[发明专利]凝汽器凝结水取样装置的气水分离器

说明书

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P_λ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P_λ由图3求得：

P_λ＝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。