凝汽器与真空系统

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锥体式真空泵的改进之处
进气口和排气口的改进 单级泵改为两级泵 泵入口管上加冷凝喷嘴 偏心位置的改进
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进 气 口 和 排 气 口 的 改 进
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泵入口管上加冷凝喷嘴
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偏心位置的改进1
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偏心位置的改进2
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锥体真空泵在性能上的优势1
效率高——锥体泵进气面积大，开口深 入叶轮舱，通道最通畅，进气阻力小， 大大提高泵的抽气能力。其次，在泵入 口管上加冷凝喷水来冷凝可凝气体，吸 入泵的气体体积会大大减少，进一步提 高了泵的抽气能力。另外，采用两级泵 后，压缩比降低，也降低了压缩热，且 压缩热分两次传递给水环水，水环水的 温升比单级泵小。由于水环水温度低， 冷却效果好，因而效率高。
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锥体真空泵在性能上的优势3
安全可靠 ——锥体泵因排气口在下部， 受到压缩力的方向是由下往上，可抵消 一部分叶轮的自重，故而轴所承受的力 最小，磨损小，轴的寿命比平面泵要长。
锥体泵因排气口在下部，叶轮也偏于泵 的下部，静止时液位较低，因而起动电 流很小。
由于锥体泵进气口和排气口设计在锥体 上，锥体深入泵体中，整个叶轮一次浇 铸而成，叶轮的端头整个环形加固，使 得叶轮结构牢固。
关闭后，记录机组真空下降速度。 若真空下降速度小于267Pa/min，则真空
系统严密性属优良；若真空下降速度小于 400Pa/min，则真空系统严密性合格；若 真空下降速度大于665Pa/min，则真空系 统泄漏严重。
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影响机组真空泵严密性的因素
凝结水泵以及低加疏水泵轴向密封不严； 汽轮机端部轴封工作不正常； 汽轮机排汽缸和凝汽器喉部连接法兰或
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凝汽器脏污与清洗
平板滤网和旋转滤网 二次滤网 胶球清洗 凝汽器管束清洗（机械清洗和化学清洗） 循环水加药
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循环水量不足
判断标准——Δt
循环水泵工作不正常。 循环水泵进口滤网堵塞。 二次滤网堵塞。 管道、排污阀等泄漏。 海水潮位或（河流、水池等水位）的下降。
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循环水进口温度
闭式循环－－由不凝结气体和少量水蒸 汽带来热量通过热交换器的外循环水带 走。
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真空泵两种运行方式的特点
开式循环中，水温相对较低，但会造成 水资源浪费，水环水流量易受受管网压 力影响 ，工作效率相对不稳定。
闭式循环中，水温相对高些，流量稳定， 也不会造成水资源的浪费；但会增加真 空泵成套设备耗功。
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水环式真空泵原理图1
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水环式真空泵原理图2
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影响真空泵效率的主要因素—水温
由于水环式真空泵是考水环与叶轮 之间形成的月牙形的工作腔室来抽 吸空气和水蒸汽，腔室压力一旦等 于于水环水的饱和压力，水就会汽 化，因此腔室的压力最低不能低于 水环水的饱和压力，系统的真空就 会受到此饱和压力的限制，若水环 水的温度升高，饱和压力也升高， 系统的真空就会降低。
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极限真空
极限真空是指汽轮机的背压降低到某一 数值后，蒸汽的膨胀有部分是在末级动 叶栅后进行的，这些蒸汽已不具备做功 能力。我们将蒸汽在末级动叶斜切部分 膨胀达到极限时的背压，称为极限背压， 它对应的真空称为极限真空。
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最佳真空的确定
一般来讲，在其它条件无法改变的情况下， 提供凝汽器的真空只有通过增加循环水流量 来达到。假使从某一运行工况开始，增加循 环水量，提高凝汽器真空，使汽轮机的功率 增功加率差ΔPΔT，P，同只时有循Δ环P水>0泵时的，耗在功经增济加上Δ才P是P，合 算的。由于ΔP随凝汽器的真空值不同而有所 变化，我们总可以找到ΔP为最大时的一个运 行（工见况 图。 ）。ΔPmax所对应的真空即是最佳真空
凝汽器的最佳设计真空是指在新设计一 个发电厂时，整个发电厂冷却系统中所 选择的设备容量、参数、设备相互匹配 以及年运行费用为最少时所确定的凝汽 器压力。
凝汽器的最佳运行真空是指在一个已投 运的热力系统中，设备的型式、容量、 参数及设备间的匹配关系都确定的条件 下，使热力系统运行时的热耗为最小的 凝汽器压力。
板式换热器因其结构特点，只适用与温度、 压力不高的场所，特别适用与电厂的真空 系统。
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管 式 换 热 器 的 外 形 图
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板 式 换 热 器 的 外 形 图
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安装和维护比较
板式换热器体积和重量较小，运输与安 装都相当容易。
板式换热器结构简单，拆卸和清洗非常 方便。
板式换热器因运行温度和压力低，不容 易产生泄漏，一旦出现渗漏或泄漏，又 很容易被发现。
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汽蚀保护2
将很小一部分排出口正压气体引入真空 泵的吸入腔，并在叶轮表面形成一层薄 薄的气体保护膜，用以防止汽蚀。
真空泵进口安装有大气喷射器，适 当提高泵的吸入腔压力，防止泵汽 蚀。
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大气喷射器
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两种型式真空泵
平面式真空泵和锥体式真空泵，这两种 真空泵是目前真空泵的两个主要流派， 多数火电厂都使用这两种真空泵。平面 式真空泵是第一代水环真空泵，锥体式 真空泵是在平面泵基础上发展起来的第 二代水环真空泵，在结构和性能上，锥 体泵明显比平面泵有优势。
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2＃机循环水系统的运行方式
循环水系统的运行方式 两台主循环水泵＋四台风机＋两台辅泵 两台主循环水泵＋四台风机 一台主循环水泵＋四台风机＋两台辅泵 一台主循环水泵＋三台风机＋两台辅泵 一台主循环水泵＋三台风机 一台主循环水泵＋两台辅泵＋两台风机 一台主循环水泵＋两台风机
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序号 气温条件
焊缝处漏气； 汽轮机低压缸结合面以及表计接头等不
严密； 真空系统阀门不严密； 真空系统的设备、管道破损或者焊缝存
在问题。
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真空系统查漏的方法
卤素检漏法 氦质谱检漏法 超声检漏法 萤光法 汽侧灌水试验 烛光法 薄膜法
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查漏实例
1996年5＃机疏水管法兰漏气 5＃机后轴封中分面漏气
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锥体真空泵在性能上的优势2
能有效防止汽蚀 ——锥体泵采用两级泵后， 由于压缩热降低，水环水温升小，水不容易 汽化。两级泵将压缩比降低后，由于压差小， 汽泡不容易破裂，即使破裂，其能量也小得 多。
能处理多余的漏入空气——当凝汽器泄漏空 气量增加时，凝汽器的背压升高，此时进入 泵的蒸汽温度和泵入口冷凝喷水的温度的温 差更大，其冷凝效果更佳，锥体真空泵的抽 气能力增加，能有效限制凝汽器背压的提高。
机组冲转后，加入凝汽器的汽轮机排汽 受到循环水的冷却而凝结成水，其体积 大大地缩小，原来由蒸汽充满的容器空 间就形成了高度真空。
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凝汽器真空的维持
靠循环水不间断地将排汽的热量带走， 使得蒸汽的凝结过程不间断地进行。
靠真空泵或各种抽气器将不凝结的气体 不间断地地排出，使这些气体不至于在 凝汽器中积累而造成真空的破坏。
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真空泵的汽蚀现象
水泵产生汽蚀是由于水汽化后产生汽泡， 汽泡集聚在低压区形成空穴，空穴被流 动的水带到高压区，致使蒸汽突然凝聚、 收缩，汽泡破裂而产生撞击。若汽泡附 着在叶轮表面，并不断产生水的汽化和 蒸汽的凝聚，就会对泵产生汽蚀。水环 真空泵的特点决定了这种泵容易产生汽 蚀。
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汽蚀保护1
对于开式循环，水温与季节、地域有关。 对于闭式循环，冷却塔工作性能的好坏
有关，其根本就是与当地气象条件有着 密切的关系。
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冷却塔的工作原理
接触散热——在冷却塔中，当水与不同温 度的空气接触时，在它们之间就有热量传 递，我们将水的这种传热方式，称为接触 散热。其传热量的大小与水和空气的温度 差有关，温差越大，冷却效果就越好。大 气温度越低，冷却塔的冷却能力越高。
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影响真空泵水温的因素
凝汽器中不凝结气体和少量水蒸汽被真 空泵抽出，凝汽器的压力总要高于真空 泵吸气腔室的压力，不凝结气体和少量 水蒸汽的温度高于水环水的温度，会将 热量带给水环水 ，使之温度升高。
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真空泵的运行方式
开式循环－－水环水直接由自来水或工 业冷却水系统供给，并直接排掉，由不 凝结气体和少量水蒸汽带来热量也随水 环水排走。
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板式换热器和管式换热器性能比较
采用闭式循环的真空泵成套设备都需要配 置换热器——板式换热器或管式换热器。
管式换热器中冷却水为层流，冷却水和被 冷却水流动成90度，不形成对流。板式换 热器中冷却水和被冷却水均为湍流，流动 成180度，形成对流。
板式换热器换热效率高，因而所需传热端 差小，能有效降低水环水温度，间接提高 真空泵效率。
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极 限 真 空 与 最 佳 真 空 的 关 系
图
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我厂机组凝汽器和真空系统的组成
2＃机的汽轮机向下排汽，凝汽器在汽 轮机运转层下面，抽真空设备为锥体式 水环真空泵，循环水采用闭式循环，机 力冷却塔冷却 。（设备包括两台主循环 水泵和四台风置在零米层，抽真空设备为平 面式水环真空泵并配置进口大气喷射器， 循环水采用海水 ，是开式循环。
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循环水温升和凝汽器端差
ts＝tw1＋Δt＋δt 式汽温中度：，ts —℃—；与凝汽器压力Pc相对应的饱和蒸 tw1——循环水进口温度，℃； Δt——循环水温升，℃； δt——凝汽器端差。
δt
Δt
kAc
k——凝汽器的传热系数； Ac——凝汽器的换热面积；
e Dw 1 Dw——循环水流量。
蒸发散热——在冷却塔中，水与空气接触 传热的同时，还存在着蒸发散热的作用， 水向空气蒸发而使水温降低。水的蒸发与 空气相对湿度、大气压力及风力的大小等 因素有关。相对湿度小、大气压力低或风 速大，蒸发作用强。
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水环式真空泵的工作原理
叶轮和泵轴的轴线与泵壳体的中心线偏离， 两端由端侧盖封住，侧盖端面上开有吸气口 和排气口，分别与泵的进出口相通。当泵内 充有适量工作液体时，由于叶轮的旋转，液 体向四周甩出，在泵体内壁与叶轮之间形成 一个旋转的液环。液体内表面与叶轮毂表面 及侧盖端面之间形成月牙形的工作腔室，叶 轮叶片又将气腔分隔成若干互不连通容积不 等的封闭水室。在叶轮的前半转（吸入侧）， 水室容积逐渐增大，气体经吸气口吸入水室； 在叶轮的后半转（排气侧），水室容积逐渐 减小，气体被压缩，压力升高后经排气口排 出。