13第十三章 凝汽器抽氣系統(tǒng)

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1、第1章凝汽器抽氣系統(tǒng) 1.1.概述 凝汽器抽氣系統(tǒng)也稱為真空系統(tǒng)，其作用就是用來建立和維持汽輪機(jī)機(jī)組的低背壓和凝汽器的真空；正常運(yùn)行時(shí)不斷地抽出由不同途經(jīng)漏入汽輪機(jī)及凝汽器的不凝結(jié)氣體。 對(duì)于600MW汽輪機(jī)組，目前真空系統(tǒng)的設(shè)備主要采用水環(huán)式真空泵和汽水分離器相結(jié)合。 在高壓和低壓凝汽器汽室側(cè)聚集的不凝結(jié)氣體通過真空泵抽出排至大氣。凝汽器殼體上還設(shè)至1只帶有濾網(wǎng)和水封的真空破壞閥。凝汽器水室側(cè)還設(shè)有水室真空泵，以便在循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)在凝汽器內(nèi)形成虹吸，以及在長時(shí)間運(yùn)行后抽取水室頂部的空氣，保證凝汽器的換熱效果。 1.2.系統(tǒng)特點(diǎn) 雙背壓凝汽器的抽氣區(qū)按氣體/蒸汽混合物的冷卻要求進(jìn)

2、行設(shè)計(jì)的。在額定工況下，空氣排氣口的溫度較凝汽器入口壓力下的飽和蒸汽溫度低4°C。抽氣系統(tǒng)為串聯(lián)抽出系統(tǒng)，即空氣由高壓凝汽器流向低壓凝汽器，經(jīng)抽氣管道抽出。 我公司的汽室真空泵和水室真空泵均為平圓盤單級(jí)水環(huán)式真空泵，由納西姆工業(yè)（中國）公司生產(chǎn)。汽室真空泵型號(hào)為2BW4353-0MK4；水室真空泵型號(hào)為2BE1253-0BY4。 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，保證兩臺(tái)汽側(cè)真空泵運(yùn)行就能滿足汽輪機(jī)在各種負(fù)荷工況下，抽出凝汽器內(nèi)的空氣及不凝結(jié)氣體的需要。汽室真空泵部分運(yùn)行參數(shù)如下： 序號(hào) 名稱 單位 數(shù)據(jù) 備注 1 凝汽器最低運(yùn)行背壓下抽吸壓力 kPa(a) 4.4 2 最低背壓下

3、兩臺(tái)泵并列運(yùn)行出力 kg/h 112 抽出的干空氣量 3 兩臺(tái)泵并列運(yùn)行極限抽吸背壓 kPa(a) 3.0 4 兩臺(tái)泵并列運(yùn)行極限抽吸能力 kg/h 80 對(duì)應(yīng)極限抽吸壓力 5 真空泵轉(zhuǎn)速 r/min 590 6 噪音（離設(shè)備1米處） dB(A) W85 7 熱交換冷卻水量 kg/h 50000 單泵 8 熱交換器面積/形式 m2 12/板式 單泵 9 真空泵工作水量 kg/h 25000 單泵 10 啟動(dòng)抽真空時(shí)間（四泵運(yùn)行） min W30 圖13-1汽室真空泵運(yùn)行參數(shù) 機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，三臺(tái)真空泵

4、并列運(yùn)行就可以滿足啟動(dòng)時(shí)間的要求。三臺(tái)真空泵運(yùn)行，可以在下述時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定的凝汽器壓力： 啟動(dòng)抽氣時(shí)間（分鐘）凝汽器壓力Mpa（a） 150.034 300.01 450.0034 1.3.水環(huán)式真空泵1.3.1.水環(huán)式真空泵結(jié)構(gòu)水環(huán)式真空泵主要部件是葉輪和殼體，葉輪是由葉片和輪轂構(gòu)成，葉片有徑向平板式，也有向前（向葉輪旋轉(zhuǎn)方向）彎式。殼體內(nèi)部形成一個(gè)圓柱體空間，葉輪偏心地裝在這個(gè)空間內(nèi)，同時(shí)在殼體的適當(dāng)位置上開設(shè)吸氣口和排氣口。吸氣口和排氣口開設(shè)在葉輪側(cè)面殼體的氣體分配器上，形成吸氣和排氣的軸向通道。殼體不僅為葉輪提供工作空間，更重要的作用是直接影響泵內(nèi)工作介質(zhì)（水）的運(yùn)動(dòng)，從而影

5、響泵內(nèi)能量的轉(zhuǎn)換過程。水環(huán)泵工作之前，需要向泵內(nèi)注入一定 泵蓋 液環(huán) 咂氣口 排氣口葉輪 圖13-3水環(huán)式真空泵原理圖 啟動(dòng)工況凝汽器背壓-抽真空時(shí)間表如下（3泵運(yùn)行） 序號(hào) 對(duì)應(yīng)凝汽器背壓（kPa） 該工作段抽真空所需時(shí)間（min） 1 101.3—90 1.32 2 90—80 1.31 3 80—70 1.48 4 70—60 1.71 5 60—50 2.03 6 50—40 2.50 7 40—30 3.28 8 30—20 4.81 9 20—10 9.54 10 10—8 3.44 圖13-2凝汽器背

6、壓-抽真空時(shí)間表量的水，它起著傳遞能量的媒介和密封作用。當(dāng)葉輪在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水在葉片推動(dòng)下獲得圓周速度，由于離心力的作用，水向外運(yùn)動(dòng)，即水有離開葉輪輪轂流向殼體內(nèi)表面的趨勢(shì)，從而就在貼近殼體內(nèi)表面處形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的水環(huán)。由于葉輪與殼體是偏心的，水環(huán)內(nèi)表面也與葉輪偏心。由水環(huán)內(nèi)表面、葉片表面、輪轂表面和殼體的兩個(gè)側(cè)蓋表面圍成許多互不相通的小腔室。由于水環(huán)與葉輪偏心，因此處于不同位置的小腔室的容積是不相同的。小腔室隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，它的容積是不斷變化的。如果能在小腔室的容積由小變大的過程中，使之與吸入的氣體相通，就會(huì)不斷地吸入氣體。當(dāng)這個(gè)腔室的容積由大變小時(shí)，使之封閉，這樣已經(jīng)吸入的氣體就會(huì)

7、隨著空間容積的減小而被壓縮。氣體被壓縮到一定程度后，使該空間與排氣口相通，即可以排出已經(jīng)被壓縮的氣體。 1.3.2.水環(huán)式真空泵的工作原理 水環(huán)式真空泵的工作原理可以歸納如下：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪按圖中順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個(gè)決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸(實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度)。此時(shí)葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔。如果以葉輪的下部0°為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時(shí)小腔的容積由

8、小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時(shí)氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時(shí)小腔則與吸氣口隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時(shí)，氣體便被排出泵外。 綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩? 1.3.3.水環(huán)式真空泵的特點(diǎn) 水環(huán)泵和其它類型的機(jī)械真空泵相比有如下優(yōu)點(diǎn)： 1) 結(jié)構(gòu)簡單，制造精度要求不高，容易加工。 2) 結(jié)構(gòu)緊湊，泵的轉(zhuǎn)數(shù)較高，一般可與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，無須減速裝置。故用小的結(jié)構(gòu)尺寸，可以獲得大的排氣量，占地面積也小。 3) 壓縮氣體基本上是等溫的，即壓縮氣體過程溫度變化很小。 4) 由于泵腔內(nèi)沒有金屬磨擦表

9、面，無須對(duì)泵內(nèi)進(jìn)行潤滑，而且磨損很小。轉(zhuǎn)動(dòng)件和固定件之間的密封可直接由水封來完成。 5) 吸氣均勻，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便。 水環(huán)泵也有其缺點(diǎn)： 1) 效率低，一般在30%左右，較好的可達(dá)50%。 2) 真空度低，這不僅是因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的限制，更重要的是受工作液飽和蒸氣壓的限制。 用水作工作液，極限壓強(qiáng)只能達(dá)到2000?4000Pa。用油作工作液，可達(dá)130Pa。 總之，由于水環(huán)泵中氣體壓縮是等溫的，故可以抽除易燃、易爆的氣體。由于沒有排氣閥及摩擦表面，故可以抽除帶塵埃的氣體、可凝性氣體和氣水混合物。有了這些突出的特點(diǎn)，盡管它效率低，仍然得到了廣泛的應(yīng)用。 1.4.真空

10、系統(tǒng)運(yùn)行1.4.1.真空系統(tǒng)運(yùn)行 真空泵組啟動(dòng)前要進(jìn)行注水，通過自動(dòng)補(bǔ)水閥或其旁路閥向汽水分離器注水，系統(tǒng)通過工作水管使泵與汽水分離器實(shí)現(xiàn)水位平衡。汽水分離器的水位通過自動(dòng)補(bǔ)水閥和溢流管維持在正常的范圍內(nèi)，同時(shí)正常的水位使真空泵水環(huán)運(yùn)行在最佳工況，保證真空泵出力和效率水室真空泵的系統(tǒng)流程如圖13-4。 抽氣吸入口 真空泵 0汽水分離器氣L大__1< 閉冷水系統(tǒng) 開式水系統(tǒng) 地溝 圖13-4水環(huán)式真空泵流程 真空泵啟動(dòng)后，當(dāng)真空泵入口壓力開關(guān)動(dòng)作后，聯(lián)鎖開啟進(jìn)氣控制閥，開始抽吸真空系統(tǒng)空氣。 工作水在離心力的作用下通過冷卻器、汽水分離器閉式循環(huán)，在閉式冷卻水的冷卻下帶走泵工作中產(chǎn)生的熱量，保持工作水的溫度正常。 1) 1.4.2.真空系統(tǒng)聯(lián)鎖備用真空泵投入聯(lián)鎖，當(dāng)凝汽器壓力高開關(guān)報(bào)警時(shí)(凝汽器壓力m.0183MPa),備用真空泵自動(dòng)啟動(dòng)。 2) 當(dāng)凝汽器壓力高高開關(guān)動(dòng)作時(shí)(凝汽器壓力20.0253MPa),機(jī)組跳閘并發(fā)出報(bào)警。 3) 汽室真空泵汽水分離器液位開關(guān)動(dòng)作時(shí)，動(dòng)作值為高/低=933/1008mm,聯(lián)鎖開啟/關(guān)閉汽水分離器補(bǔ)水閥，并發(fā)出報(bào)警。 4) 真空泵啟動(dòng)時(shí)，真空泵入口氣動(dòng)閥后壓力開關(guān)動(dòng)作，聯(lián)鎖開啟真空泵進(jìn)氣控制閥。