熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)

　

【正文】 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)說明書（論文）熱能與動(dòng)力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄1 緒論 1 選題的目的及意義 1 抽氣設(shè)備的概述 2 射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展 3 射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 42 射水抽氣器理論研究 6 6 射水抽氣器的型式 6 結(jié)構(gòu) 6 連接方式 8 喉部結(jié)構(gòu)特征對射水抽氣器工作性能的影響 8 射水抽氣器抽出的產(chǎn)物確定 11 射水抽氣器設(shè)計(jì)參數(shù) 13 抽氣器的容量確定 13 抽氣器的吸入壓力 17 抽氣器的吸入溫度 18 工作水溫度 19 工作水壓力 203 射水抽氣器的計(jì)算及選型 21 射水抽氣器的計(jì)算所需要的量 21 演馬電廠的機(jī)組參數(shù) 21 射水抽氣器選型計(jì)算所需要確定的量 22 射水抽氣器選型計(jì)算 22 射水抽氣器的選型分析 254 射水泵的選型 29 選型泵的要求 29 單級雙吸式離心泵 30 單級雙吸式離心泵的應(yīng)用范圍和優(yōu)點(diǎn) 30S型和Sh型單級雙吸離心泵的工作條件： 30 泵結(jié)構(gòu)型式及標(biāo)號意義 31 SH型泵選型表 32 射水泵的選型及特點(diǎn) 345 射水池的設(shè)計(jì)和研究 37 射水池的作用和設(shè)計(jì) 37 射水池的作用 37 射水池的設(shè)計(jì) 38 射水池的參數(shù)確定 39 水箱的計(jì)算容積 39 水箱的有效容積 40 水箱的水位控制 40 水箱的設(shè)計(jì)要求 40 射水系統(tǒng)的補(bǔ)水 41 工作水溫對射水抽氣器工作的影響 41 補(bǔ)水量 416 管道和閥門設(shè)計(jì)及設(shè)備的安裝 43 管道和閥門的基本介紹 43 管道 43 閥門 47 管道和閥門的選型 49 管材的選擇 50 管徑的選擇 50 閥門的選擇 51 管道和閥門的運(yùn)行維護(hù) 51 管道的運(yùn)行維護(hù)和防腐 51 閥門的運(yùn)行和維護(hù) 52 射水抽氣器布置方式 53 射水抽氣器的安裝與抽吸能力分析 53 管道的布置 547 總結(jié)與展望 57 總結(jié) 57 展望 57致謝 59561．緒論汽輪機(jī)設(shè)備在啟動(dòng)和正常運(yùn)行過程中，都需要將設(shè)備（特別是凝汽器）和汽水管路中的不凝結(jié)氣體及時(shí)抽出，以維持凝汽器的真空，改善傳熱效果，提高汽輪機(jī)設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)性。因此，由抽氣設(shè)備，管道，閥門等組成的抽氣系統(tǒng)是凝氣設(shè)備中非常重要的組成部分。射水抽氣系統(tǒng)是由射水抽氣器，射水池，射水泵，凝汽器，閥門，管道為主要部件構(gòu)成的。射水抽氣器廣泛作為于火電廠汽輪機(jī)凝汽的抽氣設(shè)備。 選題的目的及意義我國一些背壓或凝氣式汽輪機(jī)常采用射水抽氣器作為抽氣設(shè)備，采用射水抽氣器的好處是簡化抽氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)，噪音低，安全可靠。射水抽氣系統(tǒng)的主要關(guān)鍵部件是射水抽氣器。對于低水頭的射水抽氣器，其優(yōu)點(diǎn)更為突出，還可以輔助抽氣器，系統(tǒng)簡化，結(jié)構(gòu)緊湊，噴嘴直徑大，易于加工制造，運(yùn)行中不易堵塞，維修方便，運(yùn)行可靠，功率大，質(zhì)量小，價(jià)格低廉，能獲得更高一些的真空度。另外，射水抽氣系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)正常運(yùn)行的系統(tǒng)之一，因而該系統(tǒng)的良好設(shè)計(jì)是保證汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要一環(huán)，不容忽視。與射汽式抽氣器比較，采用射水式抽氣器能夠節(jié)省消耗在射汽式抽氣器的蒸汽量，且不需要冷卻器，提高了電廠的經(jīng)濟(jì)性。射汽抽氣器工作蒸汽是從新蒸汽節(jié)流而來，因此產(chǎn)生節(jié)流損失，從效率上考慮是不經(jīng)濟(jì)的；如果射汽抽氣器與單元制機(jī)組配套，當(dāng)這種機(jī)組采用冷態(tài)滑參數(shù)啟動(dòng)方式時(shí)，還需要為射汽抽氣器準(zhǔn)備汽源。通過研究表明，綜合射水抽氣器和射汽抽氣器相比較優(yōu)點(diǎn)主要有以下三個(gè)方面：(1) 射水抽氣器不消耗蒸汽，射水抽氣系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)方便。(2) 在同一臺(tái)機(jī)組上，使用射水抽氣器比使用射汽式抽氣器效果好。兩種抽氣器在抽吸同樣的空氣量時(shí)，射水式抽氣器可以在凝汽器喉部獲得較高的真空度。(3) 在抽氣負(fù)荷增大時(shí)，射水抽氣器的工作要比射汽抽氣器穩(wěn)定。對于中小型火電機(jī)組凝汽器，抽氣器選用射水抽氣器更為合理和經(jīng)濟(jì)。因?yàn)樯渌闅馄鲗δ恼婵蘸凸ぷ餍视兄苯拥挠绊懀灾挥猩渌闅庀到y(tǒng)合理高效的工作，才能正常的維持機(jī)組的真空度，汽輪機(jī)組才能正常的工作。因此對射水抽氣器的研究對于維持汽輪機(jī)凝汽器真空，改善傳熱效果，提高汽輪機(jī)設(shè)備的熱經(jīng)濟(jì)型是很重要的。并且對射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究對射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展和汽輪機(jī)組的發(fā)展也有著重要的意義。 抽氣設(shè)備的概述用于汽輪機(jī)凝汽器的抽氣器其工作特點(diǎn)：一是抽吸的真空并不要求很高，為了維持凝汽器在多種工況下正常工作，~；二是抽氣速率和抽氣量都很大，且抽出的介質(zhì)為汽氣混合物。抽氣器的任務(wù)就是將漏人凝汽器內(nèi)的空氣和蒸汽中所含的不凝結(jié)氣體連續(xù)不段地抽出，保持凝汽器始終在高度真空下運(yùn)行，抽氣器運(yùn)行狀況的優(yōu)劣，影響著凝汽器內(nèi)絕對壓力的大小，對機(jī)組的安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要的作用。抽氣器設(shè)備的型式很多，按其工作原理可分為容積式（或稱機(jī)械式）和射流式兩大類。射水抽氣器屬于射流式抽氣器，這是利用具有一定壓力的流體，在噴管中膨脹加速，以很高的速度將吸入室內(nèi)的低壓氣體吸走。射流式抽氣器沒有運(yùn)動(dòng)部件，制造成本低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，占地面積小，能在較短時(shí)間內(nèi)（通常5~6min）建立起所需要的真空，且可回收凝結(jié)水。抽氣器型式的選擇主要根據(jù)汽輪機(jī)設(shè)備的情況和抽氣設(shè)備的特點(diǎn)來考慮。例如，對于高中壓母管制額定參數(shù)啟動(dòng)的機(jī)組，工作蒸汽來源方便，多采用射汽式抽氣器。而對于高參數(shù)大容量單元制機(jī)組，若采用射汽式抽氣器，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動(dòng)抽氣器，滑參數(shù)啟動(dòng)時(shí)，還需要有其他工作蒸汽來源，使系統(tǒng)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性下降；而采用射水抽氣器，則管道系統(tǒng)簡單，維護(hù)工作量少，啟停快，但需要配射水泵和專用水箱，占據(jù)空間也比射汽式大。采用機(jī)械式抽氣器則啟停靈活、效率高、但地少，但造價(jià)高，維護(hù)工作量較射流式大。歐美等國電站采用機(jī)械式抽氣器較多。目前，我國生產(chǎn)設(shè)計(jì)的非再熱機(jī)組、中小型機(jī)組用射汽抽氣器，單元制一般用射水抽氣器。由于一些機(jī)組抽氣器運(yùn)行時(shí)間較長，進(jìn)行了一些改造，最近幾年大有把真空泵引入中小型機(jī)組的趨勢。 射水抽氣系統(tǒng)的發(fā)展 射水抽氣器的出現(xiàn)已有一百多年歷史 ,但普遍用于汽輪機(jī)組凝汽器上是從本世紀(jì)年代初開始的。最早使用的是瑞士勃郎一鮑浮利 （B、B、C）工廠生產(chǎn)的汽輪機(jī)組上 ,后來為其它國家所廣泛采用,在抽氣器發(fā)展史上沿用了四十多年其構(gòu)造無多大改變。射水抽氣器的最初形式是單通道短喉部射水抽氣器，最早使用的是瑞士勃郎一鮑浮利 （B、B、C）工廠生產(chǎn)的汽輪機(jī)組上 ,后來為其它國家所廣泛采用,在抽氣器發(fā)展史上沿用了四十多年其構(gòu)造無多大改變。單通道短喉部射水抽氣器抽氣器在世界各國從20年代初一直沿用到60年代中期。70年代初,國產(chǎn)大型凝汽式汽輪機(jī)所配套的射水抽氣器，這種型式與舊勃郎一鮑浮利式這種抽氣器在結(jié)構(gòu)上有改進(jìn),但仍無重大突破。壓縮效率低于25﹪,。50年代末,蘇聯(lián)全蘇熱工研究所提出了四噴嘴抽氣器的改革方案,并作了多次試驗(yàn)臺(tái)及工業(yè)性試驗(yàn),目的是提高舊式抽氣器效率。該型抽氣器的構(gòu)造特點(diǎn)是：（1）水噴嘴由一只改成四只,而總截面積基本不變；（2）空氣進(jìn)口由單側(cè)改成雙側(cè),對稱排列,避免單側(cè)進(jìn)氣時(shí)射流噴入喉管的氣相偏流。實(shí)驗(yàn)證明這種偏流確實(shí)存在。由單噴嘴改為四噴嘴基于,當(dāng)時(shí)人們對抽氣器工作原理的認(rèn)識(shí)：工作水由噴嘴射人吸人室,由于水流束對氣體的粘滯作用,水束將氣體帶人喉管,使吸人室形成真空,而水束在吸人室中尚未來得及破碎成小滴,所以只有水束的外緣才能對氣體產(chǎn)生較強(qiáng)的粘滯作用。在噴嘴總面積不變的情況下,增加噴嘴數(shù)目,將使水束在吸人室的分布更趨均勻,其外緣對氣體的附吸、粘滯作用更強(qiáng)烈。這一改進(jìn)未能達(dá)到預(yù)期的效果，這是因?yàn)椴捎枚鄧娮?對于液一液一相噴射泵,確是能提高效率（例如汽輪機(jī)的注油器）。但使用在水一氣兩相流的射水抽器中,效果則不明顯,往往還產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的喉口沖擊,雖然單側(cè)進(jìn)氣改為雙側(cè)進(jìn)氣能有效地改變氣體進(jìn)人喉管時(shí)的偏流。該型抽氣器未能得到普遍推廣。70年代,很多國家都對抽氣器的工作原理進(jìn)行了深人研究。原蘇聯(lián)“全蘇熱工研究所”較早發(fā)表這一成果,他們在液流能量方程的基礎(chǔ)上導(dǎo)出了射水抽氣兩相流的能量平衡方程,從理論上首先定量地闡明了長喉管對抽氣器工作的作用。80年代中期為了適應(yīng)大型汽輪機(jī)組的發(fā)展需要。全蘇熱工研究所將抽氣器加以改進(jìn),將原有的扇形通道改成圓形,并以此作為母型進(jìn)行一系列的對比試驗(yàn)。在理論上采用了一套較為合理的計(jì)算方法。研制成了一種七通道長喉型抽氣器。隨著技術(shù)的進(jìn)步科技的發(fā)展，射水抽氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件射水抽氣器有了較大的進(jìn)步和發(fā)展，在我國目前較為先進(jìn)的是低耗搞笑多通道抽氣器，這種抽氣器的特點(diǎn)主要是：①.多通道抽氣器具有結(jié)構(gòu)簡單無機(jī)械傳動(dòng)，使用安全，運(yùn)行壽命長，噪聲低，投資少；②.對水質(zhì)要求較低，運(yùn)行部件不結(jié)垢；③.具有良好的啟動(dòng)型，小能耗、高效率、建立真空快；④.具有余速抽氣性能，可抽吸軸封加熱器氣體。 射水抽氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法本次設(shè)計(jì)是根據(jù)所選汽輪機(jī)凝汽器的型號為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的射水抽氣系統(tǒng)。經(jīng)過計(jì)算和查表，由凝汽器的型號參數(shù)先確定射水抽氣器的容量。當(dāng)射水抽氣器的容量大小確定后，即可對該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝進(jìn)行研究和分析。由射水抽氣器的大小對射水泵和閥門進(jìn)行選型，本次設(shè)計(jì)射水泵設(shè)兩臺(tái)，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，備用泵應(yīng)按照自啟動(dòng)設(shè)計(jì)。同時(shí)對射水池進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定射水池的大小容量，射水池要采用合理的結(jié)構(gòu)滿足系統(tǒng)需求，射水池要盡可能的結(jié)構(gòu)簡單，方便維修，節(jié)約場地。射水抽氣器，射水池，射水泵，閥門都設(shè)計(jì)完畢后對管道進(jìn)行選型，管道要簡單，布置合理，節(jié)約能耗。最后對射水抽氣系統(tǒng)進(jìn)行安裝。這就是本次射水抽氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。2．射水抽氣器理論研究射水抽氣器是射水抽氣系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。主要由工作水入口室，噴嘴，混合室，擴(kuò)散管和逆止門等部件組成，工作原理是：由射水泵供給的壓力水，通過進(jìn)水管進(jìn)入水室后，再進(jìn)入噴嘴。在噴嘴中水的靜壓力能轉(zhuǎn)換成速度能，水以高速通過混合室形成高度真空，抽吸凝汽器中的不凝結(jié)氣體并與之混合一起進(jìn)入擴(kuò)散管，降入升壓后排入射水池。在射水池中，不凝結(jié)氣體逸出大氣。射水抽氣器的選擇對系統(tǒng)是至關(guān)重要的。 射水抽氣器的型式一般的，目前我國電站等設(shè)備多用的射水抽氣器有以下幾種型式：(1) 長喉部射水抽氣器。這種射水抽氣器的特點(diǎn)是喉管長度與喉管截面直徑比值不小于18。效率要比短喉射水抽氣器高，應(yīng)用也極其廣泛。(2) 短喉部射水抽氣器。短喉管部射水抽氣器的喉管長度與喉管截面直徑比值為2～5的射水抽氣器。(3) 單通道射水抽氣器，單通道射水抽氣器即為單個(gè)喉管的射水抽氣器。(4) 多通道射水抽氣器，多通道射水抽氣器是指有兩個(gè)或兩個(gè)以上通道的射水抽氣器。 結(jié)構(gòu)我國設(shè)計(jì)制造的高壓凝氣式機(jī)組中，較多的是用射水抽氣器作抽氣設(shè)備。圖為典型的射水抽氣器，它主要由工作水入口水室、噴嘴、混合室、擴(kuò)壓管和止回閥等組成。在噴嘴前安裝有水室，以防止工作水在進(jìn)入噴嘴前形成漩渦，并提高噴嘴的工作性能。~，由專用的射水泵供給。壓力水經(jīng)過水室進(jìn)入噴管，噴管將壓力水的壓力能變成速度能，以高速射出。在混合室內(nèi)形成高度真空，使凝汽器內(nèi)的氣、汽混合物被吸入混合室，在混合室內(nèi)，氣、汽混合物和水混合后一起進(jìn)入擴(kuò)壓管。工作水在擴(kuò)壓管中流速逐漸降低，由速度能轉(zhuǎn)變成壓力能，最后在擴(kuò)壓管出口其壓力升至略高于大氣壓力而排出擴(kuò)壓管進(jìn)入冷卻池。為防止升壓泵發(fā)生事故，使供水壓力降低，導(dǎo)致噴嘴的工作水吸入凝汽器中，必須在射水抽氣器的氣。汽混合物的入口裝有止回閥。1． 工作水入口 圖21 射水抽氣器 連接方式射水抽氣器在系統(tǒng)中的連接方式通常有兩種：一種方式是開水供水方式，工作用射水泵從凝汽器循環(huán)水入口管引出，經(jīng)抽氣器后排出的汽、水混合物引到循環(huán)水出水管中；另一種方式是系統(tǒng)設(shè)有專門的工作水箱，水箱給射水抽氣器提供工作水，工作水在射水抽氣器內(nèi)噴射抽氣后從夾帶著凝汽器的未凝結(jié)空氣和漏人空氣流回水箱，這種方式叫做閉式供水方式。由于受水源的限制，一般熱力發(fā)電廠都采用閉式供水方式。 喉部結(jié)構(gòu)特征對射水抽氣器工作性能的影響（1）喉部長度的影響。研究成果表明，提高射水抽氣器經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵在于其喉部獲得水、氣混合物的臨界流動(dòng)工況，而臨界流動(dòng)工況的實(shí)現(xiàn)又以在喉部水、氣混合物完全充滿，并在壓縮增壓前混合的均勻程度達(dá)到足夠高的條件為前提。在長喉部射水抽氣器中，正由于喉部有足夠的長度在一定的流體參數(shù)和幾何參數(shù)下足以使水、氣混合物的流動(dòng)逐漸趨于均勻而獲得臨界流動(dòng)工況，此時(shí)，復(fù)環(huán)流損失及突然壓縮損失均可達(dá)到最小值，提高射流效率。這一點(diǎn)在短喉部射水抽氣器中是達(dá)不到的。因而大大節(jié)省了功耗。短喉部射水抽氣器和長喉部射水抽氣器的對比：①.無論是長喉部還是短喉部射水抽氣器，隨著工作水壓力的增高，雖然工作水流量隨之減少，但是功耗卻隨之增加，因此高工作水壓射水抽氣器的經(jīng)濟(jì)性不如低工作水壓下的經(jīng)濟(jì)性好。②.~，~，顯然與短喉部相比，長喉部射水抽氣器的經(jīng)濟(jì)性明顯地提高。③.在低工作水壓下，長喉部射水抽氣器比短喉部的工作水量的降低量要大于高工作水壓條件下工作水量的降低量，導(dǎo)致在高工作水壓下長喉部射水抽氣器比短喉部的耗功的降低率要小于低工作水壓條件下耗功的降低率，因此表明，在低工作水壓條件下，長喉部射水抽氣器的經(jīng)濟(jì)性更為顯著。短喉部射水抽氣除經(jīng)濟(jì)性差之外，還存在著結(jié)構(gòu)落后，機(jī)械加工工作量大，鑄件毛坯報(bào)廢率高，運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲大等缺陷。因此，短喉部射水抽氣器已經(jīng)逐步被長喉部射水抽氣器所代替。不僅如此，喉部長度還對抽氣器的流量比有著較大的影響，通過研究表明，在一定范圍內(nèi)增加喉管的長度，可以提高流量比。(2) 多通道抽氣器。多通道抽氣器采用吸入室內(nèi)有分流室的結(jié)構(gòu)作為主要通道和以小孔群方式組合的輔助通道，以降低氣阻，消除氣相偏流，增加兩相質(zhì)點(diǎn)能量交換；同時(shí)應(yīng)用了新的計(jì)算方法，經(jīng)過對比實(shí)驗(yàn)確定了吸入室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)、喉部形狀、喉頸噴嘴面積比、喉頸噴嘴徑比等，并根據(jù)不同抽氣的容量，選擇通道數(shù)及水壓，以獲得最佳截面與流速，實(shí)現(xiàn)吸入室的高效率。根據(jù)等截面喉管末端仍具有較高流速及整個(gè)喉管之間流速互不干涉原理，該型抽水器實(shí)現(xiàn)了喉管下段及出口的分段抽氣；所提供的后置式抽氣器也多為多通道，可供抽吸軸封加熱器之空氣。多通道射水抽氣器和舊型相比，優(yōu)點(diǎn)如下：① 渦旋斜切空氣噴嘴，可使水束外的空氣層更加有效地約束