1、河南理工大学本科毕业说明书（论文）I摘要在汽轮机启动过程和正常运行时会有蒸汽及一些漏入空气进入凝汽器。因此需要抽汽设备将汽水管路中的不凝结气体及时抽出，以维持凝汽器的真空，提高汽轮机设备的热经济性。射水抽气系统能很好的解决这些问题，该系统能在机组启动初期建立凝汽器真空并且在机组正常运行中保持凝汽器真空，确保机组的安全经济运行。本文介绍了射水抽气系统的理论研究和设计方法。首先通过查表计算，由机组一些参数先确定射水抽气器的抽气容量、温度等各种所需参数。然后利用这些参数选出合适的射水抽气器，当射水抽气器完成选型后即可对该系统其它部件进行分析选型设计。本文通过对射水抽气系统的设计对射水抽气系统分析和研
2、究，从而找到提高射水抽气系统效率的方法，并对射水抽气系统一些问题提出建议。关键词：射水抽气器；射水泵；管道；阀门河南理工大学本科毕业说明书（论文）IIAbstractthere will be steam and some leakage air into the condenser when the turbine startup and normal operation.So the air ejector is needed to draw out the non-condensed gas from the soft pipe in a timely manner to maintai
3、n the condenser vacuum and improve the thermal economy of the turbine equipment. Water System can solve these problems well,the system can establish condenser vacuum when the unit start up in the initial stage and maintain the condenser vacuum when the unit normal operation to ensure the safe operat
4、ion of unit.This paper describes the Water System study and design theory. First of all, by look-up table and calculation, determine the parameters of Water Jet Air Ejector exhaust capacity, temperature and other parameters required by some parameters of the unit. Then select an appropriate Water Je
5、t Air Ejector by these parameters. When the selection of Water Jet Air Ejector completed,it is time to analyze and design for the Other components of the system. Based on the Water System design,this paper about analysis and research the Water System is to improve the Water System to find efficient
6、ways and give advice to solve some problems of the Water System.Key words: Water Jet Air Ejector；Eject pump；pipe；valve河南理工大学本科毕业说明书（论文）III前言能源是工业进步社会发展的重要物质基础，随着科学技术的高速发展能源的消耗也越来越多。人类已面临了能源紧张的危机。而我国是世界上少有的几个以煤电为主的一次能源国家，对于中小型火电厂能源消耗大，环境污染严重。因此提高火电厂的热经济型节能减排已势在必行。本论文以提高汽轮机系统的效率和经济性为目的对汽轮机的射水抽气器系统设计进行
7、了研究和讨论。目前我国中小型火电厂的射水抽气系统的设计还不是很完善，主要通过性能试验和经验完成设计。本论文根据大量的资料将射水抽气系统的设计方法进行了明确，对系统的一些内容进行了整合和优化。论文的重点是对射水抽气系统的各个组成设备的理论研究和选型，从而对射水抽气系统设计理论进行完善。在论文撰写的过程中，借鉴了大量的相关资料，同时得到了温小萍老师的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。由于水平有限，本论文有许多不足之处，望老师们批评指正。河南理工大学本科毕业说明书（论文）IV目录1 绪论 .11.1 选题的目的及意义 .11.2 抽气设备的概述 .21.3 射水抽气系统的发展 .31.4 射水抽气
8、系统设计方法 .42 射水抽气器理论研究 .62.1 射水抽气器简介和特点 .62.1.1 射水抽气器的型式 .62.1.2 结构 .62.1.3 连接方式 .82.1.4 喉部结构特征对射水抽气器工作性能的影响 .82.2 射水抽气器抽出的产物确定 .112.3 射水抽气器设计参数 .132.3.1 抽气器的容量确定 .132.3.2 抽气器的吸入压力 .172.3.3 抽气器的吸入温度 .182.3.4 工作水温度 .192.3.5 工作水压力 .203 射水抽气器的计算及选型 .213.1 射水抽气器的计算所需要的量 .213.1.1 演马电厂的机组参数 .213.1.2 射水抽气器选型
9、计算所需要确定的量 .223.2 射水抽气器选型计算 .223.3 射水抽气器的选型分析 .254 射水泵的选型 .294.1 选型泵的要求 .294.2 单级双吸式离心泵 .304.2.1 单级双吸式离心泵的应用范围和优点 .30S 型和 Sh 型单级双吸离心泵的工作条件： .304.2.2 泵结构型式及标号意义 .314.2.3 SH 型泵选型表 .324.3 射水泵的选型及特点 .345 射水池的设计和研究 .375.1 射水池的作用和设计 .375.1.1 射水池的作用 .37河南理工大学本科毕业说明书（论文）V5.1.2 射水池的设计 .385.2 射水池的参数确定 .395.2.1
10、 水箱的计算容积 .395.2.2 水箱的有效容积 .405.2.3 水箱的水位控制 .405.2.4 水箱的设计要求 .405.3 射水系统的补水 .415.3.1 工作水温对射水抽气器工作的影响 .415.3.2 补水量 .416 管道和阀门设计及设备的安装 .436.1 管道和阀门的基本介绍 .436.1.1 管道 .436.1.2 阀门 .476.2 管道和阀门的选型 .496.2.1 管材的选择 .506.2.2 管径的选择 .506.2.3 阀门的选择 .516.3 管道和阀门的运行维护 .516.3.1 管道的运行维护和防腐 .516.3.2 阀门的运行和维护 .526.4 射水
11、抽气器布置方式 .536.5 射水抽气器的安装与抽吸能力分析 .536.6 管道的布置 .547 总结与展望 .577.1 总结 .577.2 展望 .57致谢 .59河南理工大学本科毕业说明书（论文）11绪论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，由抽气设备，管道，阀门等组成的抽气系统是凝气设备中非常重要的组成部分。射水抽气系统是由射水抽气器，射水池，射水泵，凝汽器，阀门，管道为主要部件构成的。射水抽气器广泛作为于火电厂汽轮机凝汽的抽气设备。1.1 选题的目的及意义我国一
12、些背压或凝气式汽轮机常采用射水抽气器作为抽气设备，采用射水抽气器的好处是简化抽气系统和热力系统，噪音低，安全可靠。射水抽气系统的主要关键部件是射水抽气器。对于低水头的射水抽气器，其优点更为突出，还可以辅助抽气器，系统简化，结构紧凑，喷嘴直径大，易于加工制造，运行中不易堵塞，维修方便，运行可靠，功率大，质量小，价格低廉，能获得更高一些的真空度。另外，射水抽气系统是保证汽轮机正常运行的系统之一，因而该系统的良好设计是保证汽轮机安全经济运行的重要一环，不容忽视。与射汽式抽气器比较，采用射水式抽气器能够节省消耗在射汽式抽气器的蒸汽量，且不需要冷却器，提高了电厂的经济性。射汽抽气器工作蒸汽是从新蒸汽节流
13、而来，因此产生节流损失，从效率上考虑是不经济的；如果射汽抽气器与单元制机组配套，当这种机组采用冷态滑参数启动方式时，还需要为射汽抽气器准备汽源。通过研究表明，综合射水抽气器和射汽抽气器相比较优点主要有以下三个方面：(1) 射水抽气器不消耗蒸汽，射水抽气系统更为经济方便。(2) 在同一台机组上，使用射水抽气器比使用射汽式抽气器效果好。两种抽气器在抽吸同样的空气量时，射水式抽气器可以在凝汽器喉部获得较高的真空度。河南理工大学本科毕业说明书（论文）2(3) 在抽气负荷增大时，射水抽气器的工作要比射汽抽气器稳定。对于中小型火电机组凝汽器，抽气器选用射水抽气器更为合理和经济。因为射水抽气器对凝汽的真空和
14、工作效率有着直接的影响，所以只有射水抽气系统合理高效的工作，才能正常的维持机组的真空度，汽轮机组才能正常的工作。因此对射水抽气器的研究对于维持汽轮机凝汽器真空，改善传热效果，提高汽轮机设备的热经济型是很重要的。并且对射水抽气系统设计研究对射水抽气系统的发展和汽轮机组的发展也有着重要的意义。1.2 抽气设备的概述用于汽轮机凝汽器的抽气器其工作特点：一是抽吸的真空并不要求很高，为了维持凝汽器在多种工况下正常工作，其抽吸压力一般在 0.002670.0533MPa 就可以了；二是抽气速率和抽气量都很大，且抽出的介质为汽气混合物。抽气器的任务就是将漏人凝汽器内的空气和蒸汽中所含的不凝结气体连续不段地抽
15、出，保持凝汽器始终在高度真空下运行，抽气器运行状况的优劣，影响着凝汽器内绝对压力的大小，对机组的安全，经济运行起着重要的作用。抽气器设备的型式很多，按其工作原理可分为容积式（或称机械式）和射流式两大类。射水抽气器属于射流式抽气器，这是利用具有一定压力的流体，在喷管中膨胀加速，以很高的速度将吸入室内的低压气体吸走。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 56min）建立起所需要的真空，且可回收凝结水。抽气器型式的选择主要根据汽轮机设备的情况和抽气设备的特点来考虑。例如，对于高中压母管制额定参数启动的机组，工作蒸汽来源方便，多采用射汽式抽气器。而对于高
16、参数大容量单元制机组，若采用射汽式抽气器，则因其过载能力小，需要另设启动抽气器，滑参数启动时，还需要有其他工作蒸汽来源，使系统复杂，经济性下降；而采用射水抽气器，则管道系统简单，维护工作量少，启停快，但需要配射水泵和专用水箱，占据空间也比射汽式大。采用机械式抽气器则启停灵活、效率高、但地少，但造价高，维护工作量较河南理工大学本科毕业说明书（论文）3射流式大。欧美等国电站采用机械式抽气器较多。目前，我国生产设计的非再热机组、中小型机组用射汽抽气器，单元制一般用射水抽气器。由于一些机组抽气器运行时间较长，进行了一些改造，最近几年大有把真空泵引入中小型机组的趋势。1.3 射水抽气系统的发展 射水抽气
17、器的出现已有一百多年历史 ,但普遍用于汽轮机组凝汽器上是从本世纪年代初开始的。最早使用的是瑞士勃郎一鲍浮利 （B、B、C）工厂生产的汽轮机组上 ,后来为其它国家所广泛采用,在抽气器发展史上沿用了四十多年其构造无多大改变。射水抽气器的最初形式是单通道短喉部射水抽气器，最早使用的是瑞士勃郎一鲍浮利 （B、B、C）工厂生产的汽轮机组上 ,后来为其它国家所广泛采用,在抽气器发展史上沿用了四十多年其构造无多大改变。单通道短喉部射水抽气器抽气器在世界各国从 20 年代初一直沿用到 60 年代中期。70 年代初,国产大型凝汽式汽轮机所配套的射水抽气器，这种型式与旧勃郎一鲍浮利式这种抽气器在结构上有改进,但仍
18、无重大突破。压缩效率低于25,抽吸每公斤耗功高达 3.5kW。50 年代末,苏联全苏热工研究所提出了四喷嘴抽气器的改革方案,并作了多次试验台及工业性试验,目的是提高旧式抽气器效率。该型抽气器的构造特点是：（1）水喷嘴由一只改成四只,而总截面积基本不变；（2）空气进口由单侧改成双侧,对称排列,避免单侧进气时射流喷入喉管的气相偏流。实验证明这种偏流确实存在。由单喷嘴改为四喷嘴基于,当时人们对抽气器工作原理的认识：工作水由喷嘴射人吸人室,由于水流束对气体的粘滞作用,水束将气体带人喉管,使吸人室形成真空,而水束在吸人室中尚未来得及破碎成小滴,所以只有水束的外缘才能对气体产生较强的粘滞作用。在喷嘴总面积
19、不变的情况下,增加喷嘴数目,将使水束在吸人室的分布更趋均匀,其外缘对气体的附吸、粘滞作用更强烈。这一改进未能达到预期的效果，这是因为采用多喷嘴,对于液一液一相喷射泵,确是能河南理工大学本科毕业说明书（论文）4提高效率（例如汽轮机的注油器） 。但使用在水一气两相流的射水抽器中,效果则不明显,往往还产生了更为严重的喉口冲击,虽然单侧进气改为双侧进气能有效地改变气体进人喉管时的偏流。该型抽气器未能得到普遍推广。70 年代,很多国家都对抽气器的工作原理进行了深人研究。原苏联“全苏热工研究所”较早发表这一成果,他们在液流能量方程的基础上导出了射水抽气两相流的能量平衡方程,从理论上首先定量地阐明了长喉管对
20、抽气器工作的作用。80 年代中期为了适应大型汽轮机组的发展需要。全苏热工研究所将抽气器加以改进,将原有的扇形通道改成圆形,并以此作为母型进行一系列的对比试验。在理论上采用了一套较为合理的计算方法。研制成了一种七通道长喉型抽气器。随着技术的进步科技的发展，射水抽气系统中的关键部件射水抽气器有了较大的进步和发展，在我国目前较为先进的是低耗搞笑多通道抽气器，这种抽气器的特点主要是：.多通道抽气器具有结构简单无机械传动，使用安全，运行寿命长，噪声低，投资少；.对水质要求较低，运行部件不结垢；.具有良好的启动型，小能耗、高效率、建立真空快；.具有余速抽气性能，可抽吸轴封加热器气体。1.4 射水抽气系统设
21、计方法本次设计是根据所选汽轮机凝汽器的型号为标准设计相应的射水抽气系统。经过计算和查表，由凝汽器的型号参数先确定射水抽气器的容量。当射水抽气器的容量大小确定后，即可对该系统的设计安装进行研究和分析。由射水抽气器的大小对射水泵和阀门进行选型，本次设计射水泵设两台，一台运行一台备用，备用泵应按照自启动设计。同时对射水池进行设计，确定射水池的大小容量，射水池要采用合理的结构满足系统需求，射水池要尽可能的结构简单，方便维修，节约场地。射水抽气器，射水池，射水泵，阀门都设计完毕后对管道进行选型，管道要简单，布置合理，节约能耗。最后对射水抽气系统进行安装。这就是本次射水抽气系统的设计方法。河南理工大学本科
22、毕业说明书（论文）52射水抽气器理论研究射水抽气器是射水抽气系统的关键设备， 。主要由工作水入口室，喷嘴，混合室，扩散管和逆止门等部件组成，工作原理是：由射水泵供给的压力水，通过进水管进入水室后，再进入喷嘴。在喷嘴中水的静压力能转换成速度能，水以高速通过混合室形成高度真空，抽吸凝汽器中的不凝结气体并与之混合一起进入扩散管，降入升压后排入射水池。在射水池中，不凝结气体逸出大气。射水抽气器的选择对系统是至关重要的。2.1 射水抽气器简介和特点2.1.1 射水抽气器的型式一般的，目前我国电站等设备多用的射水抽气器有以下几种型式：(1) 长喉部射水抽气器。这种射水抽气器的特点是喉管长度与喉管截面直径比值不小于 18。效率要比短喉射水抽气器高，应用也极其广泛。(2) 短喉部射水抽气器。短喉管部射水抽气器的喉管长度与喉管截面直径比值为25 的射水抽气器。(3) 单通道射水抽气器，单通道射水抽气器即为单个喉管的射水抽气器。(4) 多通道射水抽气器，多通道射水抽气器是指有两个或两个以上通道的射水抽气器。2.1.2 结构我国设计制造的高压凝气式机组中，较多的是用射水抽气器作抽气设备。图为典型的射水抽气器，它主要由工作水入口水室、喷嘴、混合室、扩压管和止回阀等组成。在喷嘴前安装有水室，以防止工作水在进入喷嘴前形成漩涡，并提高喷嘴的工作
