凝汽器与真空系统

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1、凝汽器与真空系统培 训1主要内容 l凝汽器真空的一些概念l影响凝汽器真空的因素l真空严密性与真空查漏l凝汽器脏污与清洗l循环水量和循环水温l真空泵工作状态对机组真空的影响l影响真空泵效率的因素l真空泵的汽蚀和汽蚀保护l两种真空泵的比较 2凝汽器真空建立的原理 l启动时，凝汽器真空的建立依赖于真空 泵将凝汽器中的空气抽出。 l机组冲转后，加入凝汽器的汽轮机排汽 受到循环水的冷却而凝结成水，其体积 大大地缩小，原来由蒸汽充满的容器空 间就形成了高度真空。 3凝汽器真空的维持 l靠循环水不间断地将排汽的热量带走， 使得蒸汽的凝结过程不间断地进行。 l靠真空泵或各种抽气器将不凝结的气体 不间断地地排出

2、，使这些气体不至于在 凝汽器中积累而造成真空的破坏。 4循环水温升和凝汽器端差ltstw1ttl式中：ts 与凝汽器压力Pc相对应的饱和蒸 汽温度，；ltw1循环水进口温度，；lt循环水温升，；lt凝汽器端差。k凝汽器的传热系数； Ac凝汽器的换热面积；Dw循环水流量。5凝汽器有关参数变化的特性l循环水进口温度tw1主要受运行方式和环 境影响 l循环水温升t与蒸汽流量和循环水流量 有关； l凝汽器端差t与循环水流量、循环水流 速、循环水进口温度、蒸汽流量、凝汽 器铜管（或钛管）表面清洁程度、真空 系统严密程度等因素有关。 6凝汽器的最佳真空 l凝汽器的最佳真空有最佳设计真空和最 佳运行真空两种

3、概念。 l凝汽器的最佳设计真空是指在新设计一 个发电厂时，整个发电厂冷却系统中所 选择的设备容量、参数、设备相互匹配 以及年运行费用为最少时所确定的凝汽 器压力。l凝汽器的最佳运行真空是指在一个已投 运的热力系统中，设备的型式、容量、 参数及设备间的匹配关系都确定的条件 下，使热力系统运行时的热耗为最小的 凝汽器压力。 7极限真空l极限真空是指汽轮机的背压降低到某一 数值后，蒸汽的膨胀有部分是在末级动 叶栅后进行的，这些蒸汽已不具备做功 能力。我们将蒸汽在末级动叶斜切部分 膨胀达到极限时的背压，称为极限背压 ，它对应的真空称为极限真空。 8最佳真空的确定l一般来讲，在其它条件无法改变的情况下，

4、 提供凝汽器的真空只有通过增加循环水流量 来达到。假使从某一运行工况开始，增加循 环水量，提高凝汽器真空，使汽轮机的功率 增加PT，同时循环水泵的耗功增加PP， 功率差P，只有P0时，在经济上才是合 算的。由于P随凝汽器的真空值不同而有所 变化，我们总可以找到P为最大时的一个运 行工况。Pmax所对应的真空即是最佳真空（ 见图）。 9极 限 真 空 与 最 佳 真 空 的 关 系图 10我厂机组凝汽器和真空系统的组成l2机的汽轮机向下排汽，凝汽器在汽 轮机运转层下面，抽真空设备为锥体式 水环真空泵，循环水采用闭式循环，机 力冷却塔冷却 。（设备包括两台主循环 水泵和四台风机）l5机的汽轮机轴向

5、排汽，凝汽器与汽 轮机同布置在零米层，抽真空设备为平 面式水环真空泵并配置进口大气喷射器 ，循环水采用海水 ，是开式循环。112机循环水系统的运行方式l循环水系统的运行方式l两台主循环水泵四台风机两台辅泵l两台主循环水泵四台风机l一台主循环水泵四台风机两台辅泵l一台主循环水泵三台风机两台辅泵l一台主循环水泵三台风机l一台主循环水泵两台辅泵两台风机l一台主循环水泵两台风机122 机 经 济 真 空 的 确 定序号 气温条件运行方式11415 一台主循环水泵 三台风机 21621 一台主循环水泵 三台风机两台辅 泵 32125一台主循环水泵 四台风机两台辅 泵 425两台主循环水泵 四台风机13真

6、空严密性试验l真空系统是否严密应由真空严密性试验来 确定。l试验的条件是机组在额定负荷80以上。l方法：关闭真空泵进口阀门，待阀门完全 关闭后，记录机组真空下降速度。l若真空下降速度小于267Pa/min，则真空 系统严密性属优良；若真空下降速度小于 400Pa/min，则真空系统严密性合格；若 真空下降速度大于665Pa/min，则真空系 统泄漏严重。14影响机组真空泵严密性的因素l凝结水泵以及低加疏水泵轴向密封不严 ；l 汽轮机端部轴封工作不正常；l 汽轮机排汽缸和凝汽器喉部连接法兰或 焊缝处漏气；l汽轮机低压缸结合面以及表计接头等不 严密；l真空系统阀门不严密；l真空系统的设备、管道破损

7、或者焊缝存 在问题。 15真空系统查漏的方法l卤素检漏法l氦质谱检漏法l超声检漏法l萤光法l汽侧灌水试验l烛光法l薄膜法 16查漏实例l1996年5机疏水管法兰漏气l5机后轴封中分面漏气17凝汽器脏污与清洗 l平板滤网和旋转滤网l二次滤网l胶球清洗l凝汽器管束清洗（机械清洗和化学清洗 ）l循环水加药18循环水量不足l判断标准tl循环水泵工作不正常。l循环水泵进口滤网堵塞。l二次滤网堵塞。l管道、排污阀等泄漏。l海水潮位或（河流、水池等水位）的下降 。19循环水进口温度l对于开式循环，水温与季节、地域有关 。l对于闭式循环，冷却塔工作性能的好坏 有关，其根本就是与当地气象条件有着 密切的关系。2

8、0冷却塔的工作原理l接触散热在冷却塔中，当水与不同温 度的空气接触时，在它们之间就有热量传 递，我们将水的这种传热方式，称为接触 散热。其传热量的大小与水和空气的温度 差有关，温差越大，冷却效果就越好。大 气温度越低，冷却塔的冷却能力越高。l蒸发散热在冷却塔中，水与空气接触 传热的同时，还存在着蒸发散热的作用， 水向空气蒸发而使水温降低。水的蒸发与 空气相对湿度、大气压力及风力的大小等 因素有关。相对湿度小、大气压力低或风 速大，蒸发作用强。21水环式真空泵的工作原理 l叶轮和泵轴的轴线与泵壳体的中心线偏离， 两端由端侧盖封住，侧盖端面上开有吸气口 和排气口，分别与泵的进出口相通。当泵内 充有

9、适量工作液体时，由于叶轮的旋转，液 体向四周甩出，在泵体内壁与叶轮之间形成 一个旋转的液环。液体内表面与叶轮毂表面 及侧盖端面之间形成月牙形的工作腔室，叶 轮叶片又将气腔分隔成若干互不连通容积不 等的封闭水室。在叶轮的前半转（吸入侧） ，水室容积逐渐增大，气体经吸气口吸入水 室；在叶轮的后半转（排气侧），水室容积 逐渐减小，气体被压缩，压力升高后经排气 口排出。 22水环式真空泵原理图123水环式真空泵原理图224影响真空泵效率的主要因素水温l由于水环式真空泵是考水环与叶轮 之间形成的月牙形的工作腔室来抽 吸空气和水蒸汽，腔室压力一旦等 于于水环水的饱和压力，水就会汽 化，因此腔室的压力最低不

10、能低于 水环水的饱和压力，系统的真空就 会受到此饱和压力的限制，若水环 水的温度升高，饱和压力也升高， 系统的真空就会降低。 25影响真空泵水温的因素l凝汽器中不凝结气体和少量水蒸汽被真 空泵抽出，凝汽器的压力总要高于真空 泵吸气腔室的压力，不凝结气体和少量 水蒸汽的温度高于水环水的温度，会将 热量带给水环水 ，使之温度升高。26真空泵的运行方式l开式循环水环水直接由自来水或工 业冷却水系统供给，并直接排掉，由不 凝结气体和少量水蒸汽带来热量也随水 环水排走。l闭式循环由不凝结气体和少量水蒸 汽带来热量通过热交换器的外循环水带 走。27真空泵两种运行方式的特点l开式循环中，水温相对较低，但会造

11、成 水资源浪费，水环水流量易受受管网压 力影响 ，工作效率相对不稳定。l闭式循环中，水温相对高些，流量稳定 ，也不会造成水资源的浪费；但会增加 真空泵成套设备耗功。28板式换热器和管式换热器性能比较l采用闭式循环的真空泵成套设备都需要配 置换热器板式换热器或管式换热器。l管式换热器中冷却水为层流，冷却水和被 冷却水流动成90度，不形成对流。板式换 热器中冷却水和被冷却水均为湍流，流动 成180度，形成对流。l板式换热器换热效率高，因而所需传热端 差小，能有效降低水环水温度，间接提高 真空泵效率。l板式换热器因其结构特点，只适用与温度 、压力不高的场所，特别适用与电厂的真 空系统。29管 式 换

12、 热 器 的 外 形 图30板 式 换 热 器 的 外 形 图31安装和维护比较l板式换热器体积和重量较小，运输与安 装都相当容易。l板式换热器结构简单，拆卸和清洗非常 方便。l板式换热器因运行温度和压力低，不容 易产生泄漏，一旦出现渗漏或泄漏，又 很容易被发现。32真空泵的汽蚀现象l水泵产生汽蚀是由于水汽化后产生汽泡 ，汽泡集聚在低压区形成空穴，空穴被 流动的水带到高压区，致使蒸汽突然凝 聚、收缩，汽泡破裂而产生撞击。若汽 泡附着在叶轮表面，并不断产生水的汽 化和蒸汽的凝聚，就会对泵产生汽蚀。 水环真空泵的特点决定了这种泵容易产 生汽蚀。 33汽蚀保护1l采用两级泵。每一级的压缩比分别为 6

13、/1、5/1，因此压缩热降低，水环水温 升小，水不容易汽化。同时两级泵将压 缩比降低后，由于压差小，汽泡不容易 破裂，即使破裂，其能量也小得多。l真空泵的冷却水通过喷嘴形成雾状水珠，冷 却从凝汽器来的绝大部分水蒸气，并迅速凝 聚结成水，大大提高泵的效率，同时有效降 低进气温度，间接地防止汽蚀现象的发生。 34汽蚀保护2l将很小一部分排出口正压气体引入真空 泵的吸入腔，并在叶轮表面形成一层薄 薄的气体保护膜，用以防止汽蚀。l真空泵进口安装有大气喷射器，适 当提高泵的吸入腔压力，防止泵汽 蚀。35大气喷射器36两种型式真空泵l平面式真空泵和锥体式真空泵，这两种 真空泵是目前真空泵的两个主要流派，

14、多数火电厂都使用这两种真空泵。平面 式真空泵是第一代水环真空泵，锥体式 真空泵是在平面泵基础上发展起来的第 二代水环真空泵，在结构和性能上，锥 体泵明显比平面泵有优势。 37锥体式真空泵的改进之处l进气口和排气口的改进l单级泵改为两级泵l泵入口管上加冷凝喷嘴l偏心位置的改进38进 气 口 和 排 气 口 的 改 进 39泵入口管上加冷凝喷嘴40偏心位置的改进141偏心位置的改进242锥体真空泵在性能上的优势1l效率高锥体泵进气面积大，开口深 入叶轮舱，通道最通畅，进气阻力小， 大大提高泵的抽气能力。其次，在泵入 口管上加冷凝喷水来冷凝可凝气体，吸 入泵的气体体积会大大减少，进一步提 高了泵的抽

15、气能力。另外，采用两级泵 后，压缩比降低，也降低了压缩热，且 压缩热分两次传递给水环水，水环水的 温升比单级泵小。由于水环水温度低， 冷却效果好，因而效率高。 43锥体真空泵在性能上的优势2l能有效防止汽蚀 锥体泵采用两级泵后， 由于压缩热降低，水环水温升小，水不容易 汽化。两级泵将压缩比降低后，由于压差小 ，汽泡不容易破裂，即使破裂，其能量也小 得多。l能处理多余的漏入空气当凝汽器泄漏空 气量增加时，凝汽器的背压升高，此时进入 泵的蒸汽温度和泵入口冷凝喷水的温度的温 差更大，其冷凝效果更佳，锥体真空泵的抽 气能力增加，能有效限制凝汽器背压的提高 。44锥体真空泵在性能上的优势3l安全可靠 锥

16、体泵因排气口在下部， 受到压缩力的方向是由下往上，可抵消 一部分叶轮的自重，故而轴所承受的力 最小，磨损小，轴的寿命比平面泵要长 。 l锥体泵因排气口在下部，叶轮也偏于泵 的下部，静止时液位较低，因而起动电 流很小。 l由于锥体泵进气口和排气口设计在锥体 上，锥体深入泵体中，整个叶轮一次浇 铸而成，叶轮的端头整个环形加固，使 得叶轮结构牢固。 45锥 体 泵 叶 轮 结 构46平面泵叶轮结构47锥体泵入口48总结l主要讲述凝汽器和真空系统的一些原理 和个人的一些经验和体会。l请大家查找有关专业方面的书籍，进一 步加深有关理论知识。l在实际运用中应结合实际情况，灵活运 用。49谢 谢 大 家！50