電廠水環(huán)式真空泵汽蝕原因分析及改造

王運(yùn)軍+余書(shū)劍

摘要：廣州某320MW凝汽式汽輪發(fā)電廠，每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)2BEI353-DEY4型水環(huán)式真空泵。該泵工作液冷卻水采用電廠公用冷卻系統(tǒng)的閉式水，因閉式水在夏季運(yùn)行時(shí)溫度偏高，冷卻效果差，使真空泵出力下降、真空泵輪氣蝕、葉片發(fā)生斷裂。文章對(duì)水環(huán)式真空泵的原理、運(yùn)行特性進(jìn)行了分析，提出了對(duì)真空泵工作液冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案。

關(guān)鍵詞：水環(huán)式真空泵；汽蝕原因；發(fā)電廠；發(fā)電機(jī)組；工作液冷卻水系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM623 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.024

真空泵作為凝汽式汽輪機(jī)真空抽汽系統(tǒng)的重要組成部分，它的主要作用是抽出凝汽器中不凝結(jié)氣體和在真空形成初期建立真空。水環(huán)式真空泵以其啟動(dòng)時(shí)間短、啟動(dòng)性能好、在設(shè)計(jì)壓力范圍抽吸能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定效率高等顯著的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型汽輪機(jī)凝器設(shè)備上。廣州某320MW凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠，每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)2BEI353-DEY4型水環(huán)式真空泵，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)水環(huán)真空泵裝置一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。

1 真空泵原理

葉輪偏心地安裝在具有近似橢圓形內(nèi)腔的泵體內(nèi)，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，注入泵體內(nèi)的水在離心力的作用下，被甩到泵壁形成一個(gè)水環(huán)，水環(huán)與葉輪輪轂之間形成一個(gè)月牙形空間，水環(huán)在兩葉片之間起著活塞作用，葉輪旋轉(zhuǎn)一周，吸排氣一次。真空泵正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器內(nèi)的空氣及少量蒸汽被抽至真空泵，進(jìn)入泵體內(nèi)的氣體在泵內(nèi)被壓縮至排氣口排出，經(jīng)排氣管進(jìn)入氣水分離器，在氣水分離器內(nèi)進(jìn)行氣水分離，被分離出來(lái)的氣體由分離器上部排氣管，經(jīng)逆止門(mén)排向機(jī)房外，而被分離留下的水，經(jīng)管道進(jìn)入熱交換器冷卻，經(jīng)過(guò)冷卻后的水進(jìn)入泵內(nèi)重新使用。熱交換器的冷卻水由閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供給，氣水分離器內(nèi)工作水由閉式水系統(tǒng)的水補(bǔ)充，由補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥和溢流調(diào)節(jié)閥控制氣水分離器內(nèi)水位。

2 真空泵汽蝕原因分析

廣州某電廠水環(huán)式真空泵工作液冷卻水采用閉式水冷卻，而閉式水又采用海水作為冷卻水，受環(huán)境溫度影響較大，且廣州地區(qū)夏季時(shí)間較長(zhǎng)、溫度高。造成水環(huán)式真空泵工作液的冷卻效果不好，工作液溫度偏高，嚴(yán)重偏離了水環(huán)式真空泵的設(shè)計(jì)水溫。

通過(guò)表格數(shù)據(jù)對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)冬季與夏季閉式水溫度變化明顯，夏季真空泵工作液水溫明顯偏高。真空泵工作液的溫度是影響水環(huán)泵和凝汽器運(yùn)行的關(guān)鍵因素，工作液溫度升高，對(duì)應(yīng)的飽和壓力升高。根據(jù)電廠運(yùn)行試驗(yàn)表明：當(dāng)真空泵工作液溫度升高到35℃以上時(shí)，真空泵性能開(kāi)始惡化，會(huì)大幅降低水環(huán)泵的抽汽能力，空氣在凝汽器中聚集量急劇增大，影響凝汽器的傳熱性能，從而降低機(jī)組的運(yùn)行真空。且真空泵工作液的溫度逐漸接近真空泵內(nèi)真空度所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，會(huì)引起真空泵工作液汽化，導(dǎo)致真空泵葉輪及葉片汽蝕并對(duì)轉(zhuǎn)子葉輪產(chǎn)生很大的應(yīng)力，導(dǎo)致葉片斷裂。僅在2010～2013年的三年內(nèi)就斷葉片五次，雖然真空泵的部分葉片未斷，但葉輪穿孔，汽蝕現(xiàn)象較為明顯。

多次葉片斷裂不僅僅造成設(shè)備和財(cái)產(chǎn)的損壞（每次維修費(fèi)用約18萬(wàn)/臺(tái)），真空泵的返廠維修周期較長(zhǎng)，還會(huì)造成長(zhǎng)期無(wú)備用真空泵，給發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)很大安全隱患。因此，找到合理的解決辦法，是保障發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急。

3 水環(huán)真空泵工作液冷卻系統(tǒng)改造

真空泵工作液的溫度是影響水環(huán)泵和凝汽器運(yùn)行的關(guān)鍵因素，有效降低真空泵工作液的溫度，有助于提高凝汽器真空，降低真空泵汽蝕。在電廠生產(chǎn)中，配有兩臺(tái)螺桿式制冷中央空調(diào)，作為集中控制室、各個(gè)配電室、綜合繼保室以及其他需要制冷的活動(dòng)會(huì)議室。

每臺(tái)螺桿式制冷機(jī)有3個(gè)壓縮機(jī)，在夏季一般開(kāi)4個(gè)壓縮機(jī)就可以滿足要求，兩臺(tái)螺桿式制冷中央空調(diào)運(yùn)行中仍有部分余量未被利用，因此增加一路至真空泵的冷凍水，在夏季溫度較高時(shí)使用冷凍水，利用10℃～12℃的空調(diào)冷凍水冷卻真空泵的工作液，閉式水做備用，不僅提高了設(shè)備的可靠性，降低了真空泵工作液的溫度，減輕真空泵汽蝕，還能提高中央空調(diào)的利用率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。通過(guò)改造前后真空泵運(yùn)行參數(shù)的對(duì)比，使用冷凍水后真空泵工作液水溫平均為26℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)應(yīng)壓力的飽和溫度，遠(yuǎn)離了汽化區(qū)域。真空泵工作液冷卻系統(tǒng)自2015年7月改造后運(yùn)行至今，其運(yùn)行噪音和震動(dòng)大幅減小，真空泵運(yùn)行電流下降4～5A，葉片汽蝕現(xiàn)象大大緩解，達(dá)到預(yù)期效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)廣州某電廠水環(huán)式真空泵發(fā)生汽蝕的原因分析，對(duì)真空泵工作液冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改造，并利用改造前后效果的對(duì)比，進(jìn)一步肯定了改造的成果，為下一步其他機(jī)組改造提供有效的數(shù)據(jù)支撐，也提出了電廠運(yùn)行中水環(huán)式真空泵汽蝕診斷的一般思路和應(yīng)對(duì)措施，供同行參考。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）