热电厂汽机车间控制系统分析与软件设计.doc

热电厂汽机车间控制系统分析与软件设计抽汽与射水系统 摘 要：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。射水抽汽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。 本文初步分析了独山子热电厂的汽机车间设备和汽轮机工作原理，并对国内外热电厂汽机车间抽汽系统和射水系统的相关现状和发展前景做了一定的了解和比对，进而对抽汽系统和射水系统的工艺流程以及其相关设备进行了研究，详细探讨了抽汽系统和射水系统的作用、原理及相关控制，介绍分析了相关装置、影响因素及维护和事故处理等问题。最后通过组态软件进行系统仿真，作出该系统的工艺流程画面、报警画面、趋势画面、调整画面，对抽汽和射水系统有了更直观的了解，从而对抽汽和射水系统进行参数整定，经济性分析，得到最佳的控制效果。关键词：抽汽系统；射水系统；射水泵；组态软件Turbine Cogeneration plant control system analysis and software designextraction and water jet systemAbstract：Turbine startup and normal operation there will be a number of leaks into steam and air into the condenser. Requiring extraction device soda non-condensable gases in the pipeline promptly withdrawn to maintain the vacuum condenser, steam turbine equipment to improve the thermal economy.Shoot water extraction system can well solve these problems. The system can be established early in the condenser vacuum unit startup and normal operation of the unit to maintain condenser vacuum, to ensure safe operation of the unit.This preliminary analysis of the steam turbine power plant Dushanzi workshop equipment and turbine works, and domestic and international power plant turbine workshop extraction systems and associated water jetting system status and development prospects do a certain understanding and comparison, and thus on the extraction system and process water jetting systems and their associated equipment have been studied and discussed in detail extraction system water jetting system function, principles and related controls, introduced analyzes related devices, influencing factors and issues such as maintenance and incident handling. Finally, the configuration software for system simulation, making the system process screen, alarm screen, trend screen, adjust the picture on the extraction and injection water systems have a more intuitive understanding, and thus the extraction and injection water system parameter tuning, economic analysis, the best control effect.Keywords：Extraction System；fire water system；Eject pump；Configuration software 西安石油大学本科毕业设计（论文） 目 录1 绪论11.1 选题的目的及意义11.2 国内外研究现状21.3 抽汽射水系统的设计方法及内容32 汽轮机车间42.1 设备概况42.1.1 装置简介42.1.2 工艺原理52.1.3 工艺流程52.2 汽轮机52.2.1 汽轮机工作原理52.2.2 汽轮机结构62.2.3 汽轮机设备组成73 抽汽与射水系统83.1 抽汽系统83.1.1 基本流程83.1.2 控制概况93.2 射水系统103.2.1 基本流程103.2.2 控制概况103.3 抽汽射水系统控制方法123.3.1 抽真空系统的作用和形式123.3.2 抽气器抽真空系统设计123.3.3 抽汽射水系统的控制123.3.4 射水抽气器布置方式133.4 装置介绍133.4.1 射水抽气器133.4.2 射水箱153.4.3 射水泵153.5 抽汽与射水系统相关因素153.5.1 射水抽气器抽出的产物确定153.5.3 工作水温对射水抽气器工作的影响163.5.3 补水量163.5.4 变工况特性163.6 启停维护与事故处理173.6.1 启停维护173.6.2 事故与处理184 组态软件的开发194.1 组态创建194.1.1 创建应用程序194.1.2 创建组态画面204.1.3 工艺流程图234.2 组态设计244.2.1 抽汽压力实时趋势画面244.2.2 射水水位实时趋势画面244.2.3 实时报警254.3 组态过程264.3.1 控制策略264.3.2 建立实时数据库274.3.3 动画连接274.4 运行294.4.1 流程图的运行294.4.2 参数整定及趋势画面运行304.4.3 报警画面运行345 结论35致谢36参考文献37I1 绪论 自动化的发展是工业进步社会发展的重要方面，而随着科学技术的高速发展智能控制也越来越多。由于工业化进程的不断发展，对原有控制系统的不断改进，使其更加高效、准确、经济越来越被重视。人类已面临了能源紧张的危机，在控制系统中，增大能源的利用率，提高效率显得更加迫切。我国是世界上少有的几个以煤电为主的一次能源国家，而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性节能减排已势在必行。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，控制还不够先进，不够安全可靠。本论文根据大量的资料了解汽轮机的运行及工作流程，分析抽气射水的作用和工作原理，将射水抽气系统的控制设计方法进行了明确，对系统控制的一些内容进行了整合和优化。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控制的设计进行了研究和讨论，用组态软件模拟现场控制。论文的重点是对射水抽气系统的各个组成设备原理分析和组态软件的设计和运行，从而对射水抽气系统控制设计理论进行完善。 在论文撰写的过程中，借鉴了大量的相关资料，同时得到了阮岩老师的耐心指导及大力支持和帮助，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。汽轮机设备的工作在启动和正常运行过程中都需将设备，特别是凝汽器和汽水管路中不凝结的气体及时抽出，以维持凝汽器的真空改善传热效果和提高汽轮机设备的热经济性。因此，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、射水箱射水泵、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，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1。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2。射汽抽气器工作蒸汽是从新蒸汽节流而来，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，射水抽汽系统更为经济方便。 （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。（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。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3。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 国内外研究现状 射水抽气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（BBC）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，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4。 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：工作水由喷嘴射入吸入室，由于水流束对气体的粘滞作用5，水束将气体带入喉管，使吸入室形成真空，而水束在吸入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。在喷嘴总面积不变的情况下，增加喷嘴数目，将使水束在吸入室内分布更趋均匀，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，对于一液一相喷射泵，确是能提高效率（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6。 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高效多通道抽气器，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。1.3 抽汽射水系统的设计方法及内容 本次设计是根据所选汽轮机凝汽器工作原理进行设计相应的射水抽气系统。运用所学知识上网和在图书馆查阅与本设计有关的资料，了解有关热电厂工艺方面的知识，特别对热电厂汽机车间的抽汽与射水系统的工艺及控制系统做重点研究及分析。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。熟悉独山子石化热电厂的技术资料，熟悉热电厂车间的工艺流程及基本操作。了解抽汽射水系统、射水泵、射水箱等的工作原理及基本控制。熟悉ForceControl 3.2监控组态软件及其应用，并充分利用网站提供的有关资料及技术支持，利用ForceControl 3.2软件包，完成监控组态软件的开发，来协助完成本次毕业设计。利用组态软件作出该系统的工艺流程画面、报警画面、趋势画面、调整画面等。最后对射水抽气系统进行参数整的，得出结论。372 汽轮机车间2.1 设备概况2.1.1 装置简介 本装置共有四台汽轮机（如下表2-1），八台电动给水泵，采用分段母管制，1#5#给水泵为定速泵，6#8#给水泵为液力偶合器的电动调速给水泵。有8台中继泵，三台低压除氧器，六台高压除氧器、及三个中压减温减压器、两个高压减温减压器、一个低压减温减压器。表2-1 汽机车间装置机组型号生 产 厂 家生 产 日 期D C S 系 统D E H 系 统1#机CC25-90/13/2南 京汽轮机厂制 造1991年哈 工 大原上海新华的高压电调 专用油箱 用专用油2#机CC25-90/13/2南 京 汽轮机厂制 造1993年哈 工 大和利时的低压电调， 无专用油箱、 用原46#透平油。3#机C50-8.83/1.57上 海 汽轮机厂制 造1994年横和西仪和利时的高压电调 有专用油箱 用专用油4#机CC60-8.83/4.7/1.47哈 尔 滨 汽轮机厂 制 造2004年上海新华原上海新华的高压电调 有专用油箱 用专用油 四台机组均为高压、单轴、单缸调整抽汽式汽轮机。 四台机组均有六段抽汽，1#2#4#机有两级调整抽汽（3#机有一级调整抽汽）其余均为非调整抽汽。 机组采用射水抽汽器维持真空，配有两台射水泵。 3#机有一套独立的内冷水系统、4#机除三台辅助油泵外还有两台顶轴油泵。 本机组有联锁保护、在运行参数超限时，发出报警和停机信号确保机组运行安全可靠。 汽轮机转子和发电机转子用套装刚性联轴器联接。 为加速机组启动及带负荷，降低热应力及热变形，本机有外引蒸汽自流式法兰螺栓加热系统。 汽轮机排汽导入表面式凝汽器，凝汽器通过膨胀接管与后汽缸相联接。2.1.2 工艺原理锅炉来的高温高压蒸汽，经电动隔离门和自动主汽门后，分四根导汽管经过四个调速汽门进入汽轮机、经固定在隔板上的喷咀降压升速、将热能转化为动能、高速流动蒸汽由喷嘴流出，进入动叶片，在弯曲的动叶片内改变汽流方向，蒸汽给动叶以冲动力，产生了使叶片旋转的力矩，带动汽轮机转子按一定速度均匀转动，输出机械功，将动能转化为机械能。2.1.3 工艺流程由锅炉来的新蒸汽进入汽轮机做功，一部分蒸汽做功后被抽出供回热系统和外供用汽。另一部分蒸汽排入凝汽器后被凝结成水，经凝结泵升压通过低压加热器加热后进入高压除氧器。再经给水泵升压打至高压加热器加热后供给锅炉，工艺流程图如图2-1所示。图2-1 工艺原则流程图2.2 汽轮机汽轮机设备是以汽轮机为核心，包括凝汽设备、回热加热设备、调节和保护装置及供油系统等附属设备在内的一系列动力设备组合。正是靠它们协调有序地工作，才得以完成能量转换的任务。2.2.1 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2-2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。 1-轴2-叶轮3-动叶片4-喷嘴 1-油封环 2-油封套 3-轴 4-动叶槽 5-叶轮6-平衡槽 图2-2 冲动式汽轮机工作原理图 图2-3 套装转子结构 2.2.2 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2-3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。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2-4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。凝汽设备由凝汽器、凝结水泵、循环水泵和抽气器组成，它的作用是建立并保持凝汽器的真空，以使汽轮机保持较低的排汽压力，同时回收凝结水循环使用，以减少热损失，提高汽轮机设备运行的经济性。2.2.3 汽轮机设备组成1-主汽阀 2-调节阀 3-汽轮机 4-凝汽器 5-抽汽器 6-循环水泵 7-凝结水泵 8-低压加热器 9-除氧器 10-除水泵 11-高压加热器图2-4 汽轮机设备组成图为了调节汽轮机的功率和转速，每台汽轮机有一套由调节装置组成的调节系统。另外，汽轮机是高速旋转设备，它的转子和定子间隙很小，是既庞大又精密的设备。为保证汽轮机安全运行，配有一套自动保护装置，以便在异常情况下发出警报，在危急情况下自动关闭主汽阀，使之停运。调节系统和保护装置常用压力油来传递信号和操纵有关部件。汽轮机的各个轴承也需要油润滑和冷却，因而每台汽轮机都配有一套润滑油系统。3 抽汽与射水系统3.1 抽汽系统3.1.1 基本流程图3-1 抽汽系统工艺图本机组有六段抽汽，其中1#、2#机、4#机有两级调整抽汽。1#、2#机分别为三段和五段、4#机分别为一段和三段抽汽（3#机只有一级调整抽汽为二段）如下表3-1。表3-1 抽汽系统分段情况抽汽1#、2#机3#机4#机一段抽汽至2#高加至1#高加为调整 抽 汽至4.5MPa外供二段抽汽分两路至1#高加，为调整抽汽分为三路至2#高加至2#高加至1.3MPa外供通过减压阀并三段上高除至高压除氧器三段抽汽为调整抽汽自两根管道抽出，并在一起，经供汽一道（204）、快关阀分两路至1.3MPa外供抽汽至1#低加分二路至1#高加至高除及轴封加热器至1.3MPa外供四段抽汽至3#低压加热器至鼓泡除氧器，为保证鼓泡除氧工作正常，当四段抽汽压力低于0.196 MPa时，通过一减压阀从三段抽汽引蒸汽过来至3#低压加热器五段抽汽为调整抽汽从两根管子抽出，分二路至2#低加及低压蒸汽母管至低除至2#低加至2#低加经采暖供207）至热网加热器及低压供汽母管六段抽汽至1#低加至3#低加至1#低加第一段至第五段抽汽为独立的水控逆止阀，（1#、2#机第五段(南侧)逆止阀用水压联动装置控制）。第六段因抽汽压力低未装水压控制逆止阀，装逆止阀。3.1.2 控制概况运行过程中要保证工业抽汽的压力稳定，避免波动过大因低加的随机启动能保证暖机更充分，1#、2#、4#机四、五、六段抽汽（3#机三、五、六段抽汽）随机投入。电负荷至额定负荷的60%时，高加水侧投运正常后、至高加加热的抽汽可以投运。控制参数：工业抽汽压力控制范围: 1.01.57MPa控制目标: 1.11.44MPa相关参数：工业抽汽流量、机组负荷、外供压力控制方式：通过汽电负荷及旋转隔板的开度进行调整正常操作:影响因素调整方法外界负荷外界热用户负荷变化时及时调整负荷机组负荷根据机组电负荷的变化调整抽汽负荷异常处理:现象原因处理方法压力高报警1、外界负荷波动2、中减或其它机组负荷波动根据压力及时调整压力低报警1、外界汽负荷增加2、机组甩负荷1、根据压力及时调整2、查明原因，恢复负荷3.2 射水系统3.2.1 基本流程从射水箱引出的水经射水泵升压，升压后的水经射水抽汽器的水室进入喷嘴，由喷嘴将压力能转变为速度能，水流以高速从喷嘴中喷出，在混合室内产生高度真空，抽出凝汽器内汽气混合物，一起进入扩散管，速度降低压力升高，混合物排入射水箱。为保证射水箱水位及温度，接有循环水补水、新水补水。图3-2 射水系统工艺图3.2.2 控制概况正常运行中保证射水泵工作正常，保证真空在指标控制范围内。控制参数： 真空控制范围: 冬-85-97Kpa（夏-78-97Kpa）控制目标: 冬-90-97Kpa（夏1#3#机：-85-97Kpa 4#机：-82-97Kpa）相关参数：汽封压力、凝结器水位、循环水量控制方式：通过检查循环水、凝结水、真空、射水系统进行调整正常操作:影响因素调整方法循环水系统检查调整循环水系统工作正常凝结水系统检查调整凝结水系统工作正常真空系统检查调整真空系统工作正常射水系统检查调整射水系统工作正常异常处理现象原因处理方法1、真空急剧下降，循环水压力低信号发出。1、循环水中断1、迅速减去负荷，真空接近于-58kPa时打闸停机2、真空下降循环水压力低 循环水出入口温差增大2、循环水量减少2、若循环水泵工作失常，启动备用泵若凝汽器铜管堵或管壁脏污及滤网堵塞等，应停止半面进行清扫或反冲洗3、凝汽器水位升高：3.1凝结水硬度增大，凝结泵电流和压力及凝结水流量增大。3.1 凝汽器铜管漏3.1停半面凝汽器进行找漏，水质不合格排地沟3.2 凝结泵电流、压力增大，凝结水流量增大或减少3.2凝结水系统上阀门，再循环门或化补水门等误操作。3.2 误操作原因找到后应立即处理3.3 低压加热器水位升高3.3 低加铜管漏3.3 将凝结水走旁路，停止加热器。3.4 疏水泵出口压力下降，“低加水位升高3.4 疏水泵汽化3.4 适当降低疏水泵转速，调整密封水，如果水位继续升高将疏水倒至逐级自流，停疏水泵查原因。3.5 凝结泵出口压力下降，凝结水流量减少到0凝结泵电流到03.5 凝结泵电源中断3.5 迅速启动备用泵，调整凝结水再循环，检查跳闸水泵是否倒转，若倒转应关闭出口门3.6 凝结泵出口压力及凝结泵电流摆动3.6 凝结泵汽化3.6 启备用泵或调整再循环；若泵入口漏空气倒泵后对故障泵进行隔离3.7 泵体内发生不正常的杂音，出口压力下降，电流增大3.7凝结泵故障3.7启动备用泵，停止故障泵进行检修4、 真空系统漏空气4.1 轴封系统漏4.1提高轴封压力、温度4.2 低加空气系统漏4.2必要时关闭加热器空气总门4.3负压侧有漏点4.3找出泄漏点，加以消除5、 射水系统工作失常5.1射水泵故障5.1 启动备用泵，停止故障泵进行检修5.2射水泵汽化5.2 启动备用泵，若是射水泵入口漏空气，倒泵后应对故障泵进行隔离5.3 泵电源中断5.3 迅速启动备用泵5.4 抽气器故障5.4 启动备用抽气器3.3 抽汽射水系统控制方法抽气系统包括两台射水泵和两台抽气器。正常运行时，一台射水泵配合一台抽气器工作，另一台则处于备用状态。当凝汽器真空降低或工作的射水泵故障跳闸时，备用的射水泵和抽气器自动投入工作，开启抽气器的空气门8。在控制台上，仅设有两台射水泵的控制开关及真空破坏门的控制开关。3.3.1 抽真空系统的作用和形式对于凝汽式汽轮机，在初参数一定的条件下，汽轮机排汽压力越低，则蒸汽机组的循环热效率越高，发电标准煤耗率越低。降低排汽压力的有效方法是使汽轮机的排汽凝结，热力发电厂通常利用凝汽器内的冷却水使汽轮机排汽进行凝结。因此，除了背压式汽轮机外，一般汽轮机都设置有凝汽器。但实际运行中，空气会通过汽轮机装置中处于真空状态下的管道和壳体不严密处漏入凝汽器，还有少量空气是由主蒸汽进入汽轮机夹带来的。由于空气漏入凝汽器，从而使凝汽器真空降低，循环热效率降低。此外，空气漏入凝汽器，还致使凝结水的溶氧量增加，从而加剧对低压加热器及低压凝结水管道的腐蚀。因此，在凝汽器运行时，必须不断地抽出其中的空气。抽真空系统的作用是将漏人凝汽器内的空气和其他不凝结气体连续不断地抽出，在机组起动初期建立凝汽器真空；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。对于大型火电机组来说，凝汽器的抽真空设备主要有射水抽气器和真空泵两种。射水抽气器抽真空系统结构简单、工作可靠，但其消耗厂用电量比较多。3.3.2 抽气器抽真空系统设计凝汽器应配置可靠的抽真空设备。对300MW及以下容量的机组，宜配置两台水环式真空泵或其他形式的抽真空设备(如射水抽气器等)，每台抽真空设备的容量应能满足凝汽器正常运行时抽真空的需要9。对600MW及以上容量的机组，宜配置三台水环式真空泵，每台泵的容量应能满足凝汽器正常运行时抽真空达50的需要。当全部抽真空设备投入运行时，应能满足机组起动时建立真空度的要求。对200MW及以上容量机组，当采用直流供水系统时，宜设置一台凝汽器水室抽真空泵。3.3.3 抽汽射水系统的控制图3-3所示为射水抽气器抽真空系统。它由射水抽气器、射水泵、开式射水箱及连接管道组成。各台低压加热器的排气、凝结水泵及疏水泵的排气经排气管汇入凝汽器，凝汽器与射水抽气器的工作室相连。由循环水或深水井来的射水箱的水，用射水泵(一台正常运行，一台备用)升压后；打入射水抽气器。抽气器中喷嘴射出的高速水流，在工作室内产生高真空以抽出凝汽器中的气、汽混合物，这些气、汽混合物经扩压后回到射水箱，并排人大气中。在凝汽器与射水抽气器相连的抽气管道上设有真空破坏阀。它是一种电动闸阀，其作用有两个：一是在汽轮机起动过程中调节凝汽器真空；二是在汽轮机事故紧急停机时，由运行人员在集控室用手打开，破坏凝汽器真空，以缩短汽轮机转子的惰走时间，加速停机过程，防止事故扩大。射水抽气器的水循环方式有两种：一种为开式循环，由水源来水经离心式射水泵升压后进入抽气器，排水到出水渠；另一种为闭式循环，射水抽气器排水到射水箱，射水泵抽吸射水箱的水，升压后进入抽气器，如此循环。1射水抽汽器；2射水泵；3射水箱；4真空破坏门；5凝汽器；6凝结水泵图3-3 射水抽汽系统 3.3.4 射水抽气器布置方式 抽气设备是汽轮机的主要辅助设备之一。在机组启动时，需要用它把汽、水管道和一些设备中的空气、疏水抽走，并在凝汽器气侧建立一定真空，以加快启动速度、避免汽水冲击。正常运行中需要用抽气器及时地抽出凝汽器及真空系统中漏入的不凝结气体，维持凝汽器的真空。一般的射水抽气器系统的安装分为两种方式：分别是闭式系统和开式系统。闭式系统：闭式系统是传统的布置方式，是将射水抽气器设置于射水箱上，以射水泵-抽气器-水箱循环供水，并投入一定量的补水，从而控制射水箱水温。 开式系统: 开式循环就是射水泵进水来自循环水进水管，而排水管则直接接入地沟。3.4 装置介绍3.4.1 射水抽气器一、工作原理图3-4所示为C-40-75-1型的射水抽气器的结构图。它由进水室、喷嘴、混合(吸入)室、逆止阀、收缩管、低真空接口、扩压管等组成。1一工作水入口；2一工作喷嘴；3一混合室；4一喷嘴管；5一喉部图3-4 C-40-75-1型射水抽气器射水抽气器一般由专用射水泵供给工作水，工作水进入水室1，然后进入喷嘴2，形成高速水流，在高速水流周围形成高度真空，凝汽器的蒸汽空气混合物被吸进吸水室3，与工作水相混合，部分蒸汽立即在工作水表面凝结，然后一起进入喷嘴管4及喉部5进一步混合后，由排水管排出。为了节省能量消耗，长排水管应插在排水井水面以下，这一排水管中的水柱借助重力下落，可使扩压管出口压力减小，从而节省工作水的能量消耗。由射水泵来的压力水经过喷嘴将压力能转变为速度能，以一定速度喷出，在吸入室中形成高度真空。将凝汽器中汽、气混合物吸入混合室。汽、气混合物在工作水带动下进入扩压管，扩压管将其速度能再转变为压力在略高于大气压的情况下随水流一起排出。 当专用水泵或其电动机故障或厂用电中断时，工作水室水压立即消失，混合室内就不能建立真空。这时凝汽器压力仍是很低的，而排水井表面压力是大气压力，故不洁净的工作水(循环水)将从扩压管倒流入凝汽器，污染凝结水。为此，在混合室空气吸入口处设置了逆止阀，用以阻止工作水倒流。二、注意问题射水抽气器的布置方式中设有射水泵和射水抽气器专用的工作水箱，工作介质在工作过程中构成封闭循环，所以称作闭式系统。另有一种布置方式，射水泵从凝汽器进口循环水管取水，经抽气器后连同抽吸的汽、气混合物一起排入凝汽器出口循环水管，这种布置方式构成的系统称为开式系统。流动的设计模式，大家知道气相运动所需能量全来自水束，那么要让水质点裹胁更多的气体来提高凝汽器真空，保证安全运行就必须：1. 在吸入室中选取水的最佳流速及单股水束的最佳截面，以使水束能实现最佳分散度，同时分散后的水质点又具最佳动量，以最小的水量裹胁最多的气体，这是达到低耗高效的起码条件。2. 吸入室内水质点与空气的接触达到最均匀。且使水束所裹胁的气体能全部压入喉管。3. 制止初始段的气相返流偏流，以免造成冲击四壁而发生震动磨损。这一点单靠加长喉管是难以实现的。这是吸入室几何结构，喉口形状，喉径喷咀面积比，喉长喉咀径比，进水参数（水量水压）等实现的。4. 喉管的结构分气体压入段，旋涡强化段及增压段三部份。能实现两相流的均匀混合，降低气阻，消除气相偏流，增加两相质点能量交换，又能利用余速使排出的能量损失达到最少。3.4.2 射水箱 射水箱是射水抽气系统中不可缺少的一部分，射水箱的设计是否合理关系到射水泵和射水抽气器的效率和能力问题，即关系到机组的经济性问题。射水箱连接着射水抽气器和射水泵，以射水抽气器工作流程介绍：射水泵从射水箱中吸水，从射水箱吸出的水经管道由射水泵加压送到射水抽气器，压力水进入射水抽气器水室，该室防止压力水进入喷嘴前形成漩涡产生压力损失，后再进入射水抽气器中的喷管，在喷嘴中的水静压力转换成速度能，水以高速通过混合室形成高度真空，从而抽吸凝汽器中不凝结气体并与之混合一起进入扩散管，降温升压后再排入射水箱，在射水箱中不凝结气体排入大气。水在射水箱管道经射水泵和射水抽气器中循环把凝汽器的不凝结气体带出。所以射水箱是射水抽气重要组成部分。3.4.3 射水泵喷射泵是靠高压工作流体流经喷咀后产生的高速射流，与被抽吸的流体(称为引射流体)进行动量交换，以使引射流体能量增加，从而达到吸排目的的一种泵。射水泵的作用是向射水抽汽器提供一定的压力供给水，使其建立和保持凝汽器真空。 根据工作流体和引射流体的不同，喷射泵可分为许多种类。它们虽然在结构和工作原理上大体相似，但因工作流体和引射流体物理性质上的差异，彼此在工作性能和结构细节上又都具有自己的一定特点。概括说来，喷射泵的工作效率虽然很低，但重量轻、尺寸小、结构简单，完全没有运动部件，它能输送任何流体，包括含有杂质的液体，而且起动迅速，排量均匀，吸入能力较强，能造成高度的真空，因此，常用作为锅炉的给水泵或辅给水泵、冷凝装置和真空造水装置的抽气泵或真空泵，此外，亦常用为一般的排水工具、应急舱底水泵和煤屑排送泵等。 3.5 抽汽与射水系统相关因素3.5.1 射水抽气器抽出的产物确定 射水抽气器设备是汽轮机主要辅助设备之一。在机组正常运行时，需要用射水抽气器及时的抽出凝汽器及真空系统中漏人的不凝结气体，维持凝汽器的真控。抽气器在维持机组真空和机组的安全正常运行有着十分重要的作用。 射水抽气设备在机组运行中必须能正常的从凝汽器中抽出不凝结蒸汽，以产生与物性参数和传热相适应的最小蒸汽凝结压力。需要抽出的不凝结气体的主要来源包括以下几项，但不以次为限：（1）所存在低于大气压下运行的系统中漏人的空气。（2）进入凝汽器的疏水和排放释放出来的气体。（3）进入凝汽器补给水释放出来的气体。（4）在闭式循环中使用凝结水平衡箱内所产生的气体。（5）在某些形式的核燃料的循环中，给水离解出来的氧气、氢气以及其它不凝结气体。具体的真空系统的空气分为正常漏人与非正常漏人两方面。正常漏入的途径有： 汽轮机低压轴封、真空系统阀门门杆水位计填料等处漏入空气。 汽轮机排气疏水中折出的气体。其数量每种机组都有经验数据，加上一定的富裕量后即为制造厂确定抽气器单台容量的依据。非正常漏入空气的途径有： 低压缸中分面不严密处漏入的空气。 排气缸与凝汽器接口及其它真空管道、容器裂口处漏入，由于这些设备由缺陷漏入的气体最大值无法预料，所以一般不作为确定抽气器单台容量的依据。除了不凝结气体，还需要抽出一定的附带蒸汽，以保证凝汽器的正常运行并产生合理的气流速度，使凝汽器汽侧的腐蚀减小到最小程度。3.5.3 工作水温对射水抽气器工作的影响射水抽气器在工作时，其特性经证明可认为当工作水量一定时，抽吸空气的容积不变。为在工作水温升高时能抽吸出相同的漏入空气量，则必然将会使抽吸压力提高，以补偿因温度升高所增大的容积，以维持容积不变，亦即是随着工作水温的升高抽吸压力亦将升高。 这样的影响使当夏季射水抽气器工作水温升高时真空变坏更多。3.5.3 补水量 对于射水抽气器，因在工作时不断消耗射水泵的功率，以及有蒸汽随同空气被抽入将使工作水温不断升高。因而在实际工作时，需要排去部分工作水，补充部分温度较低的补给水。若能有较多的补水，排水量较多，则射水抽气器的工作水温将较低，真空将较好，机组经济性较高，是有利的。从上述分析可看出，射水系统循环水并不需要冷却，从降温的观点和泄露损失补充方面看系统补水率不必太大，进行大量的补水是不必要的。 3.5.4 变工况特性一、工作水温的变化在相同的抽气量下，工作水温升高，抽气器混合室压力也升高，这是因为混合室内绝对压力低、工作水温升高，水易汽化。由于汽的比容比水大得多，所以混合室压力升高，抽气能力下降。因此运行中必须监视水温的变化，尤其是闭式循环系统，应经常地监视工作水温，定期或连续向水箱补充冷水，保证工作水温度。二、工作水压力的变化在抽吸空气量和工作水温度不变的条件下，随工作水压力的提高，工作水流量增加。喷嘴出口流速增大，抽吸能力提高，混合室真空得到提高。但是当工作水压力从一个值增加到另一值时，虽然抽气量未发生变化，但混合室压力却增高了，这是因为抽气器的结构尺寸已经确定，工作水压力继续增高会使流量增加过多。在扩压管出口发生排水阻塞现象，因而排水压力升高。这样必然造成混合室压力升高，抽吸能力下降。因此对任何一台射水抽气器都有一个最佳的工作水压。3.6 启停维护与事故处理3.6.1 启停维护一、射水抽气器启停与维护射水抽气器启动时，首先要启动射水泵8。一般在机组启动前，先分别对两台射水泵进行检查、启动试验和联动试验，然后保留一台运行。建立水循环之后，可开启抽气器与凝汽器连通的空气门，在建立一定真空后，再关闭真空破坏门。射水抽气器停止时，应先关空气门，再关射水泵出口门，待出口门关闭后方可停泵，以防止泵出口管内的水在忽然停泵时发生“水锤”现象，损坏泵出口门及叶轮。如果是停机时停止抽气系统，则在真空到零前，应先打开真空破坏门，防止真空到零后，凝汽器超压引起大气安全门动作。二、射水泵启停及注意事项1. 射水泵的启动及注意事项启动前的检查（1）检查泵体完整（检修后的设备应检查马达外壳接地是否良好，测试电动机绝缘合格）。（2）检查泵与系统阀门位置是否正常。（3）联轴器盘动灵活，轴承油质、油位正常。（4）检查泵的出口门、入口门开启，并有适量的冷却水流出。启动：启动前的检查正常后，合上一台射水泵的操作开关，应注意：（1）电流表电流瞬间指示到最大后5S内回落到额定值内，射水泵启动正常，反之则应立即停泵查明原因；（2）水泵启动后，射水泵出口压力、电流、轴承声音、振动、油质、油位、温度应正常，盘根有水滴出，不发热。（3）检查正常后将运行泵联锁键搬至工作位，备用泵联锁键搬至投入位置。2. 射水泵停止及注意事项检查 （1）检查备用泵的出口门、入口门开启，盘根有冷却水流出；（2）轴承油质合格、油位正常；（3）解除运行泵的联锁开关，启动备用泵。启动后应注意（1）检查备用泵启动正常后停泵，将运行泵联锁键搬至工作位，备用泵联锁键搬至投入位置；（2）如果发现停泵后倒转，应立即关闭出口门或入口门。（3）如备用泵启动开关合不上，应待处理正常后，再停备用泵。正常运行中，要注意监视射水泵的运行状况。发生射水泵故障时，应及时切换备用抽气器。运行中还要注意监视抽气器的入口水压和吸入室压力，还要注意射水池水位和工作。3.6.2 事故与处理1、 水箱水温高。射水抽气器多采用闭式循环，由于汽、气混合物的加热和水泵运转的摩擦发热，会造成水温升高。发现水温高时，应增加补充冷水使热水由溢流管排出，以稳定水源。2、 抽气器喷嘴的进水口被冲蚀。这是进入抽气器的工作水不清洁或含有沙粒所引起的一种机械损伤。为此在检修时应检查喷嘴的冲蚀情况，以防运行中效率降低。3、 射水泵掉压力或不打水9。原因：（1）射水箱水位低或无水；（2）射水箱水温高或水泵入口管堵塞；（3）电机转动方向不正确；（4）水泵入口闸板脱落或叶轮损坏。处理方法：（1）向射水箱加工业水补止正常水位（工业水无法加补时，可加循环水）；（2）向射水箱加工业水换水，若入口管堵塞严重时，应停机处理；（3）确认电动机转动方向是否不正确，应寻求处理；（4）确认水泵入口闸板脱落或叶轮损坏时应停机处理。4、 射水系统结垢。系统中工作水在长期工作下温度会有所升高，在喷嘴出口。混合室、喉管、扩压管等处的壁面结垢，占据部分流道，应定期予以清除。4 组态软件的开发随着工业自动化水平的迅速提高以及计算机在工业领域内的广泛应用，人们对工业自动化的要求也越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须要修改其控制系统的源程序，导致其开发周期加长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率变得很低，导致它的价格非常昂贵。力控组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程，对研究者能更方便透彻的研究实际的工业控制过程有很大的帮助。抽汽系统的具体控制方案由PID回路构成，取工业控