ohjaussignaalin saadessaan. Syynätähän oli venttiilien jumiutuminen. Suoritetuntestin puutteellisuudesta ja inhimillisestä vir-heestä johtuen ei venttiilien toimintakunnotto-muutta huomattu aiemmin. Samoja venttiilejä

Kuva 2.2. Missiilien aiheuttamia reikiä matalapaineturbiinin kuoressa.

10


VAKAVIA TURBnNI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA LIITE 2on jumiutunut myös muilla Yhdysvaltalaisillaydinvoimalaitoksilla, ei tosin yhtä vakavin seu-rauksin.

2.2.19 Tshernobyl-2, Ukraina: generaattorinvirheellinen verkkoonkytkeytyminen

NEA-IRS 6248.02, [3] KTZ

11.10.1991 Tshernobyl 2:n LWGR-laitoksenturbiini-generaattori TG4 kytkettiin pois tuo-tannosta vuosihuollon jälkeisten pienten korja-usten ja säätöjen vuoksi. Turbiini-generaattorioli jo melkein täysin pysähtynyt, kun laitoskat-kaisijan virheellinen sulkeutuminen aiheuttijännitteen kytkeytymisen 50-200 l/min pyöri-neeseen generaattoriin, joka alkoi toimia epä-tahtimoottorina. Turbiini-generaattori kiihtyi ni-melliskierrosnopeuteensa 3000 l/min 25-30sekunnin kuluessa.

Syntyneiden suurien lämpö vaikutusten johdostageneraattorin roottori vaurioitui mekaanisesti jajoutui epätasapainoon, mikä johti laakerienvaurioitumiseen, generaattorin tiiveyden mene-tykseen sekä vety- ja öljyvuotoon laakereilta.Generaattorin navoissa tapahtui oikosulku, jon-ka seurauksena vety ja öljy syttyivät palamaan.Tulipalossa paloi vedyn ja öljyn lisäksi kaapeli-en eristeitä, sähkötauluja sekä seinien ja lattioi-den pinnoitteita. Turbiinihallin katon sorruttuapalopesäkkeeseen joutui lisäksi noin 40 000 kgkattohuopaa ja bitumia.

Tulipalon johdosta menetettiin kokonaan sekäpää- että hätäsyöttövesijärjestelmät. Reaktorinjäähdytysvesipiiriä täytettiin poikkeuksellisellatavalla lisävesipumpuilla, jotka oli tarkoitettukäytettäväksi pääkiertopumppujen tiivistevuo-tojen varalta lisäveden pumppaamiseen jäähdy-tyspiiriin. Näin saatiin höyryrumpujen (höyryn-erottimien) pinnankorkeudet hallintaan.

Onnettomuuden alkusyyksi selvisi ilmatoimi-sen laitoskatkaisijan ohjauskaapelin vioittumi-nen, joka oli tapahtunut jo laitoksen rakennus-vaiheessa. Tapahtuman etenemistä edesauttoi-vat viat relesuojauksessa, säätöautomaatiossa,tärkeimmissä sähköisissä kytkentäpiireissä ja

installaatiossa. Tämäntapaiseen tulipalon ja lait-teiden yhteisvikaantumisen vaikutukseen lai-toksella ei oltu varauduttu eikä sitä varten ollutohjeita. Lisäksi löydettiin puutteita valvonnassaja henkilökunnan koulutuksessa. Laitos on ollutsuljettuna palon jälkeen.

2.2.20 Vandellos-1, Espanja: turbiini-generaattoripalo

NEA-IRS 1025.02, [3] Alsthom/J-S

Vandellos l:n kaasujäähdytetyllä luonnonuraa-nia polttoaineenaan käyttävällä ydinvoimalai-toksella tapahtui 19.10.1989 turbiini-generaat-tori kahdella tulipalo. Palo sai alkunsa korkea-paineturbiinin kahdeksannen siipipyörän siipi-en äkillisistä vaurioista. Turbiini-generaattorinvärähtelyarvot nousivat niin korkeiksi, ettävärähtelynvalvontajärjestelmä teki turbiinillepikasulun. Turbiinin roottorin taipumisen joh-dosta voiteluöljy vuoti ulos turbiinien laakereil-ta ja generaattorin tiivisteet rikkoutuivat, jolloingeneraattorin sisältämä jäähdytysvety pääsivuotamaan ulos. Vety syttyi palamaan ja sytyttimyös voiteluöljyn.

Palo tapahtui pääosin turbiinin korkeapaine-osassa ja päähoitotasoa alemmilla tasoilla tuho-ten tai vaurioittaen turbiinin apujärjestelmiä,lauhdutinta, säätöventtiileitä ja runsaasti tärkei-tä jälkilämmönpoistojärjestelmien kaapeleita.Kaapelivaurioiden johdosta menetettiin 2/4 re-aktorin jälkilämpöä poistavista höyrystinloh-koista. Palo rikkoi lisäksi merivesiputken pal-keen aiheuttaen tulvan yhdessä palon sammu-tukseen käytetyn veden kanssa turbiinihallin jareaktorirakennuksen alatiloihin.

Laitoksen turvallisuuden kannalta tärkeistä jär-jestelmistä vaurioituivat jälkilämpöä poistavienhöyrystimien lisäksi 2/4 hätäsyöttövesipum-puista ja kaikki alasajojäähdytyksen pumput.Turbiini vaurioitui pahoin samoin kuin senläheisyydessä olleet laitteet ja kaapelit. Yhteis-vikaantumisen suurin syy oli turvajärjestelmiensijoittaminen turbiinihalliin. Laitoksen suunnit-telussa ei selvästikään oltu varauduttu laajaanpaloon turbiinihallissa. Palon jälkeen laitospoistettiin käytöstä.

11


LIITE 2

2.3 Lähdeluettelo

VAKAVIA TURBIINI-GENERAATTORIONNETTOMUUKSIA

[1] Aulamo Heikki, Marttila Jouko, ReponenHeikki. The full stories on Armenia andBeloyarsk. Nuclear Engineering Interna-tional, July 1995:32-33.

[2] Hansson, Äke. Break down of a 600 MWwater-cooled generator in Barsebeck nu-clear power plant in April 1979. Esitetty:6th thermal generation specialists meeting.Madrid 1981: 1-6.

[3] Marttila Jouko, Reponen Heikki. Huo-mattavia palotapahtumia maailman ydin-voimalaitoksilla. Säteilyturvakeskus, ydin-turvallisuusosasto, 10.3.1992: 1-15.

[4] Sains, Ariane. Ignalina turbine oil fire isquickly extinguished. Nucleonics Week,16.11.1995:4.

[5] Biirgi, Oberst H. Swiss nuclear powerstation fire. Fire International, December1972 (Vol. 38): 57-65.

[6] Viitasaari, Osmo. Suomen ydinvoimalai-tosten käyttö. Neljännesvuosiraportti 1981/I tammi-maaliskuu. Säteilyturvallisuuslai-tos, 1981: 1-31.

[7] Runermark, Jan. Oskarshamnsverket 1—Turbinbrand 1982-02-18. Rapport 13/82.Oskarshamn, 2.3.1982: 1-19.

12


KUVIA LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREILTA LIITE 3

Kuva I. Endoskooppikuva matalapaineturbiinin siiven säröstä.

Kuva 2. Korkeapaineturbiinin modernisoitu roottori.

SÄTEILYTURVA KES KUS STUK-YTO-TR 131

LIITE 3 KUVIA LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREILTA

Kuva 3. Matalapaineturhiinin roottori.

Kuva 4. Turbiinin laakeroinnin voiteluöljyputkistoa.

STUK-YTO-TR 131 SÄTEILYTU RVA KES KUS

KUVIA LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREILTA LIITE 3

Kuva 5. Generaattorin vetyjäähdytysjärjestelmän putkistoa ja vedynkuivain (vihreä säiliö keskellä).Yläreunassa näkyy generaattorin pohja.

Kuva 6. Vet\patteretlta tulevan \et\putken /akoventtulit Venttiilit si/aitseval noin 40 cm etäisyydellägeneraattorin sähkökaapista.

3


TuRBnNI-GENERAATTOREIDEN KOESTUKSET

Sisällysluettelo

LIITE 4

4.1 Turbiinin suojausten koestus 14.2 Turbiinin pikasulkuventtiilien tiiveyden koestus [3] 24.3 Turbiinin säätöventtiilien tiiveyden koestus [4] 24.4 Turbiinin pikasulkuventtiilien ja välitulistuksen läppäventtiileiden (RB-läppien)

liikekoestus [5] 24.5 Pikasulkuventtiilien ja RB-läppien toiminta-ajan mittaus [6] 34.6 Pikasulku- ja KOS-venttiilien kunnonvalvonta [7] 34.7 Turbiinin ylikierrossuojan koestus öljyllä [8] 34.8 Turbiinin ylikierrossuojan koestus kierroksia nostamalla [9] 44.9 Turbiinin hydraulisen säätöjärjestelmän tarkastus [10] 44.10 Turbiinin sähköhydrauliset turbiinisäätäjät [11] 54.11 Turbiinin värähtelymittaukset [12], [13] 54.12 Vuosihuollon alas- j a ylösaj omittaukset [14] 54.13 Turbiinin väliottojen KOS-venttiilien sulkeutumisen koestus [15] 54.14 Generaattorin kaasutiiveyden toteaminen [16] 64.15 Vedyn hätäpoiston ja SU-pumppujen hätäpysäytyksen koestus [17] 64.16 Lähdeluettelo 6

4.1 Turbiinin suojausten koestus

Turbiinin suojaukset koestetaan kahden eri oh-jeen mukaisesti, joista toinen on käyttöryhmänja toinen instrumentointikunnossapidon ohje.Koestusten jakaminen kahdelle eri ohjeellejohtuu koestusten laajuudesta ja eri ryhmienyhteistyössä suorittamista koestuksista. Käytöntehtävänä on valmistaa prosessi koestusvalmiu-teen ja tehdä pikasulun käyttökoestukset instru-mentointikunnossapidon huolehtiessa vuosi-huollon aikana kaikkien suojaussignaalien säh-köisestä toimintavalmiudesta.

Käyttöryhmän suorittamien koestusten laajuusriippuu koestusohjeen kä7 nro 205/M1 mukaanmeneillään olevan seisokin kestosta. Jos seisok-ki on hyvin lyhyt, alle kolme tuntia, ei min-käänlaisia suojausten koestuksia tai tarkastuk-sia tehdä. Seisokin ollessa tätä pidempi, muttaalle kolme vuorokautta, koestetaan pikasulku-toiminto painamalla valvomosta pikasulkunap-pia. 3-15 vuorokauden mittaisissa seisokeissavalvomosta tehdyn pikasulun lisäksi pikasulku-venttiilien toiminta tulee koestaa kolmella eripikasulun aiheuttavalla suojaussignaalilla. Yli15 vuorokauden mittaisen seisokin tai vuosi-huollon jälkeen valvomon pikasulkunapin li-säksi tulee koestaa vähintään neljä pikasulku-venttiileihin vaikuttavaa suojaussignaalia. [1]

Suojaussignaalien koestuksia tehdään käyttö-ryhmän toimesta pääasiassa seuraaville suojille:[1]• Turbiinin roottorin aksiaalisiirtymästä joh-

tuvan pikasulun koestus.• RB-läppien sulkeutumisesta aiheutuvan pi-

kasulun koestus.• Kahden tai useamman pikasulkuventtiilin

kiinnimenosta johtuvan pikasulun koestus.• Turbiinin hydraulisen säätäjän sulkeutumi-

sesta aiheutuvan pikasulkusignaalin koes-tus.

• Lauhduttimen paineen noususta aiheutuvanpikasulun koestus.

• Säätö-öljypumpulle tulevan öljyn alhaisestapaineesta aiheutuvan pikasulun koestus.

• Höyrystimen korkeasta pinnasta tulleen pi-kasulun koestus.

• Generaattorin staattorin jäähdytysveden lii-an pienestä virtaamasta aiheutuneen pika-sulkusignaalin koestus.

Myös muiden suojauksien toiminta voidaankoestaa, mutta edellä mainittujen suojauksienkoestukset ovat helpoimmin toteutettavissa.Vain edellämainittujen suojauksien koestukseton ohjeistettu. Näistä valitaan seisokin kestonmukaan tarvittava määrä suojauksia. Koestustapahtuu juuri ennen turbiinin ylösajoa turbiininpyöriessä paaksilla ja säätö-öljypumpun ollessa

1


LnTE4käynnissä. Turbiinin suojausjärjestelmän tuleeolla normaalissa käyttötilassa. Koestus tehdäänaiheuttamalla jonkin suojauksen toiminta, jol-loin tapahtuu normaali pikasulku pikasulku-venttiilien, RB-läppien ja KOS-venttiilien sul-keuduttua. [1]

Instrumentointiryhmä koestaa vuosihuollossaennen varsinaisia suojauksien toimintakoes-tuksia kaikkien suojausten oikean kytkennän jatoiminnan kunnossapito-ohjeen Kuin nro 277/M6 mukaisesti. Suojausjärjestelmän pikasulku-kelojen sähkönsyöttö katkaistaan, joten varsi-naista pikasulkua ei tapahdu, vaan ainoastaansuojauspiirien releet toimivat. [2]

4.2 Turbiinin pikasulku-venttiilien tiiveyden koestus[3]

Pikasulkuventtiilien tiiveyden koestuksen tar-koituksena on varmistaa, ettei pikasulkuvent-tiilit vuoda höyryä lävitseen ja näin vaarannaturbiinin pysäytystä pikasulkutilanteessa. Pika-sulkuventtiilien koestus tehdään laitoksen vuo-sihuollon alas- että ylösajossa koestusohjeenkä7 nro 203/M1 mukaisesti. Koestus tehdäänmyös muussa ylösajossa, jos turbiinin säätöjär-jestelmää on purettu.

Pikasulkuventtiilit koestetaan alasajotilanteissaennen säätöventtiilien koestusta, ylösajo-tilanteessa säätöventtiilien koestuksen jälkeen.Koestus suoritetaan hitaasti pyörivälle turbiinil-le sulkemalla turbiinin pikasulkuventtiilit jaavaamalla säätöventtiileitä, jolloin höyrynpainepääsee pikasulkuventtiileitä vasten. Jos turbii-nin pyörimisnopeus nousee säätöventtiileitä hi-taasti avattaessa, vuotavat pikasulkuventtiilit jakoestuksen suoritus lopetetaan välittömästi.

4.3 Turbiinin säätöventtiilientiiveyden koestus [4]

Säätöventtiilien koestuksessa todetaan venttiili-en tiiveys samantapaisella kokeella kuin pika-sulkuventtiilien koestuksessa koestusohjeen kä7nro 201/M1 mukaisesti. Turbiinin säätöventtii-

TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KOESTUKSET

lit ohjataan kiinni ja tämän jälkeen päästetääntuorehöyryn paine säätöventtiileitä vasten avaa-malla päähöyryventtiilien ohituslinjan säätö-venttiilit. Jos paaksikierroksilla pyörivän turbii-nin pyörimisnopeus ei nouse, pitävät säätövent-tiilit. Jos kierrosluvun nousua tapahtuu, virtaahöyryä säätöventtiileiden lävitse ja ne on kor-jattava ennen turbiinin käynnistystä.

Edellä kuvatun kaltainen koestus tehdään vainturbiinin alasajossa. Turbiinin ylösajossa koes-tus tulee tehtyä automaattisesti, sillä ylösajonalkuvaiheessa ollaan tilanteessa, jolloin turbii-niin virtaavan höyryn määrää säädetään säätö-venttiileillä niiden ollessa aluksi kiinni. Tällöinerillistä koestusta ei tarvita, mutta koestusoh-jeen hyväksymiskriteerit, eli turbiinin pyöri-misnopeuden pysyminen vakiona säätöventtiili-en ollessa kiinni, tulee täyttää.

4.4 Turbiinin pikasulku-venttiilien ja välitulistuksenläppäventtiileiden (RB-läppien) liikekoestus [5]

Turbiinin pikasulkuventtiileille ja välitulisti-men läppäventtiileille tehdään liikekoestus, jos-sa venttiilit suljetaan 20 prosenttisesti niidentoimintakunnon toteamiseksi. Koestus tehdäänviikoittain ja lisäksi aina seisokin kestettyä ylikolme vuorokautta. Tällöin koestus tehdäänennen turbiinin ylösajoa sen pyöriessä paaksinavulla. Koestuksessa noudatetaan koestusohjet-ta kä7 nro 199/M2.

Koestuksessa venttiilejä liikutetaan yksi kerral-laan painamalla mekaanisesta 20 % liikkeenaikaansaavasta testikahvasta. Venttiilin liikettäseurataan ja kun sulkeutuminen on saavuttanut20 prosentin rajakytkimen pysähtyy venttiili,jolloin se voidaan palauttaa takaisin aukiasen-toon. Jos venttiili sulkeutuu ja aukeaa normaa-listi, on liikekoestus suoritettu hyväksytysti. Josjokin pikasulku- tai läppäventtiileistä on jumiu-tunut, turbiini on pysäytettävä normaalia alas-ajomenettelyä noudattaen.



4.5 Pikasulkuventtiilien ja RB-läppien toiminta-ajanmittaus [6]

Turbiini-generaattoreille tehdään vuosihuoltoaedeltävässä alasajossa turbiinin pikasulkuvent-tiilien ja välitulistuksen sulkuläppien toiminta-ajan mittaus koestusohjeen kä7 nro 255/M1mukaisesti. Mittaus suoritetaan, kun kaikkimuut tyhjäkäynnin aikana tehtävät koestukseton suoritettu ja turbiinille voidaan tehdä pika-sulkukoestus. Tarkoituksena on varmistua, ettäesimerkiksi generaattorin verkosta irtoaminenei aiheuta turbiinin ylikierrossuojan toimintaa,vaan pikasulkuja läppäventtiilien sulkeutumi-nen pystyy rajoittamaan turbiini-generaattorinpyörimisnopeutta tarpeeksi nopeasti.

Koestus suoritetaan käyttämällä apuna 16-ka-navaista oskillograafipiirturia, jonka avulla saa-daan ylös kaikkien pikasulkuja läppäventtiili-en toiminta-ajat samalla kertaa. Oskillografinkytkemisen ja testauksen jälkeen turbiini paine-taan valvomosta pikasulkuun. Jos mittauksettoteavat pikasulkuventtiilien sulkeutuvan täl-löin alle 800 ms ja välitulistinläppien alle 1000ms on koestus suoritettu hyväksyttävästi.

4.6 Pikasulku- ja KOS-venttiilienkunnonvalvonta [7]

Pikasulku- ja KOS-venttiilien kunnonvalvontapitää sisällään kunnossapito-ohjeen Kuin 403/M3 mukaisesti kyseisten venttiilien lisäksimyös RN-venttiilien eli sivulauhdepiirin vent-tiilien ja välitulistimen läppäventtiilien toimin-ta-ajan mittauksen ennen laitoksen alasajoavuosihuoltoon. Tarkoituksena on mitata, pysty-vätkö pikasulkuventtiilit ja RB-läpät sulkeutu-maan kyllin nopeasti estääkseen turbiinin ryn-täämisen esim. yllättävässä kuormanpudotusti-lanteessa. KOS-venttiilien eli turbiinin väliotto-jen sulkuventtiilien ja RN-venttiilien tulee puo-lestaan sulkeutua nopeasti, jottei höyryä tailauhdetta virtaisi linjoista takaisin turbiiniinpäin ja aiheuttaisi turbiinin ryntäämistä taitulvimista. Kaikkien mitattavien venttiileidentulisi sulkeutua alle 1,5 sekunnissa. Jos näin eitapahdu, tulee hitaasti sulkeutuvasta venttiilistätehdä korjaustyötilaus.

LIITE 4Pikasulku- ja KOS-venttiilien sekä RB-läppientoiminta-aika mitataan mittauskäyttöön varatul-la pc:llä, jolle on tehty ohjelma mittauksiavarten. KOS-venttiilien mittaukset tehdäänavattaessa generaattorikatkaisija, jolloin KOS-venttiilit sulkeutuvat koestusta varten tehtyjensimulointien avustuksella. Pikasulkuventtiilienja RB-läppien mittaukset tehdään turbiinin pyö-riessä tyhjäkäynnillä, jolloin valvomosta käsintehdään pikasulku, joka aiheuttaa venttiiliensulkeutumisen.

RN-sulkuventtiilien sulkeutumisajat saadaanantamalla venttiileille sulkeutumiskäsky ja kat-somalla prosessitietokoneelta aika sulkeutumis-käsky stä venttiilien kiinnitietoon.

4.7 Turbiinin ylikierrossuojankoestus öljyllä [8]

Turbiinin ylikierrossuojaa eli ryntösuojaa voi-daan koestaa laitoksen normaalin tehokäynninaikana nostamatta turbiini-generaattorin pyöri-misnopeutta koestusohjeen kä7 nro 197/M1mukaisesti.

Ylikierrossuoja koostuu kahdesta turbiinin ak-selilla olevasta renkaasta, joista kumpi tahansavoi aiheuttaa turbiinin pikasulun riippumattatoisen renkaan toiminnasta. Turbiinin pyörimis-nopeuden noustessa nousee renkaisiin kohdistu-va öljynpaine, mikä siirtää rengasta. Rengastönäisee siirtyessään vipuvartta, joka päästääsuojausjärjestelmän suojaluistin pomppaamaanylös ja näin aiheuttaa suojausjärjestelmän vies-tiöljyn virtauksen vapautumisen ja siten pikasu-lun. Koestuksessa ylikierrossuojan rengasta siir-retään nostamalla öljynpainetta keinotekoisesti.Näinollen koestus vastaa turbiinin ryntäystilan-netta. Pikasulun toteutuminen kuitenkin este-tään sulkemalla suojausöljyjärjestelmän viesti-öljyn virtaustie.

Ylikierrossuojaa koestetaan rengas kerrallaan.Ensin koestetaan vasen rengas oikean renkaanpysyessä normaalisti suojaustoiminnassa. Mi-käli rengas toimii, jolloin sen suojaluisti nouseeylös, siirrytään oikean renkaan testaamisen.Mikäli toinen tai molemmat ylikierrossuojanrenkaista osoittautuvat toimimattomiksi, on rur-


LIITE 4biini pysäytettävä normaalia alasajomenettelyänoudattaen.

Ylikierrossuojan toiminnan koestus tehdäänneljän viikon välein ja aina ennen kierros-tennostokoetta. Koestus tehdään myös ylösajos-sa yli kolmen päivän seisokkien jälkeen javuosihuoltoon valmistavassa alasajossa Yli-kierrossuoja tulee koestaa myös aina turbiininsäätö- ja suojausjärjestelmässä tehdyn korjauk-sen jälkeen ja ennen suunniteltua generaattorinkuorman poislyöntikoetta.

4.8 Turbiinin ylikierrossuojankoestus kierroksia nostamalla[9]

Koestusohjeen kä7 nro 179/M1 mukainen tur-biinin ylikierrossuojan koestus turbiini-gene-raattorin pyörimisnopeutta nostamalla on pe-rusteellisempi, mutta hankalammin toteutettavaja riskialttiimpi tapa koestaa ryntösuoja. Koes-tuksen suorittaminen tehoajon aikana ei luon-nollisestikaan ole mahdollista. Tällainen koes-tus on kuitenkin välttämätöntä turbiinin perus-korjauksen, säätö- ja suojausjärjestelmään teh-dyn muutoksen tai muun rakenteen purkamisensekä turbiinin pitkän, yli 30 vuorokautta kestä-neen seisokin jälkeen, jotta turbiinin turvallinenpysäytys liiallisen pyörimisnopeuden esiintyes-sä voidaan todeta. Lisäksi koestus on tehtävämyös ennen tehonpudotuskoetta tai muuta sel-laista koetta, mistä aiheutuva ryntäämisen vaaraon oleellinen. Ennen ylikierrossuojan koestustaon suoja koestettava öljyllä. Myös pikasulku-venttiilien ja RB-läppien liikekoestus ja valvo-mon pikasulkunappi tulee olla koestettu.

Ennen ylikierroskoetta informoidaan laitoshen-kilökuntaa koestuksesta ja tyhjennetään koes-tettavan turbiinin ympäristö ihmisistä. Näinpyritään välttämään henkilövahingot turbiininrikkoutuessa. Samasta syystä myös koestushen-kilökunta on sijoittuneena turbiinin päätyynkokeen ajaksi. Koestuksessa turbiinin pyörimis-nopeutta nostetaan hitaasti, mutta jatkuvallaliikkeellä kohti suurinta sallittua kierrosnopeut-ta, joka on 3370 l/min. Ylikierrossuojan tuleetoimia pyörimisnopeuden saavuttaessa arvon3330-3360 l/min. Koska on erittäin epätoden-

TURBnNI-GENERAATTOREIDEN KOESTUKSET

näköistä, että ylikierrossuojan kumpikin rengason yhtä herkkä ja laukeaminen tapahtuisi sa-manaikaisesti, on suojan toimiminen vain toi-sen renkaan aikaansaannosta. Lauennut rengaskirjataan ylös ja turbiinin kierrokset palautetaannormaaleiksi, jolloin ylikierrossuoja voidaanvirittää uudelleen. Uudelleenvirityksen jälkeenestetään aiemmin toimineen renkaan toiminta jaannetaan turbiinin rynnätä uudelleen, jolloinsaadaan koestettua myös ylikierrossuojan aiem-min laukeamaton rengas.

Ylikierrossuojan toimiessa tarkastetaan siitäaiheutuneen pikasulun mukaisten toimenpitei-den toteutuminen, kuten pikasulkuja säätö-venttiilien toiminen, samoin kuin välitulistimenläppäventtiilien sekä päähöyryventtiilien ohi-tusten sulku- ja säätöventtiilien sulkeutuminen.Jos ylikierrossuoja ja venttiilit ovat toimineetodotetusti, on koestus suoritettu onnistuneesti.Ylikierrossuojan epäonnistuessa toiminnassaanon turbiinin käyttö kielletty.

4.9 Turbiinin hydraulisensäätöjärjestelmän tarkastus[10]

Turbiinin hydraulinen säätöjärjestelmä koeste-taan aina ajettaessa turbiini-generaattoria alasvuosihuoltoa varten ja sitä uudelleen käynnis-tettäessä vuosihuollon jälkeen koestusohjeenkä7 nro 209/M1 mukaisesti. Koestus suorite-taan nimelliskierroksilla pyörivälle, tyhjäkäy-välle turbiinille. Turbiini-generaattori ei siis olevielä kytkettynä sähköverkkoon.

Hydraulisen säätöjärjestelmän testaus aloite-taan siirtämällä turbiinin säätö kokonaan hyd-raulisen säätäjän perään. Sähköisen säätäjäntoiminnan eliminoinnin jälkeen koestetaan hyd-raulisen säätäjän toimintaa sulkemalla kaksikolmesta päähöyryventtiilien ohituslinjan sää-tö venttiileistä ja kuristamalla turbiinille tulevaahöyryvirtausta kolmannella venttiilillä. Tällöinalkaa turbiinin kierrosluku pudota, jolloin myöshydraulisen nopeudensäätimen tulee toimia jaavata turbiinin säätöventtiilit. Avaamalla ohi-tuslinjan säätö venttiiliä todetaan hydraulisensäätimen toiminta myös toiseen suuntaan. Täl-löin säädin kuristaa turbiiniin menevää höyry-



virtausta sulkemalla turbiinin säätöventtiileitäja palauttaa alkuperäisen turbiinin pyörimisno-peuden, joka turbiinilla oli ennen ohituslinjanventtiilien sulkeutumista. Kokeen tulokset tal-lentuvat piirturille, jolla mitataan turbiinin pyö-rimisnopeutta, säätö-öljyn painetta ja säätöjär-jestelmän pääsäätöservon asentoa. Koe on suo-ritettu hyväksytysti, jos pääsäätöservo avautuuhöyryvirran kuristuksen aikana täysin ja höyry-virran palattua normaaliksi turbiinin pyörimis-nopeus palautuu entiselleen.

4.10 T\irbiinin sähköhydraulisetturbiinisäätäjät [11]

Sähköhydraulisten turbiinisäätäjien tarkastuk-sen, virityksen ja huollon hoitaa laitokseninstrumentointikunnossapito kunnossapito-oh-jeen Kuin nro 299/M2 mukaan. Toimet tehdäänlaitoksen vuosihuollossa. Koska tarkastusohjel-ma on hyvin laaja ei sitä käydä läpi joka vuosikoko laajuudessaan.

Tarkastus pitää sisällään erilaisia sähköisiä mit-tauksia. Mikäli mittausten tuloksissa havaitaanpoikkeavaisuuksia aikaisempien vuosien arvoi-hin, tutkitaan muutoksen syy ja tehdään tarvit-taessa uudelleenviritykset.

4.11 Turbiinin värähtely-mittaukset [12], [13]

Turbiini-generaattoreille tehdään kiinteän vä-rähtely valvonnan lisäksi tarkempia ja laajempiavärähtelymittauksia neljän viikon välein kun-nossapito-ohjeiden KUKO 260 ja KuSs 443mukaisesti. Menettelyllä pyritään havaitsemaanlaitteissa ilmeneviä vikoja jo niiden alkuvai-heessa, ennenkuin viat ehtivät aiheuttaa vaaraalaitteiden käytettävyydelle. Mikäli mittauksissahavaitaan poikkeavia arvoja, voidaan mittauksi-en suoritusväliä tihentää. Ohjelmanmukainenmittaus voidaan jättää kertaalleen suorittamattapainavien syiden niin vaatiessa.

Mittausten suorittamiseen käytetään kannetta-vaa tietokonepohjaista värähtelymittausanaly-saattoria tai poikkeustapauksissa kokonaistaso-mittaria. Mittaustulokset tallentuvat tietoko-neen muistiin. Mittaustulosten tietokannasta

LIITE 4otetaan viikoittain varmuuskopio. Tuloksia ar-vioidaan turbiinien ja generaattoreiden väräh-telyjen muutosten perusteella. Standardien ISO10816-2 (laakerivärähtelyt) ja ISO 7919-2 (ak-selivärähtelyt) asettamia raja-arvoja pidetäänkuitenkin määräävinä jatkotoimenpiteiden tar-peellisuutta arvioitaessa.

Mittausten tuloksista tehdään raportti kolmekertaa vuodessa: ensimmäinen noin kuukaudenpäästä vuosihuollon päättymisestä, toinen käyt-töjakson keskivaiheilla ja kolmas ennen vuosi-huoltoa. Raportit sisältävät yhteenvedon konei-den kunnosta asiaa selventävine liitteineen.

Ylös- ja alasajotilanteissa suoritetaan normaalialaajempia värähtelymittauksia turbiini-gene-raattoreiden kiinteiden värähtelynvalvontalait-teiden avulla. Mittausten analysointi pyritäänraportoimaan mahdollisimman pian, jotta kaik-ki oleellinen tieto koneen kunnosta olisi käytet-tävissä jo seisokin aikana. Raportista tuleeilmetä laakeri- ja akselivärähtelyjen vaihekul-mat, pyörintätaajuuden värähtelykomponentit,pyörintätaajuuteen nähden kaksinkertaisen taa-juuden värähtelykomponentit ja värähtelyjenkokonaistasot ja lisäksi generaattorin teho.Kaikki arvot tulee esittää ajan funktiona.

4.12 Vuosihuollon alas- jaylösajomittaukset [14]

Turbiini-generaattorin vuosihuoltoa edeltävässäalasajossa ja huollon jälkeisessä ylösajossaseurataan turbiinin säätö-öljyn paineita, laakeri-öljyn lämpötiloja ja laakerilämpötiloja koestus-ohjeen kä7 nro 280/M1 mukaisesti. Lukemiakirjataan ylös eri tehotasoilla. Mittaustulostenperusteella voidaan arvioida kohteiden korjaus-tarvetta tai huollon toimenpiteiden onnistumis-ta.

4.13 Turbiinin väliottojen KOS-venttiilien sulkeutumisenkoestus [15]

Koestusohjeen kä7 nro 325 mukaisesti tehdäänturbiinin väliottojen sulkuventtiileille eli KOS-venttiileille toimintakoestus vuosihuollon jäl-keisen ylösajon loppuvaiheessa turbiinin pyöri-


LIITE 4essä nimellispyörimisnopeudellaan. Koestustehdään vapauttamalla vesitoimisten venttiilientoimiveden virtaus, jolloin sulkuventtiilit sul-keutuvat. Sulkeutuminen todetaan paikanpäälläja paikallispaneelilta.

4.14 Generaattorin kaasu-tiiveyden toteaminen [16]

Kunnossapito-ohjeen KuSä nro 402/M2 mu-kaan generaattorin vetyjärjestelmille on tehtävätiiveyskoe laitoksen ylösajossa vuosiseisokistatai muusta sellaisesta seisokista, missä on tehtymuutoksia generaattorin vetyjärjestelmään. Tii-veyskokeen suoritus on esitetty käyttöohjeessakä3nro367/Ml.

Tiiveyskoe suoritetaan täyttämällä generaatto-rin runko ja putkistot typpikaasulla, jonka painenostetaan 4,5 baariin, eli puoli baaria normaaliavedyn painetta korkeammaksi. Seuraavan kah-den tunnin ajan seurataan mahdollisia typpi-vuotoja. Jos merkittäviä vuotoja ei esiinny,lasketaan typen painetta 2,0 baariin ja lisätääntyppeen merkkikaasuksi noin 5-6 prosenttiavetyä, jolloin paine generaattorissa nousee noin2,25 baariin. Paine nostetaan typellä uudelleen4,5 baariin ja seurataan kaasun painetta jälleenkahden tunnin ajan. Jos paine pysyy ja typpi-vuodon määräksi saadaan mittaamalla tai laske-malla alle 1 Nl/min, jatketaan tiiveyskoetta 12tuntia.

4.15 Vedyn hätäpoiston ja SU-pumppujen hätäpysäytyksenkoestus [17]

Koestuksen tarkoituksena on varmistua gene-raattorin vetyjärjestelmän ST vedyn hätäpoistoavarten olevien magneettiventtiilien toiminnastaja tiivistysöljyjärjestelmän vaihtovirta- ja tasa-virtapumpun toiminnan ohjailtavuudesta valvo-mosta käsin. Koestus tehdään vuosihuollonalasajossa koestusohjeen kä7 nro 155/M1 mu-kaisesti.

Magneettiventtiilien koestus tehdään generaat-torin ollessa typetetty tai vaihdettu ilmalle.Valvomosta käsin avataan ensin generaattorin

TURBHNI-GENERAAlTOREIDEN KOESTUKSET

vedynpoistolinjan venttiili ST41S004 ja gene-raattorin paineen laskettua noin kahteen baariin,typensyöttölinjan venttiili ST41S003. Gene-raattorin paineen muutoksia seuraamalla voi-daan varmistua kummankin venttiilin avautu-misesta.

SU-pumppujen pysäytyskoestus tehdään tiivis-tysöljyjärjestelmän pysäytyksen yhteydessä.Vaihtovirralla toimiva SU-järjestelmän pumppupysäytetään valvomosta avaimella, jolloin tasa-virtapumppu käynnistyy. Jos myös tasavirta-pumpun pysäytys onnistuu avaimella, on koes-tus suoritettu onnistuneesti.

4.16 Lähdeluettelo

[1] Turpiinin suojausten koestus SA10. Koes-tusohje Kä7 205. Muutosversio Ml.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,10.11.1994: 1-11.

[2] Loviisa 1 ja 2, turpiinien sähköiset suo-jaukset. Kunnossapito-ohje Kuin 277.Muutosversio M6. Imatrai Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 21.11.1995: 1-6.

[3] Pikasulkuventtiilien SA10S001, -S003,-S005, -S007 tiiveyden tarkastaminen.Koestusohje Kä7 203. Muutosversio Ml.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,9.11.1994: 1-5.

[4] Säätöventtiilien SA10S002, -S004, -S006,-S008 tiiveyden koestus. Koestusohje Kä7201. Muutosversio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 9.11.1994: 1-4.

[5] SA10 turpiinin pikasulkuventtiilien ja RB-läppien 20%:n liikekoestus. KoestusohjeKä7 199. Muutosversio M2. Imatran Voi-ma Oy, Loviisan voimalaitos, 6.10.1995:1-3.

[6] SAlO-pikasulkuventtiilien ja RB-läppientoiminta-ajan mittaus. Koestusohje Kä7255. Muutosversio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 17.3.1993: 1-2.



[7] Loviisa 1 ja 2, pikasulkuja KOS-vent-tiilien kunnonvalvonta. Kunnossapito-ohjeKuin 403. Muutos versio M3. Imatran Voi-ma Oy, Loviisan voimalaitos, 26.9.1995:1-3.

[8] SA10 turpiinin ylikierrossuojan koestus.Koestusohje Kä7 197. Muutosversio Ml.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,30.9.1994: 1-4.

[9] SE 10 turpiinin ylikierrossuojan koestuskierroksia nostamalla. Koestusohje Kä7179. Muutosversio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 15.9.1994: 1-10.

[10] SE10-hydraulisen säätöjärjestelmäntarkastus tyhjäkäynnillä, HSE10S015 = f(SO10Y010). Koestusohje Kä7 209. Muu-tosversio Ml. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 10.11.1994: 1-5.

[11] Loviisa 1 ja 2, sähköhydrauliset turpiini-säätäjät SE10/50C010, -C011. Kunnos-sapito-ohje Kuin 299. Muutosversio M2.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,23.11.1994: 1-26.

[12] Loviisa 1 ja 2, pyörivien koneiden ennak-kohuollon mukaiset värähtely-, iskusysäys-ja laakerilämpötilamittaukset. Kunnossa-pito-ohje KUKO 260. Muutosversio M7.Imatran Voima Oy, Loviisan voimalaitos,22.2.1994: 1-6.

LIITE 4[13] Loviisa 1 ja 2, Turpiinigeneraattoreiden,

pääkiertopumppujen ja säätösauvakoneis-tojen kunnonvalvonta sekä primääripiirinirtokappalevalvonta Loviisan voimalaitok-sella. Kunnossapito-ohje KuSs 443. Muu-tosversio M2. Imatran Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 19.4.1996: 1-6.

[14] SA10 alas- ja ylösajomittauksien vuosi-koestus eri tehotasoilla. Koestusohje Kä7280. Muutosversio Ml. Imatran Voima Oy,Loviisan voimalaitos, 11.10.1995: 1-2.

[15] Turpiinin (SA10) väliottojen takaiskujensulkeutumisen koestus. Koestusohje Kä7325. Imatran Voima Oy, Loviisan voima-laitos, 1.3.1993: 1-3.

[16] ST-, SU-vetyä sisältävien järjestelmäosienvuotojen paikantaminen. LO2 käyttöohjeKä3 367. Imatrai Voima Oy, Loviisanvoimalaitos, 2.5.1996: 1-5.

[17] Vedyn hätäpoiston ja SU-pumppujen hätä-pysäytyksen koestus SP 10. KoestusohjeKä7 155. Muutosversio Ml. Imatran Voi-ma Oy, Loviisan voimalaitos, 8.9.1994:1-3.


LOVHSAN TURBNNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖT LIITE 5VUOSILTA 1978-1996

Sisällysluettelo

5.1 Käyttöhäiriöiden tarkastelulaajuus 3

5.2 Loviisa 1 35.2.1 SP50 generaattorin merivesivuoto 11.1.1978 35.2.2 TG2:n magnetointijärjestelmän häiriö 9.8.1978 35.2.3 Jänniteheilahduksen aiheuttama turbiinin pikasulku 24.8.1978 35.2.4 Varamagnetoinnin jäähdytyksen puuttuminen 29.11.1978 35.2.5 SP10 generaattorin staattorin jäähdytyksen estyminen 16.12.1978 45.2.6 SP10 generaattorin vety vuoto 7.4.1979 45.2.7 TGl:n alasajo aksiaalisiirtymän kasvun johdosta 11.6.1979 45.2.8 Säätäjähäiriö SA50 turbiinilla 3.1.1980 45.2.9 TG2:n laakerin öljyvuoto 11.2.1980 45.2.10 SA10 höyryturbiinin paineasetuksen vahinko-ohjaus 23.2.1980 55.2.11 SP10 generaattorin roottorimaasulku 19.12.1980 55.2.12 SP50 generaattorin laukeaminen alimagnetoinnista 22.12.1980 55.2.13 SA50 turbiinin 9. laakerin korjaus 18-20.9.1981 55.2.14 SA50:n säätöventtiilien virhetoiminta ylösajossa 1.1.1982 55.2.15 SA10 turbiinin säätöpään öljyvuoto 8.6.1982 55.2.16 Generaattorin SP10 irtoaminen verkosta verkkohäiriön johdosta 24.8.1982 65.2.17 SP50 generaattorin roottorin maasulku 30.11.1982 65.2.18 SA10 höyryturbiinin paineasetuksen vahinko-ohjaus 28.12.1983 65.2.19 Säätöhäiriö SA50 turbiinilla 18.1.1985 75.2.20 SR50 tyristorimagnetointilaitteen vesivuoto 29.5.1987 75.2.21 Turbiini-generaattori l:n pika- ja säätöventtiilin vuotolinjan höyryvuoto 5.3.1989 75.2.22 Turbiini-generaattori l:n 2. ja 3. välioton vesityslinjan vuoto 14.10.1989 75.2.23 Turbiini-generaattori l:n endoskooppiyhteen vuodon korjaus 8.6.1990 85.2.24 SA10 turbiinin pikasulku päämuuntajan suojauksesta 25.7.1991 85.2.25 SA50 turbiinin pikasulku säätäjähäiriöstä 19.12.1991 85.2.26 SA10 turbiinin tehonpudotus säätäjähäiriössä 21.10.1992 85.2.27 SA50 turbiinin tehonpudotus säätäjähäiriössä 24.4.1993 95.2.28 SA10 turbiinin joutuminen takateholle ja pikasulku säätäjähäiriössä 5.5.1993 95.2.29 SA50 turbiinin säätäjähäiriö ja siitä seurannut turbiinin pikasulku 11.5.1993 95.2.30 SA50 turbiinin tehonpudotus tehonsäätöjärjestelmän häiriön seurauksena 14.5.1993 95.2.31 SA10 turbiinin pikasulku generaattorin roottorin maasulusta 26.11.1993 95.2.32 Alkumagnetointivastuksen ylikuumeneminen TG2 käynnistyksessä 30.5.1994 105.2.33 SP50 generaattorin magnetoinnin poiskytkeminen 2.6.1994 105.2.34 SA50 turbiinin tehonalennus tehonsäätäjän korjauksen yhteydessä 2.8.1994 115.2.35 TGl:n tehonpudotus korkeapaineturbiinin kuoren lämpötilan laskun johdosta

18.10.1994 115.2.36 SA50 turbiinin pikasulku säätäjähäiriön johdosta 26.1.1995 115.2.37 SA-50 turbiinin pikasulku säätäjähäiriön seurauksena 22.9.1996 115.2.38 SA50 turbiinin tehonlasku säätäjähäiriön seurauksena 13.10.1996 12


LIITE 5 LOVHSAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖT

VUOSILTA 1978-19965.3 Loviisa 2 12

5.3.1 TG3:n hiiliharjakoneiston palo 9.6.1981 125.3.2 Turbiini-generaattoreiden pikasulku 30.12.1982 135.3.3 SP50 generaattorin irtoaminen verkosta 17.8.1983 135.3.4 SP50 generaattorin irtoaminen verkosta 14.5.1984 135.3.5 SP50 hiiliharjakoneiston maasulku 8.1.1985 145.3.6 Generaattorin SPIO alasajo vetyvuodon johdosta 9.8.1987 145.3.7 SP50 generaattorin irtoaminen verkosta 10.8.1987 145.3.8 Generaattorin SP50 irtoaminen verkosta 25.6.1988 155.3.9 Generaattorin SP50 magnetointijärjestelmän toimintahäiriö 28.6.1988 155.3.10 SA50 turbiinin alasajo höyry vuodon johdosta 3.7.1988 155.3.11 SP50 generaattorin irtoaminen verkosta 3.4.1989 165.3.12 Turbiinin SA50 pikasulku 9.3.1990 165.3.13 SPIO generaattorin irtoaminen verkosta alimagnetoinnin laukaisusta 3.8.1990 165.3.14 SPIO generaattorin irtoaminen verkosta magnetoinnin suojauksesta 5.7.1991 175.3.15 SA10 turbiinin pikasulku säätö-öljyn alhaisesta paineesta 8.3.1992 175.3.16 SA10 turbiinin säätäjähäinö ja sitä seurannut turbiinin pikasulku 20.10.1994 175.3.17 SPIO generaattorin jännitteen automaattisäädön poiskytkentä 19.12.1994 185.3.18 Vetypalo SPIO generaattorin nesteilmaisimilla 11.1.1996 185.3.19 RA15 höyrylinjan laippavuoto 15.10.1996 19


LOVHSAN TURBHNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖT LIITE 5VUOSILTA 1978-1996

5.1 KäyttÖhäiHÖiden Paisuntasäiliön pinnankorkeuden mittauksen ei

tarkastelulaajUUS ° l i s i P i t äny ! a n t a a suqjaussignaalia, koska säili-össä oli käyttöhenkilöiden ilmoituksen mukaan

Loviisan turbiini-generaattoreiden käynnin ai- vettä. Suojaus toimii vain silloin, kun sekäkaisten häiriöiden kartoittamiseksi on käyty pinnankorkeusmittaukselta että painemittauk-läpi kaikki Loviisan turbiini-generaattoreihin seita saadaan suojaussignaali. Epäiltiinkin, ettäliittyvät häiriökertomukset ja erikoisraportit ja järjestelmässä olleet ilmakuplat olisivat aiheut-kirjoitettu niistä häiriökohtaiset lyhennelmät. taneet pinnankorkeusmittauksen virhetoimin-

nan. Jäähdytysjärjestelmän ilmauksen jälkeenTapahtumasta kertovan häiriökertomuksen tun- generaattori saatiin takaisin verkkoon,nus on merkitty tapahtuman otsikon jälkeen.Mikäli tapahtumasta kertova raportti on muu 5.2.3 Jänniteheilahduksen aiheuttamakuin häiriökertomus, se on mainittu. Huomatta- turbiinin pikasulku 24.8.1978vien tapahtumien raporttitunnus on lihavoitu. 29/78

Valtakunnanverkossa olleen jänniteheilahduk-5 .2 Lovi i sa 1 s e n johdosta laitoksen 0,4 kV:n kiskojen jännit-

teet laskivat alle 80 % normaalista jännitteestä.5.2.1 SP50 generaattorin merivesivuoto Tällöin kytkeytyi suuri määrä pumppuja pois

11.1.1978 päältä. Poiskytkeytyneiden pumppujen joukos-2/78 sa oli myös käynnissä ollut voiteluöljypumppu

Iltapäivällä kello 13.00 havaittiin merivesivuo- SC12D01.to generaattorin SP50 vetyjäähdyttimissä. Tur-biini-generaattori ajettiin nopeasti alas, jonka SC12D01:n kytkeytyessä pois käytöstä olisijälkeen aloitettiin vianetsintä. Vuotokohteeksi toisen voiteluöljypumpun SCllD01:n pitänytosoittautui turbiinin puolelta katsoen toinen käynnistyä, mutta alijännite esti sen. SC12D01jäähdytinyksikkö. Vuoto oli generaattorin sisäl- oli pysähdyksissä noin 20 sekuntia, minkälä olevassa putkessa, joka voitiin ulkopuolelta aikana pinta yläöljysäiliöillä SC21/22B01 laskilaipoittaa ja aloittaa ylösajo. niin paljon, että turbiinin säätö- ja suojausöljy-

järjestelmän SE imuputki hörppäsi tyhjää. TästäVettä oli vuotanut generaattoriin ennen laipoit- aiheutui TGl:n pikasulku.tamista arviota 5-10 litraa. Generaattorin kui-vaamiseksi mahdollisimman nopeasti kostunut Tapahtuma herätti monia kysymyksiä pumppu-vedynkuivaimen silikageeli vaihdettiin uuteen jen sähkönsyötöistä, suojauksista ja suojaustenennen koneiston ylösajoa. Myöhemmin otettu aikaviiveistä. Esiin nousi myös kysymys, riit-vetynäyte osoitti vedyn erittäin kuivaksi, vesi- tääkö yläöljysäiliöiden öljy turvaamaan turbii-pitoisuus oli vain 0,7 g/Nm3. ni-generaattorin laakerien voiteluöljynsyötön

tapauksessa, jossa voiteluöljypumput ovat käyt-5.2.2 TG2:n magnetointijärjestelmän tökunnottomassa tilassa ja turbiinille on tehty

häiriö 9.8.1978 pikasulku tyhjönmurrolla.26/78

Magnetoinnin jäähdytysjärjestelmässä SR ollut 5.2.4 Varamagnetoinnin jäähdytyksenilma aiheutti generaattorin laukeamisen irti puuttuminen 29.11.1978verkosta. Ilma oli aiheuttanut jäähdytyspiirissä 37/78voimakkaita paineenvaihteluita. Painetta mit- Varamagnetointikonetta oltiin koekäytetty usei-taava mittaus SR50P01 ja paisuntasäiliön pinta tunteja, kun huomattiin sen moottorin savua-nankorkeuden mittaus SR50L01 aiheuttivat van. Kone pysäytettiin välittömästi ja sen tar-magnetoinnin suojauksen toimimisen ja kenttä- kastus aloitettiin. Tarkastuksessa havaittiin, ettäkatkaisijan avautumisen, mistä aiheutui edel- sähkömoottorin jäähdytysveden moottoroituleen generaattorikatkaisijan avautuminen. poistoventtiili oli kiinni. Venttiili oli avattu


LIITE 5 LOVHSAN TURBENI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

LOl:n valvomosta, mutta valvomossa olevaventtiilin asennonnäyttö näytti venttiilin asen-non väärinpäin. Näinollen kun valvomossa luul-tiin venttiilin avautuvan se todellisuudessa sul-keutui.

5.2.5 SP10 generaattorin staattorinjäähdytyksen estyminen 16.12.1978

39/78Valvomoon saatiin hälytys SP 10 generaattorinjäähdytys vedyn paineen noususta. Vähän myö-hemmin huomattiin, että lämpötila generaatto-rissa oli rajussa nousussa. Turbiini-generaatto-rin alasajo aloitettiin ja tehojen laskettua gene-raattori irrotettiin verkosta.

Vianetsinnän tuloksena huomattiin, että kaksimerivesipiirin VC säätö venttiiliä oli virheelli-sesti sulkeutunut estäen generaattorin staattorinjäähdytysjärjestelmän SS merivesijäähdytteis-ten lämmönsiirrinten toiminnan. Säätöventtiili-en sulkeutumiseen syyksi paljastui säätöjärjes-telmässä tehty sulakkeen vaihto, jonka aikanasäätäjä kytkeytyi pois päältä sulkien venttiilit.Järjestelmää muutettiin siten, että säätäjän pois-kytkeytyessä aukenevat säätöventtiilit ko-konaan.

5.2.6 SP10 generaattorin vetyvuoto7.4.1979

7/79Generaattorissa havaittiin äkillinen, hyvin voi-makas vetyvuoto, joka johti turbiini-generaat-torin alasajoon. Vuoto johtui staattorin jäähdy-tysvesiputken läpivientieristimen tiivisteen pet-tämisestä. Tiivisteen pettäminen johtui vesiput-kistojen virheellisestä asentamisesta. Putkistoaiheutti vääntöä läpivientieristimeen, jollointiivisteet puristuivat toiselta laidalta kokoon jalöystyivät toiselta laidalta. Eristimeen ja siihenliittyvään putkistoon tehtiin muutoksia, joillavika saatiin korjattua. Painekokeen jälkeenylösajo voitiin aloittaa.

5.2.7 TGl:n alasajo aksiaalisiirtymänkasvun johdosta 11.6.1979

8/79Turbiini-generaattorin absoluuttista venymästäsaatiin valvomoon hälytys. Ohjaaja havaitsivenymää osoittavalta piirturilta, että generaat-

torin suuntainen venymä oli lähtenyt tasaiseenkasvuun. Venymä ylitti suojausrajan, muttapikasulkua ei tapahtunut automaattisesti. Niin-pä vuoropäällikkö päätti ajaa turbiini-generaat-torin alas.

Koneiston laakerien värähtelytasoissa ja lämpö-tiloissa ei oltu havaittu mitään poikkeavaa.Epäilykset kohdistuivatkin venymämittaukseen.Tutkinnan tuloksena havaittiin, että venymääosoittava piirturi oli rikkoutunut. Pikasulkusig-naalien koestuksen ja mittauksen tilapäisenkorjaamisen jälkeen aloitettiin turbiini-gene-raattorin ylösajo.

5.2.8 Säätäjähäiriö SA50 turbiinilla3.1.1980

1/80Turbiinisäätäjään tullut säätäjähäiriö aiheuttiturbiinin tehon askelmaisen alenemisen ja äkil-lisen tehonhyppäyksen takaisin alkuperäiselle235 MW:n teholle. Turbiinin säätö siirrettiinsähköhydrauliselta säätäjältä hydraulisen säätä-jän perään. Tämän jälkeen turbiinin teho pysyistabiilina, eikä mitään epänormaalia toimintaahavaittu.

Säätäjähäiriön syyn selvittämiseksi aloitettiinlaaja tarkastus. Tarkastuksessa löydettiin turbii-nin kierroslukumittauspiiristä viallisia johtolii-toksia, jotka aiheuttivat kummankin mittakana-van häiriötilan. Liitoksia korjattiin ja joitakinkaapeleita vaihdettiin, jonka jälkeen todettiinsäätöjärjestelmä toimivaksi. Vaihto hydraulisel-ta säätäjältä sähköhydrauliselle säätäjälle sujuiilman ongelmia.

5.2.9 TG2:n laakerin öljyvuoto 11.2.19806/80

Turbiini-generaattori 2:n laakerissa numero 2havaittiin öljyvuoto. Öljyä suihkusi sumunapitkin turbiinin akselia. Vuodon syy selvisiseuraavalla viikolla; pääöljysäiliön SC50B01kansi oli auki. Tällöin puhallin SC50D01 eipystynyt pitämään säiliössä alipainetta, jolloinlaakereilta poistuvan öljyn virtaus pieneni. Li-säksi öljysäiliöstä imettävän ilman lauhdutti-mesta öljyä poistavan putkilinjan venttiili olikiinni. Puhaltimeen meni öljyistä ilmaa, mikäedelleen laski sen tehoa.


LOVHSAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

LIITE 5

5.2.10 S A10 höyryturbiinin paineasetuksenvahinko-ohjaus 23.2.1980

9/80Laitos kävi 100 % teholla reaktorin ollessapainesäädöllä ja turbiinin rajapainesäädöllä, kunhuomattiin, että yhden höyrystimen pinnankor-keus ja TGl:n teho laskivat Tehonlaskun syynselvitys aloitettiin välittömästi, jolloin turbiini-teknikko huomasi, että paineen asetusarvo oli48 baaria 44 baarin sijasta. Paineen asetus-arvopalautettiin oikeaksi ja turbiini-generaattorinteho palautui ennalleen.

Asetusarvon muutos johtui säätäjän vahinko-ohjauksesta, mikä aiheutui turbinistin tunti-ilmoituksen täyttämisestä laitossäätäjäpulpetinpäällä. Pulpettia ei olisi saanut käyttää kirjoi-tusalustana. Asetusarvonappuloissa on myössuojat, joita tulisi pitää nappuloiden päällä, kunniitä ei käytetä.

5.2.11 SP10 generaattorin roottorimaasulku19.12.1980

19/80Vuoden -80 revision jälkeen 19.12.1980 otetta-essa generaattoria uudelleen käyttöön havaittiinsiinä maasulku. Generaattorin tehoa nostettaes-sa saatiin noin 100 MW:n teholla ensimmäinenmaasulkuhälytys. Kone oli tähän mennessäkäynyt noin yhden vuorokauden ajan. Maasul-kuhälytykset poistuivat puhdistettaessa hiilihar-jakoneisto ja muuttamalla suojareleen asettelua.

21.12. tapahtui turbiinilla pikasulku, jonka jäl-keen tehdyssä ylösajossa alkoi maasulku hälyt-tää uudelleen heti generaattorin verkkoontah-distamisen jälkeen. Hälytys kuitenkin kuittautuipois. Generaattorin tehon kasvaessa yli 180MW:n hälytti maasulkurele jälleen, eikä häly-tystä tämän jälkeen enää kyetty poistamaan.

24.12. generaattori pysäytettiin tarkempia mit-taustutkimuksia varten. Raportin tekohetkellänäytti siltä, että vian selvittäminen ja korjaami-nen vaatisi generaattorin purkamisen.

5.2.12 SP50 generaattorin laukeaminenalimagnetoinnista 22.12.1980

18/80SP50 generaattori laukesi irti verkosta senalimagnetointisuojan toimiessa. Turbiini jatkoipyörimistään tyhjäkäynnillä. Heti käynniste-tyissä tutkimuksissa selvisi, että generaattoriaoli alimagnetoitu, mikä johtui magnetoinninsäätimestä ilmenneestä värähtelystä minimi-magnetoinnilla. Epästabiilisuus voitiin poistaasäätämällä säädintä, jonka jälkeen voitiin lai-toksen tehoajoa jatkaa.

5.2.13 SA50 turbiinin 9. laakerin korjaus18-20.9.1981

10/81SA50 turbiinin generaattorin hiiliharjakoneis-ton päässä olevan 9. laakerin värähtelytasotolivat nousseet yli hälytysrajan ja laakeristakuului selvä ääni. Turbiini-generaattori päätet-tiin ajaa alas laakerin korjaamista varten. Ko-neen pysähdyttyä avattiin laakeri. Laakerinvälysten säädön ja laakerille tulevan voiteluöl-jyn sihdin puhdistuksen jälkeen turbiini-gene-raattorin ylösajo aloitettiin.

5.2.14 SA50:n säätöventtiilien virhetoimintaylösajossa 1.1.1982

1/82SA-50 turbiinin yhden säätöventtiilin karan-pään ja istukan väliin oli jäänyt mutteri, jokaaiheutti säätöventtiilin läpivuodon, josta seurasiturbiinin pikasulku. Läpivuoto havaittiin turbii-nia lämmitettäessä RA-ohjelmalla. Vuoto aihe-utti turbiinin kierrosten nousun ja pikasulunkorkeapaineosan paineen ylittäessä 4,5 baaria.Vuodon seurauksena kaksi säätöventtiiliä puret-tiin ja niistä toisesta löydettiin mutteri, jokapoistettiin.

5.2.15 SA10 turbiinin säätöpään öljyvuoto8.6.1982

5/82SA10 turbiinin säätöpäässä havaittiin öljysu-mua. Samalla huomattiin, että pääöljysäiliönalipaine oli kadonnut. Lähempi tutkiskelu pal-


LIITE 5 LOVHSAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

jasti, että säätöpään servon juuresta tuprusi Generaattorin eristystila huononi jatkuvasti, jo-hienojakoista öljysumua ja myös korkeapaine- ten ohjaajat päättivät ajaa turbiini-generaattorinpesän viimeisellä laakerilla havaittiin öljyvuoto. alas. Turbiini-generaattorin käydessä tyhjäkäyn-Koska pääöljysäiliön alipainetta ei saatu palau- nillä voitiin hiiliharjojen navoista mitata mah-tettua ja öljyjärjestelmässä näytti olevan ylipai- dollisen maasulun paikka. Mittaukset osoittivat,netta, joka voitiin havaita öljyvuotoina, päädyt- ettei maasulku ollut generaattorissa, vaan jokotiin siihen, että säätöpäässä saattaisi olla kor- hiiliharjoissa tai magnetointivirran syötössä,keapaineinen öljyvuoto. Suuresta palovaarasta Kun generaattori saatiin paaksikierroksille, nos-ja tilanteen epäselvyydestä johtuen päätettiin tettiin hiiliharjat ylös. Maasulun yhä jatkuessakone ajaa mahdollisimman nopeasti alas. voitiin päätellä, että vika oli magnetointivirran

syötössä. Mittaukset osoittivat, että maasulkuSäätöpään öljyvuotoa etsittäessä huomattiin, oli eräässä magnetointihuoneen kaapissa. Sa-että SC10D13:sta menevän putkilinjan liitos maila havaittiin, että generaattorin staattorinvuosi. Liitoksen tiivistyksen korjaamisen jäi- jäähdytysvesilinjasta vuosi vettä magnetointi-keen palasi pääöljysäiliöön alipaine ja öljy vuo- huoneeseen. Kaappien kuivauksen jälkeen aloi-dot loppuivat, jolloin turbiini-generaattorin te- tettiin onnistunut ylösajo.honnosto voitiin aloittaa.

5.2.16 Generaattorin SP10 irtoaminenverkosta verkkohäiriön johdosta24.8.1982

6/82Verkkojohtoon iskenyt salama aiheutti verkossavaihe-vaihe -oikosulun ja maasulun, mistä ai-heutui verkon vinokuormitus. Loviisan gene-raattoreiden vinokuormareleet havahtuivat. Re-leissä on 10 sekunnin viive, ennen kuin neirrottavat suojaamansa generaattorin verkosta.SP10 generaattorin vinokuormareleen aikaviiveoli kuitenkin vain luokkaa 0-4 sekuntia, eikäverkkohäiriö ollut poistunut tässä ajassa. Niinpäsuoja laukaisi generaattorin virheellisesti irtiverkosta. Koska mitään varsinaista syytä suoja-ukselle ei ollut, tahdistettiin generaattori mah-dollisimman pian takaisin verkkoon.

5.2.17 SP50 generaattorin roottorinmaasulku 30.11.1982

7/8230.11.1982 saatiin prosessitietokoneelle hälytysSP50 generaattorin roottorin maasulusta. Gene-raattorin hiiliharjat, magnetointihuone, tyristo-rimagnetoinnin jäähdytysveden laatu ja gene-raattorin rungon tiiveys tarkastettiin välittömäs-ti löytämättä mitään epänormaalia. Vian etsin-tää jatkettiin koestamalla releiden toiminta,mutta releet todettiin kunnollisiksi. Myös hiili-harjojen puhdistusta paineilmalla kokeiltiin,mutta edelleen ilman tulosta.

5.2.18 S A10 höyryturbiinin paineasetuksenvahinko-ohjaus 28.12.1983

16/83LOl:tä ajettiin 100 prosentin teholla, kun huo-mattiin turbiinin SA10 tehon laskevan nopeasti.Turbiinin ohitusventtiilit RC52S03 ja RC51S03avautuivat ja korkeapaine-esilämmitin RD10meni pikaohitukseen. Samalla havaittiin tuore-höyryputkiston paineen nousu. Noin kello 23.15toimi välitulistimen RB10U301 2. vaiheen suo-jaus ja vähän tämän jälkeen siirtyi turbiiniSA10 kierroslukusäädölle sen tuottaman tehonollessa 40 MW.

Noin kymmenen minuutin kuluttua tapahtumanalkamisesta huomattiin, että tehtäessä vuoron-vaihtomerkintöjä turbiinimiehen päiväkirjaanoli kirjan kulma osunut paineasetuksen ohjaus-painikkeeseen muuttaen asetuksen 44 baarista50 baariin, jolloin rajapainesäätäjä ajoi turbii-nin alas aina kierroslukusäädölle asti. Havain-non jälkeen saatiin prosessi nopeasti stabi-loiduksi ja tehonnosto aloitettiin. Laitos kävijälleen normaaliteholla kello 00.45.

Tapahtuman kulkua analysoitaessa huomattiin,että laitos käyttäytyi normaalisti paineasetuksennoston seurauksena. Turbinistille korostettiin,että ilman vapautusta toimivien ohjauspainik-keiden päällä tulisi pitää suojuksia, eikä päivä-kirjaa tulisi täyttää ohjauspulpetilla.


LOVHSAN TURBHNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

LIITE 5

5.2.19 Säätöhäiriö SA50 turbiinilla18.1.1985

3/85LOl:tä ajettiin 84 prosentin reaktoriteholla, kunturbiinin SA50 säätö-servo yhtäkkisesti sulkeu-tui. Samalla menivät kiinni myös välitulistimenpikasulkuläpät ja väliottojen takaiskut ja SP50generaattorin teho tippui nollille. Valvomoonsaatiin tulostus säätäjähäiriöstä.

Turbiinin säätö kytkeytyi saman tien sähköhyd-raulisen kierrosluvunsäädön perään, jolloin ge-neraattorin teho alkoi kasvaa, ollen lopulta noin80 MW. Reaktorin tehonrajoituksen ja välitulis-tuksen ohituksen jälkeen siirrettiin turbiininsäätö hydraulisen säätäjän perään ja aloitettiintehonnosto. Turbiinin säätöjärjestelmän vikaa eiheti löydetty, mutta etsintöjä jatkettiin.

5.2.20 SR50 tyristorimagnetointilaitteenvesivuoto 29.5.1987

3/87Perusmagnetointisillan SR50 tyristorien jääh-dytysjärjestelmässä havaittiin vesivuoto 30.5.1987. Vuodon aiheutti järjestelmässä olleenkumiletkun murtuma liittimen juuresta. Vuota-van letkun vaihtamiseksi generaattorin magne-tointi yritettiin vaihtaa varamagnetointikoneenperään, mutta se ei kytkeytynyt päälle katkaisi-jan toimimattomuuden johdosta. Samalla todet-tiin varamagnetointikoneen jännitteen huojuvanvoimakkaasti nollan ja täyden näyttämän välil-lä Vian etsintä päätettiin siirtää seuraavaanaamuun, jotta laitteiston asiantuntija saataisiinpaikalle. Jäähdytysjärjestelmän vuotokohtaanjärjestettiin keräysastia ja jännitteelliset osatsuojattiin pleksillä astioiden turvallista vaihtoavarten.

Seuraavana päivänä varamagnetointijärjestelmätutkittiin ja todettiin jännitteen heilahtelunsyyksi mittauspiirin sulakkeiden huonot kon-taktit. Järjestelmän katkaisijan toimimattomuu-den syyksi paljastui sen pääakselin jumiutumi-nen. Autettaessa ulkopuolisesti katkaisijaa sesaatiin kiinni, mutta samalla laukesi generaatto-ri irti verkosta alimagnetoinnin tähden. Vara-magnetointikoneen katkaisijan sulkeminen siir-si tyristorimagnetoinnin pois päältä, mikä ei

käynyt ilmi sähkökunnossapidon kaavioista,mutta luki kyllä järjestelmän käyttöohjeessa.

Katkaisijan kunnostuksen ja uuden vesiletkunvaihdon jälkeen valmisteltiin turbiini-generaat-torin ylösajoa. Tällöin todettiin US50 paineil-majärjestelmässä vuoto, joka aiheutti hälytyk-sen alhaisesta paineesta. Painevuodon todettiinolevan SP50:n keskimmäisessä generaattorikat-kaisijassa, johon vaihdetun ulospuhallusventtii-lin jälkeen vuoto suurinpiirtein loppui. Katkai-sija toiminta koestettiin ja ylösajoa jatkettiinnormaalisti.

5.2.21 Turbiini-generaattori l:n pika- jasäätö venttiilin vuotolinjan höyry-vuoto 5.3.1989

1/89LOlrllä havaittiin klo 10.54 höyryvuoto SA10turbiinin pikasulkuja säätöventtiilin vuotohöy-rylinjassa RQ22. Linjasta vuotanut höyry nousiylös turbiinin päähoitotasolle mennen turbiininsäätöpään huuvaan, josta se sulatti kaksiUJ17:sta sprinklausjärjestelmän palonilmaisu-ampullia. Sprinklausjärjestelmän havahtuminensulki säätö-öljyn paloventtiilin SE10S07, jol-loin turbiini meni pikasulkuun. TurbiinilleSA50 tehtiin pikasulku manuaalisesti ennenhöyryn vuotokohdan paikantamista.

Turbiini SA10:nen pikasulku ei sujunut häiri-öittä, sillä toisen välitulistimen pikasulkuläppä-venttiilin RB11S02 sulkeutuminen kesti läheskaksi minuuttia. Vuotohöyryputken korjauksenjälkeen tehtiin turbiinille uusi pikasulku senpyöriessä 2100 l/min. Näin voitiin todeta läpäntoimivuus, joka osoittautui hyväksi. Ylösajojatkui normaaliin tapaan. SA50 oli ajettu ylös joaiemmin heti höyryn vuotokohdan selvittyä.

5.2.22 Turbiini-generaattori l:n 2. ja 3.välioton vesityslinjan vuoto14.10.1989

4/89LOl:tä ajettiin 100 prosentin teholla, kun huo-mattiin turbiini-generaattori yhden puolellahöyryvuoto. Vikaa lähdettiin paikantamaan tur-biinihalliin, jolloin huomattiin, että korkeapai-neturbiinin välioton 3 KOS-venttiilin SA10S12


LIITE 5 LOVIISAN TURBHNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

eristeiden alta tulee vettä ja höyryä. Turbiinintehonlasku aloitettiin ja konekunnossapitoapyydettiin tulemaan turbiinihalliin. Kunnossa-pito löysi vuotavan kohdan sulkuventtiilin ala-puolelta turbiinin vesitysputken kartiosta. Viankorjaamiseksi generaattori irrotettiin verkosta.Vähän ajan kuluttua saatiin prosessitietokoneel-le ilmoitus turbiiniin säädön häiriöistä ja turbii-nin kierroslukumittaus huojui.

Putkivian korjauksen jälkeen turbiinin ylösajoaloitettiin. Turbiinin kierrosnopeutta yritettiinnostaa kolmeen otteeseen siinä onnistumatta,jolloin tultiin siihen tulokseen, että turbiinisää-täjässä on oltava vikaa. Vian korjauksen jälkeenkierrosten nosto jatkui säätöjärjestelmän viko-jen säestämänä ja viimein noin 15 tunninkuluttua ylösajon aloittamisesta saavutettiin yk-sikön normaali teho.

5.2.23 Turbiini-generaattori l:nendoskooppiyhteen vuodon korjaus8.6.1990

2/90L01:n tehonnostossa oli juuri menossa kuudentunnin mittainen 90 prosentin teholla tapahtuvastabilointiaika, kun korkeapaineturbiinin S AIOendoskooppiyhteessä yksi huomattiin vuoto.Endoskooppiyhteen laipan välistä vuoti höyryä,eikä laipan kiristyksestä ollut apua, joten turbii-ni-generaattori päätettiin ajaa alas. Turbiininpysähdyttyä vuodon korjausta aloittaessa huo-mattiin, ettei laipan vanhasta tiivisteestä ollutmitään jäljellä. Tiiviste uusittiin ja turbiini-generaattorin ylösajo aloitettiin.

5.2.24 S A10 turbiinin pikasulkupäämuuntajan suojauksesta25.7.1991

3/91Täyden tehon ajossa päämuuntajalta tullut suo-jaus aiheutti SA10 turbiinin pikasulun ja pää-muuntajan 10AT01 verkosta irtoamisen sekäomakäytön syötönvaihdon muuntajalta BT01muuntajalle BT03. Suojaussignaali oli virheel-linen: sähköasentajat olivat aiheuttaneet signaa-lin mittauksillaan päämuuntajan jäähdytyspu-haltimen korjauksen yhteydessä. Kun sähkö-kunnossapito oli selvittänyt signaalin virheelli-

syyden päämuuntaja ja omakäyttömuuntajaBT01 otettiin uudelleen käyttöön. Tämän jäl-keen turbiini-generaattorin tehonnosto aloitet-tiin normaaliin tapaan. Turbiini oli irti verkostatunnin ja 13 minuuttia.

5.2.25 SA50 turbiinin pikasulkusäätäjähäiriöstä 19.12.1991

7/91Laitosta ylösajettaessa turbiini-generaattori yksioli kytketty verkkoon kello 20.57 ja turbiini-generaattori kaksi kello 22.09. Turbiinit kytket-tiin tehonjakolaitteiston perään, jolloin TG2:nkytkentähetkellä säätäjähäiriö sulki säätö vent-tiilien toimiöljyn säätöservcn Turbiini menipikasulkuun takatehosta.

Säätäjähäiriöt kuittautuivat, joten tapahtumanaiheuttanut häiriö oli poistunut. Turbiini päätet-tiin käynnistää välittömästi. Turbiini tahdistet-tiin verkkoon klo 0.08. Tehonnosto sekä kyt-kentä tehonjakolaitteistoon onnistui nyt ilmanongelmia.

Tapahtuman syynä oli turbiinisäätäjän virheelli-nen toiminta. Virhetoiminnan syytä ei jälkikä-teen saatu selville, koska vika poistui turbiininpikasulun yhteydessä. Säätäjä toimi uudessaylösajossa moitteettomasti.

5.2.26 S A10 turbiinin tehonpudotus säätäjä-häiriössä 21.10.1992

6/92LOI oli 100 prosentin tehoajossa, kun prosessi-tietokoneelle tuli hälytys turbiinin säätäjähäi-riöstä. Heti hälytyksen jälkeen alkoi tulla myösmuita hälytyksiä, joista voitiin päätellä säätäjäntodella toimivan vääriä Turbiinin teho laskiaskelmaisesti. Tämä on voitu päätellä pienelläviivästyksellä saaduista hälytyksistä: säätöser-von kiinnitieto tuli alle kaksi sekuntia ja gene-raattoreiden takatehohälytykset 3,5 sekuntiasäätäjähäiriön alun jälkeen.

Instrumenttikunnossapito tarkasti viallisesti toi-mineen avaussäätäjän liitokset, mutta huonojaliitoksia ei löytynyt. Häiriöön ei löydetty mi-tään muutakaan syytä, vaan kaikki säätöjärjes-telmän komponentit toimivat häiriön jälkeen



LnTE5

moitteettomasti. Avaussäätäjälle laitettiin piir-turi, jotta häiriön uusiutuessa syy selviäisi.

5.2.27 SA50 turbiinin tehonpudotussäätäjähäiriössä 24.4.1993

1/93Lähes edellisen tapauksen toisinto tapahtuiL01:n SA50 tehoajolla olevalle turbiinille 24.4.1993. Prosessitietokoneelle saatiin hälytys sää-täjähäiriöstä, jonka jälkeen lisää hälytyksiä jatapahtumia alkoi tulostua tietokoneelle. Turbii-nin tehonpudotus oli askelmainen. Turbiini-generaattori saatiin palautettua 100 prosentinteholle tunnin kuluttua tapahtuman alusta. Ta-pahtuman syynä oli turbiinin avaussäätäjä 2vikaantuminen, joka johtui löystyneestä johto-liitoksesta.

5.2.28 SA10 turbiinin joutuminentakateholle ja pikasulkusäätäjähäiriössä 5.5.1993

2/93Edellisten kaltaiset säätäjähäiriöt saivat jatkoa5.5.1993. Tällä kertaa vuorossa oli LOl:n SA10turbiini. Laitos kävi 100 prosentin teholla, kunprosessitietokoneelle tuli hälytys säätäjähäiriös-tä ja heti perään tulostui lukuisia hälytyksiä jatapahtumia Turbiini-generaattorin teho laskiaskelmallisesti ja jäi lopulta 7 MW:n takatehol-le, mistä seurasi generaattorin takatehosuojauk-sen aiheuttama turbiinin pikasulku. Säätäjähäi-riö hävisi itsestään, joten turbiini-generaattorinylösajo voitiin aloittaa lähes välittömästi. Ylös-ajossa ei ollut vaikeuksia. Tapahtuman syynäoli selvittämättömästä syystä tapahtunut turbii-nisäätäjän häiriö.

5.2.29 SA50 turbiinin säätäjähäiriö ja siitäseurannut turbiinin pikasulku11.5.1993

3/93Seuraavan kerran LOl:llä tapahtui turbiinisää-täjän virheellisestä toiminnasta johtunut turbii-nin SA50 tehon askelmainen putoaminen 11.5.1993. Puolen minuutin kuluttua tapahtumanalusta meni turbiini pikasulkuun RN51B01vedenerottimen pinnankorkeuden pinnasta jageneraattorin katkaisija avautui heti perääntakatehosuojan toimiessa. Säätäjästä etsittiin

vikaa tuloksetta. Laitos päätettiin ajaa uudel-leen ylös, jolloin säätöjärjestelmä toimi täysinmoitteettomasti.

5.2.30 SA50 turbiinin tehonpudotustehonsäätöjärjestelmän häiriönseurauksena 14.5.1993

4/93Seuraava säätöjärjestelmän häiriö tapahtui 14.5.1993. LOI oli tehoajossa, kun SA50 turbiininsäätöjärjestelmässä tapahtui häiriö ja turbiininteho laski askelmaisesti. Tällä kertaa seuraukse-na ei ollut pikasulkua, vaan turbiinin ylösajovoitiin aloittaa häiriön mentyä ohi.

Tehonsäätöjärjestelmästä ei löytynyt mitään vi-kaa, mutta oli olemassa epäilys, että kyseessäolisi vika sähköhydraulisen säätäjän taajuusvai-kutuksessa, joka päätettiin pitää irtikytkettynäja signaalinvangitsijat viritettyinä noin kahdenviikon ajan.

5.231 SA10 turbiinin pikasulkugeneraattorin roottorin maasulusta26.11.1993

6/93LOI oli täyden tehon ajossa, kun SP10 gene-raattorin roottorin maasulku aiheutti SA10 tur-biinin pikasulun. Maasulku oli seurausta valo-kaari-ilmiöstä, joka aiheutui materiaalin väsy-misestä johtuneesta katkoksesta roottorin liuku-renkailta magnetointikäämitykselle menevässäjoustavassa kuparikiskossa. Kuparikisko oli su-lanut poikki ja päiden välille oli syttynytvalokaari. Valokaari kuumensi kiskon ja gene-raattorin akselin välistä eristystä polttaen senvalokaaren kohdalta pois, jolloin valokaari ai-heutti oikosulun akselin ja magnetointikiskonvälille. Tällöin generaattorin maasulkusuojaushavahtui.

Turbiinihallissa olleet henkilöt havaitsivat sa-vunpöllähdyksen generaattorin ympärillä. Vä-littömästi tehdyssä hiiliharjakoneiston tarkas-tuksessa ei havaittu mitään epänormaalia. Vika-paikka löytyi vasta turbiinin pyörimisnopeudenpudottua paaksikierroksille. Vian laadun selvit-tyä kävi selväksi, että korjaus vie pitkän aikaa,joten reaktorin teho laskettiin 50 prosenttiin.


LIITE 5 LOVIISAN TURBHNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

5.2.32 Alkumagnetointivastuksenylikuumeneminen TG2käynnistyksessä 30.5.1994

5/94Turbiini-generaattori kaksi oli korjausseisokinjälkeisessä käynnistystilassa siten, että se olivalmiina tahdistukseen. Generaattorin magne-toinnin kytkeytyessä päälle todettiin, ettei gene-raattori SP50 herää. Sähkökunnossapidon tek-nikko lähti tarkistamaan magnetointilaitteistoa,muttei havainnut siinä mitään välittömästi ha-vaittavaa vikaa. Kun valvomon ohjauspainik-keiden perusteellakaan ei voitu todeta syytämagnetoinnin toimimattomuuteen, lähti teknik-ko uudestaan magnetointihuoneeseen. Paikallesaavuttuaan hän totesi huoneen täyttyneen sa-vulla ja teki palohälytyksen valvomoon. Valvo-mossa turbiiniteknikko teki turbiini-generaatto-rille pikasulun, avasi magnetoinnin katkaisijatja vuoropäällikkö teki palohälytyksen. Sähkö-jen poiskytkemisen jälkeen todettiin, ettei palo-vaaraa enää ole ja palotilanne purettiin. Noinkolmen tunnin kuluttua ajettiin turbiini-gene-

raattori uudelleen ylös ja tahdistettiin verkkoonmagnetoimalla generaattoria varamagnetointi-koneella.

Syynä tapahtumaan oli magnetointilaitteistonkosketinvika, jonka johdosta tyristorimagne-tointi ei saanut tietoa alkumagnetoinnin toimin-nasta. Näinollen tyristorimagnetointi ei mennytpäälle ja alkumagnetoinnin virranrajoitusvastusylikuumeni muodostaen paljon savua. Magne-tointilaitteisto korjattiin ja käyvän generaattorinmagnetointi siirrettiin varamagnetointikoneeltatyristorimagnetoinnille onnistuneesti.

5.2.33 SP50 generaattorin magnetoinninpoiskytkeminen 2.6.1994

4/94LOl:n SR50 tyristorimagnetointi oli ollut kor-jauksessa ja sen ajaksi oli SP50 generaattorisiirretty varamagnetointikoneen SR00D01 mag-netoitavaksi. Korjauksen jälkeen oli tarkoitussiirtää magnetointi takaisin varamagnetointiko-neelta normaalimagnetoinnille käyttöohjeen

Kuva 5.1. Liukurengas ja vahingoittunut kuparikisko.

10



LIITE 5

mukaisesti. Kun tyristorimagnetoinnin katkaisi-jan sulkemisen jälkeen pitää yhden sekunninkuluessa avata varamagnetointikoneen katkaisi-ja, avattiinkin nyt vahingossa varamagnetointi-koneen katkaisijan sijasta magnetoinnin kenttä-katkaisija.

Kenttäkatkaisijan avautuessa erottui turbiini-generaattori verkosta, jolloin turbiinin kuormaaskelmaisesti aleni ja se jäi tyhjäkäynnille.Virheellinen katkaisijoiden operointi aiheuttityristorimagnetoinnin sulakkeiden palamisen,minkä takia turbiini jouduttiin magnetoimaanedelleen varamagnetointikoneella ja tahdistet-tiin verkkoon uudelleen. Sulakkeiden ja tyristo-risiltojen tarkastuksen jälkeen suoritettiin vaih-to varamagnetoinnilta tyristorimagnetoinnilleonnistuneesti.

5.2.34 SA50 turbiinin tehonalennustehonsäätäjän korjauksen yhteydessä2.8.1994

6/94L01:llä oli menossa vuosihuollon jälkeinenlaitoksen ylösajo. Ylösajossa oltiin 90 prosentinteholla suoritettavassa stabilointivaiheessa, jos-sa oli tarkoitus pysyä 12 tuntia. SA50 turbiininkäynnistyksen yhteydessä ei turbiinin tehonsää-täjä ollut vaihtanut turbiinin säätöä kierrosno-peussäädöltä tehosäädölle automaattisesti, eikävaihtoa oltu onnistuttu tekemään myöskäänkäsin valvomosta, joten se oli tehty säätäjänkaapilta. Vian aiheuttanut rikkoutunut elekt-roniikkakortti päätettiin vaihtaa.

Työn ajaksi turbiinin säätö kytkettiin poissähköhydraulisen säätöjärjestelmän valvonnastahydraulisen kierrosnopeussäätäjän perään. Inst-rumenttiasentajien vaihdettua kortin aloitettiinsähköhydraulisen säätäjän käyttöönotto. Tällöinturbiinin teho alkoi laskea rajusti, jolloin siir-ryttiin uudelleen hydraulisen säädön käyttöön.Pian huomattiin, että sähköhydraulisen säädönväärintoiminta oli johtunut siitä, että säätö olivahingossa kierrosnopeussäädöllä tehonsäädönsijasta. Turbiini vaihdettiin sähköhydrauliselletehonsäädölle, jonka jälkeen ylösajo jatkui nor-maalisti.

5.2.35 TGl:n tehonpudotus korkeapaine-turbiinin kuoren lämpötilan laskunjohdosta 18.10.1994

9/94LOI toimi täydellä tehollaan kun turbiinin WT-laite alkoi rajoittaa turbiini SA10:n tehoa turbii-nin kuoren sisä- ja ulkopinnan lämpötilaerontultua liian suureksi. Lämpötilaeron suurentu-misen oli aiheuttanut korkeapainepesän jakota-son pultin furmanointi, jossa käytettävä kylmäpaineilma suuntautui korkeapainekuoren ulko-pinnan lämpötilamittaukseen SA10T020. Pu-hallus jäähdytti mittausta tehokkaasti, joten senäytti todellista pienempää lämpötilan arvoa.WT-laite kytkettiin valvomosta käsin pois pääl-tä ja turbiinin ylösajo aloitettiin hydraulisensäädön avulla.

5.236 SA50 turbiinin pikasulkusäätäjähäiriön johdosta 26.1.1995

2/95SA50 turbiinilla oli menossa turbiiniseisokinjälkeinen tehonnosto, kun turbiinin säätöjärjes-telmässä ilmeni säätäjähäiriö. Häiriön johdostaturbiinin teho putosi nopeasti takateholle, jostatuli generaattorisuojauksen kautta turbiinin pi-kasulku.

Säätäjähäiriöt kuittautuivat, joten tapahtumanaiheuttanut häiriö oli poistunut. Turbiini päätet-tiin käynnistää välittömästi. Tehonnosto sujuihyvin lukuunottamatta pientä laippavuotoasyöttövesipiirin venttiilissä RL50S07. Myössäätäjä toimi nyt moitteettomasti, eikä siitälöydetty mitään vikaa.

5.2.37 S A-50 turbiinin pikasulkusäätäjähäiriön seurauksena 22.9.1996

3/96Laitoksella oli käynnissä latausseisokin jälkei-nen tehonnosto, kun säätäjähäiriö pudotti SA50turbiinin ensin kierroslukusäädölle ja edelleentakateholle, josta aiheutui generaattorin takate-hosuojan toimiessa turbiinin pikasulku. Säätäjä-häiriöt kuittautuivat ja tapahtuman aiheuttanutvika oli poistunut. Turbiinin käynnistys aloitet-tiin välittömästi. Säätöjärjestelmästä ei löydettymitään vikaa.

11



5.2.38 SA50 turbiinin tehonlaskusäätäjähäiriön seurauksena13.10.1996

5/96LOI toimi täydellä tehollaan, SA10 turbiininollessa etupaineensäädöllä ja SA50 turbiininollessa rajapainesäädöllä, kun TG2:n teho laskinopeasti säätäjähäiriön seurauksena. Turbiinisiirtyi kierroslukusäädölle, jolloin tehonlaskupysähtyi jääden noin 30 MW:n tasolle. Säätäjä-häiriön kuittausta ja syyn selvittelyä vartenturbiini vaihdettiin hydraulisen säätäjän perään.Häiriön kuittaamisen jälkeen aloitettiin turbiini-generaattorin tehonnosto. Häiriön syytä ei löy-detty.

5.3 Loviisa 2

5.3.1 TG3:n hiiliharjakoneiston palo9.6.1981

7/81, erikoisraportti 2/81LO2:lla oli laitoksen tehonnosto meneillään,kun SP 10 generaattorin hiiliharjakoneistossahavaittiin lievää kipinöntiä. Asiaa ei kuitenkaan

sen kummemmin tutkittu, vaan tehonnostoajatkettiin. Noin puolentoista tunnin kuluttuakipinöinnin havaitsemisesta tuli ensimmäinenhälytys generaattorin roottorin maasulusta.Magnetointivirtoja ja muita hälytyksen aiheut-tavia suureita tarkasteltiin, muttei huomattumitään poikkeavaa. Viimein turbiinihalliin teh-dyn tarkastuksen yhteydessä huomattiin, ettägeneraattorilta tulee paksua savua.

Turbiinille tehtiin välittömästi pikasulku tyhjönmurrolla. Vuoromiehet aloittivat palavan hiili-harjakoneiston sammuttamisen käsisammutti-milla. Liukurenkaat ja harjakoneista olivat su-lamispisteessä ja liekit nousivat niistä. Tapahtu-masta annettiin hälytys myös laitoksen palovar-tijalle ja Loviisan palolaitokselle.

Tulipalon havaitseminen oli alussa vaikeaa,sillä mitään palohälytysviestiä ei siitä saatu.Tapahtumasta laaditussa häiriökertomuksessahuomautetaankin, että olisi hyvä saada turbiini-generaattorille savunilmaisujärjestelmä, jostatulisi luotettava ennakoiva hälytys.

Kuva 5.2. Palanut hiiliharjakoneisto.

12



LIITE 5

Tapahtumasta laaditussa erikoisraportissa epäil-tiin mahdolliseksi alkusyyksi yksittäisen taimuutaman hiiliharjan erittäin nopeaa kulumistaja siitä syntyvää huomattavaa pölymäärää jalämpöä. Näin voi syntyä sopiva ympäristötulipalon syttymiselle. Nopeaan kulumiseen yk-sittäisen hiiliharjan osalta vaikuttaa sen kauttakulkevan virran voimakkuus. Kuormitusvirtavaihtelee jonkin verran eri hiiliharjojen välillä,mistä on osoituksena harjojen johtimien epäta-sainen kuumeneminen. Jos jonkin harjan johto-kyky paranee tai jos muut harjat selvästi huono-nevat, joutuu yksi harja kantamaan huomat-tavan osan kuormitusvirrasta samalla kuumen-tuen ja kuluen nopeaan tahtiin vakavin seurauk-sin.

5.3.2 Turbiini-generaattoreiden pikasulku30.12.1982

16/82LO2 kävi yhden turbiini-generaattorin voimin.SA50:n ylösajovalmistelut oli aloitettu ja sensuojausten ja säätöjärjestelmän koesrus oli me-neillään, kun SA10 turbiinin säätöventtiilit sul-keutuivat ilman 'ensisyy' hälytystä. Samaanaikaan myös SA50 meni pikasulkuun. Turbiininohitukset RC11S03 ja RC12S03 avautuivattuorehöyryn paineen ylittäessä 47 baaria jaARM-painesäätö alkoi laskea reaktorin tehoa.Prosessi stabiloitiin turbiinien pikasulkujen sel-vittämiseksi kymmenen minuutin kuluttua ta-pahtuman alusta. Alasajojen syyksi selvisi tur-biinin SA50 suojausjärjestelmässä tehdyt säh-kökytkennät.

Turbiinin SA10 ylösajo aloitettiin klo 12.59avaamalla pikasulkuventtulit ja käynnistämälläRA,- RB- ja SA-ohjelmat. Turbiinin generaatto-ri tahdistettiin verkkoon klo 13.46, jolloinaloitettiin tehonnosto 100 MW/h nopeudella,kunnes tehonnosto keskeytettiin kuudennenryhmän säätösauvan laskeuduttua ala-asentoonsäätösauvakoneiston pientaajuusmuuntajan vi-kauduttua. Muuntajan vaihdon jälkeen voitiinlaitoksen ylösajoa jatkaa.

5.3.3 SP50 generaattorin irtoaminenverkosta 17.8.1983

3/83LO2:lla oli todettu turbiinin SA50 kierrosluku-mittauksen ajoittainen toimintahäiriö, jonka ai-heuttajaksi oltiin paikannettu mittauskanava I:nelektroniikkakortti. Uutta korttia vaihdettaessakanavan II kortti otettiin vahingossa pois, koskasiinä oli virheellinen ykköskanavaan viittaavamerkintä. Tämän seurauksena kierroslukumit-taus siirtyi kanavalle I ja kakkoskanava ilmoittimittaushäiriöstä. Korttia vaihtanut henkilö huo-masi kuitenkin erehdyksensä ja asensi kakkos-kanavan kortin takaisin paikoilleen ja irrottioikean kortin.

Kakkoskanavan mittaushäiriötä ei kuitenkaanoltu kuitattu, jolloin automatiikka ei vaihtanutmittausta kakkoskanavalle. Tällöin menetettiinpyörimisnopeusmittaus tyystin ja turbiini-gene-raattorin kierrosluku laski alle 2700 l/min,josta seurasi generaattorin kenttäkatkaisijanavautuminen. Turbiini ei mennyt pikasulkuunvaan jatkoi pyörintäänsä.

Häiriöiden selvityksen jälkeen kyettiin gene-raattori tahdistamaan uudelleen verkkoon janoin neljän tunnin kuluttua tapahtuman alustatoimi laitos jälleen nimellistehollaan. Tapausnäytti, miten tärkeää on suunnitella tehtävätkorjaustoimenpiteet ennakolta ja tutustua esim.laitteiston rakenteeseen ja tarkkaan sijaintiin.


4/84Turbiinisäätäjän SE50 kierrosluvun oloarvo- jarajalaitteilta oli saatu häiriöilmoitukset 13.5.Koska näiden kuittaaminen ei onnistunut, oliturbiini SA50 siirretty hydraulisen säätäjänperään. 14.5 aloitettiin vianetsintä ja selvisi,että mittauskanavan II kierroslukumittausSE51Y012 huojui, mikä aiheutti häiriöt. Tämänjälkeen kohdistettiin tutkimukset kyseiseenkierroslukumittaukseen, jota tutkiessa aiheutet-

13


LIITE 5 LovnSAN TURBnNI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

tiin oikosulku laitteistoon. Oikosulun seurauk-sena molempien kanavien kierroslukumittauk-set menetettiin, jolloin turbiini-generaattorinkierrosluku alkoi laskea. Kierrosluvun laskettuaalle 2700 l/min generaattorin kenttäkatkaisijansuojaus toimi ja katkaisija avautui. Turbiinijatkoi pyörintäänsä.

Turbiinin alhaisesta pyörimisnopeudesta johtu-en olisi käynnistysöljypumpun pitänyt käynnis-tyä pitämään alentunutta säätö-öljyn painettaylhäällä. Näin ei kuitenkaan tapahtunut, jotenturbiinin pikasulkuventtiilit menivät kiinni. Oh-jaajien huomatessa, ettei käynnistysöljypumppuollut käynnistynyt, he tekivät sen käsin, jolloinöljynpaine alkoi nousta ja turbiinin uudelleen-käynnistys voitiin aloittaa.

5.3.5 SP50 hiiliharjakoneiston maasulku8.1.1985

1/85Aamuvuoron turbiininhoitaja kävi vuorokier-roksensa aikana SP50 generaattorin magne-tointilaitteella huomaamatta mitään epänormaa-lia. Vajaan tunnin kuluttua havahtui generaat-torin maasulkuhälytys, joka kuitenkin poistuiheti. Hetken kuluttua tulostui SA50 turbiininvärähtelyhälytykset maxl ja max2. Värähtely-valvontajärjestelmän kaapilta käytiin toteamas-sa, että hälytys tuli laakerilta 8. Heti tämänjälkeen saatiin palohälytys generaattorin mag-netointipään savunilmaisimelta, jota seurasi vä-littömästi generaattorin roottorin maasulun ha-vahtuminen ja edelleen maasulkusuojauksentoimiminen, jolloin generaattori irtosi verkosta.

kaan välille on syntynyt kehätulta ja valokaaria.Ne vaurioittivat harjalaitteistoa ja liukurenkaanpintaa. Tarkkaa alkusyytä harjapalolle ei olevoitu osoittaa. Raportissa kuitenkin epäiltiin,että jokin harjasillan pienikokoinen osanen olisitipahtanut liukurenkaalle ja aiheuttanut koske-tushäiriön.

5.3.6 Generaattorin SP10 alasajovetyvuodon johdosta 9.8.1987

1/87Prosessitietokoneelle saatiin klo 14.13 hälytysgeneraattorin jäähdytysvedyn paineen laskemi-sesta alle 3,80 baarin. Paikalle hälytetyt käyttö-miehet totesivat vetyvuodon jatkuneen jo jon-kin aikaa. Generaattoriin syötettiin lisää vetyäja aloitettiin vuodon etsintä.

Vuoto löytyi äänen perusteella; vetyjäähdytti-men ST10W004 tiiviste oli pullahtanut. Sähkö-työnjohtaja kävi toteamassa tilanteen ja vaatiturbiini-generaattorin nopeaa alasajamista, jokamyös aloitettiin. Kaikki työt turbiinihallissakeskeytettiin ja hallin tuuletusta parannettiin.Vedyn hätäpoisto avattiin generaattorin tehonlaskettua noin 100 MW:iin ja vähän myöhem-min avattiin myös generaattorin hätätypetys.Turbiini-generaattorin pysähdyttyä aloitettiintiivisteen vaihto.


2/87LO2:ta oltiin käynnistämässä vuosihuollon jäl-keen ja se kävi noin 55 prosentin tehotasolla.Generaattorilta SP50 oltiin saatu kolme kertaahälytys generaattorin roottorin ylikuormasta.Kolmannen hälytyksen jälkeen toimi roottorinylikuormalaukaisu ja generaattori irtosi verkos-ta.

Turbiinihallissa oleva vartija ilmoitti, että SP50generaattorin magnetointilaitteiston päästä nou-see savua. Palokunta hälytettiin, mutta sammu-tusta ei tarvittu, sillä hiiliharjojen oikosuluistajohtunut savunmuodostus loppui generaattorinlaukeamisen myötä. Hiiliharjakoneisto todettiin Generaattorin irtoaminen verkosta ei aiheutta-vaurioituneeksi, joten turbiinille tehtiin pikasul- nut turbiinin pikasulkua, vaikka näin olisiku ja generaattorin vety poistettiin. pitänyt tapahtua. Laukaisusignaali oli voimassa

vain noin 80 millisekuntia, eivätkä pikasulku-Tapahtuman jatkotutkimuksissa selvisi, että ge- kelat ennättäneet toimia tässä ajassa. Turbiinineraattorin sisemmän liukurenkaan ja vastaa- jäi pyörimään tyhjäkäynnille aiheuttamatta suu-van harjalaitteiston toiminnassa oli tapahtunut rempaa vaaraa tai häiriötä. Paikalle kutsuttuäkkinäinen häiriö, jossa harjojen ja liukuren- sähkökunnossapidon insinööri totesi, että ky-

14



LIITE 5

seessä oli luultavasti suojausjärjestelmän virhe-laukaisu. Laukaisun aiheuttaneen releen oletet-tiin olevan vioittunut ja sen johdot irrotettiin.Myöhemmissä tutkimuksissa selvisi, ettei re-leessä ollut vikaa.

Sekundääripiirin syöttöveden paineen laskunmyötä syöttövesipumppujen imuputkeen olimuodostunut höyryä. Tämän johdosta kaikkienkäyvien syöttövesipumppujen pumppauskykyloppui yhtäaikaisesti ja pumppukohtaiset paine-kytkimet laukaisivat pumput. Tämä johti pri-määri- ja sekundääripiirin väliaineen epänor-maaleihin arvoihin. Ennen tilanteen saamistastabiiliin tilaan tuli turbiinille SA50 pikasulku.Stabiilisuuden saavuttamiseen kului aikaa ta-pahtuman alusta lukien noin 20 minuuttia.

5.3.8 Generaattorin SP50 irtoaminenverkosta 25.6.1988

4/88Loviisan kakkosyksikköä ajettiin sen normaa-lilla teholla, kun saatiin hälytys SP50 gene-raattorin magnetointimuuntajan korkeasta, yli65 °C:een lämpötilasta. Hälytyksen kuittaus eiauttanut, sillä lämpötila jäi noin 68 °C:een. 17minuutin kuluttua saatiin hälytys generaattorinroottorin ylikuormasta ja siitä 10 minuutinkuluttua generaattori irtosi verkosta. Samallavalvomoon tulostui ilmoitus turbiinin pikasu-lusta, mitä ei kuitenkaan ennättänyt tapahtuapikasulkusignaalien ollessa lyhytaikaisia, jotenturbiini jäi pyörimään tyhjäkäynnille.

Verkosta irtoamisen syyn etsintä aloitettiin,mutta mitään vikaa ei löydetty. Näinollen suoja-laukaisu todettiin virheelliseksi ja turbiini-ge-neraattorin ylösajo aloitettiin. Ylösajon aikanatehtiin vielä tarkistuksia mm. generaattorinjännitteensäätöjärjestelmälle vikoja löytämättä.

5.3.9 Generaattorin SP50magnetointijärjestelmäntoimintahäiriö 28.6.1988

5/8828.6 saatiin jälleen hälytys generaattorin rootto-rin ylikuormasta. Generaattorin pätö- ja loiste-hon tuotantoa vähennettiin, jolloin hälytys pois-tui. Ylikuormalaukaisua ei tapahtunut, sillä se

oli estetty kytkemällä suojaus irti. Olettaen, ettähäiriö oli tilapäinen nostettiin generaattorintehoa, mutta tällöin saatiin jälleen roottorinylikuormahälytys. Sähkökunnossapitoinsinöö-rille ilmoitettiin tilanteesta, jolloin sähkötyön-johtaja ryhtyi vian selvitykseen.

Noin puolen tunnin kuluttua edellisistä tapahtu-mista huomattiin generaattorin magnetointi-muuntajan lämpötilan nousu. Turbiini-generaat-torin tehoa laskettiin ja muuntajaa jäähdytettiinpuhaltimen avulla. Sähkökunnossapito tutkimagnetoinnin tyristorisiltoja, jolloin ilmeni, ettäsiltojen kuormitus oli epätasapainossa. Kunnos-sapidon mielestä tähän oli syynä magnetoinninriittämättömästä jäähdytyksestä johtunut gene-raattorin jännitteensäädön saama lämpöhalvaus.

Magnetointihuoneen jäähdytystä tarkastellessahuomattiin, että sinne puhallettavan jäähdytys-ilman tulo oli lähes kokonaan estynyt likaistensuodatinten takia. Suodattimet otettiin väliai-kaisesti kokonaan pois. Magnetointimuuntajanlämpötila jatkoi kasvuaan ylittäen hälytysrajan,jolloin generaattorin tehoa päätettiin rajoittaasiten, ettei lämpötila nouse yli 66 °C:een.Muuntajan lämpötilan laskettua 56 °C:een ala-puolelle aloitettiin turbiini-generaattorin tehonnosto, josta seurasi noin 11 tunnin kuluttuajälleen roottorin ylikuormahälytys. Generaatto-rin tehoa laskettiin, jolloin hälytykset poistui-vat. Sähkökunnossapito jatkoi magnetointilait-teiston tutkimista ja sai selville, että sysäys-magnetointilaitteistossa oli jotain vikaa. Sy-säysmagnetointi kytkettiin pois päältä, jollointehoajoa voitiin jatkaa.

5.3.10 SA50 turbiinin alasajo höyryvuodonjohdosta 3.7.1988

7/88

Käyttömies lähti klo 13.55 normaalille tarkas-tuskierrokselle turbiinihalliin ja kuuli heti epä-normaalia ääntä SA50 turbiinin puolelta. Tur-biinin korkeapainepesän alapuolella oli sankkahöyrypilvi, joka täytti myös säätöpään suojaku-vun sisätilan. Höyryä oli niin paljon, etteivuodon paikallistaminen onnistunut, joten tur-biini-generaattori päätettiin ajaa alas.

15


LIITE 5 LOVIISAN TURBIINI-GENERAATTOREIDEN KÄYTTÖHÄIRIÖTVUOSILTA 1978-1996

Tehotasolla noin 175 MW vuoto oli sen verranpienentynyt, että se voitiin paikallistaa korkea-paineosan viidenteen väliottoon. Arvio oli kui-tenkin väärä, sillä alasajon yhä edetessä huo-mattiin vuodon olevan kolmannessa väliotossa.Väliottoputki oli kulunut puhki välittömästikorkeapainepesän alapuolelta. Seinämäpaksuusoli syöpynyt niin ohueksi, että putki menikasaan sitä käsin painettaessa. Turbiinin pysäh-dyttyä vaihdettiin väliottolinjaan noin 40 cmpituinen putkenpätkä. Vaihdon jälkeen turbiini-generaattorin ylösajo aloitettiin.

Tapahtuman jälkitarkasteluissa todettiin, ettähöyryputki voi kulua hyvin ohueksi ennenvuodon syntymistä. Tällainen putki voi murtuakokonaan poikki esim. häiriötilanteissa, joissapainevaihtelut turbiinissa voivat olla suuria janopeita. Ennakoivan kunnossapidon rooli ko-rostuu kyseisen kaltaisten vikojen eliminoinnis-sa, sillä kulumat olisi kyettävä havaitsemaanennen suurempien vahinkojen syntymistä.


3/89LO2 tuotti sähköä normaalilla tehollaan kungeneraattori yllättäen irtosi verkosta sen suo-jauksen toimiessa. Turbiini ryntäsi kierrosno-peuden ollessa korkeimmillaan 3120 l/min jajäi lopulta pyörimään tyhjäkäynnille. Katkaisi-joiden avautumiseen johtavista häiriöiden syis-tä saatiin hyvin niukasti tietoa valvomoon, mikähidasti vian etsimistä. Kuitenkin alle tunninkuluessa tapahtuman alusta saatiin vika paikal-listettua taajuusmuuntajakorttiin, joka vaihdet-tiin uuteen ja aloitettiin turbiinin käynnistys-ohjelma. Yksikkö saavutti normaalitehonsa noinkuuden tunnin kuluttua tapahtuman alusta.

5.3.12 Turbiinin SA50 pikasulku 9.3.1990pikasulkuraportti 1/90

Instrumenttiasentaja oli vaihtamassa automaatti-sprinklausjärjestelmän UJ17 painekytkintä, kunhän kytkintä irrottaessaan sai aikaan sprink-lausjärjestelmän toimimisen. Vuoropäällikkö jainstrumenttiasentaja olivat sopineet turhat häly-tykset estävistä simuloinneista, mutta eivätolleet huomanneet, että yksi vaihdettavista pai-nekytkimistä oli automaattisprinklauslinjassa.

Painekytkintä irrottaessa paine ilmaisulinjassalaski aivan samoin kuin ampullin sulaessa,joten sprinklaus UJ17:n ryhmässä 1 käynnistyija palohälytys annettiin. Ryhmä 1 sprinklasiSC- ja SU-yläöljysäiliöitä. Sprinklausvettä va-lui ilmastointikanavaa pitkin generaattoriSP50:nen magnetointihuoneeseen ja aiheuttisiellä oikosulun ja siten roottorin maasulkulau-kaisun. Viimein käytön puutteessa jäykistynytsprinklausjärjestelmän sulkuventtiili saatiinkiinni ja turbiinihalliin hälytettiin henkilökun-taa siivoamaan ja tutkimaan mahdollisia synty-neitä vaurioita.

Mitään suoranaisia järjestelmien vaurioita eiollut syntynyt. Suurin työ oli magnetointi-laitteiston kuivaaminen, joka toteutettiin sähkö-lämmittimen avulla. Laitteistojen kuivumisenja tarkastuksen jälkeen aloitettiin turbiinin kier-rosten nosto, joka loppui lyhyeen turbiininmennessä pikasulkuun. Pikasulkuventtiilinpuuttuvan auki-tiedon antamisen jälkeen aloi-tettiin kierrosten nosto uudelleen paremmallamenestyksellä.

Tapahtuman seurauksena päätettiin kiinnittääerityistä huomiota instrumentointitöiden vaiku-tuksesta prosessiin. Vesisprinklausjärjestelmiinliittyvien töiden ajaksi todettiin olevan varmin-ta sulkea veden syöttöventtiili ja järjestää kiin-nioloajaksi palovartiointi. Lisäksi ilmastointi-kanavan kautta tulleen veden reitti tuli selvittääja vedentulo estää.

53.13 SP10 generaattorin irtoaminenverkosta alimagnetoinnin laukaisusta3.8.1990

4/90LO2:n SP 10 generaattorin magnetoinnin virran-jakokiskossa oli havaittu kuumentunut liitos,jonka korjaamiseksi oli perusmagnetointi ero-tettu erottimella ja jätetty sysäysmagnetointihuolehtimaan generaattorin magnetoinnista.Reilun kolmen tunnin kuluttua liitos oli korjattuja sähkötyönjohtaja pyysi lupaa perusmagne-toinnin kytkemiseksi toimintaan. Lupaa ei an-nettu, koska generaattorin jänniteasetus olimaksimissaan.

16



LIITE 5

Valvomosta yritettiin vaikuttaa jänniteasetuk-seen ottamalla automaattinen jännitteensäätäjäkäsiajolle. Tässä ei onnistuttu, joten sovittiinsähkötyönjohtajan kanssa, että sähkömiehetkytkevät magnetointihuoneessa olevalla kytki-mellä jännitteensäätäjän käsiajolle ja sen jäl-keen takaisin automaatille. Näin tapahtui, muttasäätäjän kytkeytyessä uudelleen automaatillemagnetointiteho alkoi laskea. Laskeminen jat-kui kunnes generaattori laukesi alimagnetoin-nin takia irti verkosta. Turbiini jäi pyörimääntyhjäkäynnille. Noin puolen tunnin päästä lau-keamisesta saatiin generaattori tahdistettua uu-delleen verkkoon.

Alkuperäisen venäläisen käyttöohjeen mukaanperusmagnetoinnin päällekytkentä olisi pitänytonnistua turbiinin käydessä, vaikka generaatto-rin jänniteasetus olisikin maksimissaan. Näi-nollen generaattoria ei olisi tarvinnut ottaakäsiajolle. Generaattorin olisi voinut jättäämyös pelkästään sysäysmagnetoinnin perään.Tapauksen opetuksena oli, että tehtäessä kyt-kentöjä käyvän koneen magnetointijärjestel-mässä tulisi ennakolta laatia kytkentäsuunnitel-ma.

5.3.14 SP10 generaattorin irtoaminenverkosta magnetoinnin suojauksesta5.7.1991

7/91LO2:ta ajettiin täydellä teholla, kun SP10 gene-raattori irtosi verkosta turbiinin jäädessä kier-roksille. Irtoamisen ainoaksi syyksi löytyi mag-netoinnin jäähdytysveden painehälytys. Siitätulevan suojauksen tulisi toimia kuuden minuu-tin viipeellä, joten voitiin olettaa, että suojauk-sessa oli jotain vikaa. Irtoamissyyn ja päälauh-depiirin kolmitieventtiilin RM10S25 kiinni-suuntaan toimimattomuuden selvittämisessä ku-lui aikaa noin tunti. Tämän jälkeen generaattoritahdistettiin uudelleen verkkoon ja aloitettiintehon nosto.

Myöhemmissä tutkimuksissa varmistui verkos-ta irtoamisen syyksi magnetointityristorienjäähdytysveden painesuojaukseen liittyvä 6 mi-nuutin aikarele, joka toimi epäluotettavasti.Aikareleen toimimattomuuden takia suojaustuli välittömästi voimaan, kun jäähdytysveden

paineessa tapahtui paineheilahdus. Paineheilah-duksen mahdollisena syynä pidettiin kaasukup-lan kulkeutumista järjestelmän pumppuun.

5.3.15 SA10 turbiinin pikasulku säätö-öljynalhaisesta paineesta 8.3.1992

1/92

Täyden tehon ajotilanteessa SA10 turbiinilletuli pikasulku säätö-öljyn alhaisesta imupai-neesta. Pikasulku aiheutettiin käyttövuoron toi-mesta SC-yläöljysäiliöiden ylivuotojen säädönyhteydessä, jolloin säiliöiden pinta laski noin250 mm alle normaalipinnan säiliöille tulevanöljyn virtauksen liiallisen kuristamisen johdos-ta.

Turbiini oli tarkoitus ajaa heti takaisin tehoajol-le, joten reaktorin tehoa laskettiin vain 73prosenttiin. Vaikeuksien takia ei turbiinin nopeaylösajo onnistunut, joten reaktorin tehoa jou-duttiin laskemaan 56 prosenttiin. Turbiininkäynnistystä hidastivat vaikeudet ohjelmienkanssa, SElO-säätäjähäiriöt ja vaikeudet lauh-duttimen SD10 tyhjön kanssa. Turbiini joudut-tiin ottamaan lopulta hydraulisen säätäjän pe-rään ennenkuin generaattori saatiin tahdistettuaverkkoon. Käynnistyksessä todettiin myös kor-keapaine-esilämmittimien jälkeisen syöttövesi-piirin venttiilin RL30S006 vikaantuminen, jokajouduttiin myöhemmin korjaamaan kuumaval-miustilassa.

5.3.16 SA10 turbiinin säätäjähäiriö ja sitäseurannut turbiinin pikasulku20.10.1994

5/94LO2:lla tapahtui 20.10.1994 turbiinisäätäjänvirheellisestä toiminnasta johtunut turbiininSA10 tehon askelmainen putoaminen. Prosessi-tietokoneelle tuli hälytys säätäjähäiriöstä. Piantämän jälkeen alkoi turbiinin teho tippua por-rasmaisesti ja palasi sitten hyvin nopeasti takai-sin maksimiteholle. Turbiini meni pikasulkuunRN11B01 vedenerottimen pinnankorkeudenpinnasta ja generaattorin katkaisija avautui hetiperään takatehosuojan toimiessa. Säätäjästä et-sittiin vikaa tuloksetta. Laitos päätettiin ajaauudelleen ylös, jolloin säätöjärjestelmä toimitäysin moitteettomasti.

17



5.3.17 SP10 generaattorin jännitteenautomaattisäädön poiskytkentä19.12.1994

6/94LO2:ta ajettiin 100 prosentin tehoajolla, kunmolempien Loviisan laitosten sähkötehot alkoi-vat huojua noin 6-10 MW per laitos. Sähköver-kon keskusvalvomoon otettiin useampaan ker-taan yhteyttä, mutta sieltä vakuutettiin sähkö-verkon olevan vakaa ja siten syytön huojahte-luihin. Tällöin Loviisan sähkökunnossapitoaloitti mahdollisen vian etsinnän Loviisan lai-tokselta.

Vikaa etsittäessä SP10 generaattorin automaat-tinen jännitteen säätö kytkettiin pois valvomos-ta käsin. Generaattorin jännitteen käsisäätö eikuitenkaan ollut seurannut automaattisäätöäkuten olisi pitänyt. Säätöjen välillä oli niinsuuri jännite-ero, että turbiini-generaattori menigeneraattorin käämisulun suojauksesta pika-sulkuun. Magnetoinnin toimimattomuus oli ai-heuttanut alijännitteen BT01 omakäyttömuun-tajan toisiopuolelle ja sen sähkönsyötön takana

olevia pumppuja pysähtyi. Lisäksi pääkierto-pumppujen kevennysmagneetit siirtyivät akku-käytölle.

Pikasulun jälkeen saatiin keskusvalvomosta tie-to, että verkon huojunta johtui Petäjäkoski-Letsi välisestä 400 kV:n johtokeskeytyksestä.Sähköverkon jäykkyys oli huonontunut aiheut-taen huojuntaa. Tarkastuksen jälkeen generaat-tori kytkettiin takaisin verkkoon.

5.3.18 Vetypalo SP10 generaattorinnesteilmaisimilla 11.1.1996

erikoisraportti 1/96Laitosyksikkö oli normaalissa tehokäytössä.Generaattorilla SP10 oli havaittu jatkuvaa vety-vuotoa edeltäneestä seisokista lähtien, vuotono-peuden ollessa noin 4 Nl/min. Vastaava vuoto-nopeus oli SP50 generaattorilla noin 1 Nl/min.SP10:n vety vuotoa oli yritetty tukkia seisokinaikana siinä onnistumatta. Vetyvuotoja pyrittiinnyt paikallistamaan vetyilmaisimella suoritetta-vin mittauksin.

Kuva 5.3. Nesteilmaisimet. Kuvassa olevat ilmaisimet ovat uusittuja ilmaisimia.

18



LIITE 5

Turbiininhoitaja oli niittaamassa vetyvuotoaSP 10 generaattorin rungon nesteilmaisimillejohtavien linjojen venttiileiltä, kun hän havaitsinoin metrin päässä alapuolellaan olevienST10L001 ja ST10L002 nesteilmaisimien vä-lissä olevien kaapeleiden palavan ja kapeanpalokeilan nousevan ylös noin 40-50 cm korke-uteen. Hän poistui välittömästi kauemmaksi jailmoitti radiopuhelimella valvomoon vetypalos-ta. Sitten hän palasi nesteilmaisimille ja sulkiST10L002:lle tulevan linjan sulkuventtiilinST10S013. Tällöin liekki alkoi pienetä.

Vetypaloilmoituksen tultua valvomoon tehtiinvälittömästi palohälytykset sekä otettiin radio-yhteys paloesimieheen ja palopaikalle turbiini-hoitajaan. Lisäksi oltiin valmiudessa suoritta-maan turbiinin pikasulku ja generaattorin hätä-typetys. Palopaikalle saapunut turbiiniteknikkoja turbiinihoitaja sammuttivat tulipalon käsi-sammuttimella. Palomiesten tarkistettua palo-paikan aloitettiin tapahtuman jatkoselvittelyt.

Vetyvuoto paikallistettiin nesteilmaisimenST10L002 kannen kumiseen tiivisteeseen. Lä-hellä kulkevien kaapeleiden palojäijistä voitiinpäätellä liekin suunta ja todettiin, että jos paloaei olisi huomattu, se olisi voinut levitä vieressäoleviin nesteilmaisimiin ja edelleen yläpuolellaoleviin kaapeleihin. Noin 1,5 metrin etäisyydel-lä tapahtumapaikasta kulki lisäksi kaksi turbii-niöljyputkea, joissa virtaava öljy olisi voinut

pahimmassa tapauksessa syttyä myös tuleen.Näinollen palon ripeä sammuttaminen oli tilan-teessa ensiarvoisen tärkeää.

Tapahtuman johdosta kaikkien nesteilmaisimi-en tiivisteet päätettiin uusia seuraavassa revisi-ossa. Myös kokonaan uusien nesteilmaisimienhankkimista harkittiin. Myös muista vetyjärjes-telmän tiivistyksistä ja liitoksista päätettiintehdä selvitys.

5.3.19 RA 15 höyrylinjan laippavuoto15.10.1996

6/96Laitoksella oli menossa latausseisokin jälkei-nen tehonnosto. TG3 kävi 40 MW:n teholla,kun valvomoon kuului höyryvuodon ääni jasamanaikaisesti havaittiin, että SP50 generaat-torin sähköteho pieneni. Turbiininhoitaja lähtiturbiinihalliin etsimään vuotokohtaa, mutta sitäei voitu tarkasti määrittää vuodon suuruudestajohtuen. Niinpä turbiinille tehtiin pikasulkuhöyryvuodon lopettamiseksi.

Vuotokohteeksi paljastui RB12 vedenerotin-välitulistimelle menevän tuorehöyrylinjan laip-paliitos. Liitoksen tiiviste oli rikkoutunut liitok-sen pulttien liian pienen kiristysvoiman tähden.Tällöin tiiviste pääsi liikkumaan ja katkesikohtalokkain seurauksin. Tiiviste vaihdettiinuuteen ja liitos kiristettiin oikeaan tiukkuuteen,jonka jälkeen ylösajo voitiin aloittaa.

19


SIMULAATTORIKOULUTUKSEN HÄIRIÖHARJOITTELU LIITE 7

7.1 Simulaattoriperuskoulutus

Kirjallisen kuulustelun ja valvomoharjoittelunjälkeen harjoitellaan simulaattorilla seuraaviahätä- ja häiriötilanteita:• ulkoisen verkon menetys• primäärikollektorin vaurio• YD-injektiovesivuoto suoja-rakennuksen

ulkopuolelle• meri vesipumpun pysähtyminen• generaattorin laukeaminen• syöttövesisäiliön höyrypuolen vuoto

• syöttövesivuoto erottamattomalla osalla• lauhduttimen merivesivuoto• päämuuntajan laukaisu• VF-redundanssin menetys

7.2 Simulaattorikertauskoulutus

Kertauskoulutusjaksojen aikana simulaattorillaon ajettu taulukon 7.1 mukaisia turbiinigene-raattorijärjestelmien luokiteltuja transienttitilan-teita ja taulukon 7.II mukaisia muita häiriöta-pahtumia.

Taulukko 7.1. Simulaattorilla ajetut turbiini-generaattorijärjestelmien luokitellut transientit.

RA

RA

RA

RA

RA

RA

RL

RL

RL

RL

RLRMRQ

SA

SA

SD

SD

SP

VC

VC

VG

TRANSIENTTI

Höyrytukin vaurio

Höyryputken vaurio kontainmentin ulko-puolella

Höyryputken vaurio kontainmentin sisäpuolella

Höyryeristysventtiilin virheellinen sulkeutuminen

Kaikkien höyryeristysventtiilien virheellinensulkeutuminen

RA-varoventtiilin virheellinen avautuminen

RL-säiliön höyryvuoto

RL-imuputkiston vuoto

RL-paineputkiston vuoto

TAAJUUS [1/a]

0.09

0.09

0.09

0.3

0.04

0.02

0.09

0.09

0.09

Höyrystimen syöttövesiputken vuoto kontainmentissa 0.09

Syöttöveden täydellinen menetys

Turbiinin lauhdepumppujen laukeaminen

RQ-höyryvuoto

Turbiinin pikasulku

Turbiinin ryntääminen pikasulun taikäynnistyksen yhteydessä

Lauhduttimen ilmavuoto

lauhduttimen merivesivuoto

Generaattorin laukaisu turbiinin jäädessätyhjäkäynnille

Turbiinin merivesipumppujen menetys

Suppo eli koko merivesikierron menetys

VG:n menetys

Turbiinihallin tulipalo

Päämuuntajan tulipalo

0.16

1

0.09

3

0.14

2

1.8

0.05

n. 0.05

0.02

0.02

0.0003

KOULUTUSAJANKOHTA/VUOSI

82,84,86, S89, K93

81,86,87,88,S91,S94

83, 84,85, K86, S86, K89, S92, S95

81,84,85,87, K90.S91S95

88, S93

81,82,83,84,87, K90.S93

82, 83, 86, K91

83,85,87,S91,K96

81,86,87, K91,K95

82, 86, 87, S90, K94

83, 85, 86, 88, S90, K92

81,82,83,84,85,86,87,88,890

83, 84, 85, K90, K95

81,K83,S83,84,K85,S85,87,K89, S90, S92

84, 87, S90, S93

81,82,83,84,88, K91.K95

81,82,85,86,K89,K94

81,o3,88,S922,S94

82, 83, 84, 86, K89, S93

82, (simulointiastetta parannettava)

S91.S95

83,88, K92

K89, S93


LIITE 7 SIMULAATTORIKOULUTUKSEN HÄIRIÖHARJOITTELU

Taulukko 7.11. Simulaattorilla ajetut turbiini-generaattorijärjestelmien muut häiriötilanteet.

JÄRJESTELMÄ/HÄIRIÖ

AP Generaattorikatkaisijan kiinnimuuttuminen

RA RA-ulospuhallusventtiilin virheellinen avautuminen

RB Välitulistimen tuubivuoto

RB Välitulistimen ll-asteen häiriö ja lämpötilarajoitus

RC LO2:n RC-transientti = RC:n virheellinen aukijuuttuminen

RC Toisen RC:n vikaantuminen

RC Hydrauliikkapumpun laukaisu

RD RD:n ohitus

RD RD-ohituksen epäonnistuminen (Lo1)

RD RD:n vesipuolen virheellinen ohitus

RD RD:n tuubivuoto

RD RD:n päälleotto

RH RH-esilämmittimen ohitus pinnansäätäjän vian seurauksena

RH RH 16-17 ohitus ja ohituksen avautumatta jääminen

RH RH:n ilmavuoto

RH RH-esilämmittimen tuubivuoto

RL RL-pinnansäätäjän virheellinen toiminta

RL RL74S003:n virheellinen sulkeutuminen

RL RL-pumpun takaiskuventtiilin aukijuuttuminen

RL RL-pumppu laukeaa ja varapumppu ei käynnisty

RL RL922D001:n erottaminen huoltoon

RL Pääsyöttövesipumppujen laukeaminen

RL Pääsyöttövesipumppujen laukeaminen kavitoinnista

RL Pääsyöttövesipumppujen moottoreiden jäähdytyksen menetys

RL RL94/97-järjestelmän käynnistys syöttöveden menetyksessä

RM RM-pumpun laakerin korkea lämpötila ja vioittuminen

RM Matalapainepesän ruiskutus ei toimi

RM RM80S003 venttiilin avautuminen lauhduttimeen

RM RM-virtauksen estyminen, RE:n ohitus ei avaudu

RN RN17D001:n laukaisu

RQ RQ00COO1 apusaatajan avautuminen virheellisesti

RQ RQ13S006:nlaippavuoto

RR RR:n menetys seisokissa, kansi kiinni


S85,K91,K94

S88, S92

K87, S90

S83, S84, S91.S95

S81.S92

K86, K91

S84, K95

S83, K87

K93

S85, S93

K81.S83, K92

S85, K87, K92

K83, S87, K89, S94

S82, S87, K92

S84

K81.S86, S92

S85

K83, K95

S83, S89

K81

K84

S84, S89, K92

K88, K94

K89

K92

K84, S94

K85, S92

S95

K94

K83, K89, S94

K93

K96

K93


SIMULAATTORIKOULUTUKSEN HÄnuöHARJonTELU LIITE 7

JÄRJESTELMÄ/HÄIRIÖ

SA Turbiinin pikasulkuja säätöventtiilin yhtäaikainen vuoto

SA Pikasulkuventtiilin väärä asentotieto pikasulun yhteydessä

SA Vesitoimisten takaiskuventtiilien virheellinen sulkeutuminen

SB Turbiinin laakerivärinä

SC SC-pumpun laukaisu, varapumppu käynnistyy käsin

SC Voiteluöljyputkiston vuoto

SD Pinnansäätäjän vikaantuminen

SD SD-pinnanmittausvika

SE Säätäjähäiriö

SG SG-lämmönsiirtimen tuubivuoto

SK Vika laitossäätäjässä

SP Roottorin maasulku

SQ Generaattorin tiivistelaakerin vioittuminen

SR Tyristorijäähdytyshäiriö ja laukaisu

SR Automaattisen jännitteensäätäjän häiriö

SR Varamagnetointikoneen päälleotto

SS SS-pumpun laukaisu

SS SS-pumpun laakerivaurio

SS SS-takaiskuventtiilin vuoto

SS SS-vuoto generaattorin sisällä

ST Generaattorin vetyvuoto

ST ST-lämmönvaihtimen vesivuoto generaattoriin

SU SU-lämmönvaihtimen öljyvuoto

SU SU-putkiston vuoto

SU SU-nestelukkosäiliön pinnansäätöhäiriö

US Katkaisijapaineilmaputkiston vuoto

VC VC60-pumpun laukaisu, varapumppu korjauksessa

VC VC20/60S03-vaihto ei toimi

VC VC-putkiston murtuman aiheuttama tulva

Vika turbiinisäätäjässä


K84, S87, S90, S93

S92

K85, S87

S83

S84

K89

K81.K84, S91

K83, K87

S89, K92

S83, S95

K83

S90

S83

S82, S91

K82, K89, K92, S94

k83,S86,S91,S94

S83

K94

K94

S89

K81.S86, K91.K94

K88

S84

S90, K96

K88, K91.S94

K89

S84, K91

S84, K89, S93

S90

S88, S90, K92


TURBIININ SUOJAUSJÄRJESTELMÄN DYNAAMINEN TESTI MAKSIMIKUORMALLA L I I T E 8

8.1 Yleiskatsaus [1] 8.4 Testin tulokset [1]

Testin tarkoituksena on todeta turbiinin ylikier-rossuojausjärjestelmän toimivuus ja suojausjär-jestelmän komponenttien, lukuunottamatta ryn-tösuojan laukaisumekanismia, koordinaatio kes-kenään. Tällaisia komponentteja ovat mm. pi-kasulku- ja säätöventtiilit, sekä väliottojen sul-kuventtiilit, joiden toiminta todetaan testissämahdollisimman raskaissa kuormaolosuhteissa.Turbiinin pyörimisnopeus ei nouse testin aika-na, sillä suurin mahdollinen ryntäämisen arvosaadaan laskennan avulla.

8.2 Testausolosuhteet [1]

• Turbiinia kuormitetaan maksimikuormalla.• Sekundääripiirin kierto vastaa normaalia

käyttötilannetta.• Laitoksen omakäyttö on kytkettynä

ulkoiselle syötölle.

8.3 Testin suoritus [1]

Testin suorittamiseksi turbiini-generaattorilletehdään pikasulku joko kauko-ohjauksella taipaikanpäältä turbiini-generaattorilta. Generaat-toria ei kytketä manuaalisesti irti verkostapikasulun jälkeen, vaan suojausjärjestelmän ta-katehoreleen annetaan laukaista generaattori.Testin aikana suoritetaan seuraavien suureidenarvojen mittausta mittauslaitteistolla:• generaattorin staattorin virta• generaattorin sähköinen kuorma• pyörimisnopeus• höyryvirta turbiiniin• säätöventtiilien säätöservon asento• välitulistimen läppäventtiilien

säätöservon asento• pikasulkuventtiilien liike• välitulistinläppien liike• väliottojen sulkuventtiilien liike• sulkuventtiilien sulkeutuminen• suojausjärjestelmän öljyn paine• tuorehöyryn paine• höyryn paine turbiinin sisällä

1. Turbiinin venttiilien sulkeutumisaika ei saaylittää suunnitteluarvoja.

2. Turbiini-generaattorin roottorin suurin mah-dollinen pyörimisnopeus n voi syntyä gene-raattorin kuorman pudottua äkillisesti ja säätö-järjestelmän epäonnistuttua pyörimisnopeudenrajoittamisessa. Tällöin mekaaninen ryntösuojatoimii, mutta turbiini-generaattorin pyörimisno-peus ylittää ryntösuojan laukeamispyörimisno-peuden ns määrällä An , eli

»op. =

An voidaan laskea kaavastaps

An =ps

\'2L(t)dtJh4-n2-Jn0

(1)

(2)

jossa L(t) on generaattorin teho ajan funktiona,J on turbiini-generaattorin roottorin hitausmo-mentti, tl on pikasulun tapahtuma aika ja t2 onaika, jolloin integraalifunktio L{t) on saavutta-nut maksiminsa.

Kaavasta (1) laskettu suurin mahdollinen pyöri-misnopeus ei saisi ylittää standardin TEC 45-1perusteella laskettua suurinta sallittua pyörimis-nopeuden arvoa tai mitä turbiini-generaattorinvalmistaja suosittelee roottorille tekemiensätestien perusteella. Mitään ylimääräisiä tole-ransseja suurimman sallitun ja kaavasta (1)lasketun arvon väliin ei tarvita, koska yhtälö (2)pyrkii yliarvioimaan pyörimisnopeuden kas-vun.

8.5 Lähde

[1] IEC 1064 Acceptance tests for steamturbine speed control systems. Geneve:International Electrotechnical Commission(IEC), 1991: 1-59.

tlirbiini-generaattoreiden käyttöturvallisuus loviisan ... · pdf filerms...

Documents