核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于核電系統(tǒng)中的汽輪機高壓缸【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法。高壓缸上的葉片的靜葉出汽角α為sin-1o/t+δ；其中，t為相鄰葉片的根部之間的距離，o為相鄰葉片根部距離另一葉片的最短距離，δ為汽流偏轉(zhuǎn)角。上述方法為將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片靜葉出汽角設(shè)計為sin-1o/t+δ。本發(fā)明提供的一種核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法，其通過將靜葉出汽角設(shè)置為sin-1o/t+δ，使隔板的通流面積保持合適，不會偏大或偏小，在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，調(diào)節(jié)閥便可以適當?shù)亻_大，調(diào)節(jié)閥處的節(jié)流損失減小，發(fā)電機的出力得到提升。
【專利說明】核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于百萬千瓦級先進壓水堆核電站關(guān)鍵【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在百萬千瓦級先進壓水堆核電站，汽輪機是其中的一項關(guān)鍵技術(shù)，在設(shè)計核電站汽輪機高壓缸的彎扭葉型時，沒有彎扭葉型應用到核電機組濕蒸汽介質(zhì)的設(shè)計經(jīng)驗，當時的設(shè)計方法是采用火電機組過熱蒸汽的經(jīng)驗加以適當?shù)男拚?。但與火電機組采用順序閥控制噴嘴對部分蒸汽節(jié)流的調(diào)節(jié)不同，核電機組采用的是調(diào)節(jié)閥對所有蒸汽節(jié)流的調(diào)節(jié)，為了保證蒸汽安全通過噴嘴，核電汽輪機一般犧牲效率、按照“寧大勿小”的原則設(shè)計隔板，現(xiàn)有技術(shù)中的核電站汽輪機中的高壓缸，其通流面積普遍偏大。同時期投產(chǎn)的某核電站，由于缺乏設(shè)計經(jīng)驗，都出現(xiàn)了隔板通流面積過分偏大的情況，而為了防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率，只有依靠過度關(guān)小調(diào)節(jié)閥對蒸汽進行節(jié)流控制，這使得汽輪機高壓缸入口蒸汽壓力偏低、蒸汽在調(diào)節(jié)閥處的節(jié)流損失偏大、發(fā)電機出力偏低。隔板通流面積過大，還導致汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力偏低，抽汽量少于設(shè)計值，最終導致反應堆給水溫度偏低。
[0003]具體地，某核電站工程調(diào)試期間汽輪機性能驗收時，在機組最大連續(xù)出力工況下，2#機高壓缸級前蒸汽壓力為56.78Bar, 1#機高壓缸級前蒸汽壓力為55.96Bar，均低于61.2Bar的設(shè)計值，因為高壓缸進汽壓力偏低，必然導致閥門節(jié)流損失偏大。
[0004]圖1說明了節(jié)流對高壓缸焓降的影響，粗膨脹線a是節(jié)流偏大的情況，細膨脹線b是正常設(shè)計工況的情況，很明顯，焓降A(chǔ) h2要小于A hl，也就是說，節(jié)流偏大會造成高壓缸焓降降低，從而造成出力減小。
[0005]而且，現(xiàn)有技術(shù)中的高壓缸，后流道第二級隔板與后流道第三級隔板之間設(shè)置有抽氣口，其后流道第二級隔板的后壓力，即抽汽壓力偏低，該抽汽參數(shù)偏低直接導致給水溫度低于設(shè)計值，導致發(fā)電機出力減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法，其可提升汽輪機的性能及提高發(fā)電機的出力。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種核電站汽輪機的高壓缸，包括汽缸本體，隔板套，隔板部件和導流環(huán)，所述隔板部件夾設(shè)于所述導流環(huán)之間，所述汽缸本體上設(shè)置有連接于反應堆出口蒸汽母管的調(diào)節(jié)閥，所述隔板部件包括多級前流道隔板和多級后流道隔板，所述前流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體一側(cè)，所述后流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體的另一側(cè)，所述前流道隔板與后流道隔板上均包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)和多個環(huán)形排列且固定設(shè)置于所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)上的葉片，其中兩個相鄰的所述后流道隔板之間設(shè)置有用于連接抽氣管的抽氣口 ；所述至少一級前流道隔板與至少一級后流道隔板，其上的葉片的靜葉出汽角a為sirTWt+S ;其中，t為相鄰葉片的根部之間的距離，0為相鄰葉片根部距離另一葉片的最短距離，S為汽流偏轉(zhuǎn)角。
[0008]具體地，最靠近于所述汽缸本體的前流道隔板上的葉片與最靠近于所述汽缸本體的后流道隔板上的葉片，其靜葉出汽角a均為SirT1O/+S。
[0009]具體地，靠近于所述抽氣口且位于下游的一個后流道隔板，其靜葉出汽角a為sirfWt+ 5。
[0010]具體地，所述前流道隔板包括自靠近所述汽缸本體向遠離所述汽缸本體方向依次間隔設(shè)置的前流道第一級隔板、前流道第二級隔板、前流道第三級隔板、前流道第四級隔板和前流道第五級隔板；所述后流道隔板包括自靠近所述汽缸本體向遠離所述汽缸本體方向依次間隔設(shè)置的后流道第一級隔板、后流道第二級隔板、后流道第三級隔板、后流道第四級隔板和前流道第五級隔板。
[0011]優(yōu)選地，所述前流道第一級隔板上的葉片和后流道第一級隔板的葉片，其靜葉出汽角a均為sirTio/t+S。
[0012]優(yōu)選地，所述抽氣口開設(shè)于所述后流道第二級隔板與后流道第三級隔板之間。
[0013]優(yōu)選地，所述后流道第三級隔板上的葉片，其靜葉出汽角a為sir^o/t+S。
[0014]具體地，所述葉片固定設(shè)置于所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間；所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)與所述隔板套、導流環(huán)相接，所述內(nèi)環(huán)與所述導流環(huán)之間平滑過渡。
[0015]具體地，所述前流道隔板、后流道隔板與導流環(huán)、隔板套之間密封相接。
`[0016]具體地，所述導流環(huán)上固定設(shè)置有卡槽，分別與所述隔板部件配合形成密封面；所述卡槽的寬度與所述隔板部件配合部分的寬度相匹配。
[0017]具體地，所述前流道隔板和后流道隔板均呈環(huán)狀，所述前流道隔板和后流道隔板均包括72個葉片。
[0018]優(yōu)選地,所述調(diào)節(jié)閥的進汽壓力為59Bar至62Bar,相鄰葉片之間的通流面積為
0.1平方米。
[0019]本發(fā)明還供了一種用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片靜葉出汽角設(shè)計為SirT10/+ S，其中，t為相鄰葉片之間根部的距離，0為相鄰葉片根部距離另一葉片的最短距離，S為汽流偏轉(zhuǎn)角。
[0020]具體地，將靠近于所述汽缸本體的前流道隔板上的葉片、靠近于所述汽缸本體的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角a設(shè)置為sir^o/t+S ;將與抽氣口相鄰且位于下游的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角a設(shè)置為SirT10/+S。
[0021]具體地，將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)之間設(shè)置為平滑過渡；將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)之間的間隙設(shè)置為0。
[0022]具體地，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片靜葉出汽角設(shè)計為SirT10A+S之后，還包括以下步驟，對所述核電站汽輪機進行熱力性能試驗分析；對所述核電站汽輪機進行汽缸本體參數(shù)分析，對連接于所述核電站汽輪機的系統(tǒng)部件進行系統(tǒng)參數(shù)分析。
[0023]本發(fā)明提供的一種核電站汽輪機的高壓缸及其設(shè)計方法，通過把隔板面積和蒸汽流量匹配為最佳提升了核電站發(fā)電效率，其主要通過將靜葉出汽角設(shè)置為SirT10/+S，使隔板的通流面積保持合適，不會偏大或偏小，在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，調(diào)節(jié)閥便可以適當?shù)亻_大，調(diào)節(jié)閥處的節(jié)流損失減小，發(fā)電機的出力得到提升。另夕卜，隔板通流面積適當，可使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力值保持合適，抽汽量可達到設(shè)計值，可使反應堆給水溫度增高至合適值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是節(jié)流對高壓缸i:含降的影響示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實施例中核電站汽輪機與調(diào)節(jié)閥的連接示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實施例中核電站汽輪機中隔板上葉片的示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實施例中核電站汽輪機中隔板上葉片中靜葉出汽角不同時的示意圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實施例中核電站汽輪機中隔板部件與導流環(huán)的裝配示意圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實施例中熱力性能試驗分析結(jié)果圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實施例中推力軸承溫度及推力磨損值分析結(jié)果圖；
[0031 ]圖8是本發(fā)明實施例中高壓缸脹差分析結(jié)果圖；
[0032]圖9是本發(fā)明實施例中GRE參數(shù)分析結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]如圖2?圖5所示，本發(fā)明實施例提供的一種核電站汽輪機的高壓缸，包括汽缸本體1，隔板套，隔板部件5和導流環(huán)4，所述隔板部件5夾設(shè)于所述導流環(huán)4之間。
[0035]如圖2?圖5所示，所述汽缸本體I上設(shè)置有連接于反應堆出口蒸汽母管2的調(diào)節(jié)閥3。所述隔板部件5包括多級前流道隔板和多級后流道隔板。各前流道隔板和各后流道隔板之間可設(shè)置有動葉，動葉可由蒸汽驅(qū)動。所述前流道隔板與后流道隔板上均包括座體和多個環(huán)形排列且固定設(shè)置于所述座體上的葉片11。從調(diào)節(jié)閥3進入高壓缸的蒸汽，其分流至前流道隔板和后流道隔板并流經(jīng)各葉片11，并推動動葉。
[0036]如圖2?圖5所示，所述前流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體I 一側(cè)，所述后流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體I的另一側(cè)，其中兩個相鄰的所述后流道隔板之間設(shè)置有用于連接抽氣管的抽氣口，用于提供給水加熱器所需的抽汽；抽氣口連接于抽氣管。
[0037]如圖2?圖5所示，所述至少一級前流道隔板與至少一級后流道隔板，其上的葉片的靜葉出汽角a為sirTV/t+S ;其中，靜葉出汽角a為噴嘴中心線與動葉運動方向的夾角，t為相鄰葉片11的根部之間的距離，O為相鄰葉片11根部距離另一葉片11的最短距離，8為汽流偏轉(zhuǎn)角，蒸汽流在噴嘴的斜切部分發(fā)生膨脹，汽流方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不再以靜葉出汽角流出，發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角度就叫汽流偏轉(zhuǎn)角。汽輪機設(shè)計時需通過計算和試驗經(jīng)驗確定汽流偏轉(zhuǎn)角S。通過將靜葉出汽角設(shè)置為sin—V/t+S，使隔板的通流面積保持合適，不會偏大或偏小，在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，調(diào)節(jié)閥3便可以適當?shù)亻_大，調(diào)節(jié)閥3處的節(jié)流損失減小，發(fā)電機的出力得到提升。另外，隔板通流面積適當，可使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力值保持合適，抽汽量可達到設(shè)計值，可使反應堆給水溫度增高至合適值。而且，可使高壓缸級前壓力可正常從后往前建立到設(shè)計值。
[0038]具體地，如圖2~圖5所示，所述前流道隔板包括自靠近所述汽缸本體I向遠離所述汽缸本體I方向依次間隔設(shè)置的前流道第一級隔板、前流道第二級隔板、前流道第三級隔板、前流道第四級隔板和前流道第五級隔板；所述后流道隔板包括自靠近所述汽缸本體I向遠離所述汽缸本體I方向依次間隔設(shè)置的后流道第一級隔板、后流道第二級隔板、后流道第三級隔板、后流道第四級隔板和前流道第五級隔板。一部分蒸汽可逐級流經(jīng)前流道第一級隔板、前流道第二級隔板、前流道第三級隔板、前流道第四級隔板和前流道第五級隔板，另一部分蒸汽可逐級流經(jīng)后流道第一級隔板、后流道第二級隔板、后流道第三級隔板、后流道第四級隔板和前流道第五級隔板。
[0039]具體地，如圖2~圖5所示，最靠近于所述汽缸本體I的前流道隔板上的葉片11(即前流道第一級隔板上的葉片11)與最靠近于所述汽缸本體I的后流道隔板上的葉片11 (即后流道第一級隔板上的葉片11)，其靜葉出汽角a均為sirTV/t+S。這樣，在現(xiàn)有核電站汽輪機的改造中，在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，且在花費成本最低的情況下，可使汽輪機隔板部件5的壓力損失得到較好的改善，汽輪機的性能得到提升。當然，可以理解地，也可選擇更換其它位置的前流道隔板和后流道隔板，例如，將第二級或/和第三級的前流道隔板和后流道隔板更換為葉片的靜葉出汽角a為sir^o/t+S的隔板。當然，將所有的前流道隔板和后流道隔板均更換成葉片的靜葉出汽角ct為sirTio/t+S的隔板，其效果最好，調(diào)節(jié)閥3處的節(jié)流損失將進一步減小，發(fā)電機的出力得到進一步提升，但花費成本十分巨大，更換所需的工期也較長。對于全新設(shè)計和制造的核電站和汽輪機，可將各級前流道隔板和后流道隔板均更換成葉片的靜葉出汽角a為sin-V/t+S的隔板，在保證核電站各相關(guān)機組在安全可靠地前提下，發(fā)電機的出力得到較大的提升。
[0040]具體地，如圖2~圖5所示，靠近于抽氣口且位于下游的一個后流道隔板，其靜葉出汽角a為sin—V/t+S，該級后流道隔板的通流面積可達到較優(yōu)值，使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力正常，抽汽量可達設(shè)計值，從而使反應堆給水溫度達到設(shè)定值。
[0041]具體地，如圖2~圖5所示，本實施例中，所述前流道第一級隔板上的葉片11和后流道第一級隔板的葉片11，其靜葉出汽角a均為SirT10AS。本實施例中，所述抽氣口開設(shè)于所述后流道第二級隔板與后流道第三級隔板之間。所述后流道第三級隔板上的葉片11，其靜葉出汽角a為sirTV/t+S，使后流道第三級隔板上的葉片11之間的通流面積較后流道第二、四、五級隔板上葉片11的通流面積小，氣流阻力在后流道第三級隔板處適當增大，故后流道第三級隔板與后流道第二級隔板之間的壓力將適當上升，以使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力值保持合適，抽汽量可達到設(shè)計值，進而可使反應堆給水溫度增高至合適值。當然。不同的核電站汽輪機，其抽氣口開設(shè)的位置可不同，只需要在后流道隔板中靠近于抽氣口且位于下游的一級后流道隔板上適當減小通流面積，即可使抽氣口處的抽氣壓力升高至合適值。
[0042]具體地，如圖2~圖5所示，所述葉片11固定設(shè)置于所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間；所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)與所述隔板套、導流環(huán)4相接，所述內(nèi)環(huán)與所述導流環(huán)4之間平滑過渡，以避免高壓缸內(nèi)蒸汽氣流紊亂，利于降低氣流阻力，從而可提高發(fā)電機的出力。具體應用中，由于加工、裝配等原因，外環(huán)的內(nèi)側(cè)可能低于導流環(huán)4，此時可通過將導流環(huán)4磨平至與外環(huán)相接處平齊并圓滑過渡，或者，也可在外環(huán)上進行堆焊，以使外環(huán)內(nèi)側(cè)的高度升至與導流環(huán)4平齊。若外環(huán)高于導流環(huán)4，此時可通過將導流環(huán)4堆焊至與外環(huán)相接處平齊并圓滑過渡，或者，也對外環(huán)上進行磨銷，以使外環(huán)的高度升至與導流環(huán)4平齊。本實施例中，選擇對導流環(huán)4進行加工，使其與外環(huán)平滑過渡，其加工相對方便，利于縮短工期。
[0043]優(yōu)選地，如圖3所示，葉片11的截面形狀呈彎扭狀，其正面(與高壓蒸汽直接接觸的一面)呈凸出狀的曲面狀，反面呈凹陷狀的曲面狀。
[0044]本實施例中，在加工導流環(huán)4的過程中，先對導流環(huán)4進行測量、分析，確定加工量和加工輪廓。具體應用中，可采用手工打磨的方式磨削導流環(huán)4。具體地，先于導流環(huán)4的外周壁處打一圈標示孔，以便于識別加工量，磨削時直接磨削至標示孔處即可，無需反復測量，利于提高加工效率。具體加工，可先采用粗磨的方式，先將導流環(huán)4加工至目標尺寸，且留有一定的加工余量，再通過精磨的方式，將導流環(huán)4精確地加工至標示孔處，使導流環(huán)4加工至精確的目標尺寸，其加工精度高，導流環(huán)4表面應力小，可保證導流環(huán)4的可靠性和使用壽命，且加工效率高，加工周期短。
[0045]具體地，所述前流道隔板、后流道隔板與導流環(huán)4之間密封相接。前流道隔板、后流道隔板與導流環(huán)4之間的間隙為零。避免蒸汽從前流道隔板、后流道隔板與導流環(huán)4之間的間隙流過，避免了壓力損失，進一步提高了發(fā)電機的出力。
[0046]具體地，如圖2?圖5所示，所述導流環(huán)4上固定設(shè)置有卡槽41，分別與所述隔板部件5配合形成密封面；所述卡槽41的寬度與所述隔板部件5配合部分的寬度相匹配，使蒸汽不能從隔板組件與導流環(huán)4的間隙之間流過，避免壓力損失，利于提高發(fā)電機的出力。根據(jù)測算，以上處理密封面間隙及導流環(huán)4臺階的措施可使汽輪機出力提高2麗(兆瓦)以上。
[0047]優(yōu)選地，所述前流道隔板和后流道隔板均呈環(huán)狀，其均為對合設(shè)置的分體式結(jié)構(gòu)，以便于分開加工和裝配。所述前流道隔板和后流道隔板均包括72個葉片11，相鄰葉片11之間的通流面積可為0.1平方米。
[0048]優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)閥3的進汽壓力為59Bar至62Bar。
[0049]具體應用中，針對核電汽輪機的改造，在完成了隔板的清洗及尺寸測量、新隔板與導流環(huán)4適配、新隔板更換及調(diào)整。新隔板安裝完成后，與導流環(huán)4和隔板套之間的4個密封面間隙均為零；出汽邊與轉(zhuǎn)子動葉配合良好，實現(xiàn)了新隔板與導流環(huán)4之間的平滑過渡。
[0050]新隔板與原隔板不相同的地方為隔板的靜葉安裝角度不一樣，如圖4所示，實線為原隔板葉片的角度，虛線為新隔板葉片的角度，新隔板的安裝角度是在原隔板的基礎(chǔ)上減小。改造后高壓缸進汽壓力約59.6bar.a (100%FP)，后流道第三級隔板的前壓力約25.8bar.a，仍小于設(shè)計值，對設(shè)備安全沒有影響。
[0051]據(jù)測量，采用目前的核電站汽輪機的高壓缸時，機組最大連續(xù)出力工況下，其中一高壓缸級前蒸汽壓力為56.78Bar.a,另一高壓缸級前蒸汽壓力為55.96Bar.a,均低于61.2Bar.a的設(shè)計值，因為高壓缸進汽壓力偏低，必然導致閥門節(jié)流損失偏大，導致發(fā)電機出力偏低。通過本發(fā)明所提供的核電站汽輪機的高壓缸，其將高壓缸中部分隔板或全部隔板的葉片11靜葉出汽角設(shè)計為sin—V/t+ 6，適當增大了隔板的通流面積，將隔板通流面積與蒸汽流量匹配為最佳，提高了發(fā)電效率。據(jù)測算，改造后的核電站汽輪機其前后流道第一級前壓力與原來相比提高了 3.67bar，給水溫度提高2.58°C，功率提升10.012MW。[0052] 本發(fā)明實施例還提供了一種用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片11靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片11靜葉出汽角設(shè)計為SirT10A+S，靜葉出汽角a為噴嘴中心線與動葉運動方向的夾角，t為相鄰葉片11的根部之間的距離，O為相鄰葉片11根部距離另一葉片11的最短距離，S為汽流偏轉(zhuǎn)角，蒸汽流在噴嘴的斜切部分發(fā)生膨脹，汽流方向會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不再以靜葉出汽角流出，發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角度就叫汽流偏轉(zhuǎn)角。汽輪機設(shè)計時需通過計算和試驗經(jīng)驗確定汽流偏轉(zhuǎn)角S。通過將靜葉出汽角設(shè)置為sin—V/t+ 6，使隔板的通流面積保持合適，不會偏大或偏小，在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，調(diào)節(jié)閥3便可以適當?shù)亻_大，調(diào)節(jié)閥3處的節(jié)流損失減小，發(fā)電機的出力得到提升。另外，隔板通流面積適當，可使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力值保持合適，抽汽量可達到設(shè)計值，可使反應堆給水溫度增高至合適值。而且，可使高壓缸級前壓力可正常從后往前建立到設(shè)計值。
[0053]本發(fā)明實施例提供的用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，其不僅可應用于對核電站汽輪機的高壓缸進行全新設(shè)計，還適用于對現(xiàn)有的核電站汽輪機的高壓缸進行改造。對現(xiàn)有的核電站汽輪機的高壓缸進行改造時，優(yōu)選地，將靠近于所述汽缸本體I的前流道隔板上的葉片11、靠近于所述汽缸本體I的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角a設(shè)置為sin—V/t+ 6 ;在防止蒸汽流量過大、核反應堆超過額定功率的前提下，且在花費成本最低的情況下，可使汽輪機隔板部件5的壓力損失得到較好的改善，汽輪機的性能得到提升，發(fā)電機的出力得到提升。
[0054]具體地，將與抽氣口相鄰且位于下游的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角a設(shè)置為SirT10/+ 6，使抽氣口位于下游第一級的后流道隔板處的氣流阻力適當增大，故此處的壓力將適當上升，以使汽輪機至高壓加熱器的抽汽壓力值保持合適，抽汽量可達到設(shè)計值，進而可使反應堆給水溫度增高至合適值。當然。不同的核電站汽輪機，其抽氣口開設(shè)的位置可不同，只需要在后流道隔板中靠近于抽氣口且位于下游的一級后流道隔板上適當減小通流面積，即可使抽氣口處的抽氣壓力升高至合適值。
[0055]具體地，可于核電站汽輪機控制系統(tǒng)中預設(shè)汽輪機與反應堆負荷的曲線，以避免反應堆調(diào)試時跳堆及退狀態(tài)的風險。
[0056]具體地，將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)4之間設(shè)置為平滑過渡；在隔板與導流環(huán)4制備過程中，不可避免地存在一些變形和誤差，若隔板與導流環(huán)4之間存在臺階，高壓蒸汽在臺階的影響下產(chǎn)生紊流，會導致壓力損失。通過將后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)4之間設(shè)置為平滑過渡，可消除紊流，避免壓力損失，可提高發(fā)電機的發(fā)電效率聞。
[0057]具體地，將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)4之間的間隙設(shè)置為零，以避免高壓蒸汽從后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)4之間的間隙流過，從另一方面避免了壓力損失，提高了發(fā)電機的發(fā)電效率。根據(jù)測算，將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)4之間設(shè)置為平滑過渡后并使兩者之間密封連接后，與隔板與導流環(huán)4之間存在2_臺階相比且具有輕微間隙時相比，以上處理密封面間隙及導流環(huán)4臺階的措施可使汽輪機出力提高2麗以上。
[0058]具體地，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片11靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片11靜葉出汽角設(shè)計為sir^o/t+S之后，還包括以下步驟，對所述核電站汽輪機進行熱力性能試驗分析；對所述核電站汽輪機進行汽缸本體I參數(shù)分析，對連接于所述核電站汽輪機的系統(tǒng)部件進行系統(tǒng)參數(shù)分析等以進一步保證改造的可靠性，進一步確保葉片的靜葉出汽角a改為SirT10/+S后，整個系統(tǒng)可在安全可靠的前提下穩(wěn)定運行。
[0059]具體地，熱力性能試驗分析如圖6所示，原有技術(shù)中試驗發(fā)電機功率987.175麗，試驗工況下最終給水溫度222.319°C，修正到設(shè)計保證值條件下的發(fā)電機輸出功率為:991.629麗，試驗期間機組不明泄漏率為0.062%，低于汽輪機性能試驗標準0.1%，滿足試驗要求，試驗結(jié)果有效。
[0060]通過本發(fā)明所實施例所提供的核電站汽輪機的高壓缸，改造后試驗發(fā)電機功率997.660MW，試驗工況下最終給水溫度224.773°C，修正到設(shè)計保證值條件下的發(fā)電機輸出功率為:1001.641MW，試驗期間機組不明泄漏率為0.063%，低于汽輪機性能試驗標準0.1%，滿足試驗要求，試驗結(jié)果有效。與原有技術(shù)的對比實驗結(jié)果表明兩次試驗的比較結(jié)果表明:改造后的性能指標均達到較佳的效果；其中，改造后功率提升10.012MW;最終給水溫度提升 2.580C ;一級前壓力由 56.06bar.a 提升至Ij 59.73bar.a。
[0061]具體地，汽缸本體I參數(shù)分析包括推力軸承溫度及推力磨損值分析，分析結(jié)果如圖7所示。從上述數(shù)據(jù)看，推力軸承溫度較低，推力磨損為負值，機組是安全可靠的。從前后側(cè)推力軸承的溫度及推力磨損在改造前后的變化來看，推力變得更小了，且滿功率時推力的方向也可能發(fā)生了變化，改造前向后，改造后向前。正是由于推力變小(改造前就很小)，因此在機組狀態(tài)變化時(功率變化、系統(tǒng)變化等)，推力軸承的溫度及磨損可能會出現(xiàn)小的階躍現(xiàn)象，但對機組的安全穩(wěn)定運行沒有影響。
[0062]具體地，汽缸本體I參數(shù)分析還包括高壓缸脹差分析，分析結(jié)果如圖8所示，由以上表格可以看出本申請改進后高壓缸差脹在各個功率平臺均正常。其中微小的變化是由于啟機升負荷過程中負荷變化情況、軸向推力變化(包括工況變化和隔板改造)、大修中儀表脹差校驗定位誤差、儀表測量誤差等多種因素造成，這種變化屬于正常范圍內(nèi)的微小變化。
[0063]具體地，系統(tǒng)參數(shù)分析包括GRE參數(shù)分析，分析結(jié)果如圖9所示，從表中數(shù)據(jù)可以看出，改進前后，GRE開度參考值由88.4%增加到92.5%，波動稍微增大(約0.5%波動)；GRE高缸調(diào)閥開度增加約10%。改造后發(fā)電機、變壓器等實際運行電氣參數(shù)都未超允許限值。改造的效果如下:汽輪機一級壓力提高到59.6bar.a、給水溫度提升到225度、調(diào)節(jié)閥3開度增大到48% ;機組每小時增加發(fā)電量I萬千瓦以上，在保證安全的前提下，經(jīng)濟效益得到很大的提升
[0064]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種核電站汽輪機的高壓缸，包括汽缸本體，隔板套，隔板部件和導流環(huán)，所述隔板部件夾設(shè)于所述導流環(huán)之間，所述汽缸本體上設(shè)置有連接于反應堆出口蒸汽母管的調(diào)節(jié)閥，所述隔板部件包括多級前流道隔板和多級后流道隔板，所述前流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體一側(cè)，所述后流道隔板固定設(shè)置于所述汽缸本體的另一側(cè)，所述前流道隔板與后流道隔板上均包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)和多個環(huán)形排列且固定設(shè)置于所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)上的葉片，其中兩個相鄰的所述后流道隔板之間設(shè)置有用于連接抽氣管的抽氣口 ；其特征在于，所述至少一級前流道隔板與至少一級后流道隔板，其上的葉片的靜葉出汽角a為sir^o/t+S ;其中，t為相鄰葉片的根部之間的距離，0為相鄰葉片根部距離另一葉片的最短距離，6為汽流偏轉(zhuǎn)角。
2.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，最靠近于所述汽缸本體的前流道隔板上的葉片與最靠近于所述汽缸本體的后流道隔板上的葉片，其靜葉出汽角a均為 sin 1O/1+ 5。
3.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，靠近于所述抽氣口且位于下游的一個后流道隔板，其靜葉出汽角a為sirTio/t+S。
4.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述前流道隔板包括自靠近所述汽缸本體向遠離所述汽缸本體方向依次間隔設(shè)置的前流道第一級隔板、前流道第二級隔板、前流道第三級隔板、前流道第四級隔板和前流道第五級隔板；所述后流道隔板包括自靠近所述汽缸本體向遠離所述汽缸本體方向依次間隔設(shè)置的后流道第一級隔板、后流道第二級隔板、后流道第三級隔板、后流道第四級隔板和前流道第五級隔板。
5.如權(quán)利要求4所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述前流道第一級隔板上的葉片和后流道第一級隔板的葉片，其靜葉出汽角a均為sirTV/t+S。
6.如權(quán)利要求4所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述抽氣口開設(shè)于所述后流道第二級隔板與后流道第三級隔板之間。
7.如權(quán)利要求6所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述后流道第三級隔板上的葉片，其靜葉出汽角a為sir^o/t+S。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述葉片固定設(shè)置于所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間；所述內(nèi)環(huán)、外環(huán)與所述隔板套、導流環(huán)相接，所述內(nèi)環(huán)與所述導流環(huán)之間平滑過渡。
9.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述前流道隔板、后流道隔板與導流環(huán)、隔板套之間密封相接。
10.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述導流環(huán)上固定設(shè)置有卡槽，分別與所述隔板部件配合形成密封面；所述卡槽的寬度與所述隔板部件配合部分的寬度相匹配。
11.如權(quán)利要求1所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述前流道隔板和后流道隔板均呈環(huán)狀，所述前流道隔板和后流道隔板均包括72個葉片。
12.如權(quán)利要求11所述的核電站汽輪機的高壓缸，其特征在于，所述調(diào)節(jié)閥的進汽壓力為59Bar至62Bar，相鄰葉片之間的通流面積為0.1平方米。
13.一種用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，其特征在于，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片靜葉出汽角設(shè)計為SirT10A+ 6，其中，t為相鄰葉片之間根部的距離，0為相鄰葉片根部距離另一葉片的最短距離，6為汽流偏轉(zhuǎn)角。
14.如權(quán)利要求13所述的用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，其特征在于，將靠近于所述汽缸本體的前流道隔板上的葉片、靠近于所述汽缸本體的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角a設(shè)置為sir^o/t+S ;將與抽氣口相鄰且位于下游的后流道隔板上葉片的靜葉出汽角ct設(shè)置為sirTio/t+S。
15.如權(quán)利要求13所述的用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，其特征在于，將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)之間設(shè)置為平滑過渡；將所述后流道隔板、前流道隔板與導流環(huán)之間的間隙設(shè)置為O。
16.如權(quán)利要求13所述的用于核電站汽輪機的高壓缸的設(shè)計方法，其特征在于，將高壓缸中至少一級前流道隔板的葉片靜葉出汽角與至少一級后流道隔板的葉片靜葉出汽角設(shè)計為SirT10AS之后，還包括以下步驟，對所述核電站汽輪機進行熱力性能試驗分析；對所述核電站汽輪機進行汽缸本體參數(shù)分析，對連接于所述核電站汽輪機的系統(tǒng)部件進行系統(tǒng)參數(shù)分析。
【文檔編號】F01D25/24GK103590861SQ201210289601
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】楊武, 黃祥君, 熊穎峰 申請人:廣東核電合營有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司, 中國廣東核電集團有限公司