熱能與動力工程專業畢業設計-預覽頁

　

【正文】 有射水抽氣系統合理高效的工作，才能正常的維持機組的真空度，汽輪機組才能正常的工作。抽氣器的任務就是將漏人凝汽器內的空氣和蒸汽中所含的不凝結氣體連續不段地抽出，保持凝汽器始終在高度真空下運行，抽氣器運行狀況的優劣，影響著凝汽器內絕對壓力的大小，對機組的安全，經濟運行起著重要的作用。抽氣器型式的選擇主要根據汽輪機設備的情況和抽氣設備的特點來考慮。歐美等國電站采用機械式抽氣器較多。最早使用的是瑞士勃郎一鮑浮利 （B、B、C）工廠生產的汽輪機組上 ,后來為其它國家所廣泛采用,在抽氣器發展史上沿用了四十多年其構造無多大改變。壓縮效率低于25﹪,。由單噴嘴改為四噴嘴基于,當時人們對抽氣器工作原理的認識：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生較強的粘滯作用。該型抽氣器未能得到普遍推廣。全蘇熱工研究所將抽氣器加以改進,將原有的扇形通道改成圓形,并以此作為母型進行一系列的對比試驗。 射水抽氣系統設計方法本次設計是根據所選汽輪機凝汽器的型號為標準設計相應的射水抽氣系統。同時對射水池進行設計，確定射水池的大小容量，射水池要采用合理的結構滿足系統需求，射水池要盡可能的結構簡單，方便維修，節約場地。2．射水抽氣器理論研究射水抽氣器是射水抽氣系統的關鍵設備。射水抽氣器的選擇對系統是至關重要的。(2) 短喉部射水抽氣器。 結構我國設計制造的高壓凝氣式機組中，較多的是用射水抽氣器作抽氣設備。壓力水經過水室進入噴管，噴管將壓力水的壓力能變成速度能，以高速射出。汽混合物的入口裝有止回閥。研究成果表明，提高射水抽氣器經濟性的關鍵在于其喉部獲得水、氣混合物的臨界流動工況，而臨界流動工況的實現又以在喉部水、氣混合物完全充滿，并在壓縮增壓前混合的均勻程度達到足夠高的條件為前提。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濟性不如低工作水壓下的經濟性好。因此，短喉部射水抽氣器已經逐步被長喉部射水抽氣器所代替。根據等截面喉管末端仍具有較高流速及整個喉管之間流速互不干涉原理，該型抽水器實現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。④ 抽氣器喉部內側設有擾流螺旋，消除邊界層和氣體析出上飄，加強氣、水混合。抽氣器在維持機組真空和機組的安全正常運行有著十分重要的作用。其數量每種機組都有經驗數據，加上一定的富裕量后即為制造廠確定抽氣器單臺容量的依據。汽輪機發電機組在啟動初期建立凝汽器真空以及運行過程中保持凝汽器真空都需要抽真空系統完成。也就是說漏人的空氣量不單與排氣量大小有關，而其與排氣口數目、凝汽器殼體數目有關。當采用多背壓單殼體或多殼體時，可按每一壓力凝汽器殼體或每一殼體的一個壓力確定抽氣器裝置的總設計容量。應注意的定義：(1) 每個主排汽口的有效蒸汽流量。(3) 混合物狀態參數。(3) 核電機組按表確定容量時，還應考慮在循環中排入凝汽器的附加非凝結氣體。~。抽氣器從凝汽器中抽出的氣體是氣、汽混合物，通常情況下混合氣體按質量分，空氣占1／3，水蒸氣占2／，從而使工作水溫升高。被抽吸的汽氣混合物溫度應為吸入室壓力下，飽和蒸汽溫度減去下列兩個溫度值中較高的一者。由圖可知當工作水溫超過30℃時，每升高5℃。根據演馬電廠的當地氣象和機組要求，工作水溫設計為20℃比較合適。通過查照演馬電廠三號機組運行規程確定射水抽氣器計算所需的參數，以下是演馬電廠機組的具體參數：(1) 汽輪機型號。 射水抽氣器選型計算 工作水壓工作水壓力就是射水抽氣器水室內噴嘴前的絕對靜壓力。由焦煤集團演馬電廠的《運行規程》查得工作水溫度： =20℃ （32） 抽出空氣量抽出空氣量即抽氣器容量，是指在設計工況下，單位時間內抽氣器所能抽吸干空氣的質量。由《機械工程手冊》查得，其值一般為800~850，此處取為：ρ=830 Kg/ m （36） 抽出空氣容積流量抽出空氣容積流量由《機械工程手冊》查得，可按下式公式（37）計算 =29310D1 （37）式中 D1——抽出空氣量，D1= Kg/h。 φ——速度系數, φ=。例如，對于高中壓母管制額定參數啟動的機組，工作蒸汽來源方便，多采用射汽式抽氣器。目前，在我國生產設計的非再熱機組、中小型機組用射汽抽氣器，單元制一般用射水抽氣器。TD型射水抽氣器雖然效率高，耗能低，但由于不同類型的機組真空系統結構不同，其真空嚴密性也有一定差別，所以為維持正常真空并降低能耗，選用適當的抽吸量的抽氣器，正確的選用工作水耗用量及進水壓力參數都至關重要。(4) 能制止初始段的氣相返流（這是單靠加長喉管難以實現的）。吸入室的幾何結構，喉口形狀，喉勁噴嘴面積比，喉長喉管徑比等都根據兩相流的最新研究成果、用新的計算方法、并經試驗確定。也有廠家配置3臺50％容量的抽氣器。目前我國火力發電廠中小型汽輪機組常用射水抽氣器的型號如下表：表33 射水抽氣器型號汽輪機型號射水抽氣器型號抽吸能力kg/h配用水泵電機，水溫20℃型號流量M3/h揚程米N6MW以下TD12IS1008016010032160M22（15KW）N12MWTDA12IS100806010032180M2（22KW）N25MWTD25IS125100200B17237180M2(30KW)N50MW（Ⅰ）TD18218SH13A28041Y200L2(37KW)N50MW(Ⅱ)TD3232250S39A43235Y250M4（55KW）N100MWTD4250S3948639Y280S4（75KW）N125MWTD4040250S3948639Y280S4（90KW）N200MWTD908914SH13A112036JA1164（155KW）本次射水抽氣器系統的設計是參照河南煤化集團演馬電廠的汽輪機組為參數設計的。4．射水泵的選型 選型泵的要求泵是將原動機的機械能轉換成流體的壓力能和動能從而實現流體定向輸送的動力設備。離心泵屬于葉片泵，離心泵應用非常廣泛，其特點是：轉速高，體積小，重量輕，效率高，流量大，結構簡單，性能平穩，容易操作和維修；其不足是：起動前泵內要灌滿液體。例如：立式泵有DL立式離心泵，DL立式多級泵，潛水電泵。流量Q在12020000 m2/h，揚程H在10110米，流量大，揚程低。單級雙吸式離心泵主要適用于自來水廠、空調循環用水、建筑供水、灌溉、排水泵站、電站、工業供水系統、消防系統、船舶工業等輸送液體的場合。單級雙吸式離心泵結構特點：(1) 結構緊湊 外形美觀，穩定性好，便于安裝。能保證8000小時運行無泄漏。 泵結構型式及標號意義泵的根據結構型式分為：（1）單級雙吸臥式，殼體為水平中開。吸口直徑為500 mm，揚程為22 mm，立式、正常葉輪直徑的單級離心式泵，其標記為：500SL22。為此配用合適參數的水泵尤為重要。如按噴嘴前的工作水壓分類，我國自行設計的射水抽氣器常用的有如下四種類型。其效率極低，它在我國早期的N100型，N200型機組上均采用過，不僅效率低，而且難以獲得大抽吸量，比耗功在2．5～2．8KW我國在8O年代初采用。（4）中等水壓、小流量型以多通遭， 長喉型為特點。當實際水壓偏低 ，面積比適當增大以作部份補償； 反之， 則適當減小面積比。因此選定0．35MPa為TD型抽氣器的經濟水壓。5．射水池的設計和研究 射水池的作用和設計 射水池的作用 射水池是射水抽氣系統中不可缺少的一部分，射水池的設計是否合理關系到射水泵和射水抽氣器的效率和能力問題，即關系到機組的經濟性問題。 1—水室 2—噴嘴 3—吸入室 4—汽氣混合物入口管 5—收縮管6—喉管 7—輔助接管 8—射水泵 9—射水箱 H—布置標高圖51 射水抽氣系統示意圖 射水池的設計（1）射水池容量大小的確定以南京汽輪電機廠機組為例，該廠C1N12 機組推薦射水泵出力為140m3／h， m3 ，射水箱容量儲存時間3．0／140—0．021h。射水泵出口閥門為閘閥或截止閥時，時間應大于0．0333h；射水泵出口閥門為蝶閥時。所以射水箱的結構是否合理直接或間接的影響了射水抽氣器系統的工作效率，因而射水箱的結構建議采取下列做法：① 射水抽氣器的射水箱做成兩格，射水箱的兩格之間設一隔墻，隔墻高度應低于溢流口底部50～1OOmm。③ 射水箱鋼制或混凝土都可以，地上式或地下布置也都均可，采用鋼制的水箱，地上布置較好，這是為了方便維修，如果采用鋼筋混凝土的水箱，地下布置較好，這樣布置的話可以節約更多的場地，同時也方便通行。 h1箱底至出水管（管底）高度（m）。 水箱的水位控制水箱的高低自控水位應考慮保持一定的安全容積，高水位應低于溢水管接口不少于100mm，低水位應高于設計最低水位不少于200mm。本次設計的所選壓演馬電廠汽輪機組是25MW，射水泵前進水閥門使用的截止閥。所以本次射水系統的射水箱應不小于：280=。水位為水箱設計容量的3/4，,。為著在工作水溫升高時能抽吸處相同的漏人空氣量，則必然將會使抽吸壓力提高，以補償因溫度升高所增大的容積，以維持容積出力不變，亦即是隨著工作水溫的升高抽吸壓力亦將升高。若能有較多的補水，排水量較多，則射水抽氣器的工作水溫將較低，真空將較好，機組經濟性較高，是有利的。從理論上說，該水箱水溫只能接近而會超過凝汽溫度，進水溫度2O℃時，該系統假設既不泄漏也不補水，則水溫接近32℃需經過(3220)／=363．6h。由上述本次設計的射水抽氣系統射水箱的補水率為3％即可。表61 按管道介質的工作壓力劃分的管道類別序號介質工作壓力（MPa）類 別序號介質工作壓力（MPa）類 別1﹥超臨界4～高 壓2～亞臨界5～中 壓3～超高壓6﹤低 壓鋼管按制造方法不同，可分為有縫鋼管和無縫鋼管。發電廠管材的選擇主要依據管內介質的最高工作溫度，表給出了常用管材的剛好及推薦使用溫度。通常使用在管徑大于300mm的大口徑管道上。對于碳素鋼，這一溫度為200℃，耐熱鋼為350℃。在同一公稱壓力下，隨著介質工作溫度的升高，管道的最大允許工作壓力降低。P40140：表示管道工作溫度為400℃(140kgf/cm2)。在進行管道設計、制造及管件連接時，都采用公稱直徑作為管道的基本尺寸。如果管道的布置和支吊架的選擇配置不當，則會由于熱脹冷縮使管道產生很大的熱應力，致使管道和與管道相連的熱力設備等的安全受到嚴重威脅，甚至遭到破壞。按閥門的結構分為截止閥、閘閥、旋塞閥、旋啟閥和蝶閥等；按用途分為關斷用閥門、調節用閥門和保護用閥門；按驅動方式分為手動閥、電動閥、液動閥和氣動閥。發電廠中應根據系統的要求，按公稱壓力、公稱直徑、設計參數、介質種類、泄露等級、啟閉時間來選擇閥門，以滿足汽水系統關閉、調節、保護等不同的要求和布置設計的需要。閘閥和截止閥只作為關斷用，不作為流量或壓力調節閥，否則閥門會迅速磨損導致泄露，失去嚴密性。運行時，閘閥、截止閥要全開，停運時要全關。快速關斷閥是用以瞬間關斷或接通管內介質的閥門。當調節幅度小且不需要經常調節時，可用截止閥或閘閥兼做關斷或調節用。 管道設計應符合國家和部頒有關標準、規范。當需要采用新鋼種時，應經有關部門鑒定后，方可采用。 管徑的選擇（1）管子的內徑：對于單相流體的管道，按選定的允許介質流速計算管徑時應按下式計算： （61）式中Dn—管道的內徑 代入數值 Dn==96mm（2）管壁最小厚度 （62）式中S1—管子的理論計算最小壁厚（mm） η取1，代入數值S1=（35）247。運行時，閘閥、截止閥要全開，停運時要全關。(3) 管道的防腐管道停止運行后，外界的空氣必然會進入管道系統。在管道停運后，立即放水，如果汽水管道介質溫度較高，可以帶壓放水，利用管道的余熱將金屬表面烘干，然后再管道內充以純度在99％以上的氮氣，以阻止空氣滲入。一般常用的藥劑為氨或聯氨。干燥劑法是采用吸濕能力很強的干燥劑吸收管內水分，保持管內干燥，從而防止腐蝕。關斷用閥門不能作為調節閥使用，應處于全開位置，否則將損壞封面。如果壓縮應力過大，會使閥桿彎曲，并產生永久變形。在機組啟動時，需要用它把汽、水管道和一些設備中的空氣、疏水抽走，并在凝汽器氣側建立一定真空，以加快啟動速度，避免汽水沖擊；正常運行中，需要用抽氣器及時地抽出凝汽器及真空系統中漏入的不凝結氣體，維持凝汽器的真空。開式系統的優點是: 4～8℃,將可提高真空 7～15mm汞柱；。低耗高效抽氣器,由于出口余速相對小一些,故出口埋入水的深度不宜過深,否則會導致在水壓偏低或夏季水溫升高時,影響抽吸能力,其出口管入水深度以 250300mm為宜。管道插入循環水出水管內應接有向出水方向中的彎頭一只,以利氣水混合物的排出。（5）,五分鐘不漏。在管道上,除閥門及設備接口外,均不采用法蘭連接,以減少空氣漏