射汽式抽气器的工作原理及故障分析

发电机抽汽器工作原理及真空低故障分析

摘要：本文以低压发电射汽式抽气器为例阐述了发电机真空低故障的分析及处理办法。

关键词：凝结器、膨胀节、空气管道、抽气器等。

1、真空低的危害：蒸汽在气轮机中膨胀较大，减小了焓降和循环热的效率，汽轮机做功少等。

2、影响真空的部位：冷却器冷却效果差、膨胀结及相关的阀门管道泄漏、抽气器工作效率差等。

3、射汽式抽气器的工作过程具体描述与分析：

射汽式抽气器主要由工作喷嘴、混合室及扩压管三部分组成，其基本结构如图所示。在结构上，工作喷嘴采用了缩放喷嘴的结构形式，这种结构可以在其出口处获得超音速汽流，在混合室与扩压管之间还设有一段等截面的喉管，其作用是使工作蒸汽和被抽吸气体充分混合，以减少突然压缩损失和余速动能的损失。为突出射汽抽气器工作过程中的主要特点，将抽气器流动的工质当作理想气体处理，并假设工质在抽气器内的流动是一维稳态绝热流动。射汽抽气器内工质的压力、速度变化曲线如图所示。

在上述假设的前提下，射汽抽气器的整个工作过程可以为三个阶段，具体描述如下：

(1)、P点截面→2点截面为工作蒸汽在工作喷嘴内的膨胀增速阶段。

较高压力的工作蒸汽在工作喷嘴入口处（P点）以低于声速的汽流速度进入射汽抽气的工作喷嘴。在工作喷嘴的渐缩段流动时，其压力不断减少，速度不断增加。在工作喷嘴的喉部（最小截面处1点），汽流速度达到音速，即马赫数等于1。工作蒸汽在进入喷嘴的渐扩段后，压力进一步下降，汽流速度进一步增加，达到超音状态，在工作喷嘴出口截面处，工作蒸汽的汽流速度可达到900－1200m/s.

（2）、2点截面→3点截面为工作蒸汽与被吸入气体的混合阶段。

工作蒸汽在工作喷嘴出口截面处所形成的高速汽流会在工作喷嘴出口附近形成真空区域，这样压力相对较高的被抽吸气体就会在压力差的作用下，被吸入到混合室内，被吸气体在e点被吸入抽气器，从e点流动到3点的过程中，速度不断增加，压力在e点→2点不断下降到工作蒸汽在工作喷嘴出口截面处（2点）的压力，此后在混合室段和喉管前段（2→4）混合物的压力就一直保持恒定值，既有P2＝Ps=P3=P4.在混合室的前段（2→S），工作蒸汽与被吸气体开始混合。在高速工作蒸汽汽流的携带作用下，被抽吸气体的速度不断增加并达到超音速状态（在S点截面处达到音速）。而工作蒸汽因此速度不断下降，在混合室的后段（S→3）的某一截面处工作蒸汽与被抽吸气体的流动速度达到相同之后保持恒定。在混合室的后段（S→3），工作蒸汽与被抽吸气体已经充分混合，混合物的压力在其进入喉管时已保持恒定。这里需要特别说明的是，S 点截面的位置并不是固定的，它是随抽气器运行条件的变化而变化的。（3）、3点截面→C点截面为工作蒸汽与被抽吸气体的混合物的压缩阶段。

混合物在喉管内流动的过程中，会在喉管内部的某一截面（4点）产生激波的现象，激波会导致混合物压力的突升（从P4升高到P5）和汽流速度的突降（从超音速V4降至亚音速V5）。当混合物从喉管流入到扩压管内后，其部份动能转化为压能，从而使流速进一步降低，压力进一步上升至需达到的压力值Pc.

4、造成真空低的原因及处理

4．1抽汽器原因处理

从抽汽器的工作原理可以看出，它的每一个环节都可能引起真空低故障，可做以下步骤检查处理：

4.1.1喷嘴是否有堵塞现象。工作喷嘴长期处于运行状态，在最小截面处

1点可能会有污垢聚集，这样会减少工作蒸汽的进气流量，影响抽汽器的工作效率。可用细砂轻轻打磨，使表面清洁光滑，保障工作蒸汽的畅通。

4.1.2工作蒸汽与被吸入气体的混合阶段（2点截面→3点截面）的间距。可根据厂家设计，对间距进行调整，间距过大会影响空气的吸入流速，过小会影响空气吸入的流量。从而造成效率低现象。

4.1.3 抽汽器内凝结水位过高。工作蒸汽进入抽汽器抽走空气后，经循环水冷却凝结成水通过疏水管道回送至凝汽器回收利用。若此管道不通畅，疏水缓慢，抽汽器内水位就会升高，影响混合气体的流速，从而抽汽器的工作效率降低，导致真空下降。可清扫疏水阀滤网或查找管道堵塞处进行更换即可。另外气侧与水侧泄漏也会造成这一现象，查出漏点做好焊接，加0.2MPa压力无泄漏即可。

4.1.4 一级抽汽级冷却室与二级抽汽级冷却室泄漏。发生泄漏串气后二级抽汽级不能有效的抽出一级抽汽级的余气，导致抽气器效率低而真空低。可对抽汽器解体更换垫片做好密封工作即可解决这一问题。

4.2 其他设备原因

如凝结器、膨胀结、管道、阀门等有泄漏也会造成真空下降。这些部位的检查工作要仔细认真，因漏点一般都很细小。可用薄膜或火焰进行检查，查出后采取相应措施对漏点进行修复处理。

结束语：真空的抽取方式不同，设备各异，但它的原理大近相同，可根据现场设备，合理分析，解决故障。

参考文选：马兆伟火力发电厂动力部分江西高校出版社