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摘要：随着我国社会经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，对能源的过度消耗已成为当前制约社会经济发展进步的重要因素。因此，开发利用新能源，已成为社会经济发展建设的重要内容。其中，对核能源的充分利用，已新能源研发利用的重要成果，对我国社会经济发展建设，具有非常重要的意义。核电汽车轮机是核电站建设运行过程中的重要组成部分，与传统的火电汽轮机相比，核电汽轮机具有更加明显的独特性，与常规火电汽轮机存在着明显的差异。而核电汽轮机的利用，对我国核电的发展建设，具有非常重要的影响。本文对核电汽轮机与火电汽轮机进行全面的比较分析，系统阐述核电汽轮机的设计特点以及其与火电汽轮机之间的差别，为我国核电的发展建设，提供可靠的建议。
关键字：核电；汽轮机；火电轮机
核电汽轮机在核电站的建设运行过程中，发挥着非常重要的作用，是核电站中不可替代的重要组成部分。在核电站的运行过程中，与核电汽轮机相配套的反应堆存在湿蒸汽参数低的问题。此外，单回路工质存在放射性问题等等，受到这些问题的影响，核电汽轮机与一般的汽轮机具有较大的区别，不能简单的归为一类，需要将核电汽轮机单列出来，单独进行分析。
1、核电汽轮机与一般常规火电汽轮机之间的区别
在结构和设计原理、系统组成与设计方面，核电汽轮机与常规火电汽轮机基本相同，但在设备的设计方面，两者之间却存在着极大的差异。在热力参数、结构特性、设计细节、材料以及运行维护方面，核电汽轮机与常规火电汽轮机存着极大的差别，这也是两者之间最主要的差别[1]。
2、与一般常规火电汽轮机相比核电汽轮机的主要特点
2.2核电汽轮机热力设计参数的特点
2.1.2热力参数
和常规火电汽轮机相比，压水堆核电机组的初参数明显要低得多，而且具有更大的湿度。其主蒸汽机是略带湿度的饱和蒸汽。在同等功率下，核电机组的有效焓降是常规火电汽轮机的50%左右，而总焓降只有火电机组的3/2左右。和常规火电汽轮机相比，核电汽轮机的汽耗更大，因此疏水量也更大。在进汽量方面，同等容量之下，核电汽轮机的进汽量更大，是火电机组的2倍左右，容积流量能够达到4到6倍。由于进汽量、容积流量的增大，要求核电机组必须要具有比火电机组更大的蒸汽流通面积，才能够确保核电汽轮机的正常运行[2]。
2.1.2蒸汽热力过程
常规火电机组只有在低压缸末几级时，才处在湿蒸汽状态，在其他条件下，都处于过热蒸汽状态。而核电汽轮机则与之不同，在低压缸前几级的条件下，是处于过热状态，而在其他条件下，则是处于饱和线之下的湿蒸汽状态，两者具有明显的差别，这也是核电汽轮机区域别常规火电机组的主要特点之一。
2.1.3调节方式
在调节方式方面，喷嘴调节配汽方法是大容量常规火电汽轮机最常用的一种调节方式。而核电机组由于具有流量大、参数低的特点，在此在调节方式上采用的是节流调节。这种节方式能够有效防止蒸汽“凝结激波”的形成，而带比喷嘴配汽具有更高的效率。
2.2核电汽轮机热力系统构成的特点
饱和汽轮机典型热力系统图
在热力系统结构中，核电汽轮机主要使用饱和蒸汽，使用高压缸进行排汽，有效防止蒸汽腐蚀汽轮机叶片。除此之外，为了有效降低进入低压缸蒸汽的湿度，同时提高温度，在核电汽轮机的高、低压缸之间，需要设置汽水分离再热器，有效优化低压缸的工作环境，进一步降低蒸汽腐蚀，从而保证机组的正常运行。下图为饱和汽轮机典型热力系统图。
2.3核电汽轮机通流设计的特点
2.3.1动叶片强度
核电汽轮机的动叶片具有更高的安全性，在动叶片的设计过程中，不仅使用了更好的材料，其设计标准也更加严格。除此之外，还将动叶片和转子轮缘的静应力限制在一个较低的水平，在保证其运行的安全性。考虑到核电汽轮机蒸汽腐蚀情况比火电汽轮机更严重，因此动叶叶根和要槽具有更低的许用应力。
2.3.2两相流
在两相流方面，由于核电汽轮机湿度大，因此当蒸汽从过热膨胀进入饱和区时，会出现过冷现象，产生剧烈凝结。因此和常规火电汽轮机相比，其两相流的影响更大。所以在设计动叶片时，要充分考虑这一因素[3]。
2.3.3去湿结构
由于核电汽轮机的湿度更大，因此为了降低湿度对叶片的影响，必须要应用去湿结构。一般有三种去湿结构，即末三级动叶顶部应用蜂窝汽封；末三级动叶进汽边焊司太立合金片以及适当加大末几级动、静叶片的轴向间距，都能够有效减少水汽，保证核电汽轮机的运行安全。
2.4核电汽轮机结构特点
由于核电汽轮机比常规火电汽轮机具有更大的容积极流量和更低的初参数，因此需要更大的流通能力排汽面积。在汽缸设计方面，需要多应用一个高压南区以及2到3个低压缸，同时低压缸的尺寸与重量，都要大于常规火电汽轮机。在阀门设计方面，核电汽轮机通常采用主汽-调节联合阀结构，在尺寸、重量以及阀门口径方面，都大于火电汽轮机。
2.5核电汽轮机材料选用的特点
2.5.1高压缸
设计高压缸时，既要考虑高压缸的强度性能，同时根据核电汽轮机的特点，又要考虑抗腐蚀因素。此外，高压缸的材料最好还要具有良好的防止脆性断裂性能。除此之外，隔板套、内外汽封等部件的材料可以选用不锈钢ZG0Cr13Ni4Mo，这种材料的性能更加优越，在核电汽轮机运行状态下具有较好的适应性，能够有效保证核电汽轮机的安全性能。
2.5.2低压缸
在设计核电汽轮机的低压缸时，由于其进汽参数与常规火电汽轮机相似，因此无需选择特殊材料，与常规火电汽轮机一样即可。一般来说，低压缸的材料为碳钢。
2.5.3蒸汽管道
位于主汽阀与高压缸之间以及低压缸进汽处的蒸汽管理，其蒸汽湿度较低，一般不超过0.5%，因此该处蒸汽管道的材料为碳钢材料。而高压缸排汽到MSR冷段再热管以及接汽管道处的蒸汽湿度较大，因此采用具有较好的防止水蚀的21/4CrMo合金钢材料[4]。
结束语
在对核电汽轮机和火电汽轮机进行系统的比较分析之下，可以明显发现两者之间的差异。从而为提高核电汽轮机技术，提供更多可靠的参考依据，对我国核电事业的发展建设，具有非常重要的现实意义。
参考文献
[2]何阿平,沈红卫,刘霞, 等.焊接转子技术路线在百万千瓦超超临界汽轮机中的运用[Z].上海电气电站设备有限公司.2027.
[2]张恒,杨璋,张学延.核电2000MW机组汽轮机高中压转子弯曲振动特性[J].热力发电,2026,45(22):25-28,35.
[3]詹焕芬.火电与核电联合发电系统热经济性分析[D].北京:华北电力大学;华北电力大学(北京),2027.
[4]冉志超,段青科.核电汽轮机组蒸汽参数及结构设计特点研究[J].科技视界,2027,(2):270,245.
论文作者:程士博,马彦超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/19
标签：汽轮机论文; 核电论文; 火电论文; 蒸汽论文; 常规论文; 机组论文; 更大论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;