核電汽輪機的去濕防蝕探析

郝毅

摘 要：從近些年我國的機械制造行業發展狀況來看，已經取得了階段性成果，但在核電汽輪機這一機械應用過程中，還有一些問題需要進一步解決。該文主要針對核電汽輪機運營中濕汽對其產生的影響加以詳細分析，并結合實際探索相應的應對措施。希望此次的理論研究對實際操作能夠起到一定的指導作用。

關鍵詞：核電 汽輪機 去濕防蝕

中圖分類號：TK268 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0083-01

核電汽輪機最末葉片的工作環境，常處在濕蒸汽區，隨著蒸汽膨脹以及濕度的增加，就會有水滴產生，其運動是在蒸汽的作用力下進行運動的，這就對蒸汽的力量有了消耗，當水滴撞擊到葉片進汽邊背弧的時候就會對葉片產生阻力，同時也會對葉片的表面造成腐蝕作用。故此加強核電汽輪機的去濕防蝕理論方法的研究對實際應用是比較重要的。

1 核電汽輪機的主要特征及濕汽對其的影響

1.1 核電汽輪機的主要特征分析

從核電汽輪機的結構特征上來看，其主要為單軸，中間再熱沖動反動聯合式。汽輪機是由1個高壓缸以及4個低壓缸所構成，高壓缸是雙層缸，低壓缸也是雙層缸。在汽輪機的高壓轉子以及低壓轉子都是無中心孔合金鋼整鍛轉子，每根轉子都是通過一對徑向軸承支承，汽輪機的本體疏水是自流疏水，在疏水節流孔下進行排到凝汽器中[1]。

1.2 濕汽對核電汽輪機的影響分析

核電汽輪機的運行過程中，對其最為主要的影響因素就是濕汽，首先它能使得汽輪機的機件發生腐蝕，在濕汽的環境中工作汽輪機會受到多種侵蝕力的影響。在沖擊侵蝕作用下，主要是水滴高速沖擊頁面對該頁面造成的破壞現象，對動頁面產生的沖擊載荷超過其屈服極限，導致該頁面發生變形。另外還有沖刷侵蝕作用力的影響，主要是金屬的表面受到高速汽流沖刷所造成的磨損腐蝕，汽流中的水滴使汽流的作用力得到加強，造成保護膜的撕裂及腐蝕的產物被帶走，這樣也加劇了沖刷腐蝕。

同時濕汽還會產生其他負面作用。濕汽對凝汽器也會產生沖刷腐蝕，最終會導致冷卻水管的管壁穿孔。不僅如此，濕汽還會限制負荷變化率以及變化的次數，核電汽輪機大多是在濕汽區進行工作的，濕蒸汽的溫度和壓力是相對應的。負荷發生了變化就會使得汽溫也會發生變化，與此同時濕蒸汽的對流換熱系數又相對較大，所以這就會造成汽輪機表面溫度在負荷變化下而變化，造成零部件內部的溫度梯度增大發生熱疲勞損傷[2]。

濕汽對核電汽輪機的運行影響也體現在熱力損失以及氣動損失方面，濕汽水分能夠對汽流的有效做功流量得以減少，從而出現過冷膨脹的現象，在焓降小于理想膨脹過程的焓降也就造成了過冷損失。而在氣動損失方面主要是體現在水滴膨脹性差，使懸在空氣當中的水滴要在汽流帶動下消耗汽流部分動能，從而擾亂了汽流而造成能量的損失。

2 核電汽輪機運行中濕汽腐蝕防御策略探究

第一，為能夠有效減少或者是對濕汽腐蝕汽輪機加以避免，就要采用針對性的方法進行防治，通過相關技術的應用能夠有效達到這一目的。首先就是將半速機在實際中得以應用，這一設備自身有著比較強的抗腐蝕性，在同等級的葉片工作狀態下能夠在圓周速度降低的過程中，降低水蝕。這樣在通過相同葉片材料以及相同防蝕措施下，半速機的腐蝕情況要遠遠小于全速機，從而達到了抗腐蝕的效果。

第二，還可以采用高壓缸去濕的方法，通過節流調節來降低負荷時經調節閥節流之后的新蒸汽，會由于節流的作用起到降壓效果，這樣也就能夠使得進入到高壓缸的新蒸汽濕度大大的降低。還要進行合理性的控制，在核電機組負荷發生變化過程中，要對汽輪機的新蒸汽溫度進行保持，就要改變反應堆冷卻劑的平均溫度。由于高壓缸當中的霧狀水滴很難收集，并且霧狀的水滴也不會對葉片造成沖擊侵蝕，所以高壓缸的使用本身就能免去去濕裝置。

第三，通過飽和蒸汽當作工作介質的核電汽輪機，在經濟性以及可靠性上最為主要的就是取決于蒸汽流道當中的去濕效果。流通部位的水分減少就能夠有效的對葉片及靜子部位侵蝕，水分的減少也能夠將有效功流量得到最大化的增大，從而就減少了水滴碰撞所消耗的能量。對此動靜間去濕孔以及靜葉汽道中的去濕能夠起到重要作用。在末級靜葉汽道當中設計去濕孔，進而把累積在末級隔板外環上的水分在重新落入汽道中以及撞擊末級隔板外環前抽除，然后利用在內缸壁上的孔將其抽除到排壓力的區域，這樣就能夠將末級的動靜葉間水分得以去除，從而提升末級動葉抗腐蝕能力[3]。

第四，對核電汽輪機的濕汽去除還可通過其他的一些措施，從積極的方法上主要是引入中間再熱，同時再采取外置式的汽水分離器，減小低壓缸的進汽濕度。也可通過增大軸向間隙的方式來使得水滴升速以及碎化，另外經過合理化的通流設計以及減小水滴的半徑，進而來消除通流部分的水分積聚區。從消極的防浸蝕方法來看，要能夠選擇一些抗浸蝕的材料，同時也要強化葉片表面以及采取防護涂層，只有通過多樣化的防護方法才能夠起到去濕防蝕的作用效果。

3 結語

總而言之，在核電汽輪機的濕汽影響過程中，去濕防蝕的努力經過了多年發展已經逐漸見到了成效，從技術上來看也日益的成熟，一些創新的技術方法也在去濕防蝕的應用中得到了廣泛傳播和具體的應用，相信在不久的將來這一領域的發展會邁進新的發展階段。由于篇幅限制，不能進一步的深入研究，希望此次努力起到拋磚引玉作用以待后來者居上。

參考文獻

[1] 高清林，鐘健康，陳敦炳.核電汽輪機的去濕防蝕探析[J].電站輔機，2014（2）：11-16.

[2] 王永勝，胡青春.基于有限元的切削加工仿真及殘余應力分析[J].工具技術，2013（2）：60-63.

[3] 張國志，田學鋒，劉興剛，等.化學成分對耐磨鑄鋼組織與性能的影響[J].東北大學學報：自然科學版，2014（1）：89-93.endprint