核电的汽轮机
650 MW核电汽轮机的设计、结构与安装特点
来源：作者： 2009-9-1 10:37:59
秦山二期650 MW核电汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司自主研制为主、并与美国西屋公司联合设计、合作制造的我国首台600 MW级核电汽轮机,型号为HN642-6.41,是单轴、四缸六排汽、带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机.该机有1只高压缸和3只低压缸, 均采用双层缸结构,双分流,对称布置,正反向各7级,采用积木块式设计,高压部分是以原火电600 MW中压缸积木块(BB051)核电化后的高压缸积木块(BB051N)型式,3个低压缸基本相同,为核电化的BB0474R积木块型式.该机通流级数少,效率高;通流部分流线平滑,高、低压缸为对称布置,轴向推力自平衡;采用枞树型叶根,尺寸小、强度高、安全性好、拆卸方便;采用多层缸结构,通流部分轴向间隙大,径向间隙小,具有较好的热负荷和变负荷适应性;采用数字式电液调节(DEH)系统,自动化程度高.通流部分运用可控涡设计,动叶自带围带(低压末3级除外)成圈连接,使机组有较高的可靠性及经济性,保证热耗9970 kJ/kWh.
1 主要设计与结构特点
与常规火电汽轮机相比,核电汽轮机的主蒸汽参数和相对内效率都比较低,因此主蒸汽的汽耗量、比容和体积等都大得多,并且通流部分的绝大多数级处于湿蒸汽区.因此,为提高核电汽轮机运行的安全可靠性和经济性,其设计、结构有不同于火电汽轮机的特点,现将HN642-6.41型汽轮机的主要设计与结构特点分析总结如下.
1.1 热力系统
利用美国西屋公司PH程序计算热平衡,并根据核电汽轮机主蒸汽参数低、高压及低压后几级湿度大等特点,考虑了湿度损失的影响.低压部分采用非对称抽汽.分缸压力适应低压积木块BB0474R.背压经冷端优化确定为5.39 kPa(a),并作为额定和最大保证工况的背压.
1.2 轴系
秦山二期650 MW汽轮发电机组的轴系首次采用1个高压缸积木块和3个低压缸积木块结构,与600 MW火电机组轴系的区别在于:①在低压第一次采用四瓦块可倾瓦轴承,这种轴承稳定性好,自位及润滑性能好;②首次在大型汽轮机上采用无中心孔转子.
秦山二期汽轮发电机组轴系与600 MW湿冷汽轮发电机组轴系最大的不同是,汽轮机转子全部是无中心孔转子,汽轮机低压转子轴承全部采用四瓦块可倾瓦轴承,低压转子(LPIII)和发电机间取消中间轴.秦山二期汽轮发电机组轴系由高压转子(HP)、中间轴(JSI)、低压转子I(LPI)、中间轴(JSII)、低压转子II(LPII)、中间轴(JSIII)、低压转子III(LPIII)、发电机转子(GEN)和励磁机转子(EXC)组
成.系统中共有11个支持轴承和1只LEG型推力轴承,1号~8号为汽轮机轴承(全部采用四瓦块可倾瓦轴承),9号和10号为发电机轴承,11号为励磁机轴承,LEG型推力轴承安装在1号低压缸前轴承座内.除励磁机转子采用单支承外,其余转子均采用双支承结构.轴系组成简图如图1所示.轴系分析上采用成熟的Q因子方法,通过设计计算、论证确认了该轴系的合理性和可靠性,机组运行后得到了证明.
HP JSI LPI JSII LPII JSIII LPIII GEN EXC
1.3 积木块结构
高压积木块是在成熟的火电600 MW中压积木块基础上改进设计而成的,并保留了原有特点:如双层缸结构以减小压差和温差;窄法兰以减小热容量;双分流布置,轴向推力自平衡等.在保留BB051积木块特点的基础上,由于核电机组工作参数与火电有较大不同,必须对原积木块进行强度核算和结构改进,核电化的内容主要有:中分面螺栓重新布置,并加粗了部分螺栓以保证足够的密封压力;采取防侵蚀措施;抽汽口位置重新布置以增加一级抽汽(增加一组隔板套)等.
低压积木块为BB0474R,是在成熟的火电600 MW低压积木块BB0474R基础上核电化改进设计而成的.由于600 MW级核电汽轮机的低压参数均在BB0474R的参数限制值范围之内,其设计与结构保留了原有特点:如双层缸(内缸一体化);加强型无中心孔整锻转子;末 3级全自由叶片(5、6级动叶片顶部蜂窝汽封);第6、7级隔板低直径弹簧汽封等.核电化改进设计的内容主要有:末3级设去湿结构,动叶片镶司太立合金片等.
1.4 通流
高压通流采用的是原火电600 MW中压积木块BB051核电化后的BB051N积木块,双分流,对称布置,正反向各7级,动静叶选用美国西屋公司可控反动度2500系列叶型,动叶采用 P型枞树型叶根,自带围带结构,并被设计成不调频叶片.低压通流基本采用以火电设计的BB0474R模块为基础的核电化改进设计而成的积木块,双分流,对称布置,正反向各7级,前4级动静叶片采用可控反动度1100系列叶型,动叶片为P型枞树型叶根,自带围带结构,并被设计成不调频叶片,后3级动叶片为全自由叶片,圆弧型枞树型叶根,调频叶片.通流部分设计充分考虑了核电湿度大的特点,高压部分与湿蒸汽接触的零部件,除了考虑到有足够的强度性能以外,还采用防侵蚀材料,低压部分除了采用去湿结构以外,还有采用其他方法以防止末几级由于湿度大或处于过渡区而引起的叶片等零部件的侵蚀.
1.5 动、静叶片
高压动、静叶片均采用美国西屋公司可控反动度2500系列叶型,其强度、振动及气动特性均按美国西屋公司判别准则进行设计计算.隔板由自带独立内、外环的静叶组装焊接而成.动叶均为不调频
的自带围带结构,叶根为P型枞树型.低压动静叶片均采用可控反动度1100系列叶型,其强度、振动及气动特性均按美国西屋公司判别准则进行设计计算.前5级隔板为自带独立内、外环的静叶组装焊接而成的组焊式;前4级动叶为不调频的自带围带结构,叶根为P型枞树型,后 3级动叶为全自由、调频叶片,叶根为圆弧型枞树型.次末级、次次末级动叶顶部汽封为蜂窝式汽封,此种汽封可以收集叶片流道内的水分,增强去湿效果,同时起到汽封作用,提高效率.
1.6 润滑油系统
采用先进的油涡轮增压泵供油系统取代传统的射油器供油系统,效率高,减小了主油泵流量、增压压力和功率,提高了机组出力,并提高了机组停机过程的安全可靠性.采用LEG型推力轴承,较大地减小了流量和耗功,有助于提高机组出力和减少设备投资.汽轮机8个支持轴承采用四瓦块可倾瓦轴承,在温度变化时可保持对中,并且可倾瓦块外用球面调整销支承在轴承套内,自位性能好.油箱回油滤网改为2个,在机组正常运行时,2个可互为备用,便于随时清洗或调换.盘车装置采用涡轮涡杆副传动,低速盘车,可自动投入,当汽轮机冲转时,可自行脱开.装在3号低压缸(电端)下半轴承箱内,小修时不影响操作.为降低盘车负荷,低压缸每个轴承均配备有高压油顶起装置.顶轴系统采用母管制,6个低压轴承和2个电机轴承顶起,降低了盘车电机功率.
1.7 去湿和防侵蚀
1.7.1 高压部分
高压内外缸、进汽导流环采用抗腐蚀性能强的ZG15Cr2Mo1材料.隔板套、内外汽封采用12%Cr 不锈钢材料 ZG0Cr13Ni4Mo(10715AR).高压外缸易受侵蚀的局部地区在汽缸基材上堆焊一层8 mm厚的防侵蚀不锈钢材料1Cr12Ni4Mo(10765EX).
1.7.2 低压部分
在湿度大于4%的区域,如末级、次末级设去湿结构,在次末级动静叶之间设有去湿孔.第5、6级动叶顶部设蜂窝汽封可有效去除动叶顶部的水分.末级动静叶之间靠排汽导流环与低压内缸之间的3 mm 间隙去除水分.末级静叶通道内有去湿孔,有助于提高末级动叶的抗腐蚀能力.末3级动静叶之间的间隙适当增大以减小对动叶片的水蚀.末3级动叶进汽边焊有司太立合金片,以有效防止动叶水蚀.
1.8 本体辅助系统
汽封系统的供汽取自主汽阀前的新汽,经过一个主供汽阀门站控制通往高压缸和低压缸汽封的汽量.高、低压缸各端部汽封都有各自的供汽阀门站,每个供汽阀门站前面的管道均装有蒸汽滤网.该系统中各汽封供汽站采用独立调节方式,每个低压缸的端部汽封分别配置一套阀门站,以便进入低压汽封的蒸汽压力保持一致.
疏水系统按核电疏水量大加大了疏水阀及增加了疏水点,并设有2个气动通风阀,以防主汽阀和再热阀关闭后鼓风引起叶片温度升高.
喷水系统按核电低压缸个数增加而相应增加了喷水系统的个数,每个低压缸配有一套后汽缸喷水系统.
1.9 调节系统与控制装置
本机配置3种自动控制装置,即数字式电液控制系统DEH,汽轮机监视仪表TSI,危急遮断装置ETS.DEH 系统主要的功能是按操纵员或自动启动装置给出的指令来控制主汽阀、主汽调节阀、再热主汽阀和再热调节阀,使机组按一定要求升、降转速,增减负荷、停机等,实现机组运行中的各种要求.DEH装置接受转速、功率及第1级汽压的实际信号,对机组的转速、功率、蒸汽流量实行闭环调节.此外,DEH有阀门管理、转子应力计算、参数监测显示、超速保护、自启停控制等多种功能.当汽轮机运行参数超过安全运行极限时(真空低、润滑油压低、调节油压低、轴向位移极限、超速及用户认为需要跳闸的其他信号),ETS装置使各蒸汽阀门关闭以保证机组安全.该系统采用了双路并串联逻辑回路,可避免误动作及拒动作,提高了系统的可靠性.TSI对汽轮机转子的轴向位移、相对膨胀、绝对膨胀、轴振动、轴挠度、转速、轴偏心度、零转速等进行监测,并对测量值进行比较判断,超限时发出报警信号和停机信号.
2 典型的安装特点
秦山二期650 MW核电汽轮机与600 MW等级火电汽轮机在结构上有所差异,本体部分通流部件尺寸比火电汽轮机要大得多,体现在安装中,有以下几个主要特点:
(1)缸体台板安装采用可调垫铁方式,台板为挠性台板,台板与缸体撑脚面之间接触的检查,不采用75%以上接触面积检查,而只采用间隙检查,0.04 mm塞尺不入为合格.
(2) 低压外缸上、下半分为调端、电端和中部,各部分通过垂直中分面螺栓连接,散件供货,现场拼装.由于低压内下缸与低压外下缸之间的定位销是在制造厂内组装后加工配制的偏心销,该偏心销已点焊在外下缸上,所以,现场拼装时不能按照制造厂家安装指导书上介绍的,简单地用拉钢丝找中外下缸三部分并进行拼装,而应先将外下缸预拼装找中后,装入低压内下缸,以低压内下缸电、调端内圆洼窝及外缸调、电端的内外油挡洼窝为准来找中外下缸三部分,并最终拼装连接.
(3)该机组汽轮机在厂家进行了四缸联合整体组装盘车,考虑部件加工偏差,安装时,根据设计图纸,对照总装记录,对一些加工引起的装配不符合项,以厂家总装记录为准,如低压缸电、调端隔板套上组装了1~5级隔板,嵌入式,已点焊,现场不再对此隔板进行调整.
3 安装过程中采取的主要特殊措施
汽轮机缸体轴系长,且本体设备皆为散件,给安装工作带来了很大的难度.如低压外缸分为调、中、电三段,现场拼装,由于缸体内外底部定位销已在工厂配置完成, 加上缸体运输变形及挠性缸体本身变形的不确定
性,拼装时调整工作难度极大,汽轮机的施工质量要求极高,因此,现场安装时必须采取一些特殊措施,以保证安装工作得以高效、高质量地完成.归纳起来,有以下几个主要方面的特殊措施:
3.1 台板安装
根据设计,台板就位调整是利用制造厂家提供的位于基础上的可调垫铁来完成的.由于土建基础施工标高误差为10 mm,而可调垫铁行程仅3~4 mm,用此方法无法实现,故必须采取特殊方法,即在可调垫铁与基础之间增设平垫铁.
平垫铁的加工要求应满足如下条件:1号低压缸及3号低压缸处垫铁的上表面扬度为1:2000,尺寸偏差
≤0.05 mm;2号低压缸无表面扬度,尺寸偏差≤0.05 mm.共需增设600块平垫铁.
3.2 低压缸拼缸
因制造厂家在厂内已将低压缸内、外缸底销配置完成,使得现场拼缸时须逆汽轮机出厂前厂内的总装过程而为之,无法按厂家提供的安装程序和指导书来进行.拼缸时须先将外下缸预拼装找中后,装入低压内下缸,同时考虑各方面因素,如内外缸横向水平、中分面高低差、洼窝中心等,以低压内下缸电、调端内圆洼窝及外缸调、电端的内外油挡洼窝为准来找中外下缸三部分,并最终拼装连接.
因低压外缸运输过程中存在变形及缸体本身挠性变形的不确定性等,各技术指标值允差又极小,且“牵一发而动全身”,因此在调整时,必须反复对低压外缸各部分和低压内缸进行起吊、测量、顶动等,同时采取增设压块、定位块及缸体支撑梁等措施.
3.3 对中固定元件的装配
根据制造厂提供的对中垫片数量和尺寸,汽轮机对中后,通过测量锚固板与缸体撑脚配合面间的间隙(要求0.05 mm塞尺不入)来确定并加工垫铁的尺寸.由于垫铁在数量上没有富裕,加之锚固板与缸体撑脚配合面间的间隙并非定值或线性值,而对中固定块装配要求又为 0~0.08 mm,如按设计方法施工,难度极大.为了达到安装要求,在实际安装过程中采取了增配工艺键的方法,即在汽轮机对中调整结束后,测量出锚固板与缸体撑脚配合面间的间隙,用现场制作的工艺垫铁加工至合适尺寸,装入后检查其配合情况,并根据工艺垫铁的实际配合尺寸来确定对中垫铁的加工尺寸,按此进行加工装配,实际安装中增设了25块工艺键.
4 安装中存在的主要问题及处理措施
在2台汽轮机的实际安装中曾遇到很多问题,有些是设备存在的缺陷,有些是因考虑不周造成返工、误工甚至设备零部件损坏.回顾这2台汽轮机的安装,笔者认为如下问题值得总结和反思.
(1)第1台汽轮机扣缸时低压内缸水平中分面螺栓的拧紧由设计图纸要求的用螺栓加热器热紧改为用力矩扳手冷紧.
原因分析:核电低压内缸水平中分面结构特殊,哈尔滨汽轮机厂外购配套的螺栓加热器不能满足施工
要求,加热后旋转角度仍达不到设计值的一半.
处理方案及措施:对第1台汽轮机,由于施工工期很紧,来不及整改螺栓电加热器,只能根据现场实际情况,将原定的热紧螺栓工艺改用力矩扳手冷紧,螺栓的力矩值不超过哈尔滨汽轮机厂图纸提供的力矩值上限,并用相应螺母旋转角度进行验证.对于空间位置限制而无法使用力矩扳手的4只螺栓,则用千斤顶加扳手紧至设计的螺母旋转角度值.在冷紧时,要注意做到几点:
? 所有摩擦面(如螺纹之间或螺母与垫片之间)必须涂润滑脂,以减少摩擦力;
? 螺栓、螺母毛刺必须清除干净,自由状态下,螺母应旋转自由;
? 按设计预紧力矩值旋紧螺母,确认各螺栓连接部位各间隙已消除,否则,应继续加力,直至各间隙消除; ? 消除间隙后,将螺母与法兰或垫片划对应线,然后采用冷紧方法按设计要求的力矩值拧紧螺母,并用相应螺母旋转角度进行验证.
在第2台汽轮机安装时,提出了将螺栓加热棒由交流电加热改为直流电加热并提高功率的方案,解决了螺栓热紧的问题.经过现场实际的试验及整改,第2台汽轮机高压缸和低压缸的螺栓电加热装置达到甚至超过了设计要求,满足了安装和大修的实际需要.需要说明的是,在紧固汽缸中分面双头螺栓时,紧固到位后应反向旋转一定的角度,这样有助于在紧固罩帽时不至于造成螺栓同底孔咬死.
(2)低压外缸(I)后部调端(H01.020Z)与锚固板 (H01.160Z)之间的间隙值有误.按照设计,锚固板与低压外缸(I)调端间隙为25.4 mm,实际供货状况为锚固板与缸体间间隙只有13 mm左右,致使基础预埋锚固板与低压外缸(I)下半缸轴承座凹窝相碰,安装不下去.为保证该间隙值25.4 mm,我们采取对低压外缸(I)轴承凹窝进行必要的补充加工,从而得以解决.
(3)因设计问题,低压(I)外下缸调端轴承座基架上少开了4个地脚螺栓工具孔(即哈尔滨汽轮机厂有限责任公司在厂内加工时漏钻孔).为此,需在现场进行补充开孔,而从机头往电机端看,靠电机端左侧一个工具孔与推力轴承油腔底板较近,妨碍拧螺栓,必须对底板进行部分切削.为防止切削处产生漏油故障,需进行煤油渗漏试验检查.
4) 第2台汽轮机基础浇灌后地脚螺栓和锚固板标高下降超差问题.2号汽轮机地脚螺栓和锚固板样板架经浇灌砼基础后复查,发现因汽轮机基础浇灌后沉降导致地脚螺栓和锚固板标高下降超出规范要求,地脚螺栓普遍超差,超差值为-7~-15 mm,锚固板超差值为-9~-10 mm.为保证汽轮机设备安装标高符合设计要求,我们提出将台板地脚螺栓沉孔在制造厂内加深10 mm,从而圆满解决了此问题.
(5)汽封齿压间隙问题.汽封齿压间隙时,从我们的实际操作来分析总结,应先检查汽封弧段是否灵活,有无高出隔板(套)的中分面,否则压出的值会不真实.压间隙的铅丝最好用细丝绕成.蜂窝汽封是一个新结构,蜂窝汽封齿做间隙时,第一步应先用橡胶泥包上橡胶带压,每个弧段上保证有3个点.另外,汽封齿齿尖最好修得稍小一些,间隙尽量按上差要求修刮,以留有一定的裕量.
(6)轴承找正问题.轴承找正时,应先修刮瓦枕同瓦壳的接触面,C值保证上公差,轴承中心找好后,应及时更
换正式垫片,厚度应比临时垫片厚度大相应的值,并根据临时垫片的块数具有的规律变化来决定.
(7)隔板(套)安装问题.隔板(套)安装时,先修配各配合面的值,用铅丝测量,纵横向水平在有误差时最好同
步相借调整,在扣内部上半部时,应先检查支撑挂耳及垫块紧固螺栓尾部有无高出垫块平面.
(8) 主油泵进出油管密封环的最终加工问题.主油泵的进出油管密封环最终加工厚度确定后,应结合前轴承箱的扬度值及主油泵的扬度值将密封内环加工成带有一定的斜度,这样有利于消除扣完缸后焊接润滑油管
造成的变形所带来的不利影响,也就是说,在主油泵无法再吊起的情况下,可以通过旋转带有一定斜度的密
封环来调整.
(9)测温热电偶安装问题.测温热电偶安装时,必须在经过油冲洗使润滑油的品质达标后,等到最后一次清理轴承时再安装,以避免不必要的折断.在通过箱体的孔洞处应细致采取密封措施,否则会出现漏油现象. (10)对轴向通流间隙,应找出最大与最小位置,在同一位置盘动转子来测量K值.外引点最好选用转子的两端,以有利于对比,保证扣完缸后转子定位的精确.
(11)在拼外缸时,保证内缸的水平及扬度,紧固垂直中分面螺栓时,应从水平中分面向下分段紧固.
(12)EH油管安装需注意的问题.EH系统油压高,对液压油的油品质要求也高,EH油管布置好后,在油冲洗前,应先进行一次气体试验检查,既能起到找漏点的作用,又能起到试压吹扫效果.
(13)油冲洗需注意的问题.油冲洗在转换管线时禁止使用软性连接,管线上的控制阀门应拆除,否则流量易
受阻,效率低.油管路上的法兰连接处,垫片内径不应明显大于或小于法兰内径,这样不易积留杂物,从而保
障管内畅通.控制流量的阀门应注意间隔调大、调小,以增加冲力.
5 几点认识和体会
(1)秦山核电二期650 MW汽轮机是以我为主、中外合作研制的,该机研制成功表明我国自主开发大型压水堆核电站汽轮机的能力有大幅提高.2台机组已累计发电104亿kWh(截至2004年6月9日),经过多次启停机、甩负荷试验、热效率试验、168 h连续运行考核及半年多来的试运行等实践证明,该机组运行可靠,结构设计合理,启停平稳,各项性能指标均达到了设计要求.大型核电站的建设将解决我国部分经济发达且能源资
源缺乏地区的电力供应不足问题,大大减轻了火电建设带来的煤炭铁路运输压力及对环境保护的不利影响,对我国的经济建设和社会发展有十分显著的效益.
(2)核电站工程具有建设规模大、交叉作业多、工期紧等特点,施工前组织工作的好坏,直接影响整个安装工程的安全、质量和进度.为此,必须根据设计图纸、规范标准、规定的施工期限、各项经济技术指标、施工单位的技术水平、施工机械的配备情况以及现场条件等各方面的因素,做好施工组织设计.
汽轮机安装的施工组织是核电站施工组织设计的一个重要组成部分,应根据汽轮机工地的具体情况,仔细做出施工进度、场地布置、劳动力组织、机具配备、施工技术组织和施工用具等各项安排.
(3)汽轮机组的安装主要控制进度为:预检修预组合结束→汽轮机厂房行车安装试验完毕,交付使用→凝汽
器组合结束→台板就位→汽轮机扣大盖→发电机静子就位→主蒸汽、主给水、抽汽等主要汽水管路安装完
毕→调速系统安装完毕→油循环→辅机分部试转及管路冲洗→整套试转→并网发电.
汽轮机本体的安装,就是将汽轮机安装在规定的位置,且各零部件之间的配合符合制造厂标准.现代大型汽轮机参数高、容量大、尺寸长、重量重、部件多,因而对安装过程中的每一个环节和工序都需认真仔细地把好安装质量关,优质高速地完成安装任务,为机组的顺利投运创造良好条件,打下坚实的基础.
(4)在新型汽轮机的实际安装施工操作中,在已有经验的基础上,应大力推广自主创新,不要过分倚重老的过时的经验方法,从而实现安装施工的快速、优质、高效,并激发工人的积极性和创造性.
第十章 蒸汽动力循环及汽轮机基础知识
- 113 - 第十章 蒸汽动力循环及汽轮机基础知识 10.1 蒸汽动力循环 核电站二回路系统的功能是将一回路系统产生的热能（高温、高压饱和蒸汽）通过汽轮机安全、经济地转换为汽轮机转子的动能（机械能），并带动发电机将动能转换为电能，最终经电网输送给用户。 热能转换为机械能是通过蒸汽动力循环完成的。蒸汽动力循环是指以蒸汽作为工质的动力循环，它由若干个热力过程组成。而热力过程是指热力系统状态连续发生变化的过程。工质则是指实现热能和机械能相互转换的媒介物质，其在某一瞬间所表现出来的宏观物理状态称为该工质的热力状态。工质从一个热力状态开始，经历若干个热力过程（吸热过程、膨胀过程、放热过程、压缩过程）后又恢复到其初始状态就构成了一个动力循环，如此周而复始实现连续的能量转换。核电厂二回路基本的工作原理如图10.1所示。 节约能源、实现持续发展是当今世界的主流。如何提高能源的转换率也是当今工程热力学所研究的重要课题。电厂蒸汽动力循环也发展出如卡诺循环、朗肯循环、再热循环、回热循环等几种循环形式。 10.1.1 蒸汽动力循环形式简介 1.卡诺循环 卡诺循环是由二个等温过程和二个绝热过程组成的可逆循环，表示在温熵（T －S ）图中，如图10.2所示。图中， A-B 代表工质绝热压缩过程，过程中工质的温度由T 2升到T 1，以便于从热源实现等温传热； B-C 代表工质等温吸热过程，工质在温度 凝 结 水 水 蒸 汽 蒸汽推动汽轮机做功，将蒸汽热能转换成汽轮机动能；继而汽轮机带动发电机发电 。 凝结水从蒸汽发生器内吸收一回路冷却剂的热量变成蒸汽 热力循环 图10.1核电厂二回路基本的工作原理 T 1 S T 2
浅析核电厂汽轮机跳机风险控制与管理方法
浅析核电厂汽轮机跳机风险控制与管理方法 发表时间：2020-04-08T02:43:29.717Z 来源：《福光技术》2019年34期作者：张乃强 [导读] 较大的影响。在该情况下，即需要能够对该类风险加强识别，做好控制管理工作。 福建福清核电有限公司 350300 摘要：跳机是核电厂运行当中常见的问题，在该问题发生后，将直接会对运行经济效益产生影响。在本文中，将就核电厂汽轮机跳机风险控制与管理方法进行一定的研究。 关键词：核电厂汽轮机；跳机风险；控制管理 1引言 在核电厂运行过程当中，所面临的影响因素有很多，包括有环境风险以及设备风险等，汽轮机作为核电厂运行当中的重要设备，运行的稳定性十分关键，如果发生跳机等事故，将对生产的安全稳定产生较大的影响。在该情况下，即需要能够对该类风险加强识别，做好控制管理工作。 2保护设置优化 汽轮机在核电站运行当中具有重要的地位，汽轮机保护系统的建设也因此具有十分重要的意义。其功能，即当汽轮机在运行当中发生机械故障问题时，能够对安全停机的手段进行提供，避免事故在发生后进一步扩大、进而对设备造成损坏，且能够向反应堆停堆逻辑线路实现对脱扣信号的传输。运行原理，即能够对汽轮机多个蒸汽阀门操作装置的保护油、动力油进行切断，以弹簧作用快速关闭汽轮机蒸汽阀门，以此对进入到汽轮机当中的蒸汽进行切断处理，以此达成停机的目标。 为了保证该系统在运行可靠性、安全性方面具有较好的表现，该系统具有 3 个独立保护通道的设置，以独立电源分别供电，以重复的方式将信号实现对独立通道的配置，跳闸信号在进入到单一通道后，能够使一个危急遮断电磁阀进行动作，整个通道对三取二保护设计方式进行应用，保证在实际运行中、其中一个通道发生故障问题时，其他两个通道也能够充分实现保护跳闸功能。在核电厂运行中，汽轮机保护逻辑判断复杂、分布广泛且具有较多的数量，具有较高的保护拒动、误动风险，在实际风险管理当中也具有较大的难度，相关电缆、机柜与仪表也分布在各个区域当中。在该情况下，为了能够最大程度降低汽轮机误动情况的发生几率，则可以对保护设置项目进行尽可能的减少，从轴承振动、润滑油滤网压差以及排汽温度等方面做好优化工作，使系统能够充分发挥作用。 3风险控制管理 在机组投入运行以后，保证汽轮机的稳定运行，避免发生误动以及跳机可以说是重要的一项重点工作任务。对此，即需要能够从以下方面做好风险控制工作： 3.1TCA 管理 即临时控制变更方式，在该项工作中包括的内容有输入输出强制参数、临时变更设定值、临时接线修改以及逻辑修改工作。在实际生产当中，在试验条件设置时，现场可能会出现需要对控制方案、控制逻辑临时修改的情况，且受到试验、维修需求，以工作指令方式进行变更，但在规定工期内无法恢复、中断时间较长超出 7 天，非试验确定临时参数修改、设定值修改等情况都适合应用该方式。在机组的调试阶段，在汽轮机冲转之前，不同各专业机组即需要能够对 TCA 进行风险评估分析工作，对于在分析当中发现的可能会对机组冲转产生影响的因素，则需要及时采取措施进行处理。而对于那些不会对冲转产生影响的，则可以进行后续行动处理。通过这部分工作的开展，则能够对 TCA 管理流程有效性进行有效的检验，保证机组试验过程当中不会因保护逻辑存在偏差导致跳闸情况的发生。在未来运行中，也需要能够做好 TCA 相关规定的严格遵守，避免因保护逻辑因素导致汽轮机拒动、误动情况出现。 3.2CCM 设备管理 即对于关键敏感设备的管理，对于该设备来说，就是存在单一设备故障即可能导致停机停堆、机组甩负荷情况的发生。该类设备是否能够正常运行，可以说将直接对机组的运行稳定性、核安全以及可用率产生影响。在具体工作中，需要能够将该类设备作为重点看待，做好缺陷管理、状态监测管理、备件保养控制、维修策略优化、维修关键点控制、工作文件表示以及大修活动质量控制等工作，加强现场作业区域管理，对 CCM 的工作流程、方法与流程等进行明确。在汽轮机保护系统中，所具有的关键敏感设备类型较多，包括有高中压截止阀、高中压调节阀以及转速处理卡件等，如果汽轮机在运行当中这部分设备传宣异常情况，则将直接导致汽轮机降负荷、跳闸情况的发生，进而对机组可用率产生影响。这即需要能够严格根据 CCM 管理要求，做好汽机保护系统预防性维修程序编写、CCM 备件准备与定期巡检相关工作，对重要设备存在的异常情况进行及时的发现，保证机组始终运行在高可靠性水平当中。
核电汽轮机通流能力分析及优化
核电汽轮机通流能力分析及优化 摘要：中国许多核电厂都存在涡轮机开度小的现象，这导致节流损失的增加。 根据压水堆核电站的主要蒸汽压力运行特性和实际运行数据，分析了造成这种现 象的原因，并提出了解决方案。通过准确地设计阀前压力并优化涡轮流量，可以 减少节流损失，增加单位输出，并进一步提高核电站的发电效率。 关键词：核电；汽轮机；通流能力；效率 引言 秦山300MW核电站一期工程自1991年成功投运以来，我国核电汽轮机的设 计和开发已经走过了20多年的历程。随着我国核电站比重的逐步提高，单机容 量的不断增加，如何更有效地运行，提高核电站的发电效率是一个需要关注的问题。国内核电站基本上采用恒压节流运行，从已投运的机组开始。从运行数据来看，汽轮机普遍存在小开度、大节流损失的现象，这引起了人们对汽轮机流量设 计的重视。本文将对此进行分析和计算，为提高核电站的运行效率提供依据。 1运行特点 对于压水堆核电站，蒸汽发生器的热平衡方程为：P \u003d KF（TAVG TSG）其中：P是蒸汽发生器产生的热能； K和F是蒸汽发生器的传热系数和传热 面积； TAVG是反应堆冷却剂的平均温度； TSG是蒸汽发生器中的蒸汽温度。从 该方程式可以看出，蒸汽温度TSG越低，热功率P越大。图1显示了大亚湾核电 站蒸汽发生器的典型温度。 由于蒸汽发生器的出口为饱和蒸汽，因此蒸汽温度对应于压力，因此，新蒸 汽的压力会随着热能的增加而降低，如图2所示，并且根据蒸汽轮机原理，当流 量为常数，阶段为压力随着负载的增加而增加，这与蒸汽发生器的压力特性相反。 在低负荷工况下，火力发电机组可以降低主蒸汽压力，采用滑动压力操作， 即脚跟机，或在汽轮机的高压部分设置调节级，并增加进气量。减少负荷时，通 过改变流通面积来提高压力。对于炉子以及对于核动力装置，为了满足蒸汽发生 器的负载特性，入口压力处于机器和堆的操作模式下。同时，由于核电机组主要 承担基本负荷，为了提高设计工况的流量效率，核电涡轮一般采用无调节级设计，机组采用节流调节运行。此时，涡轮级前压力P1与主节流阀前压力P0的匹配程 度将直接影响高压缸的效率和涡轮的性能。 2已投入运行的核电厂的主要蒸汽压力偏差 作者跟踪了几台300MW和1000MW核电机组的运行参数。发现在额定流量下，主蒸汽阀前的蒸汽压力比设计值高2％至5％。初步分析认为，主要原因如下： （1）核岛反应堆和蒸汽发生器有一定的余量。在设计蒸汽发生器的传热面积时，有必要考虑不确定因素，例如，在操作的后期，热交换管的损坏和外壁的结垢。因此，设计堵塞率为10％。选择结垢系数作为经验值。新装置投入运行时， 堵塞率和结垢系数远小于设计值，因此达到额定流量所需的热负荷小于设计值， 主蒸汽压力升高。 （2）管道压力损失偏离设计值。蒸汽发生器出口到蒸汽轮机主蒸汽阀前面的主蒸汽管道，包括直管段和一系列阀和弯头。设计压力损失是根据经验公式计算的，一般考虑工程余量。测得的压力损失小于设计值。当蒸汽发生器的出口压力
汽轮机介绍
1.600MW－1000MW超临界及超超临界汽轮机研制 汽轮机研究和实际运行表明：24.1MPa/538℃/566℃超临界机组热效率可比同量级亚临界机组提高约2~2.5%。而31MPa/566℃/566℃/566℃的超超临界机组热效率比同量级亚临界提高4~6%。国外各大公司更趋向于采用超临界参数来提高机组效率。就600MW～1000MW 等级超临界汽轮机而言，可以说已经发展到成熟阶段，而且其蒸汽参数还在不断提高，以期获得更好的经济性，如采用超超临界参数。 目前哈汽公司与日本三菱公司联合设计了型号为CLN600-24.2/566/566型超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽反动式汽轮机。高中压部分采三菱公司的技术，低压缸采用哈汽厂自主开发的新一代亚临界600MW汽轮机技术，哈汽厂与日本三菱公司联合设计，合作制造。 为进一步提高机组效率，哈汽公司已开展超超临界汽轮机前期科研开发工作。 2.600MW－1000MW核电汽轮机研制 我国通过秦山核电站（一、二、三期）和广东大亚湾、岭澳等核电站的建设，已经在核电站建设上迈出了坚实的第一步。哈汽公司成功地为秦山核电站研制了两台650MW核电汽轮机，积累了丰富的设计制造经验，为进一步发展百万等级核电准备了必要的条件。 目前哈汽公司已完成百万千瓦半转速核电汽轮机制造能力分析，并开展了前期科研开发工作。 3.大型燃气－蒸汽联合循环发电机组 联合循环由于做到了能量的梯级利用从而得到了更高的能源利用率，已以无可怀疑的优势在世界上快速发展。目前发达国家每年新增的联合循环总装机容量约占火电新增容量的 40％～50%，所有世界生产发电设备的大公司至今（如美国的GE公司87年开始、ABB90年开始）年生产的发电设备总容量中联合循环都占50%以上。最高的联合循环电站效率（烧天然气）已达55.4%，远远高于常规电站，一些国家（如日本等）已明确规定新建发电厂必须使用联合循环。 由于整体煤气化联合循环发电机组 (IGCC) 是燃煤发电技术中效率最高最洁净的技术 , 工业发达国家都十分重视，现在世界上已建成或在建拟建IGCC电站近20座，一些已进入商业运行阶段。 燃气轮发电机组在我国近几年才有较大发展，目前装机占火电总容量的3.5%，大部分由国外购进，国产机组只占9.4%，且机组容量小、初温低，机组水平只处于国外80年代水平，且关键部件仍有外商提供远不能满足大容量、高效率的联和循环机组的需要。 目前，哈汽公司与美国通用电气公司联合生产制造9F级重型燃气轮机及联合循环汽轮机。 4.300MW－600MW空冷汽轮机研制 大型空冷机组的研制与开发，不仅是国家重点扶持的攻关项目，对一个地区而言也是一个新的增长点，因为它可以带动一大批相关产业的发展。哈汽公司早期就已开展了空冷系统的研究，八．五期间，为内蒙丰镇电厂设计制造了200MW空冷汽轮机组，该机组启停灵活，安全满发，而且振动小、轴系十分稳定。为本项目创造了开发设计制造等有利的依托条件。 空冷系统与常规湿冷系统相比，电厂循环水补充量减少95％以上，空冷机组在缺水地区广泛采用，发展空冷技术是公司产品发展方向。 哈汽公司在发展空冷技术方面占有一定优势，成功地设计、制造了内蒙丰镇电厂4台200MW间接海勒系统空冷机组，目前机组运行良好，在高背压－0.1MPa下，机组安全满发，启停灵活，轴系稳定，同时在丰镇空冷机组上，做了大量试验研究： ①海勒间冷系统中混合式喷淋冷凝器试验。 ② 710mm动叶片的频率和动应力试验。 ③末级流场及湿度的测量 公司有进一步发展空冷奠定基础。曾为叙利亚阿尔电站设计了二台200MW直接空冷机组，针对直接空冷机组运行特点：高背压、背压变化范围 宽的特点，设计了落地轴承，低压缸和带冠520末级叶片。在300MW间接与直接空冷机组的设计和运行基础上进行了空冷300MW汽轮机初步设计，并针对大同二电厂，设计了二个600MW空冷机组方案。 ①哈蒙间接空冷600MW机组
核电汽轮机的安装难点及其对策
核电汽轮机的安装难点及其对策 陈新钰 【摘 要】 简要介绍了核电汽轮机在安装时碰到的难点和关键技术问题,以及如何针对这些难点和关键技术问题所采取的对策。 【关键词】 汽轮机;安装;技术问题;对策 The Diff iculties of Nuclear Turbine Installation and its Solutions 【Abstract】 The article introduces the diff iculties and technical issues during neclear turbine installation, and it states the measures to f ind the solutions for the issues. 【K ey Words】 turbine;installation;technical issues;solutions 1 绪 言 上海汽轮机有限公司核电汽轮机的自行研制,自秦山核电厂第一台310MW于1991年底一次冲转、并网、试运行成功及商业运行以来,已有六年之久,而第二台出口巴基斯坦的核电325MW汽轮机业已安装就绪,并于1998年底调试、冲转、情况良好。然而,在核电汽轮机的安装过程中,经常会遇到一系列这样或那样的技术问题,如何采取相应对策以确保机组的顺利安装成功,是保证以后核电汽轮机安全运行的关键之一。由于核电站的安全准则要求非常高,汽轮机机组必须有极高的可靠性,在安装过程中,必须对其进行严格的质量控制。为此,兹将在安装过程中所遇到的难点与技术问题,以及就如何采取对策和应采取的质量控制措施作一总结,以供相关人员在今后安装核电汽轮机时参考。2 基础地脚螺钉的预埋 211 难点与关键技术问题 地脚螺钉预埋位置的正确与否,将直接影响汽轮机与发电机基础台板及轴承箱(座)能否顺利安装就位问题。 212 对 策 必须制作较高精度的钢制模板,以便将地脚螺钉正确定位与预埋。 213 质量控制要点 11由安装及土建人员一起按模板设计图复核预制定位用钢模板(金属框架),以确保各项几何尺寸的误差和累计误差在允许范围之内。 21框架安装及支模在浇灌混凝土过程中应反复测量,以确保位置正确及在浇灌混凝土时不会产生位移。 214 相关记录 绘制地脚螺钉预埋后的实际位置图。
核电阀门类型及发展趋势
核电阀门是核电站中量大面广的水压设备，它连接整个核电站的300余个系统，是核电站安全运行的关键附件。据相关资料统计，全世界现有核电机组500余座，总装机容量达4亿KW以上，其反应堆类型主要有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、石墨堆（LGR）、快中子堆（FBR）、高温气冷堆（HTGR）、重水堆（PHWR）。其中，压水堆占整个堆型的50％以上。 我国从50年代开始研究和应用核动力技术，至今已建成和正在建设多座核电站。自1985年建成的浙江秦山一期核电站，结束了我国大陆无核电的历史以来，我国先后建成了广东大亚湾核电站、秦山二期核电站、秦山三期核电站、广东岭澳核电站、江苏田湾核电站。这些核电站中，广东大亚湾、岭澳和秦山一期、二期、江苏田湾为压水堆型核电站，秦山三期为重水堆型核电站。 核电阀门，在核电站设备中虽为附件，但至关重要。核电用阀门比常规的大型火力发电站用阀门其技术特点和要求要高。阀类一般有球阀, 闸阀, 截止阀, 电磁阀, 调节阀, 减压阀, 疏水阀, 蝶阀, 和控制阀等；具有代表性阀门的最高技术参数为：最大口径DN1200mm（核3级的蝶阀）、DN800mm（核2级的主蒸汽隔离阀）、DN350mm（核1级的主回路闸阀）；最高压力：约CL1500；最高温度：约350℃；介质：冷却剂（硼化水）等。目前，核电机组用阀主要类型如下： 1．闸阀： a）焊接连接液动双闸板平行式闸阀，公称压力PN17.5MPa，工作温度315℃，公称通径DN350～400mm。 b）轻水冷却剂一回路上（主要）应用的电动楔式双闸板闸阀，公称压力PN45.0MPa，温度500℃，公称通径DN500mm。 c）大功率石墨慢化反应堆核电厂一回路上（主要）应用的电动楔式双闸板闸阀，公称压力PN10.0MPa，公称通径DN800mm，工作温度290℃。 d）汽轮机装置的蒸汽和工艺水管路上（主要）应用焊接连接电动弹性板闸阀，公称压力PN2.5MPa，工作温度200℃，公称通径DN100～800mm。 e）大功率石墨慢化沸水堆核电厂释热元件换料机用的双闸板带导流孔平行式闸阀，其公称压力 PN8.0MPa，开启或关闭阀门只能在压力降为△P≤1.0MPa下进行。 f）快中子反应堆核动力装置带冷冻固封填料的弹性板闸阀。 g）水—水动力堆机组用的内压自密封式阀盖楔式双闸板闸阀，公称压力PN16.0MPa，公称通径 DN500mm。
核电汽轮机介绍-考试答案-82分
核电汽轮机介绍 1. 由上海电气供货的我国首台出口325MW 核电汽轮机用于哪个哪个国家？ （ 3.0 分） A. 印度 B. 土耳其 C. 巴基斯坦 2. 上海电气百万等级核电机组26 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（ 3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： B √答对 3. 上海电气百万等级核电机组适用于AP1000 的高压缸模块型号为？（ 3.0 分） A. IDN70 B. IDN80 C.IDN90 我的答 B √答对 4. 上海电气百万等级核电汽轮机组转速？（ 3.0 分）
A. 1500RPM B. 3000RPM C.3600RPM 我的答 A √答对 5. 上海电气百万等级核电机组20 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： A √答对 6. 上海电气的山东石岛湾200MW 项目是什么堆型？（3.0 分） A. M310 B. 华龙一号 C. 高温气冷堆 我的答案： C √答对 7. 上海电气出口巴基斯坦的300MW 等级核电汽轮机共有几台？（ 3.0 分） A. 2 台 B. 3 台 C. 4 台 我的答案： C √答对 8. 至2018 年 6 月，上海电气已投运核电汽轮机多少台？（ 3.0 分）
A. 10 台 B. 11 台 C. 12 台我的答案： C √答对 9. 上海电气百万等级核电机组30 平米的低压缸模块末级叶片长度为？（3.0 分） A. 1420mm B. 1710mm C. 1905mm 我的答案： C √答对 10. 上海电气百万等级核电汽轮机高压缸模块运输方式为?（3.0 分） A. 整缸发运 B. 散件发运 C. 其他 我的答案： A √答对 1. 以下哪些为高温气冷堆堆核电汽轮机特点？（ 4.0 分）） A. 进汽参数高 B. 无MSR C.低压缸加强除湿 我的答ABC √答对 2. 以下哪项说法是错误的？（ 4.0 分）） A. 2008 年上海电气获得阳江和防城港CPR1000 核电汽轮机订单 6 台
核电汽轮机超速影响因素分析
核电汽轮机超速影响因素分析 摘要：在核电汽轮机设计当中，安全性是该项工作当中必须引起重视的问题。 在具体安全设计当中，汽轮机的超速水平是一项重要的指标。在本文中，将就核 电汽轮机超速影响因素进行一定的研究与分析。 关键词：核电汽轮机；超速影响；因素 1 引言 在核电工程建设当中，安全性可与说是建设当中的重点内容，也是设计当中 需要重点考虑的问题。在安全设计当中，汽轮机超速可以说是必须能够引起重视 的一项因素，需要在实际设计当中做好该因素的把握，保障设计质量。 2 超速影响因素分析 配置逆止阀 为了避免汽轮机在运行当中发生进水或者超速的情况，则需要在抽汽管道以 及给水加热器上做好逆止阀的布置，在汽轮机跳闸或者甩负荷之后，避免蒸汽出 现从加热器倒灌到汽轮机当中的情况。当机组在甩负荷过程当中发生超速情况时，如此时逆止阀失效，受到压差的影响，这部分蒸汽则将会倒灌到汽轮机当中并做功，以此出现转速上升的情况。通常情况下，在具体协议制定当中都要求对一路 逆止阀失效时的超速数据进行提供，根据能量法数据的计算，对于百万核电机组 来说，当其出现一路逆止阀实效情况时，其转速则将具有0.5%的最大增加值。而 对于在超速控制方面具有较高要求的机组，在实际设计当中则需要通过1+1逆止 阀方式配置处理，即在每路抽汽管道当中，以串联的方式对具有执行机构以及不 具有执行机构的逆止阀进行布置。通过该种双重逆止阀保护设计方式的应用，则 能够对逆止阀实效情况下可能产生的超速风险进行有效的减少。对于具有较好超 速结果的机组，在用户许可的情况下，则可以仅仅将一个具有执行机构的逆止阀 设置在一路抽汽管道当中。对于该情况，则可以做好在一路逆止阀实效情况下的 危险工况超素质进行补充计算，以此应用在后续的考核当中。此外，在抽汽管道 当中，逆止阀在其上方的布置情况也将影响到超速结果，对于汽轮机机组来说， 当逆止阀同汽缸抽气口间距离较近时，逆止阀前部管道则将具有更小的腔室容积，所倒灌到其中的蒸汽量也将更少，能够有效实现超速情况的控制。而在逆止阀具 体设置方面，则需要根据管道具体布置情况做好确定。 2.2 转子转动惯量 对于该属性来说，可以理解其是旋转转子的一个惯性数值，对于转子来说， 其该数值的存在将对超速结果产生非常大的影响。对于百万核电机组来说，每当 其具有15%的转动惯量增加时，其超速值情况则将具有1%的降低。对此，在实 际设计当中，则能够通过对不同转子转动惯量的提升实现超速值的降低。根据转 动惯量计算公式可以了解到，在实际设计当中，对转子转动惯量可能产生影响的 因素有叶片高度、通流分析、转子质量以及跨距等，而对于通过对转子质量进行 增加获得更大的转动惯量的方式，也将会对生产当中的运行风险以及制造成本进 行提升，对此，在机组初步设计阶段以及选型转子阶段，即需要能够积极做好转 子结构的优化，通过多方案类型的对比在对转子转动惯量进行提升的基础上实现 机组超速水平的降低。 2.3 阀门延迟关闭 在实际设计当中，通常在高压缸进口前对主汽阀调阀进行设置，在同核电主 蒸汽进行连接的基础上对保护以及调节进气的作用进行实现。在该过程中，调节
浅谈核电站常规岛技术的方案
浅谈核电站常规岛技术的方案 核电站的设备选型和供货商的选择, 应采用国际竞争性招标方式, 在技术、经济、自主化、国产化等方面进行深入分析比较, 来选定供货商和机型。国外制造商必须选择国内设备制造厂作为合作伙伴, 转让技术、合作生产, 逐步全面实现自主化和设备国产化。 经初步研究, 常规岛部分可供选择的国外主要设备潜在供货商 有：英法GEC-ALSTHO公同、美国西屋公司、日本三菱公司、美国GE 公司等。到目前为止，ALSTHO公司已同中国东方集团公司进行合作，形成一个联合体; 美国西屋公司已同上海核电设备成套集团公司合资, 组成西屋-上海联队。其它公司到目前尚未进行合作。 根据ALSTHO1公司、西屋公司、三菱公司和GE公司等核电设备制造商所提供的资料, 按照堆型的不同和一回路的不同, 可以形成四类技术方案： 方案一——三环路改进型压水堆核电机组; 方案二一一ABB-CE的系统80(System 80)型压水堆核电机组; 方案三——日本三菱公司的四环路压水堆核电机组; 方案四一一先进型沸水堆(ABWR核电机组。 下面就各类技术方案分别进行分析。 1 三环路改进型压水堆核电机组 此方案的一回路为标准的300 MW-个环路的三环路压水堆。此类方案包括中广核集团公司提出的CGP1000欧洲公司(包括EDF
FRAMATO M GEC-ALSTHO推出的P 1000和西屋-上海联队推出的CPWR1 00三0种压水堆核电机组。 1.1 CGP1000 与P1 000核电机组 CGP 1000 由中广核集团提出,以大亚湾核电站为参考站,并借鉴美国西屋公司和ABB-CE公司的部分先进的设计，有选择地吸收了用户要求文件(URD)的要求，形成以300 MW一条环路的CGP100(技术方案。常规岛部分，汽轮发电机组选用ALSTHOI的ArabellelOOO型汽轮发电机组。 P1000 由欧洲制造商(EDF、FRAMA-TOME\LSTHOK)据法国核电计划及大亚湾核电站、岭澳核电站等工程的设计、制造、安装、运行及维修中积累起来的经验推荐给中国的核电机组。常规岛部分的汽轮发电机组也以Arabelle1000 型汽轮发电机组作为推荐机组。 由于CGP100和P1000的常规岛部分的汽轮发电机组均为Arabelle1000 型,所以实际上为同一类核电机组。 ALSTHOM 在总结54 台第1 代汽轮发电机组的运行经验基础上, 组合出了Arabelle1000型汽轮发电机组,参考电站为Chooz B(2台1 450 MW机组已分别于1996年7月11月投入运行)。 1.1.1 Arabelle1000 型汽轮发电机组的主要技术数据 a) 最大连续电功率:1 051 MW; b) 转速:1 500 r/min; c) 机组效率:36.3%; d) 末级叶片长度:1 450 mm;
核电厂汽轮机基础知识
核电厂汽轮机基础知识 核电厂大多数都使用饱和汽，为了降低发电成本，单机容量已增加到1000MW级。在总体配置上，饱和汽轮机组总是设计成高压缸和一组低压缸串级式配置，在进入低压缸前设置有汽水分离再热器，有的设计在汽水分离再热器和低压缸之间设置中压缸或中压段。一般情况下，核电厂大功率汽轮机的所有汽缸都设计成双流的，且两个或更多的低压缸是并联设置。还有在高压缸两端对称地每端布置两个低压缸的设计。我国田湾核电厂就采用这种汽轮机配置。大亚湾核电厂的汽轮机为英国公司设计制造的多缸单轴系冲动式汽轮机。汽轮机的转速为3000r/min，额定功率为900MW，新汽参数为6.63MPa，283℃，低压缸排汽压力0.0075MPa，额定负荷下蒸汽流量为5515t/h,汽轮机为4缸、六排汽口型式。一个高压缸和3个低压缸皆为双流对分式。新蒸汽分4路经高压缸汽室后由进汽短管导入高压缸，高压缸的两个排汽口，各通过4根蒸汽管与低压缸两侧的汽水分离再热器相连。高压缸排汽在汽水分离再热器经汽水分离再热后，进入低压缸，每个低压缸的两个排汽口与一台凝汽器相接，整台汽轮机，共有6个抽汽口，供2组高压加热器和4组低压加热器以及给水泵汽轮机用汽。除氧器用汽来自高压缸排汽。高压缸为铬钼材料铸造的单层缸结构，水平对分型式，每一汽流流向各有5级。其中隔板皆采用隔板套结构，高压缸转子由镍铬钼钒钢锻成，每个流向都有锻成一体的5级叶轮，各级叶片的叶根皆为多*型，叶片长度为91mm,叶片的顶部有预加工的铆钉头，用来装置围带，每一级叶片的围带都由数段组成扇形叶片组。高 有基本相同的结构，皆为双层缸，水平对分式。内缸包含环形进汽室和所有的隔板。外缸提供低阻力的蒸汽流道并将内缸的反冲力矩传递给汽轮机基础。低压缸的内、外缸都由碳钢制造，内缸为焊接结构，外缸为焊接组装结构。低压缸隔板由铁素体不锈钢制造，隔板的结构为标准的焊接静片和内外围带结构，嵌在隔板套的槽内。低压转子由镍铬钼钒钢锻成，轴心钻有孔，双流整体式结构，每一流向5级叶片，动叶片由铁素体不锈钢制造，末级叶片的前缘装有一片抗腐蚀的司太立硬质合金复盖层。末级叶片之间装有交错布置的拉金，防止叶片在低负荷下的自激振动。前4级低压动叶片采用销钉固定的多*式叶根，末级叶片采用强度很高的侧向嵌入的枞树型叶根。
90万千瓦核电站汽轮机简介
90万千瓦核电站汽轮机简介: 1、由热能变为机械能的原动机：蒸汽机、内燃机、涡轮机——又分为汽轮机和燃气轮机。汽轮机的特点：高温高压高转速，功率大体积小。 2、汽轮机分冲动式、反动式、轴流式、幅流式。我们现在用的是轴流式——冲动式汽轮机。这种汽轮机效率η高，功率N大，体积V小。 3、汽轮机的基本原理： 汽体膨胀，产生速度，冲击推动叶片作功，带动转子旋转产生扭矩。○1汽轮机作功需要一个高热源和一个低冷源，在海水温度一定时，初参数（t,p）愈高，可提高可利用焓降h，效率η就能提高。另一方面，尽量利用汽体的汽化潜热r，也是提高效率η的一个办法。 机组的初参数：283℃，6.71Mpa，664.8kcal/kg 排汽参数：40.3℃，7.5kpa，614.9 kcal/kg 再加上高压缸排汽经再热，可利用焓降h仅为104.2 kcal/kg，这个焓降是很低的。 在凝汽器内放出的汽化潜热r=574.9 kcal/kg，大量的热量排到大海里去。对于1kg汽体而言，排到大海里的热量是可利用热量的5.5倍，所以我们要尽量减少汽化潜热r的损失。低真空采暖是一个最好的办法，几乎100%利用汽化潜热。可是一年还有夏天，我们只能利用加热器加热给水减少汽化潜热r的损失，提高机组效率。 低真空的形成：1kg水的容积0.001m3，初蒸汽的容积0.2426 m3/kg，排汽的容积19. 6m3/kg，循环水凝结1kg排汽，可使19. 6 m3的空间形成真空。汽机后面有真空，前面的汽体才能膨胀出现速度，达到汽流作功的目的。 所以，想要提高效率η，就要提高初始参数，提高可利用焓降h，利用汽化潜热r。核电站提高初始参数受到限制，效率低是必然的，但核电站优势是明显的，将来国家发电主要依靠核电站。 机组增大功率主要是增大蒸汽流量。 ○2速度三角形：汽流的相对速度w，轮周速度u，绝对速度c，进口角α，出口角β。 速度三角形是计算效率、功率的依据。 ○3叶片、机翼的升力F： v1＞v2，p1＜p2，p2- p1=F 若是平板或圆球在气流中就不可能产生升力。 4、制造汽轮机的关键技术： ○1长叶片的设计、加工。1g质量产生的离心力达到几吨的力。 ○2几十吨重的大锻件、大铸件，都是合金钢。 ○3大机床高精度的加工设备。
核电汽轮机与火电汽轮机比较分析
核电汽轮机与火电汽轮机比较分析 发表时间：2018-06-05T16:36:11.060Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：曾福生刘本帅[导读] 摘要：近年来，我国的核电事业获得了较大的发展，人们对于核电也具有了更高的关注度。 （福建福清核电有限公司 350300）摘要：近年来，我国的核电事业获得了较大的发展，人们对于核电也具有了更高的关注度。同火电相同，核电在具体工作当中也通过汽轮机的使用发电，但两者在较多方面也存在着一定的不同。在本文中，将就核电汽轮机与火电汽轮机进行一定的研究与比较。 关键词：核电汽轮机；火电汽轮机 1 引言 在近年来科学技术不断发展的过程中，我国的核电事业获得了较为快速的发展，较多的核电站得到了建设。为了能够更好的掌握核电站运行特点，做好同火电汽轮机间的比较可以说是一项重要的工作，需要能够做好分析比较。 2 核电、火电汽轮机比较 2.1 结构特性 对于核电、火电汽轮机来说，两者在设计结构方面存在一定的差异，其主要体现在：第一，外形尺寸。同火电汽轮机相比，核电汽轮机具有更大的比容以及进气参数，具体进气容量同功率相同的火电汽轮机相比要大出一倍。该种情况的存在，则使得汽轮机在阀门、气缸尺寸以及进气管方面都要大于常规的汽轮机，且同一般汽轮机相比在高压缸叶片长度方面也具有更长的特点。而在功率相同的情况下，同火电汽轮机相比，核电汽轮机具有更长的末级叶片，同时具有更大的排气面积以及外形尺寸；第二，汽水分离。对于核电汽轮机而言，其工作蒸汽类型为饱和蒸汽，蒸汽在经过高压锅做功后，则将产生较大的排汽湿度。如果在运行当中将该蒸汽直接排入到低压缸当中，则将在侵蚀汽轮机零部件的情况下使其发生损坏。在该种情况下，为了能够对汽轮机低压缸的蒸汽湿度进行降低，即需要对低压缸蒸汽温度进行提升，在使汽轮机具有一定过热度的基础上获得更高的热力循环效率，同时也是对于低压缸工作条件以及运行环境的积极改善。同时，在其高低压缸位置具有汽水分离器的设置，以此避免湿蒸汽对零部件造成损坏或者腐蚀；第三，进气截止阀。对于核电汽轮机来说，其具有较大的比容以及较低的进汽参数，对此，在管道以及高压缸内将存在大量的水与蒸汽，如设备在运行当中发生甩负荷或者机械故障问题，此时主汽阀则将自动关闭，并因此具有更低的压力。同时，在管道、高压缸以及MSR当中的水则会在较短的时间内形成蒸汽，使汽轮机出现超速运转的情况，进而对汽轮机的运行安全产生影响。要想避免该问题的发生，即需要做好对应调节、截止阀的设置。而同核汽轮机组相比，火电机组具有更高的参数，在高压缸当中具有较少的存水量，并因此使其在超速运转可能性方面具有了较大的降低。对此，火电机组在低压缸进气位置则不需要对调节、截止阀进行设置，而可以在低压缸进气位置做好供热蝶阀的设置即可；第四，调节方式。在火电汽轮机运行中，其经常使用喷嘴调节配汽方式，该方式在具体操作中，在将最后一组调节阀开启之后，汽轮机所产生的气流在受到节流因素影响时，则将具有较小的能量损失，对此，通过该方式进行变工况运行则成为了汽轮机组的有效的配气方式。而同火电汽轮机组相比，核电汽轮机组具有更大的流量以及较低的蒸汽参数，如依然以喷嘴方式进行调节，则将形成较大的压力，在喷嘴出口位置很可能因凝结机波的存在，使叶片在出汽位置形成裂纹，进而对机组的运行安全产生影响。节流配汽方式方面，其在阀门全开、较高节流额定负荷的状态下，同喷嘴方式相比具有更高的配气效率。对此，对于核电机组来说，其在实际运行中经常会选择节流调节方式进行处理。 2.2 通流设计 就目前来说，很多企业通过全三元流设计以及可控涡流设计方式的应用设计叶片以及通流部分，油气在末级长叶片以及低压缸设计方面，通过将转子以及叶子轮缘限定在一定较低的水平，即能够对叶片运行的可靠性以及安全性做出保证。同时，对于具有较低运转温度的动叶片，则可以在同应力数据进行积极参考的基础上做好允许应力的预测。对于核电汽轮机来说，其在实际运转当中在温度方面同火电汽轮机相比较高，在运行当中有更大的几率出现腐蚀裂纹，而在不调频叶片方面，则需要对轮槽倒角半径峰值位置的应力情况进行计算，同火电机组相比，核电汽轮机在低压区域不调频叶片的安全系数通常为其2倍。当汽轮机低压缸当中，对于低于饱和线的湿蒸区，当其长时间处于工作状态时，则将形成大量的蒸汽，这部分蒸汽在过热膨胀后，则将会在进入到饱和区当中对一定的能量进行释放，很可能因此导致过冷现象的发生，并形成对应的凝结问题。此外，同火电机组低压缸相比，核电机组低压缸将受到更大来自两相流的影响，这可以是实际设计动叶片时需要重点考虑的因素。
核电的汽轮机
650 MW核电汽轮机的设计、结构与安装特点 来源：作者： 2009-9-1 10:37:59 秦山二期650 MW核电汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司自主研制为主、并与美国西屋公司联合设计、合作制造的我国首台600 MW级核电汽轮机,型号为HN642-6.41,是单轴、四缸六排汽、带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机.该机有1只高压缸和3只低压缸, 均采用双层缸结构,双分流,对称布置,正反向各7级,采用积木块式设计,高压部分是以原火电600 MW中压缸积木块(BB051)核电化后的高压缸积木块(BB051N)型式,3个低压缸基本相同,为核电化的BB0474R积木块型式.该机通流级数少,效率高;通流部分流线平滑,高、低压缸为对称布置,轴向推力自平衡;采用枞树型叶根,尺寸小、强度高、安全性好、拆卸方便;采用多层缸结构,通流部分轴向间隙大,径向间隙小,具有较好的热负荷和变负荷适应性;采用数字式电液调节(DEH)系统,自动化程度高.通流部分运用可控涡设计,动叶自带围带(低压末3级除外)成圈连接,使机组有较高的可靠性及经济性,保证热耗9970 kJ/kWh. 1 主要设计与结构特点 与常规火电汽轮机相比,核电汽轮机的主蒸汽参数和相对内效率都比较低,因此主蒸汽的汽耗量、比容和体积等都大得多,并且通流部分的绝大多数级处于湿蒸汽区.因此,为提高核电汽轮机运行的安全可靠性和经济性,其设计、结构有不同于火电汽轮机的特点,现将HN642-6.41型汽轮机的主要设计与结构特点分析总结如下. 1.1 热力系统 利用美国西屋公司PH程序计算热平衡,并根据核电汽轮机主蒸汽参数低、高压及低压后几级湿度大等特点,考虑了湿度损失的影响.低压部分采用非对称抽汽.分缸压力适应低压积木块BB0474R.背压经冷端优化确定为5.39 kPa(a),并作为额定和最大保证工况的背压. 1.2 轴系 秦山二期650 MW汽轮发电机组的轴系首次采用1个高压缸积木块和3个低压缸积木块结构,与600 MW火电机组轴系的区别在于:①在低压第一次采用四瓦块可倾瓦轴承,这种轴承稳定性好,自位及润滑性能好;②首次在大型汽轮机上采用无中心孔转子. 秦山二期汽轮发电机组轴系与600 MW湿冷汽轮发电机组轴系最大的不同是,汽轮机转子全部是无中心孔转子,汽轮机低压转子轴承全部采用四瓦块可倾瓦轴承,低压转子(LPIII)和发电机间取消中间轴.秦山二期汽轮发电机组轴系由高压转子(HP)、中间轴(JSI)、低压转子I(LPI)、中间轴(JSII)、低压转子II(LPII)、中间轴(JSIII)、低压转子III(LPIII)、发电机转子(GEN)和励磁机转子(EXC)组
核电汽轮机常用英文缩写
A/M auto/manual 自动/手动 ADS automatic dispatch system 自动调度系统 AGC automatic generator control 机组自动发电控制 AOP auxiliaty oil pump 辅助油泵 AOV air operated valve 汽动门 AST automatic stop trip 自动停机跳闸系统 A-STP auto stop 自动停止 A-STRT auto start 自动启动 ATC automatic turbine control 汽轮机自动控制 A-TRIP auto trip 自动跳闸 AUX auxiliary 辅助的 BAF baffle 隔板 BASE base 基本方式 BBL barrel 圆筒型支架 BF boiler follow 锅炉跟随方式 BKUP backup 备用 BOPMS balance of plant master system 机组辅助设备主控顺序BP base plate 底版，支撑板 BPS bypass control system 旁路控制系统 BRG bearing 轴承 BW backwash 反洗 BYP bypass 旁路 CAB cabinet 小室 CAEP condenser air extraction pump 真空泵 CAV cavity 空腔 CAVIT cavitation 汽蚀 CC closing coil 闭式循环 CCCW closed circuit cooling water 闭式循环冷却水 CCCWP closed circuit cooling water pump 闭式循环冷却水泵CCW condenser circulating water 循环水 CCW counter clockwise 逆时针的 CCWP condenser circulating water pump 循环水泵
核电汽轮机的现状_陈婴
第35卷 第2期热力透平Vol135No12 2006年6月T HE R M A L T UR BI NE June2006 核电汽轮机的现状 陈 婴 (上海汽轮机有限公司,上海200240) 摘 要: 介绍了压水堆核电汽轮机的主要特点和我国现有核电机组的基本概况,通过论述表明,为实现中国核电发展的宏图,需要大量采用半速、高性能、低热耗的具有世界先进水平的百万千瓦级核电汽轮机。 关键词: 核电汽轮机;主要技术特点;核电站概况;百万千瓦级发展 中图分类号:T K26 文献标识码:B 文章编号:1672-5549(2006)02-104-04 The Current Status of Nuclear Turbine CH EN Yi ng (Shanghai Turbine Company Ltd.,Shanghai200240,China) Abstract: This paper presents the main features of pressured2water reactor nuclear turbine and briefly describes nuclear units,which shows that a great number of1000MW nuclear turbines with semi2speed,high performance,low heat rate and world’s advanced technology will be demanded to realize the target of the nuclear development in China. K ey w ords: nuclear turbine;main technical features;general situation of nuclear power plant;development of 1000MW class turbine 0 前言 核电汽轮机的参数、容量及形式取决于一回路反应堆,目前我国大功率核电机组的反应堆多采用压水堆型式。随着压水堆技术的发展,在可靠性进一步提高的基础上,核电机组的单机容量也趋于大型化。为适应我国电力工业在资源利用、环境保护方面的要求,将规划建立一大批百万千瓦级的压水堆核电机组。本文就压水堆核电汽轮机的技术特点及百万千瓦级核电汽轮机的开发作一简要的论述。 1 压水堆核电汽轮机的主要技术特点 1.1 适应高压缸处于湿蒸汽条件下工作 核电站汽轮机整个高压缸均处于高压湿蒸汽中工作,低压缸又较早地进入湿蒸汽区,并有较大的排汽湿度。其经济性和安全可靠性在很大程度上取决于湿蒸汽通流部分的去湿和防蚀。蒸汽中的水在持环和隔板中借级间压差经去湿槽抽去。由于积水会造成严重的水冲击损坏事故,甩负荷时大量水分蒸发会加大汽轮机超速的危险性,因此除了汽轮机的结构设计和运行都应保证正常疏水外,低压缸也较火电汽轮机低压缸更注意去湿或在较多级动叶片上采取镶焊硬质合金片等防水蚀措施。 湿蒸汽使核电站汽轮机中的零部件受到不同方式的侵蚀腐蚀,包括湿蒸汽流经表面的水刷和结合面间的隙蚀。此外,在低压缸过渡区的高应力区还会发生应力腐蚀。 侵蚀最早发现于核电站汽轮机高压缸的中分面、隔板中分面和连通管道中,这种现象不同于单纯的水滴侵蚀。抵抗侵蚀腐蚀可选用13%铬钢或Cr18Ni9Ti钢;在某些情况下,选用2.5%铬的合金钢封条。此外,降低流速和增加给水碱度均可抗蚀或降低侵蚀腐蚀速度。 1.2 采用高性能的大口径进汽阀 由于进口的蒸汽参数低,其进口容积流量与 收稿日期:2006-01-20 作者简介:陈婴(1965-),女,高级工程师,1986年毕业于上海工业大学机械系,同年进入上海汽轮机有限公司设计研究所,曾从事300MW 核电机组以及50MW以下各类汽轮机的开发设计工作,现为总师办主任助理。