凝汽器與真空系統(tǒng)

凝汽器與真空系統(tǒng)演示文稿當(dāng)前1頁，總共49頁。凝汽器與真空系統(tǒng)當(dāng)前2頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一3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)兩種真空泵的比較當(dāng)前3頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一4凝汽器真空建立的原理啟動時，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。當(dāng)前4頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一5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。當(dāng)前5頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一6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。當(dāng)前6頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一7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)。

當(dāng)前7頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一8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)一個發(fā)電廠時，整個發(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)行時的熱耗為最小的凝汽器壓力。

當(dāng)前8頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一9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動葉柵后進(jìn)行的，這些蒸汽已不具備做功能力。我們將蒸汽在末級動葉斜切部分膨脹達(dá)到極限時的背壓，稱為極限背壓，它對應(yīng)的真空稱為極限真空。

當(dāng)前9頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一10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，同時循環(huán)水泵的耗功增加ΔPP，功率差ΔP，只有ΔP>0時，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為最大時的一個運(yùn)行工況。ΔPmax所對應(yīng)的真空即是最佳真空（見圖）。

當(dāng)前10頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一11極限真空與最佳真空的關(guān)系圖

當(dāng)前11頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一12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)備包括兩臺主循環(huán)水泵和四臺風(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)。當(dāng)前12頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一132＃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)行方式兩臺主循環(huán)水泵＋四臺風(fēng)機(jī)＋兩臺輔泵兩臺主循環(huán)水泵＋四臺風(fēng)機(jī)一臺主循環(huán)水泵＋四臺風(fēng)機(jī)＋兩臺輔泵一臺主循環(huán)水泵＋三臺風(fēng)機(jī)＋兩臺輔泵一臺主循環(huán)水泵＋三臺風(fēng)機(jī)一臺主循環(huán)水泵＋兩臺輔泵＋兩臺風(fēng)機(jī)一臺主循環(huán)水泵＋兩臺風(fēng)機(jī)當(dāng)前13頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一142＃機(jī)經(jīng)濟(jì)真空的確定序號氣溫條件運(yùn)行方式114～15℃一臺主循環(huán)水泵＋三臺風(fēng)機(jī)216～21℃一臺主循環(huán)水泵＋三臺風(fēng)機(jī)＋兩臺輔泵321～25一臺主循環(huán)水泵＋四臺風(fēng)機(jī)＋兩臺輔泵4>25℃兩臺主循環(huán)水泵＋四臺風(fēng)機(jī)當(dāng)前14頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一15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。當(dāng)前15頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一16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。

當(dāng)前16頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一17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

當(dāng)前17頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一18查漏實(shí)例1996年5＃機(jī)疏水管法蘭漏氣5＃機(jī)后軸封中分面漏氣當(dāng)前18頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一19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)水加藥當(dāng)前19頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一20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。當(dāng)前20頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一21循環(huán)水進(jìn)口溫度對于開式循環(huán)，水溫與季節(jié)、地域有關(guān)。對于閉式循環(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。當(dāng)前21頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一22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，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，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)與空氣相對濕度、大氣壓力及風(fēng)力的大小等因素有關(guān)。相對濕度小、大氣壓力低或風(fēng)速大，蒸發(fā)作用強(qiáng)。當(dāng)前22頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一23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，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。當(dāng)前23頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一24水環(huán)式真空泵原理圖1當(dāng)前24頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一25水環(huán)式真空泵原理圖2當(dāng)前25頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一26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)的真空就會降低。

當(dāng)前26頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一27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，會將熱量帶給水環(huán)水，使之溫度升高。當(dāng)前27頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一28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。當(dāng)前28頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一29真空泵兩種運(yùn)行方式的特點(diǎn)開式循環(huán)中，水溫相對較低，但會造成水資源浪費(fèi)，水環(huán)水流量易受受管網(wǎng)壓力影響，工作效率相對不穩(wěn)定。閉式循環(huán)中，水溫相對高些，流量穩(wěn)定，也不會造成水資源的浪費(fèi)；但會增加真空泵成套設(shè)備耗功。當(dāng)前29頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一30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成90度，不形成對流。板式換熱器中冷卻水和被冷卻水均為湍流，流動成180度，形成對流。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、壓力不高的場所，特別適用與電廠的真空系統(tǒng)。當(dāng)前30頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一31管式換熱器的外形圖當(dāng)前31頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一32板式換熱器的外形圖當(dāng)前32頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一33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)。當(dāng)前33頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一34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，就會對泵產(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。

當(dāng)前34頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一35汽蝕保護(hù)1采用兩級泵。每一級的壓縮比分別為6/1、5/1，因此壓縮熱降低，水環(huán)水溫升小，水不容易汽化。同時兩級泵將壓縮比降低后，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，同時有效降低進(jìn)氣溫度，間接地防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)前35頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一36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。當(dāng)前36頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一37大氣噴射器當(dāng)前37頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一38兩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。

當(dāng)前38頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一39錐體式真空泵的改進(jìn)之處進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)單級泵改為兩級泵泵入口管上加冷凝噴嘴偏心位置的改進(jìn)當(dāng)前39頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一40進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)

當(dāng)前40頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一41泵入口管上加冷凝噴嘴當(dāng)前41頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一42偏心位置的改進(jìn)1當(dāng)前42頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一43偏心位置的改進(jìn)2當(dāng)前43頁，總共49頁。2023/3/27專題講座之一44錐體真空泵在性能上的優(yōu)勢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大大減少，進(jìn)一步提高了泵的抽氣能力。另外，采用兩級泵后，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