通常情况下，在对汽轮机热力性能进行分析时，汽轮机通流能力属于一项非常重要的分析指标，同时，汽轮机效率与通流能力，与汽轮机的经济性以及使用效能之间有着非常密切的联系。汽轮机的通流能力主要是受到通流面积的影响，在通流面积约越大的基础上，其通流能力也就越大。在对核电汽轮机进行应用时，如果不能实现对通流面积的有效匹配，那么就会导致汽轮机通流能力与实际设计值之间存在较大的差距。因此，一定要加强对汽轮机通流能力的分析与优化工作，从而才能在更大程度上提升核电厂的运行效率。
1、核电汽轮机的通流面积设计
一般情况下，核电机组在实际的运行过程中，所需要燃料成本比较低，需要在一定的时间内对燃料进行更换，不存在温室气体排放。基于原则角度上进行分析，核反应堆与汽轮机的容量匹配为零裕量，其主要目的是为了在更大程度上提升发电量。因为需要对业主实际需求以及机组运行情况等进行考虑，所以汽轮机在运行过程中需要具备一定的通流面积裕量，具体主要体现在了以下几个方面：第一，结合现有的汽轮机招标书中的相关要求进行分析，需要供货商保证阀门全开在质量方面可以达到相应的标准要求，也就是核岛可以提供足够的蒸汽，汽轮机也需要具备相应的承载能力，这就需要汽轮机通流面积应该有3%以上的设计裕量；第二，通常情况下，我国核电机组不但要满足电网调峰的要求，同时还需要对调频引起高度重视，所以，在每一种荷载状态下，汽轮机都必须具备非常好的调节性能。下图1是比较常见的阀门升程与流量特性曲线，在阀门达到了一定的开度之后，即便是在继续提升升程的情况下，那么流量仍然无法得到明显提升，从而也就达不到调节方面的要求。因此，在对通流量进行设计的过程中，需要根据实际情况留出一定的面积裕度，这样在汽轮机全负荷载范围之内，可以保证阀门一直处于有效控制升程的状态；第三，汽轮机叶片的实际通道面积，与加工精度以及装配精度之间有着非常密切的联系。如今，在我国制造水平不断提升的背景下，也可以实现对叶片喉宽偏差的合理控制。一般在针对通流面积开展相应的设计工作时，需要对裕度进行充分考虑。
图1 阀门升程与流量特性曲线
2、运行中汽轮机组主汽压力偏差分析
本文针对多台汽轮机组运行数据进行了分析，认为导致主汽压力偏差问题产生的原因主要体现在了以下两个方面：第一，在核岛反应堆与蒸汽发生器当中，会留有一定的裕量，所以，当对蒸汽发生器传热面积进行设计的过程中，需要对运行中可能出现的换热管破裂以及外壁结垢问题进行充分考虑，可以将设计堵管的裕量控制为10%左右，同时对污垢系数进行合理选择。在汽轮机投入到运行阶段之后，堵管率与污垢系数都低于实际的设计参数，针对这种现象，在达到了额定流量之后，所需要的热负荷低于设计值，主汽压力就会提升，具体如下图2所示；第二，对于管道压损与设计值之间存在的差距问题，在蒸汽发生器出口位置，与汽轮机主汽门前之间会存在主汽管道，一般主要涉及到了直管段、阀门以及弯头等，在对压损进行设计的过程中，需要结合相关公式进行计算，在这一过程中需要对工程裕量进行充分考虑，但是，最终所测得的压损都要低于实际设计数据。正是因为这一问题的存在，这就造成蒸汽发生器出口压力与设计值一致时，汽轮机的主汽门前压力会提升。
图2 主蒸汽压力、汽轮机主汽门前压力示意图
3、降低汽轮机软通流裕度的相关策略
3.1 对主汽蒸汽管道设计压损进行调整
结合目前的实际情况看来，应用比较多的为CPR1000反应堆，本人主要以该汽轮机进行分析，在一定的额定热负荷基础上，机组实际运行的管道压损如下表1所示。
表1 主汽管道实际运行压损
结合上表中的相关内容可以了解到，除去核电厂一中的1号机，剩余六台机组管道压损都要比实际的设计值要低，针对这种现象，就需要对汽轮机调阀开度进行合理调整，通过这种方式可以有效保证蒸汽发生器出口压力稳定性。在以后的管道设计过程当中，在对压损进行计算时，需要结合已经投入运行的机组相关数据进行分析，并做好相应的调整工作，可以根据实际情况提升主汽门前的设计压力，通过这种方式可以有效降低阀门的运行压损。
3.2 结合运行周期对通流能力进行准确设计
在对核电机组进行设计时，需要保证在使用寿命上可以达到相应的标准要求，在很多参数中，都对核电机组全寿命周期内的裕量进行了充分考虑，这样在核电机组刚刚投入到运行阶段之后，就会导致蒸汽发生器出口位置的压力比较高。在面对一般岛气轮机部分时，特别是与通流量存在密切联系的高压前几级叶片，在对其进行精细化设计时，就可以按照五至十年的运行周期来进行。我国第一台1000MW等级的核电机组在投入运行之后，如今运行周期已经超出了二十年，并且在运行中产生了非常多的数据，主要涉及到了蒸汽发生器出口压力以及热负荷等。对这些数据进行有效收集与整合，然后结合相关数据的变化情况，将机组全寿命划分为很多个运行周期，一般控制在五年以内，或者是五年以上十年以下，然后将投入运行前期的数据，作为汽轮机组设计中的重要参考依据。
当电厂投入运行超出一定的范围之后，蒸汽发生器出口位置的压力就会降低，从而与日军机组进汽能力不相符。针对这种现象，可以在小范围内对通流进行改造，比如，可以对高压前2级叶片进行更换，或者是对叶片高度进行合理调整，对喉宽进行改变，通过以上方式可以提升汽轮机的通流能力。另外，当采取这种方式时，还能将电机组投运初期阶段的潜力释放出来，并且电厂也不需要增加成本方面的投入。
3.3 降低电网对核电机组的调峰与调频要求
通常情况下，对于核电机组而言，在建设过程中需要较多成本的投入，但是在运营过程中，对于成本方面没有太高的要求，是电网中的基本负荷，不能承担调峰以及调频等作用。结合现有的电力行业标准要求进行分析，在对机组进行设计时，需要保证具备一定的调频能力。而核电机组要想达到一次调频要求，在额定负荷基础上，需要保证在所有调门中留出相应的节流度。对于相关部门而言，可以在对电网容量与运营特点明确的基础上，降低核电机组调峰与调频的要求。
4、结语：
综上所述，加上对核电机组设计工作，保证在设计流程上可以满足一定的精准化要求，需要各部门共同参与到其中，这对于提升我国核电机组运行效率有着非常重要的作用。
参考文献：
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