核电汽轮机结构设计及运行特点研究

核电汽轮机结构设计及运行特点研究

张朋耀

福建福清核电有限公司 福建 福清 350300

摘要：在本篇文章中，主要以核电厂的技术特征为主，全面论述了压水堆核电站和热力循环系统的应用情况，在探究核电汽轮机技术特征的基础上为工程应用提供良好的依据。
关键词：核电汽轮机；结构设计；运行特征
伴随着社会经济水平的提升，电力企业在迎来良好机遇的基础上也面临着严峻的挑战，经济发展推动了核电技术的创新和改进，也为我国核电事业运行奠定了坚实的基础。不过，虽然核电的快速发展可以为人们日常生活提供清洁的能源，可是核电的运行安全是人们普遍关注的一种问题，基于核电技术的创新和改进，核电站汽轮机运行特征逐渐被掌握，通过对其展开检测分析能够增强核电站的安全性和稳定性。
1、汽轮机调节系统的功能体现
1.1汽轮机调节系统的工作运行原理
当前阶段，创建汽轮机调节模型的关键在于为质量守恒定律和能量守恒定律，比如汽轮机是半速机的话，对其操控的系统为GRE系统基本功能是利用近期量展开调节控制功率、频率和压力，并且对汽轮机的转动速度和负荷进行超速超加速限制，使机组处于相应的工作状态下安全运行，符合各项供电需求。
1.2汽轮机调节系统的功能体现
首先是控制功率，依照电网具体功率要求展开手动或者自动的调节开度工作，有效的调整发电机有功功率。第二，控制频率，也就是说在电网频率与规定数值相偏离的情况下，必须加以补偿。第三，控制压力对进气压力实施限定，或者是对增长的速率实施限定。第四，控制应力，对升速和升荷实施限制。第五，控制负荷速降，在发生异常情况以后，必须尽快的降低负荷给出的速率保护，防止反应对保护系统动作，以此实现保护电机的目的。第六，限制蒸汽流量，操作人员处于允许时间范围内，限制进汽流量，以此保障汽轮机的功率不超出相应的水平。
2、核电汽轮机运行特征表现
2.1参数比较低
当前阶段，压水堆核电站是核电站的基本形式，该种类型的核电站通常在回路中的参数是非常低的，这样一来，将会使二回路中的主蒸汽参数也随之下降。一般情况下，核电汽轮机和火电汽轮机功率相同的话，那么核电汽轮机在应用蒸汽进行做工的过程中，所需的主蒸汽流量也是非常大的，所以即便是容量都相同的基础，如果汽轮机的相对参数非常低，那么它的低气压进行排气的面积将会是火电汽轮机低气压排气面积的两倍。
2.2汽水分离再热器
一般来讲，火电汽轮机的热量来源是锅炉，核电和火电式完全不一样的，主要是应用再热的原理，并不是反应堆，是应用高压进行抽气，核电汽轮机的热力系统是在这基本参数来源本身与核岛并没有直接的关系，该项在热功能可以进行去湿，防止低压排气湿度过大，提高循环效率。通常情况下，核电汽轮机进行在热的形式包含为两方面，分别是单级再热，另外是双极再热，也就是所谓的梯级加热。针对于该种类型的形式来讲，对传热的温差相对是非常小的，效率特别高，所以在工作中该项模式应用极为广泛。
2.3对节流的调节
汽轮机调节形式包含了两种，分别是喷嘴调节形式以及节流调节形式，两者的区别表现为节流调节的形式无调节级，工况的实际效率是非常低的，设计工况的具体效率特别高，喷嘴调节的形式和节流调节形式相比较来看完全不一样。目前阶段，我国汽轮机应用节流调节的形式极为普遍，具体原因是因为核电应用定期进行换料的机制，变工况的效率没有太大的意义。
3、核电站汽轮机监测和诊断系统的架构与功能体现
3.1系统结构和配置
汽轮机的监控以及诊断系统组成结构为数据收集系统、处理数据系统、执行系统、备份数据系统、网络交换系统和不同的核心硬件设备共同组成数据收集系统，把不同监控系统搜集到的温度和应力流量、位移等实际数据动态性传输反馈于搜集数据计算机系统之后，由各项计算机将获取的数据动态性处理，处理完成以后传输到数据库之后处理数据系统从数据库内调取数据加以分析，然后把计算的结果传回数据库中，最后数据库把计算的结果反馈于不同的执行系统内，加以操作备份数据系统将数据搜集系统传递过来的数据以及计算完成的数据做好备份处理，用户只需要应用网络交换机调取数据库里的数据即可动态性的了解到汽轮机的具体运行状态，并且可以把生产报表展开输出。
3.2分析系统功能
创建汽轮机调节的模型通常是利用模块化进行设计的基本原理，基本功能表现为动态性的监测计算数据分析偏差，对故障加以诊断。
3.3检测汽轮机

调节系统把系统内的压力、湿度等信号展开检测，将系统划分为不同的子系统，全面检测生产的具体状态，而且可以在人机界面形成不同的图标，比如生态趋势图表、参数分类等，以便于监测不同的参数变化情况，掌握到运行设备的具体工作状态，实时操作的工作人员在人机界面的各类图表中，随时都可以查询参数，以此更好的掌握设备运行状态和基本参数。

3.4处理数据
处理数据系统可以对输入的信号加以处理，有效分析，对比处理完成的数据，把存在的异常参数和机构中的缺陷全面探究，对汽轮机的数据进行分析，模式主要是利用模型创建实现的，比如应用误差热平衡的形式，这些形式均可以检验热力性能，小误差热平衡的形式是依照汽轮机抽气过程中凝结放热量和通流及进行比较，其效率比较高的规律，使系统功率平衡与实际状态相接近，提升监控的准确性。
4、核电汽轮机的设计结构和运行特征
核电汽轮机通常是指应用于压水堆、沸水堆、重水堆和气冷堆等，核电厂的饱和蒸汽汽轮机也被称之为蒸汽汽轮机，新蒸汽是含微量水分，饱和蒸汽和微过热蒸汽，本身和火电厂是一样的，可以采取超临界压力的高温再热汽轮机，对此，汽轮机类型和要求也和火电厂基本上是相同的，核电汽轮机的低压缸零部件一般采取火电汽轮机相同的材料制作形成，比如高压内外缸、隔板套、隔板外环和其他软件，这些都是使用高耐蚀材料制作形成的。火电汽轮机相关的设计要点可以推广应用在核电汽轮机中，不过核电汽轮机的容积流量是非常大的，机组各部件尺寸明显大于火电汽轮机，为了提升运行的经济性和安全性，就需要设置叶片除湿设施以及汽水分离器，将机组外部的水分彻底排除，并且蒸汽温度低于所用金属材料的断裂温度，有效的改善材料使用环境，降低了设计的复杂程度。在核电热力系统运行期间，即便是装置了汽水分离再热器也只有核电汽轮机低压前两节在干蒸汽区工作。特别是长叶片顶部受水滴的侵蚀，基于侵蚀作用下从转动部件甩出来的水滴，使静止部件受到损伤，在具有较大压差部件的连接面中出现抗腐蚀现象，所以就需要采取完善的除湿结构，控制水分含量和特征，增强部件的抗侵蚀能力。

5、结语：

从以上论述来看，核能发电属于我国能源建设体系中非常重要的一方面，核电汽轮机是能源转换期间极为关键的一项，机械设备本身产生的作用是非常高的，综合性考虑到目前的技术水平，在未来核电汽轮机必定朝着较大装机容量和参数的技术方向良好发展。在本篇文章中，主要以汽轮机调节系统的功能为主，结合相关原理和运行特征，全面论述了核电汽轮机监测和诊断系统的架构以及功能，探究了核电汽轮机的设计结构和运行特征。

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