水环式机械真空泵选型计算ghft.docx
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1、 水环式机械真空泵选型计算水环式机机械真空空泵选型型计算(业务培培训教材材)(4)苏州和顺顺泵业有有限公司司20077年1月15日一. 前言多年以来来,关于于电站凝凝汽器真真空泵的的选型一一直是各各方争执执的焦点点:真空空泵如何何选才经经济合理理?用哪哪一个标准来来判定真真空泵选选型满足足电厂设设计与运运行要求求。现综述国国内、外外相关真真空泵选选型资料料,并参参照国内内电厂多多年的运运行经验验,在广广泛征求求设计人人员意见见的同时时结合国国内运行行实际,对对真空泵泵的选型型做一个个简要的的说明。从从中找出出一种适适合中国国国情的的真空泵泵选型计计算方法法。此选型方方法仅适适用于燃燃煤机组组(
2、不包包含空冷冷机组)、燃燃机电厂厂、核电电站及射射水抽吸吸气改造造-别成册册。二. 电厂凝汽汽器真空空泵的选选型计算算真空泵的的作用就就是从凝凝汽器内内抽出不不凝结的的气体,以及随不不凝结气气带出来来的来不不及冷却却的水蒸蒸汽,维持凝汽器器的真空空。具体体来说就就汽轮机机凝汽器器排汽压压力的高高低直接接影响到到汽轮的的效率,火火电机组组靠凝汽汽器在汽汽轮机排排汽口建建立并维维持一定定的真空空(由真真空泵来来完成),以以增加汽汽轮机蒸蒸汽的可可用焓降降,提高高汽轮机机的热效效率。据统计,300MW机组凝汽器压力每降低1KPa,汽轮机的汽耗将减少1.5%-2.5%。发电量约增加1%,由此可见见维持
3、凝凝汽器真真空作用用的重要要性。 选型计计算的目目的,是是为了选选取适当当的真空空泵与电电厂汽轮轮机发电电机组及及使用条条件相匹匹配。 水环式式机械真真空泵选选型需要要满足汽汽轮机凝汽汽器起动动和正常常运行两两种工况况。1. 启动工况况:众所周知知,汽轮轮机在启启动前,凝凝汽器两两侧容积积均被空空气所占占有,水水环真空空泵需抽抽吸、排排除凝汽汽器汽侧侧汽缸内及及抽吸管管道内等部位位的空气气,使凝凝汽器在在规定的的时间内内达到一一定的真真空度。在西欧国家一般要求30分钟内使凝汽器压力达到200mbar400mbar,以便启动汽轮机。我国要求启动真空压力为300mmHg相当于上限400mbar(1
4、mmHg=1.33mbar)。水环式机机械真空空泵抽吸吸时间计计算公式式:T=(660Vkk/nss)Lnn(P22/P1) t-真空泵泵需抽吸吸凝汽器器真空时时间 miinVk-真真空泵需需抽吸空空间容积积 mm3n-启动动时,真真空泵运运行数量量 SS-真空空泵在抽抽吸压力力P1条件下下真空泵泵下抽气气量 mm3/hP2-真空空泵排出出口压力力 mbaar P11-真空泵泵需要抽抽吸的真真空度 mbaar2. 运行工况况当汽轮机机投入运运行后,水水环式机机械真空空泵还需需要不断断地抽吸吸漏入真真空系统统的泄漏漏空气,随随蒸汽带带入的不凝结结气体和和来不及及冷却的的蒸汽混混合物,以以确保凝凝
5、汽器良良好的热热交换,维维持机组组排汽真真空度。(1) 确定泄露露空气量量A.汽轮轮机机凝凝汽器真真空系统统泄漏量与与该机组组真空系系统主、辅设备备制造质质量和安安装密封封程度有有关,但但一般可可用单位位时间内内的凝汽汽器真空下下降大小小来衡量量密封封性,德德国VDDEW标标准提供供的由凝凝汽率来来查该系统泄漏漏空气量量。B.如机机组容量量增大,额额定负荷荷下排汽汽量达到到14000T/h后,达达到的最最大泄漏漏量是40KKg/hh。C.美国国HEII和英国国BEAAMA也也是根据据它们的的经验制制定的汽汽机凝汽汽器系统统泄漏量。D.据德德国火电电工程师师介绍:对于新新投产的的汽轮发发电机组组
6、,其泄泄漏空气气量远低低于VDDEM特特性曲线线上所表表示的数数值,只只有机组组运行数数年后,机组组趋向老老化后,其其泄漏空气气量才达达到样本本特性曲曲线上的的值。E.美国国和英国国泄漏空气气量之所以以比德国国大,是是在于美美国和英英国汽机机低压缸缸与凝汽汽器连接接部份至至颈部采采用橡胶胶波形补补偿器连连接,密密封性较较差的缘缘故,而而德国,大大机组均均采用钢钢性连接接,密封封性能良良好。泄漏空气气和气汽混合合物流量量的计算算一、 泄漏空气气量徜泄漏空空气量暂暂时按德德国VDDEM特特性曲线线上查得得,以安安徽平圩圩电厂为为例,该该工程汽汽轮机低压压缸排入入凝汽器器蒸汽总总量为112500T/
7、hh,从VVDEMM特性曲曲线查得得泄漏空气量量MG=355Kg/h. 泄泄漏空气体体积流量量可按下下列公式式计算:VG=(mmgRGTminn)/(Pmiin1000) mm3/hVG泄漏空气气体积流流量 m3/hMG泄漏空气气质量流流量 Kg/hRG空气常常数,为为2877.055J/KKgk (焦焦耳/公公斤0F) Tmmin混合合物绝对对温度00K,若若凝汽器器压力00.0555attm,即即55.76mmbarr(毫巴巴),在在此温度度下水蒸蒸汽的饱饱和温度度为344.833,凝汽汽器气体体排出区域域设计考考虑过冷冷度4.17。 混合合物温度度:tmmin=34.83-4.17=30
8、0.666 混合合物绝对对温度:tmiin =2733.155+300.666=3003.7780K 假定凝凝汽器真真空为:Pmiin =55.76mmbarr(毫巴巴) VGG=(3352877.0553033.788)/(555.7761000)=5547 m3/h 此时时水蒸汽汽的饱和和分压力力:PDDX=444.006mbbar(在混合合物温度度:X=30.66下下,水的饱饱和蒸汽汽压)二、 混合物体体积流量量Vminn=(MMGRGTminn)/(PG1000) mm3/hPG凝汽器器气体排排出区域域空气分分压力=凝汽器器设定压压力-混合物物温度下下水的饱饱和蒸汽汽压。PG=PPmi
9、nn-PDXX=555.766-444.066=111.700mbaar即:Vmmin=(355 2877.0553033.788)/(11.71000)=226088 m33/ha) 混合物中中蒸汽重重量流量量MD=00.62229(PDX/PPG)MG=0.6222(444.066/111.7)35=82Kg/h通过以上上计算,求求得了泄泄漏空气质量流量量、体积积流量、混混合物体体积流量量和蒸汽汽质量。这这些流量量值是相互互关连的的,对于于运行中中的同一一台凝汽汽器,知知道了它它的泄漏漏空气质量流量,经经过换算算,可求求得另一一些数值值。水环式机机械真空空泵制造造商常以以泄漏空气量量数值来
10、来加以叙叙述。如安徽平平圩电厂厂工程,在在运行工工况:凝凝汽器压压力0.0555ataa时,水水环式真空泵泵实际至至少需要要从凝汽汽器抽吸吸气体混合合物26608 m3/h,但但用另一句句话来说说,即至至少需要要抽吸干干空气重量355Kg/h,二二者意义义是相同同的。b) ITD值值的确定定根据泄漏漏空气量量MG、凝汽汽器特性性曲线和和不同的的循环水水温度tt,经过过计算,综综合分析析选用相相匹配的水环式式机械真真空泵,平平圩电厂厂的凝汽汽器是双双背压的的,其计计算结果果列表如如下:A、ITTD值指吸吸入侧压压力下饱饱和温度度与水环环式机械械真空泵泵入口冷却却水温度度的差值值。B、设计计换热器
11、冷却水水进口温温度为225,水环环式机械械真空泵泵冷却水水来自循循环水,故故真空泵泵进口水水温应考考虑到下下列因素素:换热器器进、出口温度度端差,随随不凝结结气体带带入的过过热水蒸蒸气引起起的温升,真真空泵补补充凝结结水引起起的温升升等。C、 根据换热热器冷却水水循环水水温255和汽轮轮发电机机组额定定负荷,在在凝汽器器特性曲曲线上,查查得凝汽汽器高压侧和低低压侧的的压力值值,从特特性曲线线横坐标标负荷率率1000%作一一条垂直直向上的的直线,与与T=225的一条条实线相相交,(虚虚线代表表绝对压压力低),同同时与另另一条TT=255的虚线线相交,(虚虚线代表表绝对压压力高),从从交点作作水平
12、线线,在纵纵坐标上上查得凝凝汽器低低压侧和和高压侧侧值各为为0.005355atmm和0.0711atmm,经过过换算,其其压力各各为544.2003mbbar和和71.9344mbaar.D、根据据上述求求得的低低压侧和和高压侧侧的压力力值,再再查出饱饱和温度度分别为为34和399.522。E、计算算温差IITD(ITDD指吸入入侧压力力下饱和和温度与与水环真真空泵冷冷却器入入口冷却却水温度度的差值),现冷冷却器入入口冷却却水温225,换热器进进、出口端端差按22设计,补补充凝结结水引起起温升 0.55,随不不凝结气气体一起起带入的的过热水水蒸汽引引起温升00.5,真空空泵实际际入口密密封水
13、温温28。故凝汽汽器低压压侧ITTD=334-228=6,高压压侧ITTD=339.5528=11.52F、根据据以上计计算的温温度差,凝凝汽器低低压侧IITD和和高压侧侧ITDD以及低低压侧和和高压侧侧的压力力值,以以不同型型号的水水环真空空泵运行工工况特性性曲线查查得相应应的凝汽汽器和水环真真空泵。从水环环真空泵泵运行工工况特性性曲线图图表上横横坐标查查到所需需的压力力值,作作直线垂直直向下,与与表示IITD的的曲线相相交,从从该点作作水平平平行线,在在纵坐标标上得到到这个真真空泵抽抽吸泄漏漏空气量量的数值值,首先先估计合合适的真真空泵。G、平圩圩电厂已已经选定定2BWW43553-00E
14、K44(转速5900rpmm)水环环式机械械真空泵泵,对凝凝汽器低低压侧IITD=6,P1=1.6”Hg,在泵泵的特性性曲线查查得它的的抽吸能能力为336Kg/h,高压压侧ITTD=111.52,P1=2.113”Hg,真空空泵抽吸吸能力为为80 KKg/h。H、由于于平圩电电厂高压压侧混合合物通过过连通管管流入低低压侧后后抽吸排排除,故故应以低压压侧工况况来选用用真空泵泵,即选选用2BB435530EK44(n=5900rpmm)。I、现在在已经知知道凝汽汽器真空空系统总总的泄漏漏量为335 KKg/h(暂时时按VDDEM),而而在冷却却水温225时,真真空泵的的抽吸能能力为336 KKg/
15、h,所以以运行中中只需要要开一台台水环式式机械真真空泵就就能维持持凝汽器器真空,说说明真空空泵抽吸吸能力是是足够的的,后来来运行也证明了了这一点点。J、然后后再计算算出冷却却水温110、155、355工况下下水环式式真空泵泵的抽吸吸能力,列列出表格格。冷却水温排气区域工况1015202535凝汽器低压侧饱和压力力0.0224attm.03113attm0.0441attm0.05536aatm0.099atmm0.722inHHg0.9337innHg41.554innHg1.600inHHg2.6993innHg24.332mbbar31.771mbbar41.554mbbar64.2203
16、mmbarr91.1184mmbarr饱和温度度20.11624.99829.66134.33244.004温差ITTD10.6619.9889.6119.3229.044真空泵抽抽吸能力力29Kgg/h38Kgg/h40Kgg/h42Kgg/h65Kgg/h凝汽器高压侧饱和压力力00.0032AAtm0.04413aatm0.0555attm0.0771attm0.1118attm0.9557innHg1.2336innHg1.6446innHg2.1224innHg3.5553innHg32.442mbbar41.884mbbar55.772mbbar71.9934mmbarr120.31
17、mmbarr饱和温度度25.33529.77334.88239.66249.555温差ITTD15.33514.77314.88214.55214.555真空泵抽抽吸能力力60Kgg/h80Kgg/h85Kgg/h93Kgg/h135KKg/h根据以上上计算结结果所列列数据表表格,可可以得出出以下几几点结论论:1. 真空泵入入口密封封水温度度升高时时,凝汽汽器真空空下降,绝绝对压力力值升高,饱饱和温度度也随之之升高,饱饱和温度度与冷却却水温度度之温差差ITDD减小。2. 凝汽器绝绝对压力力的升高高对于水水环式真空泵泵的影响响,超过过温差IITD减减小的影影响,所所以泵的的抽吸能能力是提提高的。
18、3. 平圩工程程水环式式真空泵泵按凝汽汽器低压压侧的要要求选型型,真空空泵入口口密封水水温低于于15时,为为了维持持凝汽器器特性曲曲线上吸吸入侧较较低的压压力,即即小于00.033atmm时,需需要开启启两台水水环式机机械真空空泵,因因为一台台真空泵泵的抽吸吸能力已已接近或或小于凝凝汽器真真空系统统总的泄泄露空气气量355Kg/h,而而当冷却却水温高高于155时,只只需一台台真空泵泵就能满满足要求求,所以以平圩电电厂选择择三台22BW443533-0EEK4水水环式机机械真空空泵是可可行的,德德国汉诺诺威火电电厂汽轮轮机单机机容量7700MMW,采采用双背背压凝汽汽器,采采用三台台2BWW42
19、553-00EK44水环真真空泵,比比平圩电电厂真空空泵小一一号,也也能满足足要求。这这就是国国内外凝凝结器结结构与制制造差别别造成的的。 #五水环环真空泵泵性能的的修正:众所周知知,上述述计算值值是在标标准状态态下求得得的真空空泵标准准气量,真真空泵在在选型中中必须根根据实际际运行工工况对真真空泵气气量进行行修正。以安徽平平圩电厂厂为例:在凝汽汽器背压压:P11=555.766mbaar,密密封水温温:t11=25,进汽汽温度:t2=300凝汽器过过冷度为为:4.17。A 水环式真真空泵特特性曲线线修正因因素水环式机机械真空空泵起动动工况特特性是在在工作密密封水温温15时作出的的,如果果水温
20、不不是155,大于于15将会引引起真空空泵性能能的变化化,必须须对真空空泵水温温、气温温进行修修正,在在此基础础上还需需对真空空泵转速速进行修修正,最最终得出出真空泵泵的实际际抽气量量。凝汽器在在汽气混合合物的抽抽出区域域,需要要考虑过过冷度的的设计,使使部分蒸蒸汽冷却却下来,混混合物汽汽体的分分压力下下降,气气体的比比例增大大,德国国按4.17进行考考虑,美美国按44.2进行考考虑,如如果过冷冷度不同同,就会会影响真真空泵的的抽吸能能力,目目前国内内以4.117为基准准进行修修正(按按德国VVDEMM标准):吸入压力力过冷度40mbbar50mbbar70mbbar4.177111325/3
21、33=00.75542/552=00.868/990=00.755过冷度33时,取取平均修修正值00.755MG,=0.775MG642/333=11.27770/552=11.344125/90=1.338过冷度66时,取取平均修修正值11.3MMG,=1.33MG可见过冷冷度增大大时,水水环式机机真空泵泵的抽吸吸能力是是增大的的。ITD=ITDD+(实实际过冷冷度-44.177)B 水环式机机械真空泵泵性能的的修正在世界所所有标准准中均规规定了真真空泵的的标准工工况:在一个标标准大气气压: Pb=10013mmbarr密封水温温: T11=15进气温度度: T22=200相对湿度度: =1
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