學習二回路系統(tǒng)A-核動力裝置

船舶核動力裝置

MarineNuclearPowerPlants核科學與技術學院CollegeofNuclearScienceandTechnology（V2009.03.30）MNPP-L08-MSS3/25/20241《核動力裝置》4二回路系統(tǒng)4.1概述4.2主汽輪機組4.3蒸汽系統(tǒng)4.4蒸汽排放系統(tǒng)4.5凝水-給水系統(tǒng)4.6循環(huán)水系統(tǒng)4.7潤滑系統(tǒng)4.8造水系統(tǒng)4.9電力系統(tǒng)3/25/20242《核動力裝置》4.1概述1.作用和地位2.主要任務3.系統(tǒng)組成3/25/20243《核動力裝置》1.作用和地位是核動力裝置的重要組成部分通過熱力循環(huán)，將一回路系統(tǒng)的熱能轉換為電能和機械能提供核動力裝置正常運行所需要的電能、熱能和淡水使用的工質沒有放射性，不需要屏蔽3/25/20244《核動力裝置》2.主要任務利用一回路系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器產生的蒸汽，將熱能轉變?yōu)橥七M船舶運動的動力、生產全船用電以及制造淡水。吸收一回路系統(tǒng)核裂變產生的熱能，加熱二回路給水產生一定溫度與壓力的蒸汽，提供船舶航行和船舶電站所需要的動能由于系統(tǒng)運行不可避免地會存在一定的介質泄漏，二回路系統(tǒng)需要設置造水裝置，生產滿足系統(tǒng)運行品質要求的淡水，補充一、二回路淡水消耗借助安全與控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運行使用安全3/25/20245《核動力裝置》3.系統(tǒng)組成蒸汽系統(tǒng)蒸汽排放系統(tǒng)密封抽氣系統(tǒng)滑油系統(tǒng)凝水-給水系統(tǒng)高低壓疏水及泄放水系統(tǒng)循環(huán)（冷卻）水系統(tǒng)造水系統(tǒng)3/25/20246《核動力裝置》“奧托·哈恩”二回路系統(tǒng)的組成3/25/20247《核動力裝置》蒸汽動力循環(huán)3/25/20248《核動力裝置》二回路系統(tǒng)主要設備為船舶航行提供主動力的主汽輪齒輪機組為保證全船正常供電的汽輪發(fā)電機組凝水泵-給水泵組滑油泵組制造與補充淡水的海水蒸發(fā)裝置3/25/20249《核動力裝置》4.2主汽輪機組汽輪機特點單機功率大連續(xù)回轉工作平穩(wěn)可靠性好目前汽輪機主要用于核動力艦船以及部分常規(guī)動力大型水面艦船。組成主汽輪機冷凝器齒輪減速器配置方式單機雙缸單缸雙機3/25/202410《核動力裝置》主汽輪機組配置方案3/25/202411《核動力裝置》4.2.1主汽輪機工作原理汽輪機由汽缸、轉軸以及構成蒸汽流動通道的動、靜葉柵組成。級是汽輪機最基本的工作單元，汽輪機的熱功轉換就是在各個級內進行的。3/25/202412《核動力裝置》按照級內蒸汽能量轉換的特點汽輪機級可分為沖動級和反動級劃分的依據：反動度ρ的大小。級的反動度:指蒸汽在動葉柵中的理想焓降與該級的理想焓降之比，用來表示級內靜葉柵與動葉柵之間的焓降分配情況。沖動級:反動度小于0.25，沖動級由一排噴嘴與一排動葉構成高壓氣輪機或小汽輪機反動級:反動度為0.4~0.6，反動級由一排靜葉與一排動葉構成，靜葉與動葉的葉型大致相同。3/25/202413《核動力裝置》沖動原理蒸汽只在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉變?yōu)閯幽?。高速汽流流經動葉片時，汽流方向改變，產生了對葉片的沖動力，推動葉輪旋轉作功，將蒸汽的動能變成轉子旋轉的機械能。在動葉通道中，汽流只改變方向，壓力和溫度都不變。動葉葉型近似對稱彎曲3/25/202414《核動力裝置》反動度等于零（ρ=0）新蒸汽所具有的可以被利用的絕熱焓降全部在噴嘴通道內轉換為使汽流高速流動的動能，噴嘴出口的高速汽流進入工作葉輪推動葉柵轉動做功工作葉柵內汽流不再膨脹前后壓力相同工作葉片通道為近似等截面工作葉片的截面形狀也近似對稱3/25/202415《核動力裝置》反動級一部分在噴嘴葉片通道內進行膨脹轉換為汽流的動能，而另一部分焓降是汽流進入工作葉柵通道內轉換工作葉片前后存在較大的壓差采用鼓筒式轉子采用較大的推力軸承噴嘴葉片直接安裝在汽缸內壁啟動時熱慣性大，增加了暖機時間而影響到汽輪機的機動性。反動級因工作葉片前后存在壓差，不能采用局部進汽3/25/202416《核動力裝置》汽輪機的結構通流部分：蒸汽在其中流過并實現能量轉換的部分，由噴嘴和動葉構成定子：包括汽缸及其上所固定的零件（如噴嘴箱、隔板）等所有靜止部分的總稱轉子：所有轉動部分的總稱，包括葉輪和機軸兩端部分：位于汽輪機軸的兩端，包括汽封、推力軸承、軸承等為保證汽輪機正常工作所必需的各種零件。3/25/202417《核動力裝置》低壓缸3/25/202418《核動力裝置》3/25/202419《核動力裝置》3/25/202420《核動力裝置》3/25/202421《核動力裝置》核汽輪機的特點新蒸汽參數在一定范圍內變化

——取決于核電廠的穩(wěn)態(tài)運行特性新蒸汽參數低，通常為飽和蒸汽

——必須考慮濕度對汽輪機效率和安全性的影響理想焓降小，容積流量大

——同等功率下，比火電機組結構尺寸大汽輪機及其附屬設備中積聚的水份多，甩負荷時容易引起主機超速

——凝結水的再沸騰和汽化3/25/202422《核動力裝置》齒輪減速器冷凝器3/25/202423《核動力裝置》4.3蒸汽系統(tǒng)1.功用2.設計要求3.布置形式4.管道變形補償措施3/25/202424《核動力裝置》1.功用3/25/202425《核動力裝置》2.設計要求系統(tǒng)應具有盡可能高的生命力；系統(tǒng)工作可靠性高；蒸汽在管道內的流動阻力應盡量??；散熱損失小。3/25/202426《核動力裝置》（1）系統(tǒng)應具有盡可能高的生命力系統(tǒng)中的備用設備分別單獨供汽，相互沒有影響主蒸汽各管系彼此連通在管路布置上應使受戰(zhàn)爭破損的可能性最小，不至于使裝置功率損失的可能性達到100%生命力指在不同時出現兩種以上事故時，不使裝置失效的能力。3/25/202427《核動力裝置》（2）系統(tǒng)工作可靠性高選擇符合強度要求的材料管路布置盡可能簡單有支持管路并防止變形、搖擺、振動的支架設置必要的熱膨脹補償裝置設置必須的吹除或疏水支管采用高質量的連接件和密封墊片以保證管路的緊密性3/25/202428《核動力裝置》（3）管內流動阻力盡量小使蒸汽管道盡可能短而直，彎頭和閥門的數目盡可能少合理選用蒸汽流速，以保證流阻小，且使管道尺寸和重量達到滿意的要求蒸汽最大流速取決于許用的壓力損失（從蒸汽發(fā)生器到汽輪機的管道），在許用的壓力損失下，盡量取較大的流速對主蒸汽系統(tǒng)一般計算速度不應超過50～75m/s，飽和蒸汽取低值，過熱蒸汽取高值輔蒸汽管路中，蒸汽計算速度為30～50m/s3/25/202429《核動力裝置》（4）散熱損失少隔熱設計，敷設足夠厚度的隔熱層防止人員燙傷并最大限度的減小管道的散熱損失選用堅固而導熱系數低、容重小的隔熱材料隔熱層表面溫度不應超過60℃3/25/202430《核動力裝置》3布置形式1主蒸汽系統(tǒng)的布置形式

2輔蒸汽系統(tǒng)的布置方式

3乏汽系統(tǒng)的布置方式3/25/202431《核動力裝置》1主蒸汽系統(tǒng)的布置形式

3/25/202432《核動力裝置》圖4-10主蒸汽系統(tǒng)的單線布置優(yōu)點：布置簡單，管道和閥件較少，流動阻力小且重量輕、尺寸小缺點：工作可靠性低，生命力差3/25/202433《核動力裝置》圖4-11主蒸汽系統(tǒng)的雙線布置優(yōu)點：供汽可靠性增大，生命力增強。缺點：兩臺蒸汽發(fā)生器工作壓力不等時，會使蒸汽發(fā)生器負荷不均。3/25/202434《核動力裝置》圖4-12主蒸汽系統(tǒng)的環(huán)形布置主蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)點：系統(tǒng)生命力強。缺點：管道多，熱應力復雜。3/25/202435《核動力裝置》圖“陸奧”號的蒸汽系統(tǒng)3/25/202436《核動力裝置》2輔蒸汽系統(tǒng)的布置形式

3/25/202437《核動力裝置》圖4-13(a)單線式輔汽管路優(yōu)點：布置簡單，占用空間少；缺點：供汽可靠性及生命力較差。3/25/202438《核動力裝置》圖4-13(b)環(huán)形式輔汽管路優(yōu)點：供汽可靠性好，生命力強；缺點：布置復雜、占用空間較多。3/25/202439《核動力裝置》圖4-13(c)獨立式輔汽管路優(yōu)點：安全可靠、管路集中；缺點：使用管道較多。3/25/202440《核動力裝置》3乏汽系統(tǒng)的布置形式

通常為一根貫穿機艙的總管收集并分配背壓式輔機的排汽3/25/202441《核動力裝置》4.管道變形補償采用管道補償措施的必要性

管道受熱膨脹，剛性固定的直管道會產生內應力，導致管道自身損傷或者破壞連接的緊密性。管道熱膨脹的補償原則

利用補償裝置的變形，吸收管道的部分或全部的熱膨脹量管道變形補償措施補償器：采用專門的補償裝置自補償：利用管道布置以自身的彎曲和扭轉變形來達到自補償的目的3/25/202442《核動力裝置》圖4-14自補償作用3/25/202443《核動力裝置》圖4-15補償器形