熱能與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(完整版)

　　

【正文】 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 ,但普遍用于汽輪機組凝汽器上是從本世紀(jì)年代初開始的。實驗證明這種偏流確實存在。80年代中期為了適應(yīng)大型汽輪機組的發(fā)展需要。由射水抽氣器的大小對射水泵和閥門進行選型，本次設(shè)計射水泵設(shè)兩臺，一臺運行一臺備用，備用泵應(yīng)按照自啟動設(shè)計。在射水池中，不凝結(jié)氣體逸出大氣。(4) 多通道射水抽氣器，多通道射水抽氣器是指有兩個或兩個以上通道的射水抽氣器。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。因而大大節(jié)省了功耗。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)點能量交換；同時應(yīng)用了新的計算方法，經(jīng)過對比實驗確定了吸入室?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，實現(xiàn)吸入室的高效率。圖23 各類型射水抽氣器 射水抽氣器抽出的產(chǎn)物確定射水抽氣器設(shè)備是汽輪機主要輔助設(shè)備之一，在機組正常運行時，需要用射水抽氣器及時的抽出凝汽器及真空系統(tǒng)中漏人的不凝結(jié)氣體，維持凝汽器的真控。 射水抽氣器設(shè)計參數(shù) 抽氣器的容量確定抽氣器的容量是指在設(shè)計工況下，單位時間內(nèi)抽氣器所抽干空氣的質(zhì)量。當(dāng)采用多殼體凝汽器時，可選用并聯(lián)抽氣或串聯(lián)抽氣器方式。排汽口總數(shù)為主汽輪機排汽口數(shù)加上給水泵汽輪機的總臺數(shù)。抽氣器的任務(wù)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)不斷的抽出，保證凝汽器始終在高度真空下運行。 抽氣器的吸入溫度抽氣的吸入溫度是指在射水抽氣器吸入口處被抽吸的汽氣混合物的溫度。一般推薦：15℃、20℃、25℃或用戶要求。抽出空氣量D大氣壓力Pa、水汽混合物密度ρ、最大工作水壓P、最小工作水壓P、抽出空氣容積流量V速度系數(shù)φ、工作水速C工作水容積流量Vω、容積引射系數(shù)u0。由焦煤集團演馬電廠的《運行規(guī)程》查得吸入室壓力：P1= ata （34） 大氣壓力Pa 大氣壓力由當(dāng)?shù)卮髿鈮憾ǎ镜卮髿鈮毫s為：Pa= ata （35） 水氣混合物密度ρ 水氣混合物密度即為混合室內(nèi)射出的水流和其所卷吸攜帶的空氣所組成的水氣混合物密度。== 射水抽氣器的選型分析抽氣器型式的選擇主要根據(jù)汽輪機設(shè)備的情況和抽氣設(shè)備的特點來考慮。目前中小型汽輪機機組運用較多的是TD型的射水抽氣器，專利產(chǎn)品《低耗高效多通道水——汽噴射泵》（即TD型射水抽氣器）。在吸入室內(nèi)采用了有分流室的結(jié)構(gòu)作為主要通道和小孔群方式組合輔助通道來降低氣阻，消除氣相偏流，增加兩質(zhì)點間的能量交換。 TD系列的射水抽氣器是按真空嚴(yán)密度上限設(shè)計的。葉片泵的工作原理是利用葉片和液體相互作用來輸送液體，例如：離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵等。：泵為一只葉輪，葉輪上二個吸入口。S型和Sh型單級雙吸離心泵的工作條件：流量范圍： m3/h～120 m3/h；揚程范圍： ～330m；溫度范圍：20℃～120℃；輸送液體種類：各種清潔水及輕腐蝕液體；離心泵泵腔承壓：≤。(6) 加裝自吸裝置，可實現(xiàn)自動吸水，即不需安裝底閥，不需真空泵，不需倒灌離心泵可以啟動。圖41 單級雙吸式離心泵 SH型泵選型表表41 SH型泵性能表SH型泵性能表 泵型號 流量Qm3/h 揚程H(m) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 電機功率(KW) 效率h(%) 必需汽蝕余量(NPSH)r(m) 6sh6 126162198 847870 295055 727472 6sh6A 112144180 676255 45 687270 6sh9 130180220 524638 45 747974 6sh9A　 122162198 444035 30 727573 8sh6 180234288 1009780 110 697678 8sh6A　 172224276 888377 90 687576 8sh9　 216288351 6954 75 747975 8sh9A　 180270324 4740 55 677672 8sh13　 216288342 484235 55 798277 8sh13A　 198270310 433631 37 768076 10sh6　 360486612 7156 1470 132 7074 10sh6A 342468540 615450 110 697572 10sh9 360486612 1470 75 758180 10sh9A 324486576 25 75 748077 10sh13 360486576 2719 55 808682 10sh13A 342414482 37 808380 12sh6 590792936 989082 300 7475 12sh6A 576756918 867880 260 717471 射水泵的選型及特點由于射水抽氣器抽吸空氣的能力與工作水流經(jīng)噴嘴的流量及流速有關(guān)，所以利用較小的流量、較低的流速吸較多的氣體是設(shè)計低耗高效射水抽氣器的重要課題。我國五十年代末設(shè)計的汽輪機組，即以此結(jié)構(gòu)為母型。（3）高水壓、小流量型水壓0．55～O．6MPa，水流量l0～1lm3/kg氣． 以小噴嘴、單通道．長喉型為特點，面積比高達(dá)5．5～6。根據(jù)實際水壓偏差，靠改變噴嘴口徑方法來修正面積比。按該系統(tǒng)設(shè)計，電廠汽輪機機組在25MW以上每機裝置2臺100％容量的抽氣器，其中1臺備用。射水箱的容量最低限度的要求應(yīng)滿足射水泵故障時自動倒泵的要求。在射水池中布置隔墻把射水池分成兩格這是為了使射水抽氣器排水口和射水泵的吸水口隔離間距加大，這樣可以防止射水管排水直接流向射水泵入口管，有利于水中的氣體分離和排放。為簡化計算，h1和h2可作為水箱的出水管和溢水管的中心線高度計算。本次設(shè)計選用的泵為S型單級雙吸離心泵，配用水泵8SH13A,流量280m3/h,揚程為41m,配用電機為Y200L2(37KW)。 射水系統(tǒng)的補水 工作水溫對射水抽氣器工作的影響射水抽氣器在工作時，其特性經(jīng)證明可認(rèn)為當(dāng)工作水量一定時，抽吸空氣的容積出力不變。假設(shè)抽氣量全部為蒸汽(實際上抽出蒸汽量只占?xì)怏w混合物的少數(shù))，凝結(jié)這些蒸汽傳遞到水中的熱量約為2423=19145kJ／h，103 =℃。（一）管道的類別和材料① 管道的類別發(fā)電廠的管道按管內(nèi)介質(zhì)的工作壓力分為六大類，如表所示。直縫管用鋼板卷制而成，材料一般為A3F鋼或16Mn鋼，主要適用于壓力不超過PN16（1568Kpa）,溫度不超過300℃的低壓管道中，如循環(huán)水管、補給水管、鍋爐煙風(fēng)管道、工業(yè)水管、除灰管等。在第一個溫度等級內(nèi)允許最大工作壓力就是管道的公稱壓力。對于同一材料、同一公稱直徑的管道，隨著公稱壓力的升高、壁厚的增大，管道的實際內(nèi)徑與公稱直徑差距也越來越大。 閥門（一）閥門的分類及材料閥門的種類很多，可以按不同的分來表轉(zhuǎn)來劃分。關(guān)斷用閥門在電廠用得最多的是截止閥和閘閥。在大直徑的循環(huán)水管道上、給水泵汽輪機排氣管道及鍋爐的風(fēng)煙管道上常使用蝶閥，它是利用圓盤形的閥瓣繞著閥體內(nèi)一固定軸旋轉(zhuǎn)，從而開啟或關(guān)閉介質(zhì)通路。 管道和閥門的選型管道設(shè)計應(yīng)根據(jù)熱力系統(tǒng)和主廠房布置進行，做到選材正確、布置合理、補償良好、疏水通暢、流阻較小、造價低廉、支吊合理、安裝維護方便、擴建靈 活、整齊美觀，并應(yīng)避免水擊和共振，降低噪聲。設(shè)計的工作水壓力為=，根據(jù)表52，本次管道的材質(zhì)選擇為20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。(2) 管道的正常運行和維護正常運行中，要注意蒸汽參數(shù)的變化，一般要求主蒸汽管道不能超溫、超壓運行，同時應(yīng)避免溫度的頻繁變化。充滿水保護法是利用保護性水溶液充滿停運后的管道內(nèi)，以阻止空氣中氧氣進入管道。必須按照規(guī)程和制造廠家的要求操作閥門。 射水抽氣器布置方式抽氣設(shè)備是汽輪機的主要輔助設(shè)備之一。（2） 抽氣器安裝高度適當(dāng),。由于汽的比容比水大得多,所以混合室壓力升高,抽氣能力下降。管道布置一般不應(yīng)讓介質(zhì)的主流在三通內(nèi)變換方向。（6）當(dāng)每機僅安裝一臺抽氣器時,空氣管道不必過高。抽氣器的補充冷卻水應(yīng)加至水泵進口處,以發(fā)揮其冷卻效果。一般的射水抽氣器系統(tǒng)的安裝分為兩種方式，分別是閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)。在閥門關(guān)閉時，如果密封面處有縫隙，介質(zhì)將從縫隙間高速流出，從而加速密封面的損壞。其濃度達(dá)到200～300mg/L，PH值大于10。如果管道內(nèi)金屬表面因受潮而附著一層水膜或管內(nèi)還殘留一部分沒有排凈的水，則空氣中的氧就會溶解在水中，使金屬表面遭到氧腐蝕，如不采取措施，管道停用時的腐蝕速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運行時的腐蝕速度。765= 閥門的選擇閘閥和截止閥都可作為關(guān)斷用，閘閥的特點是流動阻力小，啟閉扭矩小，介質(zhì)可兩個方向流動，但閥體較高，密封面多，制造要求高。本次管道設(shè)計所用的參數(shù)有：G—介質(zhì)的流量（t/h）， t/h；v—介質(zhì)的比容（m3/kg）， m3/kg；w—介質(zhì)的流速（m/s），；P—管道的設(shè)計壓力（kgf/cm2）, kgf/cm2 ；—鋼材在設(shè)計溫度t下的基本許用應(yīng)力（kgf/cm2）；η—基本許用應(yīng)力修正系數(shù)。快速關(guān)斷閥有球形液壓止回閥、撲板式液壓止回閥、電磁式啟閉閥。閘閥的特點是流動阻力小，啟閉扭矩小，介質(zhì)可兩個方向流動，但閥體較高，密封面多，制造要求高。發(fā)電廠閥門的主要材料有鑄鐵、鋼、鑄鋼、青銅、合金鋼及特種合金鋼，閥，門的材料不同，使用范圍也不一樣。管道的公稱直徑等級范圍在1～4000mm之間，共分54級。因此公稱壓力下，隨著介質(zhì)工作溫度的升高，管道的最大允許工作壓力降低。（二）管道規(guī)范為了實現(xiàn)管道制造和使用上的標(biāo)準(zhǔn)化，國家對管道及其附件制定了兩個技術(shù)規(guī)范—公稱壓力和公稱直徑，作為管道的承壓等級和計算直徑等級。有縫鋼管由分為直縫管和螺旋焊縫管等，無縫鋼管又分為冷軋管和熱軋管。系統(tǒng)小時凝汽熱量也不會增加。這雙抽影響使當(dāng)夏季射水抽氣器工作水溫升高時真空變壞更多。根據(jù)射水箱的設(shè)計要求，N25機組應(yīng)大于4．3 m3～ 5．7 m3，本次設(shè)計所選的機組為N25。當(dāng)采用自來水為水箱直接進行補水時（或上水）且補水口（或進水口）低于溢水口時，在補水口或（進水口）上應(yīng)設(shè)倒流防止器或采取其他措施防止水的回流污染。 射水池的參數(shù)確定射水箱的容量最低限度的要求應(yīng)滿足水泵故障時自動倒泵的要求。C1N12 機組射水箱容量應(yīng)大于3．5～4．7m ，C25,N25 機組應(yīng)大于4．3～ 5．7 m3 ，N50機組應(yīng)大于20～26m 。射水箱連接著射水抽氣器和射水泵，以射水抽氣器典型系統(tǒng)圖為例：射水泵從射水箱中吸水，從射水箱吸出的水經(jīng)管道由射水泵加壓送如射水抽氣器，壓力水進入射水抽氣器水室（該室防止壓力水進入噴嘴前形成漩渦產(chǎn)生壓力損失）后，再進入射水抽氣器中的噴管，在噴嘴中的水的靜壓力轉(zhuǎn)換成速度能，水以高速通過混合室形成高度真空，從而抽吸凝汽器中不凝結(jié)氣體并與之混合一起進入擴散管，降入升壓后再排入射水箱，在射水箱中不凝結(jié)氣體排入大氣。低耗高效型射水抽氣器的設(shè)計就是其結(jié)構(gòu)型式、幾何尺寸及工作水參數(shù)的最佳配置過程。該跫抽氣器兩相流在流經(jīng)整個喉管后的絕對壓力尚低， 故加長喉管可減少余速損失．提高抽氣能力。h/kg氣左右。射水抽氣器用于發(fā)電廠凝汽器已經(jīng)70多年的歷史了，在此期間，射水抽氣器所發(fā)展出的結(jié)構(gòu)型式不下十余種。（2）單級雙吸立式，殼體為中開。(2) 運行平穩(wěn) 優(yōu)化設(shè)計的雙吸葉輪使軸向力減小到最低限度，且有優(yōu)異水力性能的葉型，離心泵泵殼內(nèi)表面及葉輪表面具有抗汽蝕性能。：泵為多個葉輪，第一個葉輪的排出室接著第二個葉輪吸入口，以此類推。液體精度對泵性能影響大，只能用于精度近似于水的液體，流量適用范圍：520000立方米/時，揚程范圍在32800米。型式是中溫中壓、沖動、凝氣式汽輪機。喉管在結(jié)構(gòu)上分為三段：氣體壓入段。TD型射水抽氣器的設(shè)計選型原則：(1) 工作水在吸入室應(yīng)具有最佳流速，且單股水束應(yīng)具有最佳截面，以期水束能實現(xiàn)最佳分散度，分散后水質(zhì)點又具有最佳動量，實現(xiàn)以最少的水量裹脅最多的氣體。而對于高參數(shù)大容量單元制機組，若采用射汽式抽氣器，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動抽氣器，滑參數(shù)啟動時，還需要有其他工作蒸汽來源，則因其過載能力小，需要另設(shè)啟動抽氣器，則管道系統(tǒng)簡單，維護工作量小，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。 ——工作水溫, =20℃。～，～。 工作水壓力～（a）～(a)本次射水抽氣器的選型工作水的壓力，符合上述的規(guī)定即可。(1) 飽和蒸汽溫度與循環(huán)水進口設(shè)計溫度之差的25％(2) ℃運行中，抽氣口蒸汽的實際溫度受到運行特征，不凝結(jié)氣體的