1、透 平 机 械,几点说明,主要内容 上篇 蒸汽轮机（燃气轮机） 下篇 离心（轴流式压缩机）式压缩机 基本概念 基本理论 气动热力计算方法 变工况运行基本知识,学习方法 流体力学工程热力学认识实习为主要先修课,透平机械定义,The word “turbine” is derived from the Latin turbo-turbines and was first used in 1824 to describe a fluid-driven vane wheel by Professor Claude Burdin .Fluid Mechanics, Thermodynamics of T
2、urbo machinery S.L. DIXON,1978,透平机械定义,透平机械 以旋转的方式，通过叶轮、叶片与工质相互作用实现能量转换的机械。,典型透平机械,主动机（驱动机）蒸汽轮机、燃气轮机、烟气轮机、水轮机、风力涡轮等被动机（从动机）高压压缩机、高炉鼓风机、巷道风机、核级泵等,蒸汽轮机,以蒸汽为工质，通过叶轮、叶片与工质相互作用，带动叶轮按一定方向转动，将蒸汽的高温、高压能量通过二次能量转换为旋转的机械功，连续进、排气，并对外输出功的能量转换设备。 主要结构有静子部件喷嘴、转子部件动叶组成。,航空发动机解剖图,石化企业中广泛应用的蒸汽轮机驱动的大型离心式压缩机,汽轮机（燃气轮机）分类
3、,1。按用途 工业汽轮机（燃气轮机）-变转速 电站汽轮机（燃气轮机）-定转速 船用汽轮机（燃气轮机）-变转速，倒车2。按运行方式固定式、移动式,汽轮机（燃气轮机）分类,3。按工质 蒸汽、燃气、水力、风力、烟机 4。按气流方向 轴流、向心（径流）、混流 5。按工作原理 冲动式、反动式、带反动度的冲动式,汽轮机（燃气轮机）分类,6。按热力过程凝汽式、背压式、抽凝、抽背N50-8.82/535 C50-8.82/0.118 B50-8.82/0.987。按结构形式 单级、双列速度极、多级；单缸、双缸；单轴、双轴；立式、卧式,汽轮机（燃气轮机）分类,8。按进汽压力（绝压） 低压 Po 1.5 MPa
4、中压 Po = 24 MPa 高压 Po = 610 MPa 超高压Po =1214 MPa,亚临界 Po = 1618 MPa 超临界 Po 22.129 MPa（226 ata） 超超临界Po 25 MPa(To=600610oC),以凝汽式汽轮发电机组为例介绍简单热力循环过程：主要设备有：凝汽式汽轮机、凝汽器、冷却水循环水泵、锅炉给水泵、锅炉、过热器等。简单热力循环流程示意图略。,透平机械在核电领域之应用-主要核级泵级常规泵,反应堆的类型 根据用途，核反应堆可以分为以下几种类型 将中子束用于实验或利用中子束的核反应，包括研究堆、材料实验堆等。 生产放射性同位素的核反应堆。 生产核裂变物质
5、的核反应堆，称为生产堆。 提供取暖、海水淡化、化工等用的热量的核反应堆，比如多目的堆。 为发电而产生热量的核反应，称为发电堆。 用于推进船舶、飞机、火箭等到的核反应堆，称为推进堆。,反应堆厂房,压水堆核电站 以压水堆为热源的核电站。它主要由核岛和常规岛组成。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。常规岛主要包括汽轮机组及二回等系统，其形式与常规火电厂类似。,核电站主要系统和设备,1.一回路主辅系统及设备 一回路主辅系统主要包括三大部分:(1)导出核裂变能的反应堆冷
6、却剂系统；(2)保证反应堆冷却剂系统顺利稳定运行的辅助系统；(3)防止放射性物质失控排放和堆芯熔化的安全系统。某些系统具有双重或多重作用。,(1)反应堆冷却剂系统 系统功能 正常功率运行时，导出堆芯裂变热，并将导出的热量传给蒸汽发生器二次侧的给水，使之变成饱和蒸汽，以驱动汽轮发电机组； 在停堆冷却阶段，通过蒸汽发生器排放蒸汽和向停堆冷却系统传热，以带走堆芯衰变热和主系统的显热； 主冷却剂是含硼除盐水。通过其硼浓度的改变可以补偿堆芯反应性的变化。主冷却剂还同时兼作中子慢化剂和反射层； 作为反应堆冷却剂系统压力边界，包容堆冷却剂，构成防止放射性外逸的第二道安全“屏障”。,核主泵（主冷却剂泵）核一级
7、泵 核主泵是一种输送冷却剂流过堆芯带出热量的重要设备。普遍使用立式单级轴封式离心泵。装在电动机顶部的飞轮具有相当大的转动惯量，在失电后能靠惰转维持一段时间使堆芯冷却。严格控制泄漏率的轴密封装置是主泵最关键的部件。 另一种核主泵是屏蔽泵。因其定子和转子分别用金属屏蔽套封闭（故称屏蔽泵）而得名。其电机效率较低，难以制造大流量主泵。只在采用全非能动安全系统中才选用屏蔽泵。,秦山核电有限公司是中国核工业集团公司下属的国有大型核电生产运营企业。 秦山核电30万千瓦核电机组是中国第一座依靠自己力量研究、设计、建造和管理的核电站。目前有30万千瓦、65万千瓦、百万千瓦级运行和在建核电机组。 是我国核电堆型比
8、较全面的核电厂。此外我们的校友也比较多。,化学容积控制系统 化学容积控制系统（简称CVCS）是核电厂最重要的反应堆辅助系统。对于维护反应堆的正常运行状态，以及事故工况下保证反应堆安全起着重要的作用。在正常运行工况下，化容系统主要承担着诸如：维持主系统（RCS）适当的水容积；净化反应堆冷却剂；调节反应堆冷却剂硼浓度；提供主泵轴封注入水。事故工况下，向主系统提供高压紧急注射流量，为此，系统设置了浓硼酸供给系统（BAA），它接受贮存7000ppm浓硼酸，通过化容系统以不同的方式注入主系统，以满足主系统各种工况要求。,一回路主辅系统及设备,安全注射系统 功能:安全注射系统作为应急堆芯冷却系统的一部分，
9、在核电站一回路系统发生失水事故或二回路主蒸汽大量流失事故时，向堆芯提供含浓硼酸的冷却剂流量，确保堆芯处于次临界，确保堆芯剩余热量的导出以避免或限制堆芯损坏。 组成:安注系统由化容上充泵，高压安注系统（包括安注箱），低压安注系统，换料水箱，安全壳地坑等部分组成，这几个部分互相配合使用共同完成堆芯应急冷却任务。,上充泵 / 安注泵核二级泵,上充泵是涉及压水堆核电站安全的关键设备，可俗称为核电站的一个重要“安全阀”，上充泵平时担当循环冷却供水，在核反应堆出现停机、高温等意外时应急冷却防止爆炸 安注泵是核电站一回路安全注射系统的主要设备，当反应堆主回路系统发生中、小破口失水事故时，该泵即应迅速启动，向
10、反应堆内注水，以防止事故的进一步扩大，确保反应堆安全。其特征在于，所述高压安注泵为卧式双壳体抽芯式多级离心泵，泵的进口和出口垂直向上。结构设计耐热冲击性好，水力设计、强度设计完全满足核电站安全注射系统的要求。,喷淋泵核二级泵,安全壳对于核电厂安全具有特别重要的意义，它是阻挡来自燃料的裂变产物及一回路放射性物质进入环境的最后一道屏障。在发生失水事故（LOCA）或安全壳内蒸汽管道破裂事故情况下，高温、高压的蒸汽喷放出来，使安全壳内压力和温度升高。安全壳喷淋系统（EAS）的功能就是通过喷淋冷凝蒸汽，使安全壳内压力和温度降低到可接受的水平，确保安全壳的完整性，它是专设安全设施中惟一有冷源的系统。EAS
11、还有如下辅助功能：带走随一回路失水所散布在安全壳内大气空间当中的气载裂变产物；限制喷淋的硼酸对金属设备的腐蚀；当反应堆厂房发生火灾时，可手动喷淋灭火；在LOCA后15天，EAS泵可作为RIS低压安注泵的备用；在再循环喷淋阶段，EAS泵从安全壳地坑吸水，EAS在安全壳外的管段成为第三道屏障的一部分。,余热排出系统，又称停堆冷却系统。主要功能为：反应堆正常冷停堆过程中，当一回路压力和温度降到设定值时，导出堆芯剩余释热和系统显热，使反应堆温度降低至冷停堆或换料操作温度。应急给水系统，又称辅助给水系统。用于当主给水系统不能工作时，为防止蒸汽发生器二次侧烧干、堆芯失去冷却，向蒸汽发生器二次侧应急供水。,
12、余热排出泵和电动辅助给水泵核二级泵,二回路系统及设备,主蒸汽系统 主蒸汽系统的功能是将在蒸汽发生器二次侧产生的饱和蒸汽输送到汽轮发电机组，在那里将蒸汽的热能转换成机械能并进而转换成电能。 向MSR二级再热器提供加热用汽，以便将汽轮机高压缸排出的饱和蒸汽经MSR二级再热器加热成过热蒸汽，然后再进入低压缸做功；供给轴封和抽气器用汽；在低负荷和停机时可作为辅助蒸汽的汽源；供排放系统用汽。,凝结水系统 凝结水在低压加热器中被汽轮机低压缸抽汽加热，以提高机组的循环热效率。 凝结水经除盐装置去除水中杂质，控制凝结水中可溶性固体的浓度。 凝结水在凝汽器中真空除氧，去除氧气和其它不可凝结气体。 为汽轮机低压缸
13、排汽口、主蒸汽旁路排放箱、高压疏水扩容器等设备提供减温水。 为主给水泵提供密封水，为发电机水冷系统提供补充水。,主给水系统 将除氧器中的合格除氧给水升压后输送至蒸汽发生器； 控制蒸汽发生器水位，使水位维持在给定范围内，以适应机组稳态和瞬态运行； 主给水在高压加热器中被汽轮机高压缸抽汽加热，以提高机组的热循环效率。,核电站的一些辅助系统（BOP） 压缩空气系统分一般压空和仪表压空系统,分别用于动力、扫气和设备控制。 辅助供热系统一般设二台启动锅炉，在电站停止的状态下向各有关系统和设备提供热源。 冷冻水系统提供正常工况和应急工况的的冷冻水。,通风系统向厂房提供一定温湿度的干净空气，保持厂房设备和人员有舒适的工作环境。 化水车间提供除盐水，补充核电运行中的汽水损失。 净水厂通过对源水进行初步处理，向工业、生活、消防等系统供水。,
