发电厂汽轮机真空抽气系统结构及其原理

火力发电厂汽轮机真空系统问题探讨发布时间：2021-04-19T15:04:39.520Z 来源：《当代电力文化》2020年33期作者：张顶[导读] 随着我国经济的腾飞，我国电力事业也取得了非常大的发展和进步，张顶大唐国际唐山热电有限责任公司，河北唐山 063000摘要：随着我国经济的腾飞，我国电力事业也取得了非常大的发展和进步，热电厂的发展异常迅猛。

凝汽式汽轮机的真空值是衡量机组安全、经济运行的重要指标，而凝汽器是形成汽轮机真空的主要辅机设备，其主要作用是降低汽轮机的排汽压力，即形成高度真空，以增大蒸汽在汽轮机内的理想焓降，保持凝汽器的较高真空，对促进汽轮机组的安全、经济、稳定运行具有重要意义。

关键词：汽轮机；真空系统；常见问题1火力发电厂汽轮机真空系统的重要性汽轮机真空系统不严密会导致真空降低，这一问题是电厂中常见的问题，会影响发电机组的安全性和经济性，汽轮机的真空降低会导致汽轮机末级焓降减少，轴向推力增大，汽轮机振动升高。

同时，汽轮机真空偏低会使机组的耗煤量增加，从而增加经济成本。

2汽轮机的真空系统性能下降可能造成的危害汽轮发电机组真空系统中组成的部分较多，其中最关键部分之一便是凝汽器，凝汽器运行过程中各项指标是保证汽轮机组能否安全运行、稳定运行的保障，同时还关系着火力发电的效率和成本。

一旦汽轮机的真空性能下降，就会导致汽轮机的可用热焓降减少，这样一来，同样的发电量就需要消耗更多的热能，发电的成本就会上升，大大降低发电机组的循环热效率。

如果汽轮机组的真空性能下降1%，那么机组的热耗就会上升0.6%-1%。

由于漏出蒸汽的影响，排汽缸以及轴承等受热会出现膨胀现象，导致整个汽轮机组结构发生偏差，造成机组振动。

除此之外，排汽温度一旦过高，钛管胀口松弛，导致凝汽器密封性降低，排汽容积流量降低，导致涡流以及漩流。

真空逐渐下降，严重时会对末等级叶片造成损坏。

因此需加强对真空系统运行监督，保证凝汽器在最有利的真空状态，是机组经济运行中节能降耗的重要内容。

由《汽轮机原理》知道，汽轮机设备在启动和正常运行过程中，都需要将设备（特别是凝汽器）和汽水管路中的不凝结气体及时抽出，以维持凝汽器的真空，改善传热效果，提高汽轮机设备的热经济性。

因此，由抽气器，动力泵或冷却器，汽水管道，阀门等组成的抽气设备就成了凝汽设备中必不可少的一个重要组成部分。

抽气器的型式很多，按其工作原理可分为容积式（或称机械式）和射流式两大类。

容积式抽气器是利用运动部件在泵壳内的连续回转或往复运动，使泵壳内工作室的容积变化而产生抽气作用，用于电站凝汽设备的有滑阀式真空泵，机械增压泵和液环泵。

这些机械式抽气器，有点结构比较复杂，有的建立真空所需时间太长，有的工作不够可靠，因此，国内目前主要采用的是射流式抽气器。

射流式抽气器按其工作介质又可分为射汽抽气器和射水抽气器两种。

它们均是利用具有一定压力的流体，在喷嘴中膨胀加速，以很高速度将吸入室内的低压气流吸走。

射流式抽气器没有运动部件，制造成本低，运行稳定可靠，占地面积小，能在较短时间内（通常5-6min）建立起所需要的真空，且可回收凝结水。

2 工作过程的具体描述与分析射汽抽气器主要由工作喷嘴、混合室及扩压管三部分组成，其基本结构如图1所示。

在结构上，工作喷嘴采用了缩放喷嘴的结构形式，这种结构可以在其出口获得超音速汽流。

在混合室与扩压管之间还设有一段等截面的喉管，其作用是使工作蒸汽和被抽吸气体充分混合，以减少突然压缩损失和余速动能的损失。

为突出射汽抽气器工作过程中的主要特点，将抽气器内流动的工质当作理想气体处理，并假设工质在抽气器内的流动是一维稳态绝热流动。

射汽抽气器内工质的压力、速度变化曲线如图1所示。

在上述假设的前提下，射汽抽气器的整个工作过程可分为三个阶段，具体描述如下：⑴ p点截面→2点截面为工作蒸汽在工作喷嘴内的膨胀增速阶段。

较高压力的工作蒸汽在工作喷嘴入口处（p点）以低于声速的汽流速度进入射汽抽气器的工作喷嘴。

在工作喷嘴的渐缩段流动时，其压力不断减少，速度不断增加。

汽轮机结构及运⾏控制原理⼀认识汽机专业1、汽机专业的任务：⽤锅炉送来的蒸汽，维持汽轮机转速（未并⽹）或负荷（并⽹），将做完⼯的乏汽凝结成⽔，利⽤抽汽加热后再送回锅炉。

2、汽机专业的系统（1）汽轮机本体：将蒸汽的热能转换成机械能，维持⾼速旋转。

（2）辅助系统：汽轮机旋转所必须的⽀持系统；为了提⾼热效率⽽设置的回热系统(把⽔加热后再送回锅炉)；辅机、发电机冷却系统。

⼆汽机主系统汽机热⼒系统简图三汽轮机本体1、汽轮机本体：转⼦——叶轮、叶⽚静⽌部分：隔板、喷嘴、汽缸、其他：汽封、轴⽡为达到应有的功率，有若⼲级2、汽轮机本体的间隙问题汽轮机本体径向间隙⽰意图蒸汽的流动对转⼦产⽣推⼒轴汽轮机本体轴向间隙问题1⽰意图（轴向位移⼜叫窜轴）汽缸受热膨胀⽅向汽缸、转⼦的膨胀⽅向不⼀样，膨胀的程度不⼀样，从⽽使轴向间隙较冷态下发⽣变化，即胀差。

汽轮机本体轴向间隙问题2⽰意图（差胀）⼩结：◆动静间隙太⼤,蒸汽不做功漏掉,不经济,汽轮机将热能转化为机械能的效率降低,也即每发⼀度电所耗的热能（热耗），所需的蒸汽（汽耗）增加。

◆动静间隙太⼩,容易发⽣动静摩擦，产⽣机组振动，严重时造成汽轮机汽封、⼤轴、叶⽚损坏事故。

◆既要经济性⼜要安全性，间隙控制在⼀定范围内（⼏⼗微⽶）◆——汽轮机是精密设备，必须防⽌动静接触（防碰磨），发⽣碰磨时，反应碰磨的保护（振动、轴向位移、差胀）动作，跳机 3、汽轮机汽封：轴端汽封⽰意图◆汽封：尽量减少漏汽，提⾼热效率◆轴封：防⽌缸内蒸汽外泄，防⽌外部空⽓进⼊缸内。

◆轴封供汽不能中断4、轴⽡：通⼊润滑油，在⼀定转速下轴⽡和轴颈之间形成稳定油膜，实现油摩擦。

汽轮机运⾏中任何情况下都不能断油。

四汽轮机的控制、安保系统：控制汽轮机的负荷（转速），发⽣事故时停机。

（1）⾼主、中主门的控制⽰意图轴封供汽汽轮机轴（2）⾼、中压调门控制⽰意图（3） AST 控制油DEH机头⼿动停机（危急保安器）（4） OPC 油五关于汽轮机本体的保护 1、超速保护:103%超速:因电⽹原因机组甩负荷，汽轮机转速超3090r/min ，关闭⾼、中调门，待转速降到3000r/min 以下时，重新打开各调门，如转速⼜超3090r/min ，会再AST 油)动作。

汽轮机真空泵的作用汽轮机真空泵是一种用于产生真空的设备，它在汽轮机系统中起到很重要的作用。

本文将详细介绍汽轮机真空泵的功能和工作原理。

一、汽轮机真空泵的作用汽轮机真空泵主要用于消除汽轮机排气系统中的非凝结性气体，以确保系统的正常运行。

在汽轮机运行过程中，排气系统会产生大量的气体，包括空气、水蒸汽和其他不凝结的气体。

如果这些气体不能及时排出，将会对汽轮机系统产生负面影响，如影响汽轮机的工作效率、增加系统的能耗、加剧设备的磨损等。

因此，汽轮机真空泵的作用就是将这些气体从排气系统中抽出，保持系统的正常运行。

二、汽轮机真空泵的工作原理汽轮机真空泵的工作原理是基于气体的压力差。

当汽轮机排气系统中存在非凝结性气体时，真空泵通过旋转叶片或其他形式的动力装置，产生高速旋转的气流。

这样一来，气流将从排气系统中抽出气体，并将其排放到外部环境中。

同时，真空泵还会不断地抽入新的气体，以保持系统的真空度。

三、汽轮机真空泵的种类根据不同的工作原理和结构特点，汽轮机真空泵可以分为多种类型。

其中，常见的有离心式真空泵、根式真空泵、涡旋真空泵等。

1. 离心式真空泵：离心式真空泵利用离心力将气体抽出，适用于处理大量气体和高真空度的场合。

它具有结构简单、运行稳定、抽取速度快等特点。

2. 根式真空泵：根式真空泵通过叶轮的旋转来抽取气体，适用于处理高真空度和高压力区域的气体。

它具有抽取速度快、运行平稳、噪音低等特点。

3. 涡旋真空泵：涡旋真空泵利用涡旋的动能将气体抽出，适用于处理大量气体和高真空度的场合。

它具有结构紧凑、运行平稳、抽取速度快等特点。

四、汽轮机真空泵的应用领域汽轮机真空泵广泛应用于各个领域，包括发电厂、化工厂、制药厂、石油化工、船舶等。

在这些领域中，汽轮机真空泵常用于排气系统的真空抽取，以确保设备的正常运行。

在发电厂中，汽轮机真空泵常用于汽轮机排气系统的抽取和真空度的维持，以提高汽轮机的效率和稳定性。

在化工厂和制药厂中，汽轮机真空泵常用于生产过程中的真空抽取和废气处理，以保证生产环境的洁净和产品质量的稳定。

汽轮机工作原理和结构一、汽轮机工作原理汽轮机是将蒸汽的热能转换成机械能的蜗轮式机械。

在汽轮机中,蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加,热能转变为动能。

如图1所示.高速汽流流经动叶片3时,由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮2旋转做功，将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。

图1 冲动式汽轮机工作原理图1—轴；2—叶轮;3—动叶片；4-喷嘴二、汽轮机结构汽轮机主要由转动部分（转子）和固定部分（静体或静子）组成。

转动部分包括叶栅、叶轮或转子、主轴和联轴器及紧固件等旋转部件。

固定部件包括气缸、蒸汽室、喷嘴室、隔板、隔板套(或静叶持环）、汽封、轴承、轴承座、机座、滑销系统以及有关紧固零件等。

套装转子的结构如图2所示。

套装转子的叶轮、轴封套、联轴器等部件和主轴是分别制造的，然后将它们热套(过盈配合)在主轴上,并用键传递力矩。

图2 套装转子结构1—油封环2—油封套3—轴4—动叶槽5—叶轮6-平衡槽汽轮机主要用途是在热力发电厂中做带动发电机的原动机。

为了保证汽轮机正常工作，需配置必要的附属设备，如管道、阀门、凝汽器等，汽轮机及其附属设备的组合称为汽轮机设备。

图3为汽轮机设备组成图.来自蒸汽发生器的高温高压蒸汽经主汽阀、调节阀进入汽轮机。

由于汽轮机排汽口的压力大大低于进汽压力，蒸汽在这个压差作用下向排汽口流动,其压力和温度逐渐降低，部分热能转换为汽轮机转子旋转的机械能。

做完功的蒸汽称为乏汽，从排汽口排入凝汽器，在较低的温度下凝结成水，此凝结水由凝结水泵抽出送经蒸汽发生器构成封闭的热力循环。

为了吸收乏汽在凝汽器放出的凝结热，并保护较低的凝结温度,必须用循环水泵不断地向凝汽器供应冷却水。

由于汽轮机的尾部和凝汽器不能绝对密封,其内部压力又低于外界大气压,因而会有空气漏入，最终进入凝汽器的壳侧.若任空气在凝汽器内积累,凝汽器内压力必然会升高,导致乏汽压力升高,减少蒸汽对汽轮机做的有用功，同时积累的空气还会带来乏汽凝结放热的恶化，这两者都会导致热循环效率的下降，因而必须将凝汽器壳侧的空气抽出。

汽轮机设备构造原理知识1、汽轮机本体，汽轮机包括汽轮机本体，调节、保安系统及辅助设备三大部分。

蒸汽轮机本体包括：(1)静体（固定部位）——汽缸、喷嘴、隔板、汽封等。

(2)转子（转动部分）——轴、叶轮、叶片等。

(3)轴承（支承部分）——径向和止推。

2、汽缸(1)汽缸的组成：汽缸是汽轮机的外壳，汽轮机本体的主要零部件几乎包含在汽缸内。

汽缸内部装有喷嘴室、喷嘴、隔板、隔板套和汽封等零部件。

汽缸外部装有调节汽阀及进汽、排汽和回热抽汽管道等。

(2)汽缸作用：汽缸是汽轮机的外壳。

其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内完成其能量转换过程。

3、汽缸内部构件(1)喷嘴、隔板。

喷嘴和隔板的作用和特点：喷嘴是组成汽轮机的主要部件之一。

它的作用是把蒸汽的热能转变为高速汽流的动能，使高速汽流以一定的方向从喷嘴喷出，进入动叶栅，推动叶轮旋转做功。

隔板由外缘，喷嘴和板体三部分组成，为便于安装，隔板一般都做成对分的，上半隔板装在汽缸上盖内，下半隔板装在下汽缸内。

第一级喷嘴直接安装在汽缸高压端专门的喷嘴室上。

第二级及以后各级喷嘴安装在各级隔板上，隔板用来安装喷嘴，并将各级叶轮分隔开。

冲动式汽轮机每一级由一个隔板和一个叶轮组成。

冲动式汽轮机的隔板可分为焊接隔板和铸造隔板。

反动式汽轮机不采用隔板式结构，各级喷嘴片（也叫静叶栅）直接安装在汽缸上。

(2)汽封1)汽轮机汽缸两端轴孔处与转轴间有一定间隙，这样在工作时，汽缸内进汽端将发生高压蒸汽大量外漏，进入前轴承箱污染润滑油。

此外凝汽式汽轮机的排汽压力在0.05公斤/厘米2（绝对）左右，即排汽端处于高真空状态，这样大气中的空气将沿边后轴孔大量漏入排汽管和凝汽器，就会破坏汽轮机的真空。

因此为了减少高压端的向外漏汽和排汽端往里漏空气，要求在汽缸两端轴孔处配备气封。

2)汽封的作用。

汽轮机通汽部分的动静部分之间，为了防止碰擦，必须留有一定的间隙。

而间隙的存在必将导致漏汽，使汽轮机的经济性下降。

火电厂汽机各系统简要介绍一、汽轮机分类汽轮机种类很多，并有不同的分类方法。

按用途分：有电站、工业、船用汽轮机。

按结构分：有单级汽轮机和多级汽轮机，各级装在一个汽缸内的单缸汽轮机，和各级分装在几个汽缸内的多缸汽轮机；各级装在一根轴上的单轴汽轮机，和各级装在两根平行轴上的双轴汽轮机等。

按工作原理分：有蒸汽主要在各级喷嘴(或静叶)中膨胀的冲动式汽轮机；蒸汽在静叶和动叶中都膨胀的反动式汽轮机；以及以及由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的混合式汽轮机。

按热力特性分：有凝汽式、供热式、背压式、抽汽式、中间再热式和饱和蒸汽汽轮机等类型。

凝汽式汽轮机排出的蒸汽流入凝汽器，排汽压力低于大气压力，因此具有良好的热力性能，是最为常用的一种汽轮机；供热式汽轮机既提供动力驱动发电机或其他机械，又提供生产或生活用热，具有较高的热能利用率；背压式汽轮机的排汽压力大于大气压力的汽轮机；抽汽式汽轮机是能从中间级抽出蒸汽供热的汽轮机；中间再热式汽轮机是新蒸汽经汽轮机前几级作功后，全部引至加热装置再次加热到某一温度，然后再回到汽轮机继续作功；饱和蒸汽轮机是以饱和状态的蒸汽作为新蒸汽的汽轮机。

二、凝结水系统凝结水系统的主要功能是为除氧器及给水系统提供凝结水，并完成凝结水的低压段回热，同时为低压缸排汽、三级减温减压器、辅汽、低旁等提供减温水以及为给水泵提供密封水。

为了保证系统安全可靠运行、提高循环热效率和保证水质，在输送过程中，对凝结水系统进行流量控制及除盐、加热、加药等一系列处理。

三、真空系统对于凝汽式汽轮机组，需要在汽轮机的汽缸内和凝汽器中建立一定的真空，正常运行时也需要不断地将由不同途径漏入的不凝结气体从汽轮机及凝汽器内抽出。

凝汽器抽真空系统的作用就是用来建立和维持汽轮机机组的低背压和凝汽器的真空；正常运行时不断地抽出由不同途径漏入汽轮机及凝汽器的不凝结气体。

低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的负压或真空。

汽轮机构造及基本工作原理1.公司三大主要设备简介：我公司汽轮机设备为上海汽轮机有限公司生产CZK330-16.7/0.4/538/538型亚临界参数、单轴、一次中间再热、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机，产品编号：C153。

汽轮机排汽冷却方式为机力通风直接空冷。

与上海锅炉厂有限公司生产的SG-1170/17.5-M722型亚临界参数、一次中间再热、燃煤自然循环汽包炉及上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-330-2型的水氢氢冷却、机端自并励发电机配套，锅炉与汽轮机热力系统采用单元制布置。

本汽轮机可供热网抽汽，压力可在0.25MPa(a)～0.7MPa(a)间调整。

2.汽轮机组主要参数额定出力：330MW 主蒸汽压力：16.7Mpa主蒸汽温度：538℃额定背压：14.5 KPa额定转速：3000r/min 级数：36级旋转方向：从机头向发电机方向看为顺时针旋转汽轮机总重（不包括罩壳）：约685t汽轮机全长（不包括罩壳）：17500mm高中压外缸（上、下部）：71.5 t 高压内缸：13.830t高压静叶持环（上、下部）：6.750t中压#1静叶持环（上、下部）：3.700t 中压#2静叶持环（上、下部）：5.784t 中压#3静叶持环（上、下部）：6.022t 喷嘴组：0.984t 高压排汽侧平衡活塞汽封体：2.060t低压外缸（调阀端）：31.664t低压外缸（电机端）：31.694t低压内缸（上、下部）：44.5t 低压进、排汽导流环：1.486t、3.200t 高中压转子：26.891 t 低压转子：37.629 t前轴承座：4.875t 前轴承座台板：2.826t低压第五级隔板（左、右旋）：1.070 t/1.070t低压第六级隔板（左、右旋）：1.750t/1.750t主汽门（左、右侧）：9.750t、9.750t再热主汽门（左侧、右侧）：5.800t、5.800t3.汽轮机本体结构3.1高中压外缸本机组为双缸双排汽结构，高中压缸采用合缸结构，反向布置，缸体部分为双层缸。

发电厂汽轮机真空抽气系统结构及其原理第一章汽轮机真空抽气系统结构及其原理一、汽轮机真空抽气系统的工作原理1、主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。

如蒸汽在绝对压力4Kpa 时蒸汽的体积比水的体积达3 万多倍。

当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。

2、真空的形成和维持必须具备三个条件:1) 凝汽器钛管必须通过一定的冷却水量。

2) 凝结水泵必须不断地把凝结水抽走，避免水位升高，影响蒸汽的凝结。

3) 抽气器必须把漏入的空气和排气中的其它气体抽走。

对于凝汽式汽轮机组，需要在汽轮机的汽缸内和凝汽器中建立一定的真空，正常运行时也需要不断地将由不同途径漏入的不凝结气体从汽轮机及凝汽器内抽出。

真空系统就是用来建立和维持汽轮机组的低背压和凝汽器的真空。

低压部分的轴封和低压加热器也依靠真空抽气系统的正常工作才能建立相应的负压或真空。

二、汽轮机真空抽气系统的常规设计对于600MW汽轮机组，目前真空抽气系统采用的抽气设备多数是水环式真空泵和射气式抽气器结合。

真空抽气系统主要包括汽轮机的密封装置、真空泵以及相应的阀门、管路等设备和部件。

三、岱海电厂的设备配置及选型我公司真空抽气系统采用了凝汽器蒸汽凝结区真空抽气系统和水室真空抽气系统两部分组成。

凝汽器蒸汽凝结区真空抽气系统，主要包括水环式真空泵和驱动电机，气水分离器，工作水冷却和连接管道及所有控制部件等。

其中水环式真空泵是关键设备，抽真空系统共配置3 台水环式机械真空泵，用于抽吸凝汽器内的空气及不可冷凝气体。

电动机与真空泵采用直联方式，正常运行时，2 台运行1 台备用。

机组启动时，可3 台泵同时投入运行，以快速建立凝汽器真空，加快机组启动过程。

设置凝汽器水室真空系统的目的是:在机组启动时，用来抽出凝汽器水室内的空气，使水室建立负压，以帮助循环水系统正常地工作;在机组正常运行期间，抽出循环水因温度升高而游离出来的空气，维持水室一定程度的负压，使水室内充满循环水。

汽轮机真空系统抽气装置的选择在汽轮机的运行中，真空系统起着至关重要的作用，而抽气装置则是维持真空系统正常运行的关键设备之一。

正确选择合适的抽气装置对于提高汽轮机的效率、保证机组的安全稳定运行具有重要意义。

首先，我们需要了解汽轮机真空系统的工作原理。

简单来说，汽轮机在运行时，蒸汽在汽缸内膨胀做功，排汽压力越低，蒸汽能够膨胀的程度越大，做功能力也就越强。

而真空系统的作用就是及时抽出汽缸内的不凝结气体和蒸汽中的水分，从而维持汽缸内的低压力，提高机组的热效率。

常见的汽轮机真空系统抽气装置主要有射水抽气器、射汽抽气器和水环真空泵三种。

射水抽气器是利用高速水流通过喷嘴形成负压，从而将气体吸入并排出。

它的优点是结构简单、运行可靠、维护方便，而且成本相对较低。

但是，射水抽气器的耗水量较大，在水资源紧张的地区使用可能会受到一定限制。

射汽抽气器则是利用高压蒸汽通过喷嘴膨胀形成高速气流，产生负压来抽吸气体。

这种抽气器的抽气效率较高，适用于大容量的汽轮机。

然而，它的运行成本较高，因为需要消耗一定量的高品质蒸汽。

水环真空泵是通过叶轮旋转形成水环，利用水环与叶轮之间的容积变化来实现抽气。

水环真空泵具有抽气量大、适应性强、运行平稳等优点，但其缺点是能耗较高，并且对工作水温有一定要求。

在选择抽气装置时，需要考虑多个因素。

首先是汽轮机的容量和运行工况。

对于小容量的汽轮机，射水抽气器通常能够满足要求；而对于大容量、高参数的汽轮机，则可能需要选择抽气效率更高的射汽抽气器或水环真空泵。

其次，要考虑运行成本。

如前所述，射汽抽气器需要消耗高品质蒸汽，成本较高；射水抽气器耗水量大，水的成本和处理费用也需要考虑；水环真空泵的能耗相对较高。

因此，在选择时需要综合评估各种装置的长期运行成本。

另外，现场的资源条件也是一个重要因素。

如果水资源丰富，射水抽气器可能是一个较好的选择；如果有充足的高品质蒸汽供应，射汽抽气器可能更合适；而如果对抽气要求较高，且能够承受较高的能耗成本，水环真空泵可能是首选。