初终参数变化对核电汽轮机热经济性影响研究
初终参数变化对核电汽轮机热经济性影响研究
发表时间：2020-12-01T08:50:23.829Z  来源：《建筑学研究前沿》2020年18期作者：樊文[导读] 汽轮机是一种利用蒸汽做功的高速旋转式机械，其功能是将蒸汽带来的反应堆的热能转变为推动汽轮机转子高速旋转的机械能，并带动发电机发电。
福建福清核电有限公司福建福清  350318摘要：核电汽轮机的经济性直接决定了核电厂的经济性。文章介绍了核电汽轮机的特点，分析了初终参数变化对核电汽轮机经济性的影响。对提高核电汽轮机经济性有一定的参考意义，有利于核电厂市场竞争力的提高。关键词：核电；汽轮机；初终参数；热经济性
引言
甘蔗的功效与作用汽轮机是一种利用蒸汽做功的高速旋转式机械，其功能是将蒸汽带来的反应堆的热能转变为推动汽轮机转子高速旋转的机械能，并带动发电机发电。汽轮机为工作转速1500转/分、单轴、四缸双流六排汽的反动凝汽式汽轮机，有两个两级再热的外置式中间汽水分离再热器，末级动叶片长1375mm。主汽轮机由一个高压缸、三个低压缸及其附属系统组成，附件包括进汽阀、盘车装置、润滑油系统（包括顶轴油系统）及仪表和控制系统。四个缸通流部分均是双流对称分布式。一个高压转子、三个低压转子通过刚性联轴器接成一个轴系，再通过刚性联轴器与发电机转子相联。每根转子都有一对径向轴承支承。整个轴系只有一个推力轴承，位于1号低压缸和2号低压缸之间。
1核电汽轮机的特点
2018黑龙江高考分数线1.1核电汽轮机新蒸汽参数低，且多为饱和蒸汽
核电汽轮机蒸汽参数通常为5.5MPa~7.5MPa、蒸汽湿度为0.5%、蒸汽温度为280℃~300℃的饱和蒸汽。核电站汽轮机的主汽参数比火电汽轮机的主汽参数低且蒸汽湿度很大，核电站汽轮机主蒸汽为饱和蒸汽，火电机组主蒸汽为过热蒸汽，相同容量的汽轮机核电汽轮机流量比火电汽轮机流量大。这主要是由于核电一回路压力决定的。具体参数对比如表1所示。
1.2核电汽轮机理想焓降小，蒸汽流量大
从焓降方面来说，火电汽轮机的绝热焓降是核电汽轮机绝热焓降的两倍。在两种类型的汽轮机输出功率相同时，核电汽轮机蒸汽流量是火电汽轮机蒸汽流量的两倍。
1.3核电汽轮机容易腐蚀和遭受侵蚀
核电汽轮机蒸汽参数的特性决定了核电汽轮机大部分级工作在湿蒸汽区，这样就会使得汽轮机部件容易受到腐蚀和侵蚀，机组使用寿命降低，汽轮机级相对内效率降低。
1.4核电汽轮机设置汽水分离再热器
核电汽轮机的新蒸汽是饱和汽，设置汽水分离再热器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。通过汽水分离再热器设置将高压缸排汽中98%的水分通过汽水分离再热器除去，核电机组与火电机组的重要区别之一是采用汽水分离再热器[1，2]。
1.5核电汽轮机在甩负荷时容易发生超速
核电汽轮机甩负荷时容易发生超速的主要原因包括以下几点：一是在核电汽轮机甩负荷后大量蒸汽残留在汽轮机通流部分内、蒸汽联通管和汽水分离再热器等处，会在汽轮机各级中继续膨胀做功；二是因为在核电汽轮机正常运行时，静子表面是饱和蒸汽积水而形成的水膜，在汽轮机甩负荷后，水膜由于蒸汽压力的突然降低而产生大量蒸汽，从而使得汽轮机在蒸汽的作用下超速。
1.6热力循环过程特点
核电汽轮机与火电汽轮机的热力过程相比较，高压部分差别比较大，中、低压部分差别较小。核电汽轮机通常采用7级回热系统，包括两级高加、一级除氧和四级低加的系统布置，再热系统采用一级汽水分离和两级再热的方案。
核电汽轮机与火电汽轮机的旁路系统相比，核电汽轮机旁路容量较大，通常为50%~100%容量的旁路系统；核电汽轮机的再热热源采用的是高温蒸汽，而且热源加热分为两部分，首先是汽轮机的抽汽对汽水分离器进行加热，再用高温的主蒸汽对汽水分离器进行加热。
2核电汽轮机初参数变化对热
经济性的影响
2.1核电汽轮机初参数变化原因分析
核电汽轮机初参数变化不同于常规火电汽轮机，对于常规火电汽轮机，当新蒸汽压力变化时，新蒸汽温度不一定变化，而对于核电汽轮机来说，新蒸汽压力变化时新蒸汽温度必然发生变化[3]。
由核电汽轮机与火电汽轮机一回路与二回路的特点可以看出，当一回路内载热剂参数发生变化时二回
路中蒸汽参数同样会发生变化。在一回路与二回路的换热管壁热阻增大，出现结垢时，也会引起二回路蒸汽参数变化。
2.2对经济性的影响
如图1所示，为核电汽轮机新蒸汽压力变化与汽轮机的理想循环热效率、相对内效率、热耗变化率之间的关系曲线图。新蒸汽压力降低0.05MPa后，理想内功率降低了0.090%，理想循环热效率降低了0.093%；当新蒸汽压力降低0.1MPa后，理想内功率降低了0.180%，理想循环热效率降低了0.185%。
当新蒸汽压力升高时，汽轮机理想循环热效率随之升高，相对内效率随之降低，热耗率随之降低。当新蒸汽压力降低时，汽轮机理想循环热效率随之降低，相对内效率随之升高，热耗率随之升高。当新蒸汽压力发生降低后，因为高压缸排汽压力没有发生变化，汽轮机高压缸理想焓降降低，降低了汽轮机的理想内功率，汽轮机的理想循环热效率也随之降低。同时由于新蒸汽压力降低，减小了高压缸的排汽湿度，所以高压缸的相对内效率得到进一步的提高。
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3核电汽轮机终参数变化对热经济性的影响
3.1核电汽轮机终参数变化原因分析
核电汽轮机与常规汽轮机终参数的变化原因基本相同，因为终参数是汽轮机低压缸的排汽压力，由凝
汽器真空决定。降低凝汽器背压，会使得全厂经济性提高，但会增大汽轮机的排汽湿度，腐蚀汽机末级叶片，降低汽轮机运行的安全性。当环境温度下降时，饱和温度也下降，汽轮机背压会降低；循环水温升反应着凝汽器的换热效果，换热效果差时，循环水温升低，凝汽器背压低；凝汽器的端差小也会造成凝汽器背压的降低。
3.2核电汽轮机终参数对热经济性的影响
我只是个传说歌词当汽轮机的背压上升0.0005MPa时，汽轮机理想循环热效率发生了0.53%的降低。当汽轮机的背压上升0.001MPa时，汽轮机理想循环热效率发生了1.06%的降低。凝汽器背压对汽轮机热经济性的关系方面核电汽轮机与常规火电汽轮机基本相似。当凝汽器背压升高时，汽机理想循环热效率降低，相对内效率升高，升高的幅度不大，热耗率升高。当凝汽器背压降低时，汽机理想循环热效率升高，相对内效率降低，热耗率降低[5]。
4核电汽轮机再热汽温变化对热经济性的影响
4.1核电汽轮机再热汽温变化原因分析
核电汽轮机再热蒸汽的热源为新蒸汽和高压缸抽汽。影响再热蒸汽温度的变化因素为二级再热器内放热侧压力和再热器的端差。当再热器放热侧压力降低时，蒸汽的饱和温度降低，若端差不变，再热汽
温降低。当再热器表面有结垢时，会降低换热表面的导热系统，使得再热器端差增大，再热汽温降低。
纯的拼音4.2核电汽轮机再热汽温变化对热经济性的影响
如图2所示，为再热汽温变化与相对变化率之间的关系曲线。当再热汽温升高时，理想循环热效率升高，相对内效率升高，热耗降低。理想循环热效率升高的幅度没有相对内效率升高的幅度大。
在再热汽温对核电汽轮机热经济性的影响方面，与常规火电汽轮机的特性有所不同。这主要体现在当再热汽温变化量相同的情况下，对于核电汽轮机来说相对内效率的变化幅度要大于理想循环热效率的变化幅度，而常规火电汽轮机相对内效率的变化幅度要小于理想循环热效率的变化幅度。在热耗率的变化幅度方面核电汽轮机要小于火电汽轮机。产生这种区别的原因主要是由于核电汽轮机是采用新蒸汽对高压缸排汽进行加热，这就造成了蒸汽品质的降低和再热蒸汽温度始终低于新蒸汽温度，经济性降低，汽轮机的热耗率也较高。结论
当新蒸汽压力发生降低后，汽轮机的理想循环热效率也随之降低，高压缸的相对内效率得到提高。当凝汽器背压升高时，汽机理想循环热效率降低，相对内效率升高，升高的幅度不大，热耗率升高。当再热汽温升高时，理想循环热效率升高，相对内效率升高，热耗降低。
参考文献
[1]麻敬伟.核电汽轮机初终参数变化对热经济性的影响[J].中国电业（技术版），2015（05）：64-66.
[2]杨海叶.背压变化对汽轮机热经济性的影响[J].机械管理开发，2017，32（07）：16-17.

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