水環(huán)式真空泵設(shè)備對(duì)凝器真空的影響分析及處理

王大偉

摘要：電廠的真空水平是衡量機(jī)組健康程度、節(jié)能降耗水平的重要參數(shù)，也是汽機(jī)技術(shù)監(jiān)督的重要指標(biāo)。通過機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)判斷真空是否良好，通過凝器灌水查漏檢查漏點(diǎn)是電廠真空查漏的常規(guī)手段，目前有氦氣查漏儀等新技術(shù)應(yīng)用使真空查漏更為準(zhǔn)確和方便。本文探討使用水環(huán)式真空泵的機(jī)組，在凝器真空查漏基礎(chǔ)上，對(duì)真空泵系統(tǒng)及設(shè)備的檢查的必要，以及其對(duì)凝器真空的影響及處理分析。

關(guān)鍵詞：真空泵;凝器;進(jìn)氣濾芯;進(jìn)氣蝶閥;冷卻水泵進(jìn)水濾網(wǎng)

0 ?引言

大型發(fā)電機(jī)組的真空系統(tǒng)目前多采用偏心水環(huán)式真空泵，其優(yōu)點(diǎn)是抽單位干空氣量的能耗較低，但在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)發(fā)生抽氣能力嚴(yán)重降低而導(dǎo)致的排汽壓力升高現(xiàn)象。人們通常把真空度低、機(jī)組排汽壓力偏高歸咎于凝汽器本身的問題，如夏季水溫偏高、銅管結(jié)垢、垃圾堵塞、循環(huán)水流量偏小等，而忽略真空泵問題。經(jīng)驗(yàn)表明，抽真空系統(tǒng)中的真空泵及其設(shè)備附件異常，也是造成真空低的主要原因。

1 ?水環(huán)式真空泵設(shè)備影響真空原因查找及消除

1.1 某F級(jí)蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組真空泵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該機(jī)組配置NASH真空泵TC-11E型兩臺(tái)，用以在凝汽器使用前的抽空操作（雙泵啟用）及運(yùn)行中的維持操作（一用一備）都必須將泄漏空氣抽除。各設(shè)備部件功能見圖1。壓力開關(guān)（470）啟停真空泵;壓差開關(guān)（471）是在預(yù)先規(guī)定的壓差下打開進(jìn)氣蝶閥;抽汽管路上配有冷卻噴嘴，經(jīng)過換熱器冷卻的工作液通過噴嘴進(jìn)入泵口，與吸入泵內(nèi)的飽和氣混合，使飽和氣的水蒸氣迅速冷凝，并一起進(jìn)入泵內(nèi)。真空泵運(yùn)行中，來自凝器的空氣通過管線（160），進(jìn)氣蝶閥（161）以及逆止閥（163）被吸入NASH泵（010）。逆止閥用于防止泵突然停止時(shí)，空氣返流回系統(tǒng)?？諝鈹y帶部分工作液，從泵通過排氣管線（170）排至分離器（080）。在分離器內(nèi)，空氣與水分離。

汽水分離器配帶磁浮子液位計(jì)（230）、液位開關(guān)（231）、溢流管線（248）、電磁閥（221）、旁通閥（242），通過法蘭接口N3.3和電磁閥，新鮮水補(bǔ)充至分離器和泵內(nèi)，新鮮水來自凝結(jié)水。溢流管線用于溢流多余的水保證系統(tǒng)正常的水位。分離器的排空閥用于徹底排盡分離器的水。平衡管路（269）用于保證系統(tǒng)的液位保持一致，從而防止泵內(nèi)液位過高而造成對(duì)葉輪的損害。

工作液用于形成泵的水環(huán)。工作液通過管線（260），自分離器經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)水濾網(wǎng)（266）、循環(huán)泵（090）進(jìn)入換熱器（130），冷卻后通過管線（280）返回泵。在此過程中，壓縮產(chǎn)生的熱及隨被抽吸氣體帶入的熱被釋放掉。工作液溫度及壓力分別由管線上的溫度計(jì)（420、440）和壓力表（480）監(jiān)視。冷卻器冷卻水使用開式水。

1.2 真空泵進(jìn)氣逆止閥故障影響

該機(jī)組進(jìn)氣逆止閥使用旋啟式止回閥型式，閥瓣通過一鉸鏈機(jī)構(gòu)自由在閥座上啟閉，密閉性受鉸鏈的彈簧、閥瓣在鉸鏈竄動(dòng)量以及結(jié)合面嚴(yán)密性影響。當(dāng)鉸鏈材質(zhì)不合格而斷裂時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)前抽空操作中雙泵運(yùn)行無明顯異常，但當(dāng)運(yùn)行中單泵運(yùn)行時(shí)，閥瓣會(huì)由于不回座導(dǎo)致真空異常;而當(dāng)閥瓣在鉸鏈上的竄動(dòng)量過大時(shí)，會(huì)發(fā)生結(jié)合面泄漏導(dǎo)致真空異常。當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，運(yùn)行泵通過備用泵進(jìn)氣管路（160）自汽水分離器吸入空氣，進(jìn)而影響系統(tǒng)真空水平。此進(jìn)口逆止閥異常當(dāng)進(jìn)氣蝶閥（161）在備用泵停用時(shí)關(guān)閉且閥線嚴(yán)密時(shí)不會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行。

1.3 真空泵進(jìn)氣蝶閥故障影響

該機(jī)組進(jìn)氣蝶閥采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，日常巡檢中需注意進(jìn)氣壓力是否在執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求范圍內(nèi)，進(jìn)氣壓力低易造成閥門開度不足，影響真空泵運(yùn)行時(shí)的抽氣量，且進(jìn)氣壓力低一般情況下是由于初始設(shè)定壓力低或是進(jìn)氣管路泄漏造成，后者可能導(dǎo)致閥門開度進(jìn)一步降低而嚴(yán)重影響真空泵出力。進(jìn)氣壓力高則容易造成蝶閥閥桿磨損、銷子斷裂、閥門不關(guān)等異常情況，當(dāng)進(jìn)氣逆止閥工作正常時(shí)無體現(xiàn)，當(dāng)逆止閥異常時(shí)則嚴(yán)重影響機(jī)組真空。

1.4 進(jìn)氣濾網(wǎng)故障影響

進(jìn)氣濾網(wǎng)分為臨時(shí)濾網(wǎng)和運(yùn)行濾網(wǎng)兩種，臨時(shí)濾網(wǎng)用于機(jī)組安裝后初期運(yùn)行時(shí)過濾系統(tǒng)管道內(nèi)雜質(zhì)，要注意及時(shí)清理防止雜質(zhì)堆積后通過濾網(wǎng)進(jìn)入泵內(nèi)，對(duì)泵內(nèi)各部件造成磨損，亦防止雜質(zhì)堆積后造成通流減小降低泵的出力。運(yùn)行濾網(wǎng)用于機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)防止異物進(jìn)入泵體，一般來說，采用圓周密封型式的真空泵，相對(duì)于端面密封型式的真空泵，其進(jìn)口濾網(wǎng)的要求較低，一般為10目（2.0mm篩孔尺寸）。對(duì)于不同密封型式的真空泵，對(duì)于濾網(wǎng)的要求有所不同，比如上述NASH真空泵，廠家規(guī)定在臨時(shí)濾網(wǎng)使用過后，檢查無雜質(zhì)出現(xiàn)時(shí)，需取出濾網(wǎng)，避免通流面積減小影響真空泵出力。

1.5 真空泵冷卻水故障影響

真空泵冷卻器冷卻的是泵體內(nèi)凝結(jié)水的，泵體內(nèi)凝結(jié)水的溫度就是該真空所對(duì)應(yīng)的飽和溫度。冷卻水溫度高，會(huì)導(dǎo)致泵工作液溫度升高，過高會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致真空泵出力降低。水環(huán)式真空泵在運(yùn)行時(shí)，為保持抽吸能力，其冷卻密封用水必須保持一定的過冷度，設(shè)計(jì)過冷度應(yīng)不小于4.2℃。不管循環(huán)水溫度的高低，真空泵的抽吸壓力必須低于凝汽器的壓力才能把凝器內(nèi)不飽和氣體吸走，因此，真空泵密封水溫必須低于排汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度。如在設(shè)計(jì)點(diǎn)工作時(shí)，真空泵的壓力應(yīng)比凝器低4.2kPa，以保證空氣正常流動(dòng)，4.2kPa對(duì)應(yīng)的飽和壓力是30℃，考慮過冷度，即真空泵密封水應(yīng)低于25.8℃才能正常工作。注意運(yùn)行一段時(shí)間后換熱器的水垢，造成端差減小，使得冷卻水溫度逐漸飽和。解決方案有改造冷卻水系統(tǒng)、增加換熱器換熱面積以及密切關(guān)注真空泵冷卻水出水溫度，一旦惡化必須及時(shí)清洗。

另外，冷卻水泵進(jìn)水濾網(wǎng)的通暢程度對(duì)冷卻水溫有較大影響，機(jī)組在運(yùn)行一階段后需及時(shí)清理該濾網(wǎng)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，濾網(wǎng)堵塞和暢通兩種情況相比較，對(duì)冷卻水溫影響在2℃以上，對(duì)真空泵出力影響在3～4kPa。圖2以三次對(duì)同一臺(tái)真空泵各濾網(wǎng)清洗前后凝器真空效果比對(duì)，可以看出進(jìn)氣濾網(wǎng)及冷卻水進(jìn)水濾網(wǎng)的清洗對(duì)真空度的影響程度。

1.6 其他真空泵部件故障影響

真空泵的盤根處的泄漏也是影響真空度的因素之一，在日常維護(hù)時(shí)，需注意盤根處漏水速度和水量是否正常，水量不足，容易引起盤根磨損，水量過大，則可能導(dǎo)致空氣吸入。真空泵水位監(jiān)測(cè)也是重要觀察記錄之一，補(bǔ)水電磁閥的可靠性及水位的正常是影響真空泵正常工作的重要因素。另外，冷卻水效率的降低可能是換熱器內(nèi)壁結(jié)垢甚至堵塞導(dǎo)致，需重視在機(jī)組檢修期對(duì)換熱器開式水側(cè)管壁的清理。

2 ?結(jié)論

為保障水環(huán)式真空泵出力，避免凝器真空低引起報(bào)警及排氣溫度升高引起機(jī)組效率降低，在排除真空泵外圍系統(tǒng)影響后，對(duì)真空泵系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行故障分析，對(duì)真空泵進(jìn)口逆止閥、進(jìn)口蝶閥、進(jìn)口濾網(wǎng)、真空泵盤根及冷卻水泵進(jìn)口濾網(wǎng)等部件檢查，判定異常原因和處理措施，解決抽真空系統(tǒng)異常導(dǎo)致的真空低的問題，使真空泵處理和系統(tǒng)真空度保持在合理范圍內(nèi)。

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