1、丰润热电公司真空泵冷却系统技术改造摘 要：本文简要阐述了水环真空泵的主要作用和结构原理，并通过丰润热电 2300MW 供热机组 4 台真空泵冷却系统的技术改造，从理论和技改前、后实际数据对比上，证实了改造后获得的经济效益。 关键词：真空泵 真空度 冷却器 冷却水 一、概况 丰润热电公司两台机组为哈汽公司生产的 C250/N300-16.7/538/5 38 型亚临界供热凝汽式汽轮机，投产于 2009 年，每台机组配置了 2台湖北同方高科泵业有限公司制造的“2BW4 353-OEK4”型水环式真空泵。1.真空泵的主要作用：a.在机组启动和运行过程中，使凝汽器建立和维持一定的真空度；b.将凝汽器汽
2、侧不溶于凝结水的气体不断排出。 2.汽轮机真空在线系统图见图 1 图 1 汽轮机 SIS 在线真空系统图 2.丰润热电水环真空泵基本参数 表 1 二、水环真空泵结构及工作原理 1.水环式真空泵组的组成 水环真空泵组主要由以下设备和构件组成：泵体、电机、汽水分离器、板式冷却器、系统管道阀门、系统控制元件、热工探头和仪表、连接件等。组装图见图 2，外形照片见图 3。 图 2 水环真空泵组的组装图 图 3 水环真空泵组照片 2.水环真空泵内部结构 水环式真空泵均为单级单作用水环泵结构，叶轮两侧同时吸、排气。叶轮偏心地置于由侧盖和泵体组成的腔室中，叶轮叶片是前弯式的。轴的两端分别由装在轴承架内的滚动止
3、推轴承支承。轴的一端用刚性联轴器与电动机连接。轴封装置为填料轴封，在轴与填料接触部位装有轴套，以防止泵轴腐蚀和磨损。内部结构示意图见图 4. 1、水环 2、泵体 3、叶轮 4、吸气腔 5、排汽腔 图 4 水环真空泵内部结构图 3.水环式真空泵工作原理 水环式真空泵的工作原理可用图 3 来具体说明。当径向式叶轮在部分充水的壳体中运转时，由于受离心力的作用，水被甩向四周，如图5（b）所示，形成同心的水环，该水环被 6 片叶片等分成 6 个小水室，因此，小水室中的气体不会被扩展或压缩。然而，当叶轮装成如图5（c）所示的偏心位置后，叶片小室 13 的容积是逐渐扩大的，这就产生了从连接点 C 开始，经吸
4、入段 S 的吸气过程；另一方面，叶片小室46 的容积则随着叶轮的转动而逐渐缩小，这就构成了气体通过压出段D 的排气过程。可见，水环式真空泵的工作可分成吸气、压缩、排气 3 个过程。水环式真空泵就是靠这种叶片小室容积的变化来吸气和排气的。 图 5 水环式真空泵工作原理图 4.水环式真空泵组工艺流程 水环式真空泵组整个工艺流程分为两个部分：a、气体流程，b、液体（水）流程。工艺流程图见图 6。 4.1 气体流程：系统接通电源后，泵开始运行，当抽至系统真空度为80mbar 时，47b 动作，使 16a 打开，气体经过进气管 16 进入真空泵中，压缩后从排气管 17 排至汽水分离器中，经汽水分离器后从
5、止回阀 18c 排出，完成气体抽吸过程。 4.2 液体流程：工作液从 N3.3 入口流经补水电磁阀 22a 或旁通管路经 24b 流入汽水分离器中后， 经液流管道进入板式换热器中冷却，冷却后的水被送到真空泵内形成水环，部分水经喷射管 28a 送到气体进口进入泵中，泵在运转过程中随气体进出带走部分工作液，从排气管 17 排至汽水分离器中，再经板式换热器冷却后送入泵内，如此形成一个封闭的循环系统。 图 6 真空泵组工艺流程图 三、技术攻关原因 由水环式真空泵组液体流程可知，工作液在泵组内部是一个密闭的循环过程；工作液在循环过程中，由于抽气混合加热和泵轮的不断搅拌，温度会不断上升，当温度太高，接近或
6、达到真空泵入口负压的饱和温度时，工作液在泵体内将发生汽化，真空泵将会降低出力或无法正常工作，严重影响汽轮机低压缸排汽的真空度，降低机组运行经济性，因此真空泵组必须配置冷却系统，以便及时冷却工作液。 丰润热电公司 4 台真空泵的冷却系统是由板式换热器、管道、阀门组成，换热器的冷却工作介质是开式水（循环水） 。夏季时由于环境温度升高，开式水温度随之升高，最高时达到 33，使真空泵板式换热器冷却效率下降，真空泵出力下降，凝汽器真空度降低，最终导致机组的热耗增大。 为打造“清洁、高效型”能源企业，提高机组运行经济性，公司始终将“凝汽器真空度”纳为重点监督“小指标” ，因此将“提高真空泵出力”定为 20
7、12 年设备部汽机专业技术攻关重点项目。 四、丰润热电真空泵冷却系统技术改造 为完成此“技术攻关任务” ，设备和发电部 QC 小组经多次研究，决定将温度较低的深井水并入真空泵冷却器供水母管，通过降低冷却水水源温度的方法来降低真空泵工作液的温度，从而提高真空泵的出力。 2012 年 7 月，设备部对 2 台机组 4 台真空泵冷却系统进行了如下技术改造：在开式水供真空泵板式换热器冷却水母管上，并入一路深井水管道；在夏季开式水水温度较高时，投入深井水作为补充冷却水。技术改造前、后系统图见图 7.图 8，技改照片见图 9。 图 7 技改前真空泵冷却系统示意图 图 8 技改后真空泵冷却系统示意图 图 9
8、 技改后真空泵冷却系统照片 五、技术改造前、后数据对比 2012 年 8 月份 2 号机组真空泵冷却水系统技术改造前、后设备运行主要参数如表 2.表 2。 1.系统改造前主要参数 表 2 2.系统改造后主要参数 表 3 六、改造效果 通过以上技改前、后设备运行参数对比可知，将深井水并入真空泵冷却系统后，板式换热器冷却水的出、入口温度均降低了 14，凝汽器真空度提高了 0.50.7 Kpa。通过节能计算，每台机组供电煤耗可降低约 0.3 g/kWh，每年每台机组可节约标煤约 1080 吨 七、结论 深井水并入真空泵冷却系统后，真空泵的工作介质温度明显下降，泵的出力大大增强，凝汽器的真空度也明显提
9、高，机组运行热耗显著降低。技改后的实际效果，充分证明了此次“技术攻关”是非常成功的，设备部汽机专业又一次圆满地完成了上级领导下达的艰巨任务，为提高企业机组运行经济性，为公司打造“节能、高效型”能源企业做出了应有的贡献。 参考文献 1“2BW4 353-OEK4”型水环式真空泵说明书. 湖北同方高科泵业公司. 2007. 2火电厂汽轮机运行调试检修与维护手册. 银声音像出版社. 谢天宇. 2004. 3 电业应用文书写作. 中国电力出版社. 何建民. 2001. 4 C250/N300-16.7/538/538 型汽轮机说明书. 哈尔滨汽轮机厂. 2007. 5汽轮机辅机检修. 中国电力出版社. 潘怀德 . 2008.
