汽轮机排汽及抽真空系统培训教材
11.1概述
排汽装置抽真空系统在机组启动初期将空冷凝汽器、主排汽装置以及附属管道和设备中的空气抽出以达到汽机启动要求；机组在正常运行中除去空冷岛积聚的非凝结气体及排汽装置中的因凝结水除氧而产生的部分不凝结气体。
空冷凝汽器抽真空设备的选择应按最大空气泄漏量和空气容积来选择。
二期每台主机空冷凝汽器抽真空系统中设置三台100%容量的水环式真空泵，在排汽装置和空冷凝汽器安装检修质量良好，漏气正常时，一台水环式真空泵运行即可维持凝汽器所要求的真空度，另外两台作为备用。
在机组启动时，可投入三台运行，这样可以更快地建立起所需要的真空度，从而缩短机组启动时间。
每个排汽装置上还设置一台带有滤网的真空破坏阀，在机组出现紧急事故危及机组安全时，以达到破坏真空的需要。
真空泵选择条件：①启动时40分钟内将空冷岛及排汽装置内真空达到35KPa；②正常运行时一台或两台运行，从空冷岛及排汽装置内抽出不凝结气体，保持真空度。
每台机组设一套排汽装置，分为排汽装置A和排汽装置
B。
本体设有低压旁路三级减温减压装置，与排汽装置作为一体。
凝结水箱放置于低压缸排汽装置下部，其有效容积不小于200m3，并能够满足机组启动和所有运行条件的要求。
排汽装置下部凝结水箱内设有凝结水回热系统，以减少凝结水的过冷度。
凝结水箱水位正常控制在1.4±0.3米，最高不超过2米，最低控制在0.7米。
汽机本体疏水扩容器在机组启动和甩负荷时，能承受全部疏水的压力和容量。
疏水扩容器的形式为内置于排汽装置上，疏水扩容器的数量为2套，每套24m3。
为了防止蒸汽冲击管子和低加壳体，在每个低压缸与排汽装置喉部位置设有水幕保护，用凝水对可能向上至低压缸的返汽进行喷水，降温。
水源取自凝水杂用水母管。
当旁路系统投入或疏水量大造成排汽温度高时，投入水幕喷水，在排汽装置喉部形成一层水膜，用以阻挡向上的热蒸汽，改善低压缸尾部的工作条件，降低排汽温度，防止低压缸过热引起膨胀不均，引发振动。
两套#7低加分别置于排汽装置A、B颈部。
在排汽装置颈内，所有抽汽管道均采用不锈钢膨胀节。
在每个排汽装置上设有真空破坏阀，真空破坏阀上设有滤网及注水门。
在抽真空母管与凝结水回水管上设有联络管，
方便机组快速抽真空。
排汽装置与低压缸采用不锈钢膨胀节的柔性连接，以便吸收汽机排汽缸与排汽装置在任何方向上偏离排汽缸水平中心线与垂直中心线发生的位移。
汽轮机的两个本体疏水扩容器内置于排汽装置，凝结水箱布置在排汽装置底部，收集从空冷凝汽器（ACC）来的凝结水及本体疏水，两个水箱的总贮水量不小于VWO工况下5分钟的凝结水量（总贮水量约为250m3），凝结水箱水位有足够的高度，防止系统频繁补水或排水。
从零到最大的运行工况的整个负荷范围内。
排汽装置的出口凝结水含氧量保证值不超过30 g/l。
排汽管道出口公称直径为DN6020mm，水平管道中心线标高为3.5m，排汽装置底部标高-3m。
采用刚性支撑弹性连接支撑在-4.5m的汽轮机机座底板上，允许排汽装置自由膨胀。
排汽装置颈部的所有抽气管设有不锈钢膨胀节，排汽装置喉部的抽汽管与膨胀节设不锈钢热屏蔽护罩、排汽装置颈
部的给水加热器设不锈钢热屏蔽护罩。
排汽装置主要技术数据如下：
11.2水环式真空泵
水环式真空泵结构
水环式真空泵主要部件是叶轮和壳体，叶轮是由叶片和轮毂构成，叶片有径向平板式，也有向前（向叶轮旋转方向）弯式。
壳体内部形成一个圆柱体空间，叶轮偏心地装在这个空间内，同时在壳体的适当位置上开设吸气口和排气口。
吸气口和排气口开设在叶轮侧面壳体的气体分配器上，形成吸气和排气的轴向通道。
壳体不仅为叶轮提供工作空间，更重要的作用是直接影响泵内工作介质（水）的运动，从而影响泵内能量的转换过程。
水环式真空泵泵工作之前，需要向泵内注入一定量的水，此部分水起着传递能量和密封作用。
当叶轮在电动机驱动下转动时，水在叶片推动下获得圆周速度，由于离心力的作用，水向外运动，即水有离开叶轮轮毂流向壳体内表面的趋势，从而就在贴近壳体内表面处形成一个运动着的水环。
由于叶轮与壳体是偏心的，水环内表面也与叶轮偏心。
由水环内表面、叶片表面、轮毂表面和壳体的两个侧盖表面围成许多互不相通的小腔室。
由于水环与叶轮偏心，因此处于不同位置的小腔室的容积是不相同的。
小腔室随着叶轮的旋转，它的容积是不断变化的。
如果能在小腔室的容积由小变大的过程中，使之与吸入的气体相通，就会不断地吸入气体。
当这个腔室的容积由大变小时，使之封闭，这样已经吸入的气体就会随着空间容积的减小而被压缩。
气体被压缩到一定程度后，使该空间与排气口相通，即可以排出已经被压缩的气体。
水环式真空泵的工
作原理
水环式真空泵的工
作原理可以归纳如下在
泵体中装有适量的水作
为工作液。
当叶轮按图
中顺时针方向旋转时，
水被叶轮抛向四周，由
于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。
水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。
此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。
如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。
综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。
水环式真空泵的特点
1.水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：
结构简单，制造精度要求不高，容易加工。
结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。
故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。
压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。
由于泵腔内没有金属摩擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。
转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完
成。
吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。
水环真空泵的缺点
效率低。
一般在30%左右，较好的可达50%。
真空度低。
这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受到工作液饱和蒸气压力的限制。
用水作为工作液，极限压强只能达到2000--4000Pa。
用油作为工作液，极限压强可达到130Pa。
总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。
由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。
有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。
11.3二期真空泵参数
二期真空泵选用日本鹤见株式会社生产的EV250型单级真空泵（一期为上海纳氏集团产品，为二级真空泵），EV250型单级真空泵在吸入口压力：5.56kPa；吸入口温度：30.4℃，冷却水温度：15℃时抽真空能力为142kg/h（单台泵），3台泵抽真空能力为314kg/h。
真空泵冷却器选用板式换热器，热面积16㎡，板式冷却器水源取自辅机冷却水泵，板式冷却器设计冷却水流量60t/h。
真空泵出口气水分离器采用旋风分离式型式，分离器上设有带液位开关的磁翻板水位计。
用于监视分离器内水位。
在气水分离器至真空泵冷却液管路上设有电机功率为3KW的循环泵，小循环泵转速为2900r/min。
小循环泵在真空泵启动前必须运行，也可正常循环泵保持运行。
主机真空泵参数：
项目单位数据
制造商鹤见株式会
社
电动机额定功率kW 185 转速r/min 590
电机电加热功率W 60×2个
真空泵结构图
真空泵出力曲线
11.4真空系统运行
真空泵组启动前要进行注水，通过自动补水阀或其旁路阀向汽水分离器注水，系统通过工作水管使泵与汽水分离器实现水位平衡。
汽水分离器的水位通过自动补水阀和溢流管维持在正常的范围内，同时正常的水位使真空泵水环运行在最佳工况，保证真空泵出力和效率。
水环真空泵的系统流程如下图
真空泵启动后，当真空泵入口压力开关动作后，联锁开启进气控制阀，开始抽吸真空系统空气。
工作水在离心力的作用下通过冷却器经过小循环泵升压进入汽水分离器闭式循环，在冷却水的冷却下带走泵工作中产生的热量，保持工作水的温度正常。
下图为空冷抽真空系统图：。
