真空泵性能下降原因分析及改造方案探索

姜海生

摘要：凝汽器真空的高低直接影响机组的经济性。以600MW机组为例，每提高1kpa真空能降低2.5g/kwh供电煤耗，节能降耗效果明显。某厂多次发生因凝汽器真空泵性能下降造成机组真空降低异常，引起真空泵性能下降的主要原因是真空泵工作液温度升高，真空泵汽蚀所致。针对此状况，笔者认真分析，提出两种整改方案，分析优劣，希望能给有相似运行方式的真空泵系统予以帮助。

关键词：真空泵;海水;暖通水;工业水

前言

凝汽器抽真空系统是将凝汽器空气区内非凝结气体抽出，保证汽轮机在良好的真空状态下运行。该厂凝汽器汽侧抽真空系统设置三套50%容量的水环式真空泵，并联布置，正常运行时，二套真空泵运行，分别对高、低压凝汽器抽真空，另外一套作为备用，三台真空泵之间设置联络门，运行方式灵活。在机组启动时，三台真空泵可一起投入运行，能更快地建立起所需要的真空度，从而缩短机组启动时间。机组投运至今，多次发生因凝汽器真空泵性能下降造成机组真空降低异常，本文将从真空泵原理、真空系统流程、真空系统异常及分析、真空系统整改建议四方面入手分析。

1.水环式真空泵  

水环式真空泵作为一种性能优越的新型凝汽器抽真空设备，它具有使用安全、操作简单、运行经济、工作可靠、动静部分接触面积小、无需油润滑、运行噪音小、结构紧凑等特点。

它的主要部件是叶轮和壳体。叶轮由叶片和轮毅构成，叶片有径向平板式，也有向前（向叶轮旋转方向）弯式。壳体由若干零件组成，不同型式的水环泵，壳体的具体结构可能不同，却有着共同的特点，那就是在壳体内部形成一个圆柱体空间，叶轮偏心地装在这个空间内，同时在壳体的适当位置上开设吸气口和排气口。吸气口和排气口开设在叶轮侧面壳体的气体分配器上，轴向吸气和排气。

2.水环式真空泵系统流程

水环式真空泵泵组是由水环式真空泵低速电动机、汽水分离器、工作水冷却器、气动控制系统、高低水位调节器、泵组内部有关连接管道、阀门及电气控制设备等组成。

3.真空系统异常及分析

3.1 真空泵性能分析

该厂采用佛山水泵厂生产的改进型2BW4 353-0EK4 水环式真空泵，工作转速590r/min，冷却液供液量4-13m?/h，配置额定功率160KW电机，额定电流328A。

通过该泵特性曲线，我们可以得出以下结论：随着吸入真空度的增加，真空泵的轴功率增加。所谓的吸入真空度是指泵入口处绝对压力。根据真空度概念，其大小等于大气压Pa与测点处压力P之和（1mbar=100pa）。 在绝对压力相同的情况下，随着工作液温度升高，真空泵的抽空气能力逐渐下降。在工作液温度相同的情况下，随着真空泵入口压力的增加，真空泵的抽气量能随着增加。在真空泵抽气量一定的工况下，随着工作液温度升高，真空泵入口的吸入压力升高，即真空泵入口负压下降，如果凝汽器对应负压低于真空泵入口负压，则会造成真空泵汽蚀，真空泵出力下降，凝汽器真空会因空气的聚集下降。随着真空泵汽蚀，工作液温度会进一步增加，凝汽器真空会因此急剧下降，形成恶性循环。

3.2真空泵工作液温度异常分析

3.2.1 真空泵冷却器开式水侧冷却水管堵塞

由于该厂莅临黄海区域，海水泥沙含量较高，且该水域紫菜较多，易滋生蛤蜊等壳体动物，在循环水泵启停、电动滤水器失效或者循环水压力不足，冷却器开式水侧不能形成连续水流时，均会发生海生物滋生、泥沙沉积，冷却器堵塞异常，在这种情况下，真空泵工作液不能得到冷却，真空泵性能下降。

3.2.2 真空系统管道腐蚀泄漏

海水具有很强的腐蚀作用，即使使用高抗腐蚀的不锈钢材料也不能满足需要，冷却水管多次因腐蚀，管道壁减薄，形成沙眼发生泄漏。虽然管道泄漏可以带压堵漏消除，但是管壁减薄使带压堵漏的风险成倍增加，若沙眼处的循环水压力较低，向内嘬空气，则会破坏循环水的虹吸作用，造成循环水流动滞缓，真空泵工作液不能得到冷却而升高，真空泵性能下降。

3.2.3 真空系统喔空气

在循环水系统运行方式发生改变，如循环水系统注水、循换水泵启停等情况，若死角处的空气不能排净，循环水压力高时空气积聚的能量会在循环水压力降低时释放，造成循环水流动滞缓，真空泵工作也不能得到冷却，真空泵性能下降。因此在循环水压力发生较大波动后，要及时对循环水系统排空气（循环水系统利用虹吸作用循环，部分区域为负压，所以空气易聚集）。

4.真空系统整改建议

针对上述的各种异常，我们有以下几个思路：

4.1 管线改造及更换管材

对原来高空布置的冷却水进、回水母管改造，将高空布置的回水管子掩埋地下，增大冷却器进、回水管之间压差，减少虹吸阻力，有效防止因管子锈蚀引起的嘬空气，同时将进口不锈钢材料改为PVC管材，防止管道腐蚀。该方案改造简单，造价便宜，但没有彻底改变真空泵冷却水利用虹吸排水的缺点。

4.2 改变冷却水及回水方式

真空泵冷却水管腐蚀、冷却器堵塞等原因归根结底是因海水冷却，如果将冷却水更换成淡水就能很好解决这个问题。在电厂整个用水系统，工业水温度与海水温度差别不大（均与环境温度近似），可以很好的替代海水作为冷却水，同时厂房内0M高空环形布置工业水管，可以将冷却器的进水接在工业水进水管道，回水通过地下管网接至机组排水槽，通过废水泵进入工业废水池，通过简单处理进入工业水池，形成循环。根据真空泵冷却器设备规范，每台机组需要冷却水量为56m?/h，四台机总共需要224m?/h的水量。该厂工业水泵满足流量需求，同时全厂共4台工业水泵，其中一台长期运行，可靠性高。但夏季，工业水温度可能达到30℃以上，较深海海水温度高，真空泵仍然存在汽化危险。而此时厂房内暖通空调水温度仅有16℃，4台暖通空调水泵可以很好满足夏季工业水（真空泵冷却水）的冷却，保证冷却水温度在正常范围。然而空调水不能在冬季作为工业水（真空泵冷却水）的冷却水，因为中央空调冬季切换至冬季模式，空调水温

度能达到40℃，所以冬季直接采用工业水进行冷却。

此改造方案可以很好解决循环水管道腐蚀以及真空泵冷却器堵塞以及管道嘬空气的问题，但是管道布置以及布置方式复杂，且用辅控设备给主控供水，跨专业管理可能存在盲区，且存在冬季和夏季两种模式，存在倒换问题，同时若空调水冷却器发生泄漏也将影响机组运行的安全性与可靠性。

5.结束语

综上述两种方案分析，第一种方案简单但不太可靠，第二种方案稍微复杂，可靠性很高。建议电厂在选择方案时，根据实际情况合理选择。