畢業(yè)論文(設(shè)計)：汽輪機的射水抽氣器系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)論文(設(shè)計)：汽輪機的射水抽氣器系統(tǒng)設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)說明書（論文）PAGEPAGEIII摘要在汽輪機啟動過程和正常運行時會有蒸汽及一些漏入空氣進入凝汽器。因此需要抽汽設(shè)備將汽水管路中的不凝結(jié)氣體及時抽出，以維持凝汽器的真空，提高汽輪機設(shè)備的熱經(jīng)濟性。射水抽氣系統(tǒng)能很好的解決這些問題，該系統(tǒng)能在機組啟動初期建立凝汽器真空并且在機組正常運行中保持凝汽器真空，確保機組的安全經(jīng)濟運行。本文介紹了射水抽氣系統(tǒng)的理論研究和設(shè)計方法。首先通過查表計算，由機組一些參數(shù)先確定射水抽氣器的抽氣容量、溫度等各種所需參數(shù)。然后利用這些參數(shù)選出合適的射水抽氣器，當(dāng)射水抽氣器完成選型后即可對該系統(tǒng)其它部件進行分析選型設(shè)計。本文通過對射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計對射水抽氣系統(tǒng)分析和研究，從而找到提高射水抽氣系統(tǒng)效率的方法，并對射水抽氣系統(tǒng)一些問題提出建議。關(guān)鍵詞：射水抽氣器；射水泵；管道；閥門Abstracttherewillbesteamandsomeleakageairintothecondenserwhentheturbinestartupandnormaloperation.Sotheairejectorisneededtodrawoutthenon-condensedgasfromthesoftpipeinatimelymannertomaintainthecondenservacuumandimprovethethermaleconomyoftheturbineequipment.WaterSystemcansolvetheseproblemswell,thesystemcanestablishcondenservacuumwhentheunitstartupintheinitialstageandmaintainthecondenservacuumwhentheunitnormaloperationtoensurethesafeoperationofunit.ThispaperdescribestheWaterSystemstudyanddesigntheory.Firstofall,bylook-uptableandcalculation,determinetheparametersofWaterJetAirEjectorexhaustcapacity,temperatureandotherparametersrequiredbysomeparametersoftheunit.ThenselectanappropriateWaterJetAirEjectorbytheseparameters.WhentheselectionofWaterJetAirEjectorcompleted,itistimetoanalyzeanddesignfortheOthercomponentsofthesystem.BasedontheWaterSystemdesign,thispaperaboutanalysisandresearchtheWaterSystemistoimprovetheWaterSystemtofindefficientwaysandgiveadvicetosolvesomeproblemsoftheWaterSystem.Keywords:WaterJetAirEjector；Ejectpump；pipe；valve前言能源是工業(yè)進步社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展能源的消耗也越來越多。人類已面臨了能源緊張的危機。而我國是世界上少有的幾個以煤電為主的一次能源國家，對于中小型火電廠能源消耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重。因此提高火電廠的熱經(jīng)濟型節(jié)能減排已勢在必行。本論文以提高汽輪機系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性為目的對汽輪機的射水抽氣器系統(tǒng)設(shè)計進行了研究和討論。目前我國中小型火電廠的射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計還不是很完善，主要通過性能試驗和經(jīng)驗完成設(shè)計。本論文根據(jù)大量的資料將射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計方法進行了明確，對系統(tǒng)的一些內(nèi)容進行了整合和優(yōu)化。論文的重點是對射水抽氣系統(tǒng)的各個組成設(shè)備的理論研究和選型，從而對射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計理論進行完善。目錄1緒論 11.1選題的目的及意義 11.2抽氣設(shè)備的概述 31.3射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展 51.4射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計方法 92射水抽氣器理論研究 102.1射水抽氣器簡介和特點 102.1.1射水抽氣器的型式 102.1.2結(jié)構(gòu) 112.1.3連接方式 132.1.4喉部結(jié)構(gòu)特征對射水抽氣器工作性能的影響 132.2射水抽氣器抽出的產(chǎn)物確定 182.3射水抽氣器設(shè)計參數(shù) 202.3.1抽氣器的容量確定 202.3.2抽氣器的吸入壓力 322.3.3抽氣器的吸入溫度 352.3.4工作水溫度 352.3.5工作水壓力 373射水抽氣器的計算及選型 393.1射水抽氣器的計算所需要的量 393.1.1演馬電廠的機組參數(shù) 393.1.2射水抽氣器選型計算所需要確定的量 413.2射水抽氣器選型計算 413.3射水抽氣器的選型分析 464射水泵的選型 524.1選型泵的要求 524.2單級雙吸式離心泵 544.2.1單級雙吸式離心泵的應(yīng)用范圍和優(yōu)點 54S型和Sh型單級雙吸離心泵的工作條件： 544.2.2泵結(jié)構(gòu)型式及標(biāo)號意義 554.2.3SH型泵選型表 574.3射水泵的選型及特點 595射水池的設(shè)計和研究 645.1射水池的作用和設(shè)計 645.1.1射水池的作用 645.1.2射水池的設(shè)計 655.2射水池的參數(shù)確定 675.2.1水箱的計算容積 685.2.2水箱的有效容積 685.2.3水箱的水位控制 695.2.4水箱的設(shè)計要求 695.3射水系統(tǒng)的補水 705.3.1工作水溫對射水抽氣器工作的影響 705.3.2補水量 716管道和閥門設(shè)計及設(shè)備的安裝 736.1管道和閥門的基本介紹 736.1.1管道 736.1.2閥門 836.2管道和閥門的選型 866.2.1管材的選擇 876.2.2管徑的選擇 886.2.3閥門的選擇 896.3管道和閥門的運行維護 896.3.1管道的運行維護和防腐 896.3.2閥門的運行和維護 926.4射水抽氣器布置方式 936.5射水抽氣器的安裝與抽吸能力分析 946.6管道的布置 967總結(jié)與展望 997.1總結(jié) 997.2展望 100致謝 1021．緒論汽輪機設(shè)備在啟動和正常運行過程中，都需要將設(shè)備（特別是凝汽器）和汽水管路中的不凝結(jié)氣體及時抽出，以維持凝汽器的真空，改善傳熱效果，提高汽輪機設(shè)備的熱經(jīng)濟性。因此，由抽氣設(shè)備，管道，閥門等組成的抽氣系統(tǒng)是凝氣設(shè)備中非常重要的組成部分。射水抽氣系統(tǒng)是由射水抽氣器，射水池，射水泵，凝汽器，閥門，管道為主要部件構(gòu)成的。射水抽氣器廣泛作為于火電廠汽輪機凝汽的抽氣設(shè)備。1.1選題的目的及意義我國一些背壓或凝氣式汽輪機常采用射水抽氣器作為抽氣設(shè)備，采用射水抽氣器的好處是簡化抽氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)，噪音低，安全可靠。射水抽氣系統(tǒng)的主要關(guān)鍵部件是射水抽氣器。對于低水頭的射水抽氣器，其優(yōu)點更為突出，還可以輔助抽氣器，系統(tǒng)簡化，結(jié)構(gòu)緊湊，噴嘴直徑大，易于加工制造，運行中不易堵塞，維修方便，運行可靠，功率大，質(zhì)量小，價格低廉，能獲得更高一些的真空度。另外，射水抽氣系統(tǒng)是保證汽輪機正常運行的系統(tǒng)之一，因而該系統(tǒng)的良好設(shè)計是保證汽輪機安全經(jīng)濟運行的重要一環(huán)，不容忽視。與射汽式抽氣器比較，采用射水式抽氣器能夠節(jié)省消耗在射汽式抽氣器的蒸汽量，且不需要冷卻器，提高了電廠的經(jīng)濟性。射汽抽氣器工作蒸汽是從新蒸汽節(jié)流而來，因此產(chǎn)生節(jié)流損失，從效率上考慮是不經(jīng)濟的；如果射汽抽氣器與單元制機組配套，當(dāng)這種機組采用冷態(tài)滑參數(shù)啟動方式時，還需要為射汽抽氣器準(zhǔn)備汽源。通過研究表明，綜合射水抽氣器和射汽抽氣器相比較優(yōu)點主要有以下三個方面：(1)射水抽氣器不消耗蒸汽，射水抽氣系統(tǒng)更為經(jīng)濟方便。(2)在同一臺機組上，使用射水抽氣器比使用射汽式抽氣器效果好。兩種抽氣器在抽吸同樣的空氣量時，射水式抽氣器可以在凝汽器喉部獲得較高的真空度。(3)在抽氣負荷增大時，射水抽氣器的工作要比射汽抽氣器穩(wěn)定。對于中小型火電機組凝汽器，抽氣器選用射水抽氣器更為合理和經(jīng)濟。因為射水抽氣器對凝汽的真空和工作效率有著直接的影響，所以只有射水抽氣系統(tǒng)合理高效的工作，才能正常的維持機組的真空度，汽輪機組才能正常的工作。因此對射水抽氣器的研究對于維持汽輪機凝汽器真空，改善傳熱效果，提高汽輪機設(shè)備的熱經(jīng)濟型是很重要的。并且對射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計研究對射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展和汽輪機組的發(fā)展也有著重要的意義。1.2抽氣設(shè)備的概述用于汽輪機凝汽器的抽氣器其工作特點：一是抽吸的真空并不要求很高，為了維持凝汽器在多種工況下正常工作，其抽吸壓力一般在0.00267~0.0533MPa就可以了；二是抽氣速率和抽氣量都很大，且抽出的介質(zhì)為汽氣混合物。抽氣器的任務(wù)就是將漏人凝汽器內(nèi)的空氣和蒸汽中所含的不凝結(jié)氣體連續(xù)不段地抽出，保持凝汽器始終在高度真空下運行，抽氣器運行狀況的優(yōu)劣，影響著凝汽器內(nèi)絕對壓力的大小，對機組的安全，經(jīng)濟運行起著重要的作用。抽氣器設(shè)備的型式很多，按其工作原理可分為容積式（或稱機械式）和射流式兩大類。射水抽氣器屬于射流式抽氣器，這是利用具有一定壓力的流體，在噴管中膨脹加速，以很高的速度將吸入室內(nèi)的低壓氣體吸走。射流式抽氣器沒有運動部件，制造成本低，運行穩(wěn)定可靠，占地面積小，能在較短時間內(nèi)（通常5~6min）建立起所需要的真空，且可回收凝結(jié)水。抽氣器型式的選擇主要根據(jù)汽輪機設(shè)備的情況和抽氣設(shè)備的特點來考慮。例如，對于高中壓母管制額定參數(shù)啟動的機組，工作蒸汽來源方便，多采用射汽式抽氣器。而對于高參數(shù)大容量單元制機組，若采用射汽式抽氣器，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動抽氣器，滑參數(shù)啟動時，還需要有其他工作蒸汽來源，使系統(tǒng)復(fù)雜，經(jīng)濟性下降；而采用射水抽氣器，則管道系統(tǒng)簡單，維護工作量少，啟?？欤枰渖渌煤蛯Ｓ盟?，占據(jù)空間也比射汽式大。采用機械式抽氣器則啟停靈活、效率高、但地少，但造價高，維護工作量較射流式大。歐美等國電站采用機械式抽氣器較多。目前，我國生產(chǎn)設(shè)計的非再熱機組、中小型機組用射汽抽氣器，單元制一般用射水抽氣器。由于一些機組抽氣器運行時間較長，進行了一些改造，最近幾年大有把真空泵引入中小型機組的趨勢。1.3射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展射水抽氣器的出現(xiàn)已有一百多年歷史,但普遍用于汽輪機組凝汽器上是從本世紀(jì)年代初開始的。最早使用的是瑞士勃郎一鮑浮利（B、B、C）工廠生產(chǎn)的汽輪機組上,后來為其它國家所廣泛采用,在抽氣器發(fā)展史上沿用了四十多年其構(gòu)造無多大改變。射水抽氣器的最初形式是單通道短喉部射水抽氣器，最早使用的是瑞士勃郎一鮑浮利（B、B、C）工廠生產(chǎn)的汽輪機組上,后來為其它國家所廣泛采用,在抽氣器發(fā)展史上沿用了四十多年其構(gòu)造無多大改變。單通道短喉部射水抽氣器抽氣器在世界各國從20年代初一直沿用到60年代中期。70年代初,國產(chǎn)大型凝汽式汽輪機所配套的射水抽氣器，這種型式與舊勃郎一鮑浮利式這種抽氣器在結(jié)構(gòu)上有改進,但仍無重大突破。壓縮效率低于25﹪,抽吸每公斤耗功高達3.5kW。50年代末,蘇聯(lián)全蘇熱工研究所提出了四噴嘴抽氣器的改革方案,并作了多次試驗臺及工業(yè)性試驗,目的是提高舊式抽氣器效率。該型抽氣器的構(gòu)造特點是：（1）水噴嘴由一只改成四只,而總截面積基本不變；（2）空氣進口由單側(cè)改成雙側(cè),對稱排列,避免單側(cè)進氣時射流噴入喉管的氣相偏流。實驗證明這種偏流確實存在。由單噴嘴改為四噴嘴基于,當(dāng)時人們對抽氣器工作原理的認識：工作水由噴嘴射人吸人室,由于水流束對氣體的粘滯作用,水束將氣體帶人喉管,使吸人室形成真空,而水束在吸人室中尚未來得及破碎成小滴,所以只有水束的外緣才能對氣體產(chǎn)生較強的粘滯作用。在噴嘴總面積不變的情況下,增加噴嘴數(shù)目,將使水束在吸人室的分布更趨均勻,其外緣對氣體的附吸、粘滯作用更強烈。這一改進未能達到預(yù)期的效果，這是因為采用多噴嘴,對于液一液一相噴射泵,確是能提高效率（例如汽輪機的注油器）。但使用在水一氣兩相流的射水抽器中,效果則不明顯,往往還產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的喉口沖擊,雖然單側(cè)進氣改為雙側(cè)進氣能有效地改變氣體進人喉管時的偏流。該型抽氣器未能得到普遍推廣。70年代,很多國家都對抽氣器的工作原理進行了深人研究。原蘇聯(lián)“全蘇熱工研究所”較早發(fā)表這一成果,他們在液流能量方程的基礎(chǔ)上導(dǎo)出了射水抽氣兩相流的能量平衡方程,從理論上首先定量地闡明了長喉管對抽氣器工作的作用。80年代中期為了適應(yīng)大型汽輪機組的發(fā)展需要。全蘇熱工研究所將抽氣器加以改進,將原有的扇形通道改成圓形,并以此作為母型進行一系列的對比試驗。在理論上采用了一套較為合理的計算方法。研制成了一種七通道長喉型抽氣器。隨著技術(shù)的進步科技的發(fā)展，射水抽氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件射水抽氣器有了較大的進步和發(fā)展，在我國目前較為先進的是低耗搞笑多通道抽氣器，這種抽氣器的特點主要是：①.多通道抽氣器具有結(jié)構(gòu)簡單無機械傳動，使用安全，運行壽命長，噪聲低，投資少；②.對水質(zhì)要求較低，運行部件不結(jié)垢；③.具有良好的啟動型，小能耗、高效率、建立真空快；④.具有余速抽氣性能，可抽吸軸封加熱器氣體。1.4射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計方法本次設(shè)計是根據(jù)所選汽輪機凝汽器的型號為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計相應(yīng)的射水抽氣系統(tǒng)。經(jīng)過計算和查表，由凝汽器的型號參數(shù)先確定射水抽氣器的容量。當(dāng)射水抽氣器的容量大小確定后，即可對該系統(tǒng)的設(shè)計安裝進行研究和分析。由射水抽氣器的大小對射水泵和閥門進行選型，本次設(shè)計射水泵設(shè)兩臺，一臺運行一臺備用，備用泵應(yīng)按照自啟動設(shè)計。同時對射水池進行設(shè)計，確定射水池的大小容量，射水池要采用合理的結(jié)構(gòu)滿足系統(tǒng)需求，射水池要盡可能的結(jié)構(gòu)簡單，方便維修，節(jié)約場地。射水抽氣器，射水池，射水泵，閥門都設(shè)計完畢后對管道進行選型，管道要簡單，布置合理，節(jié)約能耗。最后對射水抽氣系統(tǒng)進行安裝。這就是本次射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計方法。2．射水抽氣器理論研究射水抽氣器是射水抽氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，。主要由工作水入口室，噴嘴，混合室，擴散管和逆止門等部件組成，工作原理是：由射水泵供給的壓力水，通過進水管進入水室后，再進入噴嘴。在噴嘴中水的靜壓力能轉(zhuǎn)換成速度能，水以高速通過混合室形成高度真空，抽吸凝汽器中的不凝結(jié)氣體并與之混合一起進入擴散管，降入升壓后排入射水池。在射水池中，不凝結(jié)氣體逸出大氣。射水抽氣器的選擇對系統(tǒng)是至關(guān)重要的。2.1射水抽氣器簡介和特點2.1.1射水抽氣器的型式一般的，目前我國電站等設(shè)備多用的射水抽氣器有以下幾種型式：(1)長喉部射水抽氣器。這種射水抽氣器的特點是喉管長度與喉管截面直徑比值不小于18。效率要比短喉射水抽氣器高，應(yīng)用也極其廣泛。(2)短喉部射水抽氣器。短喉管部射水抽氣器的喉管長度與喉管截面直徑比值為2～5的射水抽氣器。(3)單通道射水抽氣器，單通道射水抽氣器即為單個喉管的射水抽氣器。(4)多通道射水抽氣器，多通道射水抽氣器是指有兩個或兩個以上通道的射水抽氣器。2.1.2結(jié)構(gòu)我國設(shè)計制造的高壓凝氣式機組中，較多的是用射水抽氣器作抽氣設(shè)備。圖為典型的射水抽氣器，它主要由工作水入口水室、噴嘴、混合室、擴壓管和止回閥等組成。在噴嘴前安裝有水室，以防止工作水在進入噴嘴前形成漩渦，并提高噴嘴的工作性能。工作水壓保持在0.2~0.4MPa，由專用的射水泵供給。壓力水經(jīng)過水室進入噴管，噴管將壓力水的壓力能變成速度能，以高速射出。在混合室內(nèi)形成高度真空，使凝汽器內(nèi)的氣、汽混合物被吸入混合室，在混合室內(nèi)，氣、汽混合物和水混合后一起進入擴壓管。工作水在擴壓管中流速逐漸降低，由速度能轉(zhuǎn)變成壓力能，最后在擴壓管出口其壓力升至略高于大氣壓力而排出擴壓管進入冷卻池。為防止升壓泵發(fā)生事故，使供水壓力降低，導(dǎo)致噴嘴的工作水吸入凝汽器中，必須在射水抽氣器的氣。汽混合物的入口裝有止回閥。工作水入口2.噴嘴3.混合室4.擴壓管5.逆止閥6.上水室7.水室平衡孔圖2-1射水抽氣器2.1.3連接方式射水抽氣器在系統(tǒng)中的連接方式通常有兩種：一種方式是開水供水方式，工作用射水泵從凝汽器循環(huán)水入口管引出，經(jīng)抽氣器后排出的汽、水混合物引到循環(huán)水出水管中；另一種方式是系統(tǒng)設(shè)有專門的工作水箱，水箱給射水抽氣器提供工作水，工作水在射水抽氣器內(nèi)噴射抽氣后從夾帶著凝汽器的未凝結(jié)空氣和漏人空氣流回水箱，這種方式叫做閉式供水方式。由于受水源的限制，一般熱力發(fā)電廠都采用閉式供水方式。2.1.4喉部結(jié)構(gòu)特征對射水抽氣器工作性能的影響（1）喉部長度的影響。研究成果表明，提高射水抽氣器經(jīng)濟性的關(guān)鍵在于其喉部獲得水、氣混合物的臨界流動工況，而臨界流動工況的實現(xiàn)又以在喉部水、氣混合物完全充滿，并在壓縮增壓前混合的均勻程度達到足夠高的條件為前提。在長喉部射水抽氣器中，正由于喉部有足夠的長度在一定的流體參數(shù)和幾何參數(shù)下足以使水、氣混合物的流動逐漸趨于均勻而獲得臨界流動工況，此時，復(fù)環(huán)流損失及突然壓縮損失均可達到最小值，提高射流效率。這一點在短喉部射水抽氣器中是達不到的。因而大大節(jié)省了功耗。短喉部射水抽氣器和長喉部射水抽氣器的對比：①.無論是長喉部還是短喉部射水抽氣器，隨著工作水壓力的增高，雖然工作水流量隨之減少，但是功耗卻隨之增加，因此高工作水壓射水抽氣器的經(jīng)濟性不如低工作水壓下的經(jīng)濟性好。②.短喉部射水抽氣器的比功耗為1.84~2.26，長喉部射水抽氣器的比功耗為1.33~1.76，顯然與短喉部相比，長喉部射水抽氣器的經(jīng)濟性明顯地提高。③.在低工作水壓下，長喉部射水抽氣器比短喉部的工作水量的降低量要大于高工作水壓條件下工作水量的降低量，導(dǎo)致在高工作水壓下長喉部射水抽氣器比短喉部的耗功的降低率要小于低工作水壓條件下耗功的降低率，因此表明，在低工作水壓條件下，長喉部射水抽氣器的經(jīng)濟性更為顯著。短喉部射水抽氣除經(jīng)濟性差之外，還存在著結(jié)構(gòu)落后，機械加工工作量大，鑄件毛坯報廢率高，運行時振動噪聲大等缺陷。因此，短喉部射水抽氣器已經(jīng)逐步被長喉部射水抽氣器所代替。不僅如此，喉部長度還對抽氣器的流量比有著較大的影響，通過研究表明，在一定范圍內(nèi)增加喉管的長度，可以提高流量比。(2)多通道抽氣器。多通道抽氣器采用吸入室內(nèi)有分流室的結(jié)構(gòu)作為主要通道和以小孔群方式組合的輔助通道，以降低氣阻，消除氣相偏流，增加兩相質(zhì)點能量交換；同時應(yīng)用了新的計算方法，經(jīng)過對比實驗確定了吸入室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)、喉部形狀、喉頸噴嘴面積比、喉頸噴嘴徑比等，并根據(jù)不同抽氣的容量，選擇通道數(shù)及水壓，以獲得最佳截面與流速，實現(xiàn)吸入室的高效率。根據(jù)等截面喉管末端仍具有較高流速及整個喉管之間流速互不干涉原理，該型抽水器實現(xiàn)了喉管下段及出口的分段抽氣；所提供的后置式抽氣器也多為多通道，可供抽吸軸封加熱器之空氣。多通道射水抽氣器和舊型相比，優(yōu)點如下：渦旋斜切空氣噴嘴，可使水束外的空氣層更加有效地約束高壓水束的擴張，使汽水混合物順利地進入喉部并排至大氣。圖2-2斜切空氣噴嘴渦旋斜切噴嘴的設(shè)計，使進入內(nèi)部通道的每個水束發(fā)揮同等高效，解決氣水分布不均，水束做功不均的現(xiàn)象。該抽氣器的喉部設(shè)計了帶緩沖均壓室的聚流口，吸收噪音，減少抽氣器的振動從而進一步提高了抽氣器效率。抽氣器喉部內(nèi)側(cè)設(shè)有擾流螺旋，消除邊界層和氣體析出上飄，加強氣、水混合。結(jié)構(gòu)如圖。抽氣管喉部上側(cè)空氣管入口處裝有止回閥，可有效地防止汽機停機時凝汽器真空的快速下降。圖2-3各類型射水抽氣器2.2射水抽氣器抽出的產(chǎn)物確定射水抽氣器設(shè)備是汽輪機主要輔助設(shè)備之一，在機組正常運行時，需要用射水抽氣器及時的抽出凝汽器及真空系統(tǒng)中漏人的不凝結(jié)氣體，維持凝汽器的真控。抽氣器在維持機組真空和機組的安全正常運行有著十分重要的作用。射水抽氣設(shè)備在機組運行中必須能正常的從凝汽器中抽出不凝結(jié)蒸汽，以產(chǎn)生與物性參數(shù)和傳熱相適應(yīng)的最小蒸汽凝結(jié)壓力，需要抽出的不凝結(jié)氣體的主要來源包括以下幾項，但不以次為限：所存在低于大氣壓下運行的系統(tǒng)中漏人的空氣；進入凝汽器的疏水和排放釋放出來的氣體；進入凝汽器補給水釋放出來的氣體；在閉式循環(huán)中使用凝結(jié)水平衡箱內(nèi)所產(chǎn)生的氣體；在某些形式的核燃料的循環(huán)中，給水離解出來的氧氣，氫氣以及其它不凝結(jié)氣體。具體的真空系統(tǒng)的空氣分為正常漏人與非正常漏人兩方面。正常漏入的途徑有：①汽輪機低壓軸封、真空系統(tǒng)閥門門桿水位計填料等處漏入空氣；②汽輪機排氣疏水中折出的氣體。其數(shù)量每種機組都有經(jīng)驗數(shù)據(jù)，加上一定的富裕量后即為制造廠確定抽氣器單臺容量的依據(jù)。非正常漏入空氣的途徑有：①低壓缸中分面不嚴(yán)密處漏入的空氣；②排氣缸與凝汽器接口及其它真空管道、容器裂口處漏入，由于這些設(shè)備由缺陷漏入的氣體最大值無法預(yù)料，所以一般不作為確定抽氣器單臺容量的依據(jù)。除了不凝結(jié)氣體，還需要抽出一定的附帶蒸汽，以保證凝汽器的正常運行，并產(chǎn)生合理的氣流速度，使凝汽器汽側(cè)的腐蝕減小到最小程度。2.3射水抽氣器設(shè)計參數(shù)2.3.1抽氣器的容量確定抽氣器的容量是指在設(shè)計工況下，單位時間內(nèi)抽氣器所抽干空氣的質(zhì)量。汽輪機發(fā)電機組在啟動初期建立凝汽器真空以及運行過程中保持凝汽器真空都需要抽真空系統(tǒng)完成。國內(nèi)外汽輪機組抽氣裝置容量的確定大多采用美國熱交換協(xié)會(HEI)《表面式凝汽器表轉(zhuǎn)》推薦的計算方法。抽氣裝置的設(shè)計容量不應(yīng)小于HEI的規(guī)定，應(yīng)保證在各種運行工況下，有足夠的抽氣能力。從HEI標(biāo)準(zhǔn)確定漏人汽輪機組空氣量的計算中可以看出，由凝汽器中抽出的汽氣混合物量與汽輪機低壓缸的排氣量、輔助汽輪機的排氣量及排氣口數(shù)目、凝汽器客體數(shù)目有關(guān)。也就是說漏人的空氣量不單與排氣量大小有關(guān)，而其與排氣口數(shù)目、凝汽器殼體數(shù)目有關(guān)。這一觀點拋棄了過去那種只與排氣量有關(guān)的粗糙近似公式（如別爾曼公式）。由于HEI標(biāo)準(zhǔn)給抽氣器裝置容量計算帶來了滿意的經(jīng)濟效果，所以被世界各國所公認。當(dāng)采用多殼體凝汽器時，可選用并聯(lián)抽氣或串聯(lián)抽氣器方式。當(dāng)采用多背壓單殼體或多殼體時，可按每一壓力凝汽器殼體或每一殼體的一個壓力確定抽氣器裝置的總設(shè)計容量。抽氣裝置的設(shè)計抽吸空氣量應(yīng)等于或大于按HEI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的數(shù)值，即C=GV／Gh式中，C為儲備系數(shù)；GV為抽氣裝置設(shè)計抽吸空氣量，kg/h；Gh按HEI標(biāo)準(zhǔn)計算的漏人空氣量，kg/h。根據(jù)美國熱交換學(xué)會（HEI）提出的標(biāo)準(zhǔn)，抽氣器的容量應(yīng)不小于表中規(guī)定值。其選擇方法按凝汽器殼體數(shù)，排氣口總數(shù)和每個排氣口有效蒸汽量來選定。應(yīng)注意的定義：每個主排汽口的有效蒸汽流量。將主汽輪機和給水泵汽輪機排氣量的總和除以主汽輪機排汽口數(shù)，即得每個主排汽口的有效蒸汽流量。排汽口總數(shù)。排汽口總數(shù)為主汽輪機排汽口數(shù)加上給水泵汽輪機的總臺數(shù)?；旌衔餇顟B(tài)參數(shù)?；旌衔锟偭渴窃?.4kpa和22℃狀態(tài)下計算得出的。表2-1抽氣設(shè)備的容量單殼體凝汽器(kg/h）每個主排氣口的有效蒸汽流量項目排氣口總數(shù)123456≤11340干空氣量水蒸氣量混合物總量6.1213.4719.608.1617.9626.1310.2122.4532.6610.2122.4532.6615.3333.7549.0815.3333.7549.0811341~22680干空氣量水蒸氣量混合物總量8.1617.9626.1310.2122.4532.6615.3333.7549.0815.3333.7549.0820.4144.9165.3220.4144.9165.3222681~45360干空氣量水蒸氣量混合物總量10.2122.4532.6615.3333.7549.0820.4144.9165.3220.4144.9165.3225.4956.0681.5625.4956.0681.5645361~113400干空氣量水蒸氣量混合物總量15.3333.7549.0825.4956.0681.5625.4956.1681.5630.6267.3697.9835.7078.52114.2140.8289.81130.63113401~226800干空氣量水蒸氣量混合物總量20.4144.9165.3230.6267.3697.9835.7078.52114.2140.8289.81130.6351.03112.26163.2951.03112.26163.29226801~453600干空氣量水蒸氣量混合物總量25.4959.0681.5640.8289.81130.6340.8289.81130.6351.03112.26163.2961.23134.72195.9561.23134.72195.95453601~907200干空氣量水蒸氣量混合物總量30.6267.3697.9851.03112.26163.2951.03112.26163.2961.23134.72195.9571.44157.17228.6171.44157.17228.61907201~1360800干空氣量水蒸氣量混合物總量35.7078.52114.2151.03112.26163.2961.23134.72195.9571.44157.17228.6181.65179.62261.2791.85202.08293.931360800~1814400干空氣量水蒸氣量混合物總量40.8289.81130.6361.23134.72195.9571.44157.17228.6181.65179.62261.2691.85202.08293.92102.06224.53326.59雙殼體凝汽器(kg/h）每個主排氣口的有效蒸汽流量項目排氣口總數(shù)23456745361~113400干空氣量水蒸氣量混合物總量30.6267.3697.9840.8289.81130.6340.8289.81130.6340.8289.81130.6351.03112.26163.2951.03112.26163.29113401~226800干空氣量水蒸氣量混合物總量40.8289.81130.6340.8289.81130.6351.03112.26163.2961.23134.72195.9561.23134.72195.9571.44157.17228.61226801~453600干空氣量水蒸氣量混合物總量51.03112.26163.2951.03112.26163.2961.23134.72195.9571.44157.17228.6181.65179.62261.27102.06224.53326.59453601~907200干空氣量水蒸氣量混合物總量61.23134.72195.9571.44157.17228.6181.65179.62261.2781.65179.62261.27102.06224.53326.59102.06224.53326.59907201~1360800干空氣量水蒸氣量混合物總量71.44157.17228.6181.65179.62261.2781.65179.62261.27102.06224.53326.59122.47269.43391.90122.47269.43391.901360800~1814400干空氣量水蒸氣量混合物總量81.65179.62261.27102.06224.53326.59102.06224.53326.59122.47269.43391.90142.88314.34457.22142.88314.34457.22三殼體凝汽器(kg/h）每個主排氣口的有效蒸汽流量項目排氣口總數(shù)345678113401~226800干空氣量水蒸氣量混合物總量61.23134.72195.9561.23134.72195.9576.57168.46245.0376.57168.46245.0376.57168.46245.0391.85202.08293.93226801~453600干空氣量水蒸氣量混合物總量61.23134.72195.9576.57168.46245.0391.85202.08293.9391.85202.08293.93107.18235.82343.00107.18235.82343.00453601~907200干空氣量水蒸氣量混合物總量76.57168.46245.0391.85202.08293.93107.18235.82343.00107.18235.82343.00122.47269.43391.90153.09336.79489.88907201~1360800干空氣量水蒸氣量混合物總量91.85202.08293.93107.18235.82343.00122.47269.43391.90153.09336.79489.88153.09336.79489.88153.09336.79489.881360800~1814400干空氣量水蒸氣量混合物總量107.18235.82343.00122.47269.43391.90153.09336.79489.88153.09336.79489.88183.70404.15587.86183.70404.15587.86從真空系統(tǒng)抽出的非凝結(jié)氣體量與抽氣裝置設(shè)計的容量比值，或與非凝結(jié)氣體量應(yīng)符合表一規(guī)定：表2-2抽氣容量的換算抽氣器容量標(biāo)準(zhǔn)m3/min凝結(jié)水含量Ug/L抽除的非凝結(jié)氣體量L非凝結(jié)氣體量q標(biāo)準(zhǔn)m3/min≤0.56642≤5014≤357≤250.566＜Q≤1.13242≤5014≤257≤15＞1.13242≤0.56614≤0.2837≤0.170在確定抽氣設(shè)備的系統(tǒng)容量時應(yīng)照對表所列選擇抽氣器合適的容量，并且在對下述情況應(yīng)特別考慮：多壓單殼凝汽器的抽氣容量對于每一壓力區(qū)可選擇獨立的抽氣系統(tǒng)，也可選擇一容量較大的單一抽氣系統(tǒng)，并確定那個相應(yīng)的容量。使用射汽抽氣器，進入其冷卻器的凝結(jié)水按凝汽器可能出現(xiàn)的最高壓力下的蒸汽飽和溫度來計算。核電機組按表確定容量時，還應(yīng)考慮在循環(huán)中排入凝汽器的附加非凝結(jié)氣體。當(dāng)有旁路蒸汽全負荷排放時，循環(huán)水泵全部或部分投入，抽氣器應(yīng)能抽吸出比凝汽器的最高壓力所對應(yīng)的飽和溫度低4.16℃的非凝結(jié)氣體。2.3.2抽氣器的吸入壓力射水抽氣器的吸入壓力是指汽、氣混合物入口管法蘭前D1或610mm處的絕對靜壓力。抽氣器的任務(wù)是將漏人凝汽器內(nèi)的空氣和蒸汽中所含的不凝結(jié)氣體連續(xù)不斷的抽出，保證凝汽器始終在高度真空下運行。而用于汽輪機凝汽器的抽氣器其抽吸壓力一般在0.00267~0.0533Mpa就可以。為了調(diào)整好抽泣設(shè)備和凝汽器的運行，通過查閱資料，推薦抽氣器設(shè)備的吸入壓力應(yīng)按照下列要求：電站汽輪機凝汽器設(shè)計吸入壓力為3.386kpa(絕對)或凝汽器設(shè)計壓力，取二者的最小值，最終選擇還應(yīng)該考慮在整個預(yù)期的運行壓力內(nèi)的凝汽器與其抽氣設(shè)備的協(xié)調(diào)運行，此外，當(dāng)選擇設(shè)計吸入壓力時，還應(yīng)考慮抽氣設(shè)備的實際位置。工業(yè)或船用汽輪機凝汽器設(shè)計吸入壓力為凝汽器設(shè)計壓力減去3.386kpa(絕對)或為運行所要求的最低壓力，取二者最小值，其值最低為3.386kpa。由于凝汽器是處于負壓下運行，因從而從真空系統(tǒng)不嚴(yán)密處有空氣漏人，它將嚴(yán)重影響凝汽器內(nèi)的凝結(jié)換熱，為了維持凝汽器內(nèi)合理的真空，必須隨時把凝汽器內(nèi)的非凝結(jié)氣體抽出。抽氣器從凝汽器中抽出的氣體是氣、汽混合物，通常情況下混合氣體按質(zhì)量分，空氣占1／3，水蒸氣占2／3.水蒸汽被抽吸到抽氣器后與工作水混合排到射水池內(nèi)放熱，從而使工作水溫升高。射水抽氣器的性能方程為：SKIPIF1<0（2-1）式中，pm為抽氣器吸入壓力；tw為抽氣器工作水溫度；ps為工作水溫度所對應(yīng)的飽和蒸汽壓力；Da為抽吸干空氣的質(zhì)量流量；Va為抽吸干空氣的體積流量。由式中，工作水溫度升高，對應(yīng)飽和蒸汽壓力增大，在抽吸的干空氣量不變的情況下，抽氣器吸入壓力增大，抽吸能力下降，凝汽器真空也隨之下降。2.3.3抽氣器的吸入溫度抽氣的吸入溫度是指在射水抽氣器吸入口處被抽吸的汽氣混合物的溫度。被抽吸的汽氣混合物溫度應(yīng)為吸入室壓力下，飽和蒸汽溫度減去下列兩個溫度值中較高的一者。飽和蒸汽溫度與循環(huán)水進口設(shè)計溫度之差的25％4.16℃運行中，抽氣口蒸汽的實際溫度受到運行特征，不凝結(jié)氣體的負荷和抽氣設(shè)備的容量特性的影響，和設(shè)計溫度可能有所差別。2.3.4工作水溫度工作水溫度是射水抽氣器進口水的溫度。根據(jù)式（1）可畫出射水抽氣器的特性曲線，如圖。由圖可知當(dāng)工作水溫超過30℃時，每升高5℃，吸入室的壓力提高約1.97kpa。另一方面，根據(jù)水蒸氣的熱力性質(zhì)，由于射水溫度高于射水抽氣的溫度高于射水抽氣器喉部壓力所對應(yīng)的飽和溫度，使得部分水汽化，體積突然膨脹，以國產(chǎn)200MW機組為例，當(dāng)工作水溫升高到30℃時，工作水汽化后的水汽總的體積流量為汽化前的3841倍，工作水流量下降，抽氣器吸入室壓力突然升高，抽吸能力下降，從而影響凝汽器的真空。表2-3工作水溫變化與射水抽氣器抽吸壓力的關(guān)系曲線對于凝汽器的工作水溫度選擇，一般按照當(dāng)?shù)氐臍庀?、水文條件及補水量。一般推薦：15℃、20℃、25℃或用戶要求。根據(jù)演馬電廠的當(dāng)?shù)貧庀蠛蜋C組要求，工作水溫設(shè)計為20℃比較合適。2.3.5工作水壓力長喉部的射水抽氣器一般取0.18～0.40MPa（a）短喉部的射水抽氣器一般取0.30～0.60MPa(a)本次射水抽氣器的選型工作水的壓力，符合上述的規(guī)定即可。3．射水抽氣器的計算及選型3.1射水抽氣器的計算所需要的量3.1.1演馬電廠的機組參數(shù)本次射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計是以河南煤化集團演馬電廠的汽輪機組為基礎(chǔ)設(shè)計的。由于射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計核心是射水抽氣器的選型，所以本章以演馬電廠機組參數(shù)為基礎(chǔ)對射水抽氣器選型所需的參數(shù)進行計算。通過查照演馬電廠三號機組運行規(guī)程確定射水抽氣器計算所需的參數(shù)，以下是演馬電廠機組的具體參數(shù)：汽輪機型號演馬電廠的汽輪機是FC25-3.43/0.4型非調(diào)整抽汽式汽輪機。這種汽輪機是中溫中壓，沖動凝氣式汽輪機。汽輪機主要規(guī)范表3-1汽輪機主要規(guī)范額定功率25MW最大功率28MW旋轉(zhuǎn)方向順時針轉(zhuǎn)速3000r/min級數(shù)十三級回?zé)岢槠墧?shù)五級凝汽器參數(shù)表3-2凝汽器主要參數(shù)凝汽器型號N-2002-Ⅰ型式分列二道制表面式管徑Φ25×0.7冷卻面積5400t/h管長6560mm管子材料Sus304設(shè)計冷卻水溫20℃冷卻水阻力0.0343MPa管數(shù)39203.1.2射水抽氣器選型計算所需要確定的量本次射水抽氣器選型計算所需要確定的量有：工作水壓SKIPIF1<0、工作水溫SKIPIF1<0、吸入室壓力P1。抽出空氣量D1、大氣壓力Pa、水汽混合物密度ρ、最大工作水壓PSKIPIF1<0、最小工作水壓P、抽出空氣容積流量V1、速度系數(shù)φ、工作水速C1、工作水容積流量Vω、容積引射系數(shù)u0。3.2射水抽氣器選型計算3.2.1工作水壓SKIPIF1<0工作水壓力就是射水抽氣器水室內(nèi)噴嘴前的絕對靜壓力。長喉部的射水抽氣器一般取0.18～0.40MPa，短喉部的射水抽氣器一般取0.30～0.60MPa。本次射水抽氣器的選型工作水的壓力，符合上述的規(guī)定即可。本次由演馬電廠《運行規(guī)程》查的工作水壓：P0=3.5ata（3-1）3.2.2工作水溫度SKIPIF1<0工作水溫度就是射水抽氣器水室進口處水的溫度。由焦煤集團演馬電廠的《運行規(guī)程》查得工作水溫度：SKIPIF1<0=20℃（3-2）3.2.3抽出空氣量SKIPIF1<0抽出空氣量即抽氣器容量，是指在設(shè)計工況下，單位時間內(nèi)抽氣器所能抽吸干空氣的質(zhì)量。由美國HEI表面式凝汽器標(biāo)準(zhǔn)確定抽氣器的容量，可查得：SKIPIF1<0=15.33Kg/h（3-3）3.2.4吸入室壓力SKIPIF1<0吸入室壓力就是指汽、氣混合物入口管法蘭前或610mm處的絕對靜壓力。用于汽輪機凝汽器的抽氣器其抽吸壓力一般在0.00267~0.0533Mpa就可以。由焦煤集團演馬電廠的《運行規(guī)程》查得吸入室壓力：P1=0.034ata（3-4）3.2.5大氣壓力Pa大氣壓力由當(dāng)?shù)卮髿鈮憾ǎ镜卮髿鈮毫s為：Pa=1.02ata（3-5）3.2.6水氣混合物密度ρ水氣混合物密度即為混合室內(nèi)射出的水流和其所卷吸攜帶的空氣所組成的水氣混合物密度。由《機械工程手冊》查得，其值一般為800~850，此處取為：ρ=830Kg/mSKIPIF1<0（3-6）3.2.7抽出空氣容積流量SKIPIF1<0抽出空氣容積流量由《機械工程手冊》查得，可按下式公式（3-7）計算SKIPIF1<0=293×10SKIPIF1<0D1SKIPIF1<0（3-7）式中D1——抽出空氣量，D1=15.33Kg/h;SKIPIF1<0——工作水溫,SKIPIF1<0=20℃;SKIPIF1<0——吸入室壓力,SKIPIF1<0=0.034ata;SKIPIF1<0——飽和蒸汽壓力,SKIPIF1<0=0.0238ata.SKIPIF1<0=293×10SKIPIF1<0×15.33×SKIPIF1<0=0.358mSKIPIF1<0/s3.2.8速度系數(shù)φ速度系數(shù)由《機械工程手冊》查得:單噴嘴時，φ=0.95；四噴嘴時，φ=0.90，本設(shè)計為單噴嘴，所以取:φ=0.953.2.9工作水速SKIPIF1<0工作水速由《機械工程手冊》查得，可按下式公式（3-8）計算:SKIPIF1<0=14φSKIPIF1<0（3-8）式中SKIPIF1<0=SKIPIF1<0－SKIPIF1<0=3.5－0.034=3.466ata;φ——速度系數(shù),φ=0.95。SKIPIF1<0=14×0.95SKIPIF1<0=24.76m/s3.2.10工作水容積流量SKIPIF1<0工作水容積流量由《機械工程手冊》查得，可按下式公式(3-9)計算:Vw=0.785SKIPIF1<0(3-9)式中SKIPIF1<0——噴嘴出口截面直徑,SKIPIF1<0=0.10m;SKIPIF1<0——工作水速,SKIPIF1<0=24.76m/s.Vw=0.785×SKIPIF1<0×24.76=0.149mSKIPIF1<0/s3.2.11容積引射系數(shù)SKIPIF1<0容積引射系數(shù)由《機械工程手冊》查得，可按下式公式(3-10)計算:SKIPIF1<0=SKIPIF1<0（3-10)式中SKIPIF1<0——抽出空氣容積流量，SKIPIF1<0=0.358mSKIPIF1<0/s；SKIPIF1<0——工作水容積流量，SKIPIF1<0=0.149mSKIPIF1<0/s。SKIPIF1<0=SKIPIF1<0=1.8453.3射水抽氣器的選型分析抽氣器型式的選擇主要根據(jù)汽輪機設(shè)備的情況和抽氣設(shè)備的特點來考慮。例如，對于高中壓母管制額定參數(shù)啟動的機組，工作蒸汽來源方便，多采用射汽式抽氣器。而對于高參數(shù)大容量單元制機組，若采用射汽式抽氣器，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動抽氣器，滑參數(shù)啟動時，還需要有其他工作蒸汽來源，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動抽氣器，則管道系統(tǒng)簡單，維護工作量小，啟?？?，但需要配射水泵和專用水箱，占據(jù)空間也比射汽式大。采用機械式抽氣器則啟停靈活、效率高、占地少、但造價高，維護工作量較射流式大。歐美等國電站采用機械式抽氣器較多。目前，在我國生產(chǎn)設(shè)計的非再熱機組、中小型機組用射汽抽氣器，單元制一般用射水抽氣器。射水抽氣器結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，投資較省，并有50多年的的運行經(jīng)驗。但由于最初的射水抽氣器的效率比較低，為此，研究新型高效的射水抽氣器用于新的火電汽輪機機組十分重要。目前中小型汽輪機機組運用較多的是TD型的射水抽氣器，專利產(chǎn)品《低耗高效多通道水——汽噴射泵》（即TD型射水抽氣器）。TD型射水抽氣器雖然效率高，耗能低，但由于不同類型的機組真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，其真空嚴(yán)密性也有一定差別，所以為維持正常真空并降低能耗，選用適當(dāng)?shù)某槲康某闅馄鳎_的選用工作水耗用量及進水壓力參數(shù)都至關(guān)重要。TD型射水抽氣器的設(shè)計選型原則：工作水在吸入室應(yīng)具有最佳流速，且單股水束應(yīng)具有最佳截面，以期水束能實現(xiàn)最佳分散度，分散后水質(zhì)點又具有最佳動量，實現(xiàn)以最少的水量裹脅最多的氣體。水質(zhì)點與空氣在吸入室內(nèi)接觸達到最均勻。被水束裹脅的氣體能全部壓入喉管。能制止初始段的氣相返流（這是單靠加長喉管難以實現(xiàn)的）。在混合室內(nèi)既要在不太長的喉管中實現(xiàn)兩相流的均勻混合，又要充分利用余速使排出的能量達到最少。TD型射水抽氣器由進水室、吸水室、喉管束、軸封抽氣器等部分組成。在吸入室內(nèi)采用了有分流室的結(jié)構(gòu)作為主要通道和小孔群方式組合輔助通道來降低氣阻，消除氣相偏流，增加兩質(zhì)點間的能量交換。吸入室的幾何結(jié)構(gòu)，喉口形狀，喉勁噴嘴面積比，喉長喉管徑比等都根據(jù)兩相流的最新研究成果、用新的計算方法、并經(jīng)試驗確定。喉管在結(jié)構(gòu)上分為三段：氣體壓入段。漩渦強化交流段和增壓段。汽輪機組凝汽器配置的主抽氣器數(shù)量，國外規(guī)定：25MW以下機組，每機裝置1臺抽氣器，50MW以上機組每機裝置2臺100％容量的抽氣器，其中1臺備用。也有廠家配置3臺50％容量的抽氣器。目前大型機組除600MW機組以逐步統(tǒng)一為2臺100％容量的配置方案。汽輪機組的抽氣器容量選擇是否合理，對機組的安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要，因容量過大耗功大，容量過小，凝汽器的真空下降。TD系列的射水抽氣器是按真空嚴(yán)密度上限設(shè)計的。目前我國火力發(fā)電廠中小型汽輪機組常用射水抽氣器的型號如下表：表3-3射水抽氣器型號汽輪機型號射水抽氣器型號抽吸能力kg/h配用水泵電機0.004Mpa，水溫20℃型號流量M3/h揚程米N6MW以下TD-127.5IS100-80-16010032160M2-2（15KW）N12MWTDA-128.5IS100-80-6010032180M-2（22KW）N25MWTD-2510.5IS125-100-200B17237180M-2(30KW)N50MW（Ⅰ）TD-18218SH-13A28041Y200L-2(37KW)N50MW(Ⅱ)TD-3232250S-39A43235Y250M-4（55KW）N100MWTD-436.5250S-3948639Y280S-4（75KW）N125MWTD-4040250S-3948639Y280S-4（90KW）N200MWTD-908914SH-13A112036JA116-4（155KW）本次射水抽氣器系統(tǒng)的設(shè)計是參照河南煤化集團演馬電廠的汽輪機組為參數(shù)設(shè)計的。演馬電廠的汽輪機型號為FC25-3.43/0.4，型式是中溫中壓、沖動、凝氣式汽輪機。根據(jù)上述的參數(shù)查表，根據(jù)目前國內(nèi)射水抽氣器的實際選擇選用TD—18型的射水抽氣器比較合適。TD-18型射水抽氣器抽干空氣量為21kg/h，工作水量280t/h,按表查的，配用水泵8SH-13A,流量280m3,揚程為41m,配用電機為Y200L-2(37KW)。4．射水泵的選型4.1選型泵的要求泵是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能和動能從而實現(xiàn)流體定向輸送的動力設(shè)備。泵的用途各不相同，根據(jù)原理可分為三大類，分別是容積泵，葉片泵和其他類型的泵。容積泵的工作原理是利用工作容積周期性變化來輸送液體，例如：活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵、滑板泵、螺桿泵等。葉片泵的工作原理是利用葉片和液體相互作用來輸送液體，例如：離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵等。離心泵屬于葉片泵，離心泵應(yīng)用非常廣泛，其特點是：轉(zhuǎn)速高，體積小，重量輕，效率高，流量大，結(jié)構(gòu)簡單，性能平穩(wěn)，容易操作和維修；其不足是：起動前泵內(nèi)要灌滿液體。液體精度對泵性能影響大，只能用于精度近似于水的液體，流量適用范圍：5-20000立方米/時，揚程范圍在3-2800米。離心泵按其結(jié)構(gòu)形式分為：立式泵和臥式泵，立式泵的特點為：占地面積少，建筑投入小，安裝方便，缺點為：重心高，不適合無固定底腳場合運行。臥式泵特點：適用場合廣泛，重心低，穩(wěn)定性好，缺點為：占地面積大，建筑投入大，體積大，重量重。例如：立式泵有DL立式離心泵，DL立式多級泵，潛水電泵。臥式泵有CFW泵、D型多級泵、SH型雙吸泵、B型、IH型、BA型、IR型等。按揚程流量的要求并根據(jù)葉輪結(jié)構(gòu)組成級數(shù)分為：A.單級單吸泵：泵有一只葉輪，葉輪上一個吸入口，一般流量范圍為：5.5-300m2/h，H在8-150米，流量小，揚程低。B.單級雙吸泵：泵為一只葉輪，葉輪上二個吸入口。流量Q在120-20000m2/h，揚程H在10-110米，流量大，揚程低。A.單吸多級泵：泵為多個葉輪，第一個葉輪的排出室接著第二個葉輪吸入口，以此類推。4.2單級雙吸式離心泵單級雙吸式離心泵分為S型和SH型單級雙吸式離心泵。4.2.1單級雙吸式離心泵的應(yīng)用范圍和優(yōu)點單級雙吸離心泵主要供抽送溫度低于80℃的清水或物理化學(xué)類似于水的其它液體之用。單級雙吸式離心泵主要適用于自來水廠、空調(diào)循環(huán)用水、建筑供水、灌溉、排水泵站、電站、工業(yè)供水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、船舶工業(yè)等輸送液體的場合。離心泵安裝形式裝配時不需調(diào)整，可根據(jù)現(xiàn)場使用條件。分立式或臥式安裝。S型和Sh型單級雙吸離心泵的工作條件：流量范圍：0.8m3/h～120m3/h；

揚程范圍：5.6m～330m；

溫度范圍：-20℃～120℃；

輸送液體種類：各種清潔水及輕腐蝕液體；

離心泵泵腔承壓：≤4.0MPa。單級雙吸式離心泵結(jié)構(gòu)特點：(1)結(jié)構(gòu)緊湊外形美觀，穩(wěn)定性好，便于安裝。

(2)運行平穩(wěn)優(yōu)化設(shè)計的雙吸葉輪使軸向力減小到最低限度，且有優(yōu)異水力性能的葉型，離心泵泵殼內(nèi)表面及葉輪表面具有抗汽蝕性能。

(3)軸承選用SKF及NSK軸承保證運行平穩(wěn)，噪音低，使用壽命長。

(4)軸封選用機械密封或填料密封。能保證8000小時運行無泄漏。

(5)離心泵安裝形式裝配時不需調(diào)整，可根據(jù)現(xiàn)場使用條件。分立式或臥式安裝。

(6)加裝自吸裝置，可實現(xiàn)自動吸水，即不需安裝底閥，不需真空泵，不需倒灌離心泵可以啟動。4.2.2泵結(jié)構(gòu)型式及標(biāo)號意義泵的根據(jù)結(jié)構(gòu)型式分為：（1）單級雙吸臥式，殼體為水平中開。（2）單級雙吸立式，殼體為中開。（3）型號的表示方法泵的型號有大寫的拉丁字母和阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成。、S型泵：標(biāo)記示例：吸口直徑為300mm，揚程32m，臥式、正常葉輪直徑的單級離心式泵，其標(biāo)記為：300S32。吸口直徑為500mm，揚程為22mm，立式、正常葉輪直徑的單級離心式泵，其標(biāo)記為：500SL22。SH型泵：標(biāo)記示例：吸口直徑為250m，揚程為54m、臥式、葉輪直徑經(jīng)第一次車小的單級雙吸式離心泵，其標(biāo)記為：250Sh54A。吸口直徑為800m，揚程為22m、臥式、正常葉輪直徑的單級雙吸式離心泵，其標(biāo)記為：800ShL22。圖4-1單級雙吸式離心泵4.2.3SH型泵選型表表4-1SH型泵性能表SH型泵性能表泵型號流量Qm3/h揚程H(m)轉(zhuǎn)速n(r/min)電機功率(KW)效率(%)必需汽蝕余量(NPSH)r(m)6sh-6126

162

19884

78

7029505572

74

725.06sh-6A112

144

18067

62

554568

72

705.06sh-9130

180

22052

46

384574

79

745.06sh-9A122

162

19844

40

353072

75

735.08sh-6180

234

288100

97

8011069

76

784.58sh-6A172

224

27688

83

779068

75

764.58sh-9216

288

35169

62.5

547574

79

753.0

4.5

5.38sh-9A180

270

32454.5

47

405567

76

723.8

5.0

5.58sh-13216

288

34248

42

355579

82

772.8

3.6

5.08sh-13A198

270

31043

36

313776

80

763.0

4.2

5.210sh-6360

486

61271

65.1

56147013270

76.5

745.510sh-6A342

468

54061

54

5011069

75

726.010sh-9360

486

61242.5

38.5

32.514707575

81

806.010sh-9A324

486

57635.5

30.5

257574

80

776.010sh-13360

486

57627

23.5

195580

86

826.010sh-13A342

414

48222.2

20.3

17.43780

83

806.012sh-6590

792

93698

90

8230074

77.5

753.5

4.5

5.412sh-6A576

756

91886

78

8026071

74

713.6

4.7

5.54.3射水泵的選型及特點由于射水抽氣器抽吸空氣的能力與工作水流經(jīng)噴嘴的流量及流速有關(guān)，所以利用較小的流量、較低的流速吸較多的氣體是設(shè)計低耗高效射水抽氣器的重要課題。為此配用合適參數(shù)的水泵尤為重要。射水抽氣器用于發(fā)電廠凝汽器已經(jīng)70多年的歷史了，在此期間，射水抽氣器所發(fā)展出的結(jié)構(gòu)型式不下十余種。因每一種型式的抽氣器在設(shè)計中都已確定了其流速。所以在噴嘴總截面選定后，抽氣器前的水壓就成為反應(yīng)工作水流量、流速最直觀的參數(shù)了。如按噴嘴前的工作水壓分類，我國自行設(shè)計的射水抽氣器常用的有如下四種類型。（1）中等水壓、大流量型水壓在0.3～0.35MPa(表壓)，耗水量在25～28m3/kg氣，以大噴嘴、單通道、短喉型為特點，面積比f3/f1=2.27。它最初與二十年代使用與勃朗—鮑浮利汽輪機上。我國五十年代末設(shè)計的汽輪機組，即以此結(jié)構(gòu)為母型。其效率極低，比功耗高達3.5KW·h/kg氣左右。（2）低水壓、大流量型由于中等水壓，大流量型抽氣器喉管出口余速損失高達50％以上，所以產(chǎn)生了低水壓、大流量型抽氣器。水壓為0.18～0.22MPa，耗水量為20m3氣，仍以大噴嘴、單通道、短喉型為特點面積比不超過2．5。它在我國早期的N100型，N200型機組上均采用過，不僅效率低，而且難以獲得大抽吸量，比耗功在2．5～2．8KW·h/kg克氣之間。該型抽氣器之兩相流進入喉管后壓力恢復(fù)較快，故加長喉管不但無助于內(nèi)效率的提高，相反會增大水力損失。（3）高水壓、小流量型水壓0．55～O．6MPa，水流量l0～1lm3/kg氣．以小噴嘴、單通道．長喉型為特點，面積比高達5．5～6。我國在8O年代初采用。該跫抽氣器兩相流在流經(jīng)整個喉管后的絕對壓力尚低，故加長喉管可減少余速損失．提高抽氣能力。又因水泵揚程高，具增大安裝高度的條件，但因其系以增高水速來實現(xiàn)大抽氣量，故余速損失大，單位耗功高迭3．5kW·h／kg氣。（4）中等水壓、小流量型以多通遭，長喉型為特點。出現(xiàn)于70年代初，在我國發(fā)展至今也有15年歷程。近幾年來新一代產(chǎn)品TD型射水抽氣器的水壓為0.35MPa，水流量為13m3/kg氣，面積比在4．7～5．3之間。根據(jù)實際水壓偏差，靠改變噴嘴口徑方法來修正面積比。當(dāng)實際水壓偏低，面積比適當(dāng)增大以作部份補償；反之，則適當(dāng)減小面積比。低耗高效型射水抽氣器的設(shè)計就是其結(jié)構(gòu)型式、幾何尺寸及工作水參數(shù)的最佳配置過程。每一種型式的抽氣器均有最經(jīng)濟的水壓值(即在水溫0℃、大氣壓力0．1MPa，抽氣器不進空氣情況下所能抽到的極限真空)，抽氣器將在最低耗功下實現(xiàn)設(shè)計抽吸量。選TD型抽氣器噴嘴前0．35MPa(表壓)為經(jīng)濟水壓，抽氣量與水壓的關(guān)系為:SKIPIF1<0式中GH——抽氣器抽吸量，kg/hQ——流經(jīng)抽氣器的水流量，kg/hK——水壓對抽吸量的影響系數(shù)當(dāng)滿足了流量Q在進水壓力為0.35MPa時，研究發(fā)現(xiàn)值為K=1，抽氣器能述設(shè)計抽氣量；當(dāng)水壓低至0.3MPa時，空氣吸入量將比設(shè)計值降低30％；當(dāng)水壓高至0．4MPa時，雖然抽氣量僅增加l2.5％，但耗功增加超過3O％。因此選定0．35MPa為TD型抽氣器的經(jīng)濟水壓。TD型抽氣器適宜選用單級雙吸、臥式中開S型離心泵，如沒有合適型號，也可選用SH型泵。按表查按表查的，配用水泵8SH-13A,流量280m3,揚程為41m,配用電機為Y200L-2(37KW)，這種水泵和所選的TD-18比較合適。按該系統(tǒng)設(shè)計，電廠汽輪機機組在25MW以上每機裝置2臺100％容量的抽氣器，其中1臺備用。5．射水池的設(shè)計和研究5.1射水池的作用和設(shè)計5.1.1射水池的作用射水池是射水抽氣系統(tǒng)中不可缺少的一部分，射水池的設(shè)計是否合理關(guān)系到射水泵和射水抽氣器的效率和能力問題，即關(guān)系到機組的經(jīng)濟性問題。射水箱連接著射水抽氣器和射水泵，以射水抽氣器典型系統(tǒng)圖為例：射水泵從射水箱中吸水，從射水箱吸出的水經(jīng)管道由射水泵加壓送如射水抽氣器，壓力水進入射水抽氣器水室（該室防止壓力水進入噴嘴前形成漩渦產(chǎn)生壓力損失）后，再進入射水抽氣器中的噴管，在噴嘴中的水的靜壓力轉(zhuǎn)換成速度能，水以高速通過混合室形成高度真空，從而抽吸凝汽器中不凝結(jié)氣體并與之混合一起進入擴散管，降入升壓后再排入射水箱，在射水箱中不凝結(jié)氣體排入大氣。水在射水箱，管道，經(jīng)射水泵和射水抽氣器中循環(huán)把凝汽器的不凝結(jié)氣體帶出。所以射水箱是射水抽氣的重要組成部分。1—水室2—噴嘴3—吸入室4—汽氣混合物入口管5—收縮管6—喉管7—輔助接管8—射水泵9—射水箱H—布置標(biāo)高圖5-1射水抽氣系統(tǒng)示意圖5.1.2射水池的設(shè)計（1）射水池容量大小的確定以南京汽輪電機廠機組為例，該廠C12、N12機組推薦射水泵出力為140m3／h，射水箱容量3.0m3，射水箱容量儲存時間3．0／140—0．021h。該廠C25,N25機組推薦射水泵出力為170m3／h，射水箱容量3.78m3，射水容量儲存時間3.78/170=0．022h。該廠的N50機組推薦射水泵出力為792m3／h，射水箱容量儲存時間為5／792=O．0063h.一般水泵房吸水池的容量為3～5m3。射水箱的容量最低限度的要求應(yīng)滿足射水泵故障時自動倒泵的要求。射水泵出口閥門為閘閥或截止閥時，時間應(yīng)大于0．0333h；射水泵出口閥門為蝶閥時，時間應(yīng)大于0.025h。C12、N12機組射水箱容量應(yīng)大于3．5～4．7m，C25,N25機組應(yīng)大于4．3～5．7m3，N50機組應(yīng)大于20～26m。有條件擴大容量時寧大勿小，以防止事故停泵時發(fā)生水的大量外溢。（2）射水箱的結(jié)構(gòu)處理射水箱設(shè)計的不合格常引起進出水互相干擾，這樣從而影響了射水泵的工作。所以射水箱的結(jié)構(gòu)是否合理直接或間接的影響了射水抽氣器系統(tǒng)的工作效率，因而射水箱的結(jié)構(gòu)建議采取下列做法：①射水抽氣器的射水箱做成兩格，射水箱的兩格之間設(shè)一隔墻，隔墻高度應(yīng)低于溢流口底部50～1OOmm。隔墻下部不應(yīng)開孔，兩格池底均應(yīng)設(shè)排泥管，兩格池只設(shè)一處溢流管。②射水抽氣器排水和射水泵吸水管應(yīng)分別布置在射水箱水箱的兩格中。在射水池中布置隔墻把射水池分成兩格這是為了使射水抽氣器排水口和射水泵的吸水口隔離間距加大，這樣可以防止射水管排水直接流向射水泵入口管，有利于水中的氣體分離和排放。③射水箱鋼制或混凝土都可以，地上式或地下布置也都均可，采用鋼制的水箱，地上布置較好，這是為了方便維修，如果采用鋼筋混凝土的水箱，地下布置較好，這樣布置的話可以節(jié)約更多的場地，同時也方便通行。5.2射水池的參數(shù)確定射水箱的容量最低限度的要求應(yīng)滿足水泵故障時自動倒泵的要求。射水泵出口閥門為閘閥或截止閥時，時間應(yīng)大于0.0333h；射水泵出口閥門為蝶閥時，時間應(yīng)大于0.025h。5.2.1水箱的計算容積水箱的計算容積就是水箱的全部容積，即：V方=L×B×H（m3）V圓=0.785D2×H（m3）5.2.2水箱的有效容積水箱的有效容積是指水箱的最大可存儲容量，即水箱的計算容積減去水箱的出水管以下和溢水管以上的部分的容積，即：V方=L×B×（H-h1-h2）(m3)V圓=0.785D2×（H-h1-h2）(m3)其中：H箱體的高度（m）;h1箱底至出水管（管底）高度（m）;h2箱底至溢水管（管底）高度（m）;D水箱內(nèi)徑（m）。為簡化計算，h1和h2可作為水箱的出水管和溢水管的中心線高度計算。5.2.3水箱的水位控制水箱的高低自控水位應(yīng)考慮保持一定的安全容積，高水位應(yīng)低于溢水管接口不少于100mm，低水位應(yīng)高于設(shè)計最低水位不少于200mm。當(dāng)采用自來水為水箱直接進行補水時（或上水）且補水口（或進水口）低于溢水口時，在補水口或（進水口）上應(yīng)設(shè)倒流防止器或采取其他措施防止水的回流污染。5.2.4水箱的設(shè)計要求C12、N12機組射水箱容量應(yīng)大于3．5m3～4．7m3，C25,N25機組應(yīng)大于4．3m3～5．7m3，N50機組應(yīng)大于20～26m3。有條件擴大容量時寧大勿小，以防止事故停泵時發(fā)生水的大量外溢。本次設(shè)計的所選壓演馬電廠汽輪機組是25MW，射水泵前進水閥門使用的截止閥。因為射水箱的容量最低限度的要求應(yīng)滿足水泵故障時自動倒泵的要求。射水泵出口閥門為閘閥或截止閥時，時間應(yīng)大于0.0333h。本次設(shè)計選用的泵為S型單級雙吸離心泵，配用水泵8SH-13A,流量280m3/h,揚程為41m,配用電機為Y200L-2(37KW)。所以本次射水系統(tǒng)的射水箱應(yīng)不小于：280×0.0333=14.39m3。根據(jù)射水箱的設(shè)計要求，N25機組應(yīng)大于4．3m3～5．7m3，本次設(shè)計所選的機組為N25，所以其射水箱的大小應(yīng)大于14.39m3。綜合上述，射水池的容量應(yīng)在14.39m3以上。本次設(shè)計射水箱容量選為18m3，根據(jù)資料選定射水箱：長為3m,寬為2m，高為3m。水位為水箱設(shè)計容量的3/4，所以正常的水位為2.25m,溢水管高于正常水位0.3m,溢水管的高度為2.55m。水箱中央設(shè)置隔墻。水箱底部設(shè)置出水管。5.3射水系統(tǒng)的補水5.3.1工作水溫對射水抽氣器工作的影響射水抽氣器在工作時，其特性經(jīng)證明可認為當(dāng)工作水量一定時，抽吸空氣的容積出力不變。為著在工作水溫升高時能抽吸處相同的漏人空氣量，則必然將會使抽吸壓力提高，以補償因溫度升高所增大的容積，以維持容積出力不變，亦即是隨著工作水溫的升高抽吸壓力亦將升高。這雙抽影響使當(dāng)夏季射水抽氣器工作水溫升高時真空變壞更多。5.3.2補水量對于射水抽氣器，因在工作時不斷消耗射水泵的功率，以及有蒸汽隨同空氣被抽人，將使工作水溫不斷升高。因而在實際工作時，需要排去部分工作水，補充部分溫度較低的補給水。若能有較多的補水，排水量較多，則射水抽氣器的工作水溫將較低，真空將較好，機組經(jīng)濟性較高，是有利的。以C12機組為例，射水抽氣工作水流量為140m3/h，抽吸壓力為0.0049MPa，相應(yīng)的飽和溫度為32.53℃。，最大抽氣量為7.9kg／h。假設(shè)抽氣量全部為蒸汽(實際上抽出蒸汽量只占氣體混合物的少數(shù))，凝結(jié)這些蒸汽傳遞到水中的熱量約為2423×7.9=19145kJ／h，工作lh后水溫只增加4572.7/140×103=0.033℃。從理論上說，該水箱水溫只能接近而會超過凝汽溫度，進水溫度2O℃時，該系統(tǒng)假設(shè)既不泄漏也不補水，則水溫接近32℃需經(jīng)過(32-20)／0.033=363．6h。既使在夏季循環(huán)水系統(tǒng)水溫達32C時凝汽壓力0.007MPa下運行，系統(tǒng)小時凝汽熱量也不會增加。循環(huán)水要接近凝汽溫度39℃，也需要(39～32)/0.033=212h，要做做到水溫不增加只要維持溢流所帶走的熱最等于凝汽傳熱量就可，因此推出的補水率不會超過3％。從上述分析可看出，射水系統(tǒng)循環(huán)水并不需要冷卻，從降溫的觀點和泄露損失補充方面看系統(tǒng)補水率為3％即可，進行大量的補水是不必要的。由上述本次設(shè)計的射水抽氣系統(tǒng)射水箱的補水率為3％即可。6．管道和閥門設(shè)計及設(shè)備的安裝6.1管道和閥門的基本介紹6.1.1管道熱力發(fā)電廠的管道是指發(fā)電廠熱力系統(tǒng)范圍內(nèi)的汽水輸送線路。它的任務(wù)是把汽、水從一個設(shè)備輸送到另一個設(shè)備，或把他們排放到大氣、地溝里去。（一）管道的類別和材料①管道的類別發(fā)電廠的管道按管內(nèi)介質(zhì)的工作壓力分為六大類，如表所示。表6-1按管道介質(zhì)的工作