影响火电机组真空状况的因素分析毕业设计

1、.华北电力大学函授毕业设计论文: <<影响火电机组真空状况的因素分析>>目录第一章 概述-31.机组情况-42.热网情况-43.供热调整-4第二章 改造时需要考虑的因素-52.1机组背压的选择-52.2机组电负荷的变化-62.3最末几级叶轮-72.4轴向推力的变化- 102.5凝汽器与凝结水泵-102.6轴封系统-112.7汽缸与转子的膨胀-112.8凝汽器水冲击的预防-122.9机组供热负荷的调整-132.10低真空供热机组的运行和检修维护-13第三章 改造前的供热试验-153.1试验措施的制定-153.2试验举例-163.3试验中应注意的事项-19第四章 改造后的经

2、济性对比-204.1级组设计工况的主要经济指标-204.2机组的主要运行技术指标-214.3机组低真空循环水供热的主要技术指标-264.4机组设计、纯凝运行和循环水供热运行的经济性比较-26第五章 改造后运行规程的修订及注意事项-275.1改造后运行规程的修订-285.2运行注意事项-315.2.1运行规程的分析-315.2.2运行中其他注意事项-31第六章 结论-32参考资料-33影响火电机组真空状况的因素分析火电机组的真空状况对机组运行的经济性和安全性有着较大影响，改善机组的真空状况是提高机组运行水平的重要内容，而要想改善机组的真空状况，则必需确定影响真空状况的各种因素。第一章：影响机组真

3、空状况的理论基础1 凝汽器的压力和温度凝汽器压力Pn=Pzh+Pk 由于Pk所占的比例较小，凝汽器的压力PnPzh 凝汽器的压力Pn所对应的饱和温度tn=tw1+t+t（1） 其中tw1-循环水进水温度 t-循环水温升 t-传热端差 tw1取决于环境温度，水塔的冷却效果，水塔补水温度。t主要与热负荷及循环水量有一定的关系t取决于凝汽器铜管的脏污程度，抽气器或真空泵的工作效率，真空系统的严密性水平。要想降低凝汽器压力，提高机组的真空，则必需从以下几个方面着手：（1） 降低凝汽器的传热端差；（2） 降低循环水进水温度；（3） 增加循环水流量；（4） 提高机组真空系统的严密性。2 传热端差2.1 传

4、热端差计算公式 F=0.2388Qn/(Ktdp) =0.2388Wt /(Ktdp) tdp=t/ ln(t+t)/t t 由以上两式可知t eKF/W1 式中Qn 凝汽器的传热量 K凝汽器总体传热系数 W冷却水量 tdp对数平均温差 F 传热面积当冷却水量W及传热系数一定时，t正比于t，即正比于当时的凝汽器负荷，当进入到凝汽器的排汽量较小时，在冷却面积上的热负荷减少，此时真空变高，同时漏入凝汽器的空气量增大，使空气在凝汽器中占混合气体的比例增大，凝汽器的传热条件变差，因此当凝汽器的热负荷减少到一定数值后（一般约为额定负荷的70-80），即使凝结蒸汽量再降低，传热端差t也不再下降。当冷却水温

5、度较低时，机组真空一般较好，凝汽器内空气的分压力增加，传热条件变差，传热端差t增加，故冬季机组的传热端差一般较大。2.2 传热端差估算及与其它参数的关系机组运行过程中，传热端差可由如下经验公式计算： nt=-（Dn/F+7.5） 31.5+tw1式中n=57，对清洁且真空系统严密性较好的凝汽器取较小值。此经验公式不但可以用来计算不同工况下凝汽器的传热端差，在运行中，可以用它与实测的传热端差相比较，以此可做为判断凝汽器工作状况的参考。由此可见，在凝汽器负荷减少而偏离设计工况不大时，t与t均随负荷下降而下降，使汽轮机排汽温度降低，排汽压力降低，从而使机组真空提高，而在凝汽负荷远离设计工况时，t不随

6、排汽量下降而下降，但是温升t还是随排汽量及进水温度的减少而下降，排汽温度降之下降，此时凝汽器也可以保持较高的真空。2.3 传热端差对机组真空的影响凝汽器的脏污程度是影响端差的主要因素，铜管愈脏，则端差愈大，而端差对机组的真空有着非常大的影响。从式（1）可以看出，在循环水进水温度及温升t不变的情况下，端差每升高1，则对应凝汽器压力下的饱和温度升高1，凝汽器压力也随之升高，机组真空降低，饱和温度对应的下的压力曲线如下图。 从上图可以看出，随着饱和温度的升高，排汽压力随之升高，且饱和温度愈高，每升高1，压力变化也愈大。饱和温度与排汽压力表饱和温度排汽压力饱和温度排汽压力151.705745365.9

7、47474161.818759376.281849171.938291386.63237182.064657396.999676192.198184407.384427202.339215417.787306212.488102428.20901222.645211438.650261232.810924449.1118242.985633459.594389253.1697474610.09881263.3636874710.62587273.5678924811.1764283.7828134911.75124294.0089175012.35127304.2466885112.97738

8、314.4966265213.6305324.7592475314.31156335.0350835415.02154345.3246855515.76141355.628625616.53221 排汽温度对机组真空的影响正好与饱和温度对排汽压力的影响相反，从上图可以看出，随着排汽温度的升高，机组真空随之下降，且排汽温度愈是在较高的温度区域，每升高1对机组的真空影响愈大。在循环水进水温度及循环水温升不变的情况下，端差每升高1，则机组排汽温度也升高1，排汽温度从30升高到31，真空从95.75kPa降至95.5kPa，降低0.25kPa；如果排汽温度从50升高至51，则机组真空从87.65kPa

9、降至87.02kPa，真空降低达0.63kPa。为了减小凝汽器传热端差，应做以下几点：（1） 循环水的水质必需得到有效的控制，尤其对于采用河水做为冷却水的机组，胶球清洗系统必需保证较好的投入状态，保持较高的收球率，以保证凝汽器铜管的洁净。（2） 尽量减少空气漏入真空系统的数量，抽汽器或真空泵保持较高的效率，保证机组有较好的真空严密性水平，保证凝汽器铜管有较好的换热条件。（3） 凝汽器保持正常水位，避免水位将凝汽器铜管淹没的情况。3 射水抽汽器或真空泵的工作状态3.1 影响射水抽汽器效率的因素由于射水抽汽器及系统结构简单，性能可靠，过载能力强，河北南网有较多机组真空系统配备有射水抽汽器，保证射水

10、抽汽器有较高的效率，对于机组的真空状况至关重要。提高射水抽汽器的效率，除了对射水抽汽器本身进行改造，例如将短喉管改为长喉管，运行中的参数对射水抽汽器的效率也有着非常大的影响，尤其是工作水的温度。3.2 射水抽汽器吸入室的压力与工作水温度射水抽汽器吸入室的压力与工作水温度，及其在该温度下的饱和蒸汽压力存在的关系见下式： Rb*TpPh=Pn+- Gh VhPh-射水抽汽器吸入室压力Pn-射水抽汽器工作水温度下的饱和蒸汽压力Gh-干空气的重量流量Vh-干空气的容积流量Rb-空气的气体常数Tp-射水抽汽器工作水的绝对温度，Tp=273+tptp-工作水温度当tp发生变化， Rb*Tp/ Vh的计算值

11、变化很小，因此射水抽气器工作水温度变化，而抽出空气重量流量不改变时，吸入室的压力必然发生变化，其变化值等于工作水不同温度下饱和蒸汽压力的变化值。工作水温度越低，其饱和蒸汽压力越低，其吸入室压力越低，凝汽器压力与之变化幅度基本相同，此时机组的真空越高。3.3 工作水温度对真空的影响工作水温度对机组真空的影响与端差对真空的影响基本一致。2006年7月我们对沧州热电厂#0、#2、#3、#4、#7机组射水池水温进行了测量情况如下：沧州热电厂夏季射水池水温：机组号机组型号单位水温测量仪器#0N6-3.43-459FLUCK 51 (NiCr/NiSi)#2N6-35-167FLUCK 51 (NiCr/

12、NiSi)#3N25-35-158FLUCK 51 (NiCr/NiSi)#4N25-35-156FLUCK 51 (NiCr/NiSi)#7N12-1.27/30462FLUCK 51 (NiCr/NiSi)我们对此进行了分析，认为主要是以下几个因素：a) 射水池的溢水管及补水管均布置在射水池的上部，当射水池补水时，一部分低温水未进行换热，便从溢水管排出，射水池下部的水则未进行充分换热。b) 溢水管管径设计较细，直径#0、2机只有89mm，当射水池的补水量稍大时，射水池的水位便会快速升高，直到水溢出射水池，显然这无法满足射水池大量补水的要求，造成射水池中水温较高却无法大量换水降温，特别是#2

13、机组经降低溢水管，溢水量并未随之增加，经查溢水管已经杜塞。c) 射水池的补水引自工业水泵出口管，工业水池的水源一路引自循环水泵前池，如循环水温度升高时，射水池的补水温度也会相应升高，尤其是环境温度较高时，射水池补水温度高达35左右。在尽量加大补水量的情况下，射水池的水温还高达50以上。我们针对#4机组调试过程中，我们进行了真空随射水池水温变化试验，机组真空随射水池水温的变化曲线见下图：机组真空随射水池水温的变化曲线从上图可以看出，射水池的水温对机组真空有着较大的影响，故在机组运行过程中，降低射水池的水温是提高机组真空的一种行之有效的方法，尤其在炎热的夏季，十分关键。有此电厂的射水池补水取自循环

14、水或经过处理的河水，而夏季循环水或河水温度可高达35以上，再出现补水不是很充分的情况，射水池的水温则更高。我们曾在夏季对马头发电厂#3机进行了真空系统检漏试验，机组的真空严密性有了较大的提高，但未见机组的真空有非常明显的改善，于是我们对#3机射水池水温进行测试，水温高达48，此时的射水抽汽器中工作水已大量汽化，严重影响着抽吸效率，机组不可能保持较好的真空状况。机组在炎热的夏季要想维持较好的真空状况，必须保证射水抽汽器有较低的工作水温度以下的建议可作为参考。(1) 合理布置射水池的补水管及溢水管，将补水管伸至射水池的底部，增强换热效果。(2) 有条件可将温度较低的地下水并入射水池的补水管，夏季环

15、境温度较高时，可用一部分温度较低的地下水补入射水池，则会更好地改善机组的真空状况。(3) 加强对射水池水温的监视，发现水温异常，应及时采取措施。(4) 对于真空泵来说，可以通过增加冷却器的冷却面积，或采用温度较低的地下水作为冷却介质。3.4 关于真空泵射气抽汽器的投入真空泵系统简图真空泵运行过程中，工作水的主要作用是密封及冷却真空泵体，如果工作水的温度过高，或真空泵体真空过高时，工作水便会汽化，此时不仅使真空泵的效率大为降低，而且对泵的汽蚀也很严重，泵体会产生较强烈的振动。故在真空泵运行过程中，抑制工作水的汽化至关重要。配置射汽抽汽器的主要目的是提高真空泵吸入口压力，抑制工作水汽化，从而改善泵

16、的工作环境，提高在某些工况下真空泵的效率。4 真空系统严密性水平 关于真空严密性对机组真空系统乃至整个机组的影响，前面的讲课已经做了介绍，不再进行介绍，只说几个影响机组真空严密性的例子。4.1 100MW机组汽封系统 4.1.1 机组汽封系统简介 为了更好地说明该机真空系统存在的问题，现将该机汽封系统做一个简单介绍。机组正常运行时，汽封系统供汽来自除氧器平衡管，减压后经各分门分别供高低压缸前后汽封用汽，其中汽封末档泄汽引至汽封加热器，汽封三档漏汽引至汽封冷却器，汽封系统简图如下：4.1.2 汽封冷却器汽封冷却器是该机后加装的设备，末加装该设备前，汽封三档漏汽引至主机七段抽汽，由于三档漏汽量较大

17、且参数较高，机组运行时，参数较高的三档漏汽有一部分从七段抽汽管返回低压缸，这造成七段抽汽与低压缸连接焊口处经常开裂，以至于外界的空气漏入真空系统，严重影响了机组的真空状况。为了避免此现象的发生，加装汽封冷却器，汽封三档漏汽由汽封冷却器冷却，也可通过联络管引至主机七段抽汽。汽封冷却器疏水及抽空气直接引至凝汽器。机组运行过程中，如果汽封冷却器水位无法保持，就会造成汽封三档漏汽直接进入凝汽器，汽封冷却器处于负压状态，此时汽封三档漏汽、二档供汽处均处于负压状态，这不但会造成汽封漏汽量的增大，浪费高品质蒸汽，而且当汽封径向间隙较大时，还会造成大量的外界空气经轴封冷却器漏入凝汽器。另外，汽封冷却器抽空气管

18、至凝汽器手动门度较大，而三档漏汽量并不是很大时，也会造成汽封三档处于负压状态。在对该机真空系统检漏时，发现高压前后汽封泄漏相当严重，其中高压前汽封漏率达到7×10-7 Pa.m3/s，高压后汽封漏率则达到4.3×10-6 Pa.m3/s，无疑这已对机组真空状况造成很大的影响。由于该机高压缸汽封套变形较为严重，造成高压汽封间隙不均匀，有些部位汽封间隙较大，轴封圆周供汽不均。机组运行过程中，高压汽封末档漏汽温度达到200以上，而轴封供汽温度只有156，汽封二档供汽并没有完全将高压缸轴端漏汽封住，致使部分高温蒸汽漏入末档漏汽，在此情况下，也很容易造成外界空气漏入真空系统。4.1.

19、3 汽封加热器 汽封末档漏汽引至汽封加热器，汽封加热器疏水经过水封筒引至凝汽器，水封筒无注水装置。汽封加热器的水位仅靠疏水至凝汽器手动门来控制，水位的监视仅靠就地的翻板水位计，由于机组已运行较长时间，水位计的可靠性较难保证。机组正常过程中，由于工况不断变化，而疏水手动门并不进行调整，开度保持不变，汽封加热器水位很难控制。一旦水封筒水封被破坏，必须靠手动门节流，汽封加热器保持一定水位，从而使水封筒重新建立水封，但如果手动门开度较大时，水封则无法在机组正常运行过程中建立，这便造成大量空气从汽封末档漏汽通过轴封加热器进入真空系统。4.2 小机前后汽封本试验发现两台小机的前后汽封泄漏相当严重，尤其是A

20、小机前汽封漏率达到1.5×10-6 Pa.m3/s，这无疑严重影响着机组真空状况及真空严密性的试验结果，小机汽封系统简图如下：小汽机汽封供汽取自主机汽封供汽线母管减温后的来汽，其供汽压力由手动门1控制，当主机汽封供汽压力改变时，如果手动门的开度保持不变，则小机汽封供汽压力也会随之改变。主机汽封压力由供汽调整门和溢流调整门控制，运行中汽封压力不能实现自动控制，负荷变化时如不及时调整两阀门，必定会引起汽封压力的变化，另外，低负荷时，主机汽封来汽由厂用蒸汽供给，厂用蒸汽取自四段抽汽，负荷较低时，四段抽汽的压力较低，此时汽封汽源压力较低，在供汽门全开状态，汽封母管压力仍然较低，故在机组运行过

21、程中，很难保证稳定的汽封压力。主机汽封压力不断变化，如果小汽机汽封供汽分门开度保持不变，则小机汽封供汽压力必定发生变化，当小汽机汽封供汽分门开度较大时，主机汽封供汽压力升高时，就可能使小机供汽压力太高，从而造成油中进水。为了防止油中进水，运行人员习惯于把供汽分门保持较小的开度，控制小机前后汽封排汽管没有蒸汽冒出，这样势必造成小机供汽压力不足，大量的空气从轴端漏入真空系统。为了摸清小机汽封的情况，我们进行了小机汽封漏率变化试验，试验时将汽封供汽手动门调整至排汽管冒汽，而轴端并没有冒汽，主机汽封压力保持不变，为0.055Mpa，负荷为155MW，试验情况见下表： 漏率变化项 目调整手动门前漏率调整

22、手动门后漏率第一次调整第二次调整A小汽机前汽封1.5×10-64.5×10-83×10-8A小汽机后汽封7×10-72.0×10-72.5×10-8B小汽机前汽封7.5×10-71.2×10-8不漏B小汽机后汽封4×10-72.5×10-8不漏通过上表可以看出，调整小机供汽分门，可大大减少甚至消除汽封处漏入真空系统的空气量，由于汽封调整后并没有蒸汽从轴端冒出，故不会造成油中进水。4.3 汽封供汽温度有此电厂汽封供汽取自除氧器汽平衡管，轴封系统投入运行时，除氧器汽平衡管供汽经轴封压力调整器节流后，参数会有所下降，轴封供汽为饱和蒸汽，供汽的参数随轴封压力调整器和汽轮机的工况变化而变化，汽机负荷较低时，汽封供汽温度随之下降，此时如果轴封供汽压力升高，很可能会造成轴封蒸汽有一部分变成饱和水，饱和水和饱和汽的比容相差非常大，造成轴封供汽压力突降，大量的蒸汽漏入真空系统。5 凝结水过冷度5.1 过冷