浅谈核电站汽轮机运行特点与监测诊断

陈仁岗

摘要;近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。电力企业迎来了巨大的挑战。经济的发展推动着核电技术的更新换代，也为我国的核电事业带来了巨大的机遇。但是，虽然核电的快速发展能为人们的日常生活提供清洁的能源，但是核电的运行安全是人们非常关注的问题。目前，随着核电技术的更新换代和日益发展，核电站汽轮机的运行特征已经逐步被掌握，可对其实施有序的检测诊断分析，有效加强了核电站的安全稳定运行。本文就核电站汽轮机运行特点与监测诊断展开探讨。

关键词：核电站汽轮机;运行特点;检测分析

引言

随着计算机和通信技术的不断发展，核电站汽轮机的监测和故障诊断技术不断发展，如何结合先进技术，加强对核电站汽轮机运行的监测，就值得深入探讨。

1核电汽轮机运行的特征

1.1参数低

我国核电站主要的形式为压水堆核电站，这类核电站通常在一回路中的参数有些低，这会使二回路中主蒸汽的参数也有所降低。通常来说，核电汽轮机与火电汽轮机如果功率均相同，那么核电汽轮机在应用蒸汽进行做功的时候，需要的主蒸汽流量会比较大，使焓会进行下降。所以，即便是背压与容量均相同的机组，如果汽轮机的相对参数比较低，它的低气压进行排气的面积会是火电汽轮机低气压进行排气面积的两倍。

1.2汽水分离再热器

一般情况下，火电汽轮机的热量来源于锅炉，而核电不同于火电，它进行再热的工作原理不是反应堆，而是利用高压抽汽与新汽。核电汽轮机再热的参数来源于其热力系统，与核岛没有任何关系。核电的再热能够有效的去湿，避免出现过大的低压排汽湿度，能够提升循环效率。此外，核电汽轮机再热方案一般有两种：第一，单级再热;第二，双级再热，也称作“梯级加热”，由于双级再热传热温差小，效率高，因而该种再热方案在实际中应用比较广泛。

1.3对节流的调节

通常情況下，对汽轮机进行调节的形式有喷嘴调节的形式以及节流调节的形式。两者的区别为：节流调节的形式没有调节级，使工况的实际效率相对比较低，设计工况的实际效率比较高;喷嘴调节的形式与节流调节的形式完全不同。现阶段，我国的汽轮机应用节流调节的形式非常普遍，主要的原因包括：一是核电应用定期进行换料的机制，所以变工况的效率没有太大的意义;二是核电带有基本的负荷。

2核电汽轮机性能的监测诊断

2.1设计基准和安全准则

汽轮机监视系统可简单分为两个子系统：汽轮发电机组动态监视设备;汽轮机静态监视设备。动态监测，也称之为“机械测量”，用来探测和鉴定轴系和进汽阀门的故障信息。主要包括汽机转速、各轴承振动以及进汽阀门振动等。静态监测主要监测汽机的热状态，包括各轴承金属温度、高中压缸及高压进汽阀前后的蒸汽温度和压力以及沿高压进汽到低压排汽整个汽机膨胀线上的蒸汽温度和压力。

2.2系统的结构与配置

汽轮机的监控以及诊断系统是由数据收集系统、处理数据系统、执行系统、备份数据系统、网络交换系统和不同的核心硬件设备一同组成的。数据收集系统将不同监控系统收集到的温度和压力、相关流量、位移和转移等真实有效的数据进行实时传输，传送的有效数据到收集数据计算机系统之后，由各个计算机将收到的数据进行处理，处理完成之后传输至数据库。之后处理数据系统会从数据库当中将数据调取出来对其进行计算以及分析，再将计算的结果传回数据库，最后数据库会将计算的结果传输至不同的执行系统进行操作。备份数据系统会将数据收集系统传送过来的数据以及计算之后的数据皆做好备份，用户只要利用网络交换机便可调取数据库中的数据，对汽轮机的真实运行情况有所了解，并且可以将生产报表进行输出。

2.3设备设计

汽轮发电机组由一个带高、中压进汽阀的高中压缸以及与之相连的双排汽低压缸和一个发电机组成。每根转子都由两个轴承支撑，汽机转子和发电机转子通过刚性联轴器连接起来形成轴线。在汽轮机整个运行期间，汽轮机监视系统一直监测着汽轮机运行过程中的动态和静态参数。性能试验或特殊试验所需的专门测试也是该系统的一部分。动态监测，也称之为“机械测量”，用来探测和鉴定轴系和进汽阀门的故障信息。它包含下列测点：高中压转子偏心;各轴承水平和垂直方向的绝对振动;各轴承水平和垂直方向的相对振动;各高压进汽阀径向和纵向振动，传感器安装在阀杆上;推力轴承处测得的转子轴向位移;前轴承箱壁测得的高中压胀差;高中压缸绝对膨胀;LP2胀差;键相;汽轮机转速。同一轴承的绝对振动和相对振动安装在同一个支架上，因此他们能形成一个完整的监视系统。低压缸的膨胀量很小，因此不需要监测。每个低压缸都是独立的且有单独的死点。静态监测主要监测汽机的热状态，包括各轴承金属温度、高中压缸及高压进汽阀前后的蒸汽温度和压力以及沿高压进汽到低压排汽整个汽机膨胀线上的蒸汽温度和压力。汽轮机监视系统还能通过TDM完成诊断功能。系统的主要功能如下：用于汽轮发电机组保护的数据的采集;用于主控室监视的数据的采集;用于分析诊断的数据的采集。

2.4实时检测

汽轮机调节系统可将系统当中的压力、湿度等信号进行实时监测，将该系统有序地划分为不同的子系统，对生产的真实状态进行实时监测。并且可以在人机界面中均可生成不同的图标。例如：生产趋势图表、参数分类表等等。以便对不同的参数变化实施监测，及时掌握各运行设备的工作状态。实施操作的工作人员在人机界面的各类图表中随时都可对参数进行查询，这样可对设备的运行状态和参数进行良好的把控。

2.5性能监测及故障诊断方法

特征通流面积表征。在级段变工况时运用特征通流面积这一表征量，能够展现出良好的稳定性。也就是说，可以利用特征流通面积这一特征量来表征核电汽轮机通流级段性能，并将其用于核电汽轮机运行性能的监测诊断中。一般来讲，在核电汽轮机运行时，叶顶汽封与隔板汽封出现磨损、叶片型面出现机械损伤或者积存污垢、隔板流道被异物堵塞、级段后阀门开度出现异常、隔板持环或气缸分面出现漏汽现象等都会对特征通流面积产生影响。如果某级段的特征流通面积超限，可以断定该级段就是问题的根源所在，此时可以分析有关数据，找出解决方案，比如过热区发生故障，可把级段效率当作辅助参数，在此基础上进行故障诊断。第二，小误差热平衡法。小误差热平衡法主要就是利用了核电站汽轮机热力系统工质平衡和对级段通流效率不敏感的特点。经过相关实验得出，利用小误差热平衡法来进行相关的计算之后，得出的工质平衡与实际真实情况非常的接近，并且发现各个通流级段的功率实现累计之后，得出的功率值与实际的轴功率基本一致，其中只是不能得知通流级段的进汽焓和排气焓的情况与真实情况值之间是否一致。通过对蒸汽发生器进行热平衡实验，并且利用发电机的功率测量值进行科学的计算，可以得到精准可靠的核电汽轮机热效率，并通过对于得知汽轮机运行性能与基准性能之间是否存在偏离。因为利用该方法得出的热力系统工质平衡与真实情况差距非常小，几乎接近逼真了，所以，在运行性能检测当中利用此方法具有重大的意义。

结语

随着核电技术的日益发展，该项产业作为我国的新型行业，应自身具有的明显特征得到了人们的广泛关注，更是我国的技术人员深入探究的课题，只有对技术不断更新、对经验进行总结，才能最大程度地确保核电系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]郝慧峰.核电站汽轮机运行监测与诊断浅析[J].科技与企业，2016.

[2]夏仕峰.浅谈核电站汽轮机运行特点与监测诊断[J].科技风，2015.