摘要：伴随着核电技术的快速发展，各核电厂结合以往核电站事故问题进行了技术总结与技术提升。其中，汽轮机安全性得到了重视与关注，成为核电站建设发展重要研究内容。同时，提高机组稳定性与核电机组核心技术标准也有助于增强综合实力。对此，本文就核电汽轮机超速影响因素问题展开分析。
关键词：核电；汽轮机超速；影响因素；研究分析
核电汽轮机安全性设计过程中，超速问题是其重要研究内容。因为存在的影响因素较多，如：阀门关闭时间、逆止阀配置、轴系统转动惯量、湿蒸汽等，汽轮机超速对系统自身影响较大、出现潜在飞射物而威胁工作人员人身安全。因此，怎样进行汽轮机超速水平控制、确保机组稳定性成为当务之急。
一、核电汽轮机超速保护特征分析
（一）超速保护
在汽轮机转速超出既定范围不断提高时，迅速关闭主调门与再热蒸汽阀门从而避免汽轮机超速调剂，保证汽轮机在瞬态运行时处于稳定状态。超速保护利用汽轮机转速提高、电功率失衡形成超速预测单元给予预保护。发电机功率是从发电机定子电流表征汽轮机机械功率则是从低压缸入口压力表征。
（二）机械超速保护
该种保护即是利用弹簧加压的偏心飞锤达到保护作用。在汽轮机转速达到110%转速后，受离心作用影响飞锤飞出，紧急遮断滑门开启，保安油母管卸压，隔膜阀打开，让母管卸压且蒸汽阀门停止运行。
（三）电气超速保护
电气超保护分为12个保护单元，划分为4组且各组三取二逻辑，对应4个阀门。在转速测量参数超出既定111%转速后，4个电磁法启动，母管与超速保护母管卸压后蒸汽阀门停止运行，完成对汽轮机超速保护。
二、核电汽轮机超速影响因素分析
（一）逆止阀安装
做好汽轮机超速控制，避免进水还应在给水加热器中安装逆止阀。一旦在汽轮机发生跳闸，逆止阀能够避免蒸汽倒置汽轮机。机组甩荷载出现超速后，若逆止阀无法发挥作用倒置蒸汽流入汽轮机做功，倒置转速增加。针对这一问题，业主会提出提供一路逆止阀失效后的超速信息。结合能量法推算，百万核电机组一路逆止阀失去作用后转速可以提高0.2%。如果机组对超速控制有严格要求，尤其是核电机组可以选取1+1逆止阀，在各路抽汽管道把待执行机构与不带执行机构的逆止阀以串联形式安装。事实证明，这种安装形式保证了逆止阀作用发挥。针对挤超速结果理想的机组，建议选择一路抽汽管道安装带执行机构的逆止阀。同时，应补充计算一路逆止阀失效后紧急状态的超速参数，提供借鉴。另一方面，逆止阀安装位置也是影响因素之一，距离汽缸抽气口约近逆止阀前管道腔室空间越小，蒸汽流入则少，有助于超速控制。不过，逆止阀实际安装还应结合具体状况制定。
（二）湿蒸汽因素
超速推算过程中应注意腔室中水分闪蒸能量，主要因为核电机组参数小、湿度高。汽轮机甩荷载后阀门关闭，腔室中压力降低使得聚集的水分闪蒸，蒸汽做功倒置汽轮机转速提高。湿蒸汽水分闪蒸对汽轮机超速影响为：甩荷载初期超速参数在不考虑水分闪蒸下为106%、考虑水分闪蒸为107%；紧急遮断最高超速参数在不考虑水分闪蒸时为116%、考虑水分闪蒸为116.2%。核电机组中的除湿结构包含持环与隔板去湿沟、疏水、除湿系统，能够避免腔室中水分堆积。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，叶片与汽缸金属外层等湿蒸汽区域也容易生成水膜，具有闪蒸能力。
笔者以某厂为例，该厂核电机组为空心静叶，通过末级隔板加热除湿方法去除叶片外层水分。具体方法为：第一，空气静叶去湿方法。选择的静叶为板材冲压成型且组焊生成空心结构，选择叶片某位置形成细槽，流道与叶片空心位置带有负压。这样一来，水分就会从叶片空心位置排出。实践证明，空心静叶去湿方法良好，基于顺畅流通下去湿。第二，末级隔板去湿。200MW等级配高温气冷堆核电汽轮机，在末级隔板精液中选择中空形式，等效为间壁式换热器。隔板内端选择一抽位置优质蒸汽，隔板外端是主流湿蒸汽，内部通道蒸汽参数与蒸发水量有着直接关系。
（三）转子转动惯量影响
转子转动惯量是影响汽轮超速的重要影响因素。若百万核电机组转动惯量每提高15%，超速参数就会减少1%。因此，增强转子转动惯量有助于超速参数控制。结合转动惯量公式分为，存在的影响因素包含跨距、叶片高速、转子质量、流通分布。不过，提高转子质量增加惯量也会提高成本投入、运行危险较大。因此，方案设计初期改善转子结构，综合比较提升转子转动惯量，减少机组超速水平。
（四）阀门延缓
汽轮机中，主汽阀调阀和主蒸汽；再热主阀与调节阀有助于有助于进汽与保护控制。机组甩荷载后，主汽阀切断核岛蒸汽，再热阀切断MSR的蒸汽从而避免机组超速。结合汽轮发电机机组超速推算能量，机组超速条件下阀门延缓关闭就会造成蒸汽流进汽轮机高低压缸，继而引起转子加速。阀门延缓关闭时间关系到阀门信号延缓时间、能量、阀门净关闭时间。因此，基于管道汽锤状态选择关闭时间较短的主汽阀、再热阀有助于超速结果提高。
（五）其他因素
除了以上几点影响因素外，机组功率、管道与汽缸空间及腔室蒸汽参数都对汽轮机超速有着直接影响。不过，核电机组产生的信息数据与核岛堆型、汽轮机整体方案有着密切连心，通常在初期设计时就会固化。
三、汽轮机超速控制方案
通过预防性检测调速汽门、油动机、抽汽止回阀解体检验，有助于汽轮机超速控制。汽门解体检查时集中于阀门阀杆弯曲度、光滑度、阀座受损状态，经过预防性维修有助于避免阀杆挖去、弹簧受损、阀座与阀体受损。油动机缸体检查时应注意有无磨损痕迹，便于及早发现卡涩问题。抽汽止回阀检查主要对气动执行机构附件、电磁法检测。汽轮机超速保护系统研发的有目的性预防检修包括：转速卡件功能认证、伺服检修、伺服阀滤网更换、LVDT检验等。
结语：
基于高温、高压条件下运行的汽轮机，其构件承载着较大离心应力，离心应力和转速的平方为正比。所以，伴随着转速的提高离心力也会随之增加。汽轮机转子通常根据额定转速的12%设计，若超出该范围就会引发危险。因此，做好超速影响因素分析，制定预防方案对企业、人员都有着重要作用。
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论文作者:王玮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/19
标签：汽轮机论文; 核电论文; 蒸汽论文; 机组论文; 转速论文; 转子论文; 惯量论文; 《基层建设》2018年第16期论文;