汽轮机运行技术问答--主要辅机设备

四、汽轮机主要辅助设备1.汽轮机的辅助设备主要有哪些？汽轮机设备除了本体、保护调节及供油设备外，还有许多重要的辅助设备。主要有凝汽设备、回热加热设备、除氧器等。2.凝汽设备由哪些设备组成？汽轮机凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、抽气器、凝结水泵等组成。3.凝汽设备的任务是什么？凝汽设备的任务是：（1）在汽轮机的排汽口建立并保持髙度真空。（2）把汽铪机的排汽凝结成水，再由凝结水泵送至除氧器，成为供给锅炉的给水。此外，凝汽设备还有一定的真空除氧作用。4.凝汽器的工作原理是怎样的？凝汽器中真空的形成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。如蒸汽在绝对压力时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成髙度真空。凝汽器的真空形成和维持必须具备三个条件：（1）凝汽器铜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，避免水位升髙，影响蒸汽的凝结。（3）抽气器必须把漏入的空气和排汽中的其它气体抽走。5.对凝汽器的要求是什么？对凝汽器的要求是：（1）有较髙的传热系数和合理的管束布置。（2）凝汽器本体及真空管系统要有高度的严密性。（3）汽阻及凝结水过冷度要小。（4）水阻要小。（5）凝结水的含氧量要小。（6）便于清洗冷却水管。（7）便于运输和安装。6.凝汽器有哪些分类方式？按换热的方式，凝汽器可分为混合式和表面式两大类。表面式凝汽器又可分为：按冷却水的流程，分为单道制、双道制、三道制。按水侧有无垂直隔扳，分为单一制和对分制。按进入凝汽器的汽流方向，分为汽流向下式、汽流向上式、汽流向心式、汽流向侧式。7.什么是混合式凝汽器？什么是表面式疑汽器？汽轮机的样汽与冷却水直接混合换热的叫混合式凝汽器。这种凝汽器的缺点是凝结水不能回收，一般应用于地热电站。汽轮机排汽与冷却水通过铜管表面进行同接换热的凝汽器叫表面式凝汽器。现在一般电厂都是用表面式凝汽器，8.通常表面式凝汽器的构造由哪些部件组成？凝汽器主要由外壳，水室、管板、铜管、与汽轮机连接处的补偿装置和支架等部件组成。凝汽器有一个圆形（或方形）的外壳，两端为冷却水水室，冷却水管固定在管板上，冷却水从进口流入凝汽器，流经管束后，从出水口流出。汽轮机的排汽从进汽口进人凝汽器与温度较低的冷却水管外壁接触而放热凝结。排汽所凝结的水最后聚集在热水井中，由凝结水泵抽出。不凝结的气体流经空气冷却区后，从空气抽出口抽出，以上就是凝汽器的工作过程。9.大机组的凝汽器外壳由圆形改为方形有什么优缺点？凝汽器外壳由圆形改成方形（矩形），使制造工艺简化,并能充分利用汽轮机下部空间。在同样的冷却面积下，凝汽器的髙度可降低，宽度可缩小，安装也比较方便。但方形外壳受压性能差，需用较多的槽钢和撑杆进行加固。10.汽流向侧式凝汽器有什么特点？汽轮机的排汽进入凝汽器后，因抽气口处压力最低，所以汽流向抽气口处流动。汽流向侧式凝汽器有上下直通的蒸汽通道，保证了凝结水与蒸汽酌直接接触。一部分蒸汽由此通道进入下部，其余部分从上面进人管束的两半，空气从两侧抽出。在这类凝汽器中，当通道面积足够大时，凝结水过冷度很小，汽阻也不大。国产机组多数采用这种型式。11.汽流向心式凝汽器又有什么特点？汽流向心式凝汽器，蒸汽被引向管束的全郁外表面，并沿半径方向流向中心的抽气口。在管束的下部有足够的蒸汽通道，使向下流动的凝结水及热水井中的凝结水与蒸汽相接触，从而凝结水得到很好的回热。这种凝汽器还由于管束在蒸汽进口侧具有较大的通道，同时蒸汽在管束中的行程较短，所以汽阻比较小。此外，由于凝结水与被抽出的蒸汽空气混合物不接触，保证了凝结水的良好除氧作用。其缺点是体积较大。国产200MW机组就釆用这种凝汽器。12.国产125MW汽轮机的凝汽器结构有哪些主要特点？国产125MW汽轮机的凝汽器结构有如下特点：（1）凝汽器冷却水管采用带状布置，按三角形排列。管子两端用胀管法固定时，铜管造成一定的拱度，中间紧固在六块中间隔板上，以增加管了的刚性，改善管子的振动特性，避免共振，同时可以补偿壳体和铜管的热膨胀差。（2）外壳钢扳焊接，弹簧支座支承，上面通过排汽管与低压缸排汽口焊接。运行中凝汽器与冷却水的重量基本上都由掸簧支座支承。采用弹簧支座便于汽轮机和凝汽器受热膨胀或冷却时收缩。（3）集水箱中设有淋水盘式的真空除氧装置。13.国产100MW汽轮机配套的N-6815-1型凝汽器的结构主要有哪些特点？凝汽器冷却面积为6815m2，由两个结构相同的矩形壳体组合而成，中间用带伸缩节的通流面积为4.44m2的蒸汽连通管道连接起来，以适应带负荷清洗的需要并保证左右两部分的工况一致。凝汽器为全焊接结构。主管束为向心辐射状排列，空气冷却区为三角形排列，凝汽器的空气管布置在管板中心，由前水室引出。凝汽器热井也有淋水盘式除氧装置。14.N-1500-1型疑汽器结构有哪些特点？国产300MW汽轮机，配用N-1500-1型凝汽器。结构主要特点如下：（1）外壳采用方形6这种形式的主要优点是制造工艺简单并能充分利用汽轮机的下部空间。在同样的冷却面积下，凝汽器离度可降低10%，宽度可缩小12.5%。（2）单流程、双路表面式。凝汽器纵向布置（铜管长度方向和汽轮机轴系平行），两路冷却水以相反流向流过凝汽器，以减少乏汽沿管长方向的流动，提高凝汽器运行的经济性，（3）冷却水管束分为两个独立的部分，每个管束的中间分别设有空气冷却区以冷却不凝结气体。不凝结气体和蒸汽的混合物在靠近进水端的地方抽出，以便充分冷却蒸汽空气混合物。（4）热力系统的最末一级低压加热器设计成两只小加热器，布置在凝汽器接颈内，以减少汽轮机厂房占地面积。末二级抽汽管从接颈部分引出。（5）冷却水水室结构设计成斜的，以使每根管子流过相同的冷却水量。（6）热井设计成带有水封淋水盘的除氧式热井，为在真空除氧装置的上方有12根无缝钢管引人到空气冷却区的低压区，最后由抽气器将不凝结气体抽出。（7）冷却水管束的排列为辐向式，汽轮机排汽能沿管束四周较均匀地进入管束，减少流动阻力，使热负荷分布较均匀。15.凝汽器铜管在管板上如何固定？凝汽器铜管在管板上的固定方法主要有垫装法、胀管法、焊接法（钛管）。垫装法是将管子两端置于管板上，再用填料加以密封。优点是当温度变化时，铜管能自由胀缩，但运行时间长了，填料会腐烂而造成漏水。胀管法是将铜管置于管板上后，用专用的胀管器将铜管扩胀，扩管后的铜管管端外径比原来大1~1.5mm，与管板间保持严密接触，不易漏水。这种方法工艺简单、严密性好，现在广泛在凝汽器上釆用。16.凝汽器与汽轮机排汽口是怎样连接的？排汽缸受热膨账叶如何补偿？凝汽器与排汽口的连接方式有焊接、法兰连接、伸缩节连接三种。大机组为保证连接处的严密性，一般用焊接连接。当用焊接方法或法兰盘连接时，凝汽器下部用弹簧支撑。排汽缸受热膨胀时，靠支承弹簧的压缩变形来补偿。小机组用伸缩节连接时，凝汽器放置在固定基础上，排汽缸的温度变化时，膨胀靠伸缩节补偿。也有的凝汽器上部用波形伸缩节与排汽缸连接，下部仍用弹簧支承。17.什么是凝汽器的热力特性曲线？凝汽器内压力的高低是受许多因索影响的，其中主要因素是汽轮机排入凝汽器的蒸汽量、冷却水的进口温度、冷却水量。这些因素在运行中都会发生很大的变化。凝汽器的压力与凝汽量、冷却水进口温度、冷却水量之间的变化关系称为凝汽器的热力特性。在冷却面积一定，冷却水量也一定时，对应于每一个冷却水进水温度，可求出凝汽器压力与凝汽量之间的关系，将此关系绘成曲线，即为凝汽器的热力特性曲线。18.凝汽器热交换平衡方程式如何表示？凝汽器热文换平衡方程式的物理意义是：排汽凝结时放出的热量等于冷却水带走的热量。方程式为：（略）19.什么叫凝汽器的冷却倍率？凝结排汽所需要的冷却水量，称为冷却倍率。其数值为进入凝汽器的冷却水量与进入凝汽器的汽轮机排汽量之比。一般取50~80。20.国产200MW汽轮机配用的N-11220-1型凝汽器有哪些主要特点？N-11220-1型凝汽器的主要特点是：（1）由三台矩形壳体凝汽器，通过四个带伸缩节、面积为265m2的蒸汽连通管连接而成。（2）主管束为向心辐射式排列，空气冷却区为三角形排列。凝汽器的空气管布置于管板中心，由前水室转向侧壁抽出。（3）热水井装有淋水盘、溅水杆，以达到凝结水回热除氧的目的。（4）循环水由前水室下部进入，经过双流程后再由前水室上部侧面排出，冷却水为二道制系统。21.什么是凝汽器的极限真空？凝汽设备在运行中应该从各方面釆取揩施以获得良好真空。但真空的提髙也不是越高越好，而有一个极限。这个真空的极限由汽轮机最后一级叶片出口截面的膨胀极限所决定。当通过最后一级叶片的蒸汽已达到膨胀极限时，如果继续提高真空，不可能得到经济上的效益，反而会降低经济效益。简单地说，当蒸汽在末级叶片中的膨胀达到极限时，所对应的真空称为极限真空，也有的称之为临界真空。22.如何确定疑汽器的极限真空值？各台机的极限真空值一般由制造厂提供，也可通过热力试验取得数据。国产汽轮机的极限真空所对应的排汽压力为0.03MPa左右。如国产125MW汽轮机背压与热耗变化关系曲线表明，背压极限在0.03MPa。曲线指的是额定负荷时的蒸汽流量。如负荷降低时，蒸汽流程减少，而末级叶片流通截面不变，蒸汽可以继续膨胀，即极限真空值还要高些。23.什么是凝汽器的最有利真空？对于结构已确定的凝汽器，在极限真空内，当蒸汽参数和流量不变时，提髙真空使蒸汽在汽轮机中的可用焓降增大，就会相应增加发电机的输出功率。但是在提髙真空的同时，需要向凝汽器多供冷却水，从而增加循环水泵的耗功。由于凝汽器真空提髙，使汽轮机功率增加与循环水泵多耗功率的差数为最大时的真空值称为凝汽器的最有利真空（即最经济真空）。影响凝汽器最有利真空的主要因索是：进入凝汽器的蒸汽流量、汽轮机排汽压力、冷却水的进口温度、循环水量（或是循环水泵的运行台数）、汽轮机的出力变化及循环水泵的耗电量变化等。实际运行中则是根据凝汽量及冷却水进口温度来选用最有利真空下的冷却水量，也即是合理调度使用循环水泵的容量和台数。24.什么是凝汽器的额定真空？一般汽轮机铭牌排汽绝对压力对应的真空是凝汽器的额定真空，这是栺机组在设计工况、额定功率、设计冷却水温时的真空，这个数值并不是，机组的极限真空值。25.凝汽器铜管的清洗方法有哪些？当凝汽器冷却水管结垢或被杂物堵塞时，便破坏了凝汽器的正常工作。使真空下降。因此必须定期清洗铜管，使其保持较髙的清洁程度。清洗方法通常有以下几种：（1）机械清洗。机械清洗即用钢丝刷、毛刷等机械，用人工清洗水垢。缺点是时间长，劳动强度大，此法已很少采用。（2）酸洗。当凝汽器铜管结有硬垢，真空无法维持时应停机进行酸洗。用酸液溶解去除硬质水垢。去除水垢的同时还要采取适当措施防止铜管被腐蚀。（3）通风干燥法。凝汽器有软垢污泥时，可采用通风干燥法处理，其原理是使管内微生物和软泥龟裂，再通水冲走。（4）反冲洗法。凝汽器中的较垢还可以采用冷却水定期在铜管中反向流动的反冲洗法来请除。这沖方法的缺点是要增加管道阀门的投资，系统较复杂。（5）胶球连续清洗法。是将比重接近水的胶球投入循环水中，利用胶球通过冷却水管，清洗铜管内松软的沉积物。是一种较好的清洗方法，目前我国各电厂普遍采用此法。（6）高压水泵（15~20MPa）。髙速水流击振冲洗法。26.简述凝汽器胶球清洗系统的组成和清洗过程。胶球连续淸洗装置所用胶球有硬胶球和软胶球两种，清洗原理亦有区别。硬胶球的直径比铜管内径小1~2mm，胶球随冷却水进入铜管后不规则地跳动，并与铜管内壁碰撞，加之水流的冲刷作用，将附着在管壁上的沉积物清除掉。达到洧洗的目的。软胶球的直径比铜管大1~2mm，质地柔软的海绵胶球随水进入铜管后，即被压缩变形与铜管壁全周接触，从而将管壁的污垢清除掉。胶球自动淸洗系统由胶球泵、装球室、收球网等组成。清洗时把海绵球填入装球室，起动胶球泵，胶球便在比循环水压力咯高的压力水流带动下，经凝汽器的进水室进入铜管进行清洗。由于胶球输送管的出口朝下，所以胶球在循环水中分散均匀，使各锎管的进球率相差不大。胶球把铜管内壁抹擦一遍，