關(guān)于核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)的研究

楊麗萍張凱

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

關(guān)于核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)的研究

楊麗萍1張凱2

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

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力企業(yè)發(fā)展的步伐不斷加快，核電能源作為我國電力企業(yè)重中之重，因此有了快速的發(fā)展。核電能源是我國重點(diǎn)發(fā)展對象之一，它不僅效率高，而且非常安全，對環(huán)境的損害非常的小，因此被廣泛應(yīng)用在我國的電力企業(yè)中。核電廠汽輪機(jī)是核電廠發(fā)電的重要工具，控制好汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力就能夠保證核電廠健康、科學(xué)、持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也滿足了社會發(fā)展的需求。為了更好的控制核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力，本文對核電廠汽輪機(jī)以及預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)進(jìn)行了研究，同時(shí)對汽輪機(jī)提出一些改進(jìn)措施，提升了汽輪機(jī)的安全性與工作效率，以期為我國電力企業(yè)提供一些有益參考。

核電廠；汽輪機(jī)；預(yù)應(yīng)力；控制技術(shù)

1 核電廠汽輪機(jī)

隨著我國電力企業(yè)的快速發(fā)展，我國對核電事業(yè)的研究不斷深入，核電在我國的應(yīng)用越來越廣泛。核電廠的建設(shè)對我國有著重要的作用，不僅能夠滿足人們生活和生產(chǎn)用電需求，同時(shí)大大加速了我國電力事業(yè)的發(fā)展步伐。而核電廠的建設(shè)離不開汽輪機(jī)的應(yīng)用，要想讓核電廠的汽輪機(jī)穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，就必須足夠了解汽輪機(jī)的工藝特性與力學(xué)特性，了解轉(zhuǎn)應(yīng)子應(yīng)力技術(shù)的各個(gè)方面，只有這樣才能有效利用汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，才能夠保證核電廠健康穩(wěn)定地發(fā)展。

1.1 工藝特性

受火電廠汽輪機(jī)的影響，核電廠汽輪機(jī)的構(gòu)造、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)應(yīng)用等方面都存在共同性與差異性，核電廠在建設(shè)的時(shí)候需要按照規(guī)定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行建造，根據(jù)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(jī)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生特殊性。核電廠汽輪機(jī)與火電廠汽輪機(jī)兩者之間運(yùn)行方式存在差異主要是因?yàn)橹髡羝斐傻?。核電廠機(jī)組在運(yùn)行的過程中，飽和蒸汽中的濕度相對較高，且核電廠汽輪機(jī)還擁有汽水分離再熱系統(tǒng)，正因如此，核電廠的電機(jī)才會發(fā)生變化，導(dǎo)致核電廠機(jī)組在運(yùn)行的過程中會受到設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等因素的影響。

1.2 力學(xué)特性

核電廠汽輪機(jī)根據(jù)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(jī)的力學(xué)特性主要是通過影響因素、應(yīng)力等方面表現(xiàn)出來的，無法單獨(dú)地將其特性展現(xiàn)。應(yīng)力方面的力學(xué)特性主要體現(xiàn)在汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)零件上，全速汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的熱應(yīng)力比半速汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的熱應(yīng)力要小很多，所以全速汽輪機(jī)的適應(yīng)力與氣動能力都高于半速汽輪機(jī)；影響因素方面的力學(xué)特性主要通過溫度、壓力等外界環(huán)境表現(xiàn)出來，因?yàn)槠啓C(jī)的通氣效果與排汽效果存在著差異，所以汽輪機(jī)的溫度、熱度等外界環(huán)境就會發(fā)生變化。

1.3 安全性

核電廠要想更好地發(fā)展下去，就必須保證汽輪機(jī)的穩(wěn)定性與安全性，這是核電廠汽輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件。核電廠汽輪機(jī)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(yīng)力控制系統(tǒng)。根據(jù)物理學(xué)角度來看，任何運(yùn)動的物體都會有熱能量傳遞出來，汽輪機(jī)也不例外。汽輪機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，會受到蒸汽的影響，逐漸產(chǎn)生熱量，逐漸增多的熱量將會使汽輪機(jī)產(chǎn)生熱應(yīng)力。而這些熱應(yīng)力就會汽輪機(jī)的安全性造成一定的影響，當(dāng)熱量到達(dá)一定程度的時(shí)候，汽輪機(jī)內(nèi)部的溫度就會不斷升高，當(dāng)溫度失去掌控之后，熱應(yīng)力就會對轉(zhuǎn)子設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致蒸汽機(jī)出現(xiàn)故障，無法安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)

2.1 轉(zhuǎn)子應(yīng)力特性

轉(zhuǎn)子應(yīng)力說通俗一點(diǎn)就是汽輪機(jī)在啟動或停止的那一時(shí)刻，將其內(nèi)部的所有蒸汽溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從而對轉(zhuǎn)子的溫度產(chǎn)生影響。因?yàn)檗D(zhuǎn)子是受到周圍溫度影響才產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子應(yīng)力，所以轉(zhuǎn)子應(yīng)力不是拉伸力就是壓縮力。除此之外，轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力還會根據(jù)環(huán)境的轉(zhuǎn)變而發(fā)生變化，導(dǎo)致在不同階段產(chǎn)生不同的特性。汽輪機(jī)在啟動那一刻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子應(yīng)力

核電廠汽輪機(jī)的安全性與穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)子應(yīng)力的控制有著緊密的聯(lián)系，控制好轉(zhuǎn)子應(yīng)力就能有效掌控機(jī)組的啟動與負(fù)荷情況，保證兩者始終處于規(guī)定范圍內(nèi)。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子應(yīng)力控制的主要依據(jù)是汽輪機(jī)自啟動程序的控制，這一程序能夠在汽輪機(jī)自啟動的過程中自動控制轉(zhuǎn)速，能夠改變速率與負(fù)荷，所以能夠有效地控制轉(zhuǎn)子應(yīng)力。

3 改進(jìn)汽輪機(jī)的進(jìn)汽控制

3.1 主蒸汽改進(jìn)

核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力的控制會受到一系列因素的影響，其中就有汽輪機(jī)進(jìn)氣這一因素，因?yàn)檫M(jìn)氣效果會直接對應(yīng)力控制造成干擾，所以需要對進(jìn)氣進(jìn)行改進(jìn)。首先需要改進(jìn)的是主蒸汽，主蒸汽改進(jìn)包括目標(biāo)、修正、跟蹤。主蒸汽的改進(jìn)目標(biāo)主要是針對高壓轉(zhuǎn)子與殼體，通過邏輯運(yùn)算，求出兩者溫度之和，然后將此作為本次改進(jìn)的目標(biāo)值；修正功能主要是針對目標(biāo)值進(jìn)行改進(jìn)，為了尋找出更合適的目標(biāo)值，需要對目標(biāo)值進(jìn)行改進(jìn)，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(jìn)后的主蒸汽溫度，從而獲得跟蹤目標(biāo)值。

3.2 再熱蒸汽改進(jìn)

再熱蒸汽的改進(jìn)與主蒸汽的改進(jìn)基本上程序是相同的，不同的是目標(biāo)值主要是根據(jù)轉(zhuǎn)子的平均溫度與最大允許溫度；修正值主要是根據(jù)函數(shù)進(jìn)行，跟蹤是依靠速率，通過相同的程序就可將再熱蒸汽進(jìn)行改進(jìn)。

4 結(jié)束語

根據(jù)以上對核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)的研究，可以看出，預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)不僅能夠影響到汽輪機(jī)的安全性與穩(wěn)定性，還能對核電站的穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。本文對核電廠汽輪機(jī)進(jìn)行了簡單的介紹，對核電廠的預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)、轉(zhuǎn)應(yīng)子等進(jìn)行了研究，同時(shí)還針對核電廠汽輪機(jī)的不足提出改進(jìn)措施。當(dāng)代社會的發(fā)展離不開核電事業(yè)，離不開汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)。所以在今后的日子里，需要對核電廠汽輪機(jī)預(yù)應(yīng)力控制技術(shù)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(fā)展的需求。

[1]候國順.核電廠汽輪機(jī)熱應(yīng)力控制技術(shù)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(jī)墊鐵安裝與質(zhì)量控制技術(shù)[J].電力建設(shè)，2013.

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