核电站汽轮机运行监测与诊断浅析

发表时间：2020-06-03T07:39:33.622Z 来源：《福光技术》2020年3期 作者： 芦利伟

[导读] 在核电站数量的增加下，人们对核电站的关注度越来越高，核电站能够为人们的生活和生产用电提供安全、稳定的电能，在技术水平的成熟下，核电站也在积极应用计算机技术、信息技术，满足了运行状态的实时监测要求。福建福清核电有限公司 350300

摘要：在核电站数量的增加下，人们对核电站的关注度越来越高，核电站能够为人们的生活和生产用电提供安全、稳定的电能，在技术水平的成熟下，核电站也在积极应用计算机技术、信息技术，满足了运行状态的实时监测要求。本文针对核电站汽轮机的运行特征进行了阐述与分 析，并探讨核电站汽轮机运行监测与诊断措施。 关键词：核电站；汽轮机；运行监测；诊断；浅析

在国民经济水平的发展下，人们对于电力的需求呈现出新的变化， 在这一背景下，核电技术迅速发展，发展核电，能够为人们的生活、生产提供全新的清洁能源，而在核电站汽轮机的运行过程中，为了保证系统的运行稳定，需要对汽轮机进行全程监测，做好故障诊断工作， 将故障问题扼杀在萌芽外。 核电站汽轮机的运行特征分析

核电站汽轮机的运行表现出了几个突出特征：

首先，参数低。当前，多数核电站均是压水堆核电站，参数较低， 一般情况下，在功率相同时，核电汽轮机对主蒸汽流量的消耗量会较大， 与同等功率的火电汽轮机相比，核电汽轮机参数较低，低压排汽面积也更大。

其次，节流调节。在调节方式上，核电站汽轮机调节方式有节流调节、喷嘴调节两类，节流调节没有调节级，工况效率不高，喷嘴调节与之相反，我国核电站汽轮机中，大多采用节流调节方式。

再次，汽水分离再热器。核电站与火电汽轮机的运行不同，核电汽轮机的再热原理是源自于高压抽汽，而火电汽轮机则源自于热炉，核电再热可以有效去湿，提升循环效率，其再热方案一般应用单级再 热和双级再热的方式，与单级再热相比，双级再热效率更高，其应用范围也更为广泛。 核电站汽轮机控制方式

核电站汽轮机主要应用质量守恒和能量守恒定律，汽轮机是一个主要被控对象，其工作介质被称之为单相可压缩流体，核电站汽轮机的控制包括转速控制、压力控制、应力控制、负荷控制：

转速控制：核电站汽轮机转速的调节主要为转速控制方式，通过蒸汽阀门开度的控制来调节蒸汽流量，各个回路构成闭环控制回路，在运行过程中，系统会调整偏差信号。

压力控制：对于汽轮机负荷，可以利用高压缸入口压力表值来观察，利用高压缸入口压力变化来体现出汽轮机负荷的变化，从而把控好汽轮机负荷。

应力控制：为了避免核电站汽轮机出现应力变形，针对关键部位， 要做到限制保护，减小热应力，针对电机负荷、转子温差、汽缸温差来进行控制，以把控好应力，控制信号数目。

负荷控制：核电站汽轮机负荷控制包括手动控制、自动控制两类， 在手动控制状态下，可以直接控制界面中的操作按钮，各个按钮对应相应的机构动作，在自动控制状态下，系统可以对其差值进行处理， 计算后，控制汽发阀的开度。 核电站汽轮机运行监测与诊断 系统配置

为了满足核电站汽轮机运行监测和诊断的要求，需要构建出汽轮机监测诊断系统，在硬件组成上，包括数据处理结构、采集结构、执行结构、网络交换机、数据备份结构、核心构件构成，数据采集结构 能够将所采集的流量、温度、压力、转速等数据传递至计算机，计算机将数据搜集、分析后，传输至数据库，由数据处理系统进行计算、 分析，下发至相关执行机构。备份系统可以对数据结果进行备份处理， 用户可以利用交换机得到数据，根据数据来掌握系统的运行状态。 系统功能

高压汽轮机的高压主要是利用高压外缸将通流部分进行围合，进 而产生一个相对密闭状态的压力空间，内外大气进行有效的隔绝之后， 就能产生有效的高压。汽轮机监测诊断系统的功能包括数据计算、偏 差分析、实时监测、工况寻优、试验平台、报表生产、故障诊断等， 下面针对几个重点功能进行分析：

实时监测：系统可以对压力、温度、位移、流量等信息进行全程监测，从而分析出系统的运行状态，在人机界面中，会生成棒状图、趋势图、 参数分类表等，根据此即可便利的判断出设备运行情况，操作人员可以 随时在其中查找相关参数，通过参数来分析设备和系统运行情况。

数据处理：因为难以实现利用计算机组进行运行热平衡图的建 立，就需要采取其他方式来对核电站机组运行期间的汽轮机各个通流 级段当中的特征通流面积进行有效监测。系统中，有数据处理结构， 能够处理输入信号，进行对比、分析，根据对比结果来查看机构缺陷 与参数异常，具体处理上，需要利用数据模型来实现，例如，应用热 流通面积分析法、小误差热平衡法即可满足要求，这两种方式充分考 虑到核电站汽轮机的运行特点，大幅提升了监控的稳定、准确，这一 数据处理方式已经得到了广泛应用，精度接近 100%。小误差热平衡法主要就是利用了核电站汽轮机热力系统工质平衡和对级段通流效率 不敏感的特点。经过相关实验得出，利用小误差热平衡法来进行相关 的计算之后，得出的工质平衡与实际真实情况非常的接近，并且发现 各个通流级段的功率实现累计之后，得出的功率值与实际的轴功率基 本准确。

偏差分析：通过偏差分析，能够对数据库对于与最优参数进行对比， 如果数据库中的数据达到了最优参数，会实时更新，如果未达到最优参 数，那么会寻找到设备在运行过程中存在的问题和不足，为系统性能的 优化提供了数据支撑。除此之外，系统中还配备了试验平台功能，能够 为相关技术人员提供有益指导，也为性能的优化提供了数据支持。

为了确保系统可以顺利、稳定的运行，需要将其蒸汽进行分离、加热，加上核电站汽轮机做功介质湿度较高，需要设置疏水口与排湿装置，避免液态水对汽轮机的正常生产产生不利影响，并构建热平衡图， 确保监控的准确。 结语

核电站能够为人们提供清洁、无污染的电能，在社会经济的发展下， 人们对电能的需求量越来越高，核电站为人们的用电，尤其是商业用电， 提供了丰富的能源支持，目前，在电能生产中，核电站的地位越来越高。 为了保证核电站的正常运行，要加强核电站汽轮机运行的监测工作， 以把握其运行状态与热力性能状态，根据数据变化来预测出机组可能出现的故障，以及时分析出汽轮机运行中存在的问题，为人们提供高质量的用电支持。 参考文献

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