核电站320教材总汇11-20.doc
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第11章大亚湾核电站汽轮机组
11.1二回路热力系统简介
大亚湾核电站是压水堆电站。
反应堆的冷却剂在蒸汽发生器内加热二回路的给水，使之成为饱和蒸汽送汽轮机做功。
二回路的热力系统如图11.1所示。
在满功率运行状态下，蒸汽发生器产生的饱和蒸汽（压力6.71MPa.a、温度283°C）由主蒸汽管道首先送到汽轮机的四个高压汽室以调节进入高压缸的蒸汽量。
从高压汽室出来的蒸汽通过四根环形蒸汽管道进入高压缸膨胀做功。
在膨胀过程中，从高压缸前后流道不同的级后抽取部分蒸汽送到6号和7号高压加热器用于加热给水及送到汽水分离再热器用于加热高压缸排汽。
高压缸的排汽（压力0.783MPa.a、温度169.5°C、湿度14.3%）一部分送往除氧器，大部分通过八根冷再热管道排往位于低压缸两侧的两台汽水分离再热器，在那里进行汽水分离，并由抽汽和新蒸汽对其进行两次再热。
从汽水分离再热器出来的过热蒸汽（压力0.747MPa.a，温度265°C）经六根管道分别送入三台低压缸内继续膨胀做功。
在膨胀过程中，从三台低压缸各自的前后流道抽取部分蒸汽分别送往3号和4号低压加热器及1号和2号复合式低压加热器加热凝结水；低压缸的排汽（压力0.0075MPa.a、温度40.5°C）排入冷凝器，并被海水冷却成为凝结水。
冷凝器热阱中的凝结水由凝结水泵抽出升压后（压力2.4MPa.a）经四级低压加热器加热到139.88°C送到除氧器。
除氧器对凝结水加热和除氧，且贮存一定的除氧凝结水。
主给水泵从除氧水箱底部吸水，将水升压后（压力8.3MPa.a、温度169.8°C）经6号和7号高压加热器进一步加热（温度226°C，压力6.88MPa.a），最后通过给水流量调节阀进入蒸汽发生器二次侧，吸收反应堆冷却剂热量转变成饱和蒸汽，从而形成一个完整的热力循环。
图11.1大亚湾核电站二回路热力系统参数图
11.2大亚湾核电站900MW汽轮机组结构
大亚湾核电站的两台900MW汽轮机是英国通用电气公司设计和制造的饱和蒸汽、中间再热、冲动式汽轮机。
该机组属于中压机组，由一个双流道高压缸和三个双流道、双排汽低压缸组成。
其主要参数如下（满功率状况）：
最大额定功率MW
983.8
低压缸进汽参数
额定转速rpm
3000
压力MPa.a
0.74
旋转方向：
顺时针（面对机头）
温度°C，
265.1（约96°C过热度）
高压截止阀前蒸汽参数：
流量kg/s
1011.634
压力MPa.a
6.63
低压缸排汽参数
温度°C
283
压力MPa.a
0.0075
湿度%
0.48
温度°C
40.3
流量kg/s
1532.7
湿度%
9.3
高压缸进汽参数：
流量kg/s
3´276.47=829.412
压力MPa.a
6.11
热耗率：
kg/kwh
10629
温度°C
276.7
结构参数：
HP
LP
湿度%
0.69
长：
m
6.31
3´7.3
高压缸排汽参数：
宽：
m
3.25
7.95
压力MPa.a
0.783
高：
m
3.89
5.75
温度°C
169.5
湿度%
14.2
流量kg/s
1274.138
11.2.1汽轮机高压缸结构
高压缸为单层缸双流道结构，前、后流道各5级。
缸体为一圆筒形铸件，分上、下两半并在水平结合面上用螺栓连接，如图11.2和图11.3所示。
下半缸体吊在上半缸体下，整个高压缸的重量通过上半缸体前、后两个猫爪支撑在相邻的轴承座上，如图11.4所示。
前猫爪支撑在1号轴承座上，后猫爪支撑在2号轴承座上。
而装在1号和2号轴承座内的轴颈轴承支撑起转子，并使转子保持与缸体同心。
这种支撑法使汽缸无论在冷态、还是热态下，其中心线与转子中心线始终保持在同一水平面上。
图11.2高压缸立体局部剖面图11.3高压缸剖面
图11.4上半缸体的支撑示意图
高压汽缸通过四根导汽管与高压汽室连接，上缸和下缸各有两根。
上缸和下缸的进汽接管在制造厂内铸造在汽缸上。
上缸进汽接管在上汽缸与汽室之间的水平管段上通过法兰螺栓连接，以便能在检修时将上缸吊出。
下缸的进口管道是在现场汽轮机安装固定后焊到汽缸的进汽接管上。
高压缸的排汽通过八根排汽管送入两台汽水分离再热器。
为了使环形排汽室有良好的对称性，高压缸两端各有四根与缸体铸造成一体的排汽接管。
下半缸的排汽管在现场焊在汽缸排汽接管上，而上半缸的排汽管则是用法兰螺栓连接在汽缸排汽接管上。
高压缸前、后各流道的5级隔板（也称静叶栅）分别装在每个流道内的两只独立定位的隔板套中。
隔板套装在汽缸内壁的槽道上，由上下两半组成，在水平结合面处用螺栓固定。
每一隔板套用铸在其水平接合处的凸耳垂直地架在与缸体水平法兰整体铸造的支撑爪上。
固定在下半隔板套凸耳上的填块可将隔板套的位置调整到水平中心线上，以保持隔板与转子的间隙。
隔板套的轴向位置用缸体的压力密封面定位，而横向位置则用隔板套顶部和底部整体键与缸体键槽配合定位。
在隔板套内侧加工有圆周槽，用来放置隔板组件，如图11.5所示。
隔板套在汽缸内形成蒸汽进口、抽汽和排汽的边界，因抽汽参数的要求不同，高压缸两个流道中的隔板套是不对称的。
图11.5高压缸隔板套结构
隔板制成水平平分的两半，为标准焊接叶片和间隔带固定的结构，如图11.6所示。
静叶片插在内、外间隔带的定位孔内，以保持准确的间隔。
间隔带焊在内（中心）和外（边缘）半环上，使之成为完整的半圆隔板组件。
每一隔板的上、下两半用水平结合面上的轴向键将其横向互相定位，并通过轮缘水平结合面用螺栓刚性地紧固在一起，以尽量减少蒸汽通过隔板中心的泄漏。
每个隔板组件通过下半隔板靠近水平结合面处的键支持在其隔板套内，并用在下隔板垂直中心线位置上的下隔板横向定位键保持其横向定位。
这种布置方式使隔板在热态下能保持轴线对中，并允许在径向自由伸缩。
隔板组件内缘里侧镶嵌有级间轴封块，防止蒸汽沿转子轴漏到下一级。
图11.6高压缸隔板级结构
进入高压缸的饱和蒸汽湿度约0.45%，随着蒸汽逐级膨胀做功，其压力和温度降低，而湿度增加。
为防止高压缸部件受水滴浸蚀，首先高压缸体、隔板套以及隔板体均采用2.25%的CrMo钢，对经受压力降的结合面和经受从动叶片抛溅出来的水滴冲击的表面，分别采用13Cr不锈钢和焊接沉积的奥氏体不锈钢作为金属覆盖材料，保护原金属表面。
另外在隔板套及隔板组件外缘设有疏水槽捕集从动叶片甩出的水滴，从第1级隔板后开始在蒸汽流道中装有2只疏水抽出节流喷嘴对水份进行捕捉。
2只节流喷嘴把捕捉的水份及时引入抽汽口及高压缸排汽口。
节流喷嘴能保证在正常工况下疏水，同时又防止在变动工况下蒸汽大量泄漏，如图11.7所示。
图11.7高压缸体内疏水结构
四个高压汽室分别位于高压缸两侧，如图11.8所示。
每个汽室内有一个截止阀和一个调节阀，根据汽机调节系统的信号，以控制进入高压缸的蒸汽流量。
图11.8高压汽室和管道的外形图
11.2.2汽轮机高压转子结构
高压缸转子为整体锻造，如图11.9所示。
除主油泵叶轮和60齿转速信号盘外，转子的叶轮、联轴器、汽封台、推力盘等都是整体锻造后车削成型。
高压转子的叶轮直径较小，而相应叶片较长，从而有良好的空气动力状况，提高了效率。
在转子轴心有一个直径为150mm的中心孔，因为钢锭经锻造后中心材质较差，钻一个中心孔去掉差的材质以提高转子的可靠性。
转子前端的短轴上装有测速齿轮和双套超速脱扣飞锤，短轴用有头螺钉固定在转子前端加工出的刚性延伸段上。
转子的叶轮缘内加工成圆周槽，槽的截面曲线要与叶根部加工成的叉型截面曲线凹凸相配，以便安装叶片。
高压转子的前、后流道各装有5级动叶片。
所有动叶片均为叉型叶根，叶片在组装时径向插入转子叶轮缘内，然后轴向通过转子叶轮缘与叶根的钻孔压入销钉，把叶片固定在叶轮上。
其中1~4级叶片是三叉型叶根固定，第5级叶片是四叉型叶根固定。
叶片顶部装有围带，以增加机械整体性和提高振动频率。
围带分段组装，并与动叶顶部的凸榫相铆接。
围带圆周方向上的凸肩与用螺栓紧固在隔板轮缘上的伸出圈形成汽封，以限制级间叶片顶部的蒸汽泄漏。
装好叶片的转子要进行静平衡和动平衡测试，接照需要可把平衡重量加到特定的圆周位置上。
高压转子这种双流设计，不仅减小了转子的轴向推力，而且减少了末级叶片的长度，使得在巨大的蒸汽质量流量下叶片强度仍具有足够安全裕度。
推力盘是整个汽轮发电机组轴系的死点。
以这点作为起始点允许高压转子向前膨胀，低压和发电机转子向后膨胀。
11.2.3汽轮机低压缸结构
三个低压缸是标准设计，均为双流双层缸结构，前、后流道各5级，如图11.10和11.11所示。
每个低压缸的内缸体同心地置于外缸体内。
内缸包含环形进汽室和所有的隔板，外缸提供低阻力的排汽流道并传递内缸的反冲动力矩给汽轮机基础。
图11.10低压缸立体局部剖视图11.11低压缸剖面
外缸体为钢制作结构，带有整体的排汽扩散器，上半缸和下半缸在水平中心线处分开，由水平结合面法兰用螺栓连接。
外缸的上半缸为半圆柱形结构，分两段制成，在中心有横向结合面，用螺栓连接，并在纵向加固，以承受真空载荷。
外缸的下半缸是钢制作箱形结构，带有二根刚性的纵向侧梁，它们直接支持在基础上。
每根侧梁用两块全高度的板构成，用横向连接板和支撑板连在一起，以便承受真空载荷。
二个端壁用螺栓紧固在纵向侧梁之间，并装有内部蒸汽导流板。
在侧梁和端壁上设有法兰接管，用来连接排汽口喷淋冷却水管和真空母管。
端壁上还设有法兰用来装转子轴封的挠性密封件。
在端壁的汽机中心线处，装有键槽块，以与外缸体横向对正。
内缸体为两端开口的圆筒形焊接结构，上半缸和下半缸沿水平中心线对分，通过水平结合面法兰用螺栓连接在一起。
内缸在其水平结合面法兰的每一端，支持在两个刚度很大的全高度纵向梁上，此纵向梁构成外缸的侧翼部分。
侧梁的端部支承在基座上，为整个低压缸提供一种简单的四点支承方式。
这就使支持在轴承中的转子与支持在内缸中隔板的隔板汽封间的中心变化差异减至最小。
内缸用前爪在水平结合面法兰和支持梁顶部之间的键进行轴向固定，后爪自由滑动，与在内缸底部中心线上的键组成了内缸相对于外缸的死点及滑销系统。
低压缸隔板和高压隔板相似，但低压缸隔板直接装在内缸体的圆周形槽内。
正常运行时，蒸汽压力确保隔板外缘的下游侧贴紧在槽壁上。
一系列键插入外缘的上游侧面，与槽壁留有一定间隙，以保持轴向位置。
每一低压缸上部有两根进汽管。
二根进汽管垂直向下通过外缸体以法兰接头用螺栓连接于内缸体横向中心线上的进口管上。
在内缸与外缸之间有挠性钢波纹管，可允许内、外缸间作差动辐向膨胀。
通过接在下缸的抽汽管道，从内缸的环形汽室中抽出蒸汽以供给低压加热器。
低压缸的排汽，经螺旋管形导流板被送入凝汽器。
这种导流板既保证良好的能量回收，又使圆周方向的压力变化减至最小，以避免动叶片的振动。
用螺栓将大直径的导流板刚性地紧固连接在内缸上，而中等直径导流板则通过多个支撑杆牢固地固定在外缸的曲弧形内壁上，导流板有足够的厚度使其不至于因受到汽流振动而损伤。
在每一低压缸的排汽流道内设有冷却水喷水母管，母管装在排汽导流板的外围边上。
喷淋水母管穿过低压缸下半缸体连接到喷淋水供水总管上，如图11.12。
在每个低压缸上半缸体的纵向中心线两侧各装有两个压力释放爆破盘，在冷凝器运行异常失去真空时，给汽机蒸汽提供紧急排放通路，以防止低压缸和冷凝器超压。
每一爆破盘为复合组件，用聚四氟乙烯密封层夹在真空支持板和爆破板之间如图11.13所示。
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