1、第十章 蒸汽動力循環(huán)及汽輪機基礎(chǔ)知識10.1 蒸汽動力循環(huán)核電站二回路系統(tǒng)的功能是將一回路系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能（高溫、高壓飽和蒸汽）通過汽輪機安全、經(jīng)濟地轉(zhuǎn)換為汽輪機轉(zhuǎn)子的動能（機械能），并帶動發(fā)電機將動能轉(zhuǎn)換為電能，最終經(jīng)電網(wǎng)輸送給用戶。凝 結(jié) 水水 蒸 汽 蒸汽推動汽輪機做功，將蒸汽熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機動能；繼而汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。凝結(jié)水從蒸汽發(fā)生器內(nèi)吸收一回路冷卻劑的熱量變成蒸汽熱力循環(huán)圖10.1核電廠二回路基本的工作原理熱能轉(zhuǎn)換為機械能是通過蒸汽動力循環(huán)完成的。蒸汽動力循環(huán)是指以蒸汽作為工質(zhì)的動力循環(huán)，它由若干個熱力過程組成。而熱力過程是指熱力系統(tǒng)狀態(tài)連續(xù)發(fā)生變化的過程。工質(zhì)則是指實現(xiàn)熱能和機

2、械能相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)，其在某一瞬間所表現(xiàn)出來的宏觀物理狀態(tài)稱為該工質(zhì)的熱力狀態(tài)。工質(zhì)從一個熱力狀態(tài)開始，經(jīng)歷若干個熱力過程（吸熱過程、膨脹過程、放熱過程、壓縮過程）后又恢復(fù)到其初始狀態(tài)就構(gòu)成了一個動力循環(huán)，如此周而復(fù)始實現(xiàn)連續(xù)的能量轉(zhuǎn)換。核電廠二回路基本的工作原理如圖10.1所示。 節(jié)約能源、實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今世界的主流。如何提高能源的轉(zhuǎn)換率也是當(dāng)今工程熱力學(xué)所研究的重要課題。電廠蒸汽動力循環(huán)也發(fā)展出如卡諾循環(huán)、朗肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán)等幾種循環(huán)形式。T1CBADSTT2圖10.2 卡諾循環(huán)10.1.1 蒸汽動力循環(huán)形式簡介1.卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)是由二個等溫過程和二個絕熱過程組成的可逆循環(huán)

3、，表示在溫熵（TS）圖中，如圖10.2所示。圖中， A-B代表工質(zhì)絕熱壓縮過程，過程中工質(zhì)的溫度由T2升到T1，以便于從熱源實現(xiàn)等溫傳熱；B-C代表工質(zhì)等溫吸熱過程，工質(zhì)在溫度T1下從同溫度熱源吸收熱量；C-D代表工質(zhì)絕熱膨脹過程，過程中工質(zhì)的溫度由T1降到T2，以便于向冷源實現(xiàn)等溫傳熱D-A代表工質(zhì)等溫放熱過程，工質(zhì)在溫度T2下向等溫度冷源放出熱量，同時工質(zhì)恢復(fù)到其初始狀態(tài)，并開始下一個循環(huán)。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在同樣的熱源溫度和冷源溫度下，卡諾循環(huán)的效率最高，其循環(huán)效率可表示為：=1-T2/T1從該式中可得出如下結(jié)論：（1）卡諾循環(huán)的效率只決定于熱源和冷源的溫度，所以若要提高熱力循環(huán)的效率

4、，就應(yīng)盡可能提高工質(zhì)吸熱溫度T1（受金屬材料限制），以及盡可能使工質(zhì)膨脹至低的冷源溫度T2（受環(huán)境等條件限制）。但是，熱源溫度T1不可能增至無限大，冷源溫度T2也不可能減小至零，所以不可能等于1，且永遠小于1，即在任何循環(huán)中不可能把從熱源吸取的熱量全部轉(zhuǎn)換為機械能。（2）當(dāng)T1=T2時=0 ，表明系統(tǒng)沒有溫差存在時（即只有一個恒溫?zé)嵩矗?，利用單一熱源循環(huán)作功是不可能的。圖10.3 飽和蒸汽卡諾循環(huán)TS目前，卡諾循環(huán)還是一種為人類追求的理想循環(huán)，迄今為止還未實際實現(xiàn)。對水蒸汽為工質(zhì)的循環(huán)，若在其濕飽和蒸汽區(qū)建立卡諾循環(huán)，等溫吸熱和放熱原則上可以克服，如圖10.3所示。但對壓縮過程而言，由于工質(zhì)處

5、于汽水混合物狀態(tài)，一是要求容積較大壓縮機，其次耗費壓縮功，同時在濕汽狀態(tài)下，對壓縮機工作不利，因此實際上很難實現(xiàn)飽和蒸汽卡諾循環(huán)，而是采用朗肯蒸汽循環(huán)。2.朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)的組成及其設(shè)備工作流程如圖10.4所示，它是研究各種復(fù)雜蒸汽動力裝置的基本循環(huán)。它的工作過程如下：FEDA圖10.4 朗肯循環(huán)STDFABCEaeABCD為等壓（不等溫）加熱過程，水在鍋爐（或蒸汽發(fā)生器）中吸熱，由過冷水變?yōu)檫^熱蒸汽，這時工質(zhì)與外界沒有功的交換。DE為過熱蒸汽在汽輪機中絕熱膨脹過程，將熱能轉(zhuǎn)換為機械能，對外作功。汽輪機出口的工質(zhì)達到低壓下濕蒸汽狀態(tài)，稱為乏汽。EF為乏汽在冷凝器中的凝結(jié)放熱過程，變成該壓力下的

6、飽和水，稱為凝結(jié)水。FA為凝結(jié)水在水泵中絕熱壓縮過程，提高凝結(jié)水壓力將其送到鍋爐（或蒸汽發(fā)生器）繼續(xù)吸熱進行下一個循環(huán)。對水進行升壓要消耗外功。由上述4個熱力過程組成了一個蒸汽動力循環(huán)。由圖10.4溫熵圖可知，朗肯循環(huán)的效率為：面積ABCDEFA/面積aABCDEFea根據(jù)卡諾循環(huán)的結(jié)論，不難發(fā)現(xiàn)朗肯循環(huán)中吸熱過程中的AB段是整個吸熱過程中溫度最低的部分，從而降低了朗肯循環(huán)的平均吸熱溫度，使循環(huán)效率下降。若能改善低溫吸熱段過程就可大大地提高蒸汽朗肯循環(huán)的效率，由此發(fā)展出了回?zé)嵫h(huán)。3.回?zé)嵫h(huán)回?zé)嵫h(huán)是現(xiàn)代蒸汽動力循環(huán)所普遍采用的循環(huán)，它是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上對AB段吸熱過程加以改進而得到的。所

7、謂回?zé)崾侵咐靡徊糠衷谄啓C內(nèi)作過功的蒸汽來加熱給水，使進入鍋爐（或蒸汽發(fā)生器）的給水溫度較高，以提高循環(huán)的平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)效率。圖10.5所示為抽汽回?zé)嵫h(huán)示意圖。圖10.5 抽汽回?zé)嵫h(huán)示意圖FEDHANMLSTDFABCENMRae和朗肯循環(huán)比較，回?zé)嵫h(huán)增加了給水加熱器H和相應(yīng)的抽汽管道及疏水管道。蒸汽在汽輪機中膨脹做功到M點，從中抽出一部分蒸汽送到給水加熱器H中加熱給水使給水溫度由A點升高，其余蒸汽則繼續(xù)做功直到排出汽輪機并被冷凝成凝結(jié)水。抽汽放熱后凝結(jié)成疏水，用疏水泵打入系統(tǒng)中與給水相混合使給水溫度最后升高至N點進入鍋爐或蒸汽發(fā)生器，混合后工質(zhì)質(zhì)量沒有損失。這時，在鍋爐或

8、蒸汽發(fā)生器內(nèi)給水從N點開始吸熱，給水的低溫吸熱段由AB段變?yōu)镹B段，提高了平均吸熱溫度，從而提高了循環(huán)效率。應(yīng)該指出：雖然低溫段AB的過程也是吸熱過程，但與朗肯循環(huán)不同，因為有回?zé)釙r吸入的熱量已經(jīng)不是外部熱源（來自鍋爐或蒸汽發(fā)生器）的熱量，而是循環(huán)內(nèi)部的換熱。除了提高平均吸熱溫度使循環(huán)效率升高外，還可以從減少冷源放熱損失來說明，即抽出來一部分蒸汽在加熱給水過程中被凝結(jié)成水，它的汽化潛熱被給水吸收，而沒有被循環(huán)水帶走，減少了冷源放熱損失，提高循環(huán)效率。當(dāng)然，抽出來一部分蒸汽后，汽輪機內(nèi)作功量也減少了。但理論計算和實際試驗都表明：功的減少量遠小于向冷源放熱的損失量。因此，采用抽汽回?zé)峥偸强梢蕴岣哒?/p>

9、汽動力循環(huán)的熱效率的。且在一定給水溫度下，回?zé)嵫h(huán)的效率是隨著回?zé)峒墧?shù)的增多而增加的。但隨著回?zé)峒墧?shù)的增加，回?zé)嵫h(huán)效率的增加程度逐漸減少。因此，采用過多的回?zé)峒墧?shù)會使系統(tǒng)復(fù)雜、投資增加，實際采用多少級回?zé)岷侠?，?yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定，一般以78級為宜。4.中間再熱循環(huán)FGHADE圖10.6 再熱循環(huán)FDECBAHGSTafIe所謂中間再熱循環(huán)是將在汽輪機內(nèi)膨脹作功到某一中間壓力的蒸汽，重新送回到鍋爐或汽水分離再熱器中進行再次加熱，經(jīng)再熱后蒸汽又回到汽輪機內(nèi)繼續(xù)膨脹作功，直至終點排入冷凝器。中間再熱循環(huán)的TS圖及其設(shè)備工作流程如圖10.6所示。與朗肯循環(huán)比較，在中間再熱循環(huán)方式中，增加了再熱器

10、設(shè)備。蒸汽在汽輪機中做功到E點后，全部蒸汽又被送回鍋爐再熱器或汽水分離再熱器繼續(xù)吸熱，變?yōu)檫^熱蒸汽，溫度接近新蒸汽溫度。之后，蒸汽再回到汽輪機繼續(xù)做功。由圖10.5溫熵圖得出，中間再熱循環(huán)的效率為：面積ABCDEFGHA/面積aHABCDEFGfa中間再熱對循環(huán)效率的影響不易從上式直觀看出，但可從溫熵圖作定性分析。若將再熱部分看作原循環(huán)ABCDEIHA的附加循環(huán)IEFGI。如果附加循環(huán)效率比基本循環(huán)高，則循環(huán)的總效率就可以提高，反之則降低。因此，采用再熱循環(huán)不一定能夠提高循環(huán)效率，要視所選再熱蒸汽壓力而定。若再熱壓力太低，可能會使循環(huán)效率降低；再熱壓力過高，雖然可以提高循環(huán)效率，但效果并不明顯

11、，并且采取再熱的根本目的是提高蒸汽膨脹終點的干度，以保障汽輪機的安全運行。所選再熱壓力過高，對乏汽干度的改善較少，因此切不可舍本求末。所以綜合考慮中間再熱壓力對效率和干度的影響，實際上存在著一最佳的再熱壓力。在該壓力及汽輪機末級允許干度的條件下，使再熱循環(huán)效率達到最佳值。其最佳再熱壓力的確定需作全面的技術(shù)經(jīng)濟比較，根據(jù)系統(tǒng)實際情況計算得到。一般在初壓的1530之間，采用一次中間再熱可使循環(huán)效率提高23.5。對壓水堆核電站，初參數(shù)都采用飽和蒸汽，故在高、低壓缸之間采用汽水分離再熱裝置以減少汽輪機末級濕度顯得尤為重要。目前，無論是常規(guī)火電廠還是核電廠，其蒸汽動力循環(huán)都是基于以上循環(huán)形式建立的，絕大

12、部分采用中間再熱回?zé)嵫h(huán)，即綜合了上述各循環(huán)形式優(yōu)點，以滿足安全、經(jīng)濟生產(chǎn)的要求。通過以上所述，提高蒸汽動力循環(huán)效率的途徑可有如下幾個方向：（1） 盡可能提高蒸汽初參數(shù)（溫度和壓力），但受到設(shè)備材料的限制；（2） 盡可能降低蒸汽在汽輪機中膨脹終點的參數(shù)（冷凝器真空度），減少冷源損失，但受自然界環(huán)境影響；（3） 采用回?zé)嵫h(huán)和中間再熱循環(huán)；（4） 改善汽輪機的結(jié)構(gòu)，提高熱功轉(zhuǎn)換效率 ；（5） 優(yōu)化熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少過程損失； 10.1.2 大亞灣核電站的熱力循環(huán)1.大亞灣核電站熱力系統(tǒng)大亞灣核電站的熱力循環(huán)是具有中間再熱、七級回?zé)岬娘柡驼羝士涎h(huán)。圖10.7表示出了大亞灣核電站二回路熱力系統(tǒng)的

13、組成原理。圖10.7 大亞灣核電站二回路熱力系統(tǒng)原理圖大亞灣核電站的熱力系統(tǒng)主要由三臺蒸汽發(fā)生器、兩臺汽水分離再熱器、一臺汽輪機（包括一個高壓缸、三個低壓缸）、三臺冷凝器、三臺凝結(jié)水泵、四級低壓給水加熱器、一臺除氧器、三臺主給水泵（有一臺電動給水泵、兩臺汽動給水泵）、兩級高壓給水加熱器等組成。蒸汽發(fā)生器作為熱源由反應(yīng)堆冷卻劑供熱產(chǎn)生飽和蒸汽，蒸汽首先進入汽輪機高壓缸做功，之后進入兩臺汽水分離再熱器，經(jīng)過汽水分離和再熱變成過熱蒸汽后進入三臺低壓缸繼續(xù)做功，最后乏汽進入由海水冷卻的冷凝器被冷凝成凝結(jié)水，凝結(jié)水由凝結(jié)水泵升壓經(jīng)四級低壓給水加熱器加熱進入除氧器進行除氧，低壓給水加熱器的加熱蒸汽由抽汽管

14、道從汽輪機低壓缸抽出，除氧器的加熱蒸汽由高壓缸排汽供給，然后除氧后的給水由主給水泵升壓經(jīng)兩級高壓給水加熱器進入蒸汽發(fā)生器完成一個循環(huán)，高壓給水加熱器的加熱蒸汽由汽輪機高壓缸經(jīng)抽汽管道供給。大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的飽和蒸汽壓力為6.71MPa.a、溫度為283C，再熱蒸汽壓力為0.78 MPa.a，乏汽壓力為0.0075MPa.a、溫度40.5C，以上參數(shù)均為汽輪機滿功率時的參數(shù)。2.大亞灣核電站經(jīng)濟指標(biāo)衡量常規(guī)火電廠熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性指標(biāo)的參數(shù)一般由電站毛效率、凈效率、汽耗率、熱耗率表示。對于核電站而言，這幾個指標(biāo)參數(shù)同樣適用。（1）電站毛效率和凈效率電站毛效率是指發(fā)電機輸出電功率與熱力系統(tǒng)輸

15、入熱功率的比值。凈效率則是指發(fā)電機輸出電功率扣除廠用電后與熱力系統(tǒng)輸入熱功率的比值。此指標(biāo)代表了一個電廠能源轉(zhuǎn)換的能力。大亞灣核電站發(fā)電機額定輸出電功率為983.8 MW，一回路輸出熱功率為2905MW，則毛效率為：毛983.8/290533.87%扣除廠用電49 MW，電站凈效率為：凈（983.8-49）/290532.18%現(xiàn)代大型常規(guī)火電廠的毛效率一般為40%左右。(2) 汽耗率汽耗率是指汽輪發(fā)電機組每發(fā)出1 KWh電能所需要的蒸汽量。汽耗率是反映蒸汽做功能力大小的重要指標(biāo)。大亞灣核電站汽輪機耗汽量為1532.7 kg/5517.72103 kg/h，其汽耗率為d5517.72103kg

16、/h983.8103 kWh5.61 kg/ kWh現(xiàn)代大型常規(guī)火電廠的汽耗率一般為3.0 kg/ kWh左右。（3）熱耗率熱耗率是指汽輪發(fā)電機組每發(fā)出1 KWh電能所需要的熱量。它反映電站所產(chǎn)熱量的能級大小。蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的新蒸汽單位質(zhì)量所含的能量為2773.1 kJ/kg，進入蒸汽發(fā)生器的給水所含能量為967.62 kJ/kg，則其熱耗率為：q5.61（2773.1967.62）10128.7 KJ/ kWh現(xiàn)代大型常規(guī)火電廠的熱耗率一般為8000 kJ/ kWh左右。10.2 汽輪機基礎(chǔ)知識二回路通過汽輪機將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。汽輪機是核電站二回路中最主要的設(shè)備。二回路中的其他系統(tǒng)、設(shè)備無

17、一不是直接或間接與汽輪機相聯(lián)系并為其服務(wù)的。圖10.8 汽輪機級的剖面示意圖軸葉輪隔板噴嘴 動葉片核電站汽輪機與常規(guī)火電站汽輪機基本上是一樣的。只是由于核電站是飽和蒸汽，所以給汽輪機帶來了一些特點。10.2.1 汽輪機的基本工作原理汽輪機是由蒸汽推動的旋轉(zhuǎn)式機械，一般由包容蒸汽的汽缸和轉(zhuǎn)軸以及由組成蒸汽通道的動、靜葉柵等組成?，F(xiàn)代汽輪級均為多級汽輪機，由若干級組成。級是汽輪機最基本的工作單元，汽輪機的熱功轉(zhuǎn)換就是在各個級內(nèi)進行的。汽輪機的級是由固定在汽缸中的一列噴嘴葉柵和其后固定在葉輪上的一列動葉柵組成。了解汽輪機的工作原理只要熟悉汽輪機級的工作原理即可。圖10.8為一汽輪機級的剖面示意圖，噴

18、嘴葉片沿圓周排列固定在靜止的汽缸上，組成蒸汽通道的噴嘴通道，流通截面沿蒸汽流動方向逐漸收縮（或縮放），動葉片沿圓周排列固定在轉(zhuǎn)動的葉輪上，而葉輪又固定在軸上，隨軸轉(zhuǎn)動。 首先，具有一定壓力和溫度的蒸汽在噴嘴通道內(nèi)進行膨脹，蒸汽壓力降低，溫度下降，汽流速度增加，在噴嘴通道內(nèi)蒸汽從進口到出口實現(xiàn)了由熱能到動能的轉(zhuǎn)換。然后，高速流動的汽流離開噴嘴后，進入后面的動葉柵中，對動葉片產(chǎn)生沖動力Fi。一般，汽流繼續(xù)膨脹，并轉(zhuǎn)變方向以便于進入下一級的噴嘴葉柵，當(dāng)汽流離開動葉柵時，由對動葉片產(chǎn)生反動力Fr。這兩個力在垂直軸向上的分力的合力推動動葉片并帶動葉輪和軸旋轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的過程。由此可見，

19、汽輪機的級將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能是分兩步來完成的，圖10.9表示了汽輪機級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換過程。w2c2uc1uw1G、P0、 h0噴嘴p2動葉片軸FFiFr10.9 汽輪機級內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換21單位時間內(nèi)汽流對動葉柵所作的有效功稱為輪周功率，它是由作用到動葉上的沖動力和反動力做功得到的。而動葉進口的高速汽流則是由蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換得到的。所以，動葉柵發(fā)出的輪周功是全級能量轉(zhuǎn)換過程的結(jié)果。衡量此轉(zhuǎn)換過程完善程度的參數(shù)就是輪周效率。提高輪周效率是提高級及汽輪機整體效率的基礎(chǔ)。根據(jù)力學(xué)計算，汽輪機級的輪周功為Wu=Gu(c1cosa1+c2cosa2)其中, G 表示單位時間通過動葉通道的蒸汽量，u 表示汽輪機轉(zhuǎn)

20、速，c1、a1、c2、a2 表示汽流進出動葉片的速度和角度?？梢姡喼芄Φ拇笮∨c蒸汽流量、汽輪機轉(zhuǎn)速及進出動葉的汽流速度和角度有關(guān)。單位質(zhì)量蒸汽所做的輪周功與蒸汽在該級所消耗的理想能量的比值稱為該級的輪周效率，該參數(shù)表示了該級進行能量轉(zhuǎn)換完善程度的大小。輪周損失一般由余速損失、動葉損失、噴嘴損失、葉高損失、摩擦損失、漏汽損失、濕氣損失等。提高級的輪周效率即應(yīng)從以上損失著手，盡可能減少其能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，詳細的討論可參見有關(guān)汽輪機的書籍。按照級內(nèi)蒸汽能量轉(zhuǎn)換的特點，汽輪機的級又分為沖動級和反動級。其劃分的依據(jù)則是根據(jù)級的反動度的大小而來的。所謂級的反動度是指蒸汽在動葉柵中的理想焓降與靜葉柵中

21、的理想焓降和動葉柵中的理想焓降之和的比，它用來表示級內(nèi)靜葉柵與動葉柵之間的焓降分配情況。由此可見對純沖動式級0，通常在實踐中不使用純沖動級。為了減少汽流損失，實際的沖動級也總是帶有一定的反動度，一般把反動度小于0.25的級仍然歸屬于沖動式級。一般把反動度為0.40.6的級稱為反動級。通常反動級均采用0.5的反動度，因為這樣可使靜、動葉柵采用同樣葉型，簡化設(shè)計與生產(chǎn)?，F(xiàn)代汽輪機已不采用單級，而是均為多級汽輪機。多級汽輪機是由若干個單級串聯(lián)而成。這些單級共用一根軸，即可以布置在一個汽缸內(nèi)，也可以分缸布置，將汽輪機分為高壓缸、中壓缸和低壓缸。，蒸汽容積流量太大時，可做成雙流級（并聯(lián)級），采用雙流缸。

22、在多級汽輪機中，蒸汽是依次流過各個單級膨脹作功。多級汽輪機的理想焓降為各單級理想焓降之和，各單級作功之和為多級汽輪機的總功率。多級汽輪機與單級汽輪機相比有以下優(yōu)點：(1)由于每一級的焓降小，最佳速比容易得到保證，故級的效率高；(2)在多級汽輪機中，上一級的余速動能可以在下一級噴嘴中被利用，減少了余速損失，提高了機組效率；(3)多級汽輪機在結(jié)構(gòu)上允許采用抽汽對給水進行回?zé)岷蛯崿F(xiàn)蒸汽的再熱，從而提高了裝置熱效率。多級汽輪機的兩個主要缺點：(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，金屬材料要求高，初投資增大；(2)在多級汽輪機中，蒸汽初參數(shù)越高，前軸封前的蒸汽壓力就越高，故在相同軸封結(jié)構(gòu)情況下，前軸封漏汽損失越大。為了減少前

23、軸封漏汽損失，隨著初參數(shù)提高，要求前軸封齒數(shù)增加，前軸封長度明顯增長，導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)子軸向尺寸增大?？傊?，由于多級汽輪機具有效率高、功率大、單位功率投資小等突出優(yōu)點，多級汽輪機遠優(yōu)于單級汽輪機，因此，在工業(yè)上越來越得到廣泛應(yīng)用。10.2.2 大亞灣核電站汽輪機簡介大亞灣核電站汽輪機是英國GEC公司制造的四缸、雙流、中間再熱、沖動式汽輪機，如圖10.10所示。該汽輪機共有四個汽缸：一個雙流高壓缸和三個雙流低壓缸。四個轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器連成一個軸系，再通過剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相聯(lián)。每個轉(zhuǎn)子都有兩個經(jīng)向軸承支承。整個軸系只有一個推力軸承，安裝在高壓缸和第1號低壓缸之間的軸承座內(nèi)。高壓轉(zhuǎn)子前端接有短軸

24、，其上裝有主油泵和機組的危急保安器（又稱危急遮斷器），電動盤車裝置裝于機組尾部勵磁機后。汽輪機其主要參數(shù)如下（滿功率狀況）：圖 10.10 大亞灣核電站汽輪機總圖最大額定功率MW983.8低壓缸進汽參數(shù)額定轉(zhuǎn)速rpm3000壓力MPa.a0.74旋轉(zhuǎn)方向：順時針（面對機頭）溫度C，265.1（約96C過熱度）高壓缸進汽參數(shù)：流量kg/s1011.634壓力MPa.a6.11低壓缸排汽參數(shù)溫度C276.7壓力MPa.a0.0075濕度%0.69溫度C40.3高壓缸排汽參數(shù)：濕度%9.3壓力MPa.a0.783流量kg/s3276.47=829.412溫度C169.5結(jié)構(gòu)參數(shù)：HP濕度%12.2長

25、：m6.31LP流量kg/s1274.138寬：m3.2537.3高：m3.897.951.高壓缸高壓缸為單層雙流道，每個流道各有5個級。缸體為圓筒形，水平平分并由螺栓連接，下半缸通過貓爪坐落在基礎(chǔ)上。高壓缸由四個坐落在基礎(chǔ)上的高壓蒸汽柜組成進汽機構(gòu)。每一個高壓蒸汽柜由一個截止閥和一個調(diào)節(jié)閥臥式共軸對稱布置在高壓缸兩側(cè)，每側(cè)各兩個，一個柜安放在另一個柜的上面。蒸汽由蒸汽柜出來后再沿四根彎管進入高壓缸的四個進汽口。四個進汽口中，兩個在上半缸，通過法蘭與蒸汽管相連，以便于上半缸的裝配和拆卸；兩個在下半缸，與蒸汽管道焊在一起。高壓缸的排汽通過八根對稱排列的排汽管送入兩臺汽水分離再熱器。上半缸的4個排

26、汽口（前后流道各兩個）通過法蘭與去汽水分離再熱器的冷再熱管相連。下半缸的4個（前后流道各兩個），排汽口與冷再熱管為焊接連結(jié),如圖10.11所示。高壓缸每個流道中的5級隔板通過兩個持環(huán)（或稱隔板套）安裝在汽缸上。兩個流道中的第一個持環(huán)和第一級隔板之間組成了高壓缸的進汽室。每個流道中的兩個持環(huán)之間形成抽汽室。為了在高壓缸中構(gòu)成2級抽汽（不包括高壓缸排汽），故將前流道中的第1、2、3級隔板安裝在前流道第一個持環(huán)上，而后流道中的第1、2級隔板安裝在后流道第一個持環(huán)上。為了降低蒸汽濕度從第2級起每個隔板和持環(huán)上均有除濕溝槽。圖10.11 高壓缸結(jié)構(gòu)示意圖圖10.12 高壓缸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖高壓缸轉(zhuǎn)子是整體

27、鍛造而成，葉輪、連軸器、推力盤等都是車削而成。轉(zhuǎn)子前端的短軸上裝有主油泵葉輪和二個危急保安裝置的飛錘。高壓轉(zhuǎn)子的前、后流道各裝有5級動葉片，所有動葉片均為叉型葉根，葉片頂部裝有圍帶，以增加機械整體性和提高振動頻率，如圖10.12所示。圖10.13 低壓缸結(jié)構(gòu)示意圖2.低壓缸三個低壓缸結(jié)構(gòu)大致相同，均為雙流，每個流道中各有5個壓力級。每個低壓缸由兩個低壓蒸汽柜組成進汽機構(gòu)，左右各一個。每一個低壓蒸汽柜由一個截止閥和一個調(diào)節(jié)閥組成。所有截止閥和調(diào)節(jié)閥均為蝶閥。由汽水分離再熱器出來的再熱蒸汽沿每個低壓缸上部通過法蘭連接的兩個進汽口進入低壓缸。蒸汽在低壓缸做完功后，沿各自兩端的排汽口排入每個低壓缸下部

28、的冷凝器。低壓汽缸為雙層缸，焊接而成，水平平分并由螺栓連接。外缸上半缸為半圓筒形結(jié)構(gòu)，下半缸為箱形結(jié)構(gòu)，以便與冷凝汽連接，并設(shè)置合理排汽導(dǎo)流結(jié)構(gòu)。低壓缸外殼與軸承座是完全分開的。低壓缸軸承座直接放在機座（或臺板）上，而低壓缸采用由下缸伸出的支承面支承在臺板上。因此，大氣壓力引起外缸的任何變形不影響轉(zhuǎn)子之間對中和軸承的載荷。內(nèi)缸體為兩端開口的圓筒形結(jié)構(gòu)，同心置于外缸體上，低壓缸隔板組件就固定在內(nèi)缸體上，如圖10.13所示。在每一低壓缸的排汽口設(shè)有冷卻水噴淋母管，母管裝在排汽導(dǎo)流板的外圍邊上。噴淋水母管穿過低壓缸下半缸體連接到噴淋水供水總管上。在每個低壓缸上半缸體的縱向中心線兩側(cè)各裝有兩個壓力釋放

29、爆破盤，在冷凝器運行異常失去真空時，給汽機蒸汽提供緊急排放通路，以防止低壓缸和冷凝器超壓。三個低壓轉(zhuǎn)子都是整體鍛造而成，并通過聯(lián)軸器剛性連接。每個轉(zhuǎn)子的葉輪、聯(lián)軸器、軸封臺、軸頸等都是從整體鍛件中經(jīng)機加工成型，如圖10.14所示。圖10.14 低壓缸轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖低壓轉(zhuǎn)子的每一流道中有5級葉輪，以便安裝葉片。其中14級動葉片為叉型葉根，第5級動葉片為縱樹型葉根。14級動葉片頂部覆蓋有圍帶（結(jié)構(gòu)與高壓缸動葉片圍帶相似）以增加機械強度和提高葉片振動頻率，同時防止級間漏汽。第5級動葉片不裝圍帶，葉片頂尖削薄，在每一葉片與相鄰葉片之間靠近葉片尖頂處各裝一根拉筋，最終整個葉片形成一個拉環(huán)結(jié)構(gòu)。因第5級葉

30、片工作在濕蒸汽區(qū)，為防止水滴對葉片的侵蝕，在葉片頂部進汽邊背面鑲焊一層硬質(zhì)合金片。第5級葉片高度為945mm。由于進入低壓缸的蒸汽為過熱蒸汽，故第1、2級隔板上未采取除濕措施，第3、4、5、級隔板上均采用了除濕溝槽。3.汽封（1）級內(nèi)汽封高、低壓缸各級的隔板及動葉頂部均設(shè)有曲徑式汽封，如圖10.15所示，以減少級內(nèi)漏汽，提高機組效率。隔板汽封是由汽封塊安裝在隔板內(nèi)孔槽中構(gòu)成的，汽封塊被彈簧壓緊在內(nèi)壁上，汽封塊上鑲嵌著許多汽封片。圖10.15 級內(nèi)汽封結(jié)構(gòu)示意圖圖10.16 高壓缸端部汽封動葉頂部的汽封是由圍帶和隔板上的外環(huán)構(gòu)成的。汽封片插在外環(huán)上。外環(huán)是用螺栓固定在隔板上后和隔板整體加工成的。

31、這樣的汽封結(jié)構(gòu)減少了葉頂處漏汽，并在任何可能產(chǎn)生的動靜摩擦的情況下，也只會磨去外環(huán)上的汽封片，而不致?lián)p壞葉頂。低壓缸末級葉片沒有圍帶，但其頂部有傾斜的薄邊，和隔板上的外環(huán)一起構(gòu)成末級葉頂?shù)妮S向汽封。圖10.17 低壓缸端部汽封（2） 端部汽封為了防止高壓蒸汽外漏，減少汽輪機內(nèi)作功的蒸汽量和防止空氣漏入低壓部分，破壞冷凝器真空，汽輪機高、低壓缸兩端均設(shè)有端部汽封。高壓缸的軸封結(jié)構(gòu)分為外軸封A和內(nèi)軸封B，如圖10.16所示。外軸封A有兩段汽封塊，為斜齒式平軸封；內(nèi)軸封B有四段汽封塊，為迷宮式軸封。設(shè)有a、b、c三個腔室，汽機軸封系統(tǒng)的密封管線向b腔室提供密封蒸汽，汽機軸封系統(tǒng)的排氣管線從a腔室中抽

32、出漏入的空氣和蒸汽，保持很小的負壓（0.986bar.a），在汽機高負荷時，新蒸汽直接經(jīng)孔板節(jié)流干燥后向c腔室提供軸封蒸汽。低壓缸的軸封結(jié)構(gòu)為斜齒式平軸封，有五段汽封塊，形成a、b二個腔室，如圖10.17所示。汽機軸封系統(tǒng)向b腔室供密封蒸汽，并從a腔室中抽出漏入的空氣和蒸汽。低壓缸軸封裝置一端與相鄰的軸承座剛性地聯(lián)成一體，另一端通過雙波紋膨脹節(jié)與低壓缸外缸體聯(lián)成一體，其特點是：波形節(jié)不僅保證了低壓缸排汽腔與大氣隔離，同時不會受到低壓缸的變形以及低壓缸熱脹冷縮等因素的影響。4.壓水堆核電站汽輪機運行特點對常規(guī)火電站來說，汽輪機的新蒸汽參數(shù)在正常運行期間一般是不變的（在啟、停過程中的滑參數(shù)運行除外

33、）。因此，鍋爐運行人員的主要責(zé)任之一就是在運行過程中始終保持鍋爐出口新蒸汽參數(shù)為額定值。但對壓水堆核電站來說，則是另一種情況。由蒸汽發(fā)生器的熱平衡方程式可知：P=kF(Tavg-TSG)其中, P表示蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的熱功率，k、F表示蒸汽發(fā)生器的傳熱系數(shù)和傳熱面積，Tavg表示反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度，TSG表示蒸汽發(fā)生器內(nèi)蒸汽溫度。如果保持新蒸汽參數(shù)恒定不便，則反應(yīng)堆平均溫度Tavg變化范圍太大。這就要求一回路系統(tǒng)具有較大的體積補償能力和較大的溫度反應(yīng)性補償能力，從而給一回路設(shè)計、安全運行帶來較大困難。如果保持一回路平均溫度不便，則二回路新蒸汽參數(shù)變化較大，特別在較高負荷下，蒸汽濕度增加，由可能

34、危及汽輪機安全運行。因此，壓水堆核電站常采用一種折衷的運行方式，圖10.18所示為大亞灣核電站的運行方式。反應(yīng)堆平均溫度Tavg和汽輪機新蒸汽參數(shù)都作了適當(dāng)變化，但又都不太大。蒸汽發(fā)生器出口新蒸汽壓力為零負荷時7.6Mpa.a，滿負荷時6.71Mpa.a，對應(yīng)新蒸汽溫度為291.4，和283.6。汽輪機負荷（%）100溫度（）329.8291.4310292.4283.60堆芯平均溫度堆芯出口溫度堆芯入口溫度SG內(nèi)蒸汽溫度圖10.18 大亞灣核電站的運行方式圖第十一章 二回路蒸汽系統(tǒng)11.1 主蒸汽系統(tǒng)（VVP）11.1.1 系統(tǒng)功能主蒸汽系統(tǒng)是用來將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的新蒸汽輸送到主汽輪機及其它

35、用汽設(shè)備和系統(tǒng)。這些設(shè)備和系統(tǒng)如下：主汽輪機高壓缸（GPV）；汽輪機軸封系統(tǒng)（CET）；汽水分離再熱器系統(tǒng)（GSS）；蒸汽旁路排放系統(tǒng)（GCT）；主給水泵汽輪機（APP）；輔助給水泵汽輪機（ASG）；除氧器（ADG）；蒸汽轉(zhuǎn)換器（STR）。在安全方面，主蒸汽系統(tǒng)與主給水系統(tǒng)（ARE）、輔助給水系統(tǒng)(ASG)及蒸汽旁路系統(tǒng)(GCT)配合用于在電站正常運行工況、事故工況下排出一回路所產(chǎn)生的熱量，并用以產(chǎn)生保護信號（如緊急停堆、安全注入等）。汽動給水泵A蒸汽旁路排放系統(tǒng)(GCT-C)汽水分離再熱器系統(tǒng)汽機軸封系統(tǒng)除氧器ASG汽動給水泵B蒸汽旁路排放系統(tǒng)(GCT-C)7個安全閥GCT-A001VV14

36、0VV143VVASG7個安全閥GCT-A002VV141VV144VVASG7個安全閥GCT-A003VV142VV145VV疏水疏水疏水疏水疏水圖11.1 主蒸汽系統(tǒng)流程簡圖高壓缸11.1.2 系統(tǒng)描述每臺機組由三臺蒸汽發(fā)生器提供新蒸汽。從每臺蒸汽發(fā)生器頂部引出一根蒸汽管道。三根主蒸汽管分別穿過反應(yīng)堆廠房（安全殼），經(jīng)過主蒸汽隔離閥管廊后進入汽輪機廠房，然后合并為一根公共蒸汽集管，再將蒸汽從蒸汽集管引向各用汽設(shè)備及系統(tǒng)。主蒸汽系統(tǒng)流程簡圖如圖11.1所示。每根主蒸汽管道上裝有七個安全閥、一個向大氣排放系統(tǒng)的接頭、一個向輔助給水泵汽輪機供汽的接頭、一個主蒸汽隔離閥及其旁路閥。大氣排放系統(tǒng)接頭

37、和輔助給水泵汽輪機供汽接頭之所以要接在主隔離閥的上游，是考慮到當(dāng)主蒸汽隔離閥關(guān)閉時大氣排放系統(tǒng)和輔助給水系統(tǒng)還能工作。在主蒸汽隔離閥兩側(cè)還接有一條旁路管線，其上裝有一個氣動隔離閥和一個氣動控制閥，用于在電站啟動期間開啟主蒸汽隔離閥時平衡主蒸汽隔離閥兩側(cè)的蒸汽壓力以及在二回路管線暖管時提供暖管蒸汽。在主蒸汽隔離閥上游還接有一個疏水管線，以便于在主蒸汽隔離閥關(guān)閉時排出蒸汽管中的疏水，疏水收集在疏水罐中，正常情況下排放到冷凝器中，當(dāng)冷凝器不可用時，疏水排往常規(guī)島廢液排放系統(tǒng)。蒸汽集管匯集三臺蒸汽發(fā)生器的蒸汽（3*1936t/h），并平衡三臺蒸汽發(fā)生器的壓力及汽輪機進口的壓力和分配蒸汽。從蒸汽集管上引

38、出四根管道向汽輪機高壓缸供汽。從蒸汽集管兩頭的延伸管引出12根通往冷凝器的蒸汽排放管以及去主給水泵汽輪機、除氧器、蒸汽轉(zhuǎn)換器、汽水分離再熱器和軸封系統(tǒng)的供汽管。最后兩條延伸管由一根平衡管線連接在一起。在蒸汽集管上，接有三根疏水管線，正常情況下，疏水經(jīng)疏水器排入冷凝器，在低負荷情況下，開啟疏水器的電動旁路閥進行大流量疏水。11.1.3 主要設(shè)備說明1.主蒸汽隔離閥圖11.2 主蒸汽隔離閥的工作原理簡圖油箱氮氣主蒸汽閥門油泵每臺機組有三個主蒸汽隔離閥（VVP001 /002/003VV），該閥為對稱楔形雙閘板閘閥。其執(zhí)行機構(gòu)是一個與氮氣罐相連的液壓缸。液壓缸活塞的上部預(yù)先充入名義壓力為198bar

39、.a的氮氣，作為不會失效的關(guān)閥彈簧。閥門的開關(guān)由一個驅(qū)動回路和兩個相似的排油回路控制。開啟閥門時，驅(qū)動回路的氣動油壓泵動作，向液壓缸活塞的下部充入名義壓力為329bar.a的液壓油，以克服氮氣的壓力。閥門關(guān)閉時，兩條排油管線在排油控制分配器控制下，將液壓油排到油箱，主蒸汽隔離閥在氮氣壓力作用下關(guān)閉。兩條排油管線是冗余的，以增強閥門的可靠性。主蒸汽隔離閥的工作原理如圖11.2所示。主蒸汽隔離閥有慢速開啟（關(guān)閉）、快速關(guān)閉、部分開啟（關(guān)閉）三種工作方式。慢速開啟（關(guān)閉）應(yīng)用在正常情況或事故不是很緊急情況下（如機組正常啟、停等），以避免對閥門和管線產(chǎn)生較大的沖擊。快速關(guān)閉則是在事故緊急情況（如蒸汽管

40、線破口等）由自動（主蒸汽隔離信號）或手動信號觸發(fā)，閥門會在5秒鐘內(nèi)完全關(guān)閉。部分開啟（關(guān)閉）則是在閥門試驗過程中使用。2.主蒸汽安全閥主蒸汽安全閥是防止一、二回路超壓的安全保護措施，其具體功能是：（1） 為蒸汽發(fā)生器二回路側(cè)和主蒸汽系統(tǒng)提供超壓保護；（2） 防止一回路過熱和超壓；（3） 限制蒸汽釋放流量以防止堆芯過冷。每條主蒸汽管線上安裝有7個安全閥并分為兩組：第一組為動力操作安全閥，共三只。所謂動力操作，是指閥門在開啟和關(guān)閉時有外力（壓縮空氣）來協(xié)助其動作。該組閥門動作整定值為83bar.a，保證不超過蒸汽發(fā)生器的設(shè)計壓力（86bar.a）。第二組為彈簧加載安全閥，共四只。這一組安全閥的整定

41、值為87bar.a，用來限制蒸汽發(fā)生器二回路側(cè)和主蒸汽管線中的最高壓力不超過設(shè)計壓力的110。安全閥的總排放量一般都取額定蒸汽量的110。但單個安全閥的排放量設(shè)計成在反應(yīng)堆熱停堆工況下，不會引起反應(yīng)堆所不允許的過度冷卻。11.1.4 系統(tǒng)運行及主要參數(shù)在電站正常運行期間，主蒸汽隔離閥開啟，所有旁路以及主蒸汽隔離閥上游疏水管線都隔離。輔助汽輪機負荷（%）1000蒸汽壓力蒸汽流量圖11.3 蒸汽流量、壓力與機組負荷的關(guān)系100%MPa.a7667給水泵驅(qū)動汽機供汽管線的隔離閥開啟，使管線不斷加熱。主蒸汽壓力等于給定蒸發(fā)器溫度下對應(yīng)的飽和蒸汽壓力。汽機負荷的增加使汽機蒸汽入口調(diào)節(jié)閥開度增大，蒸汽流量

42、增加使蒸汽壓力降低，如圖11.3所示。機組在額定負荷983.8MWe下運行時，蒸器發(fā)生器產(chǎn)生總的蒸汽量為1613kg/s。其中通向汽輪機主汽閥的蒸汽為1534.8kg/s；通向每臺主給水汽動泵的蒸汽為0.139kg/s；通向汽水分離再熱器新蒸汽加熱器的蒸汽為78kg/s；蒸汽旁路排放至冷凝器管線暖管用汽為0.48kg/s。11.2 蒸汽旁路排放系統(tǒng)（GCT）11.2.1 系統(tǒng)功能蒸汽旁路排放系統(tǒng)是為適應(yīng)機組的啟、停、功率調(diào)節(jié)及事故處理的需要而設(shè)置的，用于導(dǎo)出一回路的熱量。當(dāng)反應(yīng)堆熱功率與汽輪機功率不一致時，該系統(tǒng)可為反應(yīng)堆提供一個人為的負荷，從而達到反應(yīng)堆負荷與汽輪機功率相適應(yīng)之目的。其具體功

43、能可歸納如下：允許緊急停堆或大幅度甩負荷時，避免一回路過熱和主蒸汽安全閥起跳，并維持一回路平均溫度在規(guī)定值上；允許在一定條件下（小于40%額定負荷）汽輪機跳閘，而不引起反應(yīng)堆緊急停堆；在反應(yīng)堆啟、停過程中（反應(yīng)堆余熱排出系統(tǒng)RRA未投入或已退出）導(dǎo)出堆內(nèi)熱量。本系統(tǒng)為部分和安全相關(guān)系統(tǒng)，旁路系統(tǒng)不適宜的投入（如一個閥門意外打開等）相當(dāng)于二回路一個蒸汽破口，造成一回路過冷。11.2.2系統(tǒng)描述圖11.4 蒸汽旁路排放系統(tǒng)示意圖冷凝器冷凝器冷凝器除氧器排大氣排大氣排大氣ADG003VVADG005VVADG007VV115VV116VV119VV120VV124VV123VV113VV114VV1

44、17VV118VV121VV122VV131VV132VV133VVVVP002VVVVP003VVVVP001VV125VL127VL137VL來自凝結(jié)水抽取系統(tǒng)蒸汽旁路排放系統(tǒng)由冷凝器排放系統(tǒng)（GCT-c）、除氧器排放系統(tǒng)和大氣排放系統(tǒng)(GCT-a)三部分組成，如圖11.4所示。1.冷凝器排放系統(tǒng)冷凝器排放系統(tǒng)由蒸汽集管兩端的延伸管上引出12根管線，每根排放管線上有一個手動排放隔離閥、一個氣動排放控制閥。排放管線進入冷凝器后和安裝在冷凝器喉部的六個擴散器連接，每兩根排放管線共用一個擴散器。12根排放管均勻分配到三個冷凝器，即每個冷凝器接四根排放管，而且是對稱布置，即每邊各兩根。擴散器是一個

45、減壓減溫器。由于排放蒸汽為新蒸汽，壓力、溫度較高，若直接進入冷凝器，對冷凝器的沖擊破壞較大。因此，用擴散器降低排放蒸汽的壓力和溫度，以減輕對冷凝器的沖擊。擴散器的冷卻用水來自凝結(jié)水泵出口。經(jīng)過一個手動隔離閥后，供水管分為兩路，分別去冷凝器的兩側(cè)擴散器。在每根供水總管上裝有一個氣動流量控制閥和一個減壓孔板。2.除氧器排放系統(tǒng)除氧器排放系統(tǒng)由蒸汽集管的延伸管上引出的一根管道，然后分為三根支管及安裝在每根支管上的氣動排放控制閥(ADG003/005/007VV)和隔離閥組成。這三根排放管線中有兩根(ADG003/007VV)還用來作為除氧器的新蒸汽進汽管在低負荷或甩負荷時維持除氧器壓力。排放蒸汽利用

46、除氧器的主蒸汽鼓泡器進入除氧水箱的底部，由除氧水箱中的水來進行冷卻（詳見除氧器系統(tǒng)ADG部分）。3.大氣排放系統(tǒng)當(dāng)冷凝器和除氧器不能接受排汽時，使用大氣排放系統(tǒng)。大氣排放系統(tǒng)由三條各自獨立的排放管線組成，分別接自相應(yīng)的主蒸汽管線主蒸汽隔離閥的上游。每根排放管線上裝有一個電動隔離閥和一個氣動排放控制閥。4排放閥分組及工作特性為對排放蒸汽流量進行適當(dāng)?shù)目刂疲赃m應(yīng)反應(yīng)堆安全運行的需要，對冷凝器排放系統(tǒng) 12個排放控制閥及除氧器排放系統(tǒng)3個閥門分成4組。 第一組： 3個閥門（在冷凝器同側(cè)，GCT113/117/121VV），排放量為18.2%的額定蒸汽量； 第二組： 3個閥門（在冷凝器另一側(cè)，GCT

47、115/119/123VV），排放量為18.1%的額定蒸汽量； 第三組： 6個閥門（兩側(cè)對稱布置，GCT114/118/122/116/120/124VV），排放量為36.3%的額定蒸汽量；第四組： 3個閥門，為除氧器的三個排放閥門（ADG003/005/007VV），其排放量為10.4%的額定蒸汽量。前三組閥門為冷凝器排放系統(tǒng)的 12個排放控制閥。這種分組方法，在排放系統(tǒng)投入工作時，可使三個冷凝器的工作情況是一樣的。冷凝器和除氧器的總排放量為85額定負荷蒸汽量，這一排放量一方面滿足核電站在安全方面的特殊要求，同時也不至于導(dǎo)致冷凝器真空的過度降低。閥門開度總開度7.1414.321.442.7

48、861000第一組第二個閥門第二組閥門第三組閥門第一組第一個閥門第一組第三個閥門圖11.5 蒸汽旁路排放閥調(diào)制開啟示意圖這四組排放閥都有相應(yīng)的控制信號控制，其中冷凝器的三組排放閥順序開啟（關(guān)閉），第一組中的排放閥又是順序開啟（關(guān)閉），第二、三組則是按組同時開啟（關(guān)閉），如圖11.5所示，第四組正常情況下接受除氧器壓力信號維持除氧器壓力調(diào)制開啟，作為排放閥時只有全開或全關(guān)兩種功能。大氣排放系統(tǒng)相對獨立，有其自己閥門控制信號，總排放量為1015額定負荷蒸汽量。11.2.3 系統(tǒng)運行及控制模式在正常情況下，蒸汽旁路排放系統(tǒng)不投入工作，但必須處于可用狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)功率瞬變幅度較大，導(dǎo)致一、二回路功率匹配

49、失調(diào)以及在機組啟、停和事故情況下，該系統(tǒng)投入運行執(zhí)行其功能。為防止由于旁路排放系統(tǒng)誤開啟或其他原因而造成對機組的擾動，設(shè)置了允許開啟信號。只有允許開啟信號和閥門開度信號同時存在時，閥門才能開啟。冷凝器和除氧器排放閥有兩種控制模式，即溫度控制模式和壓力控制模式，如圖11.6所示。溫度控制模式（T模式）：排放閥的開度信號正比于反應(yīng)堆冷卻劑平均溫度與代表汽輪機負荷的參考溫度之差。壓力控制模式（P模式）：排放閥的開度信號比例于蒸汽集管的壓力與整定壓力之差，整定壓力可由操縱員手動給定，也可由內(nèi)部設(shè)定，此模式控制第1、2組排放閥。溫度控制模式用于自動負荷控制、甩負荷情況下，壓力控制模式用于低負荷、機組啟、

50、停過程中。壓差信號溫差信號允許開啟信號閥門開度信號閥門開啟一回路平均溫度蒸汽母管壓力壓力和溫度模式選擇壓力整定值溫度參考值圖11.6 蒸汽旁路排放系統(tǒng)控制模式原理圖11.3 汽水分離再熱器系統(tǒng)（GSS）11.3.1 系統(tǒng)功能蒸汽在高壓缸作完功后，其排汽濕度已達到12.2。如果不采取措施，繼續(xù)送往低壓缸作功，低壓缸末級蒸汽濕度可能達到30左右，遠超出1215的允許值，將危及汽輪機的安全運行。因此，在高、低壓缸之間設(shè)置了2臺并列的汽水分離再熱器，其功能是：除去高壓缸排汽中的水分；提高進入低壓缸蒸汽的溫度，使其具有一定的過熱度。這樣，就大大改善了汽輪機低壓缸的工作條件，提高了汽輪機的相對內(nèi)效率，防止

51、和減少濕蒸汽對汽輪機零部件的腐蝕作用。11.3.2 系統(tǒng)描述汽水分離再熱器系統(tǒng)由再熱蒸汽流程、加熱蒸汽流程、疏水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、卸壓系統(tǒng)等組成。汽水分離再熱器汽水分離再熱器新蒸汽新蒸汽圖11.7 再熱蒸汽流程示意圖高壓缸低壓缸低壓缸低壓缸1.再熱蒸汽流程高壓缸排汽沿8根排汽管道分兩組分別進入兩列汽水分離再熱器，首先經(jīng)汽水分離再熱器的汽水分離器將蒸汽中的絕大部分水分除掉，然后上行，分別通過由汽輪機抽汽加熱的第一級再熱器和由新蒸汽加熱的第二級再熱器，最后由每個汽水分離再熱器筒體頂部的三個出口送往三個低壓缸作功，如圖11.7所示。2.加熱蒸汽系統(tǒng)再熱過程由兩級再熱器完成，以提高熱能的利用率。第一級再

52、熱器（抽汽再熱）用的加熱蒸汽來自高壓缸第1級后抽汽，其抽汽壓力為27.57bar.a，在抽汽管線上設(shè)有一個逆止閥和一個電動隔離閥。抽汽隔離閥在汽輪機運行時始終是打開的。此外，在機組低負荷或再熱器冷啟動時，設(shè)有連接主蒸汽系統(tǒng)的備用管線（GSS116VV）和預(yù)熱管線（GSS162VV）。低負荷去冷凝器第一級再熱圖 11.7 汽水分離再熱器系統(tǒng)流程簡圖聯(lián)合疏水箱130BA103VL去冷凝器低負荷去冷凝器8個爆破盤高壓缸抽汽預(yù)熱新蒸汽去除氧器去三臺低壓缸去6號高壓加熱器疏水箱去冷凝器去7號高壓加熱器疏水箱去冷凝器去冷凝器汽水分離第二級再熱抽汽再熱器疏水箱120BA新蒸汽再熱器疏水箱110BA汽水分離疏

53、水箱140BA去B列備用新蒸汽預(yù)熱新蒸汽再熱新蒸汽108VV162VV115VV156VV152VV155VV107VV106VV125VV126VV105VV128VV127VV112VL110VL114VL113VL108VL105VL110PO去冷凝器去6號高加去冷凝器去7號高加去B列第二級再熱器（新蒸汽再熱）用的加熱蒸汽是新蒸汽，其壓力為64.3bar.a，溫度為279。在供汽管線上裝有并聯(lián)的、各自帶有隔離閥的溫度控制閥（GSS152VV）和旁通閥（GSS155VV）。在汽輪機從啟動到帶負荷穩(wěn)定運行以及停機過程中（小于30%額定負荷)，通往第二級再熱器的新蒸汽量由溫度控制閥根據(jù)相應(yīng)控制

54、程序進行控制。在機組穩(wěn)定運行(大于30%額定負荷)的情況下，旁通閥打開，溫度控制閥停留在原來開度，而溫度控制閥的隔離閥關(guān)閉。在再熱器冷啟動時，設(shè)有和旁通閥并聯(lián)的預(yù)熱管線（GSS156VV），預(yù)熱蒸汽同樣采用新蒸汽。3.疏水系統(tǒng)汽水分離器、抽汽再熱器和新蒸汽再熱器各自有獨立的疏水系統(tǒng)將產(chǎn)生的疏水排出，保障汽水分離再熱器及汽輪機的安全運行。每列汽水分離再熱器都設(shè)有相應(yīng)的疏水系統(tǒng)，本節(jié)以A列為例加以介紹。汽水分離器分離出來的水份，匯積于殼體下部，利用重力排入分離器疏水箱中。然后再流入冷再熱蒸汽與汽水分離器聯(lián)合疏水箱。由此再用疏水泵（GSS110PO）送到除氧器（送入除氧器前的凝水管道中）。當(dāng)疏水泵不

55、能工作或不能排入除氧器時，則通過兩條緊急排水管線（GSS113/114VL）排入冷凝器，若分離器疏水箱達高高水位時，觸發(fā)汽輪機跳閘以保護汽輪機。抽汽再熱器的抽汽加熱再熱蒸汽，其自身被冷凝為疏水。疏水利用重力排入抽汽疏水箱，然后再排入6號高壓給水加熱器的疏水箱中。當(dāng)抽汽疏水箱中出現(xiàn)高水位時就自動打開緊急排水控制閥（GSS110VL），將疏水排入冷凝器。同樣，新蒸汽再熱器中的新蒸汽冷凝成的疏水利用重力排入新蒸汽疏水箱，由此再排入7號高壓加熱器的疏水箱中。當(dāng)疏水箱出現(xiàn)高水位時，就自動打開緊急排水控制閥（GSS105VL），將疏水排入冷凝器。4.再熱器放氣系統(tǒng)抽汽再熱器、新蒸汽再熱器的出口聯(lián)箱上接有專門的放氣管線，提供一股連續(xù)的放氣流量，用以排出加熱器內(nèi)