现阶段,我国经济全球化发展速度不断加快,推动我国电力事业不断朝着更高目标发展。人们在日常的生活和生产活动中,对电力资源的需求量逐年上涨,因此对核电厂供电单位提出了更高的工作要求和标准。核电厂在运营发展过程中承担着电力资源供应的重要责任,必须保证电力资源输送的稳定性和安全性。汽轮机组是核电厂内部发电工作的重要设备组成环节,其运行工作效率和核电厂的经济效益有密切的关联。核电厂内部汽轮机组在工作的过程中经常会受到一些环境因素及设备自身因素等方面的影响,降低运行工作效率及运行经济性。因此,在日常管理工作过程中需要全面优化和调整汽轮机组的参数,以有效提高核电厂汽轮机的运行工作效率和基础运行的经济性,为核电厂单位创造更高的经济效益,满足人们高质量的用电工作需求。
1核电汽轮机的设计、结构和运行特点
核电汽轮机通常是指用于压水堆、沸水堆、重水堆和气冷堆等堆型核电厂的饱和蒸汽汽轮机,也称湿蒸汽汽轮机,其新蒸汽为含微量水分的饱和蒸汽或微过热蒸汽。高温气冷堆和快中子增殖堆核电厂能提供500℃以上的过热蒸汽,因此同火核电厂一样,可采用亚临界压力或超临界压力的高温再热汽轮机,所用汽轮机类型和要求也与火核电厂基本相同。核电汽轮机的低压缸零部件通常采用火电汽轮机相同的材料制成,高压内外缸、隔板套、隔板体、动叶和静叶、隔板外环和其他元件,均采用高耐蚀材料制作。火电汽轮机相应的设计要点可推广应用于核电汽轮机,然而,核电汽轮机的汽耗量和容积流量较大,因此机组各部件尺寸明显大于火电汽轮机。为了提高运行的经济性和安全性,必须设置机外汽水分离器和机内叶片除湿设施,以排除机组外部和内部水分,这样将使设计复杂化。但蒸汽在核电汽轮机内膨胀过程的焓降较小,可以不设中压缸,采用较少的热力过程级。同时,由于蒸汽温度低于所用金属材料的蠕变断裂温度,使材料的使用环境得到改善,这样又减少了设计的复杂性。在核电热力系统中,即使装设了汽水分离再热器,也只有核电汽轮机低压前两级在干蒸汽区工作,其他各级仍处于湿蒸汽环境。转动部件表面,尤其是长叶片顶部,受到水滴的侵蚀。在侵蚀、腐蚀联合作用下,从转动部件甩出来的水滴,使静止部件也受到损伤,在具有较大压差部件的连接面,可能出现拉伸腐蚀现象。为此,需采取完善的除湿结构控制水分的含量和特性,选用恰当金属材料提高部件的抗侵蚀、腐蚀能力。
图1汽轮机系统简易图
2核电汽轮机结
构设计
2.1汽轮机数字电液控制系统与CCS控制信号的联络
CCS是一种英文简称,代表的是协调控制系统。目前应用汽轮机控制系统的实际中,有调查发现,DEH控制系统与CCS两者之间是可以建立联系的,这种控制信号的联络,是对汽轮机运行经济性和安全性的一项重要保证,同时也是工业自动化背景下,核电厂生产和经济活动的必要条件的满足。汽轮机组自动化水平的提升,是社会市场的需要,核电厂需要充分借助现代计算机技术的作用,更好发挥汽轮机组自动化的作用和功能,以此让核电厂生产活动的管理与控制工作更有效率,实现集中化和规范化的需求,让汽轮机组的运行能够更加有序,同时还要将基本的发展方向落实到协调控制上来。在对汽轮机控制系统进行调查和研究的时候,有了这样的结论:DEH与CCS控制信号的有序联络,可以融合电气控制和过程控制两部分内容,让汽轮机控制系统的效果更加显著,同时这也是提升机组响应速度,以及机组安全可靠性的重要保障。
2.2提高核电厂汽轮机组的运行真空度
对汽轮机组的运行经济性而言,汽轮机组在运行工作过程中的能源损耗量,是判断汽轮机组运行经济性的重要指标,因此要全面保证汽轮机组系统运行和工作的稳定性,有效减少汽轮机组在运行工作过程中的能源损耗,提高汽轮机组的运行工作经济性。要想提高汽轮机组的真空度需要从以下三个方面开展:(1)需要进一步控制循环水的入口温度和增加循环水总量,以有效降低汽轮机组在运行工作过程中的能源损耗;(2)需要周期性清理凝汽器的换热区域,保证凝汽器具有更加良好的换热性能,保证汽轮机组的工作稳定性;(3)需要有效保证真空系统的严密性,防止泄漏。
2.3机内除湿、防腐结构
高压缸的各级都在湿蒸汽环境中工作,高速湿蒸汽流中的微小水滴不仅影响汽轮机效率,并对汽轮机零部件有很大的浸蚀和腐蚀作用。故通常对核电汽轮机要采用特殊的除湿、防蚀结构。(1)在动叶片蒸汽入口侧的背弧上开齿形沟槽,利用动叶片旋转的离心力,将凝结在叶片表面上的水膜顺着齿形沟槽沿圆周方向甩出,进行汽水分离。(2)静叶片上典型除湿结构是隔板采用中空静叶片,在静叶片背弧上开槽,水分经糟进入中空叶片内腔,抽入凝汽器。(3)在隔饭和叶片围带之间设置环状去湿腔和疏水孔,有效地排出湿蒸汽中的水分。(4)在低压转子末几级叶片上部进汽边约1/3处镶焊硬质合金片或经特殊热处理。(5)为了减少水滴对转动叶片的撞击作用,将静叶片和动叶片的轴向间隙设计成根部尽可能小,向外缘逐步增加,国外许多公司把低压部分最后几级的外缘轴向间隙增大到100mm,或更大些。(6)在汽缸、隔板和汽封等构件的中分面,以及在隔板与汽缸的接触密封面上,堆焊或喷涂钛、高镍铬合金和蒙乃尔合金等抗蚀材料的喷涂覆盖层或密封环。同时可在隔板和高压缸的缝隙浸蚀面堆焊不锈钢含金。为减少支承面的水蚀,美国GE公司广泛采用隔板成组结构,每两个相邻隔板用螺栓沿水平中分面和轴向连续为一隔板组,将隔板组设在第二块隔板(沿流向排序)上的凸缘装在汽缸洼窝中,接触面焊以钴铬合金。从而大幅增加了隔板间和隔板与汽缸接触部位的压紧力,防止这些表面的浸蚀。
2.4核电厂汽轮机组启动系统优化处理
汽轮机组的启动优化工作,对提高汽轮机组的运行工作效率有着至关重要的意义,启动优化工作可以在很大程度上降低汽轮机组运行工作过程中产生的潜在热量损失,同时进一步优化和处理汽轮机启动过程中的相关参数,有效保证汽轮机组的运行速率控制在正常的工作范围之内,降低汽轮机组在运行工作过程中产生的能源损耗量。
结语
核电厂在应用汽轮机的时候,应当不断提升其应用的价值,使其可以为核电厂的生产带来更多的经济效益,同时也让核电厂生产能够更加顺利,为了达成这一目的,需要对汽轮机控制系统的动态调节特性进行更加准确的了解,在充分了解以后,才能继续开展接下来的工作,分析汽轮机系统部位运行的情况,在得到以上信息以后,再制定具有针对性的措施,去维护汽轮机控制系统运行的稳定性。
参考文献
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