浅谈核电站汽轮机运行特点与监测诊断

王俊魁

摘要 为保障我国社会经济的稳健发展，解决人民群众日益提高的用电需求，我国相继建设了众多的核电站，运用核能发电的方式在为各行各业以及各领域提供源源不断电能的同时，有效践行节能环保的理念。作为核电站运行的重要组成部分之一，汽轮机在此过程中发挥着至关重要的作用。因此本文将主要围绕核电站汽轮机的运行特点以及监测诊断进行分析研究。

关键词 核电站 汽轮机 运行特点 监测诊断

在当前生产电力能源方面，核电站是其中一大重要基地，而前些年的日本福岛核电站泄漏事件也使得人们对核电站的安全生产给予了高度关注。为保障核电站能够实现电能的安全生产，需要定期对其汽轮机等设备进行监测与诊断，因此分析汽轮机的运行特点以及监测方法等具有十分重要的现实意义。本文将在此基础之上，立足于汽轮机的运行特点，尝试对如何监测诊断汽轮机进行探究。

一、核电站汽轮机的运行特点

（一）参数较低

当前在我国现有的核电站当中，主要以压水堆核电站居多，此类核电站的一回路参数往往比较低，受此影响核电站中二回路主蒸汽参数较低。核电站汽轮机在功率等同于火电汽轮机时，其在进行蒸汽做功的过程当中常常会产生大量的主蒸汽流量，如果机组的背压、容量完全一致，则核电汽轮机因其参数更低会在无形中增加低压排汽面积。如果以火电汽轮机相比较，在保障二者机组背压、容量相同的情况下，在低压排汽面积方面核电汽轮机要超过火电汽轮机两倍之多。

（二）双级再热

绝大多数时候火电汽轮机主要是从锅炉中获取相应的热量，而这与核电汽轮机有着本质上的不同，核电汽轮机在进行再热时主要是运用高压抽汽与新汽而非反应堆的工作原理。热力系统则是核电汽轮机再热参数最为主要的来源，其本身与核岛无关。核电再热的主要目的在于除去湿气，进而有效控制低压排汽湿度，确保循环效率可以得到尽可能提高。因此核电汽轮机通常会选择使用传热温差相对比较小但效率极高的双级再热，作为其再热方案。

（三）节流调节

在调节方式方面，核电站汽轮机主要具有喷嘴与节流这两种调节方式，喷嘴调节具有调节级，即使工作情况发生改变时其依旧能够保持较高的效率，但节流调节无调节级，设计工况效率相对比较低。在核电站的汽轮机当中，通常使用的是节流调节的方式，这主要是受到核电定期换料机制的影响，加之其带有基本负荷因此使用节流调节更加实用。

二、监测诊断核电站汽轮机的常用方法

（一）特征通流面积表征

特征通流面积是当前核电站汽轮机在进行监测诊断过程中比较常用的一种方法，使用该方法监测和诊断核电站汽轮机，主要是通过利用特征通流面积，对核电站汽轮机的通流级段性能进行科学判断，由此完成对核电汽轮机是否存在运行故障的判断。在运行过程中，如果核电汽轮机中的叶片型表面存有污垢或是受到机械磨损、异物阻塞了隔板流道等情况下，特征通流面积将发生相应的变化，如果其超出规定限值则可以判定该级段存在问题。比如说如果监测发现过热区存在异常，则可以将辅助参数设定为级段效率，并以此为基础诊断核电汽轮机的故障问题。另外，值得注意的是，机械故障也会在一定程度上影响特征通流面积，譬如说当某只大机组当中的短叶片出现断落，则会直接影响到轴系振动，但由于影响比较微小，因此在普通的监测诊断中难以被发现。而此时通过运用特征同理面积作为诊断参数，最核电站汽轮机进行监测诊断，则可以通过发生变化了的特征流通面积判断出叶片出现断落问题。

（二）小误差热平衡法

在使用特征流通面积监测核电汽轮机各个通流级段的之前，需要对其热平衡图进行计算，由工作人员将初始值设定为通流干效率，对热力循环的能量、工质等进行计算，从而有效获得轴功率，之后在此基础之上需要进行发电机实测功率的推算并由此获得相应的输入功率，通过将其和核电汽轮机输出轴功率进行比较，如果发现二者之间存在不平衡的问题，则需要立刻调整功率直至二者基本能够达到平衡状态。结合具体工况，通过积极将高压缸功率以及其他条件引入其中作为约束则可以进一步提高热平衡图的真实度。

通过利用核电站汽轮机分配汽水流量对级段通流效率不敏感的特点，在监测和诊断核电站汽轮机的过程中使用小误差热平衡法，可以准确计算出工质是否平衡，同时利用这一方法也能够有效计算出核电汽轮机热效率的具体精确值，即计算出热平衡试验以及发电机功率测量值即可。在小误差热平衡法的运用之下，工作人员能够科学、高效地判断核电汽轮机的实际基准性能，如果工质出现不平衡的情况，则极有可能出现了汽水内漏、再热压损超出规定值等问题，由此帮助工作人员迅速完成对核电站汽轮机的监测与故障诊断。而通常情况下通流效率以及工质不平衡是引发核电站汽轮机性能出现偏离最主要的两大原因。

三、结语

总而言之，在核电站当中，汽轮机对其电能的正常生产有着直接的影响作用，而做好汽轮机的监测诊断也是防治核电站出现泄露等安全事故的根本前提。因此本文通过对核电站汽轮机的运行特点进行分析，在此基础之上提出使用小误差热平衡法以及特征通流面积监测和诊断核电站的汽輪机，从而为保障汽轮机以及核电站的正常运行奠定良好基础。endprint