汽轮机原理核电汽轮机讲解

运行灵活性
核电站汽轮机
核电热力系统的独特性
核电站汽轮机
与火电区别：汽水分离再热循环（汽水分离在 热器）
作用一： 起到汽水分离的作用，经过汽水分 离器可以除去高压缸排出蒸汽中98％ 的水份
作用二：为了提高蒸汽的循环经济性，避免多 级去湿，需要对蒸汽进行中间再热
去湿措施
图7-8 级内去湿沟槽结构
司太立合金片等。 在高压和低压末级动叶片顶部进汽边开设径
向导流槽。
外观
核电站汽轮机
无中压缸 体积大，重量大
核电汽轮机
过热蒸汽和饱和蒸汽核电站汽 轮机
核电站汽轮机
过热蒸汽核电站汽轮机：
高温气冷堆和改进型石墨气冷堆的核电站汽轮机，它的进 汽参数已完全达到常规火电厂的标准，也可采用中间再热， 容量也已达到甚至超过常规火电厂。
饱和蒸汽核电站汽轮机： 饱和蒸汽汽轮机又称湿蒸汽汽轮机（包括微过热蒸汽汽轮 机）。目前饱和蒸汽汽轮机约占总核电站装机容量89%， 其中绝大部分机组是利用轻水堆（包括压水堆和沸水堆） 产生的蒸汽。
核电站汽轮机
与火电汽轮机的区别
核电站汽轮机
蒸汽参数的区别 调节方式的区别 转速的区别
蒸汽参数的差别
核电站汽轮机
蒸汽参 数低
易超速
体积流 量大
参数低 焓降 ，50% 功率G , 2倍 主汽 压G , 4 ~ 6倍 余速损失 d
蒸汽参数的差别
重量与尺寸
核电站汽轮机
核电站汽轮机
侵蚀与腐蚀
核电站汽轮机
核电汽轮机大约2／3的作功在低压缸内完 成，核电汽轮机低压缸的排汽湿度较大，一 般高达12％ 一14％ 。
在给定的排汽湿度下， 叶顶速度的高低是 影响叶片侵蚀程度的主要因素，半速汽轮机 叶顶速度低， 叶片侵蚀小， 可靠性高。
汽缸稳定性
核电站汽轮机
在半速机组上， 高压缸比较大些， 因此具有 抵抗大直径管道所造成的力和力矩。当然， 这种作用也不能过量。在这一点上，半速机 组比全速机组要略占优势。
振动特性
核电站汽轮机
半速汽轮机由于转速较全速低、转子重量重 、转动惯量大，因此其对激振力的敏感程度 比全速机低，抗振性能比全速机优。
核电站汽轮机
级内除湿装置： 在汽轮机通流部分所采取 的去湿措施称为内部去湿 装置；
喷嘴叶片上缝隙式去湿装 置
汽缸和隔板外环上的沟槽 式去湿装置
外置式去湿装置或去湿再 热装置
防水蚀措施
核电站汽轮机
增加去湿，去除动叶片由于离心力的作用而 被甩到并聚集在隔板外缘延伸环上的水分。
增加动、静叶片之间的轴向间隙。 在叶片进汽边顶部进行防水蚀处理，如焊接
核电机组蒸汽参数低、流量大，采用喷嘴调节的调节级动叶片的应力 很高。另外，由于节流配汽方式在阀门全开或稍有节流的额定负荷下 要比喷嘴配汽效率高，所以对于带基本负荷的核电汽轮机普遍采用节 流调节。
转速区别——核电半速汽轮机
核电站汽轮机
提高汽轮机的可靠性 F mR2
叶片应力与转速的平方成正比 实际应力比全速小1.3~2倍
所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电厂汽轮机 大得多， 导致高压缸采用双流道两个排汽口，低压缸采用多缸双流 道多个排汽口，末级采用更长的叶片。
饱和蒸汽核电站汽轮机特点
核电站汽轮机
1. 低蒸汽参数。 所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电初参数 低，在一定背压的条件下，整机的理想比焓降小; 初参数低，整机的理想比焓降小，比体积大，在相等的 功率下，饱和蒸汽汽轮机的进汽体积流量要比常规火电厂 的汽轮机大2.5~3.5倍，排汽体积流量为1.65倍;
增大单机功率（排汽面积） 提高热效率 重量与尺寸（半速：全速=1.3~1.5） 水蚀 汽缸稳定性
半速汽轮机提高热效率
核电站汽轮机
效率取决于容积流量
低压缸效率，排汽损失占很大比重。半速 汽轮机排汽速度低
目前百万千瓦级核电半速汽轮机热效率比 全速汽轮机高，平均高出2％，最多的高出 3．3％。
核电站汽轮机
受反应堆冷却剂温度的限制，一般压水堆平均出口温度低于310℃，所 以二回路只能产生压力较低（5~7MPa）的饱和蒸汽（或微过热蒸汽）。
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饱和蒸汽核电站汽轮机特点
核电站汽轮机
1. 低蒸汽参数。 所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电初参数 低，在一定背压的条件下，整机的理想比焓降小; 初参数低，整机的理想比焓降小，比体积大，在相等的 功率下，饱和蒸汽汽轮机的进汽体积流量要比常规火电厂 的汽轮机大2.5~3.5倍，排汽体积流量为1.65倍;
所以饱和蒸汽汽轮机的进、排汽尺寸要比常规电厂汽轮机 大得多， 导致高压缸采用双流道两个排汽口，低压缸采用多缸双流 道多个排汽口，末级采用更长的叶片。
饱和蒸汽核电站汽轮机特点
1. 低蒸汽参数。 2. 腐蚀和侵蚀。
大部分级都处在湿蒸汽区工核作电站，汽轮将机 引起动静部分零部件的腐蚀 和侵蚀， 3. 汽水分离再热器。 在高、低压缸之间必须装设汽水分离再热器，其由汽水分离器 和再热器两大部分组成，除掉高压缸排汽中90%~98%的水分， 然后在两级再热器中变成过热蒸汽，进入低压缸膨胀作功。 4. 半转速。 5. 甩负荷超速。 （1）甩负荷后存留在通流部分内、蒸汽联通管和汽水分离再热 器等处的大量蒸汽，继续流经各级膨胀作功，使其超速； （2）饱和蒸汽汽轮机的大量疏水积存在静子零部件表面，形成 一层水膜（据估计约1mm），或在凹坑内有积水，当汽轮机甩 负荷时，通流部分内蒸汽压力突然降低引起水膜闪蒸而产生大
核电站汽轮机
热力过程的差别
核电站汽轮机
核电站汽轮机
没有中压缸 参数低 体积流量大 高压缸双流
低压缸排汽口多（降低流速，提高通流面积） 排汽口过多 轴太长 轴向间隙 汽轮机效率 提高叶片高度（受到限制）
调节方式的区别——火电
核电站汽轮机
大容量的火电汽轮机普遍采用喷嘴调节配汽方式。这种配汽方式只有 在最后开启的那组调节阀的汽流受到节流的影响，因此，节流导致的 能量损失不会很大，所以，对于变工况运行比较频繁的火电机组是最 佳的配汽方式