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核电汽轮发电机组有全速机和半速机两种方案,全速机转速为3 000 r/min,半速机转速为1 500 r/min。根据《核电厂常规岛设计规范》(GB/T 50958—2013)[5],1 000 MWe级机组,宜采用半速机组,1 000 MWe以下等级机组,宜采用全速机组。主要原因是随着压水堆机组功率等级的不断提高,全速机的排汽面积由于受到末级叶片长度和低压缸数量的限制,已经不能满足大型压水堆机组的工程需要,因此半速机在近年来大型二代加和三代核电中得到了广泛采用。核聚变发电厂,暂定为350 MW等级,因此汽轮机可采用全速机组。
常规火电中大量的350 MW机组全速机采用了刚性基座,即采用大质量来抑制振动[6]。基于这一理念,基座的本身构件尺寸大,采用大量的异形构件以贴合设备的外形,布置紧凑。随着机组等级的提高,半速机的广泛应用,伴随而来的是弹簧隔振技术在汽轮发电机组基础中的应用。采用弹簧隔振,可使得机器与基座台板的固有频率由20~25 Hz减小到3~3.5 Hz,远离了机器的工作频率,避免了共振的发生,起到了很好的隔振效果。对于刚性基座和弹簧隔振基座上部结构进行经济性对比见表1。可见350 MW机组基座尺寸比较小,采用弹簧隔振基座造价高于刚性基座。从节省造价的角度可采用刚性基座。
表 1 基座经济性对比
Table 1. Economic comparison of TG foundation
项目 工程量和造价 刚性基座 弹簧隔振基座 台板/m3 480 410 框架柱/m3 280 200 中间层/m3 240 150 隔振弹簧组/万元 — 180 造价合计/万元 410 490 应该注意到,采用弹簧隔振后,汽机基座柱可兼做汽机房平台柱,汽机房钢平台与汽机基座之间采用滑动支座连接,甚至可以采用基座与厂房框架联合布置的形式[7]。从而简化了汽机房平台的布置。另外,对于高烈度地震区采用弹簧隔振基座更有优势。台板在地震作用下的响应,不论是哪类场地,其对地震加速度的放大系数最小,为使得机组具有广泛的厂址适应性,则推荐采用弹簧隔振基座。
Research on Civil Structure Design of Main Building for Fusion Power Plant Conventional Island
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摘要:
目的 核聚变发电是未来核能利用的一种方式。为了研究其常规岛土建设计最优方案,需要结合过往常规火电,以及其他核电常规岛的设计技术进行探讨。 方法 通过从主厂房结构体系、汽机房屋盖结构、汽轮发电机基座选型以及主厂房防火设计四个方面开展方案对比分析。 结果 提出了核聚变发电厂常规岛相应的土建设计方案和设计建议。 结论 成果可以为类似工程项目提供参考。 Abstract:Introduction Using nuclear fusion to generate electricity is a promising way for nuclear energy in the future. In order to research the best civil structure design, it is necessary to discuss techniques from fossil fuel power plant and conventional island of other NPPs. Method Through comparation analysis, structure system of main building, roof structure, TG foundation and fire protection design were discussed. Result Conceptual design for civil structure and engineering advice are also given. Conclusion The research in this paper can provide reference for similar project. -
Key words:
- fusion power station /
- conventional island /
- main building /
- civil structure design
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表 1 基座经济性对比
Tab. 1. Economic comparison of TG foundation
项目 工程量和造价 刚性基座 弹簧隔振基座 台板/m3 480 410 框架柱/m3 280 200 中间层/m3 240 150 隔振弹簧组/万元 — 180 造价合计/万元 410 490 -
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