凝汽器與真空系統(tǒng)

1、2021-12-27專題講座之一1培訓(xùn)2021-12-27專題講座之一2l凝汽器真空的一些概念l影響凝汽器真空的因素l真空嚴(yán)密性與真空查漏l凝汽器臟污與清洗l循環(huán)水量和循環(huán)水溫l真空泵工作狀態(tài)對(duì)機(jī)組真空的影響l影響真空泵效率的因素l真空泵的汽蝕和汽蝕保護(hù)l兩種真空泵的比較 2021-12-27專題講座之一3l啟動(dòng)時(shí)，凝汽器真空的建立依賴于真空泵將凝汽器中的空氣抽出。 l機(jī)組沖轉(zhuǎn)后，加入凝汽器的汽輪機(jī)排汽受到循環(huán)水的冷卻而凝結(jié)成水，其體積大大地縮小，原來由蒸汽充滿的容器空間就形成了高度真空。 2021-12-27專題講座之一4l靠循環(huán)水不間斷地將排汽的熱量帶走，使得蒸汽的凝結(jié)過程不間斷地進(jìn)行。

2、l靠真空泵或各種抽氣器將不凝結(jié)的氣體不間斷地地排出，使這些氣體不至于在凝汽器中積累而造成真空的破壞。 2021-12-27專題講座之一5ltstw1ttl式中：ts 與凝汽器壓力Pc相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度，；ltw1循環(huán)水進(jìn)口溫度，；lt循環(huán)水溫升，；lt凝汽器端差。 k凝汽器的傳熱系數(shù)； Ac凝汽器的換熱面積； Dw循環(huán)水流量。1ettDwkAc2021-12-27專題講座之一6l循環(huán)水進(jìn)口溫度tw1主要受運(yùn)行方式和環(huán)境影響 l循環(huán)水溫升t與蒸汽流量和循環(huán)水流量有關(guān)； l凝汽器端差t與循環(huán)水流量、循環(huán)水流速、循環(huán)水進(jìn)口溫度、蒸汽流量、凝汽器銅管（或鈦管）表面清潔程度、真空系統(tǒng)嚴(yán)密程度等因素有關(guān)

3、。 2021-12-27專題講座之一7l凝汽器的最佳真空有最佳設(shè)計(jì)真空和最佳運(yùn)行真空兩種概念。 l凝汽器的最佳設(shè)計(jì)真空是指在新設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電廠時(shí)，整個(gè)發(fā)電廠冷卻系統(tǒng)中所選擇的設(shè)備容量、參數(shù)、設(shè)備相互匹配以及年運(yùn)行費(fèi)用為最少時(shí)所確定的凝汽器壓力。l凝汽器的最佳運(yùn)行真空是指在一個(gè)已投運(yùn)的熱力系統(tǒng)中，設(shè)備的型式、容量、參數(shù)及設(shè)備間的匹配關(guān)系都確定的條件下，使熱力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的熱耗為最小的凝汽器壓力。 2021-12-27專題講座之一8l極限真空是指汽輪機(jī)的背壓降低到某一數(shù)值后，蒸汽的膨脹有部分是在末級(jí)動(dòng)葉柵后進(jìn)行的，這些蒸汽已不具備做功能力。我們將蒸汽在末級(jí)動(dòng)葉斜切部分膨脹達(dá)到極限時(shí)的背壓，稱為極限背壓

4、，它對(duì)應(yīng)的真空稱為極限真空。 2021-12-27專題講座之一9l一般來講，在其它條件無法改變的情況下，提供凝汽器的真空只有通過增加循環(huán)水流量來達(dá)到。假使從某一運(yùn)行工況開始，增加循環(huán)水量，提高凝汽器真空，使汽輪機(jī)的功率增加PT，同時(shí)循環(huán)水泵的耗功增加PP，功率差P，只有P0時(shí)，在經(jīng)濟(jì)上才是合算的。由于P隨凝汽器的真空值不同而有所變化，我們總可以找到P為最大時(shí)的一個(gè)運(yùn)行工況。Pmax所對(duì)應(yīng)的真空即是最佳真空（見圖）。 2021-12-27專題講座之一102021-12-27專題講座之一11l2機(jī)的汽輪機(jī)向下排汽，凝汽器在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層下面，抽真空設(shè)備為錐體式水環(huán)真空泵，循環(huán)水采用閉式循環(huán)，機(jī)力冷卻

5、塔冷卻 。（設(shè)備包括兩臺(tái)主循環(huán)水泵和四臺(tái)風(fēng)機(jī)）l5機(jī)的汽輪機(jī)軸向排汽，凝汽器與汽輪機(jī)同布置在零米層，抽真空設(shè)備為平面式水環(huán)真空泵并配置進(jìn)口大氣噴射器，循環(huán)水采用海水 ，是開式循環(huán)。2021-12-27專題講座之一12l循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式l兩臺(tái)主循環(huán)水泵四臺(tái)風(fēng)機(jī)兩臺(tái)輔泵l兩臺(tái)主循環(huán)水泵四臺(tái)風(fēng)機(jī)l一臺(tái)主循環(huán)水泵四臺(tái)風(fēng)機(jī)兩臺(tái)輔泵l一臺(tái)主循環(huán)水泵三臺(tái)風(fēng)機(jī)兩臺(tái)輔泵l一臺(tái)主循環(huán)水泵三臺(tái)風(fēng)機(jī)l一臺(tái)主循環(huán)水泵兩臺(tái)輔泵兩臺(tái)風(fēng)機(jī)l一臺(tái)主循環(huán)水泵兩臺(tái)風(fēng)機(jī)2021-12-27專題講座之一13序號(hào) 氣溫條件運(yùn)行方式11415 一臺(tái)主循環(huán)水泵三臺(tái)風(fēng)機(jī)21621 一臺(tái)主循環(huán)水泵三臺(tái)風(fēng)機(jī)兩臺(tái)輔泵32125一臺(tái)主循環(huán)水泵四臺(tái)

6、風(fēng)機(jī)兩臺(tái)輔泵425兩臺(tái)主循環(huán)水泵四臺(tái)風(fēng)機(jī)2021-12-27專題講座之一14l真空系統(tǒng)是否嚴(yán)密應(yīng)由真空嚴(yán)密性試驗(yàn)來確定。l試驗(yàn)的條件是機(jī)組在額定負(fù)荷80以上。l方法：關(guān)閉真空泵進(jìn)口閥門，待閥門完全關(guān)閉后，記錄機(jī)組真空下降速度。l若真空下降速度小于267Pa/min，則真空系統(tǒng)嚴(yán)密性屬優(yōu)良；若真空下降速度小于400Pa/min，則真空系統(tǒng)嚴(yán)密性合格；若真空下降速度大于665Pa/min，則真空系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重。2021-12-27專題講座之一15l凝結(jié)水泵以及低加疏水泵軸向密封不嚴(yán)；l 汽輪機(jī)端部軸封工作不正常；l 汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器喉部連接法蘭或焊縫處漏氣；l汽輪機(jī)低壓缸結(jié)合面以及表計(jì)接頭等不嚴(yán)

7、密；l真空系統(tǒng)閥門不嚴(yán)密；l真空系統(tǒng)的設(shè)備、管道破損或者焊縫存在問題。 2021-12-27專題講座之一16l鹵素檢漏法l氦質(zhì)譜檢漏法l超聲檢漏法l螢光法l汽側(cè)灌水試驗(yàn)l燭光法l薄膜法 2021-12-27專題講座之一17l1996年5機(jī)疏水管法蘭漏氣l5機(jī)后軸封中分面漏氣2021-12-27專題講座之一18l平板濾網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)l二次濾網(wǎng)l膠球清洗l凝汽器管束清洗（機(jī)械清洗和化學(xué)清洗）l循環(huán)水加藥2021-12-27專題講座之一19l判斷標(biāo)準(zhǔn)tl循環(huán)水泵工作不正常。l循環(huán)水泵進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞。l二次濾網(wǎng)堵塞。l管道、排污閥等泄漏。l海水潮位或（河流、水池等水位）的下降。2021-12-27專題講座

8、之一20l對(duì)于開式循環(huán)，水溫與季節(jié)、地域有關(guān)。l對(duì)于閉式循環(huán)，冷卻塔工作性能的好壞有關(guān)，其根本就是與當(dāng)?shù)貧庀髼l件有著密切的關(guān)系。2021-12-27專題講座之一21l接觸散熱在冷卻塔中，當(dāng)水與不同溫度的空氣接觸時(shí)，在它們之間就有熱量傳遞，我們將水的這種傳熱方式，稱為接觸散熱。其傳熱量的大小與水和空氣的溫度差有關(guān)，溫差越大，冷卻效果就越好。大氣溫度越低，冷卻塔的冷卻能力越高。l蒸發(fā)散熱在冷卻塔中，水與空氣接觸傳熱的同時(shí)，還存在著蒸發(fā)散熱的作用，水向空氣蒸發(fā)而使水溫降低。水的蒸發(fā)與空氣相對(duì)濕度、大氣壓力及風(fēng)力的大小等因素有關(guān)。相對(duì)濕度小、大氣壓力低或風(fēng)速大，蒸發(fā)作用強(qiáng)。2021-12-27專題講座

9、之一22l葉輪和泵軸的軸線與泵殼體的中心線偏離，兩端由端側(cè)蓋封住，側(cè)蓋端面上開有吸氣口和排氣口，分別與泵的進(jìn)出口相通。當(dāng)泵內(nèi)充有適量工作液體時(shí)，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，液體向四周甩出，在泵體內(nèi)壁與葉輪之間形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的液環(huán)。液體內(nèi)表面與葉輪轂表面及側(cè)蓋端面之間形成月牙形的工作腔室，葉輪葉片又將氣腔分隔成若干互不連通容積不等的封閉水室。在葉輪的前半轉(zhuǎn)（吸入側(cè)），水室容積逐漸增大，氣體經(jīng)吸氣口吸入水室；在葉輪的后半轉(zhuǎn)（排氣側(cè)），水室容積逐漸減小，氣體被壓縮，壓力升高后經(jīng)排氣口排出。 2021-12-27專題講座之一232021-12-27專題講座之一242021-12-27專題講座之一25l由于水環(huán)式真空

10、泵是考水環(huán)與葉輪之間形成的月牙形的工作腔室來抽吸空氣和水蒸汽，腔室壓力一旦等于于水環(huán)水的飽和壓力，水就會(huì)汽化，因此腔室的壓力最低不能低于水環(huán)水的飽和壓力，系統(tǒng)的真空就會(huì)受到此飽和壓力的限制，若水環(huán)水的溫度升高，飽和壓力也升高，系統(tǒng)的真空就會(huì)降低。 2021-12-27專題講座之一26l凝汽器中不凝結(jié)氣體和少量水蒸汽被真空泵抽出，凝汽器的壓力總要高于真空泵吸氣腔室的壓力，不凝結(jié)氣體和少量水蒸汽的溫度高于水環(huán)水的溫度，會(huì)將熱量帶給水環(huán)水 ，使之溫度升高。2021-12-27專題講座之一27l開式循環(huán)水環(huán)水直接由自來水或工業(yè)冷卻水系統(tǒng)供給，并直接排掉，由不凝結(jié)氣體和少量水蒸汽帶來熱量也隨水環(huán)水排走。

11、l閉式循環(huán)由不凝結(jié)氣體和少量水蒸汽帶來熱量通過熱交換器的外循環(huán)水帶走。2021-12-27專題講座之一28l開式循環(huán)中，水溫相對(duì)較低，但會(huì)造成水資源浪費(fèi)，水環(huán)水流量易受受管網(wǎng)壓力影響 ，工作效率相對(duì)不穩(wěn)定。l閉式循環(huán)中，水溫相對(duì)高些，流量穩(wěn)定，也不會(huì)造成水資源的浪費(fèi)；但會(huì)增加真空泵成套設(shè)備耗功。2021-12-27專題講座之一29l采用閉式循環(huán)的真空泵成套設(shè)備都需要配置換熱器板式換熱器或管式換熱器。l管式換熱器中冷卻水為層流，冷卻水和被冷卻水流動(dòng)成90度，不形成對(duì)流。板式換熱器中冷卻水和被冷卻水均為湍流，流動(dòng)成180度，形成對(duì)流。l板式換熱器換熱效率高，因而所需傳熱端差小，能有效降低水環(huán)水溫度

12、，間接提高真空泵效率。l板式換熱器因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，只適用與溫度、壓力不高的場(chǎng)所，特別適用與電廠的真空系統(tǒng)。2021-12-27專題講座之一302021-12-27專題講座之一312021-12-27專題講座之一32l板式換熱器體積和重量較小，運(yùn)輸與安裝都相當(dāng)容易。l板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸和清洗非常方便。l板式換熱器因運(yùn)行溫度和壓力低，不容易產(chǎn)生泄漏，一旦出現(xiàn)滲漏或泄漏，又很容易被發(fā)現(xiàn)。2021-12-27專題講座之一33l水泵產(chǎn)生汽蝕是由于水汽化后產(chǎn)生汽泡，汽泡集聚在低壓區(qū)形成空穴，空穴被流動(dòng)的水帶到高壓區(qū)，致使蒸汽突然凝聚、收縮，汽泡破裂而產(chǎn)生撞擊。若汽泡附著在葉輪表面，并不斷產(chǎn)生水的汽化和

13、蒸汽的凝聚，就會(huì)對(duì)泵產(chǎn)生汽蝕。水環(huán)真空泵的特點(diǎn)決定了這種泵容易產(chǎn)生汽蝕。 2021-12-27專題講座之一34l采用兩級(jí)泵。每一級(jí)的壓縮比分別為6/1、5/1，因此壓縮熱降低，水環(huán)水溫升小，水不容易汽化。同時(shí)兩級(jí)泵將壓縮比降低后，由于壓差小，汽泡不容易破裂，即使破裂，其能量也小得多。l真空泵的冷卻水通過噴嘴形成霧狀水珠，冷卻從凝汽器來的絕大部分水蒸氣，并迅速凝聚結(jié)成水，大大提高泵的效率，同時(shí)有效降低進(jìn)氣溫度，間接地防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。2021-12-27專題講座之一35l將很小一部分排出口正壓氣體引入真空泵的吸入腔，并在葉輪表面形成一層薄薄的氣體保護(hù)膜，用以防止汽蝕。l真空泵進(jìn)口安裝有大氣噴射

14、器，適當(dāng)提高泵的吸入腔壓力，防止泵汽蝕。2021-12-27專題講座之一362021-12-27專題講座之一37l平面式真空泵和錐體式真空泵，這兩種真空泵是目前真空泵的兩個(gè)主要流派，多數(shù)火電廠都使用這兩種真空泵。平面式真空泵是第一代水環(huán)真空泵，錐體式真空泵是在平面泵基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第二代水環(huán)真空泵，在結(jié)構(gòu)和性能上，錐體泵明顯比平面泵有優(yōu)勢(shì)。 2021-12-27專題講座之一38l進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)l單級(jí)泵改為兩級(jí)泵l泵入口管上加冷凝噴嘴l偏心位置的改進(jìn)2021-12-27專題講座之一392021-12-27專題講座之一402021-12-27專題講座之一412021-12-27專題講座之一4

15、22021-12-27專題講座之一43l效率高錐體泵進(jìn)氣面積大，開口深入葉輪艙，通道最通暢，進(jìn)氣阻力小，大大提高泵的抽氣能力。其次，在泵入口管上加冷凝噴水來冷凝可凝氣體，吸入泵的氣體體積會(huì)大大減少，進(jìn)一步提高了泵的抽氣能力。另外，采用兩級(jí)泵后，壓縮比降低，也降低了壓縮熱，且壓縮熱分兩次傳遞給水環(huán)水，水環(huán)水的溫升比單級(jí)泵小。由于水環(huán)水溫度低，冷卻效果好，因而效率高。 2021-12-27專題講座之一44l能有效防止汽蝕 錐體泵采用兩級(jí)泵后，由于壓縮熱降低，水環(huán)水溫升小，水不容易汽化。兩級(jí)泵將壓縮比降低后，由于壓差小，汽泡不容易破裂，即使破裂，其能量也小得多。l能處理多余的漏入空氣當(dāng)凝汽器泄漏空氣量增加時(shí)，凝汽器的背壓升高，此時(shí)進(jìn)入泵的蒸汽溫度和泵入口冷凝噴水的溫度的溫差更大，其冷凝效果更佳，錐體真空泵的抽氣能力增加，能有效限制凝汽器背壓的提高。2021-12-27專題講座之一45l安全可靠 錐體泵因排氣口在下部，受到壓縮力的方向是由下往上，可抵消一部分葉輪的自重，故而軸所承受的力最小，磨損小，軸的壽命比平面泵要長(zhǎng)。 l錐體泵因排氣口在下部，葉輪也偏于泵的下部，靜止時(shí)液位較低，因而起動(dòng)電