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水環(huán)式真空泵性能改造在供熱機組中的應用
發(fā)表日期：2018-04-11 點擊次數: 1117
在設計點工作時真空泵的壓力應比冷凝器背壓約低0.7kPa以保持空氣正常流動。4.9kPa（公司汽輪機額定背壓）對應的飽和溫度約為32.5，考慮到真空泵正常運行所需4.2的過冷度此時真空泵密封水應低于28.3才能正常工作。真空泵密封水取自閉式水補水夏季閉式水溫度最高可達35丈，因此在實際運行中真空泵密封水很難保證有4.2的過冷度。隨著密封水溫接近飽和其抽氣能力也不斷下降直至飽和汽化而喪失工作能力。
真空泵的工作壓力與冷凝器的壓力是個動態(tài)平衡過程不管循環(huán)水溫度的高低真空泵的抽吸壓力必須低于冷凝器的壓力才能把冷凝器內的不凝結氣體抽走。因此真空泵密封水溫必須低于排汽壓力對應的飽和溫度。
2009年7月17日，公司3號機出現真空下降的情兄就是因為沒及時挪汽水分離器換水導致真空泵內密封水汽化。7月30日在2機A真空泵進行了試驗A泵加入16的冷水后分離器溫度為16.2啟動A泵后溫度很快升至24.5，隨著溫度升高，真空下降在30水溫時真空提高約1kPa真空泵電流約上升0.85A.工作水溫每降1真空提高約0.19kPa.由這次試驗出在夏季工兄，保證真空泵密封水較氐的溫度是保證機組真空的重要手段。
3改造方法基于以上分析要解決真空泵的汽蝕問題有兩個辦法卜是降低水溫，二是降低凝汽器真空。
根據公司的實際情況，對真空泵工作液的冷卻水或工作液進行改造，達到既能提高真空，又能解決真空泵的汽蝕問題。
3.1真空泵冷卻水改造2009年3月利用6號機大修機會對6號機6A真空泵冷卻水進行了改造真空泵工作液冷卻水原設計為閉式水壓力為0.4~0.6MPa閉式水由開式循環(huán)水冷卻水溫高于初始循環(huán)水5左石，利用6號機連續(xù)供熱的特點，將除鹽水補水經過真空泵冷卻器后補入除鹽水補水箱，此方法既不用增加設備投入又可以提高除鹽水補水溫度。
3.2真空泵工作液輸送系統改造5B真空泵工作液進行了改造如所示由除鹽水補水箱直接引出一根補水管經冷卻器至真空泵，補水應加裝流量計手動控制閥門，在汽水分離器處也需加裝手動控制閥門真空泵啟動時沖洗管路，化驗水質合格后同時開啟真空泵充水。
真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門，關二次門開放地溝門對泵進行沖洗調整水量為7.5t/h左石化驗水質合格后關放地溝門開啟真空泵汽水分離器至給泵密封水回水二次門，啟動真空泵此時水流量應增加至12.8t/h左石時，再調整真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門的開度，并保持真空泵汽水分離器水位在150~200mm之間連續(xù)運行，此種運行方式要保證除鹽水補水箱水位4500mm以上保證水流穩(wěn)定。
3.3改造結果行了切換試驗，將工作水由原來的閉式水切換為除鹽水并由原閉式循環(huán)方式改為開式循環(huán)由于真空泵工作液溫度對真空泵出力有較大影響，當工作液溫度較高時溫度對應的壓力較高工作液的蒸發(fā)將會影響真空泵有效工作空間，從而降低真空泵出力。表1為真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后的相關參數。
表1真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后相關參數項目除鹽水閉式水負荷/MW機組真空/kPa工作液溫度/除鹽水溫度/真空泵電流/A試驗證明通過降低工作液溫度可使真空泵出力得到一定程度的提高。
一般情況下，化學除鹽水溫度比閉式水溫度低2~4丈利用化學除鹽水作為真空泵工作水可使真空泵工作水溫度降低2~3丈。以夏季工況為例閉式水溫在32.5左石1除鹽水溫在29.5TX接近循環(huán)水溫度）左石。如果將真空泵的工作水切換為除鹽水的話可以提高真空泵壓力0.6~0.8kPa.目前公司供熱量在80t/h左石1加之機組正常運行時的汽水損耗，除鹽水補水量完全可以滿足每臺真空泵開式循環(huán)工作水量每臺13m3/h冷卻水量的要求。
由于試驗改造不改變除鹽補水系統、閉冷水系統等其它系統的運行方式。若運行方式改變后機組真空平均提高0.3kPa按5號機組去年發(fā)電量計算，年可節(jié)省標煤1t.按每噸標煤630元計算年可節(jié)約成本約63萬元。另外機組補水經真空泵加熱后水溫可提高4全年可節(jié)約成本約4萬元。
總之對真空泵工作液的冷卻水或工作液的改造系統比較簡單投資少。真空泵工作液的流動冷卻既改善了真空泵轉子工作狀況，還提高了補水（除鹽水）的溫度。但前提是機組必須連續(xù)供熱當供熱停止、檢修時必須對真空泵工作液調整或切換否則對安全運行有一定影響。
4解決真空泵問題的其他方法為解決真空泵汽蝕的情況濡提高真空泵入口壓力為此提出為真空泵增加前置大氣噴射裝置。
4.1前置噴射裝置的工作原理如所示前置噴射裝置為一個噴嘴和擴壓管組合裝置動力氣源采用真空泵出口氣流。通過從排氣側（氣水分離器）引入接近大氣壓力的氣流，通過噴嘴加速形成高速氣流來帶動吸入口內的氣體一起從吸氣支管進入泵內。在泵初始運行入口壓力高時噴射器不投入，當絕對壓力達到15kPa左右時噴射器投入工作。真空泵增加前置噴射裝置改造后，可將泵入口絕對壓力由原先的4~8kPa提升至9~15kPa從而大大減輕泵內的汽蝕現象達到穩(wěn)定運行的目的同時還可提高凝汽器在低真空狀態(tài)下的抽氣量，提高系統真空度。
所示的改造方法既提高了機組的真空又延長了真空泵的使用壽命同時還降低了真空泵的噪音和振動。缺點是改造后由于真空泵入口壓力上升導致真空泵出力增加真空泵電流和電耗勤加。
4.2真空泵工作液冷卻器和真空泵入口加裝制冷設備另一種可提高凝汽式汽輪機效率的水環(huán)真空泵的技術方案是將水環(huán)真空泵的抽氣端經氣體吸入管連通汽輪機的凝汽器，非氣端與汽水分離器連通，水環(huán)真空泵的密封端與工作液供給管連通所述工作液供給管和氣體吸入管處分別設有工作液換熱器和氣體換熱器進行冷卻所述工作液為制冷設備提供的冷凍水。此辦法可有效的降低凝汽器排入真空泵的氣體溫度，可使吸入的不凝性氣體中的水蒸氣部分凝結提高凝汽器的真空度并進而提高汽輪機的效率少電耗。通過閉式冷凍水循環(huán)來冷卻水環(huán)真空泵工作液可有效的降低工作液溫度，提高真空度0.5~1kPa，改善真空泵轉子的工作狀況有效的防止真空泵汽蝕小真空泵振動，曾加真空泵的使用壽命。缺點是投資較大系統相對復雜。
真空泵的工作壓力與冷凝器的壓力是個動態(tài)平衡過程不管循環(huán)水溫度的高低真空泵的抽吸壓力必須低于冷凝器的壓力才能把冷凝器內的不凝結氣體抽走。因此真空泵密封水溫必須低于排汽壓力對應的飽和溫度。
2009年7月17日，公司3號機出現真空下降的情兄就是因為沒及時挪汽水分離器換水導致真空泵內密封水汽化。7月30日在2機A真空泵進行了試驗A泵加入16的冷水后分離器溫度為16.2啟動A泵后溫度很快升至24.5，隨著溫度升高，真空下降在30水溫時真空提高約1kPa真空泵電流約上升0.85A.工作水溫每降1真空提高約0.19kPa.由這次試驗出在夏季工兄，保證真空泵密封水較氐的溫度是保證機組真空的重要手段。
3改造方法基于以上分析要解決真空泵的汽蝕問題有兩個辦法卜是降低水溫，二是降低凝汽器真空。
根據公司的實際情況，對真空泵工作液的冷卻水或工作液進行改造，達到既能提高真空，又能解決真空泵的汽蝕問題。
3.1真空泵冷卻水改造2009年3月利用6號機大修機會對6號機6A真空泵冷卻水進行了改造真空泵工作液冷卻水原設計為閉式水壓力為0.4~0.6MPa閉式水由開式循環(huán)水冷卻水溫高于初始循環(huán)水5左石，利用6號機連續(xù)供熱的特點，將除鹽水補水經過真空泵冷卻器后補入除鹽水補水箱，此方法既不用增加設備投入又可以提高除鹽水補水溫度。
3.2真空泵工作液輸送系統改造5B真空泵工作液進行了改造如所示由除鹽水補水箱直接引出一根補水管經冷卻器至真空泵，補水應加裝流量計手動控制閥門，在汽水分離器處也需加裝手動控制閥門真空泵啟動時沖洗管路，化驗水質合格后同時開啟真空泵充水。
真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門，關二次門開放地溝門對泵進行沖洗調整水量為7.5t/h左石化驗水質合格后關放地溝門開啟真空泵汽水分離器至給泵密封水回水二次門，啟動真空泵此時水流量應增加至12.8t/h左石時，再調整真空泵汽水分離器至給泵密封水回水一次門的開度，并保持真空泵汽水分離器水位在150~200mm之間連續(xù)運行，此種運行方式要保證除鹽水補水箱水位4500mm以上保證水流穩(wěn)定。
3.3改造結果行了切換試驗，將工作水由原來的閉式水切換為除鹽水并由原閉式循環(huán)方式改為開式循環(huán)由于真空泵工作液溫度對真空泵出力有較大影響，當工作液溫度較高時溫度對應的壓力較高工作液的蒸發(fā)將會影響真空泵有效工作空間，從而降低真空泵出力。表1為真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后的相關參數。
表1真空泵工作液冷卻器冷卻水切換前后相關參數項目除鹽水閉式水負荷/MW機組真空/kPa工作液溫度/除鹽水溫度/真空泵電流/A試驗證明通過降低工作液溫度可使真空泵出力得到一定程度的提高。
一般情況下，化學除鹽水溫度比閉式水溫度低2~4丈利用化學除鹽水作為真空泵工作水可使真空泵工作水溫度降低2~3丈。以夏季工況為例閉式水溫在32.5左石1除鹽水溫在29.5TX接近循環(huán)水溫度）左石。如果將真空泵的工作水切換為除鹽水的話可以提高真空泵壓力0.6~0.8kPa.目前公司供熱量在80t/h左石1加之機組正常運行時的汽水損耗，除鹽水補水量完全可以滿足每臺真空泵開式循環(huán)工作水量每臺13m3/h冷卻水量的要求。
由于試驗改造不改變除鹽補水系統、閉冷水系統等其它系統的運行方式。若運行方式改變后機組真空平均提高0.3kPa按5號機組去年發(fā)電量計算，年可節(jié)省標煤1t.按每噸標煤630元計算年可節(jié)約成本約63萬元。另外機組補水經真空泵加熱后水溫可提高4全年可節(jié)約成本約4萬元。
總之對真空泵工作液的冷卻水或工作液的改造系統比較簡單投資少。真空泵工作液的流動冷卻既改善了真空泵轉子工作狀況，還提高了補水（除鹽水）的溫度。但前提是機組必須連續(xù)供熱當供熱停止、檢修時必須對真空泵工作液調整或切換否則對安全運行有一定影響。
4解決真空泵問題的其他方法為解決真空泵汽蝕的情況濡提高真空泵入口壓力為此提出為真空泵增加前置大氣噴射裝置。
4.1前置噴射裝置的工作原理如所示前置噴射裝置為一個噴嘴和擴壓管組合裝置動力氣源采用真空泵出口氣流。通過從排氣側（氣水分離器）引入接近大氣壓力的氣流，通過噴嘴加速形成高速氣流來帶動吸入口內的氣體一起從吸氣支管進入泵內。在泵初始運行入口壓力高時噴射器不投入，當絕對壓力達到15kPa左右時噴射器投入工作。真空泵增加前置噴射裝置改造后，可將泵入口絕對壓力由原先的4~8kPa提升至9~15kPa從而大大減輕泵內的汽蝕現象達到穩(wěn)定運行的目的同時還可提高凝汽器在低真空狀態(tài)下的抽氣量，提高系統真空度。
所示的改造方法既提高了機組的真空又延長了真空泵的使用壽命同時還降低了真空泵的噪音和振動。缺點是改造后由于真空泵入口壓力上升導致真空泵出力增加真空泵電流和電耗勤加。
4.2真空泵工作液冷卻器和真空泵入口加裝制冷設備另一種可提高凝汽式汽輪機效率的水環(huán)真空泵的技術方案是將水環(huán)真空泵的抽氣端經氣體吸入管連通汽輪機的凝汽器，非氣端與汽水分離器連通，水環(huán)真空泵的密封端與工作液供給管連通所述工作液供給管和氣體吸入管處分別設有工作液換熱器和氣體換熱器進行冷卻所述工作液為制冷設備提供的冷凍水。此辦法可有效的降低凝汽器排入真空泵的氣體溫度，可使吸入的不凝性氣體中的水蒸氣部分凝結提高凝汽器的真空度并進而提高汽輪機的效率少電耗。通過閉式冷凍水循環(huán)來冷卻水環(huán)真空泵工作液可有效的降低工作液溫度，提高真空度0.5~1kPa，改善真空泵轉子的工作狀況有效的防止真空泵汽蝕小真空泵振動，曾加真空泵的使用壽命。缺點是投資較大系統相對復雜。