罗茨水环泵机组与双级锥体真空泵在技改中的比较2015

罗茨旋片真空机组是由罗茨泵做为主抽泵，单级或双级旋片真空泵做为前级泵组成的抽气机组。

该机组具有真空度高，抽速范围广等特点，它较适用于抽除干燥、洁净的气体。

当带有气镇装置时，也可以抽除含少量水蒸汽的气体。

雅之雷德机电科技该系列机组已广泛应用于冶金、化工、轻工、石油、医药、印染、电器、电真空、半导体、食品、原子能、纺织等行业。

一、性能特点：1、罗茨旋片真空机组是由罗茨真空泵做为主抽泵，单级或双级旋片泵做为前级泵的低、高真空获得设备，整套机组安置在一个机架上，配以管道、阀门和电器操作控制箱，并还配有冷却水管系统，机组结构紧凑、使用方便，该真空机组真空度高、噪音低、可持续工作。

2、罗茨旋片真空机组各泵之间的名义抽速之比一般在41至101之间，为了防止前级旋片真空泵停机返油，在前级管道上装有电磁放气阀，其动作与前级旋片真空泵的电机联动，从而保证了该泵正常高效地工作。

3、为了提高真空机组的抽气性能，达到较高的极限真空和改善在低入口压力时的抽速特性及对大型真空机组配用较小规格的前极泵，罗茨旋片真空机组也可根据客户要求用二级罗茨真空泵串联成三级机组。

二、应用范围：1、罗茨旋片泵真空机组的用途: 罗茨旋片泵真空机组广泛地用于在真空冶炼、电力电容器、变压器真空热处理、真空镀膜设备的预抽、电真空半导体等行业中抽除密闭容器中含氧不高的、无爆炸性的、对金属无腐蚀性的、与泵油不会起化学反应。

罗茨旋片泵真空机组组使用范围: 罗茨旋片泵真空机组抽气速率：30~1200L/S(升/秒) 罗茨旋片泵真空机组极限压强：0.05Pa(帕) 气体类型：常温无其它混合物的清洁空气，不允许有含其它粉尘及水分的空气。

2、工作要求：进口压强在大于6500Pa时连续工作时间，允许长时期连续工作。

罗茨旋片真空机组适用于抽吸空气及其它无可凝性、无腐蚀性的气体，广泛应用于需要大抽速和需要获得低、高真空的各种真空系统。

例如：真空冶炼、钢液脱气、真空烧结、大型空间模拟试验中的动态真空的获得，电力电容器、变压器真空浸渍处理，日光灯管、灯泡自动生产线上的排气，保温瓶胆的连续排气，真空镀膜设备中的预抽，镁还原过程中的抽气，单晶硅提炼过程中的除气等等。

真空泵组增加水环泵建议现真空泵组每组由300L、600L、1800L罗茨真空泵组成，原设计工况原料为油浆，后原料调整为蜡油原油，加工时提炼过程中产生的减顶尾气中含硫较高且结盐增加固体杂质，造成罗茨泵使用过程中转子、泵体等配件腐蚀、损坏严重，罗茨泵使用时转子间隙要求苛刻，杂质进入泵内造成转子间隙变小，转子磨损也比较严重，机泵运转负荷变大，噪音大，超电流，易造成设备事故，并影响生产，对公司财产损失很大，现与华中真空厂家沟通，根据装置现加工原料的性质，建议在每组三级罗茨真空泵入口处各增加一台不锈钢316L水环泵，增加阀门与原300L的罗茨真空泵并联，达到切换使用状态，以减少罗茨真空泵维修次数，延长使用寿命，保证装置正常运行。

水环泵介绍：水环泵是由叶轮、泵体、吸排气盘、水在泵体内壁形成的水环、吸气口、排气口、辅助排气阀等组成的。

压缩气体的过程是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘，含水的气体。

工作原理：在泵体中装有适量的水作为工作液。

当叶轮按图中逆时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。

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

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和叶片数目相等的若干个小腔。

如果以叶轮的下部0°为起点，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，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，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。

水环泵和其它类型的机械真空泵相比：优点：结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。

故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。

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。

某电厂射水泵改真空泵分析李丹枫摘要:某电厂原使用射水抽汽系统建立并维持真空，在日常运行中发现因为这套装置抽气量小，凝汽器建立真空时间较长且在正常运行时抽气效率偏低，对整个余热部分热效率有着较大影响。

经过研究讨论决定采用锥体两级真空泵替代了原有的射水抽汽系统。

改造完成后成功地解决了上述问题并节省了厂房空间布置，降低了抽真空系统的电耗水耗，同时降低了抽真空系统运行噪音，达到了预期的改造目的。

关键词：射水泵；锥体两级真空泵；改造一、研究意义现在我国在火力发电机组中普遍使用的抽真空系统有射水或射汽抽真空装置以及真空泵。

对于采用喷射式抽真空装置（射水或射蒸汽）的机组，经过长时间运行发现它们有较多的弊端：①凝汽器的排汽压力较高，尤其是在环境温度较高时排汽压力更高。

实际上射水抽汽系统由于其本身原理上的局限性，抽汽能力有限，吸走凝汽器空气的能力也就偏低。

在环境温度较高时，射水池循环水温度与外界换热效果变差，从而使射水泵工作水温升高，环境温度越高该过程越明显。

而工作水温高容易导致射水抽汽器内部产生汽化。

汽化过程将极大地影响射水抽汽器的运行效率，进而使凝汽器内部真空因为抽汽装置吸力降低而恶化。

②降耗和环境保护的问题。

因为凝汽器内部真空受射水抽汽系统工作水温的影响较大，为了保持凝汽器高真空运行射水池需要大量地换水，补充大量的新鲜低温水并排走已经被加热的工作液，而所排放出的热水往往是难以回收的，这种大计量的换水严重地浪费了水资源，另外射水抽气器在正常工作时噪音非常大，不能满足公司环境保护及节能降耗的要求。

综上所叙，电厂决定对射水泵抽真空系统进行改造，由全新的两极椎体真空泵代替射水泵，这种真空泵从机组启动时间、运行能耗、资源节约以及机组安全可靠性等方面均胜于传统射水泵，本文将电厂使用锥体两级真空泵替代射水泵的前后运行状况进行对比，以此论证改造的必要性与实用性。

二、射水泵使用现状1、电厂射水泵简介：电厂使用的射水泵又名喷射泵，它由喷嘴、混合室和扩大管等构成，利用流体流动的能量转变来达到输送的目的。

罗茨水环真空机组罗茨水环真空机组广泛应用于冶金中的冶炼、脱气以及化工、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方面。

罗茨水环真空机组使用水环用泵作为前级泵这样比其他的真空泵更加有利，可以克服单台水环泵使用时候的极限压力差，在一定压力下抽气的速率低的特点，而且可以保留罗茨泵迅速工作，有很大抽气速率的优点。

罗茨水环真空机组启动快，耗能率少，运转维护费用低，抽速大、效率高，对被抽气体中所含有的水蒸气和灰尘不怎么敏感。

在压力范围内有很大的抽气速率，可以迅速排出突然排放出的气体。

这个压力范围正好可以用于油封式机械真空泵和扩散泵之间。

因此罗茨真空泵常常被用来串联在扩散泵和油封式机械真空泵之间，用来提高中间压力范围的抽气量。

罗茨水环真空机组运转平稳、噪音低、振动小。

传动部件采用可靠的消缝结构，因此可以长期工作，起动动作快，可以在短时间之内达到较高的的真空要求。

联合机组大致有如下几种类型罗茨泵－水环泵：机组中水环泵的作用是造成罗茨泵所需的预备真空，因此要求该水环泵的最大允许排气压力，即是说，一方面要尽量提高水环泵的极限真空，另一方面，也要设法提高罗茨泵的最大允许排气压力。

（一般情况，单级水环泵极限真空度不高，而目前我国生产的罗茨泵要求的预真空又较高，故实际上不用单级水环泵作为罗茨泵的前级泵，而用能提高极限真空度的双级水环泵作为前级泵使用，采用双级水环泵，还可以提高机组的极限真空度。

一台罗茨泵的极限真空度是较低的，特别是当它与水环泵组合运行时，使用范围受到限制，整个机组的极限真空度可能更低，但若用两台罗茨泵串联再与水环泵组合，就能大大提高机组的极限真空度。

故在这种类型里通常见到的是两台罗茨泵串联后再用双级水环泵作前级泵组成机组。

）罗茨泵－水环泵－大气泵机组：采用双级水环泵，极限真空度的进步也只是在一定的范围之内，这是由于遭到水的饱和蒸汽压的限制。

水环泵就是水的饱和蒸汽压。

如果考虑到气体返流等要素的影响，实践上水环泵的极限压力显著比水温上的饱和蒸汽压力要高。

罗茨水环泵复合机组与佶缔纳士双级锥体真空泵在电力技改中的优势比较一、前言：凝汽器抽真空机组在中国发展，经历了从最早的蒸汽喷射器系统，到水力喷射器系统，到圆盘式液环真空泵，到各种各样的复合机组如罗茨水环泵机组，到最终现在使用最多的锥体双级真空泵，期间经历了一个技术不断完善的过程。

随着国家2014~2020节能改造计划的颁布，电厂凝汽器抽空系统的节能技改也成为大家关注的焦点。

锥体双级液环真空泵在电厂的技改项目中取得了突出的效果，同时罗茨水环泵复合机组也在一些电厂得到了推广和应用。

那么究竟哪一种技改方案更好呢？本文通过对某300MW电厂的技改方案和效果进行比较说明。

二、罗茨水环泵复合机组方案与锥体双级真空泵的性能比较分析1.发展历史罗茨水环泵复合机组在很多行业都有应用，并非最新的科技或发明。

而单单的罗茨机组在电力凝汽器抽空中很少使用（见第3部分原因分析）。

美国30年前曾经因采购价格较低使用了一部分罗茨水环泵复合机组，到今天已经完全被液环真空泵机组替代，而罗茨真空泵复合机组在电厂凝汽器的应用已也完全被淘汰。

2.参数分析以通常罗茨水环泵复合机组在300MW机组的技改方案参数如下：根据以上数据表，我们可以看到罗茨泵的型号为ZJQ600,系统能够处理的气量取决于罗茨泵的能力。

根据罗茨泵型号我们可以技术整套机组可以处理的凝汽器混合气体中干空气流量。

罗茨泵的名义流量为600升/秒=2160 m3/h按照通常凝汽器背压4.0kpa.a对应的饱和蒸汽温度28.98℃，凝汽器的过冷度为4.17℃考虑，可以计算得出从凝汽器中，被抽出的混合气体温度为：28.98-4.17=24.81℃，对应的饱和蒸汽分压为3.13kpa.a, 那么混合气体中干空气的分压为4.0-3.13=0.87kpa。

也就是吸混合气体中干空气量按照分压计算为：2160*0.87/4=469.8m3/h因罗茨泵在实际运行中吸气口温度高，同时罗茨泵经过压缩后温度升高，不像液环真空泵一样有冷凝，因此干空气的质量流量不会超过名义计算的流量469.8m3/h。

罗茨水环真空泵组在330MW机组节能改造中的应用摘要：本文结合准格尔电厂真空系统现状，对罗茨水环真空泵组在330MW机组节能改造中的应用进行了优劣对比，并分析其改造后效果。

关键词：罗茨真空泵；330MW机组；改造引言随着我国更加重视节能和减少排放的工作，建设高效和无害环境的发电厂已成为电力公司管理中的一个重要因素。

目前，在提高真空系统的能源效率方面有一些成功的例子，解决办法是基于这样一个事实，即在该单元正常运行期间，真空系统抽取的气量可由罗茨泵压缩后再经过水环泵，通过罗茨泵的压缩特性来实现节能。

罗茨水环真空泵组的特点是干式无油、低能耗和高真空，因此被证明适合于电厂凝汽器抽真空的应用，本研究还将探讨在330MW单元真空系统应用中对罗茨水环真空泵组进行选择、处置和控制的问题，并将探讨如何处理和控制这些问题。

通过合理设计，凝汽器的正常真空水平将保持不变，以实现节能。

1电厂真空系统现状某发电厂的汽轮机#8是北京汽轮电机有限公司N330-17.75/540型的一个再热凝汽式汽轮机，额定功率为330MW。

#8号机器的凝汽器吸附系统有两个100%的水环真空泵，可在凝汽器启动时为凝汽器制造真空。

在该单元正常运行期间，两台真空泵一运一备运行，真空泵发动机的运行电流约为220A，凝汽器的真空保持在大约-85千帕[1]。

真空度稳定，真空泄漏率约为54帕/分。

水环式真空泵组的缺陷及改造的必要性：（1）原设计主要用于汽轮机泵组启动初期和快速建立真空，对于抽真空机组在27分钟内达到6.3千帕，单台干空气泵出力不小于75千克/小时的启动要求，已抽干空气量为52千克/小时的运行工况下，实际运行情况下，由于凝汽器中只有少量凝析气，真空泵接近空载运行，水环真空泵维持系统所需真空度有较大裕度，浪费能源消耗。

（2）水环真空泵的特点决定了其效率较低，其总效率在高水温高真空度时约为50%。

（3）原来的真空泵是一个水环式真空泵。

它的抽气能力受到工作水温度的严重影响。

天然气发电厂真空系统技改小型高效罗茨-水环真空泵组的应用摘要：大唐国际绍兴江滨热电安装2台M701F4型燃气—蒸汽联合循环、热电联产发电机组，采用单轴一拖一布置，额定出力为452MW。

在发电机组真空系统严密性试验优良的水平的基础上实施真空系统的节能技术升级改造，不改变原抽真空系统的设备及功能，在抽真空母管上并接一台小型高效罗茨-水环真空泵组，蒸汽和不凝结气体进入罗茨泵，加压后经冷却器冷凝进入下级水环真空泵，系统采用PLC控制，可实现远程和就地操作，在机组启动建立真空期间，使用原抽真空设备快速启动真空，在正常运行期间，使用小型高效罗茨-水环真空泵组替代原真空泵组维持机组真空，降低厂用电、，提高汽轮机热效率。

关键词：节能技术小型高效罗茨-水环真空泵组维持或进一步提高机组真空值降低厂用电提高汽轮机热效率1、引言大唐国际绍兴江滨热电安装2台M701F4型燃气—蒸汽联合循环、热电联产发电机组，采用单轴一拖一布置，额定出力为452MW。

机组为调峰机组昼启夜停，年运行小时数2500h/台机。

汽轮机额定功率133.7MW，型号为TC2F‐35.4inch，型式为高压中间再热双缸双排汽凝汽式汽轮机。

凝汽器型号为N-11500-1单壳体、单背压、双流程、水冷、表面冷凝式、冷却面积11500m2。

真空系统容积457 m3，真空系统严密性试验25-40Pa/min。

每台机组配置2台100%容量山东佶缔纳士机械有限公司生产的NASH TC-10E双级无喷射器水环真空泵，一用一备，配套功率/电流/转速：90KW/126A/590rpm，机组启动抽真空时间（2泵运行）25min。

2、小型高效罗茨-水环真空泵组主要组成1）、气冷罗茨真空泵作为装置的主泵，在较低的入口压力时有较大的抽气速率，但不能单独使用，必须与前级真空泵串连，待被抽系统的压力被前级泵抽到允许入口压力时才开始工作，并且气冷罗茨真空泵不允许高压差时工作，否则会因过载或过热而损坏。

锥体式真空泵的优越性摘要：本文通过对两种水环真空泵的结构特点进行分析，指出锥体式水环真空泵的优越性关键词：锥体压缩比汽蚀目前火力发电厂的真空泵有两种，一种真空泵是平面式水环真空泵，另一种真空泵是锥体式水环真空泵。

这两种真空泵中，平面式真空泵是第一代水环真空泵，锥体式真空泵是在平面泵基础上发展起来的第二代水环真空泵，在结构和性能上，锥体泵明显比平面泵有优势。

一、结构上的改进1、进气口和排气口的改进平面泵的进气口和排气口在叶轮端面开口，受到水环的形成和叶轮的向上偏心的位置限制，其开口几何尺寸不可能很大；而锥体泵的锥体开口深入叶轮舱，其开口几何尺寸较大。

2、将单级泵图1：锥体泵的开口改为两级泵：单级泵的压缩比约为30：1，而两级泵的每一级的压缩比分别为6：1、5：1。

3、 泵入口管上加冷凝喷嘴锥体泵由于进口开口比平面泵进口开口大得多，所以在入口空气中夹带水份进入泵体而对泵的效率影响较小，因此锥体泵可以在入口管上加冷凝喷嘴。

4、 偏心位置的改进平面泵的叶轮偏向外壳的上端，排气口在泵体的上部，锥体泵的叶轮偏向外壳的下部，排气口在泵体的下部。

二、 性能上的优势 1、 效率高 首先，锥体泵进气面积大，开口深入叶轮舱，通道最通畅，进气阻力小，大大提高泵的抽气能力。

其次，在泵入口管上加冷凝喷水来冷凝可凝气体，吸入泵的气体体积会大大减少，进一步提高了泵的抽气能图2：偏心位置图3：冷凝喷嘴力。

另外，采用两级泵后，压缩比降低，也降低了压缩热，且压缩热分两次传递给密封水，密封水的温升比单级泵小。

由于密封水温度低，冷却效果好，因而效率高。

2、能有效防止汽蚀众所周知，水泵产生汽蚀是由于水汽化后产生汽泡，汽泡集聚在低压区形成空穴，空穴被流动的水带到高压区，致使蒸汽突然凝聚、收缩，汽泡破裂而产生撞击。

若汽泡附着在叶轮表面，并不断产生水的汽化和蒸汽的凝聚，就会对泵产生汽蚀。

水环真空泵的特点决定了这种泵容易产生汽蚀。

锥体泵采用两级泵后，由于压缩热降低，密封水温升小，水不容易汽化。

水环真空泵与机械真空泵的区别
淄博博山美卓真空泵制造厂专业生产水环真空泵、罗茨水环真空机组、真空负压站等，数年来获得了市场及广大用户的认可和好评，水环真空泵的广泛应用主要得益于它独特的优点，下面介绍一下水环真空泵与普通机械真空泵的区别。

水环真空泵和其它类型的机械真空泵相比有以下优点：
1、结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

操作简单，维修方便。

2、结构紧凑，泵一般与电动机直联，转数较高。

用较小的结构尺寸，可以获得较大的排气量。

3、泵腔内没有金属摩擦表面，无须对泵内进行润滑。

转动件和固定件之间密封可直接由水封来完成。

4、泵腔内压缩气体过程温度变化很小，可认为是等温压缩，故可以抽除易燃、易爆的气体。

5、由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体及气水混合物。

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