凝汽器在变工况下的运行

摘要：分析了凝汽器内压力的确定方法，介绍了凝汽器在变工况下的运行，论述了各种因素对凝汽器内压力的影响，利用LabVIEW软件绘制了凝汽器变工况特性曲线。

关键词：凝汽器 变工况

1、引言

热力发电厂中广泛使用的凝汽器其作用是将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用，此外伴随蒸汽的凝结，在汽轮机排汽处将建立一个远低于大气压的真空，从而大大提高汽轮机的输出功率和热经济性。凝汽器的运行对电厂经济性有着重要的影响。凝汽器内的压力即真空度受到诸多因素的影响，然而在实际运行中，大多数参数总是偏离凝汽器的设计参数，即凝汽器在变工况下运行，合理分析凝汽器在变工况下的运行，明确各参数对凝汽器内压力的影响具有非常重要的意义。

2、凝汽器内压力的确定

在凝汽器内，蒸汽是在汽侧压力相应的饱和温度下凝结的。而蒸汽的凝结温度，根据传热学的知识可知：

在实际计算中，可计算出蒸汽的凝结温度ts，然后由水蒸气性质图表查出相应的蒸汽分压力值ps，凝汽器内空气的分压很小可以忽略不计，所以蒸汽分压力值 ps就内的压力值 ps。所以问题的关键在于蒸汽凝结温度ts的求解，而影响蒸汽凝结温度ts的因素即是影响凝汽器内压力ps的因素。这些因素主要有：机组负荷（蒸汽量Dc）、冷却水进口温度tw1（取决于自然条件和供水方式）、冷却水温升t、冷却水量Dw、以及凝汽器的传热端差δt等。

3、凝汽器在变工况下的运行

3.1 凝汽器的变工况

决定凝汽器压力pc的几个主要因素，如被凝结的蒸汽量Dc ，冷却水量 Dw，以及冷却水进口温度tw1等，在汽轮机组的运行过程中是变化的。即凝汽器运行时的参数与设计参数往往是不相符合的，这时凝汽器的压力也随之改变，凝汽器不在设计条件下工作，称为凝汽器的变工况。如进入凝汽器的蒸汽量可从额定蒸汽量变至空载蒸汽量，冷却水的进口温度在一年内随季节的变化也是显著的，而冷却水量则随着循环水泵运行方式的改变也会发生变化。因此，为了确定凝汽器设计和运行的合理方法，就有必要知道pc和Dc、Dw、tw1之间的变化规律，这个关系就是凝汽器的变工况特性，而pc=f（Dc、Dw、tw1）的关系曲线称为凝汽器的变工况特性曲线。

3.2凝汽器变工况的计算

近似等于凝汽器本文根据文献[1]的方法，应用LabVIEW语言编制了凝汽器变工况的通用计算程序。LabVIEW软件是一种图形化的编程语言，除了在数据采集、监测、控制方面具有强大功能之外，还有非常优秀的图形、曲线显示功能，本文采用LabVIEW语言编制凝汽器变工况通用计算程序，计算结果可同时以曲线和数据的形式输出。

本文设计计算程序，进行计算时点击“已知量输入”按钮，进入二级界面，输入汽轮机额定蒸汽排量Dcd，凝汽器冷却水量Dw，凝汽器冷却面积，凝汽器冷却水管直径、冷却水流速cw、管程数和凝汽器的清洁系数等已知参数，就可进行计算，自动给出冷却水温度一定范围内（如从0℃到35℃之间）变化时的蒸汽凝结温度和凝汽器压力。计算过程中的其他参数的变化值也可点击相应的按钮进入查看，二级界面的主要参数都以曲线和数据两种形式进行显示。一般情况下，上述参数在已知凝汽器型号的情况下都为已知量，所以本文设计程序具有很大的通用性，可适用于各种凝汽器变工况的计算。运行该程序对N-3500-1型凝汽器进行变工况计算，所得结果与文献[1]给出的数据完全吻合，证明该程序的正确性。

3.3 凝汽器变工况运行分析

下面以某600MW机组凝汽器为例进行计算对其变工况运行进行分析。已知参数如下：汽轮机额定蒸汽排量Dcd=1136.8t/h，凝汽器冷却水量Dw=57500t/h，冷却面积Ac=25300m2，凝汽器冷却水管直径d=22mm、冷却水流速cw=1.8m/s、管程数z=1，凝汽器的清洁系数选取为Φ=0.95。

3.3.1工况变化对传热端差的影响

在影响凝汽器蒸汽凝结温度（凝汽器压力）的若干因素中，冷却水进口温度tw1主要受自然条件和电厂循环水供水方式的影响。而冷却水温升t则主要受循环倍率的影响，在冷却水量Dw不变的情况下，冷却水温升和蒸汽负荷Dc之间将成正比关系。

3.3.2凝汽器的变工况特性曲线

由以上分析结果整合多种因素对凝汽器压力的影响，即得到pc和Dc、Dw、tw1之间的变化规律，这个关系就是凝汽器的变工况特性，而 pc=f（Dc、Dw、tw1）的关系曲线称为凝汽器的变工况特性曲线。本文程序可将计算实时以曲线的形式显示。即输出计算数据结果的同时，可绘制凝汽器变工况的特性曲线。

4、结论

凝汽器的运行对电厂经济性有着重要的影响，正确分析各种因素对凝汽器内压力的定量影响有着非常重要的意义。本文采用自设计的凝汽器变工况计算及特性曲线绘制程序针对具体凝汽器的变工况进行了分析。本程序可广泛应用于各种型式的凝汽器的变工况运行分析计算，其计算结果可为凝汽器的实际运行提供理论参考数据。此外，本程序可同步绘制各参数的变化曲线，尤其是凝汽器的特性曲线。整个计算程序也可生成可执行文件，独立于LabVIEW环境运行，可移植性强，是一种快捷、便利、有效的分析工具。

参考文献：

[1]康松.杨建明 胥建群.汽轮机原理[M].北京：中国电力出版社. 2002

[2]张卓澄.大型电站凝汽器[M].北京：机械工业出版社. 1993

[3]华东六省一市电机工程（电力）学会.汽轮机设备及其系统[M].北京：中国电力出版社. 1999

[4]毕晓普.LABVIEW 8实用教程[M].北京：电子工业出版社. 2008