[學(xué)習(xí)]二回路系統(tǒng)a_核動(dòng)力裝置

1、船舶核動(dòng)力裝置Marine Nuclear Power Plants,核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院College of Nuclear Science and Technology（V2009.03.30）,MNPP-L08-MSS,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,2,4 二回路系統(tǒng),4.1 概述4.2 主汽輪機(jī)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(rùn)滑系統(tǒng)4.

2、8 造水系統(tǒng)4.9 電力系統(tǒng),26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,3,4.1 概述,1.作用和地位2.主要任務(wù)3.系統(tǒng)組成,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,4,1.作用和地位,是核動(dòng)力裝置的重要組成部分通過(guò)熱力循環(huán)，將一回路系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)換為電能和機(jī)械能提供核動(dòng)力裝置正常運(yùn)行所需要的電能、熱能和淡水使用的工質(zhì)沒(méi)有放射性，不需要屏蔽,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,5,2.主要任務(wù),利用一回路系統(tǒng)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸

3、汽，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)橥七M(jìn)船舶運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力、生產(chǎn)全船用電以及制造淡水。吸收一回路系統(tǒng)核裂變產(chǎn)生的熱能，加熱二回路給水產(chǎn)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(dòng)能由于系統(tǒng)運(yùn)行不可避免地會(huì)存在一定的介質(zhì)泄漏，二回路系統(tǒng)需要設(shè)置造水裝置，生產(chǎn)滿足系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)要求的淡水，補(bǔ)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(yùn)行使用安全,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,6,3.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

4、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),26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,7,“奧托·哈恩”二回路系統(tǒng)的組成,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,8,蒸汽動(dòng)力循環(huán),,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,9,二回路系統(tǒng)主要設(shè)備,為船舶航行提供主動(dòng)力的主汽輪齒輪機(jī)組為保證全船正常供電的汽輪發(fā)電機(jī)組凝水泵-給水泵組滑油泵組制造與補(bǔ)充淡水的海水蒸發(fā)裝置,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,1

5、0,4.2 主汽輪機(jī)組,汽輪機(jī)特點(diǎn)單機(jī)功率大連續(xù)回轉(zhuǎn)工作平穩(wěn)可靠性好目前汽輪機(jī)主要用于核動(dòng)力艦船以及部分常規(guī)動(dòng)力大型水面艦船。組成主汽輪機(jī)冷凝器齒輪減速器配置方式單機(jī)雙缸單缸雙機(jī),26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,11,主汽輪機(jī)組配置方案,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,12,4.2.1主汽輪機(jī),工作原理汽輪機(jī)由汽缸、轉(zhuǎn)軸以及構(gòu)成蒸汽流動(dòng)通道的動(dòng)、靜葉柵組成。級(jí)是汽輪機(jī)最基本的工作單元，汽輪機(jī)的熱功

6、轉(zhuǎn)換就是在各個(gè)級(jí)內(nèi)進(jìn)行的。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,13,,按照級(jí)內(nèi)蒸汽能量轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)汽輪機(jī)級(jí)可分為沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)劃分的依據(jù)：反動(dòng)度ρ的大小。級(jí)的反動(dòng)度:指蒸汽在動(dòng)葉柵中的理想焓降與該級(jí)的理想焓降之比，用來(lái)表示級(jí)內(nèi)靜葉柵與動(dòng)葉柵之間的焓降分配情況。沖動(dòng)級(jí):反動(dòng)度小于0.25，沖動(dòng)級(jí)由一排噴嘴與一排動(dòng)葉構(gòu)成 高壓氣輪機(jī)或小汽輪機(jī)反動(dòng)級(jí):反動(dòng)度為0.4~0.6，反動(dòng)級(jí)由一排靜葉與一排動(dòng)葉構(gòu)成

7、，靜葉與動(dòng)葉的葉型大致相同。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,14,沖動(dòng)原理,蒸汽只在噴嘴中膨脹，壓力降低，速度增加，熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。高速汽流流經(jīng)動(dòng)葉片時(shí)，汽流方向改變，產(chǎn)生了對(duì)葉片的沖動(dòng)力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)作功，將蒸汽的動(dòng)能變成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。在動(dòng)葉通道中，汽流只改變方向，壓力和溫度都不變。,動(dòng)葉葉型近似對(duì)稱彎曲,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,15,反動(dòng)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(nèi)轉(zhuǎn)換

8、為使汽流高速流動(dòng)的動(dòng)能，噴嘴出口的高速汽流進(jìn)入工作葉輪推動(dòng)葉柵轉(zhuǎn)動(dòng)做功工作葉柵內(nèi)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(duì)稱,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,16,反動(dòng)級(jí),一部分在噴嘴葉片通道內(nèi)進(jìn)行膨脹轉(zhuǎn)換為汽流的動(dòng)能，而另一部分焓降是汽流進(jìn)入工作葉柵通道內(nèi)轉(zhuǎn)換工作葉片前后存在較大的壓差采用鼓筒式轉(zhuǎn)子采用較大的推力軸承噴嘴葉片直接安裝在汽缸內(nèi)壁啟動(dòng)時(shí)熱慣性大，增加了暖機(jī)時(shí)間而影響

9、到汽輪機(jī)的機(jī)動(dòng)性。反動(dòng)級(jí)因工作葉片前后存在壓差，不能采用局部進(jìn)汽,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,17,汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu),通流部分：蒸汽在其中流過(guò)并實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部分，由噴嘴和動(dòng)葉構(gòu)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(zhuǎn)子：所有轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總稱，包括葉輪和機(jī)軸兩端部分：位于汽輪機(jī)軸的兩端，包括汽封、推力軸承、軸承等為保證汽輪機(jī)正常工作所必需的各種零件。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,1

10、8,低壓缸,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,19,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,20,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,21,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,22,核汽輪機(jī)的特點(diǎn),新蒸汽參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化 ——取決于核電廠的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性新蒸汽參數(shù)低，通常為飽和蒸汽 ——必須考慮濕度對(duì)汽輪機(jī)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(jī)組結(jié)構(gòu)尺寸大汽輪機(jī)及其附屬設(shè)

11、備中積聚的水份多，甩負(fù)荷時(shí)容易引起主機(jī)超速 ——凝結(jié)水的再沸騰和汽化,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,23,,齒輪減速器冷凝器,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,24,4.3 蒸汽系統(tǒng),1.功用2.設(shè)計(jì)要求3.布置形式4.管道變形補(bǔ)償措施,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,25,1.功用,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,26,2.設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)應(yīng)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(nèi)的流

12、動(dòng)阻力應(yīng)盡量??；散熱損失小。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,27,（1）系統(tǒng)應(yīng)具有盡可能高的生命力,系統(tǒng)中的備用設(shè)備分別單獨(dú)供汽，相互沒(méi)有影響主蒸汽各管系彼此連通在管路布置上應(yīng)使受戰(zhàn)爭(zhēng)破損的可能性最小，不至于使裝置功率損失的可能性達(dá)到100%生命力指在不同時(shí)出現(xiàn)兩種以上事故時(shí)，不使裝置失效的能力。,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,28,（2）系統(tǒng)工作可靠性高,選擇符合強(qiáng)度要求的材料管路布置盡可能簡(jiǎn)單有支持管路

13、并防止變形、搖擺、振動(dòng)的支架設(shè)置必要的熱膨脹補(bǔ)償裝置設(shè)置必須的吹除或疏水支管采用高質(zhì)量的連接件和密封墊片以保證管路的緊密性,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,29,（3）管內(nèi)流動(dòng)阻力盡量小,使蒸汽管道盡可能短而直，彎頭和閥門(mén)的數(shù)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(dá)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(jī)的管道），在許用的壓力損失下，盡量取較大的流速對(duì)主蒸汽系統(tǒng)一般計(jì)算速度

14、不應(yīng)超過(guò)50～75m/s，飽和蒸汽取低值，過(guò)熱蒸汽取高值輔蒸汽管路中，蒸汽計(jì)算速度為30～50m/s,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,30,（4）散熱損失少,隔熱設(shè)計(jì)，敷設(shè)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(jiān)固而導(dǎo)熱系數(shù)低、容重小的隔熱材料隔熱層表面溫度不應(yīng)超過(guò)60℃,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,31,3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

15、 3 乏汽系統(tǒng)的布置方式,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,32,1 主蒸汽系統(tǒng)的布置形式,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,33,圖4-10 主蒸汽系統(tǒng)的單線布置,優(yōu)點(diǎn)：布置簡(jiǎn)單，管道和閥件較少，流動(dòng)阻力小且重量輕、尺寸小缺點(diǎn)：工作可靠性低，生命力差,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,34,圖4-11 主蒸汽系統(tǒng)的雙線布置,優(yōu)點(diǎn)：供汽可靠性增大，生命力增強(qiáng)。缺點(diǎn)：兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器工作壓力不等時(shí)，會(huì)使蒸汽發(fā)生

16、器負(fù)荷不均。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,35,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(diǎn)：系統(tǒng)生命力強(qiáng)。缺點(diǎn)：管道多，熱應(yīng)力復(fù)雜。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,36,圖 “陸奧”號(hào)的蒸汽系統(tǒng),26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,37,2 輔蒸汽系統(tǒng)的布置形式,,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,38,圖4-13(a) 單線式輔汽管路,優(yōu)點(diǎn)：布置簡(jiǎn)單，占用空間少；缺點(diǎn)：供汽可靠性及生命力較差。,2

17、6-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,39,圖4-13 (b) 環(huán)形式輔汽管路,優(yōu)點(diǎn)：供汽可靠性好，生命力強(qiáng)；缺點(diǎn)：布置復(fù)雜、占用空間較多。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,40,圖4-13(c) 獨(dú)立式輔汽管路,優(yōu)點(diǎn)：安全可靠、管路集中；缺點(diǎn)：使用管道較多。,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,41,3 乏汽系統(tǒng)的布置形式,,通常為一根貫穿機(jī)艙的總管收集并分配背壓式輔機(jī)的排汽,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,42,4.管

18、道變形補(bǔ)償,采用管道補(bǔ)償措施的必要性 管道受熱膨脹，剛性固定的直管道會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致管 道自身?yè)p傷或者破壞連接的緊密性。管道熱膨脹的補(bǔ)償原則 利用補(bǔ)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(bǔ)償措施補(bǔ)償器：采用專門(mén)的補(bǔ)償裝置自補(bǔ)償：利用管道布置以自身的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形來(lái)達(dá)到自補(bǔ)償?shù)哪康?26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,43,圖4-14 自補(bǔ)償作用,26-Mar-24,《核動(dòng)力裝置》,44,圖4-