汽轮机设备第三章

1、The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering一、凝汽设备的工作原理及作用一、凝汽设备的工作原理及作用 以水为冷却介质的凝汽设备，由凝汽设备降低排汽压力和排汽温度提高循环热效率如课本P210例：101cpK P a大气压37.12%t循环热效率5.0cpK P a真空45.55%t循环热效率凝汽器真空提高1%机组各经济指标约提高1% 以国产引进型300MW机组平均

2、供电煤耗345g标煤/kwh为例如真空提高1KPa真空提高1%供电煤耗降低1%真空提高0.2kPa 供电煤耗降低0.7g标煤凝汽器、抽气器、循环水泵和凝结水泵以及他们之间的连接管道、阀门和附件等组成第一节 凝汽设备的工作原理和结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering1.1.工作原理工作原理-汽轮机的排汽进入凝汽器，循环水泵不断的把冷却水打入凝汽器，吸收蒸汽凝结放出的热量，蒸汽被冷却并凝结为水。凝结水被凝结水泵抽走。由于凝汽器内压力很低，比较容易漏入空气，空气将阻碍传热，因此不断的用抽气器4不

3、断的将空气抽走。汽轮机凝汽器凝结水泵循环水泵抽汽器第一节 凝汽设备的工作原理和结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 2.作用作用1.冷端放热、回收工质 在朗肯循环中，起到冷端放热、将排汽凝成水。2.建立、维持真空在汽轮机的尾部建立并维持尽可能高的真空，增大机组的理想焓降，提高蒸汽热力循环效率。3.热力除氧、改善凝水品质 借助热力物理分解方法除去凝结水的氧气，提高凝水品质、防止加热器、锅炉设备的氧腐蚀。3.原理原理在汽、水共存的密闭容器中，其压力决定于汽、水热力平衡温度，即该温度对应的汽、

4、水饱和压力。当温度一定时，压力升高使饱和温度上升，部分蒸汽释放汽化潜热凝结为水，导致压力下降。压力下降又使部分水吸收汽化潜热蒸发，导致压力回升。使这一封闭系统处于动态平衡状态。因此，要降低容器内的压力，只需降低容器内的温度。第一节 凝汽设备的工作原理和结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering对于汽轮机尾部的凝汽器这样的开口系统，如果进入其内的蒸汽量与排出的凝结水量保持平衡，使汽、水空间的分界面维持稳定，那么，可将它当作准封闭系统。在这个准封闭空间内，压力同样决定于汽、水热力平衡温度。4. 系

5、统组成系统组成凝汽器 一种换热器，将蒸汽冷却成水混合式表面式冷却介质与蒸汽混合 基本不采用冷却介质与蒸汽由换热面隔开 主要采用按冷却介质分空冷水冷北方严重缺水地区 山西 内蒙 富煤缺水冷却系统本身节水97以上，全厂性节水约65。 真空值优于空冷、一次投资较小， 耗水量大 应用最广泛第一节 凝汽设备的工作原理和结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering按压力分：单压凝汽器多压凝汽器按冷却介质流程分：单流程双流程按空气抽出口的位置分：汽流向侧式汽流向心式多区域汽流向心式第一节 凝汽设备的工作原理和

6、结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering三、三、 凝汽器真空的测量凝汽器真空的测量测量凝汽器真空的最简单的办法是用水银真空计。如图： 是 折合到标准温度0下的数值。00BH与BH与00133.3cpB H汽阻凝汽器入口压力pc与空气抽出口压力pc之差。汽阻越大，pc越高水阻凝汽器给冷却水的阻力 由冷却水管内沿程阻力、水室中的沿程阻力、冷却水由循环水管进出水室与水室进出管子的局部阻力组成相关概念：主凝结区空气冷却区排汽首先流过主凝结区，主要换热面占总换热面积的5%-10%，冷却抽气口抽出的汽气

7、混合物，减小容积流量，减轻抽气器负荷，减少工质损失。第一节 凝汽设备的工作原理和结构The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering第二节 凝汽器的压力与真空除氧一、一、 凝汽器内压力凝汽器内压力 的确定的确定cp，凝汽器汽侧空间多组分介质共存蒸汽不凝结气体原蒸汽中夹带（很少）真空系统不严密漏入系统的空气csappp道尔顿定律：汽侧空间的总压力 是组成气体分压力之和利用混合气体以下关系式,0.622ssssaaaavscsvaaavsvasaasp vR T p vR TqD xv qD vqqTTRR

8、110.622csasppDx D求得10.622110.622acsaasDpx DpDx DThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering假定：110000asDD蒸汽凝结99%，干度x=0.01蒸汽凝结99.9%，干度x=0.001蒸汽凝结99.99%，干度x=0.00010.99380.94140.6165scscscpppppppspspaps 空冷区主凝结区主凝结区，总压pc蒸汽压力ps，ps决定于汽、水共存的热平衡温度，即对应压力下水、蒸汽的饱和温度。凝汽器内的温度决定于蒸汽凝结和冷却水

9、加热的换热过程。空冷区，空气所含比重逐渐变大， ps才明显小于pc，ts下降，汽气混合物才被冷却pc第二节 凝汽器的压力与真空除氧The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering主凝结区空冷区t水2 蒸汽1tstw1tw2ttst冷却水温升t 蒸汽和水的温度沿冷却表面的分布冷却水的进、出口温差传热端差t凝汽器进口压力下的蒸汽饱和温度与冷却水出口温度的差。1swtttt 主凝结区的凝结温度主凝结区：pcps=f(ts)影响凝汽器内压力的三个因素： 冷却水进口温度 1wt季节与气候（主要因素）1wt夏季1w

10、t冬季夏季真空 冬季真空南方真空北方真空某一压力后扩压管出口排水阻塞抽气口压力（比较合理）The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering空腔13的容积，吸气过程；空腔46的容积，排气过程。三、三、 水环式真空泵水环式真空泵外壳偏心叶轮 工作水同心水环123654假如叶轮不偏装同心水环吸气口排气口The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering水环式真空泵与射流式抽气器的性能比较水环式真空泵与射流式抽气器的性能比

11、较抽气器性能通常由启动性能和持续运行性能来决定启动性能启动性能水环泵在机组启动前建立真空的时间远少于射流式抽气器，启动性能好运行性能的关键指标。水环泵的运行经济性明显优于射流式抽气器 持续运行性能持续运行性能 在额定工况下的抽吸能力、单位耗功等指标是评价抽气器持续The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering第六节 凝汽器的运行和维护凝汽器压力随蒸汽负荷、冷却水量 、冷却水进口温 等变化的规律称为凝汽器的变工况。cDwD1wt;4.1874.187cccccwcwhhhhtaDDDD 一、主要因素改变

12、对凝汽器压力的影响一、主要因素改变对凝汽器压力的影响( )cssppf t主凝结区：1()wf ttt 41871(1 )4.187cwA KDccwwchhf tteDDwD不变t1 变工况下的变化规律变工况下的变化规律constct D wD改变newconstct D 一一 凝汽器的变工况凝汽器的变工况The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering变工况下变工况下 的变化规律的变化规律t(4.5.2)41871cwcA KDatDeconstwD不变41871cwA KDtectaD 运行凝汽器

13、Ac不变若K也不变/cccdD A比蒸汽负荷cct Dd理论结果第六节 凝汽器的运行和维护The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering实验结果cd较大，较高负荷时ct dcd较小，较低负荷时cdcdtaDKtt基本不变1wt1wt较小，曲线在上部越小，转折越早第六节 凝汽器的运行和维护The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering变工况下变工况下 的确定的确定cp 凝汽器的特性曲线如图所示，它是根据不同的D

14、c、tw1和Dw，由t和 随Dc的变化规律，求得相应的t和 ，最终求得凝汽器压力pc及绘制而成。twD一定由不同的cd1wt1swtttt ttcspp1(,)ccwpf D t曲线图wD改变1(,)ccwpf D t曲线图新的t第六节 凝汽器的运行和维护The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering第六节 凝汽器的运行和维护二、凝汽设备的运行二、凝汽设备的运行凝汽设备的运行监视凝汽设备的运行监视凝汽设备运行时，主要对以下参数进行监视：凝汽器的真空凝汽器进口蒸汽温度凝汽器出口凝结水温度冷却水进出口温度

15、循环水泵的耗功冷却水在凝汽器进、出口的压力凝结水在热井中的水位和水质凝汽器真空下降的原因1 真空急剧下降，。 (1)循环水中断 厂用电中断，吸水口水位过低或被堵，循环水泵电动机跳闸、水泵逆止阀损坏或循环水管爆破都能导致循环水中断。(2)轴封供汽中断 汽封压力调整器失灵、供汽汽源中断或汽封系统进水等、都可能使轴封供汽中断。过冷度 凝结水泵的汽蚀运行可降低水温硬度导电率含氧量The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering第六节 凝汽器的运行和维护(3)抽气器故障，射汽式抽气器喷嘴堵塞或冷却器满水，射水式抽

16、气器的射水泵故障或射水系统破裂，都将使抽气器工作异常。这时要尽快切换备用抽气设备，具有辅助抽气器的机组，必要时可投入辅助抽气器工作，以维持凝汽器真空。(4)机械真空泵因某种原因失电或跳闸 ，而备用泵未开出，水环式真空泵断水而空气门未关。(5)凝汽器满水，凝汽器铜管泄漏、凝结水泵故障或运行人员维护不当，都可以造成凝汽器满水而导致真空下降。(6)真空系统大量漏气，由于真空系统管道或阀门零件破裂损坏，引起大量空气漏入凝汽器，这时尽快找出泄漏处，设法采取应急检修措施堵漏，否则应停机检修。 (7) 真空破坏门误开 (8)低压缸安全门薄膜破损或小机排汽缸安全门薄膜破损 (9)高低压旁路误开 The Dep

17、artment Of power engineeringThe Department Of power engineering第六节 凝汽器的运行和维护真空缓慢下降原因 (1)真空系统不严密 漏空气通常表现为汽轮机同一负荷下的真空值比正常时低，并稳定在某一真空值，随着负荷的升高凝汽器真空反而提高(升负荷时机组真空系统范围缩小)。 (2)凝汽器水位高 凝汽器水位升高，往往是因为凝结水泵运行不正常或水泵有故障，使水泵负荷下降所致。若检查出凝结水硬度变高或加热器水位升高，可以判断为凝汽器或加热器铜管破裂导致凝汽器水位升高，另外因凝结水再循环水门泄漏或备用泵逆止门不严密，也能造成凝汽器水升位高。(3)

18、循环水量不足 相同负荷下若凝汽器循环水温升增大，说明凝汽器循环水量不足，应检查循环水泵工作有无异常，检查循环水泵出口压力、凝汽器水室入口水压和循环水进口水位，检查进口滤网有无堵塞。（4）抽气器工作不正常或效率降低，这种情况可以看出凝结器端差增大，主要检查抽气器的气压或水压是否正常，射气抽气器还可检疏水系统和冷却水量是否正常，射水抽气器的水池水位、水温是否正常，抽气器真空系统严密性如何。 (5)凝汽器铜管结垢或闭式循环冷却设备异常 凝汽器铜管结垢引起真空降低，端差一定增大。水塔淋水装置、配水槽道等工作异常，都将引起循环水进水温度升高，凝汽器真空降低。 The Department Of powe

19、r engineeringThe Department Of power engineering第六节 凝汽器的运行和维护三、凝汽器的维护三、凝汽器的维护 1、凝汽器的脏污与清洗、凝汽器的脏污与清洗 2、凝汽器严密性的检查与维护、凝汽器严密性的检查与维护 (1)空气严密性空气严密性 (2)水侧严密性水侧严密性卤素或氦气检漏法超声波检漏法荧光法塑料薄膜法灌水法烛光法泡沫剂法真空严密性试验The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering有两个以上排汽口的大容量机组的凝汽器可以制成多压凝汽器。下图为双压凝汽器

20、的示意图。冷却水由左侧进入，右侧排出。凝汽器汽侧用密封的分割板隔成两部分，进水侧的冷却水温较低，汽侧压力 也低；出水侧冷却水温较高，汽侧压力 也较高，这就构成了双压凝汽器。依此类推，可以制成三压式、四压式，在美国最多有六压式。1cp2cpl 原理：温差传热产生不可逆损失。由凝汽器的换热过程知，换热温差差异较大。要减少不可逆损失，必须减小传热温差。理想的过程如等温差，即凝结温度一、多压凝汽器一、多压凝汽器第五节多压式凝汽器The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering随换热过程而变，亦即凝汽器压力是连续

21、变化的。这就是采用多压凝汽器的基本原理。l 优点： 一、在一定条件下，多压凝汽器的平均折合压力比单压式的低，平均凝汽温度降低，亦即降低平均凝汽器真空。 二、利用高压凝汽器的高温凝结水加热低压凝汽器的低温凝结水，减少低压加热器抽汽量，减小发电热耗率。第五节多压式凝汽器l 缺点：系统复杂，增大水阻。The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering 双压凝汽器适用的范围多压式凝汽器更适用于汽温高的地区(tw1高)、缺水地区(m小)和回流供水(m小，t大)的机组。第五节多压式凝汽器The Department

22、Of power engineeringThe Department Of power engineering第五节多压式凝汽器The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering1-二次滤网；2-反冲洗蝶阀；3-注球管；4-凝汽器；5-胶球；6-收球网；7-胶球泵；8-加球室 The Department Of power engineeringThe Departm

23、ent Of power engineering4.4 抽气器吸气管泵壳排汽管空腔水环叶片叶轮The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering汽轮发电机组空气冷却凝汽器外观The Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engi

24、neeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Departmen

25、t Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineeringThe Department Of power engineering1- 管束隔板2-冷却管束3-抽气口4-挡板5-空气冷却区6-热井8-水室隔板7-人孔The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering下部蒸汽管不易与蒸汽接触，热负荷不太均匀The D

26、epartment Of power engineeringThe Department Of power engineering卵形管束布置的凝汽器在组装中The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering教堂窗式管束布置的凝汽器The Department Of power engineeringThe Department Of power engineering向心式管束布置的凝汽器在组装中The Department Of power engineeringThe Department Of pow