2.5.3. Особенности работы паровых турбин аэс

В принципе работа паровых турбин АЭС ни чем не отличаются от таковых на ТЭС. В них действуют те же термодинамические законы, которые действуют и в турбинах ТЭС. Но есть ряд особенностей, в которых мы сейчас и разберёмся.

Основные особенности паровой турбины АЭС с ВВЭР и РБМК связаны с ее работой на насыщенном паре. Поэтому они работают с относительно малым теплоперепадом, имеют большой расход пара, а большая часть её ступеней подвергается воздействию влажного пара. Такой цикл паротурбинной установки вызывает необходимость сепарации пара и промежуточного его перегрева между частью среднего давления (ЧСД) и частью низкого давления (ЧНД) турбины.

Практически во всех паровых турбинах приходится иметь дело с работой на влажном паре. Его влияние отрицательно сказывается на тепловой экономичности установки, т.к. внутренний относительный КПД турбины при работе на влажном паре уменьшается. Влажность пара отрицательно влияет на работу турбины также из-за с эрозией лопаток.

При штатной работе турбины значительная часть влаги отбрасывается к корпусу по поверхности лопаток рабочего колеса, поэтому сепараторы влаги целесообразно располагать непосредственно за рабочим колесом, тогда отведенный конденсат уже не будет оказывать вредного влияния на работу последующих ступеней турбины. Для последней ступени ЦНД отводят влагу также и с помощью влагоулавливающего устройства, расположенного за сопловым аппаратом.

Эрозионные разрушения лопаток паровой турбины начинаются с их поверхности. Поэтому для снижения эрозии применяют различные способы упрочнения поверхности лопаток — хромирование, местную закалку кромок, нагартование, упрочнение поверхностного слоя электроискровым способом и др. Совершенно обязательно упрочнение поверхностного слоя лопаток для последних ступеней.

Известно, что с ростом мощности турбины в связи с одновременным увеличением давления возрастает (и заметно) влажность пара, поступающего в регулирующие устройства турбины даже при номинальном режиме. При частичных нагрузках имеет место еще и дросселирование в самих регулирующих органах турбины. В результате влажность пара может дойти до 1,0-1,5%. Это в определенной мере снижает надежность работы, а потому и длительность межремонтного периода. Поэтому целесообразен хотя бы незначительный перегрев пара, например на 30-40^ОС. Такой перегрев повысил бы тепловую экономичность турбины за счет уменьшения влажности пара в ЦВД.

2.5.4. Конденсационная установка

Замкнутость пароводяного цикла АЭС предопределяет необходимость конденсации всего расхода пара, проработавшего в турбине. Этот процесс осуществляется в конденсационной установке при постоянном давлении за счет нагрева охлаждающей воды, температура которой ниже температуры насыщения пара.

Процесс конденсации может идти при любом давлении, однако чем ниже температура отвода теплоты цикла, тем выше тепловая экономичность паротурбинной установки при неизменных начальных параметрах. Характеристики водяного пара таковы, что, добиваясь расширения пара в турбине до давления, меньшего атмосферного, можно увеличить теплоперепад в ней на 25 - 30 и даже 40% в зависимости от начальных параметров пара. Поэтому задачей конденсационной установки является также установление и поддержание разрежения в выхлопном патрубке турбины, а тем самым и внутри конденсатора.

В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней турбины, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины и ряда других мест, например в линиях отборного пара и его конденсата, находящихся под разрежением.

Для одноконтурной АЭС необходимо учитывать поступление в конденсатор продуктов радиолиза и благородных газов, проникающих через оболочки ТВЭЛов. Так как поступление продуктов радиолиза увеличивает газосодержание рабочей среды при входе в конденсатор. А для турбин двухконтурной АЭС количество кислорода, поступающего в конденсатор с паром, должен составлять не более 0,01 мг/кг, а для турбин одноконтурной АЭС не более 5-40 мг/кг.

Наличие газов в рабочей среде неблагоприятно для коэффициента теплоотдачи при конденсации и необходимой поверхности охлаждения в конденсаторе. Так, при массовой концентрации газов, равной 1%, коэффициент теплоотдачи при конденсации пара уменьшается вдвое по сравнению со значением, отвечающим чистому пару; при 2,5 - 3,0% — уже в четыре раза. Количество подсасываемого воздуха зависит от состояния уплотнений в местах соединений, находящихся под разрежением, и не поддается расчетному определению. Поэтому необходимо устройство отсоса воздуха, хотя количество воздуха, проникающего в конденсатор, по сравнению с расходом пара очень мало.

Но вместе с воздухом отсасывается и некоторое количество пара, что может вызвать потерю конденсата. Для исключения которой паровоздушная смесь должна быть охлаждена в соответствующем теплообменнике с возвратом конденсата в систему.

В конденсаторе воздух непрерывно отсасывается основным пароструйным эжектором. Для выброса воздуха его давление за эжектором должно быть выше атмосферного. При этом на двухконтурной станции воздух выбрасывают непосредственно в атмосферу, а на одноконтурной — через систему технологической вентиляции. Расход рабочего пара на эжекторы имеет заметное значение (0,5-0,8%) расхода на турбину, и, кроме того, некоторое количество пара уходит с воздухом из конденсатора.

На одноконтурной станции паровой эжектор непрерывно удаляет образующиеся в реакторе продукты радиолитического разложения воды, в том числе атомарный водород и атомарный кислород. Для предотвращения возможного образования гремучей смеси в специальных контактных аппаратах организуют сжигание водорода.