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第三节 饱和蒸汽对汽轮机设计的影响
一、饱和蒸汽参数低
饱和蒸汽参数为2.5～6.0MPa,当汽轮机的排汽压力相近时， 核动力汽轮机的可用焓降只是高参数、再热式常规电站汽轮 机可用焓降的一半左右。直接影响是： 核动力汽轮机的级数少而没有中压汽缸。 低压缸功率占全部功率的比例增大，约为50％一60％，因 此，低压汽轮机的经济性对整个汽轮机有重要影响。 汽轮机的排汽损失、分离再热器和进、排汽管道的压力损 失对核动力汽轮机的经济性影响增大。
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二、蒸汽容积流量大
核动力汽轮机在结构上有下列特点： 进汽管道和阀门的重量、尺寸大。 当功率增大到500～800MW时高压缸要做成双流路的。 高压缸叶片高，扭叶片数量增多，增加了设备的投资额。 由于叶片高度增大，增加了调节级设计的困难；低负荷时 叶片的弯曲应力增大，尽量避免采用喷嘴调节。 出口蒸汽容积流量大，不仅使末级叶片增高（加大汽轮机 径向尺寸），还要采用多排汽口结构，使汽轮机结构复杂， 重量、尺寸大。
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外置式汽水分离器
分缸
二、压水堆型核电站循环
常规电厂
核电汽轮机膨胀过程线：
再热
1－无任何措施
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2－采取内部除湿手段
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3 内部除湿
3－采用分离再热器 4－常规火电站汽轮机组
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热力过程线
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第二节 湿蒸汽在通流部分的流动
汽轮机通流部分内的凝结过程的复杂性主要是由于流动的 三元特性造成的，不存在一个明显的凝结面。湿蒸汽中所携带 的水滴一般分为两类： （1）饱和蒸汽在整个通流部分内不断生成和凝结长大的小水 滴，占整个湿度质量的90％，侵蚀作用小，但可能因碰撞而 聚集形成水膜； （2）喷嘴叶片表面上的水膜在高速汽流携带作用下，从出口 边上撕裂而成的水滴，占10％左右，侵蚀作用大，对叶片的 制动作用大；
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措施：喷嘴叶片表面水膜较厚的上部1/3长度内开去湿缝隙， 一般缝隙宽约为2.0～2.5mm左右。
静叶片两侧 的缝隙去湿 边缘去湿
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二、沟槽式去湿装置
原理：在隔板的外环加装 疏水环或在汽缸的内壁车 出疏水沟槽，使由喷嘴叶 片出口撕裂下来的大水滴 受到离心力作用发生径向 运动而被捕捉。
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冷凝器换热面增大，循环水量几乎增加一倍。
三、蒸汽的湿度大
一般可近似地认为级的平均湿度增大1％，级的内效率降低 1％，所以蒸汽湿度的增加降低了级的效率。 内部分离去湿法：在汽缸内壁、隔板外环采用的沟槽式分 离，喷嘴叶片的缝隙式抽吸分离，增大轴向间隙去湿，抽汽 去湿等。 外置式分离器或分离再热器
以上去湿方法确保末级的蒸汽湿度不超过12％，提高了级 的效率。
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四、增大单机功率
增大排汽口的通流能力，主要受最末级的排汽面积影响。 相同末级叶片高度时，提高排汽压力或增大排汽损失都能 明显增大单机功率，但将损失汽轮机的经济性。 采用半转速汽轮机，但在实际应用中受到汽轮机结构尺寸 和制造工艺上的限制，所以在低速汽轮机中叶片高度和平均 直径只增大50％左右。
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第五节 饱和汽轮机的外部去湿装置和再热器
一、概述
（1）高效率的外部去湿装置可使湿蒸汽干燥到y2=0.5％～1 ％，显著的降低了进入低压缸的蒸汽湿度； （2）利用新蒸汽对干燥后的蒸汽进行加热，使其稍有过热 度，可以提高机组的经济性并保证机组安全； （3）外置式汽水分离再热装置可提高装置效率2.0～2.5%， 6/11
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可采取的措施 ➢ 在分离再热器后，蒸汽进入低压缸前的蒸汽管道上加装速 关阀门，但这种大尺寸、要求关闭动作迅速的阀门，制造起 来难度较大。 ➢ 减少高、低压缸之间的管道尺寸，提高分缸压力，把分离 再热器设计在一个壳体内。 ➢ 减少汽缸内的凹坑，加强汽缸和管道内的疏水工作。
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七、 剂量防护
正常工况下二回路不会产生放射性物质，汽轮机放置在 常规岛内；
对二回路水要进行放射性监测； 对沸水堆工作的汽轮机要采用密封外壳，并提高法兰的
严密性，并且汽轮机外部密封的封汽要用专门的锅炉产 生的清洁蒸汽供应；
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第四节 饱和汽轮机的内部去湿装置
内部去湿装置：在汽轮机通流部分所采取的去湿措施。 分类：（1）喷嘴叶片上的缝隙式去湿装置
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六、对汽轮机甩负荷特性的影响
甩负荷特性：汽轮机突然甩掉负荷时，工作转速仍控制在超 速11％～12％范围内的能力。
汽缸内、蒸汽管道内及分离再热器内残存的大量汽体，流 向冷凝器时仍可发出功率，不能使汽轮机转子马上停下来。 汽缸内转子和静子的表面都存在水膜，凹坑及中间汽水分 离器内部存在有水份，闪蒸现象产生大量的汽体，使转子在 甩负荷后转速可能继续增加到15％～25％。
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五、核电汽轮机的可靠性
在设计时要有较大的安全系数，使受力部件工作更可靠。 采用质地更好的结构材料，不仅许用应力大，有更高的抗 蠕变性能。 设计效率高、受力条件更好的喷嘴叶栅和工作叶栅。 采用高效的内除湿措施和外置式分离器，有效的减少级的 蒸汽湿度。 对工作叶片进汽边背弧的顶部、缝隙、弯头等易受水滴冲 刷侵蚀部位、采用有效的防护措施。
（2）汽缸和隔板外环上的沟槽式去湿装置
一、缝隙式去湿装置
对象：数量不多但尺寸较大的水滴，对工作叶片的侵蚀起 决定性作用。
方法：把喷嘴叶片上的水膜在离开出口边前抽走。
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1、2区：水膜在叶片出口边脱离形成大直径的水滴，速度低， 是对主汽流干扰、对工作叶片侵蚀的主要原因。 3区：水膜在喷管内脱离。 4区：水滴喷溅区
第一节 核电汽轮机的应用
一、概述
饱和蒸汽的产生：
（1）压水堆和沸水堆核电站
（2）利用余热发电的余热锅炉 （3）利用地热发电的闪发装置
参数不高
压水堆的基本热线图
一回路工作压力一般达到13.72～15.68MPa；
一回路饱和温度为335℃～346℃；
反应堆出口温度为300℃～315℃。
二回路侧饱和蒸汽压力4.9～6.86MPa；