核电汽轮机的特点
核电汽轮机组特点分析
１ 核 电汽 轮机 分类
（） 电汽轮 机 分为 全 速核 电汽 轮机 和半 速 核 电汽 轮 机 。 １核
．
（） 门 子 、 屋 、 菱 、 ２西 西 三 日立 、 芝 生 产 的 百 万 千 瓦 级 东
以上 的 核 电 汽 轮 机 组 全 部 为 半 速 机 组 ， Ｂ 和 ＡＬ Ｔ ＡＢ Ｓ ０Ｍ 既 生 产 半 速机 组 又 生 产 全 速 机 组 。 俄 罗 斯 生 产 全 转 速 机
面积要 大于火 电机组 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（） ３在不 同的 工 况下 ， 电汽 轮 机 的蒸 汽流 量 ， 核 一般 保 持不
变 。而 火 电汽轮 机 的蒸 汽 流量 ， 着 工况 的 不 同在 变 化 。 随
作、 保管并 向集 团内各 单位和社 会 市场 开放租 贷业 务 ， 即保 选择 合理的方式 ， 比如某种周 转材 料使 用期 过 长 ， 贷 费用 租 证 了施工 用料 ， 又可 以有 一笔 可 观的 收人 。在 库存 周转 材 过 高 且 本 身 价 值 偏 低 ， 么 就 对 其 进 行 采 购 。 相 反 ， 在 一 那 仅 料 与 施 工 场地 相 距 较 远 的 情 况 下 ， 行 长 途 运 输 会 消 耗 大 小 段 时 间 内使 用 的 周 转 材 料 ， 向 材 料 公 司 进 行 租 贷 更 为 进 则 购 量资金 ， 利用本有 的库 存 周转 材 料 与其 他公 司进 行 资 源共 节 约 。在 购 买 材 料 时 还 要 考 虑 目前 公 司 的 资 金 状 况 ， 买
组 。从 当前 核 电 机 组 的 发 展 趋 势 来 看 ， 于 Ｉ ０ ＭＷ 及 其 对 Ｏ０ 以上 等 级 的 汽 轮 发 电机 组 ， 多 采 用 半 速 机 组 。 大
浅谈核电同火电汽轮机的比较
浅谈核电同火电汽轮机的比较我国第一座核电站始建于上世纪50年代，核电发展历经60年。
我国核电发展在前期速度较慢，随着近年来经济的飞速发展科学技术的不断进步，核电发展速度正逐渐提升。
由于核电汽轮机的配套反应湿蒸汽参数低，具有放射性的特点，因此，需要将核电汽轮机组与火电汽轮机组加以区别。
本文将从热力参数、结构特性、流通设计和运行方式等方面对核电汽轮机和火电汽轮机进行比较分析。
一、热力设计参数不同由于当前大部分核电站采用的是压水堆，压水堆核电站汽轮机的热力设计设计参数特点为：流量大、焓降小、蒸汽参数低、效率低。
反应堆供给汽轮机的蒸汽参数低，通常为5～7MPa，湿度在0.25～0.41%之间，温度在270～285℃之间，显示为略带湿度和蒸汽饱和状态。
当核电汽轮机与火电汽轮机排气压力相同时，核电汽轮机做功是有效焓降低，大约为火电汽轮机焓降的一半。
火电汽轮机窝炉则是采用的燃煤、燃气和燃油等燃料。
主蒸汽高温、高压的过热蒸汽。
二、结构特性不同由于热力设计参数不同，核电汽轮机与火电汽轮机在设计结构也有所不同，具体差异如下：（一）外形尺寸差异相比火电汽轮机，核电汽轮机的进气参数低、比容大，具体进气容量约为相同功率火电的火电汽轮机机的一倍，这就要求核电汽轮机进气管、阀门以及汽缸尺寸比常规汽轮机要大，高压缸叶片要长于一般汽轮机。
另外，在相同功率的条件下，核电汽轮机末级叶片比火电汽轮机的末级叶片药长、外形尺寸大、排气面积大。
（二）汽水分离、再热器（MSR）的设置存在差异核电汽轮机的工作蒸汽为饱和蒸汽，该蒸汽通过高压锅做工之后，产生的排气湿度较大，如果直接将蒸汽排入低压缸，将会导致汽轮机的某些零部件因水侵蚀而损坏。
因此，为了降低汽轮机低压缸的蒸汽湿度，就需要提高低压缸的蒸汽温度，这样就可以确保核电汽轮机具有一定的过热度，热力循环效率得到相应的提高，低压缸的工作环境和条件得到改善。
在汽轮机的高压缸和低压缸设置汽水分离器，这样可以有效的防止和减轻湿蒸汽对汽轮机低压缸零部件的腐蚀与损坏。
核电汽轮机结构设计及运行特点分析_1
核电汽轮机结构设计及运行特点分析发布时间：2022-05-04T10:00:40.659Z 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]。
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。
压水堆核电站汽轮机的特点之2-3
压水堆核电站汽轮机的特点压水堆核电站汽轮机采用饱和蒸汽后的结果：(1)循环热效率低压水堆核电站的循环热效率仅有45%左右，约为先进火电机组的70%。
(2)理想焓降小多级湿蒸汽汽轮机的理想焓降比高参数汽轮机的约小30%~40%。
其结果是：①大多数湿蒸汽汽轮机中没有中压缸；②低压缸约产生汽轮机全部功率的50%~60%（而在火电厂高参数机组中低压缸约占30%~40%左右），低压缸相对内效率对机组经济性的影响更大；③蒸汽在进汽机构、外置式分离再热器等中的压力损失，对机组效率具有更大的影响，应尽可能改善这些部件的气动性能。
压水堆核电站汽轮机特点二是容积流量大由于湿蒸汽汽轮机的参数低、理想焓降小以及效率较低，因而蒸汽容积流量比同功率的高参数汽轮机约大60%~100%(如300MW核汽轮机的蒸汽流量约为2000t/h，相当于600MW的火电机组)。
由此导致核汽轮机的下列特点：①进汽机构的尺寸增大；②功率大于600~800MW汽轮机的高压缸已做成双分流结构；③调节级的叶片高度大，故弯曲应力较大，因此采用部分进汽困难，不宜采用喷嘴调节；④低压缸通流量大，因而排汽的余速损失对热效率有更大的影响，这就要求增大排汽面积以降低余速损失，同时须提高排汽管中的速度动能利用系数。
压水堆核电站汽轮机特点三是大多数级处于湿蒸汽区由于新蒸汽是饱和汽，膨胀后即进入湿汽区。
因而核汽轮机大多数级处于湿蒸汽区。
可以近似地认为，平均湿度每增大1%，汽轮机的相对内效率约降低1%。
且湿蒸汽膨胀所形成的水分对汽轮机通流部分元件及其他过流设备会产生冲蚀破坏作用。
因此，湿蒸汽汽轮机高、低压缸中都必须采用有效的去湿结构和防腐措施，而且饱和蒸汽汽轮机毫无例外地设有外部汽水分离器。
外部分离器通常设置在高、低压缸之间，并且同时使用中间再热。
再热器通常分为两段，首先用高压缸抽汽对汽水分离器分离出来的蒸汽进行再热，然后再用高温主蒸汽再行加热。
采用再热的核电站汽轮机的分缸压力通常为新蒸汽压力的12%~15%。
哈电核电1250MW级汽轮发电机技术特点
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。
AP1000核电汽轮机设计特点分析
·段增辉,高宏喜,陶功新,邱健(东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:随着安全性要求的提高,AP1000将会是今后国内市场主力堆型之一,文章详细分析了东方引进的匹配AP1000堆型的核电汽轮机的设计特点。
重点介绍了高中压模块、低压模块、末级叶片等主要部件的结构特点及机组的技术成熟性。
关键词:核电汽轮机,ARABELLE,AP1000,末级叶片中图分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1674-9987(2020)01-0014-05 Design Characteristics Analysis of AP1000Nuclear Steam TurbineDUAN Zenghui,GAO Hongxi,TAO Gongxin,QIU Jian(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:With higher security requirements,AP1000will be the main reactor in the domestic market in the future.In this paper, the design characteristics of the AP1000nuclear steam turbine is analyzed in detail which is imported by DEC.The structural features of the main components of the HIP module,the LP module,the last stage blade and the technical maturity of the unit are mainly introduced.Key words:nuclear steam turbine,ARABELLE,AP1000,last stage blade1前言近年来,我国核电取得长足发展。
核电汽轮机结构与特点共60页文档
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里Fra bibliotek折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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第三节 饱和蒸汽对汽轮机设计的影响
一、饱和蒸汽参数低
饱和蒸汽参数为2.5～6.0MPa,当汽轮机的排汽压力相近时， 核动力汽轮机的可用焓降只是高参数、再热式常规电站汽轮 机可用焓降的一半左右。直接影响是： 核动力汽轮机的级数少而没有中压汽缸。 低压缸功率占全部功率的比例增大，约为50％一60％，因 此，低压汽轮机的经济性对整个汽轮机有重要影响。 汽轮机的排汽损失、分离再热器和进、排汽管道的压力损 失对核动力汽轮机的经济性影响增大。
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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： 进汽管道和阀门的重量、尺寸大。 当功率增大到500～800MW时高压缸要做成双流路的。 高压缸叶片高，扭叶片数量增多，增加了设备的投资额。 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。 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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外置式汽水分离器
分缸
二、压水堆型核电站循环
常规电厂
核电汽轮机膨胀过程线：
再热
1－无任何措施
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2－采取内部除湿手段
2
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3 内部除湿
3－采用分离再热器 4－常规火电站汽轮机组
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热力过程线
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第二节 湿蒸汽在通流部分的流动
汽轮机通流部分内的凝结过程的复杂性主要是由于流动的 三元特性造成的，不存在一个明显的凝结面。湿蒸汽中所携带 的水滴一般分为两类： （1）饱和蒸汽在整个通流部分内不断生成和凝结长大的小水 滴，占整个湿度质量的90％，侵蚀作用小，但可能因碰撞而 聚集形成水膜； （2）喷嘴叶片表面上的水膜在高速汽流携带作用下，从出口 边上撕裂而成的水滴，占10％左右，侵蚀作用大，对叶片的 制动作用大；
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措施：喷嘴叶片表面水膜较厚的上部1/3长度内开去湿缝隙， 一般缝隙宽约为2.0～2.5mm左右。
静叶片两侧 的缝隙去湿 边缘去湿
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二、沟槽式去湿装置
原理：在隔板的外环加装 疏水环或在汽缸的内壁车 出疏水沟槽，使由喷嘴叶 片出口撕裂下来的大水滴 受到离心力作用发生径向 运动而被捕捉。
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冷凝器换热面增大，循环水量几乎增加一倍。
三、蒸汽的湿度大
一般可近似地认为级的平均湿度增大1％，级的内效率降低 1％，所以蒸汽湿度的增加降低了级的效率。 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。 外置式分离器或分离再热器
以上去湿方法确保末级的蒸汽湿度不超过12％，提高了级 的效率。
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四、增大单机功率
增大排汽口的通流能力，主要受最末级的排汽面积影响。 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。 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。
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第五节 饱和汽轮机的外部去湿装置和再热器
一、概述
（1）高效率的外部去湿装置可使湿蒸汽干燥到y2=0.5％～1 ％，显著的降低了进入低压缸的蒸汽湿度； （2）利用新蒸汽对干燥后的蒸汽进行加热，使其稍有过热 度，可以提高机组的经济性并保证机组安全； （3）外置式汽水分离再热装置可提高装置效率2.0～2.5%， 6/11
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可采取的措施 ➢ 在分离再热器后，蒸汽进入低压缸前的蒸汽管道上加装速 关阀门，但这种大尺寸、要求关闭动作迅速的阀门，制造起 来难度较大。 ➢ 减少高、低压缸之间的管道尺寸，提高分缸压力，把分离 再热器设计在一个壳体内。 ➢ 减少汽缸内的凹坑，加强汽缸和管道内的疏水工作。
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七、 剂量防护
正常工况下二回路不会产生放射性物质，汽轮机放置在 常规岛内；
对二回路水要进行放射性监测； 对沸水堆工作的汽轮机要采用密封外壳，并提高法兰的
严密性，并且汽轮机外部密封的封汽要用专门的锅炉产 生的清洁蒸汽供应；
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第四节 饱和汽轮机的内部去湿装置
内部去湿装置：在汽轮机通流部分所采取的去湿措施。 分类：（1）喷嘴叶片上的缝隙式去湿装置
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六、对汽轮机甩负荷特性的影响
甩负荷特性：汽轮机突然甩掉负荷时，工作转速仍控制在超 速11％～12％范围内的能力。
汽缸内、蒸汽管道内及分离再热器内残存的大量汽体，流 向冷凝器时仍可发出功率，不能使汽轮机转子马上停下来。 汽缸内转子和静子的表面都存在水膜，凹坑及中间汽水分 离器内部存在有水份，闪蒸现象产生大量的汽体，使转子在 甩负荷后转速可能继续增加到15％～25％。
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五、核电汽轮机的可靠性
在设计时要有较大的安全系数，使受力部件工作更可靠。 采用质地更好的结构材料，不仅许用应力大，有更高的抗 蠕变性能。 设计效率高、受力条件更好的喷嘴叶栅和工作叶栅。 采用高效的内除湿措施和外置式分离器，有效的减少级的 蒸汽湿度。 对工作叶片进汽边背弧的顶部、缝隙、弯头等易受水滴冲 刷侵蚀部位、采用有效的防护措施。
（2）汽缸和隔板外环上的沟槽式去湿装置
一、缝隙式去湿装置
对象：数量不多但尺寸较大的水滴，对工作叶片的侵蚀起 决定性作用。
方法：把喷嘴叶片上的水膜在离开出口边前抽走。
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1、2区：水膜在叶片出口边脱离形成大直径的水滴，速度低， 是对主汽流干扰、对工作叶片侵蚀的主要原因。 3区：水膜在喷管内脱离。 4区：水滴喷溅区
第一节 核电汽轮机的应用
一、概述
饱和蒸汽的产生：
（1）压水堆和沸水堆核电站
（2）利用余热发电的余热锅炉 （3）利用地热发电的闪发装置
参数不高
压水堆的基本热线图
一回路工作压力一般达到13.72～15.68MPa；
一回路饱和温度为335℃～346℃；
反应堆出口温度为300℃～315℃。
二回路侧饱和蒸汽压力4.9～6.86MPa；