真空泵组改造方案-水环真空泵

水环式真空泵增加前置喷射装置的改造托电一期水环式真空泵自投产以来,在高真空时泵的轴承振动值超标,造成轴承和叶轮的使用寿命缩短,曾发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。

针对上述情况,对真空泵进行了增加前置喷射装置的改造,保证了真空泵的安全稳定运行,延长了设备的使用寿命和检修周期,同时提高了机组的真空。

引言内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司(以下简称托电)一期工程建设2 600 MW亚临界水冷燃煤机组, 1、2号机组分别于2003年6月9日、7 月29 日投产发电。

每台机组配备2 台100%容量真空泵,型式为2BW440320BK2Z水环式,机组正常运行时一台运行、一台备用。

一期真空泵自投产以来,在高真空状态下泵的轴承振动值超标,造成轴承和叶轮的使用寿命缩短,并且发生过轴承损坏和叶轮叶片产生裂纹等故障。

针对上述情况,托电决定对一期真空泵的问题进行综合分析治理,使真空泵的缺陷彻底消除。

1、真空泵振动及原因分析托电一期水环真空泵系统流程图见图1。

一期真空泵自投产以来,出现了运行中轴承振动速度超标而振动幅度正常的情况,特别是高真空运行状态下泵的轴承振速达到了8. 0 mm / s,大大超过了允许值4. 5 mm / s。

表1为2号机A真空泵轴承振动的数值。

图1 水环真空泵系统流程图真空泵振动大的原因有以下几种:(1) 轴承安装、检修质量不良;(2) 转子不平衡;(3) 轴承质量不合格;(4) 泵内发生汽蚀。

分析认为,真空泵经过几次检修,安装、检修质量不存在问题;轴承经过解体检查,质量合格;转子在出厂时已做过动平衡试验,也没有问题。

最终分析认为是高真空运行时真空泵内发生汽蚀所致。

经过调查,国内其它厂水环真空泵也曾经发生类似情况。

表1 2A真空泵改造前轴承振动数值水环真空泵的工作原理是利用容积变化来实现抽真空,转子在泵内偏心安装,它的转动会迫使工作液沿泵壳内壁形成一个与其同向旋转的液环,此时会在两相邻叶片、叶轮轮毂和液环内表面之间形成气腔,随转子的转动此气腔在泵的吸气区体积逐渐增大,其内部压力下降,从而将气体吸入泵内,相反气腔在排气区体积逐渐缩小,内部压力上升,从而将气体排出。

水环真空泵的改进及其效率的提高摘要：分析了包头第一热电厂水环真空泵效率低的原因，论述了解决的方法和具体的改进过程，以及提高效率后带来的经济效益。

关键词：水环真空泵效率低改进效益0 引言抽真空系统在火电机组中是必不可少的，其主要作用是：①在机组启动初期建立凝汽器真空。

当汽轮机进汽暖机时，蒸汽会进入凝汽器，如果凝汽器没有建立一定的真空，进入凝汽器的蒸汽就会使凝汽器内部形成正压，影响机组的热效率。

②在机组运行过程中保持凝汽器真空，确保机组的安全经济运行。

因凝汽器在运行过程中其内部应该是处于真空状态，但由于管道及壳体不严密，空气会漏入，从而破坏凝汽器真空，对汽轮机安全经济运行不利。

同时，空气含量大时，将使凝结水的含氧量增加而加剧对设备腐蚀，也会增大传热热阻，影响冷却效果。

所以电厂中必须要有抽真空系统，用水环真空泵来保证凝汽器的真空度。

1 水环真空泵的工作原理如上图：是真空泵轴侧剖面图，叶轮偏心地装在接近圆形的泵体内，当叶轮按图示箭头方向旋转时，因离心力作用，注入泵体内的水沿泵壳形成旋流的水环，因此叫水环真空泵(又叫液环真空泵，可以采用其他液体做工作液)。

在泵体中装有适量的水作为工作液。

当叶轮按图中所示的方向顺时针旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个由泵腔形状决定的近似于等厚度的封闭圆环。

水环的上部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的下部内表面恰好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插进深度）。

此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成叶片数目相等的若干个小腔。

假如以叶轮的上部0°为始点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸进，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮持续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

水环泵是靠泵腔容积的变更来实现吸气、压缩和排气的，它属于变容式真空泵。

水环式真空泵加装罗茨水环真空泵组节能改造刘丹，杨德鹏（郑州裕中能源有限责任公司，河南郑州450000）作者简介：刘丹（1985－），女，工程师，从事电厂集控运行。

摘要：概述了郑州裕中电厂两台百万机组原设计的抽真空系统，指出原设计抽真空系统存在的问题，提出对现有抽真空系统进行改造的方案，进而介绍了罗茨—水环真空泵组的工作原理，对其具有的优势进行了分析，从机务改造和热控专业改造两方面叙述改造方法，并分析改造后的效果。

改造结果表明：罗茨—水环真空泵组安装调试后，达到了预期节能效果，成本回收期短，并可有效防止汽蚀现象。

关键词：水环式真空泵；罗茨水环式真空泵组；节能；改造中图分类号：TK284．9文献标识码：B文章编号：411441（2020）01－0136－040引言近年来，随着国内电煤市场煤价的强势反弹与火电机组上网电价的下调，火电盈利空间被进一步压缩。

为降低火电企业的生产成本，深挖企业内部“节能降耗”的可行性，建设“节约型”火力发电企业是可持续发展的重要目标。

郑州裕中能源有限责任公司充分调动广大员工的积极性，面向全体员工广泛征集“节能降耗”的方案，经对比调研，提出将1030MW 汽轮发电机组传统的水环真空泵加装罗茨水环真空泵组的节能改造项目，并于2017年2月机组检修期间进行了改造，取得了良好的经济效果。

1设备概述郑州裕中能源有限责任公司2ˑ1030MW 火力发电机组汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的型号N1000－25/600/600，型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机。

两台机组分别于2012年3月和2012年7月转入商业运行，每台机组共配置三台50%容量的250EVMA 型水环式真空泵，真空泵入口与凝汽器壳体连接，三台真空泵之间设有联络电动门，正常运行时由两台真空泵分别对高、低背压凝汽器单独工作，另一台真空泵作为备用，能满足汽轮机在各种工况下，抽出凝汽器内的空气及不凝结气体，以维持凝汽器的真空，改善传热效果。

罗茨-水环真空泵组在百万机组真空系统中的应用及改造效果分析摘要：汽轮机设备在启动和运行过程中，都需要将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。

机组抽真空系统在机组正常运行时抽吸不凝结气体流量远小于凝汽器建立真空阶段抽吸空气流量，因此机组在正常运行期间可以使用小功率真空泵替代大功率真空泵维持机组真空来实现节能降耗的目的。

关键字：凝汽器真空热经济性节能降耗1、机组概况徐州铜山华润电厂百万机组为上海汽轮机制造的N1000-26.25/600/600（TC4F）型超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排气抽汽凝汽式汽轮机。

该机组抽真空系统共配置三台50%容量的型号为AT3004E水环式真空泵，每台真空泵分别抽吸高、低压侧凝汽器。

真空泵运行时，能满足汽轮机在各种负荷工况下，抽出凝汽器内的空气及不凝结气体的需要。

机组启动时，三台真空泵并列运行，能够快速建立真空达到机组启动要求。

机组正常运行时两组运行一组备用，备用真空泵通过抽真空联络管电动门对运行真空泵进行备用。

真空泵正常运行时电流约160A。

2、改造的原因目前我厂采用的是水环式机械真空泵，在设计选型时，主要考虑快速启机的响应速度和最大的允许漏气量作为选型原则，但在机组正常运行时，维持系统真空有较大余量，把建立真空的真空泵用作维持真空的真空泵显然是浪费能耗的。

因此，增设真空维持系统，从提高机组经济性、降低厂用电率、增加经济收入等方面出发，对原有的真空系统进行技术改造是很有必要的。

3、改造的可行性我厂原运行的水环式机械真空泵除了具有工作稳定、系统故障率少、维修方便等优点外水环式机械真空泵启动性能好，在低真空时抽气能力很大，机组启动时可快速建立所需真空。

但因为受到其结构上的限制，其效率低，一般只能达到30%。

若对原真空系统进行改造，增设罗茨-水环真空泵，利用罗茨真空泵启动快、耗功少、抽速大、效率高的特点来达到节能的目的。

图1（b ）所示，形成同心的水环，该水环被叶片等分成小水室，因此，小水室中的气体不会被扩展或压缩。

然而，当叶轮和泵轴装有一定偏心位置时，叶轮在旋转时，叶轮将水环分成6个不同容积的腔室，如图c 所示，当叶轮旋转时，腔室1、2、3容积逐渐增大，形成了一个吸气的过程，当叶轮再次旋转时，腔室4、5、6容积逐渐缩小，形成了一个压缩的过程，将腔室内部的气体排出，可见，水环式真空泵的工作可分成吸气、压缩、排气3个过程。

水环式真空泵就是靠这种叶轮与水之间的腔室容积的变化来完成吸气和排气的。

在机组运行期间多次出现叶轮受到汽蚀而导致叶轮250200150100500-50-100-150-200-2500.050.10.150.20.250.30.350.18s 仿真时间（s ）0.2s图3p-q 检测法和i p -i q 检测法的补偿效果图250200150100500-50-100-150-200-2500.050.10.150.250.30.35仿真时间（s ）0.20.18sba123456D 56C 1S 234（a ）（b ）（c）图1水环式真空泵工作原理用泵运行，严重影响机组的安全运行。

②原因分析。

a泵在运转中，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。

在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，使真空泵产生汽蚀。

b工作状况，工作环境发生变化，实际工作状况和设计工况不符，使真空泵发生汽蚀。

c真空泵在设计时的有效汽蚀余量不足，使真空泵产生汽蚀。

真空泵叶轮受到汽蚀是叶轮破裂的主要原因。

3水环式真空泵改造方案为了减小真空泵产生汽蚀，使真空泵安全、高效、稳定的运行及降低真空泵返厂检修的维修费，在真空泵入口管道加装大气喷射器。

300MW汽轮机真空系统节能改造技术方案湖南大唐节能科技有限公司2015 年概述目前电站汽轮机真空系统的抽真空设备主要是射水抽气器和水环真空泵，特别是300M及以上机组基本采用水环真空泵。

这些抽真空设备，普遍存在以下问题：1）选型偏大设计选型时，主要考虑快速启机的响应速度（30 分钟内能达到启机要求真空值）和最大的允许漏气量作为选型原则，但在机组正常运行时，维持系统真空时有较大裕量。

2）效率低水环真空泵的效率较低，液环真空泵总效率n = ni s Xn^Xnmnis—等温指示效率〜，反映实际压缩过程与等温压缩过程的偏差。

n® —〜，它反映叶轮搅动液体流动的损失。

nm—〜，机械效率。

所以水环真空的效率很低，一般只有30%左右。

3）水环真空泵抽气性能受制于工作水温度的变化水环真空泵的实际抽速Qt=Q15K，K=（P1-Pt）/（P1-P15）Qt—水温为t C时的抽气量m3/h Q15 —水温为15C时的抽气量m3/hP1—水环泵的吸入压力KPa Pt —水温为t C时的饱和蒸汽压力KPaP15-水温为15C时的饱和蒸汽压力KPa K —抽气量修正系数当工作水达到35 C以上，抽气能力急剧下降80%以上，这是因为工作水温度升高到水环真空泵入口压力下对应的饱和温度时发生了汽化现象，真空泵主要应付于抽取汽化蒸汽，导致抽空气能力大幅下降；同时，工作水温度的升高对真空泵的极限真空值产生较大的影响——这是因为极限真空值就是水环泵工作水温度所对应的饱和压力。

这是夏季凝汽器端差较大的主要原因。

4）水环真空泵受汽蚀现象影响大，设备维护成本高，也影响设备的安全运行，加装大气喷射器，虽然可以缓解水环真空泵的汽蚀，但并不节能，一般投入大气喷射器后，水环泵电流会增大10%〜20%，同时整个大气喷射- 水环真空泵组的抽气能力下降，约为单独水环真空泵的60%左右的抽气能力。

一、汽轮机真空系统的真空泵性能参数及运行状况以引进型300MW湿冷机组为例，其抽真空设备一般配置2台水环式真空泵，运行方式: 一运一备，其型号基本都是353型水环真空泵，其铭牌参数如下：型号: 2BE1 353抽速: 4600 m 3/h （m3/min ）抽吸压力: ~ （绝压）；排汽绝压:电机额定功率: 110KW正常运行电流: 140A随着对机组泄漏的深入治理，300M机组的真空严密性基本都达到优良水平，一般都小于200Pa/min，有的机组真空严密性只有几十Pa/min，因此现有的水环真空泵在正常运行时，抽气量的设计裕量太大，存在严重的大马拉小车现象，具有较大的节能降耗空间。