12第十二章循环水及抽气系统.docx
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12第十二章循环水及抽气系统
第1章循环水及抽气系统
1.1.循环水系统
1.1.1.概述
循环水系统为采用长江水的开式循环系统，系统采用单元制直流供水系统，水温0～35度。
循环水系统向凝汽器和开式循环水系统提供冷却水，每台机组设置两台循环水泵、两根Φ2220*14的循环水进水管和Φ2220*14的循环水排水管，在凝汽器循环冷却水进出口管道上均设有电动蝶阀。
凝汽器可单侧运行，并可带75％ECR负荷运行。
循环水系统主要包括循环水泵、循环水泵出口液控蝶阀、旋转滤网，还包括平板滤网、旋转滤网、滤网冲洗系统，伸缩节、循环水取排水构筑物、循环水管沟、虹吸井等。
我公司循环水系统配置长沙水泵有限公司生产的循环水泵、长沙阀门厂生产的液控蝶阀以及华东电力设备有限公司提生产的旋转滤网。
表12－1循环水水量
机组容量
MW
凝汽量
t/h
（包括小机）
冷却水量m3/h
净化站及除灰系统
用水量m3/h
循环水量m3/h
夏季
凝汽器冷却水量
m3/h
闭式冷却水系统冷却水量m3/h
一期
2×600
2×1088
137880
5000
1120
144000
二期
1×600
1×1088
69048
2500
452
72000
合计
3×600
3×1088
206928
7500
1572
216000
注：
1、凝汽量为THA工况。
2、凝汽量中包括了汽动给水泵组的排汽量。
3、冷却倍数为63倍。
三台机组的循环水系统采用联络制：
一号机组与二号机组的进出水母管对应相连；二号机组与三号机组的进出水母管对应相连。
另外，每台机循环水设有50％容量反冲洗管道。
在每台机组凝汽器循环水的两根进水管上分别接出一根Φ630*7的管子，向开式循环冷却水系统供水。
长江水经盾构的工作井进入循环水泵房，泵房内设置6台立式斜流泵。
取水水量为60m3/s。
取水口纵向位置靠近厂区，位于常电公司（原常熟发电厂一期）排水口下游约150米、距#6丁坝上游约190米，离现有堤岸约600－650米的-9～-8.5米处。
取水头部的型式配合引水管的施工方法，采用两条φ4500引水遂道，盾构法施工，引水遂道设计流速1.886m/s。
取水口与泵房之间用自流引水管连接，并在每根引水隧道入口顶升7根1.9×1.9米竖井和安装2.8×2.8米取水头，从侧面进水。
进水口下缘标高-5.65米，距河底约有3.05米，可以防止淤积及泥沙进入；进水口上缘标高-3.25米，距97%最低水位尚有1.603米，距年平均低潮位有2.88米，将可取到深层悬浮物少的低温水。
排水口设在取水口下游120米处重件码头防波堤的西侧，横向上距取水口约550米，斜距约563米，采用近岸排水，并要使排水口近区的温水带不影响至取水口。
其特点是取排水口在横断面上保持足够的距离和必要的高差。
泵房位于防洪堤内，安装六台立式湿井式循环水泵，水泵和电动机连接安装方式为单基础，基础安装在4.20米层，泵房底板标高-9.40米。
每台循环水泵出口配二阶段液控蝶阀。
在泵房前池内每台水泵装有钢闸板、平板滤网，一套3.5米宽侧面进水旋转滤网及一台立式
图12-1循环水供水流程
旋转滤网冲洗水泵。
在拦污栅和滤网前后装设水位差压计，当水位差达到0.2米时将自动起动旋转滤网和冲洗水泵，清理干净时将自动停止运行，平板滤网由人工进行操作。
循环水供水流程如图12-1。
循环水水质：
电厂取水口附近有海水倒灌情况，最大含氯度值不超过800ppm。
电厂取水口多年平均含沙量为0.526kg/m3，历年最大含沙量为3.24kg/m3（1959年8月6日），泥沙粒径为0.01～16mm之间。
表12－2循环水水质
项目
含量
单位
项目
含量
单位
pH
7.93
六价铬
<0.004
mg/L
电导率
238
μs/cm
总汞
<0.0001
mg/L
细菌总数
1040
个/mL
氨氮
0.30
mg/L
总大肠菌群
2400
个/L
亚硝酸盐氮
<0.003
mg/L
悬浮物
3240
mg/L
硝酸盐氮
1.02
mg/L
总溶解固形物
3261
mg/L
总硬度
101
mg/L
溶解氧
9.6
mg/L
氯化物
9.71
mg/L
生化耗氧量（BOD5）
0.8
mg/L
硫酸盐
26.1
mg/L
化学耗氧量（COD）
2.0
mg/L
氟化物
0.24
mg/L
总砷
<0.007
mg/L
总铅
<0.2
mg/L
总氰化物
<0.004
mg/L
总镉
<0.05
mg/L
挥发酚
<0.002
mg/L
锶
0.132
mg/L
1.1.2.循环水泵
我公司的循环水泵湿井式、立式、固定叶片、单级单吸、转子可抽出式斜流泵；长沙水泵厂生产，型号为88LKXA-19.5。
六台循环水泵为立式并列布置于旋转滤网下游，各台泵的支撑形式均为单基础支撑。
水泵的性能参数（在单泵运行条件下，水泵喇叭口的淹没深度为4.0m）：
A夏季工况：
每台600MW机组配两台水泵并联运行时为水泵铭牌工况点，每台泵设计运行工况保证点为：
Q=10m3/s，H=19.50m，η≥87%
B冬季工况：
每一台600MW机组配一台水泵并联运行时为循环水泵经济运行工况点，每台泵设计运行工况保证点为：
Q=12m3/S，H=10.54m，η≥85%
C校核工况：
高潮位时，每台600MW机组运行一台水泵，其设计运行工况保证点为：
Q=12.3m3/S，H=8.80m，η≥82%
循环水泵的结构
水泵叶轮、轴及导叶为可抽式、固定式叶片，水泵的检修不必放空吸水池。
泵轴承采用赛龙（Thordon）轴承，赛龙轴承装于导叶体、轴承支架及填料函体的轴承部位上，泵内所有
1-吸入喇叭口2-叶轮室3-叶轮4-导叶体5.6.7.12-（下.中.中.上）外接管8-轴承支架9-吐出弯管10-导流片11-导流片接管13-安装垫板14-泵支撑板15-电机支座
图12-2循环水泵的结构
赛龙轴承用本身输送水润滑，轴承浸没在水中，轴承可更换，无需外接润滑水。
充分考虑了我厂所取的循环水水质，保证在高含沙量的运行水质下轴承不磨损、不腐蚀。
循环水泵主要由吸入喇叭口、外接管（a、b、c、d）、泵安装垫板、泵支撑板、吐出弯管、电机支座、叶轮室、叶轮、叶轮头、导叶体、导叶体头、内接管（a、b）、上主轴、中主轴、下主轴、导流片、导流片接管、填料函体、填料压盖、轴套（上、中、下）、填料轴套、轴套螺母、导轴承（a、b、c）、轴承支架、套筒联轴器部件、泵联轴器、电机联轴器、轴端调整螺母等组成；循环水泵的结构如图12-2。
水泵与电动机采用可调节的刚性连接，水泵的轴向推力由电动机的推力轴承承受，最大轴向水推力为57T，正常轴向水推力为40T。
水泵的设计及结构允许电动机在各种运行条件下全压直接启动，在90%、80%的额定电压下也可以启动。
在水泵运转层上可调节转动部分及叶轮边缘与静止部分的间隙。
循环水泵的主要部件材质如下：
A壳体HT200
B叶轮ZG1Gr13Ni1
C主轴45#
D导叶HT200
E轴套ZG45表面镀鉻
F吸入口喇叭口HT200+牺牲阳极
水泵安装布置的主要高程如下：
（黄海高程）
A最高水位：
5.74m
B运行最低水位：
-4.10m
C水泵电动机层标高：
4.20m
D水泵吸水喇叭口标高：
-8.6m
E出水管中心线：
1.00m
F吸水井底部标高：
-9.4m
循环水泵的运行
A循环水泵在各工况下的参数
在夏季、冬季、校核工况的流量和扬程；
夏季工况流量/扬程：
36000m3/h；19.5mH2O
冬季工况流量/扬程：
43200m3/h；10.54mH2O
校核工况流量/扬程：
44280m3/h；8.8mH2O
冬、夏季校核工况循环水泵的效率和轴功率；
夏季工况轴功率/效率：
2154.2Kw；88.8%
冬季工况轴功率/效率：
1456.3Kw；85.20%
校核工况轴功率/效率：
1271.7Kw；83.5%
在规定的入口压力和温度下，设计点必需的最大净正吸水头；
夏季工况：
8.17mH2O
冬季工况：
9.9mH2O
校核工况：
10.3mH2O
B循环水泵的运行性能
水泵的启动可先开出口蝶阀15%，该时水泵倒转速约为额定转速的15-20%，然后启动水泵；循环水泵也可在出口阀关闭的条件下启动。
在上述两种条件下均能顺利启动水泵。
水泵允许堵转运行（即出口门关闭），运行时间不超过45秒。
水泵在各运行工况保证点的水量、扬程与效率不产生负值的偏差，在保证点的全扬程的正偏差不超过3%。
水泵在并列时流量差限制在2%以内。
水泵的水头曲线将平稳地从设计点上升到关闭点，没有转折点。
关闭点水头不大于30m。
事故时水泵在短时间内的反转速可达正常转速的125%，该时设备无任何损坏。
冬季或汽机低负荷运行时，每台600MW机组可配单泵运行，在该工况下水泵运行时有较高的效率和良好的汽蚀性能。
C循环水泵的运行曲线及转矩转速曲线
图12-3循环水泵运行曲线
图12-4循环水泵转矩、转速曲线
循环水泵及循泵电动机参数
表12－4循环水泵参数性能汇总表
序号
参数名称
单位
夏季工况
冬季工况
校核工况
1
单台泵流量
m3/s
10
12
12.3
2
扬程
m
19.5
10.54
8.8
3
轴功率
KW
2154.2
1456.3
1271.7
4
转速
rps
370
370
370
5
进口喇叭口需要吸入净正压头（NPSHr）
m
8.17
9.9
10.3
6
泵的效率
%
88.8
85.2
83.5
8
泵体设计压力/试验压力
MPa
0.6/0.3
0.6/0.3
0.6/0.3
9
关闭扬程
m
30
30
30
12
制动功率
KW
2400
2400
2400
13
正常轴承振动值（双振幅值）
mm
0.050
0.050
0.050
14
从吸水喇叭口以上算起的最小淹没深度
m
4
4
4
表12－5循泵电动机参数表
配套电动机型号
YKSL2500-16/2150-1
额定电压
V
6000
额定频率
Hz
50
额定功率
KW
2500
极数
极
16
防护等级
IP
IP44
绝缘等级
级
F
冷却方式
水-空冷
安装型式
立式
循环水泵转动惯量
Kgm2
1.6
转子型式
立式可抽
工作方式
连续
电动机能承受的最大瞬时向下轴向推力
T
57
电动机能承受的最大瞬时向上轴向推力
T
10
正常轴向推力
T
40
1.1.3.循环水泵出口阀
循环水系统液控止回蝶阀（循泵出口阀）为重锤式液控缓闭自动保压二阶段关闭止回蝶阀；长沙水泵厂生产，蝶阀通径为DN2400。
蝶阀安装在泵出口的水平管道上，蝶阀轴为水平安装，其安装位置距水泵轴中心线约3000mm（安装伸缩节500mm），阀后距90度弯头约5000mm，距三通约8000mm。
蝶阀的结构如图12-5
蝶阀主要由阀体、蝶板、阀轴、蝶板密封圈、固定压板螺钉等组成；
图12-5蝶阀的结构
蝶阀的液压系统
液控蝶阀的液压系统运行工作压力为7.5～9.5Mpa，液压系统的保压时间不少于300小时。
循环水泵出口蝶阀的液压系统如图12-6。
图12-6液控蝶阀的液压系统
蝶阀的运行性能要求
液控止回蝶阀开启方式：
前15°快开，快开时间5～20秒（现场可调）。
后75°慢开，时间为20～40秒之间（现场可调），此外，蝶阀也可匀速开启，开启时间为30～45秒（现场可调）。
液控止回蝶阀关闭方式：
前75°快关，快关时间2.5～15秒（现场可调）；后15°慢关，时间为20～40秒之间（现场可调）。
蝶阀的正常过阀流速为V=2.5～3.0m/s，最大过阀流速短时间不超过V=5.0m/s。
每个蝶阀在制造厂内进行三次全开全关的装配及性能试验：
A强度试验：
2.0倍公称压力
B密封试验（双向）：
1.5倍公称压力
表12－6蝶阀的性能参数表
序号
项目
数据
1
液控蝶阀型号
KD741X-6V
2
设计、制造、试验等有关标准
GB12238-89
3
公称通径
DN2400
4
公称压力
0.6MPa
5
严密性
0泄漏
6
主
要
零
部
件
材
料
阀体
碳素钢（Q235A）
蝶板
球墨铸铁（QT500-7）
阀轴
不锈钢（2Cr13）
阀体密封圈
不锈钢（1Cr18Ni9Ti）
蝶板密封圈
丁晴橡胶
内部紧固件
不锈钢（1Cr18Ni9Ti）
7
与管道连接方式
法兰
8
阀门长度
1100
9
阀门重量
14.5T
10
流阻系数
0.20
11
关阀时间
快关
2.5-15秒（可调）
慢关
20-40秒（可调）
12
快慢关转换角度
快关
75±8°（可调）
慢关
15±8°（可调）
13
油泵电机（功率、电流、电压）
7.5KW11.4A380V
14
关闭油泵后可保压时间
300小时
1.1.4.循环水旋转滤网
我公司每台机组配置2台旋转滤网。
旋转滤网型式为侧面进水（网外进水网内出水），全框架导轨结构，下喷式冲洗。
旋转滤网名义宽度为3.5m，旋网净孔尺寸为6.43x6.43mm。
循泵旋转滤网电机是型号为YD160L-8/4、功率11/7KW、转速1450/730rpm的380v电动机。
旋网运转层标高是黄海高程5.74米，滤网底部标高是黄海高程-9.4米。
旋转滤网设计最大过网流速1.0m/s，最低水位时最大过水流量为1.0m/s。
旋网安装倾角是90°（垂直），旋网运行速度是3.6/1.8m/min。
此种旋转滤网具有如下特性：
过滤可靠、水流畅通、除污效果好、运行平稳、噪音小、承受水压大，安全可靠、结构简单、维修方便，适用于海水、淡水等不同水质的要求，与液位差控制装置一起作用可实现自动化操作等优点。
旋转滤网的技术性能
旋转滤网上部机架为封闭式，上部罩壳带有透明观察窗。
网板采用圆弧啮合式的机械自密封结构。
旋转滤网减速装置采用行星摆线针轮减速器，轴装式锥齿轮减速机。
传动大链轮齿槽镶嵌有可更换的不锈钢齿衬，且为双园弧一直线形状，用于补偿链条受力后产生的弹性变形和滚轮、销轴、套筒之间的间隙造成的节距变化，使滚轮与齿廓始终保持平稳啮合，减少冲击和振动。
旋转滤网的网板隔5块在网板上增设一道粗渣耙，以清除较大的污物，在进行下喷式冲洗时网板保持水平状态。
旋转滤网的运行
旋转滤网及冲洗水系统应具有自动控制和手动两种方式，正常运行为自动控制，其运行程序为：
A当滤网前后水位差达到≥200mm（可调）时，冲洗水泵自启动，经5-30秒（可调）后，滤网自动启动慢速运行。
B旋转滤网连续运行20～30分钟（亦可根据实际水质脏污程度调整）且滤网前后水位差低于50mm时，旋网及冲洗系统停止自动工作，先停运旋转滤网，再停冲洗水泵。
C如果在规定的20～30（可调）分钟内，水位差仍大于≥200mm，则继续冲洗。
冲洗直到滤网前后水位差下降至50mm以下。
D当旋转滤网前后水位差达不到200mm时，每隔4～8小时（可调）自动启动一次冲洗系统及旋转滤网，清污20-30（可调）分钟，然后滤网及冲洗系统自动停止清污工作。
E当滤网前后水位差达到≥400（可调）mm及以上时，滤网及冲洗水泵自动启动高速连续运行，并立即向值班室（或控制室）发出警报信号。
F当滤网前后水位差达到≥600（可调）mm及以上时，滤网及冲洗水泵除高速连续运行外，并向值班室（或控制室）发出紧急警报信号。
手动操作一般在设备安装调试或检修时使用。
即人工先打开冲洗系统，然后打开旋网电机启动按钮开始清污工作。
停运时，首先按下旋网停止按钮，然后按下冲洗系统关闭按钮。
另外，旋转滤网具有机械和电气双重保护，机械保护设有链条松动报警装置、过载保护装置并发生报警信号，电气保护设有过电流及失压保护装置。
旋转滤网的其他注意事项
A旋转滤网仅用于拦截清除水源中的体积较少的悬浮脏污物，应根据工程的水源特点，增设其他清污机械或措施，如拦污栅、清污机、防水排、防堆移质泥沙导污坎等。
B定期检查冲洗喷嘴，检查周期一般为一周左右，发现喷嘴被污物堵塞时应及时处理，以免影响清污效果。
C经常检查电器保护装置中的电器元件是否失灵，链条伸长报警装置中的拉杆动作是否可靠，以保证旋转滤网安全运行。
D由于带动网板的工作链条长期运行后，会出现链板轴无油润滑轴承的磨损及链条伸长松动，应根据链条伸长报警装置发出的信号，及时利用拉紧调节装置进行调整。
E在运行中当链条或网板被障碍卡住时，负荷转矩增加到额定转矩时，设在主动小链轮内的安全销被剪断，限位开关动作，自动发出报警，同时旋转滤网的电机停止运行。
此时说明链条或网板被障碍卡阻，应立即进行检查并清除障碍，重新换上安全销后，方可继续投入运行。
F当旋转滤网处于停运时，若水源中的泥沙含量较多时，应将旋转滤网前设闸门或阀门关闭，采取措施将水源中泥沙清除。
G旋转滤网投入运行时，除正常的保养维护外，应视使用工况定期大修，淡水中运行的每4年大修一次，海水中运行的每2年大修一次。
H旋转滤网投运后，各部位润滑应按规定进行：
表12－7
序号
部位
润滑剂
注油周期
备注
1
行星摆线针轮减速器
＃30-＃50机油
每年
更换
2
上部主轴轴承座
ZG-2H号钙基脂
每季
加油
3
传动链及链轮
HL-30号机油
每半月
加注适量
4
工作链条及链轮
HQ-6机油
每半月
加注适量
表12－8旋转滤网技术参数表
名称
数据
备注
网板:
网板名义宽度:
mm
3500
网板名度高度:
mm
500
网孔净尺寸（标准型）
mm×mm
6.43X6.43
网板上升速度:
m/min
3.6/1.8
网板受力构件的设计允许挠度:
≤1/500
滤网:
滤网设计深度（即滤网的高度）:
m
15.14
滤网最小淹没深度:
（即滤网的设计工作深度）
m
3.6
滤网框架受力构件的设计允许绕度:
≤1/500
设计水位差:
滤网前后的设计允许水位差:
mm
1500
滤网前后的设计运行水位差:
mm
500
滤网前后的设计冲洗水位差:
mm
200
滤网前后的报警水位差:
mm
400
设计允许的间隙:
两块网板之间的间隙:
≤mm
5
网板与框架轨道之间的间隙:
≤mm
6
框架轨道上安装限位橡胶板后网板与框架轨道之间的间隙
mm
2
网板与底弧坎之间的间隙b:
mm≥b≥mm
5≥b≥15
设计过水量:
m3/s
12.2
设计过网流速（对100%清洁条件）:
m/s
0.85
每米淹没深度的过水量:
≥m3/s
1.65
冲洗系统:
每台滤网的喷嘴数量
个
45
一台滤网的冲洗水量:
m3/h
170
喷嘴前的冲洗水水压:
≥MPa
0.3
电动机型号:
YD160L-8/4
功率:
KW
11/7
电压:
V
380
转速:
r.p.m
1450/730
减速机型号:
BWY-5527
旋转滤网的工作等级:
中级
最大组件的起吊高度:
m
4
最大组件的起吊质量:
kg
8500
1.1.5.平面钢闸门及平板滤网
在循环水泵进水的前池依循环水流向依次布置6套平面钢闸门导槽、3套2.8x2.8m平面钢闸门以及12套平板滤网导槽、7套平板滤网，启吊方式均为钢丝绳及平衡梁自动抓钩，它们均为露天布置。
平面钢闸门
平面钢闸门是型号为QXM（Y）2.8X2.8的液压反向止水平板钢闸门，尺寸为高2800mm，宽2800mm。
钢闸门采用潜孔式平面滚轮结构，承压为框架梁焊接结构。
钢闸门止水方式为反向止水；止水形式为液压橡胶止水。
每个钢闸门上配6个液压千斤顶，钢闸门上设有平衡孔。
以保证钢闸门的操作机构有足够的力矩和刚度，使闸板在启闭过程中平稳运行，并留有合理的裕度。
平板滤网
平板滤网型号为PLW5.0X15.14，尺寸为高15140mm，宽5000mm，高度分为4段。
平板滤网的中部及下部设计有能收集污物的集污网，每个平板滤网由上下四块组成，每块滤网的底部设有集污斗。
在提升滤网时，可将滤网拦截的污物带至地面以上，起到收集污物的作用。
当平板滤网前后水位差达到≥500mm及以上时，向控制发出警报信号。
当平板滤网前后水位差达到≥800mm及以上时，向控制发出紧急警报信号。
表12－9平面钢闸门及平板滤网主要技术参数
名称
数据
备注
钢闸门
名义尺寸
2.8mx2.8m
设计使用深度
13m
设计水头
13m
启闭时最大水位差
0.5m
门体重量
6380kg/孔
不包含液压缸及附件
予埋件导槽重量
6150kg/孔
启闭力（0.5m水位差）
9400kg
平板滤网
名义尺寸
5.8mx15.14m（分四节）
设计水室使用深度
15.14m
网丝直径
Ф5mm
网净尺寸
80x80mm
最大水位差
1.5m
滤网网体重量
6720kg/孔
予埋件导槽重量
3515kg/孔
启闭力（0.5m水位差）
3860kg
1.1.6.凝汽器反冲洗
根据凝汽器循环冷却水质情况，为了保证凝汽器冷却管内侧的清洁，我公司凝汽器冷却管采用凝汽器外切换的反冲洗方案，即在循环水进、出水管之间加2只DN1600的联络管路及其联络阀，实现在运行中凝汽器冷却水的反冲洗，反冲洗系统见下图。
图A为凝汽器正常运行状态，图B、C为反冲洗状态。
1.2.凝汽器抽气系统
1.2.1.概述
凝汽器抽气系统也称为真空系统，其作用就是用来建立和维持汽轮机机组的低背压和凝汽器的真空；正常运行时不断地抽出由不同途经漏入汽轮机及凝汽器的不凝结气体。
对于600MW汽轮机组，目前真空系统的设备主要采用水环式真空泵、水环式真空泵和射气式抽气器相结合。
在高压和低压凝汽器汽室一侧聚集的不凝结气体通过真空泵抽出排至大气。
凝汽器壳体上还设至1只带有滤网和水封的真空破坏阀。
凝汽器水室一侧还设有水室真空泵，以便在循环水系统运行时在凝汽器内形成虹吸，以及在长时间运行后抽取水室顶部的空气，保证凝汽器的换热效果。
1.2.2.系统特点
双背压凝汽器的抽气区按气体/蒸汽混合物的冷却要求进行设计的，在额定工况下，空气排气口的温度较凝汽器入口压力下的饱和蒸汽温度低4℃。
抽气系统为串联抽出系统，即空气由高压凝汽器流向低压凝汽器，经抽气管道抽出。
我公司的汽侧真空泵为平圆盘单级水环式真空泵机
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