摘要：在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。本文作者结合在电厂工作情况，设计了一种射水抽气系统。由本厂机组一些参数先确定射水抽气器的抽气容量、温度等各种所需参数。通过对射水抽气系统的设计对射水抽气系统分析和研究，从而找到提高射水抽气系统效率的方法，并对射水抽气系统一些问题提出建议。
关键词：热电厂；射水抽气器；管道；射水泵
0 序
汽轮机设备在启动和正常运行过程中，都需要将设备（特别是凝汽器）和汽水管路中的不凝结气体及时抽出，以维持凝汽器的真空，改善传热效果，提高汽轮机设备的热经济性[1]。因此，由抽气设备，管道，阀门等组成的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，射水池，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[2]。
1 射水抽气系统设计方法
本次设计是根据所选汽轮机凝汽器的型号为标准设计相应的射水抽气系统。经过计算和查表，由凝汽器的型号参数先确定射水抽气器的容量。当射水抽气器的容量大小确定后，即可对该系统的设计安装进行研究和分析。由射水抽气器的大小对射水泵和阀门进行选型，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。同时对射水池进行设计，确定射水池的大小容量，射水池要采用合理的结构满足系统需求，射水池要尽可能的结构简单，方便维修，节约场地。射水抽气器，射水池，射水泵，阀门都设计完毕后对管道进行选型，管道要简单，布置合理，节约能耗。最后对射水抽气系统进行安装。这就是本次射水抽气系统的设计方法[3]。
2 射水抽气器理论研究
射水抽气器是射水抽气系统的关键设备。主要由工作水入口室，喷嘴，混合室，扩散管和逆止门等部件组成，工作原理是：由射水泵供给的压力水，通过进水管进入水室后，再进入喷嘴。在喷嘴中水的静压力能转换成速度能，水以高速通过混合室形成高度真空，抽吸凝汽器中的不凝结气体并与之混合一起进入扩散管，降入升压后排入射水池。在射水池中，不凝结气体逸出大气。射水抽气器的选择对系统是至关重要的[4]。
2.1射水抽气器简介和特点
2.1.1 射水抽气器的型式
(1) 长喉部射水抽气器。这种射水抽气器的特点是喉管长度与喉管截面直径比值不小于18。效率要比短喉射水抽气器高，应用也极其广泛[5]。
(2) 短喉部射水抽气器。短喉管部射水抽气器的喉管长度与喉管截面直径比值为2～5的射水抽气器。
(3) 单通道射水抽气器，单通道射水抽气器即为单个喉管的射水抽气器。
2.1.2 结构
我国设计制造的高压凝气式机组中，较多的是用射水抽气器作抽气设备。图为典型的射水抽气器，它主要由工作水入口水室、喷嘴、混合室、扩压管和止回阀等组成。在喷嘴前安装有水室，以防止工作水在进入喷嘴前形成漩涡，并提高喷嘴的工作性能。
工作水压保持在0.2~0.4MPa，由专用的射水泵供给。压力水经过水室进入喷管，喷管将压力水的压力能变成速度能，以高速射出。在混合室内形成高度真空，使凝汽器内的气、汽混合物被吸入混合室，在混合室内，气、汽混合物和水混合后一起进入扩压管。具体见图2-1。
2.1.3 连接方式
射水抽气器在系统中的连接方式通常有两种：一种方式是开水供水方式，工作用射水泵从凝汽器循环水入口管引出，经抽气器后排出的汽、水混合物引到循环水出水管中；另一种方式是系统设有专门的工作水箱，水箱给射水抽气器提供工作水，工作水在射水抽气器内喷射抽气后从夹带着凝汽器的未凝结空气和漏人空气流回水箱，这种方式叫做闭式供水方式。由于受水源的限制，一般热力发电厂都采用闭式供水方式。
2.2 射水抽气器设计参数
2.2.1 抽气器的容量确定
抽气器的容量是指在设计工况下，单位时间内抽气器所抽干空气的质量。
汽轮机发电机组在启动初期建立凝汽器真空以及运行过程中保持凝汽器真空都需要抽真空系统完成。国内外汽轮机组抽气装置容量的确定大多采用美国热交换协会(HEI)《表面式凝汽器表转》推荐的计算方法。抽气装置的设计容量不应小于HEI的规定，应保证在各种运行工况下，有足够的抽气能力。
1．工作水入口 2.喷嘴 3.混合室 4.扩压管
5.逆止阀 6.上水室 7.水室平衡孔
图2-1 射水抽气器
2.2.2 抽气器的吸入压力
射水抽气器的吸入压力是指汽、气混合物入口管法兰前D1或610mm处的绝对静压力。
抽气器的任务是将漏人凝汽器内的空气和蒸汽中所含的不凝结气体连续不断的抽出，保证凝汽器始终在高度真空下运行。而用于汽轮机凝汽器的抽气器其抽吸压力一般在0.00267~0.0533Mpa就可以。
2.2.3 抽气器的吸入温度
抽气的吸入温度是指在射水抽气器吸入口处被抽吸的汽气混合物的温度。
3．射水抽气器的计算及选型
3.1 射水抽气器的计算所需要的量
目标电厂的汽轮机是FC25-3.43/0.4型非调整抽汽式汽轮机。这种汽轮机是中温中压，冲动凝气式汽轮机。
3.2 射水抽气器的选型分析
目前中小型汽轮机机组运用较多的是TD型的射水抽气器，专利产品《低耗高效多通道水——汽喷射泵》（即TD型射水抽气器）。TD型射水抽气器虽然效率高，耗能低，但由于不同类型的机组真空系统结构不同，其真空严密性也有一定差别，所以为维持正常真空并降低能耗，选用适当的抽吸量的抽气器，正确的选用工作水耗用量及进水压力参数都至关重要。
TD型射水抽气器的设计选型原则：
(1)工作水在吸入室应具有最佳流速，且单股水束应具有最佳截面，以期水束能实现最佳分散度，分散后水质点又具有最佳动量，实现以最少的水量裹胁最多的气体。
(2)水质点与空气在吸入室内接触达到最均匀。
(3)被水束裹胁的气体能全部压入喉管。
3.3．射水泵的选型设计
(1) 结构紧凑 外形美观，稳定性好，便于安装。
(2) 运行平稳 优化设计的双吸叶轮使轴向力减小到最低限度，且有优异水力性能的叶型，离心泵泵壳内表面及叶轮表面具有抗汽蚀性能。
(3) 轴承选用SKF及NSK轴承保证运行平稳，噪音低，使用寿命长。
(4) 轴封选用机械密封或填料密封。能保证8000小时运行无泄漏。
4 总结
（1）本次射水抽气系统设计是东方汽轮机提供汽轮机组的运行参数为基础，最终设计的射水抽气系统通过分析，实际射水抽气系统差别不大，系统的各种设备和系统的整体结构和电厂实际的系统设备和结构相似。由此说明本次射水抽气系统的设计方法是正确的。
（2）射水抽气系统的设计重点在于各种射水抽气设备的选型。本文首先对射水抽气系统的理论进行研究，根据目标电厂机组的实际情况和射水抽气系统的的理论研究确定的本次射水抽气系统的基本设计思路。由汽轮机组凝汽器的参数，由美国热交换协会（HEI）《表面式凝汽器标准》推荐计算方法确定了射水抽气系统核心部件射水抽气器的抽气量大小，然后通过查表计算和参考大量相关资料对射水抽气器进行了选型。
本次的射水抽气系统的核心部件射水抽气器确定后，射水泵即可参照配置，然后对射水箱进行设计。最后是该系统的管道和阀门的选型及设备的安装。
参考文献
[1] Piazza Leonardo da Vinci．Heat recovery from a micro-gas turbineby vapour jet refrigeration systems. Applied Thermal Engineering 25 (2015) 1233–1246
[2] 史月淘，丁兴武，盖永光等．汽轮机设备与运行．北京：中国电力出版社，2016
[3] 赵常兴．汽轮机组技术手册．北京：中国电力出版社，2016．
[4] 王积伟，章宏甲，黄谊．液压传动．北京：机械工业出版社，2017．
[5] 代云修，张灿勇．汽轮机设备及系统．北京：中国电力出版社，2016．
论文作者:刘振江
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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