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1、精心整理水环式机械真空泵选型计算(业务培训教材)(4)苏州和顺泵业有限公司2007年1月1 5日一. 刖言多年以来，关于电站凝汽器真空泵的选型一直是各方争执的焦点：真空泵如何选才经济合理？用哪一个标准来判定真空泵选型满足电厂设计与运行要求。现综述国内、外相关真空泵选型资料，并参照国内电厂多年的运行经验，在广 泛征求设计人员意见的同时结合国内运行实际，对真空泵的选型做一个简要的说 明。从中找出一种适合中国国情的真空泵选型计算方法。此选型方法仅适用于燃煤机组(不包含空冷机组)、燃机电厂、核电站及射水 抽吸气改造-别成册。二. 电厂凝汽器真空泵的选型计算真空泵的作用就是从凝汽器内抽出不凝结的气体，以
2、及随不凝结气带出来的 来不及冷却的水蒸汽，维持凝汽器的真空。具体来说就汽轮机凝汽器排汽压力的高低直接影响到汽轮的效 率，火电机组靠凝汽器在汽轮机排汽口建立并维持一定的真空(由真空泵来完成)，以增加汽轮机蒸汽的可用焓降，提高汽轮机的热效率。据统计，300MV机组凝汽器压力每降低1KPa汽轮机的汽耗将减少1.5%-2.5%。 发电量约增加1%由此可见维持凝汽器真空作用的重要性。选型计算的目的，是为了选取适当的真空泵与电厂汽轮机发电机组及使用条件相匹配。水环式机械真空泵选型需要满足汽轮机凝汽器起动和正常运行两种工况。1. 启动工况：众所周知，汽轮机在启动前，凝汽器两侧容积均被空气所占有，水环真空泵
3、需抽吸、排除凝汽器汽侧汽缸内及抽吸管道内等部位的空气，使凝汽器在规定的时间内达到一定的真空度。 在西欧国家一般要求30分钟内使凝汽器压力达到200mbar400mbar,以便启动汽 轮机。我国要求启动真空压力为 300mmH相当于上限400mbar(1mmHg=1.33mba。水环式机械真空泵抽吸时间计算公式：T= (60U/ns ) Ln(P2/P1)t-真空泵需抽吸凝汽器真空时间 minVk-真空泵需抽吸空间容积mn-启动时，真空泵运行数量s-真空泵在抽吸压力Pi条件下真空泵下抽气量m/hP2-真空泵排出口压力mbarPi-真空泵需要抽吸的真空度 mbar2. 运行工况当汽轮机投入运行后，
4、水环式机械真空泵还需要不断地抽吸漏入真空系统的 泄漏空气，随蒸汽带入的不凝结气体和来不及冷却的蒸汽混合物，以确保凝汽器良好的热交换，维持机 组排汽真空度。（1）确定泄露空气量A. 汽轮机机凝汽器真空系统泄漏量与该机组真空系统主、辅设备制造质量和安 装密封程度有关，但一般可用单位时间内的凝汽器真空下降大小来衡量一一 密封性，德国VDEV标准提供的由凝汽率来查该系统泄漏空气量。B. 如机组容量增大，额定负荷下排汽量达到1400T/h后，达到的最大泄漏量是40Kg/h。C. 美国HEI和英国BEAMA也是根据它们的经验制定的汽机凝汽器系统泄漏量。D. 据德国火电工程师介绍：对于新投产的汽轮发电机组，
5、其泄漏空气量远低于 VDEM特性曲线上所表示的数值，只有机组运行数年后，机组趋向老化后，其 泄漏空气量才达到样本特性曲线上的值。E. 美国和英国泄漏空气量之所以比德国大，是在于美国和英国汽机低压缸与凝 汽器连接部份至颈部采用橡胶波形补偿器连接，密封性较差的缘故，而德国， 大机组均采用钢性连接，密封性能良好。量流气空干漏泄图1凝汽器运行中泄漏空气流量VDEW4丿t/h 50003020在额定负荷排入凝汽器汽量_ | Ljx 1_I；图1美.英.西德,中凝汽器泄漏空气量比较图量气空干漏泄605040、1 . J-/ 英（BEAIMA中国P/h i | I F：.#11/V /-X美国（HEI）/r
6、/西德（VDEM/7304050601001502003004005007001000 t/h 20008000o OO 32 13025205 3O58 6 5 4 3 2 120凝汽器蒸汽量泄漏空气和气一汽混合物流量的计算泄漏空气量徜泄漏空气量暂时按德国VDEM特性曲线上查得，以安徽平圩电厂为例， 该工程汽轮机低压缸排入凝汽器蒸汽总量为1250T/h，从VDEM特性曲线查得泄漏空气量M=35Kg/h.泄漏空气体积流量可按下列公式计算：3Vg= (mx RsX Tmin) /(P minX 100)m/h vg泄漏空气体积流量m/hMG泄漏空气质量流量Kg/hFG空气常数，为287.05J/
7、Kgk(焦耳/公斤F)Tmin混合物绝对温度K,若凝汽器压力0.055atm,即55.76mbar (毫巴)， 在此温度下水蒸汽的饱和温度为 34.83 C,凝汽器气体排出区域设 计考虑过冷度4.17 C。混合物温度：t min=34.83 C -4.17 C =30.66 C混合物绝对温度：t min=273.15+30.66=303.78 K 假定凝汽器真空为：Pmin=55.76mbar(毫巴)VG= (35X 287.05 x 303.78 ) / (55.76 x 1) =547rr/h此时水蒸汽的饱和分压力：PD=44.6mbar(在混合物温度：X=30.66下，水的 饱和蒸汽压)
8、二、混合物体积流量3Vmin = (MbX RsX Tmin)/(P gX 1)m/hPg凝汽器气体排出区域空气分压力二凝汽器设定压力-混合物温度下水 的饱和蒸汽压。卩(=2旷卩。)=55.76-44.6=11.7口匕8即: Vmin=(35 X 287.05 X 303.78)/(11.7 X 10)=2608m3/ha) 混合物中蒸汽重量流量M=0.6229 x( Pd“Pg)x MG=0.622 x( 44.06/11.7 ) X 35=82K/h通过以上计算，求得了泄漏空气质量流量、体积流量、混合物体积流量 和蒸汽质量。这些流量值是相互关连的，对于运行中的同一台凝汽器，知道了它的泄漏空
9、气质量流 量，经过换算，可求得另一些数值。水环式机械真空泵制造商常以泄漏空气量数值来加以叙述。如安徽平圩电厂工程，在运行工况：凝汽器压力.55ata时，水环式真空泵实际至少需要从凝汽器抽吸气体混合物268n3/h，但用另一句话来说，即至少需要抽吸干空气重量35Kg/h,二者意义是相同的。b) ITD值的确定精心整理根据泄漏空气量M、凝汽器特性曲线和不同的循环水温度 t，经过计算，综 合分析选用相匹配的水环式机械真空泵，平圩电厂的凝汽器是双背压的，其计算结果列表如下：A、ITD值一一指吸入侧压力下饱和温度与水环式机械真空泵入口冷却水温度 的差值。B、设计换热器冷却水进口温度为 25 C,水环式机
10、械真空泵冷却水来自循环水， 故真空泵进口水温应考虑到下列因素：换热器进、出口温度端差，随不凝 结气体带入的过热水蒸气引起的温升，真空泵补充凝结水引起的温升等。C根据换热器冷却水循环水温25 C和汽轮发电机组额定负荷，在凝汽器特性曲线上，查得凝汽器高压侧和低压侧的压力值，从特性曲线横坐标负荷率100%乍一条垂直向上的直线，与T=25C的一条实线相交，（虚线代表绝对压力低），同时与另一 条T=25C的虚线相交，（虚线代表绝对压力高），从交点作水平线，在纵 坐标上查得凝汽器低压侧和高压侧值各为 0.0535atm和0.071atm，经过换 算，其压力各为 54.203mbar 和 71.934mba
11、r.D根据上述求得的低压侧和高压侧的压力值，再查出饱和温度分别为34 C和 39.52 C。i I X 1 I尹#i ; ThTj/1E、计算温差ITD （ITD指吸入侧压力下饱和温度与水环真空泵冷却器入口冷 却水温度的差值），现冷却器入口冷却水温25C，换热器进、出口端差按 2C设计，补充凝结水引起温升0.5 C,随不凝结气体一起带入的过热水蒸 汽引起温升0.5 C,真空泵实际入口密封水温 28 C。故凝汽器低压侧 ITD=34-28=6C，高压侧 ITD=39.528=11.52 CF、根据以上计算的温度差，凝汽器低压侧 ITD和高压侧ITD以及低压侧和 高压侧的压力值，以不同型号的水环真空泵运行工况特性曲线查得相应的 凝汽器和水环真空泵。从水环真空泵运行工况特性曲线图表上横坐标查到 所需的压力值，作直线垂直向下，与表示ITD的曲线相交，从该点作水平 平行线，在纵坐标上得到这个真空泵抽吸泄漏空气量的数值，首先估计合 适的真空泵。G 平圩电厂已经选定2BW4353-0EK4转速590rpm）水环式机械真空泵，对 凝汽器低压侧ITD=6C, R=1.6” Hg,在泵的特性曲线查得它的抽吸能力 为36Kg/h,高压侧ITD=11.52 C, P=2.13 ” Hg,真空泵
