淺談核電站汽輪機運行特點與監(jiān)測診斷

王俊魁

摘要 為保障我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)健發(fā)展，解決人民群眾日益提高的用電需求，我國相繼建設(shè)了眾多的核電站，運用核能發(fā)電的方式在為各行各業(yè)以及各領(lǐng)域提供源源不斷電能的同時，有效踐行節(jié)能環(huán)保的理念。作為核電站運行的重要組成部分之一，汽輪機在此過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此本文將主要圍繞核電站汽輪機的運行特點以及監(jiān)測診斷進行分析研究。

關(guān)鍵詞 核電站 汽輪機 運行特點 監(jiān)測診斷

在當(dāng)前生產(chǎn)電力能源方面，核電站是其中一大重要基地，而前些年的日本福島核電站泄漏事件也使得人們對核電站的安全生產(chǎn)給予了高度關(guān)注。為保障核電站能夠?qū)崿F(xiàn)電能的安全生產(chǎn)，需要定期對其汽輪機等設(shè)備進行監(jiān)測與診斷，因此分析汽輪機的運行特點以及監(jiān)測方法等具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文將在此基礎(chǔ)之上，立足于汽輪機的運行特點，嘗試對如何監(jiān)測診斷汽輪機進行探究。

一、核電站汽輪機的運行特點

（一）參數(shù)較低

當(dāng)前在我國現(xiàn)有的核電站當(dāng)中，主要以壓水堆核電站居多，此類核電站的一回路參數(shù)往往比較低，受此影響核電站中二回路主蒸汽參數(shù)較低。核電站汽輪機在功率等同于火電汽輪機時，其在進行蒸汽做功的過程當(dāng)中常常會產(chǎn)生大量的主蒸汽流量，如果機組的背壓、容量完全一致，則核電汽輪機因其參數(shù)更低會在無形中增加低壓排汽面積。如果以火電汽輪機相比較，在保障二者機組背壓、容量相同的情況下，在低壓排汽面積方面核電汽輪機要超過火電汽輪機兩倍之多。

（二）雙級再熱

絕大多數(shù)時候火電汽輪機主要是從鍋爐中獲取相應(yīng)的熱量，而這與核電汽輪機有著本質(zhì)上的不同，核電汽輪機在進行再熱時主要是運用高壓抽汽與新汽而非反應(yīng)堆的工作原理。熱力系統(tǒng)則是核電汽輪機再熱參數(shù)最為主要的來源，其本身與核島無關(guān)。核電再熱的主要目的在于除去濕氣，進而有效控制低壓排汽濕度，確保循環(huán)效率可以得到盡可能提高。因此核電汽輪機通常會選擇使用傳熱溫差相對比較小但效率極高的雙級再熱，作為其再熱方案。

（三）節(jié)流調(diào)節(jié)

在調(diào)節(jié)方式方面，核電站汽輪機主要具有噴嘴與節(jié)流這兩種調(diào)節(jié)方式，噴嘴調(diào)節(jié)具有調(diào)節(jié)級，即使工作情況發(fā)生改變時其依舊能夠保持較高的效率，但節(jié)流調(diào)節(jié)無調(diào)節(jié)級，設(shè)計工況效率相對比較低。在核電站的汽輪機當(dāng)中，通常使用的是節(jié)流調(diào)節(jié)的方式，這主要是受到核電定期換料機制的影響，加之其帶有基本負荷因此使用節(jié)流調(diào)節(jié)更加實用。

二、監(jiān)測診斷核電站汽輪機的常用方法

（一）特征通流面積表征

特征通流面積是當(dāng)前核電站汽輪機在進行監(jiān)測診斷過程中比較常用的一種方法，使用該方法監(jiān)測和診斷核電站汽輪機，主要是通過利用特征通流面積，對核電站汽輪機的通流級段性能進行科學(xué)判斷，由此完成對核電汽輪機是否存在運行故障的判斷。在運行過程中，如果核電汽輪機中的葉片型表面存有污垢或是受到機械磨損、異物阻塞了隔板流道等情況下，特征通流面積將發(fā)生相應(yīng)的變化，如果其超出規(guī)定限值則可以判定該級段存在問題。比如說如果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)過熱區(qū)存在異常，則可以將輔助參數(shù)設(shè)定為級段效率，并以此為基礎(chǔ)診斷核電汽輪機的故障問題。另外，值得注意的是，機械故障也會在一定程度上影響特征通流面積，譬如說當(dāng)某只大機組當(dāng)中的短葉片出現(xiàn)斷落，則會直接影響到軸系振動，但由于影響比較微小，因此在普通的監(jiān)測診斷中難以被發(fā)現(xiàn)。而此時通過運用特征同理面積作為診斷參數(shù)，最核電站汽輪機進行監(jiān)測診斷，則可以通過發(fā)生變化了的特征流通面積判斷出葉片出現(xiàn)斷落問題。

（二）小誤差熱平衡法

在使用特征流通面積監(jiān)測核電汽輪機各個通流級段的之前，需要對其熱平衡圖進行計算，由工作人員將初始值設(shè)定為通流干效率，對熱力循環(huán)的能量、工質(zhì)等進行計算，從而有效獲得軸功率，之后在此基礎(chǔ)之上需要進行發(fā)電機實測功率的推算并由此獲得相應(yīng)的輸入功率，通過將其和核電汽輪機輸出軸功率進行比較，如果發(fā)現(xiàn)二者之間存在不平衡的問題，則需要立刻調(diào)整功率直至二者基本能夠達到平衡狀態(tài)。結(jié)合具體工況，通過積極將高壓缸功率以及其他條件引入其中作為約束則可以進一步提高熱平衡圖的真實度。

通過利用核電站汽輪機分配汽水流量對級段通流效率不敏感的特點，在監(jiān)測和診斷核電站汽輪機的過程中使用小誤差熱平衡法，可以準確計算出工質(zhì)是否平衡，同時利用這一方法也能夠有效計算出核電汽輪機熱效率的具體精確值，即計算出熱平衡試驗以及發(fā)電機功率測量值即可。在小誤差熱平衡法的運用之下，工作人員能夠科學(xué)、高效地判斷核電汽輪機的實際基準性能，如果工質(zhì)出現(xiàn)不平衡的情況，則極有可能出現(xiàn)了汽水內(nèi)漏、再熱壓損超出規(guī)定值等問題，由此幫助工作人員迅速完成對核電站汽輪機的監(jiān)測與故障診斷。而通常情況下通流效率以及工質(zhì)不平衡是引發(fā)核電站汽輪機性能出現(xiàn)偏離最主要的兩大原因。

三、結(jié)語

總而言之，在核電站當(dāng)中，汽輪機對其電能的正常生產(chǎn)有著直接的影響作用，而做好汽輪機的監(jiān)測診斷也是防治核電站出現(xiàn)泄露等安全事故的根本前提。因此本文通過對核電站汽輪機的運行特點進行分析，在此基礎(chǔ)之上提出使用小誤差熱平衡法以及特征通流面積監(jiān)測和診斷核電站的汽輪機，從而為保障汽輪機以及核電站的正常運行奠定良好基礎(chǔ)。endprint