CN101261202B - 凝汽器凝结水取样装置的气水分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凝汽器凝结水取样装置的气水分离器，其特点是：所述气水分离器的结构是，具有罐体，在罐体上设有出气口、样水出口，在罐体内设有样水分配器，样水分配器的进水口与罐体的样水出口串接于取样泵入口前的取样管上，罐体的出气口通过在回气管上设置的真空阀门与凝汽器上部的气相容腔连通。在罐体内、位于样水分配器下方设有过滤网，在过滤网所在位置的罐体侧壁上设有清污视窗。能够除去取样泵入口前取样管内样水析出的气体并及时回放入凝汽器中，减小取样泵入口前取样管的压头损失，防止气体积累效应的发生，稳定了取样泵入口压强，防止泵的汽蚀现象发生。具有适应性、稳定性、可靠性好，使用寿命长，结构简单等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气水分离装置，是一种火力发电厂或核电站等热力设备中凝汽器凝结水取样装置的气水分离器。
背景技术
火力发电厂或核电站在发电过程中，高温高压蒸汽在汽轮发电机作完功后的乏气在凝汽器中被冷却成凝结水，流入凝汽器的热井中，再被凝结水泵抽取送入精处理装置净化，净化后的水或不经处理作为给水作为锅炉给水的一部分被再利用。凝汽器是热力设备循环系统中的重要部件，当凝汽器中的换热管磨损泄漏时，工业冷却水进入凝结水中导致凝结水严重污染，被污染的凝结水在热力设备循环过程中将在锅炉、汽机等部位产生结垢、腐蚀，严重威胁安全生产和经济运行。因此监测凝结水水质历来是电厂化学水汽监测的重要监测点。
传统的作法是取样点设在凝结水泵出口处，直接取样水，这种取样方式虽较简单，但无法区分是凝结水泵，还是取样管路渗漏造成的对水质分析结果的影响，也不能判别凝汽器渗漏发生在凝汽器中确切的区域，影响维护及故障处理的科学决策。
现有的一种凝汽器凝结水取样装置，见图1所示，凝汽器1的下部为热井2，热井2的样水出口通过取样管20与仪表屏21连接，在取样管20上从上至下依次设有第一手动真空阀3、过滤器4、取样泵5和止回阀7，在取样泵5与止回阀7之间的取样管20上连接有回水管12，回水管12与凝汽器1连接，在回水管12上设有第二手动真空阀6，其工作过程如下：凝汽器1处于深度负压状态下，通常绝对压强约为5～9Kpa，凝汽器1下部热井2内的凝结水在取样泵5的抽取下经过第一手动真空阀3和过滤器4进入取样泵5，在取样泵5的作用下，样水增压为正压，取样泵5出口样水分为两路，其中一路样水通过止回阀7到仪表屏21，为分析仪表和人工分析提供样水；另一路样水通过回水管12上的第二手动真空阀6回到凝汽器1。回水用来冷却取样泵5，防止取样泵5过热；过滤器4滤去样水中的机械杂质，防止杂质损坏取样泵5的工作部件；止回阀7防止取样泵5因故障突然停止工作时，第一、第二手动真空阀3、6未能关闭时，大气涌进凝汽器1破坏其真空度，导致汽轮发电机不能正常运行；第一、第二手动真空阀3、6在取样装置停止工作时，应处在关闭状态，隔离大气和凝汽器1的内腔，不影响发电机组的正常运行；压力表8指示取样泵出口水样压强。
现有的另一种凝汽器凝结水取样装置，见图2所示，是具有4个取样支路，适用于具有4个区域的凝汽器凝结水取样的取样装置，其中各支路上的真空电磁阀9在程序控制器的作用下，依次循环开通，实现自动程序取样。仪表屏21上的分析仪表将分别同步显示凝汽器1中各区域中凝结水的水质；置于取样泵5出口的压力表8用来指示泵出水样的压强；母管h用来联通各支路与过滤器4。考察目前配置在电力行业的国内外的凝汽器凝结水取样装置，其装置的工作原理均与图1或图2相同，在实际使用中发现，由于该装置因适应性、稳定性、可靠性差，在实际工作条件稍有变动时，这种变动是发电机组运行中时有发生的、且是允许的，例如热井中凝结水的液面有所下降，装置就不能正常工作，失去取样能力。由于现有技术的上述缺陷，使现有的凝汽器凝结水取样装置使用期限很短，几乎处在瘫痪状态，有的干脆被拆除。
对现有凝汽器凝结水取样装置进行了充分的分析研究，见于取样泵处在十分苛刻的条件下工作，取样泵应有特殊的性能，如不漏气，泵回水自冷却功能和汽蚀余量低，例如水温40℃，汽蚀余量约12Kpa，约1.2m高水头等特性。只有在取样泵入口水样压强Pλ不小于泵的汽蚀余量时，泵才能正常工作，即泵内不会发生汽蚀，否则会导致泵的叶轮损害，产生噪声振动，影响液体在泵内的正常流动，泵出口水样流量和扬程的下降甚至断流。
取样泵入口压强Pλ由图3求得：
Pλ＝P0+Hd-f
式中：P0-凝汽器内的真空度。绝对压强约在5～9Kpa，即相对真空度为95～91Kpa。
H-热井凝结水液面至取样泵叶轮中心的垂直高度，一般在2.5m左右，相当产生25Kpa左右的压强。
d-流体比重。
f-泵前取样管系统的压头损失，与取样管内径、长度、管内粗糙度，取样管系统中的阀门通径，流体粘性，流体流量有关。
由于取样泵取样管中的水样处在深度负压下，水中溶解的气体析出附着在管内壁并逐渐长大，或成气泡进入水流中，漂流聚集某些部位，如母管h内，导致泵前取样管道系统压头损失f增大，泵入口压强Pλ减小。与此同时，水流中的气泡被携带进入泵的腔体内，使泵内流体阻力增大，泵的汽蚀余量增大，泵入口压强与泵气蚀余量差减小，使泵流量下降，回流水量减小，泵的工作温度升高，导致泵内气蚀形成，直至泵断流，这一过程往往是缓慢积累的过程。图1、图2所示的凝汽器凝结水取样装置，在启动工作时，往往呈正常取样状态，随着取样过程的进行，经历数小时或更长一些时间，取样泵因气蚀失去取样功能，特别是在凝结水液面较低时，更易促进上述过程的形成。这就是这类取样装置适应性、稳定性、可靠性差的根本原因所在。
发明内容
本发明的目的是，对现有技术进行实质性改进，提供一种长期困扰本领域技术人员，一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，适应性、稳定性、可靠性好，使用寿命长，结构简单的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种凝汽器凝结水取样装置的气水分离器，其特征是：所述气水分离器10的结构是，具有罐体13，在罐体13内设有样水分配器14，在罐体13上端设有出气口15，在罐体13下端设有样水出口17；样水分配器14的进水口与罐体的样水出口17串接于取样泵5入口前的取样管20上，罐体的出气口15通过在回气管11上设置的真空阀门9与凝汽器1上部的气相容腔连通。在所述的气水分离器的罐体13内、位于样水分配器14下方设有过滤网18，在所述过滤网18所在位置的罐体侧壁上设有清污视窗19。清污视窗19的结构是，在清污口内装有密封环28、透明光窗27和与清污口连接的密封堵26。
本发明凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的有益效果体现在：
1.由于气水分离器的样水分配器的进水口与罐体的样水出口串接于取样泵入口前的取样管上，罐体的出气口通过在回气管上设置的真空阀门与凝汽器上部的气相容腔连通，能够除去取样泵入口前取样管样水析出的气体并及时回放入凝汽器中，减小取样泵入口前取样管的压头损失f，防止气体积累效应的发生，稳定了取样泵入口压强Pλ，防止泵的汽蚀现象发生。
2.清除了进入取样泵内水样中析出的气体，减小并稳定了泵内水样流动中的阻力，稳定了泵出口流量及回水流量，防止泵工作温度逐步攀升，避免了取样泵内汽蚀条件的形成。
3.由于在气水分离器的罐体内、位于样水分配器下方设有过滤网，在过滤网所在位置的罐体侧壁上设有清污视窗，在气水分离器内完成对样水中机械杂质的过滤和观查清除，省去一个过滤器。
4.从根本上解决了长期困扰本领域技术人员，一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，具有适应性、稳定性、可靠性好，使用寿命长，结构简单等优点。
附图说明
1凝汽器，2热并，3第一手动真空阀，4过滤器，5取样泵，6第二手动真空阀，7止回阀，8压力表，9真空阀门，10气水分离器，11回气管，12回水管，13罐体，14样水分配器，15出气口，16若干出水孔，17样水出口，18过滤网，19清污视窗，20取样管，21仪表屏，22横向直管，23竖向直管，24弯管，25锥体喷淋头，26密封堵，27透明光窗，28密封环。
图1为现有的一种凝汽器凝结水取样装置结构示意图。
图2为现有的另一种凝汽器凝结水取样装置结构示意图。
图3为现有的凝汽器凝结水取样装置参数关系示意图。
图4为本发明实施例1的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图5为本发明实施例2的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图6为本发明实施例3的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图7为本发明实施例4的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图8为本发明实施例5的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图9为图8中I局部放大示意图。
图10为本发明实施例6的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图11为本发明实施例7的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图12为本发明实施例8的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器的结构示意图。
图13为本发明实施例2的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器连接于凝汽器凝结水取样装置中的结构示意图。
图14为本发明实施例5的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器连接于凝汽器凝结水取样装置中的结构示意图。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作详细说明：
实施例1：参照图4，实施例1的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构是，具有罐体13，在罐体13内设有样水分配器14，在罐体13上端设有出气口15，在罐体13下端设有样水出口17。所述的样水分配器14为一横向直管22，横向直管22的端头封闭，横向直管22的侧壁上设有若干出水孔16，这种样水分配器14从罐体13侧壁置入罐体13内、且固连在罐体13的侧壁上。
实施例2：参照图5，实施例2的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于，样水分配器14由相垂直固连成一体的两根直管构成，竖向直管23置于且固连在罐体13上端盖上，横向直管22的两端头开口或封闭，在横向管22的侧壁上设有若干出水孔16。
实施例3：参照图6，实施例3的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于，样水分配器14是一弯管24与锥体喷淋头25固连构成一体，一弯管25置于且固连在罐体13的侧壁上，在锥体喷淋头25下端设有若干出水孔16。
实施例4：参照图7，实施例4的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例3基本相同，不同之处仅在于，样水分配器14是竖向直管23与锥体喷淋头25固连构成一体，竖向直管23置于且固连在罐体13上端盖上。
实施例5：参照图8和9，实施例5的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于，在气水分离器的罐体13内、位于样水分配器14下方设有过滤网18，过滤网18所在位置的罐体13侧壁上设有清污视窗19。清污视窗19的结构是，在清污口内装有密封环28、透明光窗27和与清污口连接的密封堵26。
实施例6：参照图10，实施例6的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例2基本相同，不同之处仅在于，在气水分离器的罐体13内、位于样水分配器14下方设有过滤网18，过滤网18所在位置的罐体13侧壁上设有清污视窗19。清污视窗19与实施例5相同。
实施例7：参照图11，实施例7的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例3基本相同，不同之处仅在于，在气水分离器的罐体13内、位于样水分配器14下方设有过滤网18，过滤网18所在位置的罐体13侧壁上设有清污视窗19。清污视窗19与实施例5相同。
实施例8：参照图12，实施例8的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器10的结构与实施例4基本相同，不同之处仅在于，在气水分离器的罐体13内、位于样水分配器14下方设有过滤网18，过滤网18所在位置的罐体13侧壁上设有清污视窗19。清污视窗19与实施例5相同。
参照图13，凝汽器凝结水取样装置的气水分离器是未设置过滤网18的气水分离器10，气水分离器10的样水分配器14的进水口与罐体的样水出口17串接于取样泵5入口前的取样管20上，罐体的出气口15通过在回气管11上设置的真空阀门9与凝汽器1上部的气相容腔连通。凝汽器1的下部为热井2，热井2的样水出口通过取样管20与仪表屏21连接，在取样管20上从上至下依次设有第一手动真空阀3、过滤器4、取样泵5和止回阀7，在取样泵5与止回阀7之间的取样管20上连接有回水管12，回水管12与凝汽器1连接，在回水管12上设有第二手动真空阀6。使水样较均匀分散后从气水分离器10的罐体13内上部落向下部，携带气体的样水在下落过程中完成气水分离，水落下聚集在罐体13内下部的样水从罐体的样水出口17经取样管20进入取样泵5，被分离的气体上升，聚集在罐体13内上部经由罐体的出气孔15、回气管11和回气管上设置的真空阀9返回凝汽器1上部的气相容腔。聚集在罐体13内下部已除去气体的样水经由罐体的样水出口17、取样管20和取样泵5入口进入取样泵5。
参照图14，凝汽器凝结水取样装置的气水分离器是设置过滤网18的气水分离器10，气水分离器10的样水分配器14的进水口与罐体的样水出口17串接于取样泵5入口前的取样管20上，罐体的出气口15通过在回气管11上设置的真空阀门9与凝汽器1上部的气相容腔连通。由于在气水分离器10的罐体内设置了过滤网18，所以，采用带过滤网的气水分离器10的凝汽器凝结水取样装置可以省去一个过滤器。由于气水分离器10的罐体内设有过滤网18和过滤网18所在位置的罐体侧壁上设有清污视窗19，当需要清除过滤网18上积聚的机械杂质时，可拧开清污视窗19上的密封堵26，取下透明光窗27和密封环28，就可将机械杂质从窗口清出，清除后将各部件装回原位，并将其拧紧至密封状态。采用透明光窗可很方便观察到过滤网18截污状态，以便及时清污。
Claims (3)
1.一种凝汽器凝结水取样装置的气水分离器，其特征是：所述气水分离器(10)的结构是，具有罐体(13)，在罐体(13)内设有样水分配器(14)，在罐体(13)上端设有出气口(15)，在罐体(13)下端设有样水出口(17)；样水分配器(14)的进水口与罐体的样水出口(17)串接于取样泵(5)入口前的取样管(20)上，罐体的出气口(15)通过在回气管(11)上设置的真空阀门(9)与凝汽器(1)上部的气相容腔连通。
2.根据权利要求1所述的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器，其特征是：在所述的气水分离器的罐体(13)内、位于样水分配器(14)下方设有过滤网(18)，在所述过滤网(18)所在位置的罐体侧壁上设有清污视窗(19)。
3.根据权利要求2所述的凝汽器凝结水取样装置的气水分离器，其特征是：所述的清污视窗(19)的结构是，在清污口内装有密封环(28)、透明光窗(27)和与清污口连接的密封堵(26)。
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