凝汽器與真空系統(tǒng)培訓(xùn)課件

凝汽器與真空系統(tǒng)培訓(xùn)10/17/20221專題講座之一凝汽器與真空系統(tǒng)培訓(xùn)10/15/20221專題講座之一主要內(nèi)容凝汽器真空的一些概念影響凝汽器真空的因素真空嚴(yán)密性與真空查漏凝汽器臟污與清洗循環(huán)水量和循環(huán)水溫真空泵工作狀態(tài)對(duì)機(jī)組真空的影響影響真空泵效率的因素真空泵的汽蝕和汽蝕保護(hù)兩種真空泵的比較10/17/20222專題講座之一主要內(nèi)容凝汽器真空的一些概念10/15/20222專題講座凝汽器真空建立的原理啟動(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。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。10/17/20223專題講座之一凝汽器真空建立的原理啟動(dòng)時(shí)，凝汽器真空的建立依賴于真空泵將凝汽器真空的維持靠循環(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?？空婵毡没蚋鞣N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。10/17/20224專題講座之一凝汽器真空的維持靠循環(huán)水不間斷地將排汽的熱量帶走，使得蒸汽循環(huán)水溫升和凝汽器端差ts＝tw1＋Δt＋δt式中：ts——與凝汽器壓力Pc相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度，℃；tw1——循環(huán)水進(jìn)口溫度，℃；Δt——循環(huán)水溫升，℃；δt——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。10/17/20225專題講座之一循環(huán)水溫升和凝汽器端差ts＝tw1＋Δt＋δtk——凝汽器的凝汽器有關(guān)參數(shù)變化的特性循環(huán)水進(jìn)口溫度tw1主要受運(yùn)行方式和環(huán)境影響

循環(huán)水溫升Δt與蒸汽流量和循環(huán)水流量有關(guān)；

凝汽器端差δt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)。

10/17/20226專題講座之一凝汽器有關(guān)參數(shù)變化的特性循環(huán)水進(jìn)口溫度tw1主要受運(yùn)行方式和凝汽器的最佳真空

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。

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。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。

10/17/20227專題講座之一凝汽器的最佳真空凝汽器的最佳真空有最佳設(shè)計(jì)真空和最佳運(yùn)行真極限真空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，它對(duì)應(yīng)的真空稱為極限真空。

10/17/20228專題講座之一極限真空極限真空是指汽輪機(jī)的背壓降低到某一數(shù)值后，蒸汽的膨脹最佳真空的確定一般來講，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ΔPT，同時(shí)循環(huán)水泵的耗功增加ΔPP，功率差ΔP，只有ΔP>0時(shí)，在經(jīng)濟(jì)上才是合算的。由于ΔP隨凝汽器的真空值不同而有所變化，我們總可以找到ΔP為最大時(shí)的一個(gè)運(yùn)行工況。ΔPmax所對(duì)應(yīng)的真空即是最佳真空（見圖）。

10/17/20229專題講座之一最佳真空的確定一般來講，在其它條件無法改變的情況下，提供凝汽極限真空與最佳真空的關(guān)系圖

10/17/202210專題講座之一極限真空與最佳真空的關(guān)系圖10/15/202210專題講我廠機(jī)組凝汽器和真空系統(tǒng)的組成2＃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)）5＃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)。10/17/202211專題講座之一我廠機(jī)組凝汽器和真空系統(tǒng)的組成2＃機(jī)的汽輪機(jī)向下排汽，凝汽器2＃機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式兩臺(tái)主循環(huán)水泵＋四臺(tái)風(fēng)機(jī)＋兩臺(tái)輔泵兩臺(tái)主循環(huán)水泵＋四臺(tái)風(fēng)機(jī)一臺(tái)主循環(huán)水泵＋四臺(tái)風(fēng)機(jī)＋兩臺(tái)輔泵一臺(tái)主循環(huán)水泵＋三臺(tái)風(fēng)機(jī)＋兩臺(tái)輔泵一臺(tái)主循環(huán)水泵＋三臺(tái)風(fēng)機(jī)一臺(tái)主循環(huán)水泵＋兩臺(tái)輔泵＋兩臺(tái)風(fēng)機(jī)一臺(tái)主循環(huán)水泵＋兩臺(tái)風(fēng)機(jī)10/17/202212專題講座之一2＃機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行方式10/15/22＃機(jī)經(jīng)濟(jì)真空的確定序號(hào)氣溫條件運(yùn)行方式114～15℃一臺(tái)主循環(huán)水泵＋三臺(tái)風(fēng)機(jī)216～21℃一臺(tái)主循環(huán)水泵＋三臺(tái)風(fēng)機(jī)＋兩臺(tái)輔泵321～25一臺(tái)主循環(huán)水泵＋四臺(tái)風(fēng)機(jī)＋兩臺(tái)輔泵4>25℃兩臺(tái)主循環(huán)水泵＋四臺(tái)風(fēng)機(jī)10/17/202213專題講座之一2＃機(jī)經(jīng)濟(jì)真空的確定序號(hào)氣溫條件運(yùn)行方式114～15℃一臺(tái)主真空嚴(yán)密性試驗(yàn)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。試驗(yàn)的條件是機(jī)組在額定負(fù)荷80％以上。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。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。10/17/202214專題講座之一真空嚴(yán)密性試驗(yàn)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。10影響機(jī)組真空泵嚴(yán)密性的因素凝結(jié)水泵以及低加疏水泵軸向密封不嚴(yán)；汽輪機(jī)端部軸封工作不正常；汽輪機(jī)排汽缸和凝汽器喉部連接法蘭或焊縫處漏氣；汽輪機(jī)低壓缸結(jié)合面以及表計(jì)接頭等不嚴(yán)密；真空系統(tǒng)閥門不嚴(yán)密；真空系統(tǒng)的設(shè)備、管道破損或者焊縫存在問題。

10/17/202215專題講座之一影響機(jī)組真空泵嚴(yán)密性的因素凝結(jié)水泵以及低加疏水泵軸向密封不嚴(yán)真空系統(tǒng)查漏的方法鹵素檢漏法氦質(zhì)譜檢漏法超聲檢漏法螢光法汽側(cè)灌水試驗(yàn)燭光法薄膜法

10/17/202216專題講座之一真空系統(tǒng)查漏的方法鹵素檢漏法10/15/202216專題講座查漏實(shí)例1996年5＃機(jī)疏水管法蘭漏氣5＃機(jī)后軸封中分面漏氣10/17/202217專題講座之一查漏實(shí)例1996年5＃機(jī)疏水管法蘭漏氣10/15/20221凝汽器臟污與清洗

平板濾網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)二次濾網(wǎng)膠球清洗凝汽器管束清洗（機(jī)械清洗和化學(xué)清洗）循環(huán)水加藥10/17/202218專題講座之一凝汽器臟污與清洗平板濾網(wǎng)和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)10/15/202218循環(huán)水量不足判斷標(biāo)準(zhǔn)——Δt循環(huán)水泵工作不正常。循環(huán)水泵進(jìn)口濾網(wǎng)堵塞。二次濾網(wǎng)堵塞。管道、排污閥等泄漏。海水潮位或（河流、水池等水位）的下降。10/17/202219專題講座之一循環(huán)水量不足判斷標(biāo)準(zhǔn)——Δt10/15/202219專題講座循環(huán)水進(jìn)口溫度對(duì)于開式循環(huán)，水溫與季節(jié)、地域有關(guān)。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。10/17/202220專題講座之一循環(huán)水進(jìn)口溫度對(duì)于開式循環(huán)，水溫與季節(jié)、地域有關(guān)。10/15冷卻塔的工作原理接觸散熱——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。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)。10/17/202221專題講座之一冷卻塔的工作原理接觸散熱——在冷卻塔中，當(dāng)水與不同溫度的空氣水環(huán)式真空泵的工作原理

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。10/17/202222專題講座之一水環(huán)式真空泵的工作原理葉輪和泵軸的軸線與泵殼體的中心線偏離水環(huán)式真空泵原理圖110/17/202223專題講座之一水環(huán)式真空泵原理圖110/15/202223專題講座之一水環(huán)式真空泵原理圖210/17/202224專題講座之一水環(huán)式真空泵原理圖210/15/202224專題講座之一影響真空泵效率的主要因素—水溫由于水環(huán)式真空泵是考水環(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。

10/17/202225專題講座之一影響真空泵效率的主要因素—水溫由于水環(huán)式真空泵是考水環(huán)與葉輪影響真空泵水溫的因素凝汽器中不凝結(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。10/17/202226專題講座之一影響真空泵水溫的因素凝汽器中不凝結(jié)氣體和少量水蒸汽被真空泵抽真空泵的運(yùn)行方式開式循環(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。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。10/17/202227專題講座之一真空泵的運(yùn)行方式開式循環(huán)－－水環(huán)水直接由自來水或工業(yè)冷卻水系真空泵兩種運(yùn)行方式的特點(diǎn)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。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。10/17/202228專題講座之一真空泵兩種運(yùn)行方式的特點(diǎn)開式循環(huán)中，水溫相對(duì)較低，但會(huì)造成水板式換熱器和管式換熱器性能比較采用閉式循環(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。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。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，間接提高真空泵效率。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)。10/17/202229專題講座之一板式換熱器和管式換熱器性能比較采用閉式循環(huán)的真空泵成套設(shè)備都管式換熱器的外形圖10/17/202230專題講座之一管式換熱器的外形圖10/15/202230專題講座之一板式換熱器的外形圖10/17/202231專題講座之一板式換熱器的外形圖10/15/202231專題講座之一安裝和維護(hù)比較板式換熱器體積和重量較小，運(yùn)輸與安裝都相當(dāng)容易。板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸和清洗非常方便。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)。10/17/202232專題講座之一安裝和維護(hù)比較板式換熱器體積和重量較小，運(yùn)輸與安裝都相當(dāng)容易真空泵的汽蝕現(xiàn)象水泵產(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。

10/17/202233專題講座之一真空泵的汽蝕現(xiàn)象水泵產(chǎn)生汽蝕是由于水汽化后產(chǎn)生汽泡，汽泡集聚汽蝕保護(hù)1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。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。10/17/202234專題講座之一汽蝕保護(hù)1采用兩級(jí)泵。每一級(jí)的壓縮比分別為6/1、5/1，因汽蝕保護(hù)2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。真空泵進(jìn)口安裝有大氣噴射器，適當(dāng)提高泵的吸入腔壓力，防止泵汽蝕。10/17/202235專題講座之一汽蝕保護(hù)2將很小一部分排出口正壓氣體引入真空泵的吸入腔，并在大氣噴射器10/17/202236專題講座之一大氣噴射器10/15/202236專題講座之一兩種型式真空泵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)。

10/17/202237專題講座之一兩種型式真空泵平面式真空泵和錐體式真空泵，這兩種真空泵是目前錐體式真空泵的改進(jìn)之處進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)單級(jí)泵改為兩級(jí)泵泵入口管上加冷凝噴嘴偏心位置的改進(jìn)10/17/202238專題講座之一錐體式真空泵的改進(jìn)之處進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)10/15/202進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)

10/17/202239專題講座之一進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)10/15/202239專題講座之一泵入口管上加冷凝噴嘴10/17/202240專題講座之一泵入口管上加冷凝噴嘴10/15/202240專題講座之一偏心位置的改進(jìn)110/17/202241專題講座之一偏心位置的改進(jìn)110/15/202241專題講座之一偏心位置的改進(jìn)210/17/202242專題講座之一偏心位置的改進(jìn)210/15/202242專題講座之一錐體真空泵在性能上的優(yōu)勢(shì)1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。

10/17/202243專題講座之一錐體真空泵在性能上的優(yōu)勢(shì)1效率高——錐體泵進(jìn)氣面積大，開口深錐體真空泵在性能上的優(yōu)勢(shì)2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。能處理多余的漏入空氣——當(dāng)凝汽