轴封系统过程参数课程设计

华先法力#肾课程设计（综合实验）报告（2012--2013年度第1学期）名称：课程或实验名称题目：轴封系统院系：控制与计算机工程学院班级：实验自10学号：1101190104学生姓名：高耀岿指导教师：常太华设计周数：一周成绩：日期：2013年01月16日一、 课程设计（综合实验）的目的与要求本次课程设计为《检测技术与仪器》、《过程参数检测及仪表》、《汽轮机原理》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深对主要电厂热力设备工作原理的理解以及过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。二、 设计（实验）正文在汽轮机级内，主要是在隔板和主轴的间隙处，以及动叶顶部与气缸的间隙处存在漏气。此外，在汽轮机的高压端或者高中压缸的两端，在主轴穿出气缸处，蒸汽也会向外泄露，这些都将是汽轮机的效率降低，并增大凝结水损失。在汽轮机的低压端或者低压缸的两端，因气缸内的压力低于大气压力，在主轴穿出气缸处，会有空气露入气缸，使机组真空恶化，并增大抽气器的负荷。因此，轴封系统是汽轮机不可缺少的重要组成部分，在汽轮机运行中起着重要的作用，也就是说，一个完善的轴封系统既要防止级问、端汽封漏汽，又要避免动静碰磨。轴封及其系统的工作原理：1.1齿形轴封如图1所示，轴封可以看做是许多狭小的通道及相同的小室串联而成的，从侧面看去，即为许多环形孔口和环形气室。当蒸汽从高压侧流向低压侧时，一定压力的蒸汽流经环形孔口时，通流面积减小，蒸汽流速增大，压力降低，由p0降到pl，比焓值由h0=ha降到hb随后高速汽流进入环形小室时，通流面积突然变大，流速降低，汽流转向，发生撞击和产生涡流,速度降到近似为零,但压力pl不便，蒸汽原具有的动能转变成热能,从新加入到蒸汽中去，但相比可以忽略。当蒸汽经过第二个汽封间隙时，又重复上述过程压力再次降低.蒸汽流经最后一个汽封齿后，蒸汽压力与大气压力相差甚小.由图1轴封热力过程线可知：P0>P1>P2>…>Pzh0h0=ha=hc=he..=hz如果近似认为各环形孔口的环形漏气面积A都相等，通过各孔口的蒸汽流量△勺相同，则各孔口均AGl=uAlcxpx△Gi=cp即是常数 uA/xx由此公式可知，蒸汽流过各轴封片时不断膨胀，蒸汽密度不断减小，则可见蒸汽流速不断增大。当最后一片孔口的压差足够大时，气流速度可以达到当地音速，此时漏气量达到最大值，在其前面的各轴封孔口处气流速度都只能小于临界音速，也就是说临界音速只能发生在最后一片轴封孔口处，这是因为等流量曲线上逆流方向各点对应的蒸汽温度越来越高，气流速度越来越低，从而通过减小轴封漏气间隙5来减小环形孔口的环形漏气面积Ai，最终达到减少漏气，提高机组效率的日的。1.2齿形轴封漏气量的计算1.2.1当最后一片轴封孔口处流速未达到临界音速时：AG,=uA,:*。302一pz2）1广"p其中：AGl孔口的蒸汽流量1轴封孔口漏气流量系数A 1轴封孔口漏气面积P。工质密度Pc0第一个孔口前压力pz最后一个孔口后压力Z轴封片数（此处略去推导过程）1.2.2当最后一片轴封孔口处流速达到临界音速时:其中：AG1.c孔口的蒸汽流量u 一—一，1轴封孔口漏气流量系数A 1轴封孔口漏气面积P。工质密度"小0第一个孔口前压力（此处略去推导过程）1.3轴封系统1.3.1轴封系统的主要功能轴封蒸汽的主要功能是向汽轮机的轴封和主汽阀、调节阀的阀杆汽封供送密封蒸汽，同时将各汽封的漏气合理导向或抽出。在汽轮机的高压区段，轴封系统的正常功能是防止蒸汽向外泄露，以确保汽轮机有较高的效率；在汽轮机的低压区段，则是防止外界的空气进入汽轮机内部，保证汽轮机有尽可能高的真空，也是为了保证汽轮机组的高效率。1.3.2轴封系统的简要介绍轴封系统供汽有主蒸汽、冷再热蒸汽和高压辅汽三路供汽。主蒸汽汽源作为备用汽源，用于在辅助汽源异常时使汽轮机安全停机。轴封供汽采用三阀系统，即在汽轮机所有运行工况下，供汽压力通过三个调节阀即主蒸汽供汽调节阀、辅助汽源供汽调节阀和溢流调节阀来控制，使汽轮机在任何运行工况下均自动保持供汽母管中设定的蒸汽压力。上述三个调节阀及其前截止阀和必需的旁路阀组成三个压力控制站。1.3.3系统组成及主要设备本系统由轴端汽封的供汽、漏汽管路，主汽阀和主汽调节阀的阀杆漏汽管路，中压联合汽阀的阀杆漏汽管路以及相关设备组成。轴封冷却器本系统设置一台100%容量轴封冷却器，用于抽出最后一段轴封腔室漏汽（或气），并维持该腔室微负压运行。轴封冷却器冷却的是汽一气混合物，冷却用的介质是凝结水，因此凝结水也得到了加热（故也称轴封加热器）。轴加风机本系统采用两台100%容量轴封风机（其中一台备用）。该风机为单级轴向进汽式风机，带有传动装置，悬臂支撑固定于汽封冷却器的支架上，主轴通过联轴器与电机相联，风机采用圆形的轴向吸入口和矩形的水平排出口；转动装置采用滚动轴承。转子由叶轮和主轴等零件组成，叶片和盖板采用塞焊接结构。叶片经静平衡校正，以保证转子平衡。它的作用是将轴封漏气经过轴封加热器之后的乏汽（包括混入的空气）抽走，并维持一定的负压，使轴封汽的外挡漏气不向外冒汽，而直接加热轴封加热器里的凝结水喷水减温器从轴封母管过来的蒸汽压力、温度过高，通过温度控制站控制其喷水量，从而实现减温后的蒸汽满足低压轴封供汽要求。节流孔板为保证主蒸汽供汽站、辅助汽源供汽站在机组正常运行中始终处于热备用状态，在调节阀前设有带节流孔板的旁路。节流孔版的作用一、是暖轴封进气管的。因为大机组在正常运行中轴封进气是不使用的.全靠高中压缸轴封漏气来密封低压缸的轴封.所以为了防止轴封进气管路长期不投用而变冷，在事故或需要紧急投用辅汽密封轴封的时候形成疏水，造成汽缸进水.所以正常情况下需要对轴封进气管路进行暖管。二、是保证当调节阀故障时能不使轴封汽中断，保证轴封汽有一个最小的流量。安全阀由于到汽封系统的供汽压力可能超过系统的设计允许压力，系统中装有安全阀，用以释放可能由于调节阀的误动作引起的超压。安全阀整定压力为0.24MPa。BDV阀（事故排泄阀）在紧急停机时，高压缸内的蒸汽会经过高中压缸之间的中间汽封，漏至中压缸，从而引起转子飞车，所以在中间汽封引出管路，通过BDV阀，直接引入排汽装置，将高压缸内的汽排出。VV阀（高压缸通风阀）在中压缸启动过程中，因高压缸没有进气，通风摩擦使转子动叶，隔板静叶温度升高，产生热应力与热变形，此时开启VV阀利用排汽装置的负压将高压缸抽成真空，控制温度的升高。水封主要是防止轴封加热器失水空气和蒸汽进入凝汽器降低真空。1.3.4轴封系统流程图（见附表1）1.3.5轴封系统的过程参数及所选仪表（见附表2）1.3.6所用到的选表原则1.3.6.1温度仪表选表（1） 温度在150°C及以下时，选用铜热电阻；（2） 温度在100C以上，500C以下时，选用铂热电阻，但由于铂丝细，易受振损坏，故在300C以上易产生振动的地方测量时，不宜采用；（3） 温度在300C以上、600C以下时，选用镍镉一考铜热电偶。但由于考铜合金丝易氧化变质，因此用在测量高于500C的蒸汽温度时，宜选用镍铬一镍硅热电偶；1.3.6.2压力仪表选表（1） 从工艺要求来考虑：需要观察压力的变化情况时选用记录式压力表，如波纹管压力表或多圈弹簧管压力表；需远距离传送压力信号时可选用压力变送器；需报警或位式调节，可选用电接点压力表等。（2） 从被测介质性质来考虑：对一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表、不锈钢为膜片的膜片压力表；具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘稠液等介质，应选用膜片压力表，其膜片的材质，必须根据测量介质的特性选择；对氧气、氢气、乙炔等特殊的介质，应选用专用压力表。（3） 从使用环境来考虑：对易燃、易爆的场合，使用电气压力表时，应选择防爆型压力表；在机械振动较强的场合，应选用耐振压力表等；在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，宜选用密闭式全塑压力表。1.3.6.3流量仪表选表差压测量仪表：差压侧量仪表与节流装置配合，可测量管道中各种流体的流量。也是当前电厂中常用的流量测量仪表，同时也是测量容器中液位（汽包水位、水箱水位等）的常用仪表。选用标准节流装置时必须严格遵循标准文件要求，否则会造成较大的测量误差。三、 课程设计（综合实验）总结或结论课程设计是我们专业课程知识综合应用和实践训练，也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程通过一周的过程参数课程设计，让我对《检测技术与仪器》、《过程参数检测及仪表》、《汽轮机原理》专业课的相关知识有了新