抽真空系统

课题六抽真空系统

掌握抽气器和水环式真空泵的结构、工作原理、运行特性及其抽真空系

统的连接方式和运行知识。

一、抽真空系统的作用和形式

在机组启动过程中，除氧器加热凝结水后，就可能会有热水进入凝汽器，待到锅炉点火汽

轮机进汽暖机时，将有更多的蒸汽进入凝汽器。如果凝汽器内没有建立一定的真空，汽水进入

凝汽器就会使凝汽器形成正压，损坏设备。凝汽器建立真空更是汽轮机冲转必不可少的条件。凝汽器及一些低压设备（如凝结水泵、疏水泵及部分低压加热器等）在正常运行时，内部处于

真空状态，由于管道和壳体不严密，空气就会漏人，从而破坏凝汽器真空，危及汽轮机的安全

经济运行。同时，空气在凝汽器中的分压力增加，致使凝结水的溶氧量增加，从而加剧对热力

设备及管道的腐蚀。空气的存在还增大凝汽器中的传热热阻，影响循环冷却水对汽轮机排汽的冷却，增加厂用电消耗。因此，在凝汽器运行时，必须不断地抽出其中的空气。

总之，抽真空系统的作用是：①在机组启动初期建立凝汽器真空；②在机组正常运行中保持凝汽器真空，确保机组的安全经济运行。

凝汽器的抽真空设备主要有抽气器和真空泵。抽气器抽真空系统，由于其系统简单、工作可靠，所以被广泛地应用于国产大、中型机组上。

真空泵抽真空系统具有以下优点：①运行经济。在启动工况下，低真空的抽吸能力远远大于射水抽气器在同样吸人压力的抽吸能力，大大缩短了机组的启动时间。在持续运行工况下，真空泵的耗功仅为射水抽气器的23 01-3301。②汽水损失较小。③泵组运行自动化程

度高，操作安全、简便。另外，还有噪声小，结构紧凑等。其缺点是一次性投资大。但由于其

明显的优越性，真空泵的抽真空系统被普遍应用于引进型机组。

二、抽气器抽真空系统

（一）射水抽气器结构及工作原理

现代发电厂中，应用最为广泛的是喷射式抽气器，它具有布

置紧凑、结构简单、维护方便、工作可靠，以及能在短时间内建

立所需真空等优点。喷射式抽气器根据工作介质不同可分成射汽

式抽气器和射水式抽气器。这两种抽气器的原理基本相同，区别

只是工作介质不同。射汽抽气器的工作介质是压力蒸汽，射水抽

气器的工作介质是压力水。小容量机组多采用射汽式。对于高参

数大容量机组，由于都采用滑参数启动方式，在机组启动之前不

可能有足够的汽源供给射汽式抽气器，加之需采用由高压新汽节

流到1. 2～1. 6MPa压力的蒸汽供射汽抽气器，显然极不经济，

并且为回收工质还要设置射汽冷却器(参见图1 - 12)，这使热力

系统也很复杂。因此，目前我国大容量机组都采用射水抽气器。

图4 - 18为射水抽气器结构简图，它主要由工作水入口、工

作喷嘴、混合室、扩压管和止回阀等组成。

由射水泵来的压力水，通

过喷嘴将压力能转变成动能，

以一定的速度从喷嘴喷出，在

图4 - 18射水抽气

器结构简图

l-工作水入口；2喷嘴；

3混合室；4扩压管；

5止回阀

混合室中形成高度真空。凝汽器中的气汽混合物被吸入混

合室与工作水混合，一起进入扩压管，在扩压管中将动能

转变成压力能，在略高于大气压的情况下随水流排出。

在混合室与凝汽器连通的接口处装有自动止回阀（借

助止回阀前后的压力差关闭），其目的是当射水泵发生故

障时，防止水和空气倒流人凝汽器。

（二）抽真空系统

图4 - 19所示为射水抽气器抽真空系统。它由射水抽

气器、射水泵、射水箱及连接管道组成。

图4 -19射水抽气器抽真空系统各台低压加热器的排气、凝结水泵及疏水泵的排气经1射水抽气器；2-射水泵；排气管汇入凝汽器，凝汽器与射水抽气器的工作室相连。

3-射水箱；4一真空破坏阀；由循环水或深水井来的射水箱的水，用射水泵（一台正常

5凝汽器；6-凝结水泵运行，一台备用）升压后，打入射水抽气器。抽气器中喷

嘴射出的高速水流，在工作室内产生高真空以抽出凝汽器中的气、汽混合物，这些气、汽混合物经扩压后回到射水箱。

在凝汽器与射水抽气器相连的抽气管道上设有真空破坏阀。它是一种电动闸阀，其作用有两个：一是在汽轮机启动过程中调节凝汽器真空；二是在汽轮机事故紧急停机时，由运行人员在集控室手操打开，破坏凝汽器真空，以缩短汽轮机转子的惰走时间，加速停机过程，防止事故扩大。

射水抽气器的水循环方式有两种：一种为开式循环，由水源来水经离心式射水泵升压后进入抽气器，排水到出水渠；另一种为闭式循环，如图4 - 19所示，射水抽气器排水到射水箱，射水泵抽吸射水箱的水，升压后进入抽气器，如此循环。

（三）射水抽气器的工作特性

在一定的工作水压力下，把抽气压力p。（混合室入口压力）与抽气量D。之间的关系．图4 - 20射水抽气器特性曲线

称为抽气器的工作特性。图4 - 20为射水抽气器的特

性曲线，其中点划线为抽吸干空气时的特性曲线．

虚线为实际特性曲线，实线为近似特性曲线。射水

抽气器在抽吸于空气时，其特性曲线为一斜线。当

抽吸气、汽混合物时，在工作水温度低于30℃下，

工作特性与抽吸干空气时相似，这是因为工作水冷

却、凝结了混合物中的部分蒸汽，抽气器效率较高：

而当工作水温度过高时，就会出现明显的过载，其

原因是此时气、汽混合物中的蒸汽不能凝结，致使

抽气负荷过大，当抽气量大于设计值时，混合室压

力升高，扩压管偏离设计工况，效率降低，从而使

工作水在喷嘴中产生膨胀不足损失，引起抽吸能力

急剧下降，凝汽器真空迅速恶化。为避免过载，一般选用设计抽气量比正常运行时凝汽器的漏气量大3～4倍，以保证抽气器在正常工作范围内运行。

射水抽气器的变工况特性如图4 - 21所示，在相同抽气量和工作水压力的情况下，工作水温度tw升高，抽气器混合室压力也升高，这是因为混合室绝对压力低，工作水温度升高，

水易汽化，而汽的比容比水的比容大得多。混合室压力升高，将导致抽气能力下降，凝汽器真空下降。据有关资料表明，工作水温度在26～42℃变化时，水温每升高l℃，凝汽器真空下降66. 6～133. 3Pa。使工作水温度升高的热源主要有：①气、汽混合物的热量；②射水泵功耗、工作水与管壁的摩擦。因此在运行中必须监视工作水温度的变化，尤其是对闭式循环系统，应向射水箱定期或连续补充冷却水，以降低工作水温度。

在抽气量和工作水温度不变的条件下，随着工作水压力Pw的升高，工作水流量增加，喷嘴出口流速增大，抽吸能力提高，抽气压力下降，凝汽器真空提高。但当工作水压力从1. 8MPa增加到2.2MPa时，虽然抽气量未变，但混合室的压力却增高了。这是因为抽气器的结构尺寸已经确定，工作水压力继续升高，会使流量增加过多，在扩压管出口发生排水阻塞现象，排水压力升高，这样必然造成混合室压力升高，抽吸能力下降。因此，对任何一台射水抽气器都有一个最佳的工作水压。

（四）抽真空系统运行

1．启动与停止

抽真空前，汽轮机真空系统、抽真空设备和系统已经确认置于抽真空前的准备状态，射水泵以循环水为水源时，循环水母管必须已经充压，有足够的水量可供射水泵使用。一台射水抽气器的迸水阀应处于开启状态，检查结束后启动一台射水泵，检查射水泵及其系统运行正常后，校验射水泵电气联动及低水压自启动装置，动作正常后投用连锁开关，开足使用抽气器的空气阀抽真空，并调节真空破坏阀维持凝汽器真空在规定值。有些300MW机组射水抽气系统设置了一套小程控，在开始抽真空时也需进行校验，小程控的射水抽气系统一台泵对一台抽气器。启动时，按程控启动按钮后，启动射水泵，开抽气器进水阀，开抽气器空气阀（抽气器混合室真空达93. 3kPa以上时），程控启动完毕。当凝汽器真空低至86. 7kPa、射水泵出口压力低于0. 3MPa或运行泵掉闸时，都可联动程控启动备用抽气器和射水泵。程控停用的程序与启动相反，当故障射水泵未按程控停用时，应立即关闭故障抽气器空气阀。

汽轮机启动时，需抽出的空气量较多，两台射水泵同时运行，以加快凝汽器的抽真空过程。

2．正常运行

正常运行时，一台射水泵运行能保证汽轮机对凝汽器真空度的要求，另一台处于能自启动的备用状态。运行中应注意监视射水泵的运行状况，射水泵发生故障时，应及时切换备用射水泵及抽气器。还要注意监视抽气器的人口水压和混合室入口压力、射水箱水位和工作水温，保证抽真空系统的正常运行。

三、真空泵抽真空系统

（一）真空泵及泵组

l．真空泵的工作原理

真空泵的工作介质是水，但其工作原理与射水抽气器不同，它属于离心式机械泵，如图4 -22所示。在圆筒形泵壳内偏心安装着叶轮转子，其叶片为前弯式（也有径向直板式）。在叶轮旋转时，工作水在离心力的作用下，形成沿泵壳旋流的水环，因此称它为水环式真空泵。由于叶轮的偏心布置，水环相对于叶片作相对运动，使相邻两叶片与水环之间的空间容积呈周期性变化。当叶片从右上方旋转到下方时，水环与叶片之间的容积逐渐变大，压力逐图4-。22水环式真空泵工作原理图

卜叶轮；2一轮毂；3进气室；