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电气机械在核能发电中的应用

汇报人：

2024-01-29

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目录

核能发电概述

电气机械在核能发电中作用

关键电气机械设备介绍

电气机械在核能发电中技术应用

国内外典型案例剖析

未来发展趋势及挑战

01

核能发电概述

重核元素（如铀-235）在吸收中子后发生裂变，释放出大量能量和中子。

核裂变反应

链式反应

能量转换

释放出的中子继续引发其他重核元素的裂变，形成链式反应，持续产生能量。

裂变产生的能量通过热交换器转换为热能，再驱动蒸汽轮机转动发电机，最终转换为电能。

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核能发电效率远高于化石燃料发电，燃料消耗少。

高效

核能发电过程中不产生温室气体和有害气体，对环境影响较小。

清洁

可持续：核燃料资源丰富，可满足长期能源需求。

核裂变反应产生的放射性物质具有潜在危险性，需严格管理和处理。

安全问题

核废料具有长期放射性，处理和储存难度较大。

废料处理

核电站建设和运营成本较高，需要政府和企业大量投资。

投资成本高

国内现状

我国已建成多座核电站，核能发电量逐年增长。

政府加大对核能技术研发和应用的支持力度，推动核能产业创新发展。

加强与国际合作，引进先进技术和管理经验，提高我国核能发电水平。

国际趋势

全球范围内，核能发电在能源结构中的地位逐渐提升。

各国纷纷加大投入，研发更先进、更安全的核能技术。

加强国际合作与交流，共同应对核废料处理、核电站安全等挑战性问题。

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电气机械在核能发电中作用

用于控制和保护核电站的电力系统，确保核电站的安全稳定运行。

高压开关设备

将核电站产生的高电压转换为适合传输和分配的电压等级。

变压器

用于核电站内部的电力传输和分配，确保电能的可靠供应。

电缆和母线

采用先进的自动化控制技术，对核电站的电气设备进行实时监控和远程控制，确保核电站的安全、高效运行。

控制系统

将核反应堆产生的热能转换为机械能，驱动发电机发电。

用于冷却汽轮机排汽，提高汽轮机的热效率。

将冷却水加压送入核反应堆，保证冷却剂的循环。

为汽轮机和发电机提供润滑和冷却，确保设备的长期稳定运行。

汽轮机

凝汽器

给水泵

润滑油系统

发电机

01

将汽轮机输出的机械能转换为电能，是核电站的核心设备之一。

励磁系统

02

为发电机提供励磁电流，确保发电机在并网运行时保持稳定的电压和频率。

并网技术

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采用先进的并网控制技术，实现核电站与电网的平稳连接，确保电能的安全、可靠供应。同时，并网技术还能实现核电站与可再生能源发电系统的互补运行，提高电力系统的整体效率。

03

关键电气机械设备介绍

特点

高可靠性、高效率、能够在高温和高压环境下长期稳定运行。

功能

用于在反应堆冷却剂系统中循环冷却剂，将反应堆产生的热量传输到蒸汽发生器。

类型

通常分为电动泵和汽动泵两种类型，根据具体核电站设计选用。

功能

将反应堆冷却剂中的热量传递给二回路水，使其产生蒸汽驱动汽轮机发电。

结构

由管板、传热管、水室等部件组成，传热管通常采用U型管设计。

特点

高效传热、结构紧凑、能够承受高温高压和腐蚀等恶劣环境。

稳压器用于维持一回路冷却剂系统的压力稳定，安全阀则用于在超压情况下排放冷却剂以保护系统安全。

功能

稳压器通常由加热器、喷雾器、安全阀等部件组成，安全阀则包括弹簧式安全阀和先导式安全阀等类型。

结构

高可靠性、快速响应、能够在极端情况下保证系统安全。

特点

电气控制系统

用于控制核电站内各种电气设备的运行和监测，包括控制柜、仪表盘、传感器等。

泵和阀门

用于冷却剂、润滑油、化学试剂等流体的输送和调节，包括离心泵、截止阀、止回阀等。

压缩机和风机

用于空气和气体的压缩和通风，包括离心式压缩机、轴流式风机等。

监测和诊断设备

用于实时监测核电站内各种设备的运行状态和性能参数，及时发现并处理故障，包括振动监测仪、红外热像仪等。

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电气机械在核能发电中技术应用

03

自动化控制算法

应用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，提高控制系统的智能化水平。

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控制系统架构设计

采用分层分布式控制系统架构，实现对核能发电过程的全面监控和管理。

02

传感器与执行器选择

选用高精度、高可靠性的传感器和执行器，确保控制系统的准确性和稳定性。

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应用故障树分析、专家系统、神经网络等故障诊断技术，实现对电气机械故障的准确识别和定位。

故障诊断技术

制定科学的预防性维护计划，定期对电气机械进行检查、保养和维修，降低故障发生率。

预防性维护计划

建立远程监控与故障诊断系统，实现对电气机械的实时监控和远程诊断，提高维护效率。

远程监控与故障诊断系统

对电气机械进行结构优化、材料优化等方面的改进，提高设备的运行效率和可靠性。

设备优化设计

应用节能技术，如变频调速、能量回收等，降低电