发电厂汽轮机真空抽气系统结构及其原理

第一章 汽轮机真空抽气系统结构及其原理 一、汽轮机真空抽气系统的工作原理 1、 主要原因是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达3 万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。 2、 真空的形成和维持必须具备三个条件： 1） 凝汽器钛管必须通过一定的冷却水量。 2） 凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。 3） 抽气器必须把漏入的空气和排气中的其它气体抽走。 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

也需要不断地将由不同途径漏入的不凝结气体从汽轮机及凝汽器内抽出。真空系统就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。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负压或真空。 二、汽轮机真空抽气系统的常规设计 对于600MW汽轮机组，目前真空抽气系统采用的抽气设备多数是水环式真空泵和射气式抽气器结合。真空抽气系统主要包括汽轮机的密封装置、真空泵以及相应的阀门、管路等设备和部件。 三、岱海电厂的设备配置及选型 我公司真空抽气系统采用了凝汽器蒸汽凝结区真空抽气系统和水室真空抽气系统两部分组成。凝汽器蒸汽凝结区真空抽气系统，主要包括水环式真空泵和驱动电机，气水分离器，工作水冷却和连接管道及所有控制部件等。其中水环式真空泵是关键设备，抽真空系统共配置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，2 台运行1 台备用。机组启动时，可3 台泵同时投入运行，以快速建立凝汽器真空，加快机组启动过程。 设置凝汽器水室真空系统的目的是：在机组启动时，用来抽出凝汽器水室内的空气，使水室建立负压，以帮助循环水系统正常地工作；在机组正常运行期间，抽出循环水因温度升高而游离出来的空气，维持水室一定程度的负压，使水室内充满循环水。 四、重点设备1：凝汽器蒸汽区真空抽气水环式真空泵 水环式真空泵的主要部件有驱动轴、浮动轴承端泵盖、浮动轴承端锥体、泵体、第一级转子、第二级转子、固定轴承端锥体、固定轴承端泵盖和轴承组成。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。（工作原理如下图）

1排汽管 2壳体 3排汽口 4转子 5驱动轴 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。 运行注意事项：水环式真空泵对工作水温度的要求比较高，当水温升高时，其抽吸能力下降。因此，在运行中，要注意保证设备工作水冷却器的正常运行。 1） 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。 2） 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。 3） 排汽缸温度达80℃，应逐步增加负荷或改善真空，以降低排气温度。 4） 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。 5） 排汽温度达80℃时报警，应采取以下措施： （1） 改善真空。 （2） 在低负荷下增加15%的额定负荷。 （3） 如果未并网，降低转速至暖机转速。 （4） 如果原来在暖机转速，返回到盘车转速。 （5） 投入排汽缸喷水。 设备参数： 序号 项 目 单位 数据 1 设备名称 水环真空泵 2 制造商 纳西姆工业中国有限公司 3 产地 中国 4 型号 TC-11 5 型式 锥体双级泵 6 干空气抽气量(4.5Kpa.18C°) kg/h 65 7 机组启动抽汽时间及背压 min/kPa 25/4.5 8 真空泵级数 2 9 一级压缩比 1 ：5 10 二级压缩比 1 ：6 11 泵转速 r/min 590 12 轴功率 kW 83 13 极限真空度 kPa.a 3.3 14 换热器型式 板式换热器(入口设置Y型滤网) 15 换热器面积 m2 12.8 16 换热器冷却水量 m3/h 37.5 17 气水分离器型式 旋分式 18 气水分离器尺寸 mm 600X1781 19 电动机型式 三相异步电机 20 电动机型号 Y2-355M1-10 21 电动机额定功率 kW 110 22 电动机额定电压 V 380 序号 项 目 单位 数据 23 最大噪声值 dB(A) 85 24 设备外形尺寸(长宽高) mm 4700X1500X2000 25 设备净重量 kg 6000 26 设备运行重量 kg 6500 27 最大检修重量 kg 6000 28 泵壳体材质 － CI/ASTM A48 29 泵盖材质 － CI/ASTM A48 30 叶轮材质 － ASTM A536高质量球墨铸铁 31 轴材质 － ANSI C-1045 32 轴套材质 － 无 33 分离器材质 － Q235A 34 冷却水换热器板材 － 钛材

五、重点设备2：凝汽器水室真空抽气水环式真空泵 一台机组凝汽器的水侧配置1台100%容量的水环式真空泵。 设备参数： 序号 项 目 单位 数据 1 设备名称

水环真空泵

2 制造厂家 纳西姆工业（中国）有限公司 3 型式及型号

水环式真空泵机组 2BE1 253-0BY4

4 出力 m3/h 1990 5 材料 6 泵壳 铸铁 HT200

7 叶轮 铸铁 HT200 8 轴 钢 16Mn 9 底座 碳钢 10 旋转方向(从被驱动端看) 顺时针 11 轴密封型式 填料密封 12 轴承型式 滚动轴承 13 主要尺寸 14 吸入侧接口尺寸mm DN150 15 排出侧接口尺寸mm DN150 16 所需占地面积(mm×mm) 约3000×2200mm 17 泵组重量kg 约4000 18 电动机 19 制造厂家 北京毕捷电机股份有限公司 20 额定功率／防护等级 75kw/IP44 21 水汽分离器 22 制造厂家 山东省北方压力容器制造有限公司 23 型式及型号 旋风分离式/2BXO8O 24 容器材质 Q235-A 25 泵的传动装置 26 联轴器型式、型号 弹性联轴器 2BX 060 27 护罩材料 碳钢 28 真空表 29 制造厂家 上仪或常州 30 型式、型号 Y-100 31 量程 -0.1～0MPa 32 逆止阀 33 制造厂家 上海华托阀门有限公司 34 型式 低压降真空止回阀

35 尺寸/材料 DN150 一、填空题 1、 凝汽系统的主要设备包括： 、 、 、 等。 2、 岱海凝汽器参数：型号为 ，型式为 双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布置，冷却面积为 ㎡，冷却水为 ，凝汽器钛管总数为 根，钛管规格为 和 。 3、 凝汽器钛管管口在进出口水室侧标高要比返回水室侧低 mm，以便于凝汽器停运后 。 4、 凝汽器与低压缸采用 连接，基础为 。 5、 汽侧真空泵型号为 ，型式为 ，转速为 r/min。 二、选择题 1、 按冷却方式分类，汽轮机可分为（ ）。 A. 水冷式 B. 直接水冷式 C. 间接空冷式 D. 以上都是 2、 岱海汽侧真空泵的型式为（ ）。 A. 射汽式 B. 机械式 C. 射水式 3、 岱海凝汽器支撑方式为（ ）。 A. 刚性支撑 B. 弹性支撑 4、 以下哪些设备是为了保证凝汽器高效运行而设置的（ ）。 A. 二次滤网 B. 收球网 C. 水侧真空泵 D. 以上都是 5、 凝汽器出口凝结水含氧量标准为（ ）g/L除氧器氧量标准为（ ）µg/L。 A. 10 B. 15 C. 20 D. 7 三、问答题 1、 常用换热器的分类，并举例说明？ 2、 凝汽器循环倍率？ 3、 简述真空严密性试验方法及标准？ 4、 热力除氧的原理是什么？ 5、 凝汽器查漏的方法有哪些？应注意什么？