真空泵性能下降原因分析及改造方案探索

姜海生

摘要：凝汽器真空的高低直接影響機組的經(jīng)濟性。以600MW機組為例，每提高1kpa真空能降低2.5g/kwh供電煤耗，節(jié)能降耗效果明顯。某廠多次發(fā)生因凝汽器真空泵性能下降造成機組真空降低異常，引起真空泵性能下降的主要原因是真空泵工作液溫度升高，真空泵汽蝕所致。針對此狀況，筆者認真分析，提出兩種整改方案，分析優(yōu)劣，希望能給有相似運行方式的真空泵系統(tǒng)予以幫助。

關鍵詞：真空泵;海水;暖通水;工業(yè)水

前言

凝汽器抽真空系統(tǒng)是將凝汽器空氣區(qū)內(nèi)非凝結(jié)氣體抽出，保證汽輪機在良好的真空狀態(tài)下運行。該廠凝汽器汽側(cè)抽真空系統(tǒng)設置三套50%容量的水環(huán)式真空泵，并聯(lián)布置，正常運行時，二套真空泵運行，分別對高、低壓凝汽器抽真空，另外一套作為備用，三臺真空泵之間設置聯(lián)絡門，運行方式靈活。在機組啟動時，三臺真空泵可一起投入運行，能更快地建立起所需要的真空度，從而縮短機組啟動時間。機組投運至今，多次發(fā)生因凝汽器真空泵性能下降造成機組真空降低異常，本文將從真空泵原理、真空系統(tǒng)流程、真空系統(tǒng)異常及分析、真空系統(tǒng)整改建議四方面入手分析。

1.水環(huán)式真空泵??

水環(huán)式真空泵作為一種性能優(yōu)越的新型凝汽器抽真空設備，它具有使用安全、操作簡單、運行經(jīng)濟、工作可靠、動靜部分接觸面積小、無需油潤滑、運行噪音小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。

它的主要部件是葉輪和殼體。葉輪由葉片和輪毅構(gòu)成，葉片有徑向平板式，也有向前（向葉輪旋轉(zhuǎn)方向）彎式。殼體由若干零件組成，不同型式的水環(huán)泵，殼體的具體結(jié)構(gòu)可能不同，卻有著共同的特點，那就是在殼體內(nèi)部形成一個圓柱體空間，葉輪偏心地裝在這個空間內(nèi)，同時在殼體的適當位置上開設吸氣口和排氣口。吸氣口和排氣口開設在葉輪側(cè)面殼體的氣體分配器上，軸向吸氣和排氣。

2.水環(huán)式真空泵系統(tǒng)流程

水環(huán)式真空泵泵組是由水環(huán)式真空泵低速電動機、汽水分離器、工作水冷卻器、氣動控制系統(tǒng)、高低水位調(diào)節(jié)器、泵組內(nèi)部有關連接管道、閥門及電氣控制設備等組成。

3.真空系統(tǒng)異常及分析

3.1 真空泵性能分析

該廠采用佛山水泵廠生產(chǎn)的改進型2BW4 353-0EK4 水環(huán)式真空泵，工作轉(zhuǎn)速590r/min，冷卻液供液量4-13m?/h，配置額定功率160KW電機，額定電流328A。

通過該泵特性曲線，我們可以得出以下結(jié)論：隨著吸入真空度的增加，真空泵的軸功率增加。所謂的吸入真空度是指泵入口處絕對壓力。根據(jù)真空度概念，其大小等于大氣壓Pa與測點處壓力P之和（1mbar=100pa）。 在絕對壓力相同的情況下，隨著工作液溫度升高，真空泵的抽空氣能力逐漸下降。在工作液溫度相同的情況下，隨著真空泵入口壓力的增加，真空泵的抽氣量能隨著增加。在真空泵抽氣量一定的工況下，隨著工作液溫度升高，真空泵入口的吸入壓力升高，即真空泵入口負壓下降，如果凝汽器對應負壓低于真空泵入口負壓，則會造成真空泵汽蝕，真空泵出力下降，凝汽器真空會因空氣的聚集下降。隨著真空泵汽蝕，工作液溫度會進一步增加，凝汽器真空會因此急劇下降，形成惡性循環(huán)。

3.2真空泵工作液溫度異常分析

3.2.1 真空泵冷卻器開式水側(cè)冷卻水管堵塞

由于該廠蒞臨黃海區(qū)域，海水泥沙含量較高，且該水域紫菜較多，易滋生蛤蜊等殼體動物，在循環(huán)水泵啟停、電動濾水器失效或者循環(huán)水壓力不足，冷卻器開式水側(cè)不能形成連續(xù)水流時，均會發(fā)生海生物滋生、泥沙沉積，冷卻器堵塞異常，在這種情況下，真空泵工作液不能得到冷卻，真空泵性能下降。

3.2.2 真空系統(tǒng)管道腐蝕泄漏

海水具有很強的腐蝕作用，即使使用高抗腐蝕的不銹鋼材料也不能滿足需要，冷卻水管多次因腐蝕，管道壁減薄，形成沙眼發(fā)生泄漏。雖然管道泄漏可以帶壓堵漏消除，但是管壁減薄使帶壓堵漏的風險成倍增加，若沙眼處的循環(huán)水壓力較低，向內(nèi)嘬空氣，則會破壞循環(huán)水的虹吸作用，造成循環(huán)水流動滯緩，真空泵工作液不能得到冷卻而升高，真空泵性能下降。

3.2.3 真空系統(tǒng)喔空氣

在循環(huán)水系統(tǒng)運行方式發(fā)生改變，如循環(huán)水系統(tǒng)注水、循換水泵啟停等情況，若死角處的空氣不能排凈，循環(huán)水壓力高時空氣積聚的能量會在循環(huán)水壓力降低時釋放，造成循環(huán)水流動滯緩，真空泵工作也不能得到冷卻，真空泵性能下降。因此在循環(huán)水壓力發(fā)生較大波動后，要及時對循環(huán)水系統(tǒng)排空氣（循環(huán)水系統(tǒng)利用虹吸作用循環(huán)，部分區(qū)域為負壓，所以空氣易聚集）。

4.真空系統(tǒng)整改建議

針對上述的各種異常，我們有以下幾個思路：

4.1 管線改造及更換管材

對原來高空布置的冷卻水進、回水母管改造，將高空布置的回水管子掩埋地下，增大冷卻器進、回水管之間壓差，減少虹吸阻力，有效防止因管子銹蝕引起的嘬空氣，同時將進口不銹鋼材料改為PVC管材，防止管道腐蝕。該方案改造簡單，造價便宜，但沒有徹底改變真空泵冷卻水利用虹吸排水的缺點。

4.2 改變冷卻水及回水方式

真空泵冷卻水管腐蝕、冷卻器堵塞等原因歸根結(jié)底是因海水冷卻，如果將冷卻水更換成淡水就能很好解決這個問題。在電廠整個用水系統(tǒng)，工業(yè)水溫度與海水溫度差別不大（均與環(huán)境溫度近似），可以很好的替代海水作為冷卻水，同時廠房內(nèi)0M高空環(huán)形布置工業(yè)水管，可以將冷卻器的進水接在工業(yè)水進水管道，回水通過地下管網(wǎng)接至機組排水槽，通過廢水泵進入工業(yè)廢水池，通過簡單處理進入工業(yè)水池，形成循環(huán)。根據(jù)真空泵冷卻器設備規(guī)范，每臺機組需要冷卻水量為56m?/h，四臺機總共需要224m?/h的水量。該廠工業(yè)水泵滿足流量需求，同時全廠共4臺工業(yè)水泵，其中一臺長期運行，可靠性高。但夏季，工業(yè)水溫度可能達到30℃以上，較深海海水溫度高，真空泵仍然存在汽化危險。而此時廠房內(nèi)暖通空調(diào)水溫度僅有16℃，4臺暖通空調(diào)水泵可以很好滿足夏季工業(yè)水（真空泵冷卻水）的冷卻，保證冷卻水溫度在正常范圍。然而空調(diào)水不能在冬季作為工業(yè)水（真空泵冷卻水）的冷卻水，因為中央空調(diào)冬季切換至冬季模式，空調(diào)水溫

度能達到40℃，所以冬季直接采用工業(yè)水進行冷卻。

此改造方案可以很好解決循環(huán)水管道腐蝕以及真空泵冷卻器堵塞以及管道嘬空氣的問題，但是管道布置以及布置方式復雜，且用輔控設備給主控供水，跨專業(yè)管理可能存在盲區(qū)，且存在冬季和夏季兩種模式，存在倒換問題，同時若空調(diào)水冷卻器發(fā)生泄漏也將影響機組運行的安全性與可靠性。

5.結(jié)束語

綜上述兩種方案分析，第一種方案簡單但不太可靠，第二種方案稍微復雜，可靠性很高。建議電廠在選擇方案時，根據(jù)實際情況合理選擇。