哈电核电1250MW级汽轮发电机技术特点
核电站湿蒸汽汽轮机的特点之一
在核电站的发展过程中，曾出现过多种不同堆型，其差异主要体现在从核裂变能到蒸汽热能的转换方式及具体实现技术上。
长期的实践证明，压水堆核电站是一种安全经济且环保的核电站，因此目前世界上大多数国家的核电站建设都是以发展压水堆型为主[AP1000——Advanced Passive 1000——先进非能动1000MW级核电技术，其本质也属压水堆(Pressurized Water Reactor)核电站]。
有鉴于此，我国在20世纪80年代初，便由国务院批准确定，发展压水堆核电技术路线。
我国20多年的实践和国际最新核电技术发展趋势，都证明我国发展压水堆核电技术的路线是正确的。
核电站汽轮机的工作原理与常规电站汽轮机完全相同，但由于压水堆核电站汽轮机利用湿蒸汽作工质，与常规电站汽轮机相比，其参数、结构、设计及运行特性将有所不同。
压水堆核电站汽轮机特点一：采用低参数饱和蒸汽从事热能动力专业图1 压水堆核电厂一、二、三回路参数相互制约关系的工作者都知道，提高蒸汽初参数是提高蒸汽动力装置热经济性的主要途径之一，那压水堆核电厂二回路为何要采用低参数饱和蒸汽呢？1．压水堆核电厂采用蒸汽发生器将一回路冷却剂的热能传给二回路工质，故二回路新蒸汽参数取决于一回路冷却剂温度。
为了保证反应堆的安全稳定运行，不允许一回路冷却剂沸腾(且保持有20~25℃的沸腾裕度)，因此要提高一回路冷却剂温度就必须提高一回路压力，而一回路压力应按照反应堆压力容器的计算极限压力选取(通常≯16MPa，对应饱和温度约347℃)。
这样，一回路的出水温度仅有320~330℃。
图1表示了压水堆核电厂一、二、三回路参数相互制约关系。
由图可知，一回路水在蒸汽发生器中放热时有温降，且其出水温度还必须与二回路蒸汽温度有一定传热端差。
因此，图2 朗肯循环二回路工质温度通常只有280℃左右。
另外，即使一回路压力可以允许取得更高，核燃料芯块的锆合金Zr-4包壳与水的相容温度也不允许超过350℃，否则高温氧化将变得非常严重；况且，水的临界温度为374.15℃，因而一回路冷却剂温度提高有限。
核电汽轮机结构设计及运行特点分析
核电汽轮机结构设计及运行特点分析发布时间：2022-05-04T10:00:40.360Z 来源：《当代电力文化》2022年1期作者：丁浩[导读] 将核电厂技术特点作为研究的起点，分析压水堆核电站及相应的热力循环系统，丁浩福建福清核电有限公司福建福清 350318摘要：将核电厂技术特点作为研究的起点，分析压水堆核电站及相应的热力循环系统，通过对核电汽轮机技术特点进行探讨，分析在设计和结构上的应用特点，为理论及实践应用提供有力的支持。
核电厂的工作就是将核燃料轴在反应堆的裂变链式反应中产生的热量转变为电能，是我国目前重要的发电厂。
核燃料发生裂变反应主要通过热能的方式表现出来，通过一次、二次冷却剂的栽带和转变，通过蒸汽驱动汽轮发电机发电。
核电厂根据反应堆的不同可分为轻水堆核电厂、重水堆核电厂、石墨气冷堆发电常等。
轻水堆发电厂还可分为压水堆和沸水堆；石墨气冷堆可分为天然铀气冷堆及高温冷堆。
关键词：核电汽轮机；结构设计；运行特点在压水堆核电厂的运行过程中，向环境排放的放射性物质相比火电厂中粉煤灰排放的放射性物质含量较低，不会产生二氧化硫等有害气体。
相比气冷堆、重水堆、沸水堆等对比，压水堆的特点为功率密度高、结构紧凑、安全、操作简便、技术成熟、造价成分低等，因此成为了目前世界范围中核电厂最常用的类型。
我国的大亚湾、秦山等核电厂都采用的是压水堆类型发电，根据研究，在快中子增殖堆等发展成熟前，压水堆在我国核电厂的应用中有极大的优势。
一、关于压水堆核电厂压水堆核电厂就是通过压水反应堆通过核裂变能转变为热能，然后再形成蒸汽从而发电的核电厂。
压水堆的堆芯放置在压力容器中，水不仅是慢化剂，还是核心内燃料元件的一次冷却剂，能够将堆芯的热量带入蒸汽发生器的一次侧，传递到二次侧的水，在温度降低后再次进入堆芯，从而形成循环。
蒸汽发生器的二次侧中的水吸收热量，形成了具有一定压力的饱和蒸汽或微过热蒸汽，进入到汽轮机中做功。
做功完成后的蒸汽会进入到凝汽器中凝结成水，水泵再传输到蒸汽发生器二次侧，以此完成二回路系统[1]。
125MW机组讲义
125MW机组汽缸特点
高中压缸为双层汽缸合并一只外缸，其内缸通流部分
反向布置，主蒸汽、再热蒸汽的进汽部分集中在高中 压缸中部，高压缸内有1个调节级和8个压力级，其中 第1～6压力级在高压内缸，第7～8压力级采用一级隔 板套支撑在外缸上，中压缸共10级压力级，其中第1～ 6压力级在中压内缸，第7～10压力级采用二级隔板套， 支撑在外缸上 低压缸为双排汽、径向扩压式、内缸为通流部分，外 缸为排汽部分。轴承座与缸体分开。进汽采用波纹管 与中压缸排汽相连，低压外缸内装有喷水降温装置 低压缸顶部装有两只安全膜板，当汽侧压力大于大气 压时鼓破
高,低压两级串联旁路简图
ห้องสมุดไป่ตู้
中间再热的优点
（1）可提高机组的循环热效率。对一次
中间再热可提高5％，二次中间再热可提 高7％左右； （2）可提中低压缸蒸汽的过热度，使低 压缸中蒸汽的湿度保持在允许范围内 （预防水蚀）， （3 ）中间再热后可使汽轮机的汽耗率降 低，未几级叶片高度可相对缩短，对机 组安全运行非常有利
2、操作管理装置：包括操作员站、工程师 站、监控计算机等，是操作、管理人员 与分散控制系统的接口。 ①操作员站是运行操作员了解生产状 况、干预生产过程的装置 ②工程师站主要完成系统组态、画面 生成、参数调整、文档管理、系统调试 等工作 ③监控计算机综合监视全系统的各工 作站，管理全系统的所有信息
蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分， 即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安 系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共 同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静 子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括 汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。 转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴 器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶 轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部 分
核电1250MW定子绕组装配技术浅析
批 量 生 产铺 平 了道 路 ； 通 过 这个 新 产 品 的准 备和 生产 过程 ， 使 哈 电在核 电生 产 上 的知 识 水平 上 了一个 新 的 台 阶 ， 为 广 大 业主 持 续 的提 供优 质 可 靠 的发 电设 备 。 关键 词 ： 核电 １ ２ ５ ０ ＭＷ 定 子 绕组 ； 装 配技 术 ； 分析
个方面 ：
定子机座配重工具的设计达到预期 目标。 该机座结构存在偏重 的问 题 ，我 们 设计 的机 座 配重 工 具 在 实 际应 用 中达 到 了预 期 目标 ， 机 座 可 以 在滚 动 搁 板上 顺 利转 动 ， 并 停 留在 任 何 角度 。 锥 环装 配 施工 顺 利 。 为 了顺 利 完成 锥 环 装 配 ， 我 们 工 艺员 提制 的装 锥 环 吊具 的高 架 子 工具 实 际证 明在 操 作 者 进 行 高 空 作 业 时 是 必须 的 ， 在拆卸时 ， 采 用 手 动 葫 芦 的方 法避 免 了 吊装 工 具 从 锥 环 上 卸下时 ， 突 然 冲击 对锥 环 的损 伤 。轴 向 、 周 向定 位 工具 ， 在 结构 上 自 行设计 ， 在使 用 中达 到工 艺 定位 的要 求 。 定子 下 线 小 车成 功 在核 电 中应 用 。 哈 电机 的工 艺 员在 三 菱 电机 培训期间， 对 三 菱 电机 的小 车进 行 了详 细 的 测绘 ， 回国后 ， 按其 使 用 原理 ， 并结 合 秦重 装 定 子 下 线 间 的 结 构 ， 与 非 标 室 合 作 设 计 了新 的 小车 ， 其 结构 简 洁 、 实 用 。在 实 践 中 证 明效 果 比较 理想 ， 解 决 了核 电 定 子 线棒 （ 重达 ２ ３ ０ Ｋ ｇ ） 的运 送 问 题 。 下线小 车顺利使用 ， 节省了人力 ， 为高质高效地下入线圈提供 了保障。 定子嵌线工艺 的设计 。 哈电机工艺员结合三菱电机和哈电机 的 经验 ， 土 洋结 合 ， 使 定 子线 棒 嵌 入后 ， 轴向 、 径 向、 周 向 位置 均 达 到 较 高的精度 ， 在后序配装鼻端 连接板时 ， 因线圈装配位置优 良， 连接板 没有 １ 件 需要 现场 实 配钻 孔 。
哈电600MW等级汽轮发电机技术特点
哈电600MW等级汽轮发电机技术特点摘要:哈尔滨电机厂有限责任公司,20世纪80年代,引进美国西屋电气公司600MW汽轮发电机设计与制造技术,在国内率先消化、吸收,同时开展了大量的国产化和科研工作,并按国家要求与西屋电气公司对引进型产品进行联合优化设计,提高了发电机效率、最大出力和励磁顶值电压倍数,满足了电力部门对励磁及各种参数的要求。
在此基础上,哈电对600MW汽轮发电机不断优化和改进,且将其发展成多容量和功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。
关键词:汽轮发电机;功率因数;额定功率;刚—柔固定结构;转子阻尼系统1 引言哈尔滨电机厂有限责任公司(简称:哈电机,英文缩写:HEC)在20世纪80年代初期引进美国西屋电气公司600MW汽轮发电机设计与制造,在完成本地化生产(装机于安徽平圩电厂)的同时,1987年又按照国家要求与西屋电气公司对引进型产品进行联合优化设计。
先后研制出国产首台优化型600MW发电机(哈三电厂3号机),国产首台额定650MW,最大连续出力700MW的核电站汽轮电发电机(核电秦山二期),国产首台600MW超临界机组的发电机(沁北电厂1号机)。
HEC还先后在2台600MW等级发电机(哈三3号机、秦山二期1号机)上进行过型式试验和较全面的科研试验,充分掌握了600MW等级发电机的各种性能参数,为机组的安全运行提供了保障,同时为600MW等级发电机的优化和改进提供了有力依据。
现在,HEC的600MW等级汽轮发电机通过不断优化和改进,已发展为多容量和功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。
以下对HEC的600MW等级汽轮发电机的技术特点予以简要介绍。
2 发电机技术特点2.1 发电机规格HEC的600MW级发电机的额定功率有600MW、660MW、670MW和680MW四种,额定功率因数有0.85和0.9两种,励磁方式有无刷和静止两种,规格较齐全,发电机不仅出力大,而且效率高,如:额定功率因数0.9并采用静止励磁的600MW发电机效率可达到99%。
哈电集团哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
哈电集团哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
哈电集团哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（以下简称公司）是以设计制造大型火电汽轮机、核电汽轮机、工业汽轮机、船用主动力成套装置和燃气轮机为主的国有大型发电设备制造骨干企业。
年综合生产能力超过30000MW，并形成了以1000MW超（超）临界、空冷、核电等系列机组为代表，包括50MW、100MW、200MW、300MW、600MW等级的各种型号电站汽轮机及10MW以下等级工业汽轮机、轴流风机及9FA 级重型燃气轮机和30MW级燃气轮机的批量制造能力。
目前热电联供机组已有双抽25MW、50MW、单抽100MW、200MW机组。
形成热电联供抽汽机组25、50、100、200、300MW 单抽，双抽机组系列化。
进一步开发300MW、600MW机组，形成25—600MW热电联供机组系列化。
相关汽机类型如下：
一、600MW等级超临界汽轮机
二、350MW等级超临界双抽汽轮机
最新产品
●1000MW超超临界空冷汽轮机
●350MW等级凝汽、抽汽、背压（NCB）汽轮机●第三代核电（CAP1400）1500MW 核电汽轮机●1200MW超超临界汽轮机。
大型汽轮机运行特性概要课件
化工
在化工领域，大型汽轮机 主要用于驱动压缩机、泵 等设备，实现气体压缩、 液体输送等功能。
大型汽轮机的发展历程
初期发展
大型汽轮机的发展始于19世纪末期， 初期主要用于驱动船舶和蒸汽机车。
成熟阶段
创新发展
近年来，随着环保要求的提高和新能 源的兴起，大型汽轮机在节能减排、 提高效率等方面不断创新发展，同时 也面临着新的挑战和机遇。
新技术的应用
高效冷却技术
随着汽轮机功率和效率的提高，冷却技术也得到了广泛应 用。通过采用先进的冷却技术，能够降低汽轮机的温度和 热应力，提高其可靠性和寿命。
智能监测技术
通过安装传感器和监测系统，可以实时监测汽轮机的运行 状态和参数，及时发现和解决潜在问题，提高设备的可靠 性和安全性。
优化设计技术
利用先进的计算流体力学和热力学软件进行优化设计，能 够提高汽轮机的性能和效率，降低能耗和排放。
大型汽轮机运行特性概要课件
目 录
• 大型汽轮机概述 • 大型汽轮机的工作原理 • 大型汽轮机的运行特性 • 大型汽轮机的故障诊断与处理 • 大型汽轮机的未来发展
01
大型汽轮机概述
定义与特点
定义
大型汽轮机是一种将热能转化为机械 能的旋转式动力机械，通常由多级组 成，通过高温高压蒸汽在汽轮机中膨 胀，推动转子旋转，从而输出动力。
判断热状态是否正常。
故障处理与预防措施
01
02
03
04
定期维护
制定定期维护计划，对大型汽 轮机进行全面检查和保养，确
保设备处于良好状态。
应急处理
针对常见故障制定应急处理预 案，一旦发生故障能够迅速采
取措施，减小影响。
备件储备
储备常见故障的备件，缩短故 障处理时间。
核电站与火电厂汽轮机参数及热力系统的比较分析
中国电力教育2010年管理论丛与技术研究专刊662核电站与火电厂汽轮机参数及热力系统的比较分析王晗丁* 周 涛（华北电力大学核热工安全与标准化研究所，北京 102206）摘 要:通过对核电站与火电厂各自的再热郎肯循环，汽轮机的主蒸汽的压力、温度、湿度、流量等参数的比较，分析了在汽轮机设计及结构上，如气缸设置、级效率、末级叶片长度和通流部分冲蚀等的不同点。
并分析比较了核电站与火电厂各自的热力系统，且归纳出不同点，提出了在借鉴常规火电热力系统计算时存在的难点，结合火电厂热经济性指标给出核电站发电能力评价指标。
为提高核电汽轮机运行效率及核电厂发电效率提供借鉴。
关键词：核电站；火电厂；汽轮机；热力系统；发电效率基金项目：本文系国家“973”计划项目 (项目编号：2007CB209800)，横向研究课题的研究成果。
*作者简介：王晗丁，男，华北电力大学核热工安全与标准化研究所硕士研究生。
从能量转化角度看，核电站与火电厂都是将热能转换成电能,但核电站是利用反应堆所产生的核裂变能产生热能，这点与火电厂的锅炉不同。
核电站一回路维持约16MPa 的压力,反应堆出口冷却剂温度通常不超过330℃，在这样的冷却剂温度下,在蒸汽发生器中产生压力约6MPa 的饱和蒸汽。
而火电厂中的锅炉则是在过热器中加热主蒸汽的，蒸汽都处于过热状态，温度达540℃,其压力更是高于核电饱和蒸汽压力，从而使得核电站二回中的汽轮机主蒸汽参数较火电厂要低很多。
虽然核电站的汽轮机、凝汽器、加热器等设备与火电厂基本相同，但由于主蒸汽参数等的差异，其汽轮机参数、热力系统及运行方式与火电厂都存在较大差异。
一、热力循环比较大型火电站都采用蒸汽中间再热系统,其主要目的在于提高中、低压缸前蒸汽参数,从而提高大容量机组的热经济性；而对于压水堆核电站而言,采用再热的主要目的是提高蒸汽在汽轮机中膨胀终点的干度。
汽水分离再热器的主要作用是除去高压缸排汽中的水分,并加热高压缸排汽,提高低压缸进汽的温度,使其具有一定的过热度，若不采取任何措施,当蒸汽膨胀至0.0049MPa 时,其湿度将接近30%。
大型汽轮机运行特性资料课件
采用轻量化材料如钛合金和复合材料等，可以降低汽轮机的重量，提高其机动性和可靠性。
节能减排技术
高效能转子
通过优化转子设计，提高汽轮机的热效率和运行效率，降低能源消耗。
余热回收
利用汽轮机的余热进行发电或供热，实现能源的循环利用，减少能源浪费。
智能化控制技 术
远程监控和维护
通过智能化控制系统，实现远程监控和维护汽轮机的运行状态，提高设备的可靠性和安 全性。
汽缸
汽缸是汽轮机的外壳，主 要作用是固定叶片和转子， 并承受蒸汽的压力。
转子
转子是汽轮机的核心部件， 通过叶片的推动实现转动， 将蒸汽的热能转化为机械能。
03 大型汽轮机的运 行特性
启动与停机特性
启动特性
大型汽轮机在启动过程中，随着转速和温度的逐渐升高，蒸汽参数和各部件的 状态变化对汽轮机的安全和经济运行具有重要影响。
叶片工作原理
01
02
03
叶片工作原理
叶片是汽轮机中的重要部 件，主要分为喷嘴叶片和 动叶片两类。
喷嘴叶片
蒸汽在喷嘴叶片中膨胀， 降低压力，增加流速，形 成高速气流，推动转子转 动。
动叶片
动叶片通过与转子的连接， 将蒸汽的动能转化为转子 的机械能，实现能量的转 换。
汽缸与转子
汽缸与转子
汽缸和转子是汽轮机中的 重要组成部分。
电、核电等领域。技术不断进步，单机功率逐渐增大，效率提高。
03
现代发展
现代大型汽轮机在材料、设计、制造、控制等方面不断创新和提高，使
得其性能更加优异，运行更加可靠。同时，汽轮机的应用领域也不断拓
展，成为工业发展的重要支撑。
02 大型汽轮机的工 作原理
热力循环
核电厂汽轮机的特点分析
核电厂汽轮机的特点分析摘要：核电汽轮机的参数低，流量及湿度均较大，具备节流调节的特点，其容量匹配主要以机随堆模式为主，通流裕量较小，于火电机组不同。
半速机和全速机比较，前者圆周速度小，所以应力较小，对于水腐蚀方面有较好的性能，但是半速机的制造的成本较全速机高。
所以，选型时主要结合地区实际情况、经济、技术指标，以及机组实际容量等来进行确定，就我国目前核电发展情况来看，对1000MW及以上等级的核电汽轮机机组主要以半速机为主，优势显著。
关键词：核电厂；汽轮机；特点分析1 核电厂汽轮机概述汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。
它的主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。
在采用化石燃料（煤、石油和天然气）和核燃料的发电厂中，基本上都采用汽轮机作原动机。
有时，汽轮机还直接用来驱动泵，以提高电厂的经济性或安全性。
来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。
由于汽轮机排气口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排气口流动，其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。
做完功的蒸汽称为乏汽，从排气口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水。
此凝结水由凝结水泵抽出送往蒸汽发生器构成封闭的热力循环。
为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保持较低的凝结温度，必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。
由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封，其内部压力又低于外界大气压，因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧。
若任空气在凝汽器内积累，必使凝汽器内压力升高，导致乏汽压力升高，减少蒸汽对汽轮机做的有用功；同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化。
这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。
2 核电站汽轮机特点核电站汽轮机通常采用饱和水蒸汽（或微过热蒸汽）作为工质，并由高压汽缸、低压汽缸、汽水分离再热器、回热加热器和凝汽器等辅助设备组成。
其工作原理与普通电厂汽轮机相同，结构也大体上相近，唯有新蒸汽初参数较低而已（一般新蒸汽初压在5-7MPa范围内，过热度仅20~30℃左右）。
125机组介绍11
三维叶片表 面压力分布
三维计算软件—TASCflow
•
TASCflow 软件是世界先进三维流 场计算软件 , 它采用全三维 N-S 方程求 解 , 允许使用湿蒸汽和真实气体 , 能够 多级联算。世界上各大型汽轮机制造 厂家如西门子、ABB 、GE、日立、东芝 等都使用这一软件。巴统委员会解散 以前禁止向我国出售。右图是西门子 使用 TASCflow 软件进行优化设计，开 发出的新型全三维弯扭静、动叶片， 它级效率与传统叶片相比提高大约 2% ， 机组效率提高1%以上。
第四阶段
• 1997年底，低压缸静叶全部采用后 加载叶型，复合弯扭叶片，隔板为 焊接隔板，至此，哈汽公司高、中、 低压通流部分改造进入了技术先进， 方案完善的新阶段
改造应用情况
• 已完成改造的200MW机组共25台 • 高、中、低通流全部改造机组9台 • 完成100MW汽轮机低压缸改造3台 • 首台200MW低压缸改造机组已安全运行8年 • 首台高中低全改机组已安全运行3年
可靠性方面
• 存在动叶片及围带断裂事故 • 汽缸膨胀不畅、汽缸跑偏等 • 采用当代汽轮机先进技术，对老机组进 行改造，可达到增容降耗、延长机组寿 命、提高机组运行可靠性、增强调峰性 能等目的，是电力工业技术进步的一项 重要措施
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 老机组改造业绩
国产三排汽200MW汽轮机 改造发展过程
• 全三维设计体系特征
–叶型的流动性能 一维/准三维计算 –静动叶栅内部流动的全三维计算 –多级透平互相匹配的全三维计算 –设计方法更先进、更快捷，保证了300MW机组 通流部分的高水平和高质量
根部流道相对马赫数图
静叶根部表面压力图
全级三维计算部分结果
通流部分改造目标
核电站汽轮发电机组
2024/8/1
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汽轮发电机组设备的组成图
2024/8/1
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核汽轮机组的布配形式
2024/8/1
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大亚湾核电厂的汽轮机基本参数
大亚湾核电厂的汽轮机为英国GEC—A公司设计制造的 多缸单抽冲动式汽轮机。
汽轮机的转速为3000 r/min，额定功率为900 MW，新 蒸汽参数为6．63MPa，283℃，低压缸徘汽压力为 0.0075 MPa，额定负荷下蒸汽流量为5515t/h。
由于新蒸汽是饱和汽，膨胀后即进人湿汽区，为保证 汽轮机安全经济运行，在蒸汽经过高压缸后．对高压缸 排汽进行汽水分离再热，以保证低压缸的效率和安全性。 因而，饱和汽轮机组无例外地设有汽水分离再热器，这 也是与火电机组的重要区别之一。
2024/8/1
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（一）核汽轮机组的一般特点
5、易超速
由于核汽轮机组多数级工作在湿蒸汽区，通流 部分及管道表面覆盖一层水膜，导致机组甩负 荷时，压力下降，水膜闪蒸为汽，引起汽流速 骤增，这是核汽轮机组易超速的主要原因。
2024及/8/1 给水泵汽轮机用汽。除氧器用汽来自高压缸排汽。 19
结构图
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大亚湾核电厂汽水分禽再热器主要参数
2024/8/1
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电厂净功率为发电机输出电功率扣除厂用电功率。 厂用电包括反应堆冷却剂泵，给水泵以及其他各种 机械、设备的动力消耗，一般占发电机输出功率的4 ％一8％。
2024/8/1
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四、核电厂的热经济指标
3．汽耗率d0 定义为汽轮发电机组发出1kw.h电力所消耗的蒸
汽量。汽耗率是汽轮发电机组的一项重要经济性 指标。
哈电600MW等级汽轮发电机技术特点(一)
哈电600MW等级汽轮发电机技术特点(一)摘要：哈尔滨电机厂有限责任公司，20世纪80年代，引进美国西屋电气公司600MW汽轮发电机设计与制造技术，在国内率先消化、吸收，同时开展了大量的国产化和科研工作，并按国家要求与西屋电气公司对引进型产品进行联合优化设计，提高了发电机效率、最大出力和励磁顶值电压倍数，满足了电力部门对励磁及各种参数的要求。
在此基础上，哈电对600MW汽轮发电机不断优化和改进，且将其发展成多容量和功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。
关键词：汽轮发电机；功率因数；额定功率；刚—柔固定结构；转子阻尼系统1引言哈尔滨电机厂有限责任公司（简称：哈电机，英文缩写：HEC）在20世纪80年代初期引进美国西屋电气公司600MW汽轮发电机设计与制造，在完成本地化生产（装机于安徽平圩电厂）的同时，1987年又按照国家要求与西屋电气公司对引进型产品进行联合优化设计。
先后研制出国产首台优化型600MW发电机（哈三电厂3号机），国产首台额定650MW，最大连续出力700MW的核电站汽轮电发电机（核电秦山二期），国产首台600MW超临界机组的发电机（沁北电厂1号机）。
HEC还先后在2台600MW等级发电机（哈三3号机、秦山二期1号机）上进行过型式试验和较全面的科研试验，充分掌握了600MW等级发电机的各种性能参数，为机组的安全运行提供了保障，同时为600MW等级发电机的优化和改进提供了有力依据。
现在，HEC的600MW等级汽轮发电机通过不断优化和改进，已发展为多容量和功率因数规格、系列化的第三代成熟产品。
以下对HEC的600MW等级汽轮发电机的技术特点予以简要介绍。
2发电机技术特点2.1发电机规格HEC的600MW级发电机的额定功率有600MW、660MW、670MW和680MW四种，额定功率因数有0.85和0.9两种，励磁方式有无刷和静止两种，规格较齐全，发电机不仅出力大，而且效率高，如：额定功率因数0.9并采用静止励磁的600MW发电机效率可达到99%。
浅谈核电汽轮机
浅谈“核电汽轮机”（一）核电汽轮机结构特点由于产生蒸汽的方式不同，核电站汽轮机与常规火电站汽轮机在热力参数上存在差异。
贺电汽轮机由于使用了饱和蒸汽，因此其参数相对于火电汽轮机来说有所降低，有效焓降较小，蒸汽流量较大，低压缸出口的蒸汽湿度较大，从而使汽轮机在设计和结构上与火电汽轮机存在差异：(1)采用饱和蒸汽新蒸汽参数低在典型压水堆核电站中，汽轮机主汽门前的蒸汽压力约为6MPa，这主要取决于一回路冷却剂参数，后者则主要受反应堆壳体制造技术和材料的限制。
由于核电汽轮机采用了饱和蒸汽，且新蒸汽的参数较低，使核电汽轮机有以下特点1）.核电汽轮机的级数少而不设中压缸；2）.低压缸功率占全部功率的比例增大，约为50％～6o％，因此低压缸的经济性对整个汽轮机有重要影响；3）.汽轮机的排汽损失，分离再热器和进、排汽管道的压力损失对核电汽轮机的经济性影响增大。
(2)可用焓降低、蒸汽流量大蒸汽在汽轮机中的膨胀过程使高压缸中蒸汽从起始参数膨胀到1.2MPa，而湿度则从在蒸汽发生器中产出的起始值约0.5％增到约12％。
按照汽轮机通流部分侵蚀损耗的条件，不允许继续利用有这样湿度的蒸汽。
因此，蒸汽在进入低压缸之前需通过蒸汽分离再热器进行汽水分离和再热。
与火电汽轮机相比较，核电汽轮机的蒸汽压力低，而且是饱和蒸汽。
由于核电汽轮机的可用焓降小、级效率又较低、蒸汽压力低、比容大，因此汽轮机进汽的容积流量就要比相同功率的火电汽轮机增大60％-90％。
核电汽轮机在结构上有以下特点：1）核电汽轮机的进汽管道和阀门的尺寸及重量增大；2）当功率增大到500~800MW时高压缸要做成双流道的；3）高压缸叶片较高，扭叶片数量增多，增加了设备的投资额；4）由于叶片高度增加，增加了调节级设计的困难，低负荷时叶片的弯曲应力增大，应尽量避免采用喷嘴调节；5）汽轮机出口蒸汽流量大，不仅使末级叶片增高而加大汽轮机径向尺寸，还要采用多排汽口结构，使汽轮机结构复杂，重量、尺寸增大；6）凝汽器也因排汽量大而使其换热面增大，循环水量几乎增加一倍。
核电汽轮机的特点
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二、蒸汽容积流量大
核动力汽轮机在结构上有下列特点： (1)进汽管道和阀门的重量、尺寸大。 (2)当功率增大到500～800MW时高压缸要做成双流路的。 (3)高压缸叶片高，扭叶片数量增多，增加了设备的投资额。 (4)由于叶片高度增大，增加了调节级设计的困难；低负荷时 叶片的弯曲应力增大，尽量避免采用喷嘴调节。 (5)出口蒸汽容积流量大，不仅使末级叶片增高（加大汽轮机 径向尺寸），还要采用多排汽口结构，使汽轮机结构复 杂，重量、尺寸大。
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2、波纹板式分离器 原理：湿蒸汽进入曲折的波纹形状的 金属薄板通道内高速流动时，质量大 的水滴在转弯时惯性大而与板壁碰撞 被捕捉吸附形成水膜，而把水滴由汽 流中分离出来。 优点：分离效率可高达95％以上，最终湿度可达到0.5％左右， 应用广泛。 缺点：因波纹板分离器受汽流速度的限制，因此波纹板分离 器的重量体积比较大。
在具有中间再热器的情况下，为了使干燥的蒸汽在较多 的级内带来好处，使汽轮机的分缸压力提高些。
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三、分离器的种类
1、旋风分离器 原理：汽流沿切向进入筒体，两相流体的 质量不同，所受到的离心力不同，水滴在 较大的离心力作用下发生径向运动，与筒 壁相碰被捕捉而从蒸汽中被分离出来形成 水膜沿壁面流下被疏出。 优点：对大水滴分离效果较好； 缺点：剩余湿度较大；工质流动速度较高， 分离器的流动阻力也比较大。
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安全可靠性 1、应力水平
静子部件的应力水平大致相当，但对于转动部件来说， 两者应力水平差别就比较大。由离心力引起动叶片的拉伸应 力[σ]由下式表示： σ＝MRω2 M是动叶片的质量；R是动叶片的平均旋转半径； 经测算，全速汽轮机转子应力比半速汽轮机高1.3～2倍。
第6章 核动力汽轮机的特点 2h解读
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2019年3月12日星期二
4 饱和蒸汽对汽轮机设计的影响
三、蒸汽的湿度大 一般可近似认为级平均湿度增大1％，级内效率降低1％， 所以蒸汽湿度的增加降低了级的效率。
目前得到广泛应用的去湿方法有： ① 内部分离去湿法：在汽缸内壁、隔板外环采用的沟槽式分 离，喷嘴叶 片的缝隙式抽吸分离，增大轴向间隙去湿，抽汽去湿等。 ② 外置式分离器或分离再热器 以上方法确保末级的蒸汽湿度不超过12％，提高了级效率。
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4 饱和蒸汽对汽轮机设计的影响
四、增大单机功率 ① 增大排汽口的通流能力，主要受最末级的排汽面积影响。 ② 相同末级叶片高度时，提高排汽压力或增大排汽损失都能明显增 大单机功率，但将损失汽轮机的经济性。 ③ 采用半转速汽轮机，但在实际应用中受到汽轮机结构尺寸和制造 工艺上的限制，所以在低速汽轮机中叶片高度和平均直径只增大 50％左右。
使得核电汽轮机组的调节系统对功率反应性、灵敏度、可靠性有着更高的 要求，以确保反应堆的绝对安全。再以蒸汽参数而言，压水堆核电站的汽
轮机进汽是中参数的饱和蒸汽，蒸汽湿度高、疏水量大，因此引起了一系
列的问题，如设计结构、设备去湿、材料防蚀、增设汽水分离再热器及在 阀门运行等方面，都必须采取相应有效的措施，以减少饱和蒸汽湿度大所
2 核动力汽轮机膨胀过程线
① 过程线 1 ：不采取任何措施，低压缸出口
湿度24%； ② 过程线 2 ：高、低压间设置外置汽水分离
再热
常规电厂
器，将高压汽轮机出口湿度为 8%~13%的
蒸汽去湿，湿度降低到1%~0.5%，低压缸 采取内除湿，出口湿度13%~14%；
外置式汽 水分离器
4 3 2
125机组介绍22
长叶片约束予扭成型
加工状态
装配状态
( ° ) 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 .5
工作状态
弯曲中心
工作状态
0 0.2 0.4 0.6 0.8
0.0
l f
一米叶片扭转恢复角曲线
叶片扭转恢复 围带顶部有约束的扭转恢复
通流部分改造设计
高中压部分
• 调节级采用子午面收缩静叶栅 用新加工的子午面收缩静叶喷咀环代替旧的喷 咀环 • 新型“后加载”静叶叶型 新设计高、中压共18级隔板全部采用后加载叶 型 • 高压缸隔板静叶分流叶栅 原高压缸2-9级隔板为窄叶片加强筋结构，现全 部改为分流叶栅，隔板仍为焊接结构
535 ℃
2.265 MPa 535 ℃
• 给水温度：
239.5 ℃
• 回热系统级数: 2高+1除氧+4低
•级
数:
I+8+10+2×6 (31级）
668 mm
• 末级叶片高度:
• 汽 耗: 2.872kg/kW.h
• 热 耗: 8150kJ/kW.h(1947kcal/kW.h)
• 高压缸效率 84.72 % （通流） 86.7 %
改造前汽缸
改造后高压通流
解决膨胀不畅和汽缸跑偏问题措施
• 将1#、2#轴承座处的推拉结构改为定中 心梁推拉结构 • 需将1#、2#轴承箱改为焊接结构
解决膨胀不畅和汽缸跑偏问题措施
• 采用1#轴承座和机架的摩擦副为不同金 属组成的摩擦副 • 在摩擦副加润滑油槽，以便定期加注润 滑材料，减少摩擦力 • 在各抽汽管道上加装膨胀节 • 高压和中压进汽导管合理的冷紧、以减 少管道对汽缸的作用力
采用自带围带后,便于调频。可以 用改变围带厚度或宽度的方法调 频,取消一般长叶片使用穿拉筋的 方法调频，减少拉筋引起的绕流 和涡流损失，提高级的效率。
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发电机长(包括集电环隔音罩 发电机长 包括集电环隔音罩) 包括集电环隔音罩 发电机高（座板之上，包括座板） 发电机高（座板之上，包括座板）
17.5m 3500 mm
发电机宽（包括座板） 发电机宽（包括座板） 发电总重量
2070 mm 814 t
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四、设计数据
3. 主要电磁设计尺寸
定子槽数 Z1 定子铁芯内径D 定子铁芯内径 i 定子铁芯外径D 定子铁芯外径 a 定子铁芯长度L 定子铁芯长度 t 定子绕组并联支路数a 定子绕组并联支路数 1 定子线规尺寸： 定子线规尺寸： 空心W 空心 X h–壁厚 壁厚 实心W 实心 X h 定子线圈主绝缘单边厚度 定子额定电流密度J 上层 下层) 上层/下层 定子额定电流密度 2 (上层 下层 定子线负荷 8.65X 4.20 – 1.15 mm 8.65X1.90 mm 6.9 mm 8.07/9.69 A/mm2 48 2070 mm 3500 mm 6400 mm 2 转子槽数 转子外径D 转子外径 2 气隙（单边） 气隙（单边）g 转子本体有效长度L 转子本体有效长度 2 转子槽尺寸 定子每槽内导体数： 定子每槽内导体数： 空心（上层 下层 下层） 空心（上层/下层） 实心（上层 下层 下层） 实心（上层/下层） 转子槽绝缘单边厚度 转子额定电流密度J 转子额定电流密度 2 24 / 20 96 / 80 1.0 mm 11.5 A/mm2 1.19 T 32 1880 mm 95 mm 6350 mm 54×250 mm ×
对地绝缘 垫条
定子铁芯
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五、发电机结构
3. 发电机定子
定子线圈绝缘结构 对地绝缘: 云母环氧绝缘。 对地绝缘 VPI, 云母环氧绝缘。 在线圈端部沿线圈表面分电压应力等 级应用Coronox。 级应用 一个“双层防电晕系统” 一个“双层防电晕系统”应用到高压 电机端部， 电机端部，以减小电流在端部导体面 漆上的集中 已在大型电机在验证过的30kV的应 的应 已在大型电机在验证过的 用。
定子线圈绝缘防晕 ( Coronox – 双层系统)
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五、发电机结构
3. 发电机定子
定子线圈端部结构
无磁性金属螺栓 分块压板 绝缘螺栓 定子线圈 绝缘引水管
锥环支撑
尺寸锥环 轴向滑动机构
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五、发电机结构
3. 发电机定子
定子铁芯端部磁屏蔽 定子铁芯端部磁屏蔽
铁芯端部磁屏蔽
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五、发电机结构3. 发电源自定子3三、参考电站
参考电站的发电机是基于现已存在的关西电力公司的大饭3号 参考电站的发电机是基于现已存在的关西电力公司的大饭 号、 1600MVA（1340MVA, 50Hz）等级和日本原子能公司的敦贺 号发 等级和日本原子能公司的敦贺3号发 等级和日本原子能公司的敦贺 电机设计。 电机设计。 ―大饭 号是 大饭3号是 年开始商业运行， 大饭 号是1991年开始商业运行，现在也正成功地运行着。大饭 年开始商业运行 现在也正成功地运行着。 3号的出力是 号的出力是1310 MVA。在等级上，参考电站的发电机的冷却 号的出力是 。在等级上， 系统和主要结构与它相同。 系统和主要结构与它相同。 ―用于核电的 台1600MVA(1340MVA, 50Hz)等级的机组现在正在 用于核电的2台 用于核电的 等级的机组现在正在 建设中，而且发电机制造已完成且已发运。它与参考电站的发电 建设中，而且发电机制造已完成且已发运。 机一样发电机采用静态励磁。 机一样发电机采用静态励磁。 ―敦贺 号是正在筹建的 敦贺-3号是正在筹建的 等级先进压水堆。 敦贺 号是正在筹建的1715MVA等级先进压水堆。参考电站的 等级先进压水堆 发电机容量在敦贺-3号之内 号之内。 发电机容量在敦贺 号之内。
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四、设计数据
6. 损耗和效率
定子绕组铜损耗 Qcu1（75℃） ℃ 定子铁心损耗 Qfe 励磁系统） 励磁损耗 Qcu2（励磁系统） 转子绕组铜损耗 Q’cu2（75℃） ℃ 含密封） 机械损耗 Qm（含密封） 杂散损耗 Qs 总损耗 ΣQ 效率 3545 kW 590 kW 345 kW 4725 kW 1330 kW 2235 kW 12770 kW 99%
MS <250 (µmP-P)
IEC: International Electric Committee MS: Manufacturer Standard
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六、参考电站发电机型式试验
时振动平滑稳定. 在 20% 超速 (1800min-1)时振动平滑稳定 时振动平滑稳定
2
二、技术合作基础
MELCO在70年代引进美国 在 年代引进美国 年代引进美国Westinghouse的发电机设计和 的发电机设计和 制造技术。 制造技术。 HEC在80年代引进美国 在 年代引进美国Westinghouse的发电机设计和制 的发电机设计和制 年代引进美国 造技术。 造技术。 HEC&MELCO都拥有 Westinghouse的发电机设计和制造 都拥有 的发电机设计和制造 技术，因而具有良好的合作基础。 技术，因而具有良好的合作基础。
2657 A/cm 气隙磁密 δ 气隙磁密B
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四、设计数据
4. 主要材料和应力
定子硅钢片型号 定子硅钢片厚度 铜线型号 转轴材料型号 转轴材料脆性转变温度 转轴屈服极限 σS 转轴安全系数 K 35H230 0.35 mm Copper 镍铬钼钒钢 ≤－12℃ ℃ ≥657 N/mm2 ≥1.5 转子铜线型号 转子铜线屈服极限 σS 护环安全系数 K 转子槽楔材料和型号 集电环材料 碳刷材料 绝缘引水管更换周期 含银铜排 ≥250 N/mm2 ≥1.5 不锈钢和铍铜 碳钢 碳 60 年
4
三、参考电站
运行中的关西电力公司的核电厂中的1310MVA发电机 发电机 运行中的关西电力公司的核电厂中的
5
三、参考电站
在工厂装配时的1600MVA(1340MVA, 50Hz)等级的发电机 在工厂装配时的
6
四、设计数据
1. 规格
额定容量（冷却水 ℃ 额定容量（冷却水38℃） 额定功率（发电机机端） 额定功率（发电机机端） 最大连续容量（冷却水 ℃ 最大连续容量（冷却水25℃） 最大连续功率（发电机机端） 最大连续功率（发电机机端） 额定氢压 冷却器进口) 额定工况进水温度 (冷却器进口 冷却器进口 额定功率因数COSΦN 额定功率因数 额定转速 额定电压U 额定电压 N 定子额定电流I 定子额定电流 N 1407 MVA 额定频率 N 额定频率f 1266.3 MWe 额定励磁电压 fN(75℃) 额定励磁电压U ℃ 1412 MVA 额定励磁电流 fN 额定励磁电流I 1270.8 MWe 空载额定励磁电流 fo 空载额定励磁电流I 0.55 MPa (g) 定子绕组连接方式 38 ℃ 定子线圈冷却方式 50 Hz 510 V 9265 A 3295 A YY 水冷 氢冷 氢内冷 轴向 静止
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四、设计数据
5. 绝缘等级和温升
定子绕组绝缘等级 额定工况下定子绕组出水温升 额定工况下定子绕组出水温度 额定工况下定子绕组温升(ETD) 额定工况下定子绕组温升 额定工况下定子绕组层间温度 最大连续出力下定子绕组出水温度 最大连续出力下定子绕组层间温度 F级 27.5 K 77.5℃ ℃ 26.4 K 76.4℃ ℃ 64.7℃ ℃ 63.6℃ ℃ 定子铁芯的绝缘等级 额定工况下的定子铁芯热点温升 额定工况下定子端结构部件温升 转子绕组的绝缘等级 额定工况下的转子绕组平均温升 额定工况下的转子绕组热点温度 集电环温升 F级 37 K 34 K F级 44.4K (电阻法 电阻法) 电阻法 109.5℃ ℃ 65 K
哈电AP1000核电项目 核电项目 哈电
1250MW级汽轮发电机技术特点 1250MW级汽轮发电机技术特点
1
一、技术来源
HEC的AP1000 核电项目汽轮发电机是从日本 的 核电项目汽轮发电机是从日本MELCO引进 引进 的技术转让产品。 的技术转让产品。 MELCO是技术转让产品的设计和性能保证方。 是技术转让产品的设计和性能保证方。 是技术转让产品的设计和性能保证方 MELCO转让全部设计图纸、设计及计算报告、采购和制造 转让全部设计图纸、设计及计算报告、 转让全部设计图纸 规范。并对 进行技术指导和人员培训（ 规范。并对HEC进行技术指导和人员培训（包括质量控制、 进行技术指导和人员培训 包括质量控制、 采购、制造、检查和试验、以及售后服务）。 采购、制造、检查和试验、以及售后服务）。 协议有效期15年 协议有效期 年
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五、发电机结构
1. 发电机总体
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五、发电机结构
2. 发电机转子
风扇座环环 护环 护环
汽端联轴器
风扇叶片 集电环 集电环端联轴器
发电机轴
集电环风扇
集电环轴
15
五、发电机结构
2. 发电机转子
转子槽内结构
16
五、发电机结构
2. 发电机转子
转子线圈端部及护环结构
绝缘
护环
环键
热套配合
中心环
转子线圈 极间连接线 柔性部分
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五、发电机结构
4. 集电环及其罩
过滤器 风扇 集电环罩
轴承
风扇
刷架
轴向引线 导电螺钉 底架
集电环
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五、发电机结构
5. 冷却系统
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五、发电机结构
5. 冷却系统
定子绕组冷却水路
集电环侧
绝缘引水管
发电机
汽轮机侧
水流 主引线 出线盒 汇流管（ ） 汇流管（A） 汇流管（ ） 汇流管（B）
冷却水管 定子线圈 Stator Coil 出线端子 套管 中性点母排 引线套管
温升
项目 定子线圈 转子线圈 铁心端部
1340MVA at 50Hz 22K 49K 21K