300MW机组水环真空泵提高工作能力改造方案信息化研究

300MW机组水环真空泵提高工作能力改造方案信息化研究

摘要本文针对300MW火电机组配备的两台水环式真空泵组系统，提出提高真空泵工作能力的技术改造方案，通过分析、讨论提出建议方案。

关键词火电厂；真空泵；改造；方案

前言

水环式真空泵系统存在的问题是，真空泵工作液一般采用开式水（循环水）冷却，但循环水温度收到气候条件影响，温度变化较大，特别是夏天，循环水可能达到三十多度，再加上一定的传热温差，工作液温度有可能达到四十多度，严重地影响了机组的经济性和安全运行。鉴于此我们提出了若干种技术方案，经讨论确定方案后改造，以便很好的解决该问题。

1 设备系统分析

1.1 设备及系统配置

我厂2×300MW机组配备两台100%容量水环式真空泵组，主要运行方式为一运一备，系统构成及工作原理如下：

真空泵组由水环式真空泵、电动机、分离器、板式换热器、气动控制系统、分离器水位调节器、泵组有关连接管道、阀门及电气控制设备等组成。

当机组启动时，干空气和蒸汽通过真空泵的作用从凝汽器中抽取，同密封液一起吸入泵进口，由出口排出进入分离器，最终进入大气。密封液由板式换热器中的冷却水冷却，冷却后的密封液循环进入真空泵。从排出口和轴封处流失的密封液，通过分离器的自动补水来弥补。

水环式真空泵的主要部件是叶轮和壳体。因为没有机械摩擦，所以真空泵内部不需要润滑，运行时通过液体做活塞运动来抽取气体，因此气体带液是允许的。真空泵的叶轮偏心地装在圆柱体的壳体内部，使壳体轮廓形成一个偏心圆，叶轮上带有许多沿旋转方向弯曲的叶片，同时在叶轮侧面的壳体适当位置上开有吸气口和排气口[1]。

1.2 设备技术规范

主要技术规范如下

1.3 水环真空泵工作性能的影响因素分析

（1）凝汽器抽气口压力影响

水环泵的吸入口压力是以凝汽器壓力为基础的，并且随着凝汽器压力的变化而变化的。（凝汽器抽气口压力一般在3.39kPa到12kPa范围内变化。）真空泵抽气量、轴功率和等温总效率随着抽气压力的变化而变化（即对应水环真空泵性能曲线）。

抽气压力越低，水环泵的抽气量越小，总效率越低。同时，若抽气压力不断降低，当水环泵的吸入口局部区域的绝对压力降低到当时温度下的工作液气化压力时，工作液便在该处开始气化，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致破裂，使过流部件遭受到破坏，即真空泵发生汽蚀。

（2）抽空气温度影响

对应抽气压力，抽气温度在25℃到49℃范围内变化（不考虑抽气过冷度）。抽气温度越低，抽气量越大。

为了防止水环真空泵发生汽蚀，运行中通常要求真空泵的抽吸压力必须比工作液温对应的饱和压力至少高出0.85kPa。因此如果工作液温度为30℃，对应饱和压力4.241kPa，则真空泵抽吸压力不能低于 5.091kPa，但是如果工作液温度20℃，则真空泵抽吸压力可降低至3.188kPa。

2 设备系统改造方案

2.1 方案一：真空泵密封工作液自动补水水源改造

真空泵密封工作液自动补水水源为闭式冷却水。由于通过闭式水换热器由开式水冷却，夏季开式水水温升高，将导致闭式水温升高。拟将工作液补水水源改造，接入一路低温水源与闭式水源并联运行或完全切换，实现工作液降温的目的。

2.2 方案二：真空泵冷却器冷却水水源改造

真空泵密封工作液通过冷却器（板式换热器）冷却，冷却水源为开式水。由于夏季开式水水温升高，将导致密封工作液温升高。拟将板式换热器冷却水源改造，接入一路低温水源与开式水源并联运行或部分切换，实现工作液降温的目的。

该低温水源要求与开式水水质相近且温度较低。有三路水源可供选择采用：第一125MW机组来工业水；第二125MW机组来地表水补水；第三300MW机组来消防水取水；考虑到耗水量，故选择低温水源补水管径为DN80（开式冷却水DN100）。

3 方案对比

方案一：引入真空泵密封水低温补水水源，向汽水分离罐中不断补充温度较

低的除盐水或自来水后，能立刻降低了泵内密封水温度，提高了真空泵的抽吸能力。具有容易实施，投资较小的特点，但补水量较小需经过夏季工况使用验证效果。

方案二：引入真空泵冷却器的低温冷却水水源，向真空泵冷却器冷却水入口不断补充温度较低的地表水补水或消防水后，能立刻降低了泵内密封水温度，提高了真空泵的抽吸能力。具有较易实施，投资较小效果明显的特点，但补水量较大。

4 推荐建议及结论

结合本厂实际建议真空泵系统改造分三步走的组合方案。

第一步，夏季大负荷前实现方案一和方案二，密封水低温补水水源接入凝输泵来的除盐水，真空泵冷却器的低温冷却水水源接入消防水。

第二步，夏季大负荷期间调整观察接入水源的运行使用效果。

第三部，视改造效果决定进行方案三改造。若方案一和方案二改造效果明显，则对接入的凝输泵来除盐水加装低水压自动切换装置，完善方案一。若改造效果不明显，进行方案三改造。方案四暂不执行，可继续实地调研考察。

参考文献

[1] 田松峰.水环真空泵辅助冷却技术[D].北京：华北电力大学，2009.