凝汽器與真空系統(tǒng)-課件

29.07.2023專題講座之一1凝汽器與真空系統(tǒng)培訓(xùn)29.07.2023專題講座之一2凝汽器與真空系統(tǒng)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(duì)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29.07.2023專題講座之一3凝汽器與真空系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，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。29.07.2023專題講座之一4凝汽器與真空系統(tǒng)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。29.07.2023專題講座之一5凝汽器與真空系統(tǒng)ts＝tw1＋Δt＋δt式中：ts——與凝汽器壓力Pc相對(duì)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。29.07.2023專題講座之一6凝汽器與真空系統(tǒng)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)。

29.07.2023專題講座之一7凝汽器與真空系統(tǒng)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(gè)發(fā)電廠時(shí)，整個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)的熱耗為最小的凝汽器壓力。

29.07.2023專題講座之一8凝汽器與真空系統(tǒng)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(jí)動(dòng)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(jí)動(dòng)葉斜切部分膨脹達(dá)到極限時(shí)的背壓，稱為極限背壓，它對(duì)應(yīng)的真空稱為極限真空。

29.07.2023專題講座之一9凝汽器與真空系統(tǒng)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(shí)循環(huán)水泵的耗功增加ΔPP，功率差ΔP，只有ΔP>0時(shí)，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(shí)的一個(gè)運(yùn)行工況。ΔPmax所對(duì)應(yīng)的真空即是最佳真空（見圖）。

29.07.2023專題講座之一10凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一11凝汽器與真空系統(tǒng)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。

29.07.2023專題講座之一12凝汽器與真空系統(tǒng)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

29.07.2023專題講座之一13凝汽器與真空系統(tǒng)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29.07.2023專題講座之一14凝汽器與真空系統(tǒng)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。29.07.2023專題講座之一15凝汽器與真空系統(tǒng)對(duì)于開式循環(huán)，水溫與季節(jié)、地域有關(guān)。對(duì)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。29.07.2023專題講座之一16凝汽器與真空系統(tǒng)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(shí)，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(gè)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。29.07.2023專題講座之一17凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一18凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一19凝汽器與真空系統(tǒng)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(huì)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(huì)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(huì)降低。

29.07.2023專題講座之一20凝汽器與真空系統(tǒng)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(huì)將熱量帶給水環(huán)水，使之溫度升高。29.07.2023專題講座之一21凝汽器與真空系統(tǒng)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(dòng)成90度，不形成對(duì)流。板式換熱器中冷卻水和被冷卻水均為湍流，流動(dòng)成180度，形成對(duì)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)。29.07.2023專題講座之一22凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一23凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一24凝汽器與真空系統(tǒng)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)。29.07.2023專題講座之一25凝汽器與真空系統(tǒng)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(dòng)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(huì)對(duì)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。

29.07.2023專題講座之一26凝汽器與真空系統(tǒng)采用兩級(jí)泵。每一級(jí)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(shí)兩級(jí)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(shí)有效降低進(jìn)氣溫度，間接地防止汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。29.07.2023專題講座之一27凝汽器與真空系統(tǒng)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。29.07.2023專題講座之一28凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一29凝汽器與真空系統(tǒng)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(gè)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。

29.07.2023專題講座之一30凝汽器與真空系統(tǒng)進(jìn)氣口和排氣口的改進(jìn)單級(jí)泵改為兩級(jí)泵泵入口管上加冷凝噴嘴偏心位置的改進(jìn)29.07.2023專題講座之一31凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一32凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一33凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一34凝汽器與真空系統(tǒng)29.07.2023專題講座之一35凝汽器與真空系統(tǒng)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(huì)大大減少，進(jìn)一步提高了泵的抽氣能力。另外，采用兩級(jí)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，水環(huán)水的溫升比單級(jí)泵小。由于水環(huán)水溫度低，冷卻效果好，因而效率高。

29.07.2023專題講座之一36凝汽器與真空系統(tǒng)能有效防止汽蝕

——錐體泵采用兩級(jí)泵后，由于壓縮熱降低，水環(huán)水溫升小，水不容易汽化。兩級(jí)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。能處理多余的漏入空氣——當(dāng)凝汽器泄漏空氣量增加時(shí)，凝汽器的背壓升高，此時(shí)進(jìn)入泵的蒸汽溫度和泵入口冷凝噴水的溫度的溫差更大，其冷凝效果更佳，錐體真空泵的抽氣能力增加，能有效限制凝汽器背壓的提高。29.07.2023專題講座之一37凝汽器與真空系統(tǒng)安全可靠

——錐體泵因排氣口在下部，受到壓縮力的方向是由下往上，可抵消一部分葉輪的自重，故而軸所承受的力最小，磨損小，軸的壽命比平面泵要長。

錐體泵因排氣口在下部，葉輪也偏于泵的下部，靜止時(shí)液位較低，因而起動(dòng)電流很小。

由于錐體泵進(jìn)氣口和排氣口設(shè)計(jì)在錐體上，錐體深入泵體中，整個(gè)葉輪一次澆鑄