简介：【摘 要】某电厂安装2台1000MW凝汽式汽轮机，每台机组配备3台200EVMA型水环式真空泵。该泵密封水冷却水在夏季运行时冷却效果差，使真空泵出力下降，影响机组的经济运行。本文对水环式真空泵的原理、运行特性进行了阐述，探讨提高真空泵效率，改善机组真空的途径。夏季循环水温度较高时，用空调冷冻水通过板式换热器冷却真空泵密封水，能够明显降低水环式真空泵的工作水温度，使真空泵在夏季能达到较好的出力，提高机组效率，节能效果明显。 【关键词】水环式真空泵 密封水 空调冷冻水 1前言 某电厂处于长江沿岸，某期工程安装了2台1000MW凝汽式机组，凝汽器排汽采用开式循环冷却水，每台凝汽器抽真空系统配置3台200EVMA型水环式真空泵，真空泵密封水的冷却水源采用闭冷水和工业水。在夏季运行时闭冷水和工业水温度高，水环式真空泵冷却器的冷却效果差，达不到使用要求，使水环式真空泵的出力下降，影响机组的安全和经济运行。因此，为了改善水环式真空泵内的工作环境，降低水环式真空泵密封水温度，提高凝汽器的真空度，本文提出了用闭冷水冷却和空调冷冻水冷却并联运行的改造方案。 2真空系统简介 真空系统中的抽汽设备是凝汽式汽轮机的重要组成部分，它的任务是将漏入凝汽器内的空气和不凝结气体不断地抽出，以维持凝汽器的正常真空。每台机组配置3台相同型号100%出力的真空泵。正常运行时2台运行，1台备用。 真空泵的密封水为汽轮机凝结水，正常运行时，由凝结水泵升压的水通过补、排水浮子阀维持真空泵正常水位。由于密封水在泵体内做功产生热量同时吸收从凝汽器内抽出的气体的热量，因而其温度升高，为维持密封水温度在其汽化温度以下，避免造成泵气蚀，在系统内往复做功的密封水需要被不断地进行冷却。 真空泵密封水的冷却水原设计水源为闭冷水和工业水。当密封水进入板式冷却器壳侧时，冷却水由冷却器的一侧水室进入冷却器的管侧后由另一侧水室流出，通过这样的方式对密封水进行冷却，真空泵就能持续工作运行。 3水环式真空泵的工作原理 水环式真空泵是目前大、中型机组中广泛采用的凝汽器抽气设备，作用是抽除凝汽器内的不凝性气体，保证和维持凝汽器真空。其叶轮偏心地安装在泵体内，起动时向泵内注入一定高度的水作为密封水，当叶轮旋转时，水受离心力的作用在泵体内壁形成一旋转的封闭水环，水环上部内表面与轮毂相切，水环的下部内表面刚好与叶片顶端接触。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与叶片数目相等的若干个小腔。在叶轮旋转过程中，各个小腔分别进行吸气、压缩和排气等过程。叶轮每旋转一周，叶片间空间(小腔)吸、排气一次，若干小腔不停地工作，如此往复，泵就连续不断地抽吸或压送气体。可见，水环式真空泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的。水环式真空泵排气时，密封水也不可避免地要和气体一起被排出一部分，因此泵的密封水必须连续不断地加以补充，以保持稳定的水环厚度。 水环式真空泵的密封水为汽轮机凝结水，由凝结泵升压的水通过补、排水浮子阀维持真空泵内正常水位。而且由于密封水在泵体内做功产生热量，因而其温度升高，为维持密封水温度在汽化温度以下，避免造成泵的汽蚀，在系统内往复做功的密封水需要被不断的进行冷却。 当密封水携带由凝汽器内抽吸的气体从泵体排出到汽水分离器时，在分离器内一定正压和真空泵内一定负压的联合作用下，密封水流出汽水分离器，经过一台水平安装的冷却器冷却后分为两路，一路直接补充到泵体内作为密封水，另一路经过泵吸入口管对从凝汽器内抽出的气体进行冷却降温，并随抽吸的气体一同进入泵内作为密封水，在泵体内做完工后在排入汽水分离器，如此往复循环。 4水环式真空泵的运行特性 水环式真空泵的抽吸能力与密封水的温度成反比，密封水温度降低时，真空泵抽吸能力会有所提高，真空泵的出力也会随之提高。反之，密封水温度升高时，真空泵抽吸能力会降低。在实际运行中，因为冷却水对密封水的冷却达不到设计值，尤其在夏季室外气温较高，水环式真空泵的密封水温度升高而汽化，使密闭的月牙形空腔内有部门气体来自密封水汽化的气体，减少了对凝汽器内的不凝结气体的抽吸量，使水环式真空泵的出力下降。同时，泵内的运行 工况变得极其恶劣，造成真空泵叶轮气蚀，严重时造成设备损坏，对机组的安全运行构成严重威胁。为此提出了对该水环式真空泵密封水冷却水系统的改造方案。 5真空泵冷却系统存在的问题 （1）在夏季运行时循环水温度高，水环式真空泵冷却器的冷却效果差，达不到使用要求，使水环式真空泵的密封水长期在临界汽蚀温度下运行，大大影响真空泵运行的安全性。 （2）原水环式真空泵冷却器一路冷却水为工业水，工业水品质较低，容易堵塞冷却器入口滤网，使冷却水量下降，密封水温度升高，真空泵出力下降，机组真空下降。运行人员都要多次对真空泵冷却器入口滤网进行手动反冲洗，特别是夏季高温季节，大大增加了运行人员的工作量。 6水环式真空泵密封水冷却水系统改造方案 原水环式真空泵密封水冷却水由汽机侧的闭式冷却水系统提供，其冷却水源为循环水，夏季水温较高，机组高负荷下不能满足真空泵的密封水的冷却要求。经过讨论研究后，决定并联加装一台板式换热器，冷却水由空调冷冻水提供，夏季高温季节，通过空调冷冻水冷却过密封水和闭冷水冷却的密封水并联，通过节流的方式控制两路密封水的分配比例，从而能明显降低真空泵密封水温度，满足真空泵的安全温度运行。 结论 （1）针对水环真空泵由于其初始设计考虑不够全面及运行控制技术存在一些误区造成实际运行中出现的一些问题,提出通过降低工作水温度的冷却措施,大幅度提高真空泵的抽吸能力,有效解决了机组夏季真空度偏低问题,改造后可使凝汽器真空提高1.5～2 kPa,获得较好的经济效益。 （2）该厂水环式真空泵加装用空调冷冻水冷却的板式冷却器后，特别是 5~10 月之间，水环式真空泵的密封水温度显著降低，提高了真空泵的工作效率，改善了泵内的工作环境，避免了真空泵叶轮严重气蚀现象的发生，保证了机组的安全经济运行。 （3）提高了真空泵运行的安全性。未改造前，真空泵密封水板式冷却器由于工业水品质较低，经常堵塞，造成真空泵出力严重下降，机组被迫降出力运行。冷却水系统改造后，原冷却水换热器冷却效果变差后，有空调冷冻水换热器回路介入工作后，可以维持密封水温度，真空泵也能正常稳定运行。 （4）改造后，改善了真空泵的工作性能，真空泵的稳定性及抗气蚀性能提高，泵的维护成本也显著降低。 （5）机组真空提高，冷媒损失降低，汽轮机的整体循环效率提高，真空泵电流也有所下降，降低了机组的综合厂用电率。 （6）设备改造后，减少了运行人员的工作量，对原真空泵板式冷却器反冲洗次数减少，提高了运行人员的工作效率。

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