空冷汽轮机特点

2、末级叶片容积流量变化大 、
（1）气温低、背压低、负荷大时，汽轮机 ）气温低、背压低、负荷大时， 容积流量大，将导致以下不利后果： 容积流量大，将导致以下不利后果： 余速损失增大； 1）余速损失增大； 汽流作用力增大，使叶片弯曲应力增大； 2）汽流作用力增大，使叶片弯曲应力增大； 汽轮机轴向推力增大。 3）汽轮机轴向推力增大。
7、抽气系统 、
在逆流单元管束的上端装置排气口， 在逆流单元管束的上端装置排气口，与 设置的抽气泵相联。 设置的抽气泵相联。 抽气分运行抽气和启动抽气， 抽气分运行抽气和启动抽气，300MW机 机 组启动抽气时间约40分钟 分钟。 组启动抽气时间约 分钟。 在抽气时注意不可抽出蒸汽。 在抽气时注意不可抽出蒸汽。
（2）气温高、背压高、负荷较小时 ）气温高、背压高、 将导致以下不利后果
汽轮机末级叶片容积流量过小，造成叶片根部、 汽轮机末级叶片容积流量过小，造成叶片根部、 顶部汽流脱流，使得该处形成漩涡区， 顶部汽流脱流，使得该处形成漩涡区，不仅对叶 片有冲蚀作用， 片有冲蚀作用，而且成为引起叶片振动或颤振的 扰动源。 扰动源。 叶片颤振：在低流量、高背压、 叶片颤振：在低流量、高背压、小容积大负攻角 工况时，大型汽轮机的末级长叶片， 工况时，大型汽轮机的末级长叶片，因扰动呈微 幅振动，并不断从周围气流吸取能量、 幅振动，并不断从周围气流吸取能量、增大的振 幅而形成的自激振动称为颤振。 幅而形成的自激振动称为颤振。
三排管空冷管束示意图
在三排管空冷管 束中， 束中，各排管的 放热量是不一样 的。迎风面第三 排接触的是第二 排上出口的热风， 排上出口的热风， 第二排接触的是 第一排出口的热 如图所示。 风。如图所示。
(3)散热单元布置 散热单元布置
散热单元有顺流和逆流单元之分。其顺流是指蒸 散热单元有顺流和逆流单元之分。 汽自上而下，凝结水也是自上而下。 汽自上而下，凝结水也是自上而下。逆流是指蒸 汽与冷凝水相反方向流动，即蒸汽由下而上， 汽与冷凝水相反方向流动，即蒸汽由下而上，水 自上而下相反方向流动。 自上而下相反方向流动。当顺流单元内蒸汽不能 完全冷凝，而剩余蒸汽在逆流单元冷凝。 完全冷凝，而剩余蒸汽在逆流单元冷凝。 机组运行蒸汽内总是有不可凝汽体随蒸汽运动， 机组运行蒸汽内总是有不可凝汽体随蒸汽运动， 设置逆流单元主要是排除不可凝气体（ 设置逆流单元主要是排除不可凝气体（抽气管道 就连接在逆流单元），在寒冷地区也可以防冻。 ），在寒冷地区也可以防冻 就连接在逆流单元），在寒冷地区也可以防冻。
翅片管的形式：三排、两排、 翅片管的形式：三排、两排、单排
圆管圆翅片四 排管； 排管； 矩形翅片椭圆 管两排管； 管两排管； 大直径扁钢钎 焊蛇行翅片单 排管
应用情况
一般双排管束由钢 管钢翅片所组成， 管钢翅片所组成， 为防腐表面渡锌。 为防腐表面渡锌。 单排管为钢管铝翅 片，钎焊在大直径 矩形椭园管上。 矩形椭园管上。
空冷汽轮机
一、发电厂空冷系统简介
（一）直 接空冷系 统 1、原则 性热力系 统
2、空冷凝汽器工作原理 、
汽轮机排汽通过粗 大的排汽管道送到 空冷凝汽器内， 空冷凝汽器内，轴 流风机使空气流过 空冷凝汽器的外表 面带走热量， 面带走热量，使排 汽凝结为水。 汽凝结为水。
排汽管
凝结水 轴流风机
导流装置
（三）带表面式凝汽器间接空冷系统
系统组成： 1、系统组成：亦称哈蒙系 由表面式凝汽器、 统，由表面式凝汽器、空 冷散热器、 冷散热器、循环水泵以及 充氮保护系统、 充氮保护系统、循环水补 充水系统、 充水系统、散热器清洗等 系统与空冷塔构成。 系统与空冷塔构成。 该系统与常规的湿冷系统 基本相仿， 基本相仿，不同之处是用 空冷塔代替湿冷塔， 空冷塔代替湿冷塔，用密 闭式循环冷却水系统代替 敞开式循环冷却水系统， 敞开式循环冷却水系统， 循环水采用除盐水。 循环水采用除盐水。
11、直接空冷系统与其他形式的比较 、
从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点： 从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点： (1)背压高； 背压高； 背压高 (2)由于强制通风的风机，使电耗大； 由于强制通风的风机，使电耗大； 由于强制通风的风机 (3)强制通风的风机产生噪声大； 强制通风的风机产生噪声大； 强制通风的风机产生噪声大 (4)钢平台占地要比钢筋混凝土塔为小； 钢平台占地要比钢筋混凝土塔为小； 钢平台占地要比钢筋混凝土塔为小 (5)效益要比间接冷却系统大 ％左右，散热面积要比间冷少 ％左右； 效益要比间接冷却系统大30％左右，散热面积要比间冷少30％左右； 效益要比间接冷却系统大 (6)造价相比间接冷却系统较低。 造价相比间接冷却系统较低。 造价相比间接冷却系统较低
全 貌
排汽管
抽 气 管
凝结水管
俯视图： 风机和 排汽管
正在施工的加堵板的排汽管道
仰 视 图
6、 空冷凝汽器的冷却装置
(1)A型架构： (1)A型架构： 型架构
翅片 翅片管
翅片管上端同蒸汽配管焊 接，下端与凝结水联箱联 结。 片或10 10片构成一个散 每8片或10片构成一个散 热单元， 热单元，每个单元的管束 59.50—60.50角组成A 60.50角组成 为59.50 60.50角组成A 型架构。 型架构。
（1）空冷（特别是采用直接空冷系统 ） 汽轮机的背压及出力波动范围远大于湿冷 汽轮机（间接空冷系统背压变化范围为5 汽轮机（间接空冷系统背压变化范围为5～ 30kPa,直接空冷系统背压变化范围为10～ 直接空冷系统背压变化范围为10 30kPa,直接空冷系统背压变化范围为10～ 50kPa），造成汽轮机运行出力变化大、 ），造成汽轮机运行出力变化大 50kPa），造成汽轮机运行出力变化大、经 济性较差； 济性较差； 在汽轮机背压变化大时， （2）在汽轮机背压变化大时，给低压缸转 末级叶片带来恶劣的工况， 子、末级叶片带来恶劣的工况，对机组运 行可靠性不利。 行可靠性不利。
3.系统组成 3.系统组成
直接空冷系统由自汽轮机低压缸排汽口至凝结水 泵入口范围内的设备和管道组成，主要包括： 泵入口范围内的设备和管道组成，主要包括： (1)汽轮机低压缸排汽管道 汽轮机低压缸排汽管道； (1)汽轮机低压缸排汽管道； (2)空冷凝汽器管束 空冷凝汽器管束； (2)空冷凝汽器管束； (3)凝结水系统 凝结水系统； (3)凝结水系统； (4)抽气系统 抽气系统； (4)抽气系统； (5)疏水系统 疏水系统； (5)疏水系统； (6)通风系统 通风系统； (6)通风系统； (7)直接空冷支撑结构 直接空冷支撑结构； (7)直接空冷支撑结构； (8)自控系统 自控系统； (8)自控系统； (9)清洗装置 清洗装置。 (9)清洗装置。
10、 10、清洗装置
散热器单元都要装配清洗泵， 散热器单元都要装配清洗泵，用以清除翅 片管上的污垢，如大风产生的杂物、 片管上的污垢，如大风产生的杂物、平时 积累的灰尘等。 积累的灰尘等。 清洗有高压空气或高压水，后者优于前者， 清洗有高压空气或高压水，后者优于前者， 高压水泵的压力在130ram(大气压 ，每小 高压水泵的压力在 大气压)， 大气压 时10吨。 吨
4、系统特点
优点：设备少，系统简单， 优点：设备少，系统简单，基建投资 占地少；空气量的调节灵活. 少，占地少；空气量的调节灵活 缺点：排汽管道密封困难， 缺点：排汽管道密封困难，维持真空 启动时建立真空困难（ 低，启动时建立真空困难（需很长时 间）。
5、空冷岛的结构 、
组成： 组成： 排汽管道、 排汽管道、 冷却装置、 冷却装置、 轴流风机、 轴流风机、 凝结水回 水管道、 水管道、 抽气管道、 抽气管道、 电气进出 线管、 线管、 支撑柱、 支撑柱、 桁架等。 桁架等。
一个散热单元
(2)冷却元件： 冷却元件： 冷却元件
冷却元件即翅片管，它是空冷系统的核心，其性 冷却元件即翅片管，它是空冷系统的核心， 能直接影响空冷系统的冷却效果。 能直接影响空冷系统的冷却效果。对翅片管的性 能基本要求： 能基本要求： a．良好的传热性能； 良好的耐温性能； a．良好的传热性能；b. 良好的耐温性能；c. 良 好的耐热冲击力； ． 良好的耐大气腐蚀能力； 好的耐热冲击力；d． 良好的耐大气腐蚀能力； e． 易于清洗尘垢：f. 足够的耐压能力，较低的 ． 易于清洗尘垢： 足够的耐压能力， 管内压降： 较小的空气侧阻力 较小的空气侧阻力； ． 管内压降：g.较小的空气侧阻力；h．良好的抗机 械振动能力； 较低的制造成本。 械振动能力；i. 较低的制造成本。
抽 气 管
排 汽 管
支 撑 柱
8、凝结水系统
冷却单元下端集水箱， 冷却单元下端集水箱， 从翅片管束收集的凝 结水自流至平台或地 面以下的热井， 面以下的热井，通过 凝结泵再将凝结水送 往凝结水箱并送回热 力系统。 力系统。
9、通风系统 、
直接空冷系统散热目前均采用强制通风， 直接空冷系统散热目前均采用强制通风，大型空 冷机组宜采用大直径轴流风机，风可为单速、 冷机组宜采用大直径轴流风机，风可为单速、双 变频调速三种。 速、变频调速三种。根据工程条件可选择任一种 或几种优化组合方案。 或几种优化组合方案。 就目前国内外设计和运行经验， 就目前国内外设计和运行经验，在寒冷地区或昼 夜温差变化较大的地区， 夜温差变化较大的地区，采用变频调速使风机有 利于变工况运行，同时也可降低厂用电耗。 利于变工况运行，同时也可降低厂用电耗。 为减少风机台数，通常采用大直径轴流风机， 为减少风机台数，通常采用大直径轴流风机，直 径达9 14m、10．36m； 径达9．14m、10．36m；减速齿轮箱易发生漏油和 磨损，目前以采用进口设备比较安全。 磨损，目前以采用进口设备比较安全。
二、空冷汽轮机的变工况运行特点
1、空冷系统汽轮机背压高，且变化范 、空冷系统汽轮机背压高， 围大。 围大。 空冷系统的汽轮机排汽温度及压力主 要取决于其运行时的大气干球温度、 要取决于其运行时的大气干球温度、 空气冷却器以及水冷凝汽器的工作情 况。由于空气对流换热系数相对较小 且受气候影响较大， 且受气候影响较大，造成以下不利后 果：
a、正常工况时的气体流动状况
b、脱流工况时的气体流动状况
3、在威尔逊区运行的末级叶片有盐分沉积 、 常规中间再热湿冷机组的过渡区（ 常规中间再热湿冷机组的过渡区（威尔逊 熟读2%～ ）通常处于次末级， 区，熟读 ～4%）通常处于次末级，末级 处于湿蒸汽区，由于水珠的冲刷， 处于湿蒸汽区，由于水珠的冲刷，不易形 成盐分沉积。 成盐分沉积。 对于直接空冷机组， 对于直接空冷机组，设计工况下末级往往 处于过渡区，易形成盐分沉积。 处于过渡区，易形成盐分沉积。
（二）混合式间接空冷系统
1.系统组成 1.系统组成 与直接空冷系 统相比： 统相比： 同样有空冷塔， 同样有空冷塔， 多了一个喷射 混合） 式（混合）式 凝汽器， 凝汽器， 采用的冷却水 是高纯度的中 性水。 性水。
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间接空冷散热器顶部
间接空冷散热器底部
2、工作原理 、
冷却水进入喷射式凝汽器， 冷却水进入喷射式凝汽器，直接与汽轮机 排汽接触，使排汽凝结并与之混合。 排汽接触，使排汽凝结并与之混合。混合 后的水，少量用凝结水泵送回给水系统， 后的水，少量用凝结水泵送回给水系统， 其余用冷却水循环泵送至冷却塔散热器， 其余用冷却水循环泵送至冷却塔散热器， 经过与空气对流换热， 经过与空气对流换热，被冷却后通过调压 水轮机将冷却水在送至喷射式凝汽器使用， 水轮机将冷却水在送至喷射式凝汽器使用， 如此形成循环。 如此形成循环。
2、表面式凝汽器间接空冷系统工作 原理
循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面 换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽， 换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受 热后的循环水由循环水泵送至空冷塔， 热后的循环水由循环水泵送至空冷塔，通 过空冷散热器与空气进行表面换热， 过空冷散热器与空气进行表面换热，循环 水被空气冷却后再返回凝汽器去冷却汽轮 机排汽，构成了密闭循环。 机排汽，构成了密闭循环。