關于核電廠汽輪機預應力控制技術的研究

楊麗萍張凱

（1.萬納神核控股集團有限公司 572700 2.中國核電工程有限公司 572700）

關于核電廠汽輪機預應力控制技術的研究

楊麗萍1張凱2

（1.萬納神核控股集團有限公司 572700 2.中國核電工程有限公司 572700）

隨著我國經濟的快速發展，我國電力企業發展的步伐不斷加快，核電能源作為我國電力企業重中之重，因此有了快速的發展。核電能源是我國重點發展對象之一，它不僅效率高，而且非常安全，對環境的損害非常的小，因此被廣泛應用在我國的電力企業中。核電廠汽輪機是核電廠發電的重要工具，控制好汽輪機預應力就能夠保證核電廠健康、科學、持續發展，同時也滿足了社會發展的需求。為了更好的控制核電廠汽輪機預應力，本文對核電廠汽輪機以及預應力控制技術進行了研究，同時對汽輪機提出一些改進措施，提升了汽輪機的安全性與工作效率，以期為我國電力企業提供一些有益參考。

核電廠；汽輪機；預應力；控制技術

1 核電廠汽輪機

隨著我國電力企業的快速發展，我國對核電事業的研究不斷深入，核電在我國的應用越來越廣泛。核電廠的建設對我國有著重要的作用，不僅能夠滿足人們生活和生產用電需求，同時大大加速了我國電力事業的發展步伐。而核電廠的建設離不開汽輪機的應用，要想讓核電廠的汽輪機穩定、安全地運行，就必須足夠了解汽輪機的工藝特性與力學特性，了解轉應子應力技術的各個方面，只有這樣才能有效利用汽輪機進行發電，才能夠保證核電廠健康穩定地發展。

1.1 工藝特性

受火電廠汽輪機的影響，核電廠汽輪機的構造、設計、系統應用等方面都存在共同性與差異性，核電廠在建設的時候需要按照規定的設計準則進行建造，根據其建造的工藝性，可知其影響因素有熱能、氣壓、流量等，而這些影響因素將會使核電廠汽輪機的設計、結構等產生特殊性。核電廠汽輪機與火電廠汽輪機兩者之間運行方式存在差異主要是因為主蒸汽造成的。核電廠機組在運行的過程中，飽和蒸汽中的濕度相對較高，且核電廠汽輪機還擁有汽水分離再熱系統，正因如此，核電廠的電機才會發生變化，導致核電廠機組在運行的過程中會受到設計、結構等因素的影響。

1.2 力學特性

核電廠汽輪機根據速度可以劃分為全速與半速兩種類型，其中，全速汽輪是我國最為主要的使用類型。汽輪機的力學特性主要是通過影響因素、應力等方面表現出來的，無法單獨地將其特性展現。應力方面的力學特性主要體現在汽輪機的運轉零件上，全速汽輪機運轉時的熱應力比半速汽輪機運轉時的熱應力要小很多，所以全速汽輪機的適應力與氣動能力都高于半速汽輪機；影響因素方面的力學特性主要通過溫度、壓力等外界環境表現出來，因為汽輪機的通氣效果與排汽效果存在著差異，所以汽輪機的溫度、熱度等外界環境就會發生變化。

1.3 安全性

核電廠要想更好地發展下去，就必須保證汽輪機的穩定性與安全性，這是核電廠汽輪機正常運轉的前提條件。核電廠汽輪機的安全性與高效性會受到諸多因素的影響，其中最主要的原因就是熱應力控制系統。根據物理學角度來看，任何運動的物體都會有熱能量傳遞出來，汽輪機也不例外。汽輪機在運行狀態下，會受到蒸汽的影響，逐漸產生熱量，逐漸增多的熱量將會使汽輪機產生熱應力。而這些熱應力就會汽輪機的安全性造成一定的影響，當熱量到達一定程度的時候，汽輪機內部的溫度就會不斷升高，當溫度失去掌控之后，熱應力就會對轉子設備造成嚴重的破壞，導致蒸汽機出現故障，無法安全運轉。

2 預應力控制技術

2.1 轉子應力特性

轉子應力說通俗一點就是汽輪機在啟動或停止的那一時刻，將其內部的所有蒸汽溫度進行轉變，從而對轉子的溫度產生影響。因為轉子是受到周圍溫度影響才產生的轉子應力，所以轉子應力不是拉伸力就是壓縮力。除此之外，轉子的熱應力還會根據環境的轉變而發生變化，導致在不同階段產生不同的特性。汽輪機在啟動那一刻轉子具有對稱性，啟動階段的壓縮力大于拉伸力等。

2.2 控制轉子應力

核電廠汽輪機的安全性與穩定性與轉子應力的控制有著緊密的聯系，控制好轉子應力就能有效掌控機組的啟動與負荷情況，保證兩者始終處于規定范圍內。實現轉子應力控制的主要依據是汽輪機自啟動程序的控制，這一程序能夠在汽輪機自啟動的過程中自動控制轉速，能夠改變速率與負荷，所以能夠有效地控制轉子應力。

3 改進汽輪機的進汽控制

3.1 主蒸汽改進

核電廠汽輪機預應力的控制會受到一系列因素的影響，其中就有汽輪機進氣這一因素，因為進氣效果會直接對應力控制造成干擾，所以需要對進氣進行改進。首先需要改進的是主蒸汽，主蒸汽改進包括目標、修正、跟蹤。主蒸汽的改進目標主要是針對高壓轉子與殼體，通過邏輯運算，求出兩者溫度之和，然后將此作為本次改進的目標值；修正功能主要是針對目標值進行改進，為了尋找出更合適的目標值，需要對目標值進行改進，不斷增加，從而獲得所需的修正值；跟蹤功能主要是將跟蹤改進后的主蒸汽溫度，從而獲得跟蹤目標值。

3.2 再熱蒸汽改進

再熱蒸汽的改進與主蒸汽的改進基本上程序是相同的，不同的是目標值主要是根據轉子的平均溫度與最大允許溫度；修正值主要是根據函數進行，跟蹤是依靠速率，通過相同的程序就可將再熱蒸汽進行改進。

4 結束語

根據以上對核電廠汽輪機預應力控制技術的研究，可以看出，預應力控制技術不僅能夠影響到汽輪機的安全性與穩定性，還能對核電站的穩定發展產生重要的影響。本文對核電廠汽輪機進行了簡單的介紹，對核電廠的預應力控制技術、轉應子等進行了研究，同時還針對核電廠汽輪機的不足提出改進措施。當代社會的發展離不開核電事業，離不開汽輪機預應力控制技術。所以在今后的日子里，需要對核電廠汽輪機預應力控制技術不斷的研究，不斷提高控制水平，只有這樣才能夠滿足我國人們用電需求，才能滿足社會發展的需求。

[1]候國順.核電廠汽輪機熱應力控制技術的研究[J].江蘇核電有限公司，2014（22）.

[2]石麗國，樊向松.海陽核電廠汽輪機墊鐵安裝與質量控制技術[J].電力建設，2013.

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2016-4-28