CN219956189U - 一种双背压汽轮机组抽真空系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种双背压汽轮机组抽真空系统，包括两组汽轮机组抽真空装置，各所述汽轮机组抽真空装置包括与凝汽器配套的节能真空泵组和水环真空泵组，节能真空泵组包括节能真空管路、沿抽真空方向依次连通在节能真空管路上的罗茨真空泵机构和第一汽水分离器，水环真空泵组包括水环真空管路、沿抽真空方向依次连通在水环真空管路上的第一水环真空泵和第二汽水分离器，凝汽器内设有压力传感器和温度传感器，罗茨真空泵机构配套有用于监测其运行频率的监测机构，节能真空管路或水环真空管路连通在凝汽器的出口处，针对大容量汽机组其冷端设备特性，提出了配套完善系统配置，以提升系统的节能运行水平和适应机组在深度调峰运行调节灵活性。

Description

一种双背压汽轮机组抽真空系统

技术领域

本实用新型涉及汽轮机冷端系统技术领域，特别是涉及一种双背压汽轮机组抽真空系统。

背景技术

火电机组适应新型电力系统的发展趋势，深入推进实施节能改造和参与深度调峰运行是发展必然要求，对于大型高参数大容量机组亦是如此。目前国内1000MW、600MW级机组中多数机组为双低压缸四排汽双背压配置，特别是在湿冷机组中；因为在同等条件下双背压凝汽器的平均背压比单背压凝汽器低，其运行经济性优于单背压凝汽器的机组。

现阶段，在双低压缸四排汽机组相应冷端系统设计配置中，双背压机组和单背压机组的冷端系统设计并无大的差异，两个低压缸末级叶片选型原则一致、抽真空系统设备配置一样，运行调节控制方式一样，未充分考虑机组双背压设计的系统特性和冷端特性，导致其节能经济性未能充分发挥，特别是当前机组频繁深度参与深度调峰，低负荷运行区域的冷端系统性能差异性更大，排汽余热损失排离设计值更大，凝汽器运行过冷度值也更大，必要加剧了冷端系统运行性能的恶化，其节能优化空间也更可观。为此，有必要针对双背压汽轮机组的冷端特性，优化系统配置和运行调节方式，开展相应的技术创新。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双背压汽轮机组抽真空系统，以解决上述现有技术存在的问题，针对大容量汽机组其冷端设备特性和系统特性的差异性，针对性提出了配套完善系统配置，以提升系统的节能运行水平和适应机组在深度调峰运行调节灵活性、经济性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种汽轮机组抽真空装置，包括两组汽轮机组抽真空装置，各所述汽轮机组抽真空装置包括与凝汽器配套的节能真空泵组和水环真空泵组，所述节能真空泵组包括节能真空管路、沿抽真空方向依次连通在所述节能真空管路上的罗茨真空泵机构和第一汽水分离器，所述水环真空泵组包括水环真空管路、沿抽真空方向依次连通在所述水环真空管路上的第一水环真空泵和第二汽水分离器，所述凝汽器内设有分别用于监测其运行压力和凝结水温度的压力传感器和温度传感器，所述罗茨真空泵机构配套有用于监测其运行频率的监测机构，所述节能真空管路或所述水环真空管路连通在所述凝汽器的出口处。

优选的，所述罗茨真空泵机构包括逐级提高抽真空压力的一级罗茨真空泵和二级罗茨真空泵，所述一级罗茨真空泵和所述二级罗茨真空泵沿抽真空方向依次设置。

优选的，所述二级罗茨真空泵和所述第一汽水分离器之间连通设有用于冷却汽气混合物的换热器。

优选的，所述第一汽水分离器和所述换热器之间连通设有用于增强所述节能真空管路抽真空能力的第二水环真空泵。

优选的，所述一级罗茨真空泵和所述二级罗茨真空泵均为变频式真空泵。

优选的，所述节能真空管路和所述水环真空管路并联在所述凝汽器的出口处，且所述节能真空管路和所述水环真空管路的进口端均设有截止阀门。

优选的，所述截止阀门为电控阀门，所述截止阀门均与所述监测机构、所述压力传感器和所述温度传感器电连接。

优选的，两所述汽轮机组抽真空装置的节能真空泵组分别单独连通在双背压汽轮机组上两凝汽器的出口处，两所述汽轮机组抽真空装置的水环真空泵组均与两凝汽器的出口相连通。

优选的，两所述水环真空泵组配套有抽真空母管，所述抽真空母管与两所述凝汽器的出口相连通，且各所述水环真空泵组的水环真空管路均并联在所述抽真空母管上。

优选的，所述抽真空母管上还连通有若干与两所述水环真空管路并联的备用管路，所述备用管路上沿抽真空方向依次连通设有截止阀门、第一水环真空泵和汽水分离器。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，由于水环真空泵抽真空时动力强劲，在运行中，汽轮机机组在启动或者真空系统严密性不合格等事故状态时，投运水环真空泵组以满足对凝汽器抽真空的需求，由于水环真空泵在单泵运行时，其电流一般在120A左右，罗茨真空泵在单泵运行时，其电流一般在35A左右，在汽轮机机组正常运行状态下，切换至节能真空泵组运行，系统能够有效节能，以保证整个装置的节能运行水平和适应机组在深度调峰运行调节灵活性、经济性。

第二，罗茨真空泵机构包括逐级提高抽真空压力的一级罗茨真空泵和二级罗茨真空泵，一级罗茨真空泵和二级罗茨真空泵沿抽真空方向依次设置，使得节能真空泵组的抽真空能力随罗茨真空泵数量的增减进行调节，不仅通过两级罗茨真空泵能够保证对凝汽器的高抽吸能力，且通过两级罗茨真空泵的配合达到有效调节的目的。

第三，二级罗茨真空泵和第一汽水分离器之间连通设有用于冷却汽气混合物的换热器，汽气混合物经过两级罗茨真空泵升压后，进入换热器使大部分水蒸气冷凝，降低了进入第一汽水分离器的进气温度和质量流量，起到降低第一汽水分离器容量，稳定一级罗茨真空泵、二级罗茨真空泵出入口差压的作用。

第四，第一汽水分离器和换热器之间连通设有用于增强节能真空管路抽真空能力的第二水环真空泵，在未出现汽轮机机组启动、真空系统严密性不合格等事故状态时，且利用节能真空泵组抽真空能力不足，则通过设置的第二水环真空泵，以弥补节能真空泵组的抽真空能力，保证其有效运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型汽轮机组双背压抽真空系统示意图；

图2是本实用新型汽轮机组双背压抽真空系统运行控制策略示意图；

其中，1-凝汽器、2-截止阀门、3-一级罗茨真空泵、4-二级罗茨真空泵、5-换热器、6-第一汽水分离器、7-节能真空管路、8-抽真空母管、9-水环真空管路、10-第一水环真空泵、11-第二汽水分离器、12-连通阀门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种双背压汽轮机组抽真空系统，以解决上述现有技术存在的问题，针对大容量汽机组其冷端设备特性和系统特性的差异性，针对性提出了配套完善系统配置，以提升系统的节能运行水平和适应机组在深度调峰运行调节灵活性、经济性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图2所示，本实施例提供一种双背压汽轮机组抽真空系统，包括两组汽轮机组抽真空装置，各汽轮机组抽真空装置包括与凝汽器1配套的节能真空泵组和水环真空泵组，水环真空泵组在汽轮机机组启动过程中投运，或真空系统恶化等非正常工况下投运，以快速建立真空，节能真空泵组在汽轮机机组正常运行中投运，发挥其节电和调节灵活的特点；节能真空泵组包括节能真空管路7、沿抽真空方向依次连通在节能真空管路7上的罗茨真空泵机构和第一汽水分离器6，水环真空泵组包括水环真空管路9、沿抽真空方向依次连通在水环真空管路9上的第一水环真空泵10和第二汽水分离器11，凝汽器1内设有分别用于监测其运行压力和凝结水温度的压力传感器和温度传感器，罗茨真空泵机构配套有用于监测其运行频率的监测机构，节能真空管路7或水环真空管路9连通在凝汽器1的出口处，即节能真空管路7和水环真空管路9根据监测得到的频率值、温度值和压力值交替连通在凝汽器1的出口处。

首先，由于水环真空泵抽真空时动力强劲，在运行中，汽轮机机组在启动或者真空系统严密性不合格等事故状态时，投运水环真空泵组以满足对凝汽器1抽真空的需求，由于水环真空泵在单泵运行时，其电流一般在120A左右，罗茨真空泵在单泵运行时，其电流一般在35A左右，即便采用双极罗茨真空泵时，其电流也仅为70A，使得系统节能率在40％左右，在汽轮机机组正常运行状态下，切换至节能真空泵组运行，系统能够有效节能。

再者，具体在正常工作的过程中，一般采用节能真空泵组对凝汽器1进行抽真空，进而在出现启动或者真空系统严密性不合格等事故时，罗茨真空泵的运行频率、凝汽器1内部的温度值和压力值均会出现相应的变化，所以整个装置通过实时数据采集和监测机组低压缸小流量运行时的流场工作状态，可快速依据机组高低压凝汽器1设备特性，实时动态监测冷端系统特性，动态调整抽真空系统设备特性，提高汽轮机本体特性和冷端系统的适应性和协同性，进而提升机组的运行经济性性和灵活性。

进一步的，罗茨真空泵机构包括逐级提高抽真空压力的一级罗茨真空泵3和二级罗茨真空泵4，一级罗茨真空泵3和二级罗茨真空泵4沿抽真空方向依次设置，使得节能真空泵组的抽真空能力随罗茨真空泵数量的增减进行调节，不仅通过两级罗茨真空泵能够保证对凝汽器1的高抽吸能力，且通过两级罗茨真空泵的配合达到有效调节的目的。优选的，一级罗茨真空泵3的容量按漏空量、最低抽真空压力和一级罗茨真空泵3入口的汽气混合物过冷度来确定，对超低背压运行系统最低抽真空压力可取1-1.2kPa，汽气混合物的过冷度取2-3℃，二级罗茨真空泵4的容积流量取一级罗茨真空泵3容积流量的1/3～1/2，以能够使第一级罗茨真空泵3的差压控制在2～3kPa的正常压升范围。

作为本实用新型优选的实施方式，二级罗茨真空泵4和第一汽水分离器6之间连通设有用于冷却汽气混合物的换热器5，汽气混合物经过两级罗茨真空泵升压后，进入换热器5使大部分水蒸气冷凝，降低了进入第一汽水分离器6的进气温度和质量流量，起到降低第一汽水分离器6容量，稳定一级罗茨真空泵3、二级罗茨真空泵4出入口差压的作用。

其中，第一汽水分离器6和换热器5之间连通设有用于增强节能真空管路7抽真空能力的第二水环真空泵，在未出现汽轮机机组启动、真空系统严密性不合格等事故状态时，且利用节能真空泵组抽真空能力不足，则通过设置的第二水环真空泵，以弥补节能真空泵组的抽真空能力，保证其有效运行。

而且优选一级罗茨真空泵3和二级罗茨真空泵4均为变频式真空泵，根据汽轮机机组负荷、循环水温度、运行背压范围、入口气汽混合物的过冷度、出入口差压情况自动优化控制一级罗茨真空泵3和二级罗茨真空泵4的变频转速，并实现抽真空系统的运行方式的自动切换。

作为优选的，节能真空管路7和水环真空管路9并联在凝汽器1的出口处，且节能真空管路7和水环真空管路9的进口端均设有截止阀门2，通过设置截止阀门2，以实现节能真空管路7或水环真空关于与凝汽器1之间的通断，无需再通过人工完成转换管路连接的工作，仅仅通过转换截止阀门2的通断，即能够完成节能真空管路7和水环真空管路9与凝汽器1之间的连通或断开。

进一步的，截止阀门2为电控阀门，截止阀门2均与监测机构、压力传感器和温度传感器电连接，通过采用电控阀门，进而能够根据所监测得到的罗茨真空泵的频率值、凝汽器1的压力值和温度值，以传输给控制系统后，根据实际情况进行相应电控阀门的通断，完成节能真空管路7或水环真空管路9与凝汽器1的通断。

本发明尤其针对大容量600MW、1000MW等级双低压缸四排汽机组，其冷端设备特性和系统特性的差异性，针对性提出了配套完善系统配置和运行调节控制方法，包括两组汽轮机组抽真空装置，两汽轮机组抽真空装置的节能真空泵组分别单独连通在双背压汽轮机组上两凝汽器1的出口处，两汽轮机组抽真空装置的水环真空泵组均与两凝汽器1的出口相连通。由于两节能真空泵组分别单独与各凝汽器1相连通，以实现分别单独控制，以便充分考虑双背压汽轮机冷端系统的差异性和精细化控制措施落实。特别是机组在参与深度调峰负荷区间，双背压机组凝汽器1运行过冷度差异性很大，随之影响对应低压缸末级叶片运行性能。如某1000MW双背压湿冷机组在中等负荷率以上运行时，低压和高压凝汽器1的运行过冷度差异性不大，分别为0.1℃、0.3℃；在25％负荷率运行时，低压和高压凝汽器1的运行过冷度分别为1.4℃和2.1℃；随着运行负荷率降至20％时，低压和高压凝汽器1的运行过冷度分别9.4℃、15.2℃，差异性越来越明显。由此可见，节能优化空间很大。

作为优选的，两水环真空泵组配套有抽真空母管8，抽真空母管8与两凝汽器1的出口相连通，且各水环真空泵组的水环真空管路9均并联在抽真空母管8上，以方便完成对各水环真空管路9与凝汽器1之间的连通，而且在抽真空母管8与各凝汽器1的出口之间分别连通有连接管路，各连接管路上设有相应的连通阀门12。

进一步的，抽真空母管8上还连通有若干与两水环真空管路9并联的备用管路，备用管路上沿抽真空方向依次连通设有截止阀门2、第一水环真空泵10和汽水分离器，通过备用管路以在启动或者出现故障时，能够提高抽真空母管8对凝汽器1的抽真空能力，且根据实际情况进行选用，实现灵活调节的工作。

而在双背压运行控制优化策略上：监测和控制方法主要通过实时动态监测双低压缸对应的凝汽器1工作状态，进而配套调整抽真空设备和系统的工作特性，达到汽轮机本体性能和冷端系统实时动态协同调节的目的。结合示意图2，该方法包括以下步骤：

第一、采集各个数据：抽真空设备运行频率f，凝汽器1压力值p_A、p_B，凝汽器1凝结水温值t_A和t_B；

第二、计算主要控制要素值：凝结水过冷度Δt_A＝t_A-t_PA，t_PA为对应凝汽器1压力p_A下的饱和温度值；同理，凝结水过冷度Δt_B＝t_B-t_PB，t_PB为对应凝汽器1压力p_B下的饱和温度值。凝结水过冷度运行偏差值Δτ＝Δt-k，k为凝结水过冷段指导控制值，为切实反映高低双背压凝汽器1的工作特性，其控制指导值不一样，一般而言低压凝汽器1值低，高压凝汽器1值高；该值可以依据凝汽器1特性曲线进行设置分段值。

第三、将上述主要控制要素值输入到策略控制功能模块系统，通过功能模块系统运行并判断；其中将k为输入参数，作为节能真空泵组转速控制调节的初始值；凝结水过冷度运行偏差值Δτ作为直接给定的偏差量和原始控制值k叠加，作为新的输入参数至函数f(k),函数f(k)为凝结水冷端度与真空泵工作转速n的函数，其函数关系依据试验数据建立对应关系。高低压凝汽器1分别控制，其相应的基础输入值根据高低凝汽器1特性数值亦不一样。凝汽器1运行端差偏差值根据运行工况的差异、两个凝汽器1运行性能不同而相应的不同调整幅度，及时调整真空泵组的设备特性，进而改善高低压缸的冷端性能。如在控制示意图2中，高低压凝汽器1冷端度端差基础值k_A和k_B分别取1和0，实际运行端差偏差值Δτ实时根据工况测试值，以加法器叠加后作为控制函数f(k)的自变量输入，以动态调整控制节能真空泵组的出力，进入实时调整冷端系统工作特性。

本实用新型采用上述控制参数及调节功能模板的组合，可有效兼顾高低压双背压汽轮机组的冷端特性差异和实时工作状态，可快速依据机组运行特性，实时动态调整机组设备特性和机组冷端特性，提高主机和冷端系统的适应性和协同性，进而提升机组的运行经济性和灵活性。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种双背压汽轮机组抽真空系统其特征在于，包括两组汽轮机组抽真空装置，各所述汽轮机组抽真空装置包括与凝汽器配套的节能真空泵组和水环真空泵组，所述节能真空泵组包括节能真空管路、沿抽真空方向依次连通在所述节能真空管路上的罗茨真空泵机构和第一汽水分离器，所述水环真空泵组包括水环真空管路、沿抽真空方向依次连通在所述水环真空管路上的第一水环真空泵和第二汽水分离器，所述凝汽器内设有分别用于监测其运行压力和凝结水温度的压力传感器和温度传感器，所述罗茨真空泵机构配套有用于监测其运行频率的监测机构，所述节能真空管路或所述水环真空管路连通在所述凝汽器的出口处。

2.根据权利要求1所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述罗茨真空泵机构包括逐级提高抽真空压力的一级罗茨真空泵和二级罗茨真空泵，所述一级罗茨真空泵和所述二级罗茨真空泵沿抽真空方向依次设置。

3.根据权利要求2所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述二级罗茨真空泵和所述第一汽水分离器之间连通设有用于冷却汽气混合物的换热器。

4.根据权利要求3所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述第一汽水分离器和所述换热器之间连通设有用于增强所述节能真空管路抽真空能力的第二水环真空泵。

5.根据权利要求4所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述一级罗茨真空泵和所述二级罗茨真空泵均为变频式真空泵。

6.根据权利要求2至5任一项所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述节能真空管路和所述水环真空管路并联在所述凝汽器的出口处，且所述节能真空管路和所述水环真空管路的进口端均设有截止阀门。

7.根据权利要求6所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述截止阀门为电控阀门，所述截止阀门均与所述监测机构、所述压力传感器和所述温度传感器电连接。

8.根据权利要求7所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，两所述汽轮机组抽真空装置的节能真空泵组分别单独连通在双背压汽轮机组上两凝汽器的出口处，两所述汽轮机组抽真空装置的水环真空泵组均与两凝汽器的出口相连通。

9.根据权利要求8所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，两所述水环真空泵组配套有抽真空母管，所述抽真空母管与两所述凝汽器的出口相连通，且各所述水环真空泵组的水环真空管路均并联在所述抽真空母管上。

10.根据权利要求9所述的双背压汽轮机组抽真空系统，其特征在于，所述抽真空母管上还连通有若干与两所述水环真空管路并联的备用管路，所述备用管路上沿抽真空方向依次连通设有截止阀门、第一水环真空泵和汽水分离器。