核電站汽輪機發(fā)展現(xiàn)狀分析汽輪機及其控制系統(tǒng)是核電站內最主要的核心系統(tǒng)，利用核燃料中原子核發(fā)生裂變時所產(chǎn)生的大量熱能，經(jīng)過在其之上加上高壓并進行熱交換之后快速產(chǎn)生蒸汽，將此蒸汽作為工質送入汽輪機內來推動汽輪機葉片轉動從而帶動發(fā)電機，最后將所有的熱能都轉化為機械能再轉換成電能，這便是核電站汽輪機發(fā)電的方式。在壓水堆、沸水堆、重水堆和氣冷堆等不同堆型的核電站中一般采用的是進汽壓力為五到七兆帕的飽和蒸汽汽輪機。除去沸水堆核電站之外的其他堆型的核電站飽和蒸汽汽輪機的工質蒸汽一般來說都不會去直接與核反應堆設備進行接觸因此基本上不會產(chǎn)生任何帶有放射性的污染，運行操作人員在對汽輪機進行實地操作和調整時沒有必要裝備特殊的安全保護措施。改進型的氣冷堆和一些新型反應堆（其中例如熔鹽增殖堆和快中子堆）核電站所能提供的高溫過熱蒸汽溫度平均可以達到五百攝氏度以上。世界上第一臺核電站汽輪機于二十世紀五十年代投入使用，單機功率為六兆帕。核電站單位功率的造價隨著單機功率的迅速發(fā)展也在逐步降低。五十年代末單機功率首次接近三百兆瓦,到六十年代時則已經(jīng)可以達到六百到七百兆瓦了，一直到七十年代初期已經(jīng)開始有一千兆瓦級的單機問世，八十年代投入運行的新型單機功率已經(jīng)可以達到一千三百兆瓦。一般比較常見的核電站汽輪機是飽和蒸汽核電站汽輪機和過熱蒸汽核電站汽輪機，其中更常用的是飽和蒸汽核電站汽輪機，飽和蒸汽汽輪機結構圖如圖1-1所示。目前飽和蒸汽汽輪機約占總核電站裝機容量已占所有核電站汽輪機裝機總量的百分之八十九，其中大部分機組產(chǎn)生蒸汽所利用的堆型均為輕水堆。比起常規(guī)電廠汽輪機的進、排氣尺寸，飽和蒸汽汽輪機的相對要大得多，這樣的尺寸所造成的影響就是導致高壓缸需要采用雙流道兩個排氣口的設計，而低壓缸需要采用多缸雙流道多個排氣口的設計，末級不得不使用比原來要增長許多的葉片。飽和蒸汽汽輪機在高、低壓缸之間必須裝設汽水分離再熱器，其由汽水分離器和再熱器兩大部分組成，除先將高壓缸的排汽中幾乎所有的水分給除去，然后再在兩級再熱器中變成過熱蒸汽，最終進入低壓缸中進行膨脹并作功。但是大量蒸汽即使在汽輪機進行甩負荷后仍然會存留在通流部分、蒸汽聯(lián)通管和汽水分離再熱器等處，這些大量的疏水會在凹坑內形成積水或積存為一層約為一毫米的水膜在靜子零部件的表面，等到汽輪機甩負荷時，這層水膜會因為通流部分內的蒸汽壓力突然降低而產(chǎn)生閃蒸的情況，從而突然產(chǎn)生大量蒸汽進行膨脹做工，最終導致汽輪機發(fā)生超速的情況。汽輪機影響著機組出力做功能力同時也影響著核反應堆的反應速率，因此汽輪機時調節(jié)發(fā)電功率最重要的設備，也正是因為這樣重要的地位決定了汽輪機的控制系統(tǒng)是十分重要的?；痣妳?shù)比起核電新蒸汽參數(shù)要來的高,壓水堆核電站的新蒸汽壓力為六到七兆帕，溫度是二百六到二百八十五攝氏度，排氣壓力則與火電一樣都是五千帕，但是火電的蒸汽質量流量要比核電的蒸汽質量流量低。核電站汽輪機的運行方式采用半轉速運行的運行方式，因為汽輪機末級葉片受到葉片離心應力和材料強度的種種限制不能達到像火電汽輪機那樣的長度，而且受到核電站汽輪機尺寸上的一個限制，低壓缸要盡量避免被過多使用在汽輪機的設計之中。圖1-1飽和蒸汽汽輪機結構圖因此，為了確保汽輪機內部能夠通過大流量的蒸汽，它的轉速一般控制在一千五百轉每分鐘。核電站汽輪機的單機功率比起火電要來的更大，我國現(xiàn)階段在運行的核電汽輪機單機功率為六百到一千七百五十兆瓦，目前單機功率最大的核電汽輪機是阿爾斯通(ALSTOM)與東汽共同研制的一千七百五十兆瓦的核電汽輪機[11]，該汽輪機目前已在臺山核電站并網(wǎng)發(fā)電。目前幾個國內一千兆瓦的典型核電汽輪機的尺寸參數(shù)如表1-1所示。表1-1典型核電汽輪機尺寸參數(shù)公司合作公司功率/MW氣缸數(shù)末級葉片長度/mm汽輪機長度/m上汽SIEMENS10001H+2L171037哈汽MHPS12502H+3L137533東汽GE17501H+3L1828-美國Westinghouse公司的OVATION，德國SIEMENS公司的T2000，法國ALSTOM公司的ALSPAP320，美國GE公司的Controlsteam控制系統(tǒng)等[12]是目前經(jīng)常使用的國外進口的核電廠汽輪機的控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)都是經(jīng)歷了長時間發(fā)展，在工業(yè)領域應用上有著一定成績與效能的產(chǎn)品。國內的汽輪機控制系統(tǒng)在一九八零到一九九零年間開始研發(fā)，經(jīng)歷了這十多年的發(fā)展，國內廠商成功地研制出了國產(chǎn)化的火電汽輪機控制系統(tǒng)且投入了實際生產(chǎn)的運行當中[13]。但因為國內的核電汽輪機控制系統(tǒng)發(fā)展得相對較晚，因此秦山核電站的三百兆瓦發(fā)電機組依舊是使用的日立的系統(tǒng)，田灣一號和二號機組依然采用西門子的控制系統(tǒng)，嶺澳二期采用的則是ALSTOM公司ALSPAP320控制系統(tǒng)[14]。目前國內的核電汽輪機控制系統(tǒng)仍然處于一個研發(fā)的階段