新型凝汽器真空射水抽气器运行方式改进分析说明 

       新型凝汽器真空射水抽气器运行方式改进分析说明，凝汽器内真空的稳定，需要凝汽器和抽气器的联合工作，抽气器的运行状态对凝汽器真空具有相当大的影响。文章从原理出发，主要通过对冬季实际运行工况进行分析，通过合理地改变运行方式来提高抽汽器的稳定性及经济性。
      凝汽器真空是汽轮机运行中的重要参数，其真空值的大小对汽轮机的经济性、安全性有很大的影响。影响真空值的因素有很多，电厂运行中经常发生抽气能力下降而导致的真空偏低的现象。射水抽气器出力不足给凝汽器真空带来的影响，对凝汽器运行和电厂节能分析都具有重要的现实意义。
2凝汽器真空的建立与维持
      通常可以认为，凝汽器真空是由凝汽器建立，抽气器维持。大量蒸汽在凝汽器内受循环水冷却凝结，比容降低，体积缩小，原来被蒸汽充满的空间压力降低而形成一定的真空。由于蒸汽凝结时，要不断地释放出非凝结气体，外界还不断地向真空系统漏入空气，使凝结率和蒸汽侧换热系数都明显下降。所以要依靠抽气器将这些非凝结气体不断抽出，才能保持凝汽器内的负压值。
      凝汽器内压力的建立是一个动态平衡过程，不管循环水温度的高低，抽气器的抽吸压力必须低于凝汽器的压力，才能把凝汽器内的不凝结气体抽走。因此凝汽器的压力实际上受两个瓶颈的限制，一是循环水温度及凝汽器端差，二是射水抽气器的极限抽吸压力。
3射水抽气器的工作原理
      射水抽气器由喷嘴、吸气室和扩压器组成，其排气口与水环泵进气口相连。先起动水环泵，使喷嘴进气口与排气口间形成压力差，大气从喷嘴进入泵内。当压力差达到某一数值时，空气介质经喷嘴收缩段得到加速，到喉部时可达到声速，到扩张段再进一步加速到超声速，射向扩散器，形成高速射流，并造成吸气室内的压力比被抽容器内的压力低，因此将被抽气体吸入室内。由于两股气流在吸气室内混合，动量交换产生的损失使气流速率逐渐减慢，当进入扩散器喉部时则降到声速以下。经扩散器扩张段时，速度进一步降低，压力不断升高，一直达到大气喷射的排气压力，即水环泵的吸气压力，后由水环泵把气体吸入，再排出泵外，即完成了吸气、排气过程。
4滨海热电射水抽气器运行状态
      滨海热电300MW机组抽气器采用水环式真空泵与射水抽气器组合的形式。一台真空泵单独运行时，真空泵通过与凝汽器联通的管道直接将凝汽器中不凝结气体连同部分水蒸汽抽出。真空泵与射水抽气器串联运行时，凝汽器内不凝结气体及部分水蒸汽先流经在进入真空泵抽出。
5实际运行工况介绍
      12月30日6:29，#2机组负荷200MW，凝汽器真空-95.2Kpa，射水抽气器投用，与#2A真空泵串联运行，真空泵汽水分离器水位200mm。此时运行人员撤出射水抽气器运行，真空泵汽水分离器水位迅速上升至300mm，凝汽器真空升至-98.7Kpa。运行人员就地检查真空泵汽水分离器排气逆止阀无水喷出，后汽水分离器水位恢复至正常值，凝汽器真空维持-98.7Kpa左右，凝结水溶氧大幅下降，真空泵电流由256A降至224A。
      12月30日6:36，运行人员再次投入射水抽气器，真空泵电流上升至255A机组真空开始下降。
      12月30日6:46，凝汽器真空降至-97.2Kpa，此时运行人员撤出射水抽气器，真空泵电流降至224A。
      12月30日6:53，机组真空上升至-98.7Kpa，汽水分离器水位无明显变化。
      经凝汽器真空曲线查看，凝汽器真空于12月29日20:51达此间段高-98.2Kpa，此前射水抽气器一直投用，凝汽器真空缓慢下降，至12月30日6:29，降至-95.2Kpa。
6工况分析
      分析一：由于气温过低，使射水抽气器内部结冰，影响其正常工作。射水抽气器内部真空为-95Kpa左右，压力和水的冰点之间存在着一种奇异的关系：在2200个大气压以下，随着压力的增加冰点降低；越过2200个大气压以后，水的冰点随压力增加而升高。众所周知，一个大气压下，水的冰点为0℃,-95Kpa压力下，水的冰点在0℃以上，当时环境温度在0℃左右，在管道内气体流动速度较小的部位极有可能结冰。
      分析二：由真空泵性能曲线图2可知，在其他条件不变的情况下，随着真空泵入口压力的升高，真空泵的功率存在一个先上升，后缓慢下降的趋势。之所以投入射水抽气器后真空泵的功率上升，是因为真空泵的入口压升高，而这个区间内真空泵的功率也随着入口压力而上升。此工况下，真空泵的入口压力可近似看成是射水抽气器的出口压力。汽水分离器的水位不变，水温可看做近似不变，大气压近似不变，若真空泵的功率不变，可认为真空泵入口压力即射水抽气器出口压力不变。
      随着凝汽器真空的升高，即12月29日20:51之前一段时间的工况，射水抽气器的喷射系数随着引射流体入口压强的降低而降低（如图1），致使射水抽气器的吸气量不够，至12月29日20:51工况达到临界点，开始有极少量气体倒吸回凝汽器，凝汽器内不凝结气体以及漏入的空气不能及时排出，导致凝汽器真空开始下降。同时射水抽气器引射流量的减少，导致射水抽气器工况恶化，出口压力增加，加剧了喷射系数的减小，所以凝汽器真空的下降不会使喷射系数增大。如此，建立了一个射水抽气器工况缓慢趋于恶化的过程。
      在12月29日20:51到12月30日6:29时间段，由于真空系统的抽气管路中气体流速很小，外界温度低，导致管道内气体凝结成水，并积聚在管路中。此时，凝汽器中的压力为凝汽器负压与凝结水析出的气体和漏入空气压力之和，此时凝结水溶氧上升。
      12月30日6:29，由于射水抽气器撤出，真空泵入口压力降低，由性能曲线可知真空泵功率降低（图2），实际电流由256A降至224A。此时抽气器产生的出力突然增加，使得抽气管路中所凝结的水突然被吸入真空泵，进而进入汽水分离器，使水位突然升高，通过汽水分离器上方的溢流管排出，使得水位恢复正常。由于在凝汽器中的不凝结气体以及漏入空气、水蒸汽被抽出，凝汽器真空迅速上升，凝结水溶氧也大幅下降。
      12月30日6:36，运行人员再次投入射水抽气器时，由于凝汽器真空已达-98.7Kpa，射水抽气器的引射流体压强较之12月29日20:51所处工况更低，因此射水抽气器的工况恶化的较为迅速，10分钟已降至-97.2Kpa。撤出射水抽气器后，凝汽器真空即恢复正常。
7射水抽气器运行方式改进
      真空泵设计极限真空为3.3Kpa，当时大气压力为102.2Kpa，即真空泵所能达到大相对真空值为-98.9Kpa，机组运行工况时真空泵的大出力有可能略高于极限真空值。由以上分析可知当凝汽器真空达到-98.7Kpa时，真空泵出力能够维持凝汽器内的真空。
      滨海热电射水抽气器并未起到提高极限真空的作用，当凝汽器真空达-98.2Kpa时，就12月29日20:51工况条件来讲已达到临界点，此时撤出射水抽气器反而对机组真空有利。射水抽气器的作用主要是增加真空泵入口压力，防止真空泵汽蚀，减弱真空泵震动。运行人员在观察射水抽气器投入情况下的凝汽器真空变化趋势，如出现本文所描述的类似情况，可先就地打开抽气管路上的放水阀，将管路中凝结形成的水放出后立即关闭，之后再进行撤出射水抽气器，以免水量对真空泵过大的冲击。
      射水抽气器的投用使真空泵的吸气压力上升，功率随之上升。此点已于实际运行中的到验证。适时地投入和撤出射水抽气器有利于保护真空泵和节约能源。