核電汽輪機組分為全速機和半速機兩種類型。半速機相對于全速機，其正常運行時的轉(zhuǎn)速僅為全速機的一半。在50Hz的電網(wǎng)頻率下，全速機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，而半速機則為1500轉(zhuǎn)/分鐘；在60Hz的電網(wǎng)頻率下，全速機轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分鐘，而半速機轉(zhuǎn)速為1800轉(zhuǎn)/分鐘。
特點
可靠性
半速機的應用能夠顯著提升大型汽輪機組葉片的可靠性。
熱效率
通過延長葉片長度，半速機能夠在保持通流部分高效率的同時減少排汽損失。此外，較低的轉(zhuǎn)速有助于減輕濕蒸汽對葉片的侵蝕，進而改善蒸汽的流動特性，從而實現(xiàn)更高的熱效率。據(jù)全球主要核電汽輪機制造商的數(shù)據(jù)表明，百萬千瓦級別的半速汽輪機熱效率普遍高于全速汽輪機約2%，最高可達3.3%。當反應堆熱輸出功率達到2905MW時，這意味著半速機的出力提升了9.6%。
機組振動特性
由于轉(zhuǎn)速較低且轉(zhuǎn)子重量、重轉(zhuǎn)動慣量較大，半速機對激振力的敏感度低于全速機，具有更好的抗振性能。
運行靈活性
盡管半速機的轉(zhuǎn)子直徑大、重量重，高壓缸的汽缸壁較厚，導致熱應力增大，但在快速啟動和變負荷適應性方面略遜于全速機。
材料消耗
在同等功率級別下，半速汽輪機通常因體積較大而導致單個部件重量較重，因此其材料消耗量通常超過全速機的兩倍。然而，由于末級通流面積增加，低壓缸數(shù)量減少，整臺機組的總重量通常是全速機的1.2至2.4倍。
鍛造
半速機的轉(zhuǎn)子重量是全速機的兩倍，這對鍛造工藝提出了挑戰(zhàn)。雖然轉(zhuǎn)速降低使得轉(zhuǎn)子的機械性能要求有所降低，但由于發(fā)電機極數(shù)增加，勵磁系統(tǒng)的調(diào)整也需要相應改變。
功率
采用半速機設計可以使機組的極限功率得以提升。考慮到核電站選址的嚴格性和較高的投資成本，擴大單機功率以降低成本的趨勢日益明顯。
適應性
在中國大陸，除了秦山三期的汽輪發(fā)電機組外，其他已投入運營的核電機組均為全速機。而在建的CPR1000項目中，汽輪發(fā)電機組采用了半速機技術。國際上，西門子股份公司、三菱集團、日立制作所、東芝等主要核電汽輪發(fā)電機組制造商均專注于生產(chǎn)半速機，而ABB和ALSTOM則同時生產(chǎn)半速機和全速機。相比之下，俄羅斯則主要生產(chǎn)全速機。總體而言，對于1000MW及以上等級的汽輪發(fā)電機組，大多數(shù)選擇采用半速機設計。
參考資料 >
嶺澳核電站半速汽輪發(fā)電機基礎結構型式分析.南方能源建設.2024-10-25
全、半轉(zhuǎn)速核電汽輪機的比較.道客巴巴.2024-10-25
核電站汽輪機的技術特點.科普中國網(wǎng).2024-10-25