核电常规岛汽轮机基础结构综述

汽轮机本体结构介绍1 转子汽轮机转子采用整锻转子，材料为30Cr2Ni4MoV，转子总长3386mm，总重约3500kg（包括叶片）。

该转子包括调节级在内共7 级叶轮，所有叶轮为等厚截面叶轮，除调节级为菌形叶根外，其余为枞树型叶根槽。

在第1~6级叶轮盘上设有5个φ30mm的平衡孔，均布在直径为φ550mm 的节圆上，以减少叶轮两侧压力引起的转子轴向推力。

叶轮间的隔板汽封和轴端汽封均采用迷宫型汽封。

在转子第1、4、7 级叶轮凸缘上设有径向平衡螺塞孔，供做动平衡用。

2 动叶片由于本机组有较高的运行转速和较宽的转速运行范围（2840~5945 r/min），故所有动叶片均采用不调频叶片。

前三级动叶为直叶片，后四级为扭叶片。

调节级叶片材料采用2Cr12NiMo1W1V，2~4级叶片材料采用1Cr12W1MoV，5~6级叶片材料采用1Cr12Mo。

为防止水蚀，工作在湿蒸汽区的末级及次末级动叶片顶部进汽侧均采取防水蚀措施，以提高叶片的抗水蚀强度。

末级动叶片长度为365mm，材料采用1Cr12Ni2W1Mo1V。

3 动平衡转子装配时，为保证获得好的整体动平衡，各级都经过叶片的力矩平衡。

因此，转子装配后，制造厂只须进行低速动平衡，一般不必做高速动平衡，且转子经过制造厂严格的平衡试验后，电厂一般也不必重新进行动平衡。

转子的动平衡依靠在转子第1、4、7 级叶轮凸缘上设置的径向平衡螺塞孔内加放平衡螺塞来实现。

如果电厂需要重新动平衡，则可通过汽缸上的预留孔，用制造厂提供的专用工具来取、放平衡螺塞，不必揭缸。

4 联轴器由于机组在运行时，因温度变化而引起各轴承的标高有所改变。

为避免汽轮机转子和给水泵轴对接处及轴颈产生额外的挠曲变形而引起交变应力和振动，本机组采用鼓形齿式联轴器以补偿标高的变化值，使整个轴系形成一条圆滑过渡的曲线，保证轴系工作的稳定性和可靠性。

⑦轴承1 支持轴承本汽轮机前、后支持轴承均为可倾瓦轴承。

瓦块分别装在上、下剖分的轴瓦体内，上半三块，下半两块。

哈汽、三菱重工AP1000核电汽轮机的结构与系统关键词：核电汽轮机；系统；结构；湿度摘要：对核电汽轮机的技术特点进行了详细的分析和论述，有助于让读者全面了解核电汽轮机的设计特点。

本文全面介绍了由哈尔滨汽轮机厂有限与三菱重工设计制造的与AP1000核岛相匹配的核电汽轮机结构和主要系统。

0 概述HN1251-5.38型核电汽轮机是哈尔滨动力设备股份公司与三门核电有限公司签订的世界首台AP1000核电站常规岛用汽轮机。

该机组是一台单轴、四缸六排汽带中间汽水分离再热器的反动式凝汽式汽轮机。

高压缸是2×10级对称双分流结构，3个低压缸采用相同设计，同样是2×10级对称双分流结构。

下面将针对该型核电汽轮机的技术特点和关键技术问题进行详细的分析和论述。

1 汽轮机总体配置1.1蒸汽流程HN1251-5.38型核电汽轮机由一个高压缸和三个低压缸组成，两个（每侧2个，共4个）高压主汽调节联合阀布置在高压缸两侧，由核岛来的2根主蒸汽管道经主蒸汽联箱后分成4根主蒸汽管道分别与4个主汽阀进口相连。

蒸汽由主汽阀进入调节阀，从调节阀出来的主蒸汽分别从高压缸中部上半和下半进入高压缸。

高压缸为对称双分流布置，经高压缸做工后的蒸汽分别经调端和电端各3个排汽口排出，通过6个导汽管分别进入布置在汽轮机两侧的MSR壳体下半蒸汽进口。

蒸汽在MSR通过分离器后分离出大概97.8%的水分，汽水分离后的蒸汽向上通过MSR一级和二级再热器加热变成过热蒸汽，每个MSR 壳体上部共有3个排汽口，再热后的蒸汽经低压进汽管由低压缸中部进入低压缸。

蒸汽由中部经对称双分流的汽道部分做功后经排汽口排入冷凝器。

1.2汽轮机热力系统回热系统为7级配置，由2个高压加热器、4个低压加热器和1个除氧器组成，汽水分离系统采用一级分离和二级再热。

回热加热器的疏水除4号低压加热器配有疏水泵外，其它加热器采用逐级自流方式，高压加热器疏水按逐级自流至除氧器，1、2号低压加热器逐级自流至冷凝器，系统补水至冷凝器。

核岛；中文名称：核岛英文名称：nuclear island，NI定义：核电厂中核蒸汽供应系统及其配套设施和它们所在厂房的总称。

主要包括反应堆厂房、核燃料厂房、控制辅助厂房、电气厂房(含应急柴油发电机厂房)等。

核岛是核电站安全壳内的核反应堆及与反应堆有关的各个系统的统称。

核岛的主要功能是利用核裂变能产生蒸汽。

核岛厂房主要包括反应堆厂房(安全壳)、核燃料厂房、核辅助厂房、核服务厂房、排气烟囱、电气厂房和应急柴油发电机厂房等核蒸汽供应系统核蒸汽供应系统由一回路（反应堆冷却剂循环系统）及与一回路相连接的系统所组成。

一回路的主要设备有反应堆堆心、压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主循环泵及管道。

一回路中冷却剂(高温高压的水流)的主要作用是将反应堆堆心产生的热量带到蒸汽发生器，传给二回路，生产蒸汽；在一回路水中加入硼酸，用来控制反应性的慢变化；用稳压器维持一回路压力的稳定和补偿水在冷态和热态时的体积变化。

与一回路相联的系统包括化学和容积控制系统、反应堆安全注射系统和余热冷却系统。

化学和容积控制系统的主要作用是维持一回路所需要的水量;调节溶解在冷却水中的硼酸浓度,以控制反应堆的反应性；对水进行净化处理，除去水中的裂变产物和腐蚀产物；给一回路的水加入腐蚀抑制剂和各种化学添加剂。

反应堆安全注射系统的主要作用是当一回路发生失水(例如,一回路管道发生大破裂而引起大泄漏)时,安全注射系统就作为安全给水系统。

它主要由高压注射部分、安全注射箱和低压注射部分组成。

前者于中等失水时起动，后者于大量失水时起动。

安全注射箱通过两个逆止阀和一个隔断阀与一回路相连，起安全注射作用。

这几部分协同工作即能保证堆心的冷却，并可使反应堆停堆。

核反应堆停堆后，燃料元件因裂变产物的衰变而发热，余热冷却系统的作用是带走这部分热量。

它主要由热交换装置、循环泵和阀门等组成，用于停堆、更换燃料以及一回路系统发生大量泄漏事故时带走热量，冷却堆心。

安全壳喷淋系统安全壳喷淋系统由两条独立的管线组成。

汽轮机本体结构介绍第一部分常规汽轮机本体结构介绍一汽轮机主要构成汽轮机本体，汽轮机辅机系统，汽轮机调节控制系统。

1 汽轮机本体主要由转子、静子、轴承及轴承箱、盘车装置四大部分构成。

1.1转子:汽轮机通流中的转动部分,是汽轮机作功的关键部件,由主轴,叶轮,叶片,联轴器等主要零部件组成。

1.2静子: 汽轮机通流中的静止部分及汽轮机的外壳部分,由汽缸、隔板及隔板套、进汽部分、排汽部分、端汽封等主要零部件组成。

1.3轴承及轴承箱：支持轴承用来承受转子的重量并保持转子的径向位置，推力轴承用来固定转子的轴向位置，轴承箱用来安装轴承和轴承座。

1.4盘车装置：在进汽冲转前及停汽停机后使汽轮机继续保持低速旋转的装置，由电动机、减速器、离合器、操纵机构构成。

2 汽轮机辅机系统主要由油系统、汽封系统、疏水系统、凝汽系统、抽气系统组成。

2.1 油系统：主要用于向汽轮机各轴承和盘车装置提供润滑油，向转子联轴器提供冷却油，向调节保安部套提供压力油和安全油，向发电机密封系统提供密封油，向主轴顶轴装置提供顶轴油；主要由润滑油系统，顶轴油系统，油处理系统组成。

2.2 汽封系统：防止高中压缸内蒸汽向外泄漏进入汽机房和窜入轴承箱，防止空气漏入低压缸内影响机组真空度，回收高压及中压主汽阀及调节阀的阀杆漏汽；一般由汽源、调节阀站及其控制装置、减温装置、抽气装置、安全阀组成。

2.3疏水系统：确保在机组启动、停机、升负荷、降负荷运行，蒸汽参数大幅度波动或在异常情况下将汽轮机本体及其本体阀门以及与汽缸连接的各管道内的凝结水排泄出去，从而防止汽轮机进水造成汽缸变形、转子弯曲、动静碰磨，甚至引起叶片断裂。

典型的疏水系统由疏水分管、母管、自动疏水阀、疏水孔板、疏水扩容器、排汽管以及各种消能装置和挡水板组成。

2.4凝汽系统：保证汽轮机排汽在凝汽器中不断凝结，并使凝汽器达到所要求的真空值；是凝结水和补给水去除氧器之前的先期除氧设备；接受机组启停和正常运行中的疏水；接受机组启停和甩负荷过程中的旁路排汽。

常规岛系统包括：汽轮机回路、循环冷却水系统、电气系统。

汽轮机回路包括：蒸汽和给水加热系统（下图）、汽轮机辅助系统。

蒸汽和给水加热系统包括（如下图）。

注：安全阀→大气释放阀→主蒸汽隔离阀。

汽轮机辅助系统包括：汽轮机轴封系统，汽轮机疏水系统，汽轮机调节油系统，汽轮机调节系统，汽轮机保护系统，汽轮机润滑、盘车系统，汽轮机排汽口喷淋系统，蒸汽发生器排污系统,凝结水精处理系统，化学试剂注射系统等。

循环冷却水系统主要为：循环水系统、常规岛辅助冷却水系统，常规岛闭式冷却水系统。

电气系统包括：发电机、励磁机、主变压器、厂用变压器等。

直流式循环水系统：取水口—粗滤栅—水闸门—拦污栅—旋转滤网—循环水泵—凝汽器—排水口。

一、汽轮机及其辅助系统✓汽轮机功能：将蒸汽的热能→蒸汽的动能→汽轮机轴旋转的机械能。

✓级：固定在喷嘴箱或隔板中不动的喷嘴叶栅（静叶栅）+旋转叶轮上安装的动叶栅。

1、单列级：一个静叶栅和一个动叶栅。

2、双列级：一个静叶栅和两个动叶栅：余速损失减小，轮周效率增加，使得有较大的焓降而轮周效率不低，从而减少了汽轮机的级数。

3、调节级（速度级）：为多级汽轮机的第一级，调节级的喷嘴是分组的，每一组喷嘴有一个独立的调节阀供汽，通过调节阀的启闭来调节供气量，从而调节了汽轮机的转速，因此也叫速度级。

调节级上有大的气室，使其后的第一级非调节级全周进汽，并使它与其后的非调节级分开。

现代大功率汽轮机多采用单列级调节级。

4、非调节级（压力级）：除了调节级以外的为都为非调节级，采取全周进汽。

✓冲动式级工作原理：1、喷嘴（流通截面沿流动方向变小）：膨胀（压力降低）、加速：将蒸汽的热能→蒸汽的动能。

2、动叶栅：改变蒸汽流动方向：蒸汽的动能→汽轮机轴旋转的机械能。

✓纯反动式级工作原理：1、喷嘴（流通截面沿流动方向不变）：只起到集流蒸汽和导向蒸汽的作用。

2、动叶栅（流通截面沿流动方向变小）：膨胀加速并改变蒸汽流动方向，完成了蒸汽的热能→蒸汽的动能→汽轮机轴旋转的机械能的转变。