引言
确保安全一直是核电厂建设和发展的先决条件，也是核电厂设计中必须考虑的主要问题。近年来，随着核电技术的发展，各国根据典型核电站事故的反馈，对运行中的核电站进行了不同程度的技术改进。当前的先进反应堆包括第三代和第四代，并且对设备安全性和可靠性的要求比目前正在运行的第二代和第二代的要求更高。汽轮机是常规岛上最关键的设备之一。计算得出的机组超速水平是蒸汽轮机安全设计中需要评估的关键指标之一。如果在技术上可以进一步降低设备的超速水平，则可以大大提高设备的安全性。改善核电厂的关键技术指标，并提高我国的核电厂在国内外市场上的竞争力。本文分析并总结了各种相关因素对核电厂超速的影响，并讨论了如何从技术上降低核电厂超速水平和提高机组安全性，这可为分析现役提供理论依据。设备的站点超速数据。
1影响核电汽轮机超速的因素
1.1调节系统缺陷对汽轮机超速的影响
蒸汽轮机的速度控制系统必须确保蒸汽轮机以额定速度运行，并且在甩负荷后，蒸汽轮机的速度不超过机械超速保护作用值。速度控制系统是防止涡轮超速的第一道防线。空载运行可能导致涡轮超速。甩负荷导致超速的主要原因如下。 （1）调速阀无法关闭或蒸汽泄漏量大，抽气止回阀不密封或无法关闭，蒸汽继续进入蒸汽轮机进行工作，导致蒸汽轮机超速。 （2）速度控制系统的慢速率过大，导致阀门关闭时间过长，并导致涡轮超速。 DEH控制的汽轮机延迟率小于0.06，阀门关闭小于0.5s甚至更低。 M310汽轮机主阀和主控制阀的设计关闭时间分别为0.18s和0.15s。 （3）速度控制系统的变速率太大。根据测试，甩负荷后涡轮转速的增加是速度变化率的1.5倍。如果涡轮转速变化率为6，那么在甩负荷后，蒸汽涡轮转速将以额定转速的9递增，因此涡轮转速变化率通常不超过6，但过小会导致较大的负载波动，因此通常维持在3-6。 M310汽轮机的设计变速率为4.5。根据三菱提供的计算结果，在100甩负荷后速度不会急剧上升。将会超过105.6。
1.2阀门延迟和关闭时间
蒸汽轮机主蒸汽阀的调节阀设置在高压缸进口的前面，并与核电站的主蒸汽连接，以调节和保护蒸汽的摄入。主再热阀和调节阀布置在汽水分离器再热器（MSR）和低压缸之间的连接管上，起到控制或保护的作用。当单元甩负荷时，主蒸汽阀将核岛上的蒸汽切断，再热阀将MSR上的蒸汽切断，以防止单元超速。根据计算涡轮发电机组超速能量的原理，当机组超速时，阀的延迟关闭将导致一部分高温高压蒸汽进入柴油发电机组的高压缸和低压缸。涡轮。蒸汽能量的这部分将加速转子的旋转并提高速度。气门延迟和关闭时间直接决定气门信号延迟时间td，进入汽轮机E1的能量，气门净关闭时间ts和进入汽轮机E2的能量，这对蒸汽的超速性能有很大影响涡轮。
1.3止回阀配置
为了防止汽轮机超速并防止进水，应在通向给水加热器或其他目的的抽汽管道上安装止回阀，以防止蒸汽在甩负荷或蒸汽后回流到汽轮机中。涡轮机行程。如果在机组甩负荷期间发生超速，则如果蒸汽轮机止回阀发生故障，蒸汽将在压力差的作用下流回蒸汽轮机。带有能量的蒸汽的这一部分进入蒸汽轮机进行工作，从而导致速度上升。通常，当单向止回阀发生故障时，所有者将在协议中要求提供超速数据。根据能量法的计算，一般百万核动力装置的单向止回阀的故障将使速度最大提高约0.2。对于对超速控制有较高要求的设备，特别是核动力设备，建议使用1 + 1止回阀配置，即在每个抽气管中串联一个带执行机构的止回阀和一个不带执行机构的止回阀。上汽的百万级核电项目已经使用了这种配置。如表2所示，双止回阀保护可有效降低止回阀故障时的超速风险。对于具有良好超速计算结果的设备，在用户允许的情况下，也可以使用一种配置，即在一个抽气管中只有一个带执行器的止回阀。在这种情况下，建议对单向止回阀故障时最危险工况的超速值的计算进行补充，以进行评估。
1.4湿蒸汽影响
与火力发电厂相比，核电厂的参数更低，湿度更高，因此在计算超速时需要考虑舱内闪蒸水分的能量。当汽轮机卸荷时，阀关闭，腔室内的压力下降，腔室内积聚的水分将闪蒸以形成具有一定温度和压力的蒸汽并进行工作，从而导致涡轮转速上升。核电站通常配备有一系列除湿结构，包括环和隔板上的除湿槽以及排水和除湿系统。这些结构可以有效地减少蒸汽轮机室内的水分积聚和残留。另外，在湿蒸汽区域，例如叶片和圆柱体的金属表面，也会形成一定厚度的水膜，并且该水膜还具有闪蒸能量。上汽核电厂主要使用中空定子叶片，并采取对末级挡板进行加热除湿的措施，去除叶片表面附着的水分。简单原理如下：1）空心定子叶片除湿：上汽电厂百万千瓦级核动力装置使用最后一级空心定子叶片的设计。这种定子叶片通过钣金冲压和成组焊接形成空心结构。在刀片的适当区域加工小凹槽。在流道和叶片的空心部分之间存在负压，该负压连接到定子叶片的表面。水被吸入叶片的中空部分并排出。中空固定叶片除湿效果好，叶片形状与实心叶片完全相同，在满足流量效率的前提下可以有效除湿。 2）通过加热末级挡板进行除湿：上汽集团的一些核电汽轮机使用加热和低压末级挡板除湿，例如200MW级的高温气冷堆核电蒸汽轮机。末级挡板叶片采用特殊的“空心”结构，可以相当于“壁式热交换器”。挡板的内侧使用从第一或第二泵送位置抽吸的高质量蒸汽，挡板的外侧为主流湿蒸汽，内部通道的蒸汽参数确定蒸发水量（热交换） 。
2防止汽轮机超速的策略
鉴于汽轮机超速事故造成的严重后果，通过对超速原因进行分析，采取针对性的策略可以有效地避免事故发生。预防性维护，定期测试和监督是防止可靠性下降的有效手段。预防性维护和定期测试应用如下。蒸汽轮机超速的主要原因之一是阀卡住或无法紧密关闭。针对速度控制阀和排气止回阀卡住或无法关闭汽轮机超速，有针对性的预防性维护项目需要进行各种调整。调速阀，机油马达和抽汽止回阀的拆卸检查。调速阀的拆卸检查主要检查阀杆的曲率，平滑度，阀座损坏和弹簧的整体状况。这些预防性维护项目可防止阀杆弯曲和变形，弹簧损坏，阀座和阀体。由于损坏等原因，无法关闭或紧密关闭阀门；检查机油马达的气缸体是否有划痕和磨损等，以发现机油马达卡纸的早期迹象；抽气止回阀的维护主要涉及气动执行器和电磁阀的配件以及用于检查的阀体。针对汽轮机超速保护相关设备开发的针对性预防性维护项目主要包括各种速度传感器的定期校准，速度卡的功能验证，伺服阀的维护和伺服阀过滤器的更换以及定期维护LVDT；超速事故时需要可以快速释放AST主管的油压。因此，必须定期检查隔膜阀，并定期检查和维修超速电磁阀（即AST和OPC电磁阀）和卸荷阀。定期测试可以提前发现活动中的设备或保护逻辑故障，并及早进行处理，这对于系统和电站的可靠性非常重要。定期测试开发的原则是，在对设备可靠性进行分类之后，有必要针对不可见和无效的重要活动设备或逻辑开发定期测试项目。超速相关测试主要包括MOST远程和现场加油测试，EOST停机测试，OPC测试，机械超速测试（实际超速），速度控制蒸汽阀和排气止回阀全关闭测试等。
结语
M310汽轮机配备了OPC超速，电气超速和机械超速保护。同时，保护系统也有自己的特点。例如，在OPC动作之后，PLS向每个抽气止回阀发送一个关闭信号； EOST填充测试可以在主控室中实现。鉴于汽轮机超速的严重后果，通过分析超速的原因并采取有针对性的策略，可以有效地避免事故的发生。
参考文献
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