核電汽輪機(jī)與火電汽輪機(jī)比較分析

1、收稿日期:2006210209作者簡(jiǎn)介:楊曉輝(19722,男,工程師?，F(xiàn)從事核電汽輪機(jī)設(shè)計(jì)工作。核電汽輪機(jī)與火電汽輪機(jī)比較分析楊曉輝,單世超(哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司,哈爾濱150046摘要:通過(guò)與火電汽輪機(jī)在熱力設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)特性、材料選用和運(yùn)行等方面的比較分析,闡述了核電汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及與火電汽輪機(jī)的差別。關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);比較;差別分類號(hào):TK269文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):100125884(20060620404203Comparison of Nuclear Turbine to Fossil TurbineY ANG Xiao 2hui,SHAN Shi 2chao(Harbi

2、n Turbine Co mpany L i m ited,Harbin 150046,China Abstract:Based on comparis on with fossil turbine on ther mal design,constructi on feature,material and operati on etc .,we can find the maj or design feature of the nuclear turbine and the difference bet w een nuclear turbine and f ossil turbine .Ke

3、y words:turb i n e;co m par ison;d i fference0前言在核電站中由于與核電汽輪機(jī)配套的反應(yīng)堆濕蒸汽參數(shù)低,以及單回路的工質(zhì)具有放射性等特點(diǎn),所以把核電汽輪機(jī)從現(xiàn)有汽輪機(jī)系列中分出來(lái)。1核電汽輪機(jī)與常規(guī)火電汽輪機(jī)的差異核電汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理基本上與火電汽輪機(jī)相同,在系統(tǒng)組成與設(shè)計(jì)上也大致相似,但在設(shè)備的設(shè)計(jì)方面卻存在著許多差異。核電汽輪機(jī)在熱力參數(shù)、結(jié)構(gòu)特性、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與材料選用、運(yùn)行維護(hù)方面具有一定的獨(dú)特性,主要體現(xiàn)在:1.1核電汽輪機(jī)熱力設(shè)計(jì)參數(shù)的獨(dú)特性1.1.1基本熱力參數(shù)的差別壓水堆核電機(jī)組與火電機(jī)組相比初參數(shù)低得多且濕度大,主蒸汽為略帶濕度的飽和

4、蒸汽(壓力一般在5MPa 7MPa,濕度為0.25%0.5%,核電機(jī)組總焓降約為同功率火電機(jī)組的2/3,有效焓降僅為常規(guī)火電汽輪機(jī)的50%左右,其汽耗顯著增加,相應(yīng)疏水量隨之增大。同等容量核電汽輪機(jī)的進(jìn)汽量是火電機(jī)組的2倍,而容積流量則為4倍6倍。蒸汽的容積流量增大,這就要求核電機(jī)組的通流面積要大于火電機(jī)組。表1列舉了哈汽公司為秦山二期核電站設(shè)計(jì)的核電650MW 汽輪機(jī)和為沁北電廠生產(chǎn)的超臨界600MW 火電汽輪機(jī)的熱力參數(shù)對(duì)照表。表1核電與火電基本熱力參數(shù)對(duì)比表(額定工況電站名稱額定出力MW 主蒸汽壓力MPa 溫度流量t/h 高壓缸排汽壓力/溫度MPa /熱再熱后壓力/溫度MPa /低壓進(jìn)汽

5、壓力/溫度MPa /低壓排汽流量t/h 秦山二期650 6.412803866 1.062/182.50.999/2650.979/264.82045沁北60024.256616644.13/3083.839/5661.043/369978.51.1.2蒸汽熱力過(guò)程的差別在常規(guī)火電機(jī)組中蒸汽大部分處于過(guò)熱蒸汽狀態(tài),只有在低壓缸末幾級(jí)處于濕蒸汽狀態(tài)下。核電汽輪機(jī)只有低壓缸前幾級(jí)處于過(guò)熱狀態(tài),其余部分都處于飽和線之下的濕蒸汽狀態(tài)。圖1表示了蒸汽在汽輪機(jī)中的膨脹過(guò)程。圖中線段abcdef 表示進(jìn)汽壓力24.2M Pa 的常規(guī)超臨界中間再熱機(jī)組的熱力過(guò)程線,飽和線上方為過(guò)熱蒸汽區(qū),下方為濕蒸汽區(qū),圖中

6、僅有低壓缸中(ef 段末幾級(jí)葉片處于飽和線以下的濕蒸汽區(qū)工作,其余均在過(guò)熱區(qū)。線段ABCD E 表示進(jìn)汽壓力6.41M Pa 的飽和蒸汽的膨脹過(guò)程曲線,AB 表示蒸汽在高壓缸中的膨脹,在高壓缸作功后排入汽水分離再熱器進(jìn)行去濕再熱后達(dá)到過(guò)熱點(diǎn)C,然后進(jìn)入低壓缸膨脹線段CE,圖中僅有低壓缸中(CD 段前幾級(jí)處于過(guò)熱蒸汽狀態(tài),大部分處于飽和線以下的濕蒸汽區(qū)工作。從核電與火電熱力過(guò)程線中,可以明顯的看出兩者間熱力參數(shù)的差別。蒸汽膨脹過(guò)程表明核電汽輪機(jī)基本是在濕蒸汽狀態(tài)下工作,缸的效率要低點(diǎn),熱耗也要比火電機(jī)組大些,見(jiàn)表2。第48卷第6期汽輪機(jī)技術(shù)Vol .48No .62006年12月T URB I

7、N E TECHNOLOGYDec .2006表2核電與火電濕度、效率參數(shù)對(duì)照表電站名稱額定出力MW主蒸汽濕度%高壓缸排汽濕度%低壓缸進(jìn)汽濕度%低壓缸排汽濕度%高壓缸效率%低壓缸效率%機(jī)組熱耗kJ/(k Wh秦山二期6500.512.7011.9978.2380.19970沁北6000001087.591.487 522圖11.1.3調(diào)節(jié)方式的差別大容量的火電汽輪機(jī)普遍采用噴嘴調(diào)節(jié)配汽方式。這種配汽方式只有在最后開啟的那組調(diào)節(jié)閥的汽流受到節(jié)流的影響,因此,節(jié)流導(dǎo)致的能量損失不會(huì)很大,所以,對(duì)于變工況運(yùn)行比較頻繁的火電機(jī)組是最佳的配汽方式。核電機(jī)組蒸汽參數(shù)低、流量大,采用噴嘴調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉片的

8、應(yīng)力很高。同時(shí),對(duì)于濕蒸汽在噴嘴出口會(huì)發(fā)生“凝結(jié)激波”,使葉片出汽處產(chǎn)生裂紋,影響機(jī)組安全運(yùn)行。另外,由于節(jié)流配汽方式在閥門全開或稍有節(jié)流的額定負(fù)荷下要比噴嘴配汽效率高,所以對(duì)于帶基本負(fù)荷的核電汽輪機(jī)普遍采用節(jié)流調(diào)節(jié)。1.2核電汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)構(gòu)成的獨(dú)特性核電站熱力循環(huán)中增加了蒸汽的汽水分離再熱循環(huán),這是核電站中常規(guī)島部分與常規(guī)火電的最大不同之處。核電汽輪機(jī)主蒸汽是飽和蒸汽,汽輪機(jī)通流部分濕度大,蒸汽對(duì)葉片的腐蝕很大,高壓缸的排汽濕度較大,如直接排入低壓缸將導(dǎo)致汽輪機(jī)零部件因水蝕而損壞。如果不采取措施低壓缸的排汽濕度將會(huì)達(dá)到20%多,對(duì)末級(jí)葉片的沖刷腐蝕相當(dāng)大,嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行和效率,所以

9、,為了降低進(jìn)入低壓缸蒸汽的濕度、提高蒸汽的溫度,使其具有一定的過(guò)熱度、提高循環(huán)熱效率、改善低壓缸的工作條件,防止和減少濕蒸汽對(duì)汽輪機(jī)低壓缸零部件的腐蝕,在汽輪機(jī)高壓缸和低壓缸(或中壓缸之間設(shè)有汽水分離再熱器。汽水分離再熱循環(huán)具有兩個(gè)作用:首先起到汽水分離的作用,經(jīng)過(guò)汽水分離器可以除去高壓缸排出蒸汽中98%的水份;其次為了提高蒸汽的循環(huán)經(jīng)濟(jì)性,避免多級(jí)去濕,需要對(duì)蒸汽進(jìn)行中間再熱。在核電站中,經(jīng)過(guò)汽水分離后接近于干蒸汽的蒸汽首先進(jìn)入一級(jí)再熱器進(jìn)行加熱。一級(jí)加熱器一般由高壓缸抽汽作為加熱汽源進(jìn)行加熱,加熱后的蒸汽進(jìn)入由新蒸汽作為加熱汽源的二級(jí)再熱器進(jìn)行加熱。經(jīng)過(guò)汽水分離和兩級(jí)再熱后的蒸汽變成具有一

10、定過(guò)熱度的干蒸汽排入低壓缸,此時(shí)低壓缸進(jìn)汽蒸汽參數(shù)與常規(guī)火電機(jī)組相當(dāng),大大提高了低壓缸的效率,改善了低壓通流部分的工作條件,防止或減少濕蒸汽對(duì)低壓缸部件的腐蝕和侵蝕。核電機(jī)組設(shè)計(jì)汽水分離系統(tǒng)作為中間再熱提升低壓缸進(jìn)汽的溫度,既提高機(jī)組效率又保障設(shè)備安全,與火電機(jī)組設(shè)置中間再熱器結(jié)構(gòu)不同,功能相當(dāng)。1.3核電汽輪機(jī)通流設(shè)計(jì)的獨(dú)特性目前各大公司廣泛應(yīng)用可控渦流設(shè)計(jì)和全三元流設(shè)計(jì)等方法進(jìn)行通流部分和動(dòng)、靜葉片的設(shè)計(jì),尤其是低壓缸的通流部分和末級(jí)長(zhǎng)葉片的設(shè)計(jì)。在氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面核電和火電機(jī)組設(shè)計(jì)理念幾乎完全相同,但是在強(qiáng)度設(shè)計(jì)、兩相流設(shè)計(jì)和通流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還是有些不同。1.3.1動(dòng)葉片強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面由于核電汽

11、輪機(jī)葉片在安全性方面有更嚴(yán)格的要求,在設(shè)計(jì)中采用了更好的材料和更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),為了保證葉片安全可靠運(yùn)行,動(dòng)葉片和轉(zhuǎn)子輪緣靜應(yīng)力必須限制在較低水平。對(duì)于工作溫度較低的動(dòng)葉片,許用應(yīng)力是依據(jù)屈服應(yīng)力數(shù)據(jù)建立起來(lái)的。由于核電汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的濕度比火電汽輪機(jī)大,這種環(huán)境更易造成應(yīng)力腐蝕裂紋,故動(dòng)葉的葉根及葉根槽的許用應(yīng)力要比常規(guī)火電機(jī)組低,其許用值根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)不調(diào)頻葉片,要計(jì)算葉輪槽倒角半徑處的峰值應(yīng)力,這些區(qū)域易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋,同時(shí),在這些區(qū)域的峰值應(yīng)力也包括了應(yīng)力集中的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在低壓過(guò)渡區(qū)不調(diào)頻葉片的許用安全系數(shù)大約是火電機(jī)組的2倍3倍。對(duì)于調(diào)頻葉片,其大部分安全系數(shù)核電與火電一樣

12、,這是因?yàn)閷?duì)于應(yīng)力腐蝕敏感的區(qū)域發(fā)生在上游不調(diào)頻葉片區(qū)。1.3.2兩相流的影響在汽輪機(jī)低壓缸中,有些級(jí)在飽和線以下的濕蒸汽區(qū)工作。蒸汽從過(guò)熱膨脹進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)要釋放能量,會(huì)出現(xiàn)劇烈的過(guò)冷現(xiàn)象,蒸汽中出現(xiàn)第一次成核和第二次成核,并在凝結(jié)核表面產(chǎn)生劇烈的凝結(jié)。兩相流對(duì)核電機(jī)組低壓缸的影響要比常規(guī)火電大得多。所以在動(dòng)葉片設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)考慮兩相流的影響。1.3.3核電汽輪機(jī)濕度大,為了減少濕蒸汽對(duì)葉片的影響必須采取必要的去濕結(jié)構(gòu)通常采用的結(jié)構(gòu)有:在末三級(jí)動(dòng)葉頂部采用蜂窩汽封減少自由葉片頂部漏汽損失,可以收集葉片流道內(nèi)的水汽,增強(qiáng)去濕能力,減少濕氣損失;末三級(jí)動(dòng)葉進(jìn)汽邊焊有司太立合金片,能有效地防止動(dòng)葉片水

13、蝕,提高機(jī)組效率和安全性;適當(dāng)加大末幾級(jí)的動(dòng)、靜葉片間的軸向距離,這樣可以保證水滴的充分霧化,減少水滴對(duì)葉片的沖擊腐蝕;采用空心靜葉或帶縫的靜葉片等措施。1.4核電汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性1.4.1汽缸設(shè)計(jì)的特點(diǎn)由于蒸汽初參數(shù)低和容積流量大,與常規(guī)火電機(jī)組相比,相同容量的核電汽輪機(jī)需要較大的通流能力和排汽面積。核電汽輪機(jī)設(shè)計(jì)多采用1個(gè)高壓缸(或高中壓合缸加23個(gè)低壓缸的結(jié)構(gòu)且汽缸的尺寸和重量較常規(guī)火電要大些,尤其對(duì)于半轉(zhuǎn)速核電汽輪機(jī)汽缸的尺寸和重量更大。核504第6期楊曉輝等:核電汽輪機(jī)與火電汽輪機(jī)比較分析電汽輪機(jī)高壓缸一般都是雙流程結(jié)構(gòu)形式且在材料選擇上必須用抗腐蝕的材料,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也要充分考慮

14、高壓缸的濕氣損失及高壓缸出口蒸汽的濕度,防止出現(xiàn)拉絲及水刷侵蝕,對(duì)高壓缸必須采取特殊的除濕防腐措施。一般具體采用的除濕措施有:增大級(jí)間疏水孔的尺寸或數(shù)量以加大級(jí)間疏水;增加抽汽口或疏水口等。特殊的防水蝕措施有:在高壓內(nèi)、外缸安裝隔板套及端部?jī)?nèi)汽封的凸肩支承面處堆焊不銹鋼(E410N i M o層,對(duì)于中分面連接螺栓在中分面處加不銹鋼保護(hù)套?；诤穗娖啓C(jī)低壓轉(zhuǎn)子重量大的特點(diǎn)在低壓缸設(shè)計(jì)上要充分考慮到軸承座的剛性因素。對(duì)于軸承箱支撐在低壓缸上的結(jié)構(gòu),低壓缸必須有足夠的剛性來(lái)保證軸承座的剛度。對(duì)于百萬(wàn)等級(jí)半轉(zhuǎn)速的核電汽輪機(jī)的低壓缸,目前世界上先進(jìn)的制造廠都有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)。如三菱公司采用低壓內(nèi)、外

15、缸、軸承座全部落地的結(jié)構(gòu);阿爾斯通采用外缸直接與凝汽器喉部焊接連接,軸承座落在內(nèi)缸上而內(nèi)缸直接落地的結(jié)構(gòu);相同功率的常規(guī)火電汽輪機(jī),毫無(wú)例外地由高、中、低壓缸組成,并且低壓缸的數(shù)量要比相同轉(zhuǎn)速的核電汽輪機(jī)數(shù)量要少。核電汽輪機(jī)與火電汽輪機(jī)相比,高壓缸排汽口、低壓缸進(jìn)汽口數(shù)量要多,與汽缸連接的管道口徑大,這樣汽缸受力狀況復(fù)雜,所以,對(duì)汽缸的穩(wěn)定性要求比火電機(jī)組嚴(yán)格。1.4.2閥門設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于新蒸汽壓力低,其比容將明顯高于常規(guī)汽輪機(jī)。也就是說(shuō)核電汽輪機(jī)頭部必須能通過(guò)非常大的蒸汽容積流量,從而使主汽閥和調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)復(fù)雜化。為了減少布置的復(fù)雜性,核電汽輪機(jī)高壓主汽閥一般采用主汽-調(diào)節(jié)聯(lián)合閥的結(jié)構(gòu)形式,無(wú)論

16、是尺寸還是重量、閥門口徑等都要比同容量火電機(jī)組大得多。同時(shí)由于與主汽閥連接的主蒸汽管道以及高壓導(dǎo)汽管的口徑較火電機(jī)組大得多,對(duì)閥門的推力非常大,所以閥門必須有足夠的穩(wěn)定性以承受管道的推力。1.4.3汽水分離系統(tǒng)設(shè)置再熱主汽閥和再熱截止閥如同大型常規(guī)汽輪機(jī)一樣,在發(fā)電機(jī)甩全負(fù)荷而調(diào)節(jié)閥正在關(guān)閉的過(guò)程中(以及調(diào)節(jié)閥關(guān)閉后的一段時(shí)間內(nèi),飽和蒸汽汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速將增加。在閥門關(guān)閉后由于汽輪機(jī)、連通管、汽水分離再熱器和其它設(shè)施中剩余蒸汽作用以及各腔室內(nèi)、通道、蒸汽管道和汽水分離再熱器中積聚的水分或水膜的汽化,轉(zhuǎn)速還會(huì)增加。由于設(shè)備中殘余的濕蒸汽閃蒸量大于常規(guī)的火電機(jī)組,所以核電汽輪機(jī)與火電機(jī)組相比更容易超速

17、,為防止汽輪機(jī)超速一般在汽水分離再熱器和低壓缸進(jìn)口之間的連通管上設(shè)置再熱主汽閥和再熱截止閥,這樣可以保證升速限制在允許范圍內(nèi)。冷凝式的火電機(jī)組一般在連通管上不設(shè)置再熱主汽閥和再熱截止閥,這也是二者最大的不同。1.5核電汽輪機(jī)材料選用的獨(dú)特性核電汽輪機(jī)蒸汽是帶有一定濕度的飽和蒸汽,機(jī)組的運(yùn)行溫度一般低于所用金屬材料的蠕變斷裂溫度,所以對(duì)材料的高溫強(qiáng)度和抗蠕變性能要求大大降低,但是核電汽輪機(jī)進(jìn)汽濕度大,高溫、高壓的濕蒸汽具有極強(qiáng)的侵蝕性,因此核電汽輪機(jī)選材考慮的主要問(wèn)題是材料的防侵蝕性能。1.5.1高壓缸各主要零部件材料的選擇,考慮到既有足夠的強(qiáng)度性能又有足夠的抗侵蝕性能。高壓缸進(jìn)汽溫度一般低于3

18、00,因此沒(méi)有必要選用抗蠕變性能較高的轉(zhuǎn)子材料,但要選擇防止脆性斷裂的材料。高壓內(nèi)、外缸、進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)采用抗侵蝕性能優(yōu)越的ZG15Cr2Mo1,該材料為2.25Cr-1Mo鋼,根據(jù)研究結(jié)果表明,如果汽缸壁因水蝕減薄1in,就要對(duì)因水蝕減薄的缸壁進(jìn)行堆焊處理。經(jīng)驗(yàn)表明,如果上述部件采用碳鋼材料,上述情況將大約在機(jī)組運(yùn)行20年后出現(xiàn),即在汽輪機(jī)組壽命期內(nèi)至少需堆焊一次;如果上述部件采用1.25Cr-0.5 Mo鋼,在汽輪機(jī)組壽命期40年的最后幾年可能需要進(jìn)行堆焊處理;如果上述部件采用2.25Cr-1Mo鋼,則可以滿足在汽輪機(jī)組壽命期內(nèi)不必重新堆焊的要求。2.25Cr-1Mo鋼的抗水蝕能力大約是1.2

19、5Cr-0.5Mo鋼的2倍。因此,使用ZG15Cr2Mo1材料可以保證汽缸等部件在汽輪機(jī)組壽命期內(nèi)不必作因水蝕引起的堆焊修理。隔板套、內(nèi)汽封、外汽封選用不銹鋼ZG0Cr13N i4Mo。該材料為12%Cr鋼,其侵蝕速率為碳鋼的1/500,為2.25Cr-0.5Mo鋼的1/60,為2.25Cr-1Mo的1/15。從而保證這些部件有足夠的抗侵蝕性能。1.5.2低壓缸由于其進(jìn)汽參數(shù)和常規(guī)火電汽輪機(jī)差不多,因此對(duì)于低壓缸材料的選擇同常規(guī)火電汽輪機(jī)一樣一般為碳鋼。1.5.3蒸汽管道主汽閥和高壓缸之間管道以及低壓缸進(jìn)汽管道由于蒸汽濕度一般低于0.5%,所以選用一般碳鋼材料;高壓缸排汽到MSR的冷段再熱管和

20、抽汽管道濕度較大,為了防止水蝕一般選用21/4Cr M o合金鋼。表3列出了秦山二期核電機(jī)組與常規(guī)火電的材料對(duì)照表,從表中可以看出核電汽輪機(jī)選材的獨(dú)特性。表3核電汽輪機(jī)和火電汽輪機(jī)主要零部件材料對(duì)照序號(hào)部套核電火電1高壓外缸ZG15Cr2Mo1ZG15Cr1Mo12高壓內(nèi)缸ZG15Cr2Mo13進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)ZG15Cr2Mo1ZG15Cr1Mo14隔板套ZG0Cr13N i4Mo ZG15Cr1MoA 5高壓轉(zhuǎn)子30Cr1Mo1V30Cr2N i4MoV 6低壓轉(zhuǎn)子30Cr2N i4MoV7內(nèi)、外汽封ZG15Cr1MoA8隔板1Cr12Mo9汽封圈和汽封片15Cr M oA/1Cr12Mo10進(jìn)

21、汽套筒15Cr2Mo11.6核電汽輪機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn)壓水堆核電站汽輪機(jī),由于其主蒸汽為帶有0.25% 0.5%濕度的飽和蒸汽,通流部分絕大多數(shù)級(jí)處在濕蒸汽區(qū),所以有如下運(yùn)行特點(diǎn):(1對(duì)于疏水的控制及運(yùn)行,核電的要求比火電要高一些。高低壓缸和中間汽水分離再熱器排出的水量很大,運(yùn)行時(shí)必須保證這部分水正常疏水放掉和用于給水回?zé)峒訜帷Ｋ惺杷艿郎蠎?yīng)該裝有止逆閥門,以防止汽輪機(jī)進(jìn)水的事故,甩負(fù)荷時(shí)防止水分蒸發(fā)使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子嚴(yán)重超速。(2由于核電汽輪機(jī)與常規(guī)火電機(jī)組比增加了汽水分離再熱系統(tǒng),所以在運(yùn)行中增加了汽水分離再熱器的運(yùn)行控制要求。(下轉(zhuǎn)第438頁(yè) 圖1空氣量與真空下降速度關(guān)系曲線應(yīng)凝汽器當(dāng)時(shí)運(yùn)行參數(shù)

22、下,上述的各個(gè)真空下降速度V H 0、V H 1、V H 2等與漏入真空系統(tǒng)的空氣量G a 、G a +G 1、G a +G 2等之間的關(guān)系4。2本文提出的設(shè)想為了克服在真空嚴(yán)密性試驗(yàn)過(guò)程中,沒(méi)有考慮真空下降速度與汽輪機(jī)排入凝汽器中的蒸汽量、冷卻水量、冷卻水溫度等因素有關(guān)的不足,本文設(shè)想了新的試驗(yàn)系統(tǒng),如圖2所示。圖2試驗(yàn)系統(tǒng)圖2中A 、B 、C 、D 為閥門,S 為密閉容器,T 為氧氣濃度測(cè)量裝置。首先打開閥門D,將本試驗(yàn)系統(tǒng)密閉容器S 中可能存在的固體和液體放出,關(guān)閉閥門D,打開閥門A,通過(guò)抽真空設(shè)備將密閉容器S 內(nèi)的全部氣體抽出,使容器S 處于真空狀態(tài)。然后將閥門B 打開,向容器S 內(nèi)充

23、入一定量的氮?dú)?通過(guò)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)閥門A 、B ,調(diào)整容器S 內(nèi)的氮?dú)獬淙肓?使容器S 內(nèi)的真空大小與試驗(yàn)系統(tǒng)所處的凝汽器真空相等并且穩(wěn)定。這時(shí),打開試驗(yàn)系統(tǒng)的取氣口閥門C,凝汽器中氣體從閥門C 進(jìn)入試驗(yàn)系統(tǒng),觀察氧氣濃度隨時(shí)間的變化情況。假定試驗(yàn)系統(tǒng)中氧氣變化率的規(guī)定值為c ,如果氧氣濃度的變化率大于c ,即可認(rèn)為真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性較差。如果氧氣濃度的變化率小于c ,即可認(rèn)為真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性滿足要求。本試驗(yàn)系統(tǒng)可以在機(jī)組的運(yùn)行中進(jìn)行,并且不影響汽輪機(jī)排汽量、冷卻水溫度及冷卻水流量,同時(shí)凝汽器的臟污程度對(duì)本試驗(yàn)系統(tǒng)幾乎無(wú)影響,所以理論上能夠準(zhǔn)確的測(cè)量汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性情況。對(duì)于本試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)注意

24、以下幾點(diǎn):(1容器S 要有良好的密封性,如果容器S 的密封不好,試驗(yàn)將失去意義。(2凝汽器真空隨時(shí)間有一定的變化,在向容器S 充入氮?dú)獾倪^(guò)程中,控制裝置要協(xié)調(diào)抽氣機(jī)、閥門A 和閥門B 以及氮?dú)獬淙胙b置,使容器S 的真空與所處的凝汽器真空相等。因?yàn)?只有容器S 與所處的凝汽器真空相等,從閥門C 進(jìn)入容器S 內(nèi)的氣體才是以擴(kuò)散的方式進(jìn)入的。如果存在壓差,取氣口處氣體進(jìn)入容器S 的速度會(huì)大大加快,那么氧氣濃度的變化率也會(huì)明顯增加,試驗(yàn)所得到的氧氣濃度變化率不能正確反映系統(tǒng)的真空嚴(yán)密性情況。(3為了提高精度,可以增加氣體進(jìn)入容器S 的管路。3結(jié)論本試驗(yàn)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地反映出汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性情況,同時(shí)因?yàn)槿萜鱏 內(nèi)的真空與凝汽器真空相同,當(dāng)負(fù)荷、汽輪機(jī)排汽