汽輪機真空保證優化方案研究

周淑珍

摘 要：真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其正確選型是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。正常設置3×50%容量水環式真空泵。對雙背壓凝汽器設置單獨的抽空氣管路，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理，布置不能出現U型。真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，保證凝汽真空。

關鍵詞：真空泵；真空度；研究分析

引言

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其選型正確是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，例如：9立方米的蒸汽凝結成水后的體積不足一小杯。如此巨大的體積變化會產生較大的真空度。

凝汽器真空系統功能如下：（1）去除汽機凝汽器內蒸汽空氣混合物并建立真空；（2）凝汽器真空系統保證，在汽機凝汽器建立額定的真空，并從機組啟動開始到完全停運都保持這一真空。在蒸汽密封的凝汽器建立真空，避免蒸汽從汽機密封泄漏到工作廠房。

1 真空泵的選型

真空泵選型需要的參數：（1）吸入口狀態：入口壓力，入口溫度，吸氣量；（2）工作液：冷卻水溫，工作液種類。

（1）對于電廠來說

吸入口狀態：入口壓力=凝汽器設計壓力。

溫度=乏汽溫度-過冷度（多數默認為4.2度）。

氣量=干空氣量+水汽。

其中干空氣量根據HEI查得，水汽量可以根據飽和汽以及入口溫度計算得出。

（2）工作液

電廠提供的工作液為水，其最重要的參數為溫度。根據提供的冷卻水溫，換至常溫狀態（15℃冷卻水溫，20℃的吸氣溫度，干空氣），各廠家均有不同的冷凝系數。對于不同的冷卻水溫，真空泵的抽吸能力均是不同的。冷卻水溫越低，真空泵的抽吸能力越高。

2 真空泵出力對凝汽器背壓的影響分析

凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，凝汽器真空的大小和真空泵沒有直接的關系。真空泵的作用，僅是把不可凝氣體抽出，建立和維持凝汽器的真空。但真空泵能力不足，則會對凝汽器真空產生影響。水環真空泵抽吸能力隨著凝汽器壓力的上升，其抽吸能力是不斷提高的。對于600MW級別的機組來說，真空泵在設計壓力4.9Kpa，20℃的冷卻水溫度下的抽吸能力為60kg/h，而在11.8Kpa，33℃冷卻水溫度下的抽吸能力為110kg/h。

水環真空泵在同樣的壓力下，水溫越低真空泵的抽吸能力越強。因為真空泵為容積式真空泵，容積有限，如果水溫足夠低，冷卻水可以冷卻大量的吸氣口的水蒸汽，從而提高真空泵的抽吸能力。

對于直接空冷機組來說，空冷島設計壓力不受真空泵影響。但空冷島冷卻效果不好時，造成過冷度過小，凝汽器內氣體含有的蒸汽量加大，而真空泵為容積式真空泵，容積有限，需要更大能力的真空泵才能滿足設計壓力的要求。

如過冷度為2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量為8624m3/h；過冷度為4.2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量2878m3/h，兩者差為8624-2878=5746m3/h。過冷度過小時可以采取以下措施維持凝汽器真空：（1）增加真空泵運行的臺數；（2）降低真空泵冷卻水水溫；（3）在真空泵入口抽氣管道上設置冷卻器，降低汽氣混合物的溫度。

此外真空泵的汽蝕對真空泵出力影響極大。如果真空泵入口處液體大量汽化形成氣泡，當氣泡進入高壓區時，又被周圍液體壓碎，而重新形成液體。氣泡凝結時，氣泡所在空間形成真空，周圍的液體質點以極大速度沖向氣泡中心。由于液體的相互沖擊。造成很高的瞬間局部沖擊壓力，損壞設備，使設備效率下降。如果吸氣壓力小于工作液的飽和分壓加5.3mmHg，即凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7℃，真空泵就將產生汽蝕。當然ITD越小需要的冷凝器越大，一般為14℃，按照國外經驗為11.5℃。

汽蝕解決方案：（1）水環泵加大氣噴射器；（2）內部循環水管線增加冷凍機：提高泵效率、減少冷卻水供應量、提高泵的最終真空度。

3 對真空系統改造的一些措施分析

降低真空泵的冷卻水溫不能提高凝汽器的真空，因為凝汽器的真空多少只受冷卻水溫度和水量的影響。單純降低真空泵的水溫，只是增加真空泵的抽吸能力，不能影響凝汽器的真空。

最有效的提高凝汽器真空的方式是增加凝汽器的冷卻水流量，但這種條件下，對真空泵的出力是一種考驗。因為相同的水溫條件下，背壓降低到一定的程度，真空泵的抽吸能力降低的非?？?。

增加大氣噴射器可以提高真空泵的效率，但只有當凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7度時，采用真空泵前加裝噴射器才有作用。

4 抽真空系統設計

抽真空系統性能變差直接導致空氣在凝汽器側聚集，影響凝汽器換熱，進而影響凝汽器真空。抽真空系統性能變差的主要因素有：真空泵能力下降，抽空氣系統管路流動不暢。

抽空氣管路設計：（1）自凝汽器抽空氣接口至真空泵入口管路布置不應出現U型布置。（2）雙背壓凝汽器應采用高低壓凝汽器設置單獨抽空氣管路，設置公共備用真空泵。設置3×50%容量水環式真空泵。（3）凝汽器抽真空接口應設置在凝汽器冷端空氣聚集處。（4）真空系統閥門采用焊接真空閥。

真空泵冷卻水系統：采用輔機冷卻水，水溫較低。溫差大有利于真空泵的運行。

5 結束語

設置3×50%容量水環式真空泵。對于雙背壓凝汽器，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理、布置不出現U型。

真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，從而保證凝汽真空。

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，真空泵正確的選型是保證凝汽器真空的基礎，真空系統的合理設計是實現凝汽器所需真空的關鍵。

參考文獻

[1]沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，1992.

[2]王加旋，姚文達.電廠熱力設備及其運行[M].北京：中國電力出版社，1997.endprint

摘 要：真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其正確選型是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。正常設置3×50%容量水環式真空泵。對雙背壓凝汽器設置單獨的抽空氣管路，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理，布置不能出現U型。真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，保證凝汽真空。

關鍵詞：真空泵；真空度；研究分析

引言

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其選型正確是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，例如：9立方米的蒸汽凝結成水后的體積不足一小杯。如此巨大的體積變化會產生較大的真空度。

凝汽器真空系統功能如下：（1）去除汽機凝汽器內蒸汽空氣混合物并建立真空；（2）凝汽器真空系統保證，在汽機凝汽器建立額定的真空，并從機組啟動開始到完全停運都保持這一真空。在蒸汽密封的凝汽器建立真空，避免蒸汽從汽機密封泄漏到工作廠房。

1 真空泵的選型

真空泵選型需要的參數：（1）吸入口狀態：入口壓力，入口溫度，吸氣量；（2）工作液：冷卻水溫，工作液種類。

（1）對于電廠來說

吸入口狀態：入口壓力=凝汽器設計壓力。

溫度=乏汽溫度-過冷度（多數默認為4.2度）。

氣量=干空氣量+水汽。

其中干空氣量根據HEI查得，水汽量可以根據飽和汽以及入口溫度計算得出。

（2）工作液

電廠提供的工作液為水，其最重要的參數為溫度。根據提供的冷卻水溫，換至常溫狀態（15℃冷卻水溫，20℃的吸氣溫度，干空氣），各廠家均有不同的冷凝系數。對于不同的冷卻水溫，真空泵的抽吸能力均是不同的。冷卻水溫越低，真空泵的抽吸能力越高。

2 真空泵出力對凝汽器背壓的影響分析

凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，凝汽器真空的大小和真空泵沒有直接的關系。真空泵的作用，僅是把不可凝氣體抽出，建立和維持凝汽器的真空。但真空泵能力不足，則會對凝汽器真空產生影響。水環真空泵抽吸能力隨著凝汽器壓力的上升，其抽吸能力是不斷提高的。對于600MW級別的機組來說，真空泵在設計壓力4.9Kpa，20℃的冷卻水溫度下的抽吸能力為60kg/h，而在11.8Kpa，33℃冷卻水溫度下的抽吸能力為110kg/h。

水環真空泵在同樣的壓力下，水溫越低真空泵的抽吸能力越強。因為真空泵為容積式真空泵，容積有限，如果水溫足夠低，冷卻水可以冷卻大量的吸氣口的水蒸汽，從而提高真空泵的抽吸能力。

對于直接空冷機組來說，空冷島設計壓力不受真空泵影響。但空冷島冷卻效果不好時，造成過冷度過小，凝汽器內氣體含有的蒸汽量加大，而真空泵為容積式真空泵，容積有限，需要更大能力的真空泵才能滿足設計壓力的要求。

如過冷度為2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量為8624m3/h；過冷度為4.2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量2878m3/h，兩者差為8624-2878=5746m3/h。過冷度過小時可以采取以下措施維持凝汽器真空：（1）增加真空泵運行的臺數；（2）降低真空泵冷卻水水溫；（3）在真空泵入口抽氣管道上設置冷卻器，降低汽氣混合物的溫度。

此外真空泵的汽蝕對真空泵出力影響極大。如果真空泵入口處液體大量汽化形成氣泡，當氣泡進入高壓區時，又被周圍液體壓碎，而重新形成液體。氣泡凝結時，氣泡所在空間形成真空，周圍的液體質點以極大速度沖向氣泡中心。由于液體的相互沖擊。造成很高的瞬間局部沖擊壓力，損壞設備，使設備效率下降。如果吸氣壓力小于工作液的飽和分壓加5.3mmHg，即凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7℃，真空泵就將產生汽蝕。當然ITD越小需要的冷凝器越大，一般為14℃，按照國外經驗為11.5℃。

汽蝕解決方案：（1）水環泵加大氣噴射器；（2）內部循環水管線增加冷凍機：提高泵效率、減少冷卻水供應量、提高泵的最終真空度。

3 對真空系統改造的一些措施分析

降低真空泵的冷卻水溫不能提高凝汽器的真空，因為凝汽器的真空多少只受冷卻水溫度和水量的影響。單純降低真空泵的水溫，只是增加真空泵的抽吸能力，不能影響凝汽器的真空。

最有效的提高凝汽器真空的方式是增加凝汽器的冷卻水流量，但這種條件下，對真空泵的出力是一種考驗。因為相同的水溫條件下，背壓降低到一定的程度，真空泵的抽吸能力降低的非?？?。

增加大氣噴射器可以提高真空泵的效率，但只有當凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7度時，采用真空泵前加裝噴射器才有作用。

4 抽真空系統設計

抽真空系統性能變差直接導致空氣在凝汽器側聚集，影響凝汽器換熱，進而影響凝汽器真空。抽真空系統性能變差的主要因素有：真空泵能力下降，抽空氣系統管路流動不暢。

抽空氣管路設計：（1）自凝汽器抽空氣接口至真空泵入口管路布置不應出現U型布置。（2）雙背壓凝汽器應采用高低壓凝汽器設置單獨抽空氣管路，設置公共備用真空泵。設置3×50%容量水環式真空泵。（3）凝汽器抽真空接口應設置在凝汽器冷端空氣聚集處。（4）真空系統閥門采用焊接真空閥。

真空泵冷卻水系統：采用輔機冷卻水，水溫較低。溫差大有利于真空泵的運行。

5 結束語

設置3×50%容量水環式真空泵。對于雙背壓凝汽器，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理、布置不出現U型。

真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，從而保證凝汽真空。

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，真空泵正確的選型是保證凝汽器真空的基礎，真空系統的合理設計是實現凝汽器所需真空的關鍵。

參考文獻

[1]沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，1992.

[2]王加旋，姚文達.電廠熱力設備及其運行[M].北京：中國電力出版社，1997.endprint

摘 要：真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其正確選型是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。正常設置3×50%容量水環式真空泵。對雙背壓凝汽器設置單獨的抽空氣管路，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理，布置不能出現U型。真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，保證凝汽真空。

關鍵詞：真空泵；真空度；研究分析

引言

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，其選型正確是保證凝汽器真空的基礎，合理設計是保證汽輪機凝汽真空的關鍵。凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，例如：9立方米的蒸汽凝結成水后的體積不足一小杯。如此巨大的體積變化會產生較大的真空度。

凝汽器真空系統功能如下：（1）去除汽機凝汽器內蒸汽空氣混合物并建立真空；（2）凝汽器真空系統保證，在汽機凝汽器建立額定的真空，并從機組啟動開始到完全停運都保持這一真空。在蒸汽密封的凝汽器建立真空，避免蒸汽從汽機密封泄漏到工作廠房。

1 真空泵的選型

真空泵選型需要的參數：（1）吸入口狀態：入口壓力，入口溫度，吸氣量；（2）工作液：冷卻水溫，工作液種類。

（1）對于電廠來說

吸入口狀態：入口壓力=凝汽器設計壓力。

溫度=乏汽溫度-過冷度（多數默認為4.2度）。

氣量=干空氣量+水汽。

其中干空氣量根據HEI查得，水汽量可以根據飽和汽以及入口溫度計算得出。

（2）工作液

電廠提供的工作液為水，其最重要的參數為溫度。根據提供的冷卻水溫，換至常溫狀態（15℃冷卻水溫，20℃的吸氣溫度，干空氣），各廠家均有不同的冷凝系數。對于不同的冷卻水溫，真空泵的抽吸能力均是不同的。冷卻水溫越低，真空泵的抽吸能力越高。

2 真空泵出力對凝汽器背壓的影響分析

凝汽器的真空是因為汽輪機的大量蒸汽被凝汽器冷卻形成，凝汽器真空的大小和真空泵沒有直接的關系。真空泵的作用，僅是把不可凝氣體抽出，建立和維持凝汽器的真空。但真空泵能力不足，則會對凝汽器真空產生影響。水環真空泵抽吸能力隨著凝汽器壓力的上升，其抽吸能力是不斷提高的。對于600MW級別的機組來說，真空泵在設計壓力4.9Kpa，20℃的冷卻水溫度下的抽吸能力為60kg/h，而在11.8Kpa，33℃冷卻水溫度下的抽吸能力為110kg/h。

水環真空泵在同樣的壓力下，水溫越低真空泵的抽吸能力越強。因為真空泵為容積式真空泵，容積有限，如果水溫足夠低，冷卻水可以冷卻大量的吸氣口的水蒸汽，從而提高真空泵的抽吸能力。

對于直接空冷機組來說，空冷島設計壓力不受真空泵影響。但空冷島冷卻效果不好時，造成過冷度過小，凝汽器內氣體含有的蒸汽量加大，而真空泵為容積式真空泵，容積有限，需要更大能力的真空泵才能滿足設計壓力的要求。

如過冷度為2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量為8624m3/h；過冷度為4.2℃，背壓8.0Kpa下需要抽出的氣量2878m3/h，兩者差為8624-2878=5746m3/h。過冷度過小時可以采取以下措施維持凝汽器真空：（1）增加真空泵運行的臺數；（2）降低真空泵冷卻水水溫；（3）在真空泵入口抽氣管道上設置冷卻器，降低汽氣混合物的溫度。

此外真空泵的汽蝕對真空泵出力影響極大。如果真空泵入口處液體大量汽化形成氣泡，當氣泡進入高壓區時，又被周圍液體壓碎，而重新形成液體。氣泡凝結時，氣泡所在空間形成真空，周圍的液體質點以極大速度沖向氣泡中心。由于液體的相互沖擊。造成很高的瞬間局部沖擊壓力，損壞設備，使設備效率下降。如果吸氣壓力小于工作液的飽和分壓加5.3mmHg，即凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7℃，真空泵就將產生汽蝕。當然ITD越小需要的冷凝器越大，一般為14℃，按照國外經驗為11.5℃。

汽蝕解決方案：（1）水環泵加大氣噴射器；（2）內部循環水管線增加冷凍機：提高泵效率、減少冷卻水供應量、提高泵的最終真空度。

3 對真空系統改造的一些措施分析

降低真空泵的冷卻水溫不能提高凝汽器的真空，因為凝汽器的真空多少只受冷卻水溫度和水量的影響。單純降低真空泵的水溫，只是增加真空泵的抽吸能力，不能影響凝汽器的真空。

最有效的提高凝汽器真空的方式是增加凝汽器的冷卻水流量，但這種條件下，對真空泵的出力是一種考驗。因為相同的水溫條件下，背壓降低到一定的程度，真空泵的抽吸能力降低的非?？?。

增加大氣噴射器可以提高真空泵的效率，但只有當凝汽器排汽溫度和凝汽器冷卻水入口水溫之間的溫差ITD小于7度時，采用真空泵前加裝噴射器才有作用。

4 抽真空系統設計

抽真空系統性能變差直接導致空氣在凝汽器側聚集，影響凝汽器換熱，進而影響凝汽器真空。抽真空系統性能變差的主要因素有：真空泵能力下降，抽空氣系統管路流動不暢。

抽空氣管路設計：（1）自凝汽器抽空氣接口至真空泵入口管路布置不應出現U型布置。（2）雙背壓凝汽器應采用高低壓凝汽器設置單獨抽空氣管路，設置公共備用真空泵。設置3×50%容量水環式真空泵。（3）凝汽器抽真空接口應設置在凝汽器冷端空氣聚集處。（4）真空系統閥門采用焊接真空閥。

真空泵冷卻水系統：采用輔機冷卻水，水溫較低。溫差大有利于真空泵的運行。

5 結束語

設置3×50%容量水環式真空泵。對于雙背壓凝汽器，每臺凝汽器設置單獨的真空泵，設置1臺公共備用真空泵。抽真空管道管徑選擇合理、布置不出現U型。

真空泵冷卻水由輔機冷卻水系統供水，冷卻水溫度低，有利于真空泵滿出力運行，從而保證凝汽真空。

真空系統由真空泵及真空管路組成，真空泵是凝汽器啟動建立真空和維持凝汽器真空的主要設備，真空泵正確的選型是保證凝汽器真空的基礎，真空系統的合理設計是實現凝汽器所需真空的關鍵。

參考文獻

[1]沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，1992.

[2]王加旋，姚文達.電廠熱力設備及其運行[M].北京：中國電力出版社，1997.endprint