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1、汽机真空系统课件讲解一、抽真空系统1.凝汽器真空的形成：由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4Kpa时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使排汽装置内形成高度真空。2、作用对于凝汽式汽轮机组，需要在汽轮机的汽缸内和凝汽器中建立一定的真空，正常运行时，为了保证凝汽器处于真空状态，也必须把由真空系统不严密处漏入的空气以及蒸汽里带来的不凝结气体从凝汽器里不断抽走。抽真空系统就是用来建立（机组启动前）和维持（机组运行中）凝汽器的真空。低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的真空。运行中如果真空系统不严密就会漏入空气,
2、使真空降低，其危害有两点：真空降低，排气温度升高，易引起低压缸轴瓦振动。使空气的分压力增加，由于空气的溶解度与其分压力成正比，由此造成更多的空气溶入水中。使凝结水含氧量增加，这样，对发电厂热力设备的经济性和安全性都是非常不利的，蒸汽中含氧量增加，从而对热力设备及管道的腐蚀作用加剧，降低了设备的安全性和可靠性。因此，抽真空系统对汽轮发电机组的安全运行是至关重要的。是否能保持最有利的真空，是衡量抽真空设备运行好坏的一个标准，对汽轮机的安全性和经济性有很大的影响。3、抽真空系统的类型目前用于凝汽器抽真空系统的设备通常有两类,一类是水环式真空泵机组,另一类是喷射器，包括射汽抽气器和射水抽气器。射水抽汽
3、器工作原理：从射水泵来的具有一定压力的工作水经水室进入喷嘴，喷嘴将压力水的压力能转变为速度能，水流高速从喷嘴射出，使空气吸入室内产生高度真空，抽出凝汽器内的汽气混合物，一起进入扩散管，水流速度减慢，压力逐渐升高，最后以略高于大气压力排出扩散管。射水抽汽器具有结构紧凑、工作可靠、制造成本低等优点；缺点是要消耗一部分电力和水，占地面积大。离心式真空泵优点是功耗低、耗水量少。国产射水抽汽器比耗功（计抽吸IKG空气在一小时内所耗的功）高达3.2KW.hkg,而比较先进的真空泵比耗功一般为L5L7KW.hkgo真空泵的缺点是：噪音大，过载能力很差，当抽吸空气量太大时，真空泵的工作恶化,真空破坏。对真空严
4、密性较差的大机组来说是一个威胁。有些电厂考虑起动时用射水抽汽器，正常运行时用真空泵来维持排汽装置真空。4、抽真空设备简介1）抽真空系统组成抽真空系统采用了水环式机械真空泵系统，主要包括水环式真空泵和驱动电机、气水分离器、工作水冷却器和连接管道阀门及所有控制部件等。其中水环式真空泵是关键设备釉真空系统共配置3台水环式机械真空泵，用于抽吸凝汽器内的空气及不可冷凝气体。电动机与真空泵采用直联方式,正常运行时，1台运行2台备用。机组启动时，可3台泵同时投入运行，以快速建立排汽装置真空，加快机组启动过程。2）设备配置每台机组配置3台100%容量的水环式机械真空泵，两台机组共6台水环式机械真空泵。型式：水
5、环式机械真空泵。水源用户真空泵冷却水分离器补充水水源开式水凝结水水温2033oC（冬季/夏季）51.1370.7oC（冬季/夏季） 运行水压MPa(g)0.5-2.92 设计水压MPa(g)1.03.9排汽口数量：单缸双排汽。主汽轮机排汽口：2个；低压旁路排汽口：2个。主机排汽量及背压：主机排汽量及背压见下表： 序号工况流量t/h背压kPa(a) 1THA工况124813 2额定功率工况124113 3夏季工况128632 4VWO工况130313 5阻塞背压工况12277.6运行方式及控制：三泵并联设置母管，启动时三台泵同时运行，正常运行时一台运行，两台备用。控制方式：远方控制。安装位置：水
6、环式机械真空泵安装在汽机房零米。空冷凝汽器汽侧空间容积：11732m3(包含排汽管道，蒸汽分配管,冷凝器)。排汽装置抽真空容积约为：2050m3o汽轮机低压缸抽真空容积待定。3）水环式真空泵的结构及工作原理：水环式真空泵的主要部件有叶轮和壳体。叶轮由叶片和轮鼓组成。一般叶片有直板状的，也有向前弯和向后弯的。实验证明，后弯式叶片的工作性能较差，而前弯式和径向式的较好。水环式真空泵的壳体由若干零件组成，不同形式的水环泵，其壳体结构也不同。但在壳体内都有一个圆柱体的空间，叶轮偏心的装在这个空间内。同时在壳体侧面的适当位置开有吸气口和排气口，实现轴向的吸气和排气。壳体不仅为叶轮提供工作空间，而且更重要
7、的是壳体还直接影响泵内的能量交换。水环式真空泵工作之前需要向泵内灌注一定数量的水，这些水起着传递能量的媒介作用，故把这些水称为工作介质。这种泵的抽真空原理与射流式抽气器不同，它仍属于机械式离心泵，在圆筒形泵壳内偏心安装着叶轮转子。当叶轮在电动机的带动下旋转时，工质在叶片的推动下获得圆周速度，由于离心力的作用被甩向外径，形成沿泵壳旋流的水环，由于叶轮的偏心布置，水环相对于叶片作相对运动，使相邻两叶片间的空间容积呈周期性变化，犹如液体活塞在叶栅间做径向往复运动，当两叶片间的水活塞离心向外推去时，是这空间容积由小逐渐变大，于是就从轴向吸入口把气体抽吸出来。而当叶片间的水活塞向轴心方向作相对运动时，空
8、间又逐渐由大变小于是将吸入的气体逐渐压缩，通过排气口排出。随着叶轮稳定转动，每个容积轮番变化，使吸、排气过程持续下去。由此看来，水环式真空泵的工作过程与容积泵很相似。真空泵的工作水与被压缩气体是一起排出的。因此水环需用新的冷水连续补水，以保证稳定的水环厚度和温度。水环除了起到液体活塞的作用，还有散热（对压缩过程）、密封（叶轮和配气板之间）、冷却（轴封件）等作用。因此泵的工作转速（对应一定的水环厚度），实际工作水温和配气孔布置是几个主要影响因素，对抽汽量、工作效率和压缩比（包括可达真空度）起决定性作用。5、系统运行真空泵组是由水环真空泵、低速电动机、汽水分离器、冷却器、气动蝶阀、高低水位调节器及
9、管道、阀门和控制部件组成。从冷凝器来的气体进入吸气口，经过常开式气动蝶阀后，沿泵吸气管进入水环真空泵，泵排出的混合气体从泵出口管到达汽水分离器，分离后的气体经气体排放口排入大气，分离出的水与来自水位调节器的补充水一起进入热交换器,由热交换器出来的水一路经孔板喷入真空泵吸气管，是即将进入真空泵的气体中可冷凝部分冷凝下来，以提高真空泵的抽吸能力，另一路水直接进入泵体作为工作水的补充水，使水环保持稳定而不超温，其中热交换器的冷却水取自开式循环冷却水。气动蝶阀起隔离作用，以免开启备用泵之前空气由备用泵倒进冷凝器。在蝶阀的前后装有压差开关（PDS）,只有当碟阀前后压差小于3KPA（此值可调整）时，气动蝶
10、阀打开，冷凝器气侧的气体被接通该真空泵而抽走。当系统真空降低到比设定值还大IOKPA时，可通过压力开关PS使备用泵自动投入运行；当抽吸压力达到设定值1030KPa时，则由PS的作用又使备用泵停下,这样就保证了抽气压力在规定范围内波动。1）抽真空系统在运行中的注意事项：在运行启动时，未向汽机轴封供汽时，不要启动抽气器或真空泵，这在热态启动时尤其要注意。无负荷下空转，低真空和排气管未喷水都能使排汽缸温度升高。排汽缸温度达93,应逐步增加负荷或改善真空，以降低排气温度。如果真空降低时而排汽缸喷水投运时，要注意低压缸转子的胀差，以防过大。排汽温度达93。C时报警，应采取以下措施：a.改善真空。b.在低
11、负荷下增加15%的额定负荷。c.如果未并网，降低转速至暖机转速。d.如果原来在暖机转速，返回到盘车转速。e.投入排汽缸喷水。在运行中发现真空下降，应迅速核对其真空表指示计CRT真空显示，核对汽机排汽温度的变化，只有在真空下降的同时，排气温度也相应地上升的情况下，才属于汽轮机真空的真正下降。a.真空下降时，运行人员应迅速查明原因，检查被用真空泵应自动联起。否则手动启动被用真空泵。b.真空降至KPa,来排汽装置真空低声光报警，此时应迅速降低负荷，直至报警消失。c.真空下降过程中，应密切注意低压缸排汽温度变化，到低压缸排汽温度达93。C应确定排汽缸喷水打开若排汽温度达121。C或大于12VC,汽机跳
12、闸。d.真空降至KPa,汽轮机保护动作。否则手动打闸。e.因真空系统或设备损坏而造成真空下降时，应立即隔绝故障设备，如无法隔绝，应汇报领导，真空不能维持时，减负荷停机。真空下降原因：a.真空系统漏泄b.空冷风机故障，或出力不足。c.轴封供汽压力下降或中断。d.真空泵故障。e.排汽装置水位高。二、空冷机组概况火力发电机组主要燃用大量煤炭，同时，也耗用大量水资源。常规湿冷火电厂全厂耗水量按设计装机容量计算，每百万千瓦约为一吨每秒。按年运行8000小时计，年耗水量约3000万吨，可供一座中型城市50万居民的生活用水。如果火力发电厂汽轮机采用空气冷却系统（简称发电厂空冷系统）作为冷源，其耗水量仅为常规
13、湿冷火电厂的三分之一，同样使用一吨每秒的水量，可建三百万千瓦的空冷电站。空冷机组年节水量约2000万吨，按每吨水价1元至2元计，可节省2000-4000万元，五年可节省1亿至2亿元。随着从计划经济逐步过渡到市场经济,势必利用经济杠杆即用调整供水费和水资源费去调节各部门、各行业、各方面的用水量，达到合理配置和有效开采利用宝贵的水资源的目的。这在缺水地区发电用水将要花较高代价，随着水价的上涨，代价也将越来越大。这种情况特别适合发展节水、高效、低排放的空冷电站，以扩大电站的机组容量，满足电力增长需求，节省日益宝贵的水，恢复植被和生态环境等建设，实现与环境协调与可持续发展。电站直接空冷系统（空冷岛），
14、由于具有环保、节能、节水等主要特点，电站空冷技术特别是直冷技术在国内外火力发电厂的建设中得到广泛应用。目前国内外电站空冷是三大类：一是带混合式排汽装置的间接空冷系统亦称海勒系统，二是带表面式排汽装置的间接空冷系统，三是直接空气冷却系统。世界上第一台1500KW直接空冷机组，于1938年在德国一个坑口电站投运，已有60多年的历史，几个典型空冷机组是：1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最
15、大单机容量为南非肯达尔电站6X686MW;采用混合式排汽装置间接空冷系统的最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW（哈尔滨空调股份有限公司供货）运行良好。全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的装机容量占60%,间接空冷机组约占40%。我国第一台直接空冷600MW机组为山西大同二电厂于2005年4月投产相继内蒙古托克托电厂（三、四期）、上都电厂、丰镇三期、达旗电厂、岱海电厂（二期）、陕西铜J11等600MW直接空冷机组也相继投产发电。一、空冷系统形式常规火力发电厂的循环冷却水系统中，由于水在湿冷塔中直接与空气接触后蒸发冷却,所以有冷却水的蒸发、风吹损失；为维持系统水质稳定，还要
16、排出少部分浓缩后的水，为使系统正常运行，须补充这三部分损失的新鲜水量，其量约占循环水量的2%左右。空冷机组，是以空气作为冷却介质冷却汽轮机排汽的，这样的冷却系统称之空冷系统以区别于常规火电机组以循环水冷却的湿冷系统。发电厂空冷系统主要有三种类型：1、直接空冷系统利用空气使汽轮机排汽直接在翅片管式空冷排汽装置中凝结成水。一般由大管径排汽管道、空冷排汽装置、轴流冷却风机和凝结水泵等组成。2、带混合式排汽装置的间接空冷系统（海勒系统）汽轮机排汽在混合式排汽装置中与循环水混合冷凝，循环水再通过空冷塔中的翅片管式散热器由空气冷却。一般由混合式排汽装置、凝结水泵、泵坑深的循环水泵、全铝制散热器与空冷塔、调压水轮机、节
